微生物工程论文

引用文章或文献：

1.《发酵工程讲稿》.来自百度文库;

2.李彬,现代发酵工程展望.商洛师范专科学校学报,2003,V ol.17,No.4;

3.孙毅,发酵工程研究的新进展,ＳＣＩ-ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮ

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4.杨静玲, 生物工程的现状及发展,（北方民族大学生命科学与工程学院);

5.曹军卫,微生物工程[M].科学出版社,2002;

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第一部分：微生物工程面临的挑战[1]

1. 微生物工程与合成化学工业的竞争

微生物工程,合成化学工业与农业生物工程在过去几十年中各自经历了巨大变化,以前,农业一直为微生物工程和化学工业提供原料,包括淀粉,蛋白质,油脂等.微生物工程完全依赖于农业原料,生产乙醇,酒精,丙酮丁酸,氨基酸,有机酸等小分子化学品,以及复杂的次级代谢产物(抗生素).小分子发酵产物为化工制药提供原料,复杂代谢产物又为农业提供安全,无污染农药.化学工业自20世纪50年代以来,采用石化原料合成多种合成纤维,塑料,人造橡胶,有机溶剂等,特别是有机溶剂的化学合成极大威胁微生物工业的生产.如20世纪50年代以后,丙酮丁酸发酵工业在石油化工发达的国家消失,我国丙酮丁酸发酵一直坚持到90年代,当时受国内石化工业的压力和进口产品涌入的双重竞争,使丙酮丁酸和乙醇大规模发酵工业基本消失.

但是,时代在前进,科技在进步,生物技术也在发展.从国际上来看,当前的微生物工程已开始对合成工业进行强烈竞争,由于育种技术，基因工程等多方面的运用,两项大产品柠檬酸和味精,估计年产量均已接近百万吨,单价也接近中等规模合成化学品;用作燃料的乙醇已达13亿吨,而合成不到1亿吨;另一例子是发酵乳酸,已完全替代合成乳酸.从工业用酶,如半合成青霉素,头孢菌素和淀粉糖化产业的发展,可以看到微生物技术的实力.

2.农业生物工程对微生物工程与合成化学工业的冲击

植物分子生物学的进展,促进农业生物技术突起,首先成功的是转基因作物,至今已有几十种转基因作物,如抗虫棉花,玉米,马铃薯,大豆,抗软化的番茄等,在许多国家大面积种植.除了提高抗性外,还进一步提高产品质量(如含硫氨基酸,赖氨酸等).

另外,多种微生物的酶可以在植物中表达,如植酸酶,菊粉合成酶,海藻糖合成酶,(PHB(V)),其中植酸酶可作为饲料添加剂,植酸酶转基因油菜种子,不经分离,用作饲料添加剂,效果显著. 再者,转基因植物可生产多种抗体,包括霍乱毒素(CT-B,LT-B亚基)抗体,病毒外壳蛋白抗体,表面抗原抗体,狂犬病毒抗体,在马铃薯,烟草,菠菜中表达成为口服疫苗.在转基因植物中生产这些分子药物具有成本低于传统微生物发酵技术等的特点,所以,分子农业(molecular farming)对微生物技术有冲击.

第二部分：微生物工程的发展方向[2]

目前,微生物工程技术已深人到生产的各个行业,如工业、农业、矿业、化工、医药、食品、能源和环境保护等.微生物工程技术已作为一种新兴的工业体系发展起来,在各个行业的知识和技术创新中起着越来越重要的作用.

一、医药工业

新技术主要应用于三个方面:工艺改进、新药研制和菌种改造.工艺改进主要依赖于计算机理论及技术的发展.新药研制则得益于医学研究中对疾病机理的深人了解.菌种改造主要利用基因工程原理及技术.正是由于采用其它学科的理论和新技术成果,使得微生物工程成为一种高新技术.这反应出当今各学科之间相互渗透、相互支持,促进科学技术加速发展的趋势.传统的制药工业有两种:一是化学合成药物,其工艺复杂、条件苛刻、污染严重、毒副作用大; 二是生化药物,从动植物中提取或由微生物发酵而获得.但其受资源限制,代价昂贵,无法满足生产需求.所以采用生物工程技术,通过发酵工程技术为人们寻求新药带来了很大希望,如有关基因工程菌生产人胰岛素、乙肝疫苗、干扰素等.下面就以抗生素、维生素类常用药物为例。

抗生素科学家们采用基因工程和细胞融合技术,对抗生素产生菌进行了改造和重新设计,不仅制造出许多高效低毒的新型抗生素,并且通过改革工艺使抗生素产量成倍地增长.我国新构建的生产丁胺卡那霉素的“工程菌” ,就是把酞化酶基因克隆到卡那霉素产生菌中获得的.另外,为了对付细菌的抗药性,科学家们利用基因工程对原有的抗生素生产菌进行改造也取得了成功.

维生素科学家们经过研究通过“代谢途径工程”把棒状杆菌的2 , 5一D KG 还原酶(2 , 5一二酮基一D 一葡萄糖酸还原酶)的基因克隆到草生欧文氏菌中,结果构建成的“工程菌”一步发酵直接催化生成维生素C . 这是生物工程技术发展的一次飞跃,也为合成已知或未知的新药物开辟了新的途径。

二、食品工业

随着全世界人口总数的不断增加,可耕地面积日益减少,粮食及其它食品的需求问题日益严峻.而微生物工程正是为人类提供食品、改善营养的重要途径之一微生物蛋白微生物发酵生产的蛋白质,有的可直接供人食用,有的可做家畜、家禽饲料,增加市场的肉食供应.科学家们设计了分泌蛋白质的微生物,由“工程菌”(大肠杆菌和酵母菌)发酵生产高营养强化蛋氨酸的大豆球肮和鸡卵清蛋白,不再受动植物来源限制和季节气候的影响,单靠微生物就能高效快速地生产出动植物的纯蛋白氨基酸氨基酸生产过去都采用动植物蛋白提取和化学合成法生产,而采用基因工程和细胞融合技术生成的“工程菌”进行发酵,其生产成下降、污染减少,产量可成倍增加.新糖原微生物发酵生产的新型强力甜味剂甜度高、热量低,能够满足肥胖症、肝肾疾患以及糖尿病人的低糖食品要求.如天冬精(门冬酞苯丙酸甲酷)甜味是砂糖的2 4 0 倍,糖精的1 2倍.

