发酵工艺学原理讲义及复习题

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1、发酵工艺学原理讲义及复习题发酵工艺学原理讲义及复习题烟台大学林剑主讲课程（2011级）第一章绪论§1-1发酵工艺学的基本概念一、发酵工业的基本概念微生物学中的发酵的定义：微生物发酵工业的概念：1.发酵工业生产的基本模式讲述生物工业的基本生产模式，引出生物技术、生物工程的概念，讲述两者之间的区别与联系122.发酵工业的分类厌氧发酵调味品（酱油、醋）。酵母工业——自然发酵。氨基酸发酵——典型的代谢控制发酵。抗菌素发酵——次级代谢控制发酵。酶制剂工业——具有重要的意义，是工业发展的基础、科学研究的基础有机酸工业—柠檬酸、葡萄酸

2、、乳酸、琥珀酸等。好氧发酵石油发酵——降低石油熔点（石油脱腊）有机溶剂工业——乙醇、丙醇等12维生素发酵——VC、VB2生理活性物质——白介——2环境工业——废水的生物处理，废弃物的生物降解酿酒业（啤酒、葡萄酒、白酒??）。二、微生物发酵的基本特征1.微生物发酵过程是一个典型的化工过程由于微生物生理特性决定了微生物在发酵过程中需要稳定的环境、特殊的条件以及以氧作为底物的供给，这些多涉及到化工生产的一下领域：（1）质量的传递——氧的供给、代谢物的排泄等（2）热量的传递——微生物呼吸产热，微生物生长于代谢需要稳定的而严格的温

3、度条件。（3）动量的传递——涉及到搅拌轴功率的计算，他与溶氧、气液混合的关系12（4）微生物的反应工程——涉及到微生物的生长动力学模型的建立，产物生成动力学模型的建立。2.微生物发酵过程是一个典型的代谢控制发酵从微生物发酵的历史角度看，最早的微生物发酵是一个自然发酵过程，现代微生物工业通常是指微生物的代谢控制发酵？定义：是指利用生物的、物理的、化学的方法，人为的改变了微生物的生长代谢途径，使之合成、积累、分泌我们所需要的产品的过程。以GA发酵为例，建树微生物代谢控制发酵的意义。3.微生物发酵工业又是一个有别于化工过程的一

4、个工业有以下几个特征：12（1）反应条件温和通常由于微生物的生理特性，要求温度为30℃-40℃，pH值中性偏酸性——酵母、霉菌、放线菌等，pH值中性偏碱性——细菌的发酵（2）无菌发酵整个反应过程要求无菌：培养基无菌、空气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾气也要求进行无菌处理。（3）非连续性生产微生物的生理特性决定了发酵过程的非连续性大部分的工业发酵是以间歇操作为基础进行的，目前可以实现连续化生产的是：啤酒的连续化生产??§1-2微生物工业发酵的历史及发展方向12一、微生物工业发酵的历史微生物发酵有着悠久的历史

5、，几千年前的酿造实质上就是一个典型的微生物发酵过程，近几十年来的微生物发酵不但在应用领域上更加广泛，更重要的是建立了许多新的微生物发酵理论体系，诸如：代谢控制发酵、基因工程菌发酵等??微生物发酵的发展可以分为以下几个阶段：二、微生物发酵工业的发展方向微生物发酵工业有着悠久的历史，在国名经济中占有重要的地位，21世纪又是生物的，体现在哪里？1.从工业领域看微生物发酵将占据越来越重要的地位，具体的讲：（1）通过生物工程解决能源问题12能源问题是全球面临的问题，生物工程如何解决？太阳能乙醇能源乙烯（目前已取得突破性进展）生物工

6、程作为桥梁，2000年世界产值已达50亿美元（2）取代部分化工工业许多化工产品的生产由于严重的污染和生产效率问题，而为生物工程取代，例如：乙醇、甘油、乳酸等（3）农业：生物农业、农产品加工等方面12（4）医药：2.从产品角度看，应围绕下列领域：（1）酶制剂工业：即是生产工具，又是科学研究的工具和基础（2）新型抗菌素工业和维生素行业（3）氨基酸及多肽发酵(4)生物免疫物质：白介素-2、干扰素、抗肿瘤物质等（5）细胞工程及疫苗3.从科学技术角度看（1）底物基质的转变以葡萄糖为底物的发酵转变为以更为广泛的基质为原料，特别是以废

7、弃物为基质的发酵，废弃物资源化是其发展方向。12（2）开发新产品利用现代生物技术为基础，开发新产品，新的产品层出不穷，使得微生物发酵向国民经济的各个角落渗透。（3）微生物发酵向着大型化、自动化、连续化的方向发展。英国帝国化学公司，甲烷菌发酵罐的容积已达到3000m2本课程的内容和任务本课程是生物工程专业本科生的专业基础必修课程，是一门以微生物、生物化学、化工原理等课程为基础，以微生物发酵过程中各种单元操作为主线条，对微生物发酵过程中的基本原理进行阐述的课程。其基本内容如下：121.发酵生产用菌种及其有关知识包括菌种选育菌

8、种保藏生产过程中菌种的扩大培养2.培养基的制备及灭菌包括：工业发酵用原料的选择与处理培养基的灭菌原理和方法工业灭菌的工程计算3.发酵机制包括：乙醇、甘油、谷氨酸、柠檬酸、赖氨酸、抗生素等4.发酵过程及控制包括：温度的变化及控制pH值的变化及控制氧传递动力学泡沫的消长规律及控制第二章微生物发酵用菌种及其扩大培养12§2