第四章 發(fā)酵工程及酶工程

微生物與發(fā)酵工程微生物的類(lèi)群無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)：病毒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)真核生物微生物細(xì)菌放線菌藍(lán)藻支原體衣原體立克次氏體等真菌：霉菌、酵母菌、食用真菌原生生物：顯微藻類(lèi)、原生動(dòng)物等原核生物第一節(jié)原核微生物一、細(xì)菌1、形態(tài)球狀桿狀螺旋狀基本形態(tài)還有星形和方形細(xì)菌細(xì)菌的結(jié)構(gòu)擬核質(zhì)粒含有抗藥性基因、固氮基因、抗生素生成基因

細(xì)菌DNA2、細(xì)菌的繁殖——二分裂少數(shù)進(jìn)行接合生殖，但頻率極低細(xì)菌的二分裂3、菌落菌落：肉眼可見(jiàn)具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體

不同細(xì)菌的菌落具有不同特征，表現(xiàn)在菌落的大小、形狀、光澤度、顏色、硬度透明度等方面。菌落特征是鑒別菌種的主要依據(jù)。菌落有鞭毛細(xì)菌：大而扁平，邊緣成波狀或鋸齒狀。無(wú)鞭毛細(xì)菌：較小較厚，邊緣整齊。有莢膜細(xì)菌：菌落光滑。S型無(wú)莢膜細(xì)菌：菌落粗糙。R型二、放線菌：放線菌的形態(tài)單細(xì)胞，菌體由菌絲構(gòu)成放線菌是具有菌絲、以孢子進(jìn)行繁殖的一類(lèi)原核微生物。放線菌分布特點(diǎn)及與人類(lèi)的關(guān)系放線菌常以孢子或菌絲狀態(tài)極其廣泛地存在于自然界，土壤中最多，其代謝產(chǎn)物使土壤具有特殊的泥腥味。能產(chǎn)生大量的、種類(lèi)繁多的抗生素（其中90%由鏈霉菌產(chǎn)生）除青霉素和頭孢霉素等少數(shù)抗生素少數(shù)寄生型放線菌可引起人、動(dòng)物（如皮膚、腦、肺和腳部感染）的疾病。繁殖：孢子生殖、孢子囊孢子、菌絲斷裂營(yíng)養(yǎng)方式：腐生、寄生三、支原體：無(wú)細(xì)胞壁、最小的原核生物例：人的非典型性肺炎特點(diǎn)：能過(guò)細(xì)菌濾器；膜上含甾醇；對(duì)青霉素、制霉菌素、紅霉素、四環(huán)素敏感；革蘭氏陰性菌、無(wú)芽孢、無(wú)鞭毛；菌落呈油煎蛋形繁殖：二分裂，少數(shù)菌絲斷裂或出芽四、古生菌：原核生物包括：極端嗜鹽、嗜熱、嗜酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌等細(xì)胞壁：有假肽聚糖、糖蛋白或蛋白質(zhì)構(gòu)成細(xì)胞膜：1、膜中的親水頭與疏水尾通過(guò)醚鍵連接2、疏水尾是由異戊二烯的重復(fù)單位組成3、存在單分子層膜或單、雙分子層混合膜繁殖：裂殖、芽殖第二節(jié)真核微生物

（真菌、微細(xì)藻類(lèi)、原生動(dòng)物）1、特點(diǎn)：具核膜；具線粒體、葉綠體等細(xì)胞器；能進(jìn)行有絲分裂2、營(yíng)養(yǎng)方式為異養(yǎng)。真菌無(wú)光合色素，異養(yǎng)方式復(fù)雜多樣。營(yíng)腐生、寄生（專(zhuān)性寄生、專(zhuān)性腐生、兼性寄生、兼性腐生、先寄生后腐生——寄主死亡所致）或共生。3、無(wú)性生殖和有性生殖：4、具有細(xì)胞壁（絕大多數(shù)含有幾丁質(zhì)。也有的含纖維素和葡萄糖。黏菌的營(yíng)養(yǎng)體無(wú)細(xì)胞壁但孢子具有壁；5、營(yíng)養(yǎng)體為單細(xì)胞或絲狀（具有單細(xì)胞真核結(jié)構(gòu)的真菌，如酵母菌屬；具有無(wú)隔多細(xì)胞核多分支菌絲結(jié)構(gòu)的真菌，如水霉屬；具有有隔有細(xì)胞核有分支菌絲結(jié)構(gòu)的真菌，如子囊菌）等。酵母菌單細(xì)胞真菌結(jié)構(gòu)繁殖霉菌無(wú)隔菌絲（毛霉、根霉）有隔菌絲（青霉、曲霉）細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)：三層繁殖方式：無(wú)性、有性