饮料酒类我国一直沿用混合菌株传统酿造发酵技术(霉菌、酵母菌、细菌多菌株自然接种混合发酵),产品具有特殊香型风味一酒香、酱香、醋香.近年来已分离出己酸菌和甲烷菌,并发现它们在酿酒香型风味中的作用.利用现代发酵工程技术改革旧工艺,也已取得明显效果,例如在传统酿酒工艺过程中,构建由己酸菌和甲烷菌组成的“人工老窖” ,大大提高了产品的产量和成品味感;啤酒生产中在生物反应器中把酵母吸附于不动载体上,缓缓流人麦芽汁,啤酒的发酵时间缩短到1天,甚至9 0 分钟,而生物反应器中的酵母菌连续发酵3个月活力不降低,为制造“生物啤酒” ,开创了新途径.

其他食品添加剂微生物发酵生产的柠檬酸、乳酸、苹果酸等多种有机酸,是饮料中不可缺少的酸味剂.近年来，国内外发现一种不饱和脂肪酸一丫一亚麻酸,具有防癌、防病毒感染、防皮肤老化等功效,是理想的保健品、化妆品添加剂.亚麻酸过去从月见草种子中榨取, 现代发酵工程由毛霉等真菌发酵生产,成本降低,市场价格只是原来的1/50，另外,发酵工程

生产的天然色素、天然新型香味剂,正在逐步取代人工合成的色素和香精,这也是现今食品添加剂研究的一个方向。

三、能源工业

能源紧张,是当今世界各国都面临的一大难题,石油危机之后,人们更加认识到地球上的石油、煤碳、天然气等石化燃料终将枯竭,而利用微生物工程则能开发再生性能源和新能源.

1.、绿色能源的再生

人类对太阳能的利用是微乎其微的地球上贮存太阳能的只有绿色植物和光合微生物,但它们贮存的能量也只是照射到地球上的太阳能量的0 . 0 5 % .如能将这些能量利用,能源紧张问题也就大大缓解了.通过微生物发酵的技术,可将绿色植物秸杆、木屑、工农业生产中的纤维素、半纤维素、木质素等废弃物转化为液体和气体燃料(酒精和沼气)

2 采油微生物运用向油层注人细菌或其产物(生物聚合物、表面活性剂等),可以增大油层压力,降低原油粘度,将残留在岩石空隙间的深层粘滞性原油从“枯竭”的油田中采出,提高产量的2 0 % 一

3 0 % .现各国均在大规模现场试验,已取得满意结果.

3微生物电池利用微生物的代谢产物(氢气、甲酸或氨等)作为电极活性物质,通过阳极、阴极电子流动从而获取电能的装置,叫做微生物电池.其中日本科学家设计的生化燃料电池最为理想.他们把氢气产生菌(丁基梭菌)固定在阳极,阴极为炭极(由蚁酸氧化空气中的氧),这样就构成了氢一氧(空气)型微生物电池。

四、化学工业

传统的化工生产需要耐热、耐压和耐腐蚀的材料,而微生物技术的发展,不仅可制造其他方法难以生产或价值高的稀有产品,而且有可能改革化学工业面貌,创建省能源,少污染的新工艺.

1、解决世界公害“塑料降解”自然环境下普通塑料制品降解需2 0 0 —30 0 年已成为世界公害之一，科学家们经过选育和基因重组构建了“工程菌”,已获得积累聚酷塑料占菌体量7

0 % 一8 0 % 的菌株.目前已建厂并有商品问市的主要生物塑料是聚经基丁酸醋(简称P H

B )和合成生物降解塑料(商品名B ioD ).对人畜无害的P l l B 塑料制品埋在土中6 周可完全降解,B ioD 可以裂解成碎片碎屑,最终分解为无毒的二氧化碳和水,完全降解只需 2 一 3 年.随着现代发酵工程技术的不断发展,可以预见化学塑料完全可以用生物降解塑料替代.

2 开发新型化工原料微生物发酵生产的化工原料除乙醇、丙酮、丁醇等传统产品外,利用某些微生物合成乙烯,以乙烯或丙烯为原料,通过固相酶的技术,把乙烯氧化成环氧乙烷,丙烯氧化成环氧丙烷,再由它们制造的确良、双氧树脂、合成洗涤剂.用这种方法生产的投资是化学合成法的一半,具有巨大的市场吸引力.

3 其他产品生物表面活性剂;生物凝集剂等.

五、冶金工业

地球上的矿藏蕴量丰富,但大多数矿床品位太低,随着现代工业的发展,高品位富矿也不断耗尽.面对数以万吨计的废矿渣、贫矿、尾矿、废矿,采用细菌冶金给冶金工业带来了新的希望.细菌冶金是指利用微生物及其代谢产物作为浸矿剂,喷淋在堆放的矿石上,浸矿剂溶解矿石中的有效成分,最后从收集的浸取液中分离、浓缩和提纯有用的金属.堆浸的矿石不要求粉碎,只需提供一个简陋的堆放矿石的浸取池,故又称为湿法冶金技术.可浸提包括金、银、铜、铀、锰、铝、锌、钻、镍、钡、杭等1 0 余种贵重和稀有金属,特别是黄金、铜、铀的开采.

