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Chapter4 fermentation engineering发 酵 工 程 Microbial Engineering concept Fermentation engineering is an important component of biotechnology and biotechnology industry . It is an engineering technique of using microbial growth and metabolic activity to produce a variety of useful materials by the basic principles combination of the microbiology, biochemistry and chemical engineering §4.1 Fermentation Engineering Fundamentals 4.1.1The contents of fermentation engineering 4.1.1.1Microbial biomass fermentation( 微生物菌体发酵)： 以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。 面包制作的酵母发酵 用于人类食品或动物饲料的微生物菌体蛋白发酵。 药用真菌生产:香菇、冬虫夏草菌、密环菌 微生物杀虫剂的发酵：bt、白僵菌、绿僵菌 4.1.1.2Microbial enzyme fermentation (微生物酶发酵) 微生物具有种类多、产酶品种多、生产容易和成本低等特点。 淀粉酶、糖化酶、氨基酰化酶、青霉素酰化酶等 4.1.1.3Microbial metabolites fermentation （微生物代谢产物发酵） 初级代谢产物：在菌体对数生长期所产生的产物，如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、糖类等，是菌体生长繁殖所必需的。 次级代谢产物：在菌体生长静止期，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物，如抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子等，这些产物与菌体生长繁殖无明显关系。 4.1.1.4Microbial conversion fermentation（微生物转化发酵） 微生物转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。可进行的转化反应包括：脱氢反应、氧化反应、脱水反应、缩合反应、脱羧反应、氨化反应、脱氨反应和异构化反应等。乙醇→乙酸（醋），葡萄糖→葡萄糖酸 4.1.1.5Bioengineering cell fermentation（生物工细胞发酵） 这是指利用生物工程技术所获得的细胞，如DNA重组的“工程菌”以及细胞融合所得的“杂交”细胞等进行培养的新型发酵，其产物多种多样。 胰岛素、干扰素、青霉素酰化酶等。 4.1.2Characteristics and application of fermentation technology 4.1.2.1Characteristics of fermentation technology ①发酵过程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够在发酵设备中一次完成； ②在常温常压下进行，条件温和，能耗少，设备较简单； ③原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品、工业废水或可再生资源，微生物本身能有选择地摄取所需物质； ④容易生产复杂的高分子化合物，能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团引入或去除等反应； ⑤发酵过程中需要防止杂菌污染，大多情况下设备需要进行严格的冲洗、灭菌，空气需要过滤等。 4.1.2.2 Application of fermentation technology 发酵工程在目前能源、资源紧张，人口、粮食及污染问题日益严重的情况下，在医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、冶金工业、农业等方面得到越来越广泛的应用。 §4.2Fermentation process and technology control According to the different types of micro-organisms: （1）Aerobic fermentation 好氧性发酵 （2）Anaerobic fermentation 厌氧性发酵 （3）Double fermentation 兼性发酵 酵母菌是兼性厌氧微生物，它在缺氧条件下进行厌氧性发酵积累酒精而在有氧即通气条件下则进行好氧性发酵，大量繁殖菌体细胞。 According to state of media：固体发酵、液体发酵。 Fermentation equipment：敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵 液