葡聚糖糖蛋白+葡聚糖幾丁質(zhì)微纖維第三節(jié)病毒和亞病毒病毒界主要類(lèi)群及其相互關(guān)系是：病毒（真病毒）病毒界朊病毒(蛋白質(zhì)侵染顆粒）亞病毒擬病毒（類(lèi)類(lèi)病毒）也稱’病毒衛(wèi)星’(單鏈RNA)

類(lèi)病毒（馬鈴薯紡錘體塊莖病單鏈環(huán)狀RNA）SARS病毒、禽流感病毒、典型病毒粒的構(gòu)造基本成分核酸——位于中心，稱為核心蛋白質(zhì)——包圍在核心周?chē)?，形成衣殼核心和衣殼合稱核衣殼，為病毒的基本結(jié)構(gòu)。有些復(fù)雜的病毒在衣殼的外面包裹著一層由脂類(lèi)、蛋白質(zhì)和多糖組成的囊膜。有的囊膜上還長(zhǎng)有刺突。病毒病毒粒子并無(wú)個(gè)體的生長(zhǎng)過(guò)程，而只有其兩種基本成分的合成和裝配，即：核酸復(fù)制+蛋白質(zhì)合成

核蛋白（病毒粒子）噬菌體的增殖一般可分五個(gè)階段，即吸附注入核酸合成核酸和蛋白質(zhì)裝配釋放病毒繁殖方式：復(fù)制增殖艾滋病毒侵染朊病毒（蛋白質(zhì)病毒）朊病毒（Prion）：存在于正常腦神經(jīng)細(xì)胞中稱為細(xì)胞型粒子蛋白（PrPc

）。正常的PrPc

螺旋，在致病的PrPsc變成折疊結(jié)構(gòu)。并且不溶于水，能抗蛋白酶的水解。感染性蛋白粒子。（羊搔癢病、瘋牛病、人的庫(kù)魯病、克雅氏?。╊?lèi)病毒：只有裸露的RNA，沒(méi)有蛋白質(zhì)外殼。(馬鈴薯紡錘形塊莖?。┮?、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能微生物所需的五大類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及功能第四節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)（非病毒）微生物生長(zhǎng)需要的物質(zhì)——營(yíng)養(yǎng)要素碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽、水碳源CO2、碳酸鹽含碳有機(jī)物天然物質(zhì)：花生粉餅、石油最常用是糖類(lèi)小分子有機(jī)物藍(lán)細(xì)菌、硝化細(xì)菌等自養(yǎng)微生物紅螺菌等異養(yǎng)微生物（甲烷和甲醇）甲烷氧化菌大多數(shù)異養(yǎng)微生物合成微生物的細(xì)胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物；主要能源物質(zhì)（異養(yǎng)微生物）氮源分子態(tài)氮銨鹽、硝酸鹽有機(jī)物：尿素、牛肉膏、蛋白胨異養(yǎng)微生物（供能）固氮微生物合成蛋白質(zhì)、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物最常用的氮源無(wú)機(jī)物氨能源有機(jī)碳：化能異養(yǎng)微生物NH4+、NO2-、S、H2、Fe2+(化能自養(yǎng)微生物）光能：光合細(xì)菌無(wú)機(jī)鹽構(gòu)成微生物細(xì)胞組成作為酶的組成成分調(diào)節(jié)和維持細(xì)胞的滲透壓作能源微生物種類(lèi)生長(zhǎng)因子需要量腸膜乳狀桿菌胱氨酸5μg白喉棒桿菌β-丙氨酸1.5μg破傷風(fēng)梭狀芽孢桿菌尿嘧啶0-4μg阿拉伯聚糖乳桿菌泛酸0.02μg糞鏈球菌葉酸200μg干酪乳桿菌生物素1μg幾種微生物所需的生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子：微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量有機(jī)物種類(lèi)：各種維生素、氨基酸、堿基等來(lái)源：酵母膏、蛋白胨、動(dòng)植物組織提取液功能：酶、核酸的組成成分微生物生長(zhǎng)必需物質(zhì)二、微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型能源氫的供體基本碳源微生物舉例光能自養(yǎng)型光無(wú)機(jī)物二氧化碳藍(lán)細(xì)菌，綠硫細(xì)菌，藻類(lèi)光能異養(yǎng)型光有機(jī)物二氧化碳及簡(jiǎn)單有機(jī)物紅螺菌化能自養(yǎng)型無(wú)機(jī)物*無(wú)機(jī)物二氧化碳