六、农业

在人口剧增、耕地面积日益缩小的今天,要解决人类面临的粮食问题,现代发酵工程技术是重要的途径之一。

1 生物肥料生物固氮技术能够满足作物生长和增产需要的大量氮肥,因为氮素必须与氢、碳或氧等元素固定或结合成氨、尿素、硝酸盐后,才能被植物吸收和利用.有机肥料、化肥、微生物菌肥是作物的主要肥料,但有机肥料迟效,生产化肥能耗大、价格高、污染重,只占全世界氮肥供应量的

2 0% ,剩下绝大部分都是由微生物提供的.自然界中独立生活的自生固氮菌和专门与豆科植物共生的根瘤菌,都能将大气中的氮还原为植物可用的氨.其中尤以根瘤菌肥料为人们推广最早,效果最为显著.据统计,每亩豆科植物的根瘤菌能固氮10公斤,相当于 5 0公斤硫酸按.经过各国科学家的努力,在实现农作物自身固氮的宏伟目标上迈进了一大步.例如,中国大豆根瘤菌生长速度是美国的3倍,属快生型根瘤菌,这种快速生长性状转人美国大豆根瘤菌内,构建的“工程菌”生长快,在大豆生产上,仅根瘤菌每年就提供了1 0 亿美元的氮肥我国在固氮微生物研究上也取得不少成果.为使禾本科农作物结瘤,采用2 , 4 一D 植物激素诱导小麦幼根,或采用纤维素酶和聚乙烯醇处理水稻、油菜幼苗的根尖细胞,与此同时接种根瘤菌,结果小麦、水稻、油菜结出与豆科植物十分相似的根瘤,培育出形成根瘤、并有固氮能力的小麦、水稻但这种结瘤性状不能遗传每年幼苗栽培前需再作处理,然而却为根瘤菌促进非豆科植物结瘤方面,探索了一条可行的途径.

2、工程杀虫菌生物农药具有对人、畜、作物安全无害,害虫不易产生抗药性的优点,在病虫害防治中能够发挥巨大作用.能使昆虫染病、致死的微生物有细菌、真菌、病毒、原生动物等.目前大量生产、广泛应用的细菌杀虫剂是苏芸金杆菌杀虫毒素(简称B t ) 最近报道又获得一株芽袍杆菌毒素( 简称Bm ),它的一个有趣特性是对鳞翅目昆虫无毒,却对家蝇、青蝇、苍蝇幼虫蛆有显著毒效.能使昆虫和蜡类感染的病毒近灾旧种,病毒杀虫剂杀虫效力高,对象专一,是极有前途的微生物杀虫剂.

3 、微生物饲料随着畜牧业的发展,蛋白饲料要求十分迫切.微生物菌体中蛋白质占干重的

4

5 % 一5 5 % ,以微生物方法生产的单细胞蛋白(简称SC P ) 是食品和饲料的重要来源.传统的产品有:纤维蛋白、石油蛋白和光合蛋白.其中尤以选用纤维废物为原料生产的SCP 为最好的资源.藻类是自然界分布极广的一大群自养微生物资源,许多国家已把它用作人类保健食品和饲料.培养螺旋藻,按干重计算每公顷可收获

6 0 吨,而种植大豆每公顷才可获4吨,从蛋白产率看,螺旋藻是大豆的 2 8 倍;培养珊瑚藻,从蛋白产率计算,每公顷珊瑚藻所得蛋白是小麦的2 0一3 5 倍.因此,开发微生物饲料,是发展畜牧业的一项关键措施.

七、环境保护

随着现代农业和石油、化工等现代工业的发展,开发了一大批天然及合成有机高分子化合物.农业上使用的各种农药和各种石油化工产品、炸药、塑料、染料等工业废水,排放环境,都会带来严重污染.已发现有致癌作用的污染物约为1100种,我国某些灌区土壤和污水中芳烃化合物的污染也相当严重,此外,工业中每天还排放大量C0 2、CO、硫化物等有害气体,它们是造成温室效应和形成酸雨的重要因素,严重威胁人类健康环境污染已是当今社会的一大公害.但是微生物却对污染物有着惊人的降解能力,成为污染控制研究中最活跃的领域.

1、净化有毒物质和高分子化合物过去一直公认难被生物降解的10 0 多种人工合成污染物,也可被微生物降解和转化.例如,某些假单胞菌、无色杆菌有清除氰剧毒化合的功能;某些产碱杆菌、无色杆菌、短芽抱杆菌有对联苯类致癌化合物的降解能力.塑料中的聚酞胺类、聚乙烯醇、聚乙二醇,甚至废轮胎、辐射污染过的橡胶制品,均己分离到降解它们的微生物.不少污染物的微生物降解能力,已达到工业化生产水平环境中排放的污染物往往是混杂的,因此,研究工作已发展到采用基因重组技术构建具有多种特殊功能高效降解力的“工程菌”上构建后的“工程菌”可将致癌作用强的三种卤素化合物DDT、P CB 和甲基氯苯分解为CO :和水,虽然“工程菌”在污染降解方面的研究仍处于实验室阶段,但也让我们看到了美好的应用前景

2 海上浮油的降解某些微生物制剂能吃掉水上的浮油,在净化海洋石油污染方面,显出

惊人效果.据美国报道,使用细菌制剂,处理1 8 0 0 加仑污染石油的水面,2 4 小时后9 0% 的石油被细菌分解掉.法国生产的清除石油的“降解剂” ,3 0 天内6 0 一8 0% 的石油烃被降解,2 一9 个月后浮油完全消失.美国科学家采用连续杂交的方法,将降解石油不同组分的几个质粒,转移到一株降解脂肪烃的假单胞菌中,新构建的菌株就有了降解原油多种组分的功能.在自然生态环境中喷淋这种“超级微生物”菌剂,能在几小时内把原油中 6 0% 烃消耗掉,且只有现在净化方法价格的1/ l 0 .

3 有毒气体和恶臭物质的清除主要工作集中在CO和硫磺类恶臭物质的清除上.在煤矿开采中使用高效甲烷菌制剂,可以清除瓦斯(将甲烷氧化分解)利用CO氧化菌发酵丁酸或生产单细胞蛋白,不仅消除或降低了有毒气体,还从菌体中开发了有价值的产品.

