发酵技术考前复习资料..docVIP

一、绪论 发酵：已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等。（理解记忆） 发酵的定义：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。 发酵工程定义：也称为微生物工程，是指利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程技术体系，该体系主要包括菌种选育、保藏和扩大生产，微生物代谢产物的发酵生产和分离纯化制备，以及微生物生理功能的工业化利用等 在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养，或利用固定化酶，固定化细胞所做的反应器加工底物（即有生化催化剂参加），以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。主要是在生物反应过程中提供各种所需的最适环境条件。如酸碱度、湿度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态 发酵工程组成：上游工程、发酵工程、下游工程 发酵方法的类别：a.根据对氧的需要区分：厌氧和有氧发酵；b.根据培养基物理性状区分：液体和固体发酵；c.根据从微生物生长特性区分：分批发酵和连续发酵 发酵流程：保藏菌种→斜面活化→扩大培养→种子罐→主发酵（这两个步骤加入灭菌的空气和碳源、氮源、无机盐等营养物质）→产品分离纯化→成品 工业发酵步骤和工艺流程：(1) 用作培养菌种及扩大生产的发酵罐的培养基的配制(2) 培养基、发酵罐以及辅助设备的消毒灭菌(3) 将已培养好的有活性的纯菌株以一定量转接到发 酵罐中(4) 将接种到发酵罐中的菌株控制在最适条件下生长并形成代谢产物(5) 将产物抽提并进行精制，以得到合格的产品(6) 回收或处理发酵过程中产生的废物和废水 发酵原料的预处理：原料不同处理方法也有所差异。1. 淀粉——利用前需变成糊精或葡萄糖方法：酸水解（高压、耐酸）、酶水解法2. 糖蜜——加热杀菌和用水冲稀，也可加酸处理后再补充无机盐3. 碳氢化合物：石油脱蜡——一定馏分的石油经冷却脱蜡而获得的凝固点在-10℃的油，加入适量无机盐进行接种发酵 斜面培养：菌种：已有的优良生产菌种和选育的新菌种 方法：一般都是由保存于冷冻管及砂土管或冰箱中的斜面菌种开始，在正式使用前要先转接到新鲜斜面培养基上活化后，再用于种子扩大培养。 发酵方式：固体发酵（适合于传统发酵工艺及乡镇企业用来生产比较简单的产品 ）液体深层发酵（适合于大规模工业化生产） 影响发酵的因素；如温度、pH、通风、搅拌、罐压力等等，必须适当地控制影响发酵的各种条件，掌握发酵的动态，并进行杂菌的检查和产物测定，使整个发酵过程顺利进行 发酵产物的分离提取：eg：a.利用菌体：离心沉淀或板框压滤法使菌体与醪液分开，也可以用喷雾干燥法直接做成粉剂。b.酒精——发酵醪蒸馏塔蒸馏；c.抗菌素及有机酸——根据产物的不同特性，采用离子交换树脂吸附处理、脱色过滤、减压浓缩等方法提取精制。(获得的产物都要按照有关部门制定的国家标准进行质量检验和性能测定，符合要求后才为合格产品) 发酵工程的有关历史：（1）天然发酵阶段：古代酿酒、酿醋等。（2）纯培养技术的建立：巴斯德，科赫等。人为地控制微生物的发酵进程。（3）通气搅拌发酵技术的建立： 1929年Flemming爵士发现了青霉素，从此生产技术产品中增加一大类新的产品—抗生素 ；20世纪40年代，以获取细菌的次生代谢产物—抗生素为主要特征的抗生素工业成为生物发酵工业技术的支柱产业（4）代谢控制发酵技术： 20世纪50年代，氨基酸发酵工业又成为生物技术产业的又一个成员。实现了对微生物的的代谢进行人工调节，这又使生物技术进了一步20世纪60年代，生物技术产业又增加了酶制剂工业这一成员 （5）开拓发酵原料时期：70年代，为了解决由于人迅速增长而带来的粮食短缺问题，进行了非碳水化合物代替碳水化合物的发酵，如利用石油化工原料进行发酵生产，培养单细胞蛋白，进行污水处理，能源开发等（6）基因工程阶段：80年代以来，随着重组DNA技术的发展，可以按人类社会的需要，定向培养出有用的菌株，这为发酵工程技术引入了遗传程的技术，使生物技术进入了一个新的阶段 发酵工业的范围：1、以微生物细胞为产物的发酵工业2、以微生物代谢产物为产品的发酵工业3、以微生物酶为产品的发酵工业4、生物转化或修饰化合物的发酵工业5、微生物废水处理和其他 生产微生物细胞物质：定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞为目的的产品的发酵工业，包括单细胞的酵母和藻类、担子菌，生