硝化細(xì)菌，氫細(xì)菌、鐵細(xì)菌化能異養(yǎng)型有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物絕大多數(shù)細(xì)菌和全部真核微生物培養(yǎng)基的配制原則1、目的要明確2、營(yíng)養(yǎng)要協(xié)調(diào)濃度(過(guò)低、過(guò)高）碳源與氮源的比培養(yǎng)基中所含的C源中C原子的摩爾數(shù)/N源中N原子的摩爾數(shù)例如：谷氨酸發(fā)酵C/N=4：1菌體大量繁殖，產(chǎn)生的谷氨酸少C/N=3：1菌體繁殖抑制，產(chǎn)生的谷氨酸多三、培養(yǎng)基3、Ph要適宜細(xì)菌：6.5—7.5放線菌：7.5—8.5真菌：5—6根據(jù)物理性質(zhì)分類(lèi)種類(lèi)是否含凝固劑（瓊脂）用途固體培養(yǎng)基

半固體培養(yǎng)基

液體培養(yǎng)基

有分離、計(jì)數(shù)有觀察運(yùn)動(dòng)、鑒定菌種無(wú)工業(yè)生產(chǎn)種類(lèi)成分用處合成培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基已知化學(xué)物質(zhì)玉米粉、牛肉膏分類(lèi)、鑒定工業(yè)生產(chǎn)根據(jù)化學(xué)成分分根據(jù)用途分類(lèi)種類(lèi)原理用途實(shí)例選擇培養(yǎng)基

鑒定培養(yǎng)基

分離

微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求或?qū)ζ淠郴瘜W(xué)、物理因素抗性某種指示劑與某一菌的無(wú)色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)鑒別酵母菌、霉菌、金黃色葡萄球菌大腸桿菌大腸桿菌可以被伊紅和美藍(lán)染成深紫色，并帶有金屬光澤選擇培養(yǎng)基加入青霉素的培養(yǎng)基分離酵母菌、霉菌等真菌加入高濃度食鹽的培養(yǎng)基分離金黃色葡萄球菌不加氮源的無(wú)氮培養(yǎng)基分離自生固氮菌不加含碳有機(jī)物的無(wú)碳培養(yǎng)基分離自養(yǎng)型微生物加入青霉素等抗生素的培養(yǎng)基分離導(dǎo)入了目的基因的受體細(xì)胞加入氨基喋呤、次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷的培養(yǎng)基分離雜交瘤細(xì)胞第五節(jié)微生物的代謝微生物代謝:微生物細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的全部化學(xué)反應(yīng)發(fā)酵乳糖的細(xì)菌在1小時(shí)內(nèi)可分解其自重1000~10000倍的乳糖。產(chǎn)朊假絲酵母合成蛋白質(zhì)的能力比大豆強(qiáng)100倍，比食用牛強(qiáng)10萬(wàn)倍資料1.若干微生物和動(dòng)物、植物組織的呼吸速率生物材料消耗O2ul/mg生物干重/hazotobacter固氮菌2000Acetobacter醋桿菌1800面包酵母110腎和肝組織10-20根和葉組織0.5-4代謝特點(diǎn)微生物代謝旺盛的原因：利：生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短弊：有害微生物已給人類(lèi)帶來(lái)?yè)p失和災(zāi)害。結(jié)論：代謝旺盛體積小，面積大。相對(duì)表面積大。（有利于吸收、排泄和信息的交換）微生物的代謝產(chǎn)物：微生物代謝的調(diào)節(jié)在用葡萄糖和乳糖作碳源的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌，開(kāi)始時(shí)，大腸桿菌只能利用葡萄糖而不能利用乳糖，只有當(dāng)葡萄糖被消耗完畢以后，大腸桿菌才開(kāi)始利用乳糖。分解葡萄糖的酶是大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)一直存在的酶分解乳糖的酶是在乳糖誘導(dǎo)下合成的酶