4 有机废水、废渣的综合利用工业三废、生活垃圾及废水,农业废弃物等,虽然大多数没有毒性,但是都会严重污染环境.许多国家将这些有机废物进行微生物转化或发酵生产有价值的产品.例如,造纸废水生产幽类激素,制造尼龙废水生产塑料原料,甘薯废渣生产四环素,味精废液生产单细胞蛋白等不胜枚举.这样既能保护环境,又能获得新产品.

5 危险废弃物处理一些重金属如铬、锅、铅、汞、硒等和核废弃物中的放射性物质,能使人中毒、染病、甚至死亡.对付危险废弃物多采用物理或化学方法,这种办法成本高且容易造成二次污染.近年来,各国都发现了一些解毒的微生物.它们将重金属吸附在自身细胞表面或吸人细胞体内,细胞凝集沉淀排出水休,细菌把有毒的重金属还原成无毒的金属化合物有些细菌能把废水中核废弃物内的放射性铀、钵等还原成固体排出水体,有的霉菌固定化细胞能吸附核废料中的铀这样,不仅有可能用来处理含有核废料的垃圾,还可防止河流、湖泊或地下水中核废弃物的污染蔓延.事实证明:微生物是人类净化大气、消除污染、保护环境最得力的助手.

发酵工程论文

发酵工程的研究进展 【前言】发酵工程是泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。它包括厌氧发酵的生产过程（如酒精、乳酸、丙酮丁醇等）和有氧发酵的生产过程（如氨基酸、柠檬酸、抗生素等）。广义的概念：生物学(微生物学、生物化学)和工程学(化学工程)结合。狭义的发酵概念：微生物培养和代谢过程。 发酵技术是人类最早通过实践掌握的生产技术之一，产品也很多，以传统食品来说，东方有酱、酱油、醋、白酒、黄酒等，西方有啤酒、葡萄酒、奶酪等。这些发酵食品都是数千年来凭借人类的智慧和经验，在没有亲眼看到微生物的情况下，巧妙地利用微生物生产的产品。 【关键词】发酵发展应用 1、发酵工程的内容 1.1 定义 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。 1.2现代发酵工程 人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。 现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。 现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。 1.3组成 从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。 1.3.1 上游工程：包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。 1.3.2 中游工程：主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有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；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；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。

微生物与发酵工程

微生物与发酵工程 13101002 朱梦雪发酵工程是生物工程的重要组成部分,也是现代微生物学的核心内容;任何产品的发酵生产都必须通过微生物发酵或细胞扩大培养才能实现。因此,微生物与发酵是紧紧联系在一起的。微生物发酵工程是加快发酵工程研究成果转化为生产力,取得最佳效益的重要手段。微生物科学工作者应不失时机地积极而科学地运用这种手段为社会社会主义市场经济服务。 根据文献的调查，微生物的发酵工程主要应用于以下几点： 首先是在农业生产上，巴西全国土壤生物研究中心的研究人员发现一种新固氮菌,即固氮醋杆菌(Aeetobaeterdiazotrophyeus)。这是人类发现的第一个有固氮能力的醋杆菌,生活在甘蔗根部,具有很强的抗酸性。由于它的高效固氮能力,可使甘蔗年产量提高2倍(由60吨/公顷提高到180吨/公顷)。在固氮菌的研究方面,我国作物茎瘤固氮根瘤菌的高效固氮活性,以及小麦、玉米、陆生水稻固氮根瘤菌研究取得重要进展;英国诺丁汉大学一个研究小组也获得田著根瘤菌进入小麦、水稻、玉米和油菜等非豆科植物侧根中形成小根瘤,且有固氮作用的类似结果。今年拟在埃及、印度、墨西哥分别进行小麦、水稻、玉米的田间试验。这些非豆科专性共生固氮菌尚处在试验研究阶段。而我国联合固氮微生物早已产业化生产,其产品推广应用于农业生产实践,获得了增产的效果。近又发现一些新的联合固氮菌如产酸克氏杆菌、植皮克氏杆菌(Klebsiellaplantieola)等,为扩大联合固

氮菌AIJ新品种的研制做出了新贡献。 其次是在生物材料方面。有很多生物材料都是应用微生物发酵来生产的。我了解到的有生物可降塑料、建筑用生物材料和壳聚糖材料。 生物可降解塑料:微生物合成塑料物质:加拿大蒙特利尔生物技 术研究所以甲醇为原料利用从土壤中选育的嗜甲基细菌生产聚件轻 基丁酸(PHB),在我国,武汉大学生物工程研究中心用圆褐固氮菌发酵生产PHB;中国科学院微生物研究所用真养产碱杆菌生产PHB,在培养基中累积的量达细胞干重的63%(W/W);山东大学微生物研究所用该菌生产PHB的研究取得类似结果。 建筑用生物材料：某些微生物及其代谢产物如橡胶物质、弹力纤维、高分子多糖等作为混凝土添加剂,制造富有弹性的牢固的生物混凝土材料是有可能的,提供生物建筑材料的另一种可能性是某些微生物—蓝细菌或微型藻类,它们有分泌石灰石(碳酸钙)能力。 多用途的壳聚糖材料：壳聚糖又叫脱乙酞基多糖,用途极其广泛,几乎各个行业都用得着它。从微生物发酵生产,如真菌细胞壁含几丁质成分20%一22%,毛霉细胞壁中几丁质含量高达30写一40%,利用黑曲霉或其他真菌来生产壳聚糖是完全可能的。 还有就是利用微生物发酵生产两类重要有机酸这里着重介绍两 类重要有机酸,都有可能通过微生物发酵途径索取。 衣康酸(itaconicac记)进人规模生产:衣康酸又称甲叉丁二酸,系一种不饱和的二梭酸,用途广、需求量大,它是制造合成树脂、合成纤维、塑料、橡胶、表面活性剂、去垢剂、润滑油添加剂等的原料,

