新版發(fā)酵工程補充版模板

1、生物轉(zhuǎn)化:是指利用微生物細胞或酶對一些化合物的某一特定部 位（基團）進行催化修飾，使其轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相似但具有更大經(jīng)濟價 值的化合物。發(fā)酵工業(yè)應用的可培養(yǎng)微生物一般分為四大類:細菌、放線菌、酵 母菌、絲狀真菌（霉菌）。微生物生活環(huán)境：放線菌（含有機質(zhì)豐富的微堿性土壤）、酵母菌（含糖較多的酸性環(huán)境）、霉菌（偏酸性環(huán)境）微生物生長特征：細菌：較典型的二分分裂方式繁殖。細胞生長時, 環(huán)狀DNA染色體復制，細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)等組分同時增加一倍，然 后在細胞中部產(chǎn)生一橫段間隔，染色體分開，繼而間隔分裂形成兩 個相同的子細胞。如間隔不完全分裂就形成鏈狀細胞。放線菌：主 要以無性孢子進行繁殖，也可借菌絲片段進行繁殖

2、。酵母菌:主要 以出芽方式進行無性繁殖。母細胞體積長到一定程度時就開始出 芽。芽長大的同時母細胞縮小。在母細胞與子細胞之間形成隔膜, 最后形成同樣大小的子細胞。若子細胞不與母細胞脫離就形成鏈狀 細胞，稱為假菌絲。霉菌：以無性孢子和有性孢子進行繁殖，多以無 性孢子繁殖。其生長方式是菌絲末端的伸長和頂端分支，彼此交錯 呈網(wǎng)狀。菌絲的長度既受遺傳性狀的控制，又受環(huán)境的影響。菌絲 或呈分散生長，或呈團狀生長。未培養(yǎng)微生物:是指迄今為止所采用的微生物純培養(yǎng)分離及培養(yǎng)方法還未獲得純培養(yǎng)的微生物。微生物菌種的分離篩選步驟：樣品采集、樣品的預處理、目的菌 富集培養(yǎng)、菌種初篩、菌種復篩、菌種發(fā)酵性能鑒定、菌種保

3、 藏。誘變劑:凡能誘發(fā)微生物基因突變，使突變頻率遠遠超過自發(fā)突變 頻率的物理因子或化學物質(zhì)，稱為誘變劑。菌種退化：主要指生產(chǎn)菌種或選育過程中篩選出來的較優(yōu)良菌株， 由于進行接種傳代或保藏之后，群體中某些生理特征和形態(tài)特征 逐漸減退或完全喪失的現(xiàn)象。菌種保藏的方法：斜面低溫保藏法（低溫4C）砂土管保藏法 （低溫、干燥、隔氧、無營養(yǎng)物）冷凍真空干燥法（低溫、干 燥、缺氧）液氮超低溫保藏法大規(guī)模工業(yè)微生物發(fā)酵培養(yǎng)基的共性:單位培養(yǎng)基能夠產(chǎn)生最 大量的目的產(chǎn)物；能夠使目的產(chǎn)物的合成速率最大；能夠使副 產(chǎn)物合成的量最少；所采用的培養(yǎng)基應該質(zhì)量穩(wěn)定、價格低廉、 易于長期獲得；所采用的培養(yǎng)基盡量不影響工業(yè)好

4、氣發(fā)酵中的 通氣攪拌性能以及發(fā)酵產(chǎn)物的后處理等。生長因子:從廣義上講，凡是微生物生長不可缺少的微量的有機物 質(zhì)，如氨基酸、嘌吟、嘧啶、維生素等均稱生長因子。前體:是指加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程 中結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，可是產(chǎn)物 的產(chǎn)量卻因其加入而有較大提高的一類化合物。產(chǎn)物合成促進劑：是指那些細胞生長非必須的，但加入后卻能顯著 提高發(fā)酵產(chǎn)量的一些物質(zhì)，常以添加劑的形式加入發(fā)酵培養(yǎng)基中。青霉素G的前體：苯乙酸及其衍生物青霉素V的前體：苯氧乙酸滅菌：用物理或化學方法殺死物料或設(shè)備中所有生命物質(zhì)的過程。 除菌：用過濾方法除去空氣或液體中的微生物及其孢子