微生物中的酶組成酶

細(xì)胞中始終存在的酶誘導(dǎo)酶環(huán)境中某種物質(zhì)誘導(dǎo)下產(chǎn)生的酶（誘導(dǎo)物：該酶的底物）資料谷氨酸棒狀桿菌能夠利用葡萄糖，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的代謝過(guò)程形成谷氨酸；但當(dāng)終產(chǎn)物——谷氨酸的合成過(guò)量時(shí)，就會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶的活性，從而導(dǎo)致合成途徑中斷。當(dāng)谷氨酸因消耗而濃度下降時(shí)，抑制作用就會(huì)被解除，該合成反應(yīng)又重新啟動(dòng)。微生物細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)主要是通過(guò)控制酶的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)類(lèi)型酶合成調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)通過(guò)酶分子結(jié)構(gòu)的改變來(lái)調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié)，可逆性。通過(guò)調(diào)節(jié)酶的合成進(jìn)而調(diào)節(jié)代謝速率的調(diào)節(jié)機(jī)制，是在遺傳學(xué)水平上發(fā)生的酶合成的調(diào)節(jié)和酶活性的調(diào)節(jié)的比較酶合成的調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)對(duì)象調(diào)節(jié)機(jī)制特點(diǎn)意義誘導(dǎo)酶的合成酶的活性對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控反饋性調(diào)節(jié)間接、緩慢快速、精細(xì)避免物質(zhì)和能量的浪費(fèi)避免代謝產(chǎn)物的積累微生物代謝的人工控制措施改變微生物遺傳特性控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種條件目的獲得更多的代謝產(chǎn)物黃色短桿菌合成賴氨酸過(guò)程怎樣使黃色短桿菌合成更多的賴氨酸？需要產(chǎn)品賴氨酸

微生物代謝產(chǎn)物在生產(chǎn)中的應(yīng)用通過(guò)培養(yǎng)微生物，獲得微生物產(chǎn)生的各種代謝產(chǎn)物，此過(guò)程稱為發(fā)酵。發(fā)酵的類(lèi)型培養(yǎng)基物理狀態(tài)：固體發(fā)酵、液體發(fā)酵生成產(chǎn)物：抗生素發(fā)酵、維生素發(fā)酵、第六節(jié)微生物的生長(zhǎng)及其控制一、微生物的群體生長(zhǎng)：包括微生物的個(gè)體生長(zhǎng)和微生物的個(gè)體繁殖。研究方法以細(xì)菌為例將少量同種細(xì)菌接種到液體培養(yǎng)基中容積恒定定期檢測(cè)培養(yǎng)基中細(xì)菌群體的生長(zhǎng)情況于適宜條件下培養(yǎng)如何測(cè)定？微生物生長(zhǎng)的測(cè)定方法1、測(cè)微生物的細(xì)胞數(shù)目

（1）直接測(cè)數(shù)法（2）比濁法（3）稀釋平板記數(shù)法（4）液體稀釋培養(yǎng)記數(shù)法

2、測(cè)微生物的細(xì)胞重量（1）細(xì)胞干重（2）總氮量測(cè)定法（3）DNA測(cè)定法（4）代謝活性法微生物群體生長(zhǎng)的規(guī)律調(diào)整期對(duì)數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線分析生長(zhǎng)曲線個(gè)階段的特點(diǎn)細(xì)胞分裂細(xì)胞數(shù)量細(xì)胞代謝特點(diǎn)細(xì)胞形態(tài)特點(diǎn)調(diào)整期對(duì)數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期不分裂不增加代謝活躍、大量合成與細(xì)胞分裂有關(guān)的物質(zhì)快速分裂細(xì)胞呈指數(shù)增長(zhǎng)生理特征穩(wěn)定，代謝旺盛個(gè)體形態(tài)穩(wěn)定細(xì)胞增加數(shù)等于死亡數(shù)活菌數(shù)達(dá)到最高峰大量積累代謝產(chǎn)物，特別是次級(jí)產(chǎn)物，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少（細(xì)菌）形成芽孢細(xì)胞死亡數(shù)大于增加數(shù)活菌數(shù)下降菌體釋放代謝產(chǎn)物細(xì)胞多種形態(tài)，甚至畸形，開(kāi)始解體微生物生長(zhǎng)曲線的實(shí)踐意義處于對(duì)數(shù)期的細(xì)菌，生長(zhǎng)繁殖速率最快，代謝旺盛生產(chǎn)上常用這個(gè)時(shí)期的細(xì)菌作為菌種，以縮短生產(chǎn)周期。是科研的理想材料;是增值噬菌體的宿主最適菌齡縮短調(diào)整期:以對(duì)數(shù)期細(xì)菌作為種子進(jìn)行接種;適當(dāng)增大接種量;發(fā)酵培養(yǎng)基成分與種子培養(yǎng)基成分盡量接近進(jìn)入穩(wěn)定期后，抗生素等代謝產(chǎn)物逐漸增多，生長(zhǎng)速率下降到零如果適當(dāng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，就有助于延長(zhǎng)穩(wěn)定期、提高代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量