发酵工程在环境保护中的应用探讨

发酵工程在环境保护中的应用探讨 环境工程专业李双 自然界存在着丰富的微生物种群，在生物圈物质循环中着重充当分解者的角色。微生物通过发酵作用，可以对物质进行降解与转化。因此，利用微生物发酵工程的原理与技术，净化和处理环境污染物，可以实现废物资源化，提高整体工艺的效益，降低运行成本，同时达到减轻环境污染，保护环境的目的。 发酵工程是生物技术的瓶颈，固态发酵作为发酵工程一个重要的部分，在资源环境应用研究方面取得了重要进展。 1、发酵的概念 发酵是微生物分解有机物，产生乳酸或乙醇和二氧化碳的过程，发酵必须依靠微生物酶的参与，并为微生物提供细胞生命活动所需的能量和各种细胞结构物质。工业上的发酵是泛指一切依靠微生物的生命活动而实现的工业生产过程。 2、发酵的特点 2.1发酵条件温和 发酵过程一般来说都是微生物及其酶作用下的生物化学反应，通常在常温常压下进行，其反应条件也比较简单温和，因此发酵的过程要素条件一般比较容易控制。 2.2发酵原料广泛 发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，还可以用许多环境中的废弃物，因此发酵原料来源广泛。可以充分利用废水和废物中的有机物作为发酵的原料进行污染物的降解利用和资源化，达到废物资源化和环境保护的目的。 2.3发酵专一性强 发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，更确切地讲，是通过微生物的酶来调节的，由于微生物的遗传特性及其酶的专一性，因此，发酵反应的专一性强，因而可以得到较为单—的发酵代谢产物。 2.4发酵的高效性

微生物优良菌种是进行发酵的根本因素，是发酵取得良好效益的关键。通过微生物诱变和菌种筛选，可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生产的产品，因此发酵具有高效性。 2.5发酵的创新性 随着科学技术的发展和人们对生物技术研究的深入，现代发酵工程除了使用微生物外，还可以用动植物细胞和酶，也可以用人工构建的“工程菌”来进行反应；反应设备也不只是常规的发酵罐，而是以各种各样的生物反应器取而代之，自动化、连续化程度高，使发酵水平在原有基础上有所提高和和创新。 3、发酵工程的原理 发酵的基本原理是单一菌种在培养基中的纯培养，因此优良菌种的选育和发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。优良菌种的选育是发酵取得良好效益的关键，因此必须采取合理的菌种选育方法，获得性能优良稳定的菌种。此外，发酵过程杂菌防治是生产成败的关键，除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。无菌操作和无菌概念要贯穿整个发酵过程的始终。 4、发酵工程的应用 微生物发酵技术已经广泛运用于环境保护的多方面，以下重点介绍几项经多年开发，已接近产业化的微生物发酵技术。 4.1亚硫酸盐纸浆废液乙醇发酵 亚硫酸盐纸浆废液中含有较多的木质素和相当数量的糖类，亚硫酸盐纸浆废液经过预处理后，添加N、P，在发酵罐中加入絮状酵母，通入空气搅拌，进行乙醇发酵，可生产乙醇。 4.2酵母循环系统 酵母循环系统是一种利用酵母的新式食品废水处理系统，能有效地处理废水并能回收大量的酵母菌体，从而解决了活性污泥法剩余的污泥问题。与细菌活性污泥系统相比，酵母废水系统的性能大大提高。酵母废水处理系统日处理能力达到10-15BODkg/m3，是细菌法的5-7倍，酵母污泥可在常压下脱水，无需添加药剂。 4.3废纤维素的资源化

发酵工程与设备实验试题答案

发酵工程与设备实验 1.决定摇瓶溶氧量的因素有哪些？它们如何影响摇瓶溶氧量？答：⑴摇瓶的透气性：8层纱布，纱布透气性越好，摇瓶溶氧量越大。⑵摇瓶的转速：转速越大，培养基流动越剧烈，增大与气体接触面积。⑶培养基的粘稠度：粘稠度越大，氧气越难进入，溶氧量越低。 2.采用磷钼蓝法测定发酵液中的植酸酶活性实验中，空白对照中并未发生酶和底物的水解反应，但经过显示后，颜色却呈较深的蓝色，试解释其原因。 答：①磷钼蓝受热，易被氧化成蓝色还原物。②植酸钠中含杂质磷太多。 3.红曲米发酵实验中，为何要添加酸水？无菌酸水如何制得？答：是为了洗脱菌种，同时为红曲霉生长创造酸性环境。 制备：取一烧杯的蒸馏水，往水中加入乳酸并调PH至4.0.然后取10ml配制好的溶液于干净的试管中，密封包扎后，放入高压灭菌锅灭菌，即可得到无菌酸水。 4.产植酸酶黑曲霉的分离实验中，为何选用植酸钙而不选用植酸钠？ 答：钠盐易溶解、钙盐难容，易形成透明圈，从而筛选。 5.产植酸酶黑曲霉的分离实验中，为什么不将脱氧胆酸钠溶液

和氯霉素眼药水加入到筛选培养基中一起灭菌？ 答：①脱氧胆酸钠会与铁盐高温时反应。②细菌性抗生素、自身就是杀菌的，且本身无菌，也不能灭菌。 6.请详细说明产植酸酶黑曲霉的分离实验的实验原理。 答：以植酸钙为唯一磷来源的选择培养基，同时以透明圈法，从土壤中分离筛选产植酸酶的黑曲霉 7.产植酸酶黑曲霉的摇瓶发酵实验中，摇瓶的作用有哪些？答：①气体和营养分布均匀②温度保持恒定③代谢产物分散④避免影响其他菌丝生长⑤防止细胞沉淀 8.植酸酶酶活力测定实验中，若显色后的反应体系测定吸光度值为2.23，说明什么问题？该如何调整实验方案？ 答：浓度过大，该稀释。 9.植酸酶活力测定时做标线的目的是什么？ 答：标线是反应吸光度与无机磷浓度之间的关系，待我们测的样品吸光度后即可在标线上读出对应无机磷浓度，从而进行酶活计算。 10.简述灭菌锅的使用方法及步骤。 答：①向锅内注入水至三脚架上边缘、预热。 ②放入物品，将直排气管并放入排气槽。 ③关盖，拧紧对应螺栓，打开开关加热 ④待压力达到0.05MPa，排冷空气，归零。