5、。消毒:用物理或化學方法殺死空氣、地表及容器和器具表面的微 生物。防腐：用物理或化學方法殺死或一直微生物的生長和繁殖。發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù):干熱滅菌法（恒溫電熱干燥箱，膠皮、塑 料、培養(yǎng)基不能）濕熱滅菌法射線滅菌法（物體表面、超凈 臺、培養(yǎng)室）化學藥劑滅菌法（發(fā)酵工廠環(huán)境）過濾滅菌法 （無菌空氣）火焰滅菌法（金屬小用具）發(fā)酵用無菌空氣的質(zhì)量標準：連續(xù)提供一定流量的壓縮空氣， VVM的含義 即單位時間單位體積培養(yǎng)基中通入標準狀態(tài)下空氣 的體積，一般為0.1-2.0;空氣的壓強（表壓）為0.2-0.4 MPa;進 入過濾器前,空氣的相對濕度中V 70%;進入發(fā)酵罐的空氣溫度 可比培養(yǎng)溫度高10-30

6、C;壓縮空氣的潔凈度,在設(shè)計空氣過濾 器時，一般取失敗率為0.001為指標，也可把100級作為無菌空氣的 潔凈指標100級指每立方米空氣中，塵埃粒子最大允許值0.5 pm 的為3500，5“m的為0;微生物最大允許數(shù)為5個浮游菌/m3, 1 個沉降菌/ m3。過濾除菌機理:當氣流經(jīng)過濾層時，基于濾層纖維的層層阻礙，迫 使空氣在流動過程中出現(xiàn)無數(shù)次改變氣流大小和方向的繞流運動， 從而導致微生物顆粒與濾層纖維間產(chǎn)生撞擊、攔截、布朗擴散、 重力及靜電引力等作用，從而把微生物微粒截留、捕集在纖維表面 上，實現(xiàn)過濾的目的。提高過濾除菌效率的措施:減少進口空氣的含菌數(shù)量;設(shè)計和 安裝合理的空氣過濾器，選用

7、除菌效率高的過濾介質(zhì)；針對不同 地區(qū)，設(shè)計合理的空氣預處理流程，以達到除油、水和雜質(zhì)的目的; 降低進入空氣過濾器的空氣相對濕度，保證過濾介質(zhì)能在干燥 狀態(tài)下工作；穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，采用合適容量的貯氣罐。種子培養(yǎng):是指將冷凍干燥管、沙土管中處于休眠狀態(tài)的工業(yè)菌 種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過搖瓶及種子罐逐級擴大培養(yǎng)而獲 得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種的過程。這種純培養(yǎng)物稱為種子。接種齡:是指種子罐中培養(yǎng)的菌絲體轉(zhuǎn)入下一級種子罐或發(fā)酵罐 時的培養(yǎng)時間。接種量：是指移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體積的比例。在微生物發(fā)酵中,底物主要消耗在以下三個方面：用于合成新的 細胞物質(zhì)；用于合成代謝產(chǎn)物；提供細胞生命活動

8、的能量。呼吸強度：指單位質(zhì)量干菌體在單位時間內(nèi)所吸取的氧量，mmolO2/（kg干菌體 h）攝氧率（耗氧速率）：指單位體積培養(yǎng)液在單位時間內(nèi)的耗氧量。mmol O2/（m3，h）呼吸強度和耗氧速率之間的關(guān)系：y=Q%xY菌體攝氧率,mmol O2/（m3 h）;Qo2菌體呼吸強度,mmol O2/（kg干菌體 h）;X菌體濃度,kg 干重/m3。發(fā)酵熱:在發(fā)酵過程中，引起溫度變化的原因是由于發(fā)酵過程中所 產(chǎn)生的凈熱量，稱為發(fā)酵熱。它包括生物熱、攪拌熱、蒸發(fā)熱、通H=、（ AH 反應物）一、氣熱、輻射熱和顯熱等。Q發(fā)酵=Q生物+ Q攪拌+ Q通氣一 Q蒸發(fā)一 Q輻射 （AH產(chǎn)物）發(fā)酵過程pH變化