連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)的基本原則：微生物培養(yǎng)過(guò)程中不斷的補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物應(yīng)用于乙醇、丙酮、丁醇的生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)：保證微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要；排出部分有害代謝產(chǎn)物；使微生物保持較長(zhǎng)時(shí)間的高速生長(zhǎng)；縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率；便于自動(dòng)化管理。缺點(diǎn)：雜菌污染和菌種退化二、影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素

1、溫度

（最適、最高、最低）微生物生長(zhǎng)最旺盛時(shí)的溫度叫最適生長(zhǎng)溫度在最適生長(zhǎng)溫度范圍內(nèi)微生物的生長(zhǎng)速率隨溫度的上升而加快細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和核酸等發(fā)生了不可逆的破壞。微生物的生長(zhǎng)速率會(huì)急劇下降超過(guò)最適生長(zhǎng)溫度以后影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素2、pH每種微生物的最適pH不同多數(shù)細(xì)菌：6.5～7.5；真菌：5.0～6.0；放線菌：7.5-8.5。影響酶的活性，細(xì)胞膜的穩(wěn)定性等影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收等。超過(guò)最適pH范圍以后影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素3、氧好氧型微生物厭氧型微生物嚴(yán)格厭氧兼性厭氧微生物多種細(xì)菌和大多數(shù)真菌某些鏈球菌等某些產(chǎn)甲烷桿菌酵母菌三、有害微生物的控制消毒：利用某些理化因素，殺死物體內(nèi)外一切病原微生物的措施，但對(duì)被消毒物體基本無(wú)害滅菌：利用某些物化因素，殺死物體內(nèi)外一切微生物的措施。防腐：利用某些物化因素完全抑制或停止霉腐微生物生長(zhǎng)的措施，以防止食品和其他物品的腐敗和霉變?；煟豪镁哂懈叨冗x擇毒性的藥物抑制或殺死宿主體內(nèi)病原微生物的措施，達(dá)到治療疾病的目的。1、物理方法：（1）高溫：干熱滅菌、濕熱滅菌（水煮沸法、高壓

蒸汽鍋法）、巴斯德消毒法（2）低溫：冷藏法、冷凍法（冰箱、干冰、液氮）（3）輻射：紫外線、電離輻射、強(qiáng)可見(jiàn)光（4）干燥和滲透壓（5）過(guò)濾2、化學(xué)方法（1）消毒劑（乙醇）（2）防腐劑（甲醛）控制有害微生物生長(zhǎng)的方法：（3）抗生素抑制細(xì)胞壁合成：青霉素破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)：多粘菌素E、段桿菌肽S破壞細(xì)菌膜；制霉菌素、兩性霉素破壞真菌（外用）抑制蛋白質(zhì)合成：鏈霉素、卡那霉素、慶大霉素作用于30S亞基；紅霉素、螺旋霉素作用于50S亞基抑制核酸的合成：絲裂霉素C抑制DNA復(fù)制；放線菌素D抑制轉(zhuǎn)錄；利福平作用于RNA聚合酶（4）抗代謝物：磺胺類(lèi)藥物使細(xì)菌生長(zhǎng)因子葉酸組成成分對(duì)氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，可取代對(duì)氨基苯甲酸與二氫蝶酸合成酶結(jié)合，干擾葉酸的正常合成，導(dǎo)致代謝混亂。（5）、微生物的抗藥性抗藥菌株產(chǎn)生鈍化或分解藥物的酶；抗藥菌株中與藥物作用部位結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；抗藥菌株細(xì)胞膜通透性發(fā)生改變