发酵工程中的染菌原因及解决办法

学生综述性论文 题目：发酵过程中染菌的分析、检测及预 防 姓名：刘莉学号：2008132114 专业：生物技术班级：083班 课程名称：微生物工程 指导教师：燕平梅 课程学期：2010至2011学年第一学期

发酵过程中染菌的分析、检测及预防 姓名：刘莉指导老师：燕平梅 （太原师范学院生物系083班学号：2008132114） 摘要：通过分析发酵过程中染菌的各种原因，总结检测染菌的方法，并提出染菌后应采取哪些措施及预防染菌的方法。 关键词：发酵；染菌；危害；检查；预防 前言：发酵工业生产中，污染杂菌造成发酵失败的事故时常发生，严重影响发酵生产，关于发酵过程是否污染杂菌，如何检测，染了菌后如何处理等等，这些问题的研究是十分有意义的。 内容： 1发酵染菌的危害 1.1不同种类的杂菌对发酵的影响 青霉素发酵：污染细短产气杆菌比粗大杆菌的危害大 链霉素发酵：污染细短杆菌、假单孢杆菌和产气杆菌比粗大杆菌的危害大 四环素发酵：污染双球菌、芽孢杆菌和夹膜杆菌的危害较大 柠檬酸发酵：最怕污染青霉菌 肌苷、肌苷酸发酵：污染芽孢杆菌的危害最大 谷氨酸发酵：最怕污染噬菌体 高温淀粉酶发酵：污染芽孢杆菌和噬菌体的危害较大 1.2不同染菌时间对发酵的影响 1.2.1种子培养期染菌 菌体浓度低、培养基营养丰富

1.2.2发酵前期染菌 杂菌与生产菌争夺营养成分，干扰生产菌的繁殖和产物的形成 1.2.3发酵中期染菌 严重干扰生产菌的繁殖和产物的生成 1.2.4发酵后期染菌 如杂菌量不大，可继续发酵。如污染严重，可采取措施提前放罐 1.3不同染菌途径对发酵的影响 种子带菌：种子带菌可使发酵染菌具有延续性 空气带菌：空气带菌也使发酵染菌具有延续性，导致染菌范围扩大至所有发酵罐 培养基或设备灭菌不彻底：一般为孤立事件，不具有延续性 设备渗漏：这种途径造成染菌的危害性较大 1.4染菌对产物提取和产品质量的影响 1.4.1对过滤的影响 发酵液的粘度加大；菌体大多自溶；由于发酵不彻底，基质的残留浓度加度。造成过滤时间拉长，影响设备的周转使用，破坏生产平衡；大幅度降低过滤收率。 1.4.2对提取的影响 a.有机溶剂萃取工艺：染菌的发酵液含有更多的水溶性蛋白质，易发生乳化，使水相和溶剂相难以分开 b.离子交换工艺：杂菌易粘附在离子交换树脂表面或被离子交换树脂吸附，大大降低离子交换树脂的交换量 1.4.3对产品质量的影响 a.对内在质量的影响：染菌的发酵液含有较多的蛋白质和其它杂质。对产品的纯度有较大影响。 b.对产品外观的影响：一些染菌的发酵液经处理过滤后得到澄清的发酵液，放置后会出现混浊，影响产品的外观。 1.5染菌对三废处理的影响 使过滤后的废菌体无法利用，发酵染菌的废液，生物需氧量（BOD）增高，增加三废治理费用和时间。 2发酵过程中染菌的检查判断

生物发酵工程论文

发酵工程的应用及发展前景 发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。 它是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二 级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。 发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵 和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。 （4）微生物是发酵工程的灵魂。 （5）发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活 性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参 与控制某些工业生产过程的一种技术。 发酵工程的应用 1、在医药工业上的应用：基于发酵工程技术，开发了种类繁多的药品，如人类生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素－ 2、抗血友病因子等。 2、在食品工业上的应用：主要有三大类产品，一是生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生产食品添加剂；三是帮助解决粮食问题。 固态发酵应用范围极为广泛 传统上人们利用固态发酵生产面包、麦芽、酒曲、酒精饮料、酱油、豆豉、蘑菇等食品或生产中间原料。 近代研究发现利用固态发酵生产的一些食品中含有生理活性物质，表明了固态发酵在生产这些食品及食品添加剂上有优势。随着能源危机与环境问题的日益严重，固态发酵技术以其特有的优点引起人们极大的兴趣。人们在固态发酵领域的研究及其在资源环境、蛋白质饲料中的应用取得了较大进展，主要表现在生物饲料、生物燃料、生物农药、生物转化、生物解毒及生物修复等方面的成功开发应用，