9、的原因：基質(zhì)代謝產(chǎn)物形成菌體自溶 pH調(diào)控方法：配制合適的培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基初始pH至合適范 圍并使其有很好的緩沖能力；培養(yǎng)過程中加入非營養(yǎng)基質(zhì)的酸 堿調(diào)節(jié)劑，如CaCO3等防止pH過度下降；培養(yǎng)過程中加入基質(zhì) 性酸堿調(diào)節(jié)劑，如氨水等；加生理酸性或堿性鹽基質(zhì)，經(jīng)過代謝 調(diào)節(jié)pH;將pH控制與代謝調(diào)節(jié)結(jié)合起來，經(jīng)過補料來控制pH。 溶解氧在發(fā)酵過程控制中的重要作用：溶解氧判斷操作故障或 事故引起的異常現(xiàn)象；溶解氧判斷中間補料是否恰當；溶解氧 判斷發(fā)酵體系是否污染雜菌；溶氧作為控制代謝方向的指標。 泡沫控制方法：機械消泡；化學消泡劑消泡泡沫的控制，能夠采用三種途徑:調(diào)整培養(yǎng)基中的成分或改變某 些物

10、理化學參數(shù)或者改變發(fā)酵工藝來控制，以減少泡沫形成的機 會；采用機械消泡或消泡劑消泡這兩種方法來消除已形成的泡 沫；能夠采用菌種選育的方法，篩選不產(chǎn)生流態(tài)泡沫的菌種，來 消除起泡的內(nèi)在因素。發(fā)酵工業(yè)常見的消泡劑分為:天然油脂類、聚醚類、高碳醇類、硅酮類。淀粉的糖化:將淀粉水解為葡萄糖的過程稱為淀粉的糖化，制得的 溶液叫淀粉水解糖，主要成分是葡萄糖。淀粉水解糖的制備方法:酸解法酶解法酸酶結(jié)合法 淀粉制糖過程考察指標：葡萄糖的理論收率實際收率淀粉 轉(zhuǎn)化率葡萄糖值DX值（糖化液中的葡萄糖含量占干物質(zhì)的百 分率）尾氣分析內(nèi)容：包括CO2的測量及o2的分析尾氣CO2的測量:常見的尾氣測定儀是不分光紅外線二

11、氧化碳測 定儀（簡稱IR）,其精度高，可達0.5%,量程的線性范圍大，雖然 儀器價格高，但在生物細胞培養(yǎng)時常被采用。不分光紅外線CO2 氣體分析原理是：除了單原子氣體（如氖、氬等）和無極性的雙原 子氣體（如氧、氫、氮等）夕卜，幾乎所有氣體都在紅外波段（即微 米級）具有不同的紅外吸收光譜，CO2的紅外吸收峰在2.6-2.9“m 和4.1-4.5pm之間有兩個吸收峰，根據(jù)吸收峰值能夠求出CO2的所 含濃度。尾氣氧的儀器分析:采用熱磁氧分析儀測定。原理是氧具有高順磁 性。在磁場中，氧氣的磁化率比其它氣體高幾百倍，故混合氣體的 磁化率幾乎完全取決于含氧氣的多少。將排氣通入熱磁氧分析儀， 就可測出排氣氧

12、的含量。、桐制器皿中不能通氨氣的原因：通氨氣時，氨濃度較大，不可避免 有水和氧氣存在，會使氨和銅發(fā)生絡(luò)合反應形成穩(wěn)定的銅氨絡(luò)合 物，從而腐蝕器皿；同時可溶性銅鹽有毒，會使蛋白質(zhì)變性，失去生 理活性，從而抑制了微生物生長，對發(fā)酵產(chǎn)生影響。裝青霉素的鐵罐內(nèi)壁涂層原因：三價鐵離子濃度對青霉素生物合 成有顯著影響，一般若發(fā)酵液中鐵離子含量超過20 g/ml，則青霉 素合成速度減緩，要控制鐵離子濃度，除了培養(yǎng)基比和水質(zhì)外，還 要防止鐵制容器內(nèi)壁上的可溶性鐵離子溶解到發(fā)酵液中來，因此 鐵罐內(nèi)壁在使用前必須進行處理。重組大腸桿菌高密度培養(yǎng)過程中1、乙酸的產(chǎn)生:當葡萄糖加入量 超過菌體生長和二氧化碳產(chǎn)生所需要量或在缺氧的條件下便會產(chǎn) 生大量的乙酸，乙酸的產(chǎn)生與細胞中的電子傳遞鏈和三羧酸循環(huán) 有關(guān)，乙酸的生成需要兩個關(guān)鍵性的酶，磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶（Pta）和乙 酰激酶（Ack），它們催化葡萄糖代謝中從乙酰輔酶A生成乙酸的兩 步酶促反應。2、如何減少或避免乙酸的形成:宿主菌：不同的 宿主產(chǎn)生乙酸不同，可經(jīng)過誘變使乙酸生成途徑中的兩個關(guān)鍵酶 突變或活性降低，使乙