第七節(jié)發(fā)酵工程簡(jiǎn)介密閉式發(fā)酵罐微生物學(xué)的奠基人——偉大的巴斯德我國(guó)的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品醬油、醋、腐乳等享譽(yù)世界我國(guó)的釀酒已經(jīng)有4000多年的歷史我國(guó)的醬油距今已有3000年的歷史1857年巴斯德證明發(fā)酵是由于微生物的作用發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容（一）發(fā)酵工程的概念采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類(lèi)生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或者直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的一種新技術(shù)。發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容（二）發(fā)酵工程的內(nèi)容菌種的選育培養(yǎng)基的配制滅菌擴(kuò)大培養(yǎng)和接種發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)品的分離提純等一、發(fā)酵工程的內(nèi)容發(fā)酵是指利用微生物制造工業(yè)原料或工業(yè)產(chǎn)品的過(guò)程。根據(jù)各種微生物的特性，在有氧或無(wú)氧條件下利用生物催化(酶)的作用，將多種低值原料轉(zhuǎn)化成不同的產(chǎn)品的過(guò)程。如釀酒、制醬和醋等發(fā)酵技術(shù)古已有之。20世紀(jì)40年代中期美國(guó)抗菌素工業(yè)興起，大規(guī)模生產(chǎn)青霉素以及日本谷氨酸鹽(味精)發(fā)酵成功，大大推動(dòng)了發(fā)酵工程的發(fā)展。70年代以石油為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，使發(fā)酵工程從單一依靠碳水化合物(淀粉)向非碳水化合物過(guò)渡，從單純依靠農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展到利用礦產(chǎn)資源，如天然氣、烷烴等原料的開(kāi)發(fā)。80年代初基因工程發(fā)展，人們能按需要設(shè)計(jì)和培育各種工程菌，在大大提高發(fā)酵工程的產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，節(jié)約能源，降低成本，使發(fā)酵技術(shù)實(shí)現(xiàn)新的革命。

１微生物菌體發(fā)酵

這是以獲得具有某種用途的菌體為目的的發(fā)酵。

傳統(tǒng)的菌體發(fā)酵工業(yè)：

有用于面包制作的酵母發(fā)酵及用于人類(lèi)或動(dòng)物食品的微生物菌體蛋白發(fā)酵兩種類(lèi)型。

２微生物酶發(fā)酵

酶普遍存在于動(dòng)物、植物和微生物中。最初，人們都是從動(dòng)、植物組織中提取酶，但目前工業(yè)應(yīng)用的酶大多來(lái)自微生物發(fā)酵，因?yàn)槲⑸锞哂蟹N類(lèi)多、產(chǎn)酶的品種多、生產(chǎn)容易和成本低等特點(diǎn)３微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵

微生物代謝產(chǎn)物的種類(lèi)很多，已知的有３７個(gè)大類(lèi),其中１６類(lèi)屬于藥物。４微生物的轉(zhuǎn)化發(fā)酵

微生物轉(zhuǎn)化是利用微生物細(xì)胞的一種或多種酶，把一種化合物轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物。５生物工程細(xì)胞的發(fā)酵

這是指利用生物工程技術(shù)所獲得的細(xì)胞，如ＤＮＡ重組的"工程菌"，細(xì)胞融合所得的"雜交"細(xì)胞等進(jìn)行培養(yǎng)的新型發(fā)酵，其產(chǎn)物多種多樣。二、發(fā)酵工程與工藝控制1、發(fā)酵的一般過(guò)程菌種的選育要想通過(guò)發(fā)酵工程獲得在種類(lèi)、產(chǎn)量和質(zhì)量等方面符合人們要求的產(chǎn)品，最重要的是要有優(yōu)良的菌種。怎樣才能得到優(yōu)良的菌種呢？如果生產(chǎn)的是微生物直接合成的產(chǎn)物可以從自然界中先分離出相應(yīng)的菌種，再用物理或化學(xué)的方法使菌種產(chǎn)生突變，從突變個(gè)體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。如果生產(chǎn)的是一般微生物不能合成的產(chǎn)品

可用基因工程、細(xì)胞工程的方法對(duì)菌種的遺傳特性進(jìn)行定向改造，以構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌，從而達(dá)到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的目的

培養(yǎng)基的配制1）根據(jù)不同的菌種，應(yīng)選擇不同的材料配制培養(yǎng)基。配制的培養(yǎng)基應(yīng)滿足微生物在碳源、氮源、生長(zhǎng)因子、水、無(wú)機(jī)鹽等方面的營(yíng)養(yǎng)要求，并為微生物提供適宜的pH。（2）培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)要協(xié)調(diào)，以利于產(chǎn)物的合成。（3）培養(yǎng)基在滿足微生物的營(yíng)養(yǎng)需求的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量降低生產(chǎn)成本，以得到更高的經(jīng)