《发酵工程课程设计》指导书

《发酵工程课程设计》 实习指导书 主编：邵威平 甘肃农业大学 食品科学与工程学院 二OO七年八月

前言 《发酵工程课程设计》是生物工程专业的一门实用性和技术性很强的专业课程，属于专业实践教学环节。通过这个实习环节的学习和锻炼，使学生在掌握了生物工程专业基础理论、专业理论和专业知识的基础上，初步掌握发酵工程工厂设计的基本原则、发酵工艺参数的设计及检测方法的建立，培养学生具备发酵工厂工艺、工程设计的能力，使学生得到生物工程专业技术人员的综合性基本训练。 本指导书主要叙述了课程设计的目的与要求、课程设计的任务、课程设计的内容、课程设计报告的要求、考核方法与评分办法等内容，其中课程设计的内容为本书重点，阐明了啤酒、酒精、味精和酶制剂工厂设计要求等指导性内容。 编写本指导书的目的，旨在指导学生掌握微生物发酵工厂设计工作的原理、步骤和方法，培养正确的辨证的工程设计观点，提高综合运用专业理论与基础理论知识及技能，分析解决发酵工程实际问题的能力。 尽管作者力图在编写过程中注重系统性、实践性和指导性，但限于作者能力和水平，书中难免存在纰漏和不足，望读者批评指正。

目录 一、课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计的任务 (4) （一）课程设计的基本环节 (4) （二）课程设计具体任务 (4) 三、课程设计的内容 (6) （一）啤酒发酵车间（工厂）设计 (6) （二）酒精发酵车间（工厂）设计 (8) （三）味精发酵车间（工厂）设计 (10) （四）糖化酶发酵车间（工厂）设计 (14) （五）其他参考选题 (15) 四、课程设计报告要求 (16) 五、考核方法与评分办法 (18) 六、参考资料 (19) 附一：课程设计报告撰写指南 (20) 附二：课程设计报告样式与格式规范要求 (23)

发酵工程在食品领域中的应用

发酵工程在食品领域的应用 摘要：传统的发酵工程是以非纯种微生物进行的自然发酵，或以纯种微生物进行的工业化发酵。现代发酵工程作为现代生物技术的重要组成部分，具有广阔应用前景。本文以下将介绍微生物发酵在新食品的配料、食品添加剂、功能性食品的开发等相关的食品领域中的应用以及对发酵工程在食品领域的应用做了展望。 关键词：发酵工程；食品领域；应用 发酵工程在食品领域的应用广泛。如啤酒是用大麦芽和酒花经啤酒酵母发酵而成。酒类饮料生产中常以谷物或水果味原料经不同的微生物（酵母菌、曲霉等）发酵，加工制成不同的酒。酸奶是在鲜奶里加入了乳酸菌经发酵而成。醋是利用米、麦、高粱等淀粉原料或直接用酒精接入醋酸杆菌发酵加工而成。酱是利用麦、麸皮、大豆等原料经多种微生物（曲霉、酵母菌和细菌）的协同作用制成。现代发酵工程包括微生物资源开发利用；微生物菌种的选育、培养；固定化细胞技术；生物反应器设计；发酵条件的利用及自动化控制；产品的分离提纯等技术。 1、生产传统的发酵产品 传统的发酵产品是指传统食品发展中一直存在的应用发酵技术的食品，如料酒、酱油、酒精等。在传统食品的生产中，发酵技术是生产过程中的核心部分。发酵技术的是否成熟，时刻关系到产品的好坏[1]。 1.1酒类酿造 酒类主要是酿造酒和蒸馏酒。原料经发酵后，不需再蒸馏而可直接饮用的酒称为酿造酒，如啤酒、葡萄酒、黄酒、日本清酒、果酒等。将发酵液或酒酿经过蒸馏得到蒸馏酒，如白酒、白兰地、威士忌、朗姆、伏特加等。传统的发酵方法在时间上较长，无法有效地满足啤酒厂家在现阶段啤酒生产的实际需求。但利用固定化酵母的连续发酵工艺，可有效地减少啤酒所需要发酵的实际时间。 1.2调味品生产 运用发酵工艺可以生产酱油、酱品、豆腐乳、豆豉、醋等调味品[2]。现阶段，发酵工艺也有很大提高，发酵工程在我国的酱油、酱类、豆腐乳等传统的制造行业中得到广泛应用。发酵工程最大的一个优点是可有效地缩短发酵的周期，大大地提升原料的利用率，并在一定程度上提高相关产品的品质[3]。 2、食品添加剂的生产 发酵工程在食品的发酵过程中能生产出天然色素和天然香味型剂，这些天然色素和天然香味型剂可以取代人工合成色素与味精，是未来食品添加剂发展的方向。现在市面上常见的各种食用色素以及香料等都是通过发酵工程技术而生产的食品添加剂[4]。江苏化工学院全易等[5]自制得选择性优良且价廉的糖化酶和异淀粉酶,生产出低甜度、低热量、高粘度、不被微生物发酵的甜味麦芽糖醇。食品防腐剂枯草芽孢杆菌是一种非致病型细菌，在生产代谢过程中产生的抗菌肽，可抑制食品中真菌、细菌、酵母菌的生长，且无毒、无残留、抑菌效果显著、无耐药性[6]。 3、功能性食品的开发 我们不仅需要将药用的天然真菌直接作用至功能性食品的开发上，而且还需要批量的生

(完整版)发酵工程与设备习题答案

第一章 1．简述发酵工程的概念及其主要内容。 发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。它是应用生物学、化学和工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。 生产微生物细胞（或生物量）； 生产微生物的酶；●生产微生物的代谢产物；?生产基因重组产物；?将一个化合物经过发酵改造其化学结构——生物转化。 2.什么叫次级代谢产物？次级代谢产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产物有什么关系？ 以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的，对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢产物。关系：先产生初级代谢产物，后产生次级代谢产物；初级代谢是次级代谢的基础；次级代谢是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3.发酵过程有哪些组成部分？ 用于菌种扩大培养和发酵生产用的培养基配方； 培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌；●足量的高活性、纯培养的接种物；?在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物；?产物的提取和纯化；?生产过程的废物的处理。 第二章 1.发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？ 自然选育：自发突变率低，变异程度较轻微，变异过程十分缓慢；自发突变不定向，负向变异可能性大，正向变异可能性小 诱变育种：方法简单，快速，收效显著。 原生质体融合：打破种属间的界限，提高重组频率，扩大重组幅度。 杂交育种：使不同菌株的优良性状集中在重组体中，扩大变异范围，具有更强的方向性和目的性。 基因工程育种：按人们的愿望使生物体的遗传性状发生定向变异。 2.发酵工程对菌种有何要求？菌种的分离和筛选基本流程是怎样的？ 要求：能大量高效合成产物；发酵培养基原料廉价；培养条件容易控制；易于液中提取产物；不易污染其它杂菌和噬菌体；无毒无害；性能稳定，不易退化

