发酵复习资料-.doc

☆要实现发酵过程并得到发酵产品，必须具备的条件： ①要有某种适宜的微生物；②要保证或控制微生物进行代谢的各种条件（培养基组成、温度、溶解氧浓度、碱度等）；③要有进行微生物发酵的设备；④要有将菌体或代谢产物提取出来，精制成产品的方法和设备。 发酵生产过程是利用生物体的生命活动来获取产品的，与化学生产过程相比其特点为： 1、生产过程通常都是在常温下进行，一般操作条件比较温和，各种设备不必考虑防爆问题，可能使一种设备有多种用途。2、生产所用的原料常以淀粉、糖蜜等碳水化合物为主，并加入少量的有机和无机氮源，原料只要不含对生物有害的物质，一般不需对原料进行预处理。3、生产过程中的反应是以生命体的自动调节方式进行的，因此数十个反应过程能够像单一的反应一样，在单一的生物反应器中进行。4、能够很容易地生产复杂的高分子化合物，其中酶、光学活性体等的生产是发酵生产过程中最有特色的领域。5、利用生命体特有的反应机制，能够高选择性地进行复杂化合物在特定部位上的氧化、还原、官能团导入等反应。6、生产产品的生物体有时也是产物，其富含维生素、蛋白质、酶等；除特殊情况外，生物体的培养液一般不会对人和动物造成危害。7、发酵生产过程中最需要注意的是防止杂菌污染，尤其是噬菌体的侵入危害很大，有时甚至是致命的，因此，生产过程的灭菌十分重要，它决定着生产的成败。8、通过改良生物体的生产性能，可在不增加设备投资的条件下，利用原有的生产设备使生产能力上升。 发酵工业的优缺点： 优点：1.产物结构复杂性和特异性： 2. 过程安全性：水相、常温、常压、中性、不燃不爆3.主要原料可再生性：阳光和土地4.原料可替换性5.反应自控性6.设备通用性7.副产物可综合利用性8.生产能力可提高性：突变与基因扩增9.产物类型可塑性：突变与转基因 缺点：1.副产物多，分离精制困难2.反应速度慢3.原料转化率低4.反应浓度低5.生产稳定性差6.设备庞大，辅助设备多，投资大7.废水、废渣排放量大，处理费用高8.生产过程容易受到其他微生物的污染9.通气、搅拌、冷却等能耗大 ☆发酵工业对微生物菌种的要求 1.能在廉价原料制成的培养基上迅速生长和生成所需的代谢产物,产量高的菌种。2.可以在易于控制的培养条件下(糖浓度、温度、pH、溶解氧、渗透压等)迅速生长和发酵, 且所需酶活性高。3.生长速度和反应速度较快,发酵周期短。4根据代谢控制的要求, 选择单产高的营养缺陷型突变菌株或调节突变菌株或野生菌株。5.选择抗噬菌体能力强的菌株, 使不易感染噬菌体。6.菌种纯粹, 不易变异退化,以保证发酵生产和产品质量的稳定性。7、发酵过程中产生的泡沫少，可提高装填系数，提高单罐产量8、对需要添加的前体物质有耐受能力，并不将这些物质作为一般碳源利用。9.菌种不是病源菌, 不产生任何有害的生物活性物质和毒素以保证安全。 ☆菌种的保藏原理 主要是根据菌种的生理、生化的特点，人工地创造条件，使菌种的代谢活动处于不活泼状态，以减少变异。保藏时首先要挑选优良纯种，最好是它们的休眠体(孢子、芽孢等);其次是要创造一个最有利于休眠的环境条件，如低温、干燥、缺氧和缺乏营养物质等，即可达到降低其代谢活动，延长保存期的目的。 (1)斜面低温保藏法(2)液体石蜡保藏法 (3)砂土管保藏法 (4)冷冻干燥保藏 (5)液氮保藏法及其它 ☆液体深层培养 用液体深层发酵罐从罐底部通气，送入的空气由搅拌浆叶分散成微小气泡以促进氧的溶解，这种由罐底部通气搅拌的培养方法，相对于由气液界面靠自然扩散使氧溶解的表面培养法，称为深层培养法。液体曲、柠檬酸、谷氨酸、肌苷酸及其它发酵产品先后采用此法进行生产。特点是容易按照生产菌种对于代谢的营养要求以及不同生理时期的通气、搅拌、温度与培养基中氢离子浓度等影响，选择最佳培养条件。 ☆淀粉水解糖的制备原理与方法和优缺点 淀粉水解糖制备方法 1、酸解法又称酸糖化法，它是以酸为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。 优点：生产方便、设备要求简单、水解时间短、设备生产能力大等。 缺点：要求有耐腐蚀、耐高温高压的设备；有副反应发生，造成葡萄糖的损失而使淀粉转化率降低；对淀粉原料要求严格等。 2、酶解法酶解法是用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。 优点： ①酶解反应条件温和，不需要耐高温高压、耐酸的设备，便于就地取材，容易运作。 ②酶作用的专一性强，淀粉水解的副反应少，因而水解糖液的纯度高，淀粉转化率高。 ③可在较高淀粉乳浓度下水解，而且可采用粗原料。 缺点：酶解反应时间较长，需要的设备较多，容易引起糖液过滤困难。 3、酸酶结合法 是集中酸法和酶解法制糖的优点而采用的结合生产工艺。根据原料性质可采用酸酶水解法或酶酸水解法。 微生物的热阻和培养基湿热灭菌的对数残留定律 微生物的热阻 热阻：微生物