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1、发酵工程复习第一部分微生物工程原理第一章微生物工程概论一、发酵工程的定义和特点定义发酵工程:什么是发酵工程？利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点,在合适条件下通过现代化工程技术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类需要的产品。微生物的生物转化发酵是指利用微生物细胞的一种或多种酶,作用于一些化合物的特定部位(基因),使其转变成结构相类似但经济价值更大的化合物的生化反应.生物反应过程有那几个部分组成（4个部分）：原材料预处理、生物催化剂的制备、生物反应器及反应条件的选择、产物的分离纯化。发酵工程要实现发酵过程并获得发酵产品,必须具备那些条件？只有具备了这些条件，微生
2、物工程才能顺利的进行。这些条件包括：1.要具有某种适宜的微生物――即必须要有好的菌种。2.要保证或控制微生物进行代谢得各种条件(培养基组成,温度,O2,PH等)――适宜的工艺条件。3.具有进行微生物发酵的设备――必要的发酵设备4.具有将菌体或代谢产物提取出来,精制成产品得方法和设备――具有完善的产品提取技术。微生物工程特点1、严格的无菌生长环境：包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；2、在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；3、种子培养和生产培养的不同的工艺技术。4、
3、在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。5、由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。第三章菌种的选育为了满足发酵工业的需要，菌种选育的方向：就是选育出能吃“粗粮”、耐高温、生长快、代谢旺、产量高、质量好、无毒性的优良菌株。因此菌种选育工作的重点:是从常温菌到高温菌，慢生菌到速生菌，野生菌到变异菌等方向进展。2．筛选目的菌株时必须考虑的重要指标有那些？（1）菌的特征：在发酵过程中，一
4、般要求采用廉价的培养基或使用来源丰富的原料（如用农副产品或甲醇等作能源）。用含有这种成分的分离培养基可筛选出能适应这种养分的菌种。（2）菌的生长温度:应选择高于40℃的菌种，这可大大降低大规模发酵冷却的成本。因此用这一温度来分离培养高温生产菌在经济上是有利的。（3）菌对所采用的设备和生产过程的适应性－适应性好（4）菌的稳定性－稳定性高（5）产物得率和产物在培养液中得浓度。（6）产物是否容易从培养液中回收（3）－（6）是用来衡量分离得到得菌种得生产性能，如能满足以上几条便有希望成为效益高得生产菌种。但对筛选出得高效菌种在投入生产之前必须对其产物得毒性和菌种得生产性能作出评价。什么是富
5、集培养?是指能增加混合菌群中所需菌株数量得一种方法,其要领是提供一些有利与所需菌株生长或不利与其它菌型生长条件；富集培养的主要方法:即分批式富集培养(摇瓶培养)和恒化式富集培养(连续培养)。优良的生产菌种应具备那些基本特性？(1)高产生产菌种应具有在较短的发酵周期内产生大量发酵产物的能力。高产菌株的应用,可以在不增加投入成本的情况下,大幅度提高企业的产生能力。(2)产物纯度高在发酵过程中不产生或少产生与目标产品性质相近的副产品或其他产物。这样不仅能提高营养物质的有效转化率,同时也减少了分离纯化的难度,降低成本,提高产品的质量。(3)生长繁殖能力强、生长速率快产生孢子的菌种具有较强的
6、产孢能力。这样有利与缩短发酵周期,减少种子罐的级数,最终减少设备投资和运转费用。同时,还可以减少在扩大生产过程中发生菌种生产性能下降或杂菌污染的可能性。(4)高转化率能够高效地将原料转化为产品,降低生产成本。(5)可以利用广泛来源原材料,并且菌种对发酵原料成分的波动敏感性小。(6)对需要添加的前体物质有耐受能力,不会将这些前体物质作为一般的碳源来利用。(7)发酵过程中产生的泡沫要少,这对提高装料系数、单罐产量,降低成本有重要意义。(8)具有抗噬菌体感染的能力强.(9)遗传特性稳定保证发酵过程能够长期、稳定地进行,同时有利于使用最佳的工艺控制。微生物工程中工业菌种的育种方法主要有:自
7、然选育、诱交选育、杂交选育、原生质体融合技术以及基因工程等。什么是出发菌株？用来进行诱变试验的菌株叫做出发株。选好出发菌株应注意的事项是什么？A选择对诱变剂敏感性强、变异幅度大的菌株作出发株。B最好选择已经过生产选育的自发突变菌株C采用具有有利性状（如生长速度快、营养要求低，产孢子早而多）的菌株作为亲本。D由于有些菌株在发生某一变异后会对其他诱变因素的敏感性提高，因此有时可考虑选择已发生其它变异的居住作为出发株。E在选择核苷酸或氨基酸的出发菌株时，最好考虑至少能积累少