Nisin抑菌稳定性研究与应用-发酵工程专业毕业论文

ABSTRACT Nisill嬲 a potential kind ofbact嘶ocin锄 d biopreservatives has be饥widely heat，all【ali，劬s缸铖e and applied in f．ood proceSSing．HoweV％it is influeIlced by si卿矗cantly．11lis p印er 6rstly stI】died me componellts锄d an抽act酣al storage time Stabili够of Ilisin products．ProtectiVe mat甜als锄d e11capsulation techn0109y werc taken used of to impmve the stabili锣of nisin a11tibacterial actiV姆IIl addition，me application of Ilisin wim compc岍ld preseⅣatiVe in food w鹤studied．The main results were嬲follo、 硼． (1)Firstly the main compof瑚1t contents甜ld titers of Ilisin s锄ples were s锄ples were all iIl line谢Ⅱl也e national st锄d莉s．1k col inVestigated．Tlle 5 吣of s锄ple A and E wefe botll light bmwll，darker血觚tlle otller t|lree．A11d吐1e佗were a 10t of carbohydrates aIld proteiIls in me s锄ples．Howev％the titers of tlle two wefe 1280．0Ⅳ／mg aIld 1401．9 IU／mg，懈．pectiVely，wllich were 11i曲er th觚the qualified level(900Ⅳ／mg)md wim a good觚micmbial a以Vi妙h1 addition，nle Components，虹ters aIld solubility propenies of smple B，C aIld D werc dose，and the NaCl cont锄ts were all llig王ler tll 锄70％．Ⅵmat’s more，埘m the pH increased{沁m 2．0 to 9．O，the锄tibacterial circle diam酏er of aIld B decre勰ed about 3 1．25％and 40．0 1％，respectiVely'whiCh may implied sample A that s咖e c衄驴n饥ts h ave protectiVe ef§bct on tlle枷bact甜al stabil畸of I lisin． (2)7nle锄曲a曲嘶al stability of flisin w笛studied nlat b锚t a11曲actefial activity of Ilisin is in pH 2．0，25℃．As pH and t锄peratllre increased，the Ilisill titer loss mte rosed r锄arkably．W1lile pH rose to all【aline leVd aIld eVcn wimout a11tibact嘶al heatin&t11e actiVit)r of niSin is uIlstable．Nisin solution w嬲heated at l 2 l℃for20 min，锄 d men stor。d for one montll，resulting in a si朗i6cant downward仃end on me tit瓯The titer 10ss rates were 65．20％a11d 58．00％i11 pH 4．0 and pH 6．O，respectiVely，resulting in a decreasing a11tibact甜al stability of nisin． (3)ProtectiVe agents were used on the impmVenlent of 11isin a11tibacterial stabil吼a11d cllitos锄was theⅡ10st si鲥ficaIlt pmtectiVe agellt，especially when 11isin was at room t锄pe劬鹏pH 6．O，me titer incI铘ed行om 1 05．64Ⅳ／111L of con仃01 t0 1 54．72 IU／mL，a11d eVen it、Vas heated t0 1 2 1℃，tlle titer still represented a rdevant better protective effect．VC and 1p were bom e髓ctiVe。especially in acid region，when pH 4．0 nisin wim 1 2 l℃，20 min heating，the nisin titer increased 1．06-fold and 2．89一fold compared with con仃ol， respectiVely．In addition，FeS04 was effectiVe especially on weal(acidic condition which

2020年(生物科技行业)微生物工程

（生物科技行业）微生物工 程

微生物工程 壹.名词解释 微生物工程：指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的壹种技术。 拮抗作用：当多种物质联合作用时，其中的壹种物质会通过壹定渠道降低另壹种物质的作用（通常是有害作用），使机体维持平衡状态。例如当人体血糖含量较高时，胰岛素分泌增加，胰高血糖素分泌减少，俩种激素桔抗作用使血糖的含量降低。当血糖含量较低时，胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加，结果是使血糖的含量升高。 生物测定：利用某些生物对某些物质(如维生素、氨基酸)的特殊需要，或对某些物质(如激素、抗生素、药物等)的特殊反应来定性、定量测定这些物质的方法。载体：能够插入核酸片段、能携带外源核酸进入宿主细胞，且在其中进行独立和稳定的自我复制的核酸分子。 质粒：细胞中独立于染色体之外，能够独立复制的共价闭合环状DNA. 菌落原位杂交：是将细菌从培养平板转移到硝酸纤维素滤膜上，然后将滤膜上的菌落裂菌以释出DNA。将DNA烘干固定于膜上和放射性同位素标记过的探针杂交，放射自显影检测菌落杂交信号，且和平板上的菌落对位。 效价：抗生素的计量单位，是抗生素等生物制品有效成分含量高低的指标，能够通过仪器的方法测得。 复制起始位点：指在DNA转录时RNA聚合酶和之结合，起始转录的特定核苷酸序列，决定转录起始位点和转录频率。 BOD（生物需氧量）：通常表示水中有机物等需氧污染物质含量的壹个综合指示。水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所

消耗水中溶解氧的总数量。 半连续发酵：指在发酵过程的后期周期性地放出部分含有产物的发酵液，然后再补加相同体积的新鲜培养基的发酵方法。这种发酵能够重复多次。 半连续发酵semi-continuousfermentation：是指在补料－分批发酵的基础上，间歇地放掉部分发酵液的培养方法。 补充发酵：指在发酵过程中以壹定的速率排出成熟的发酵液，同时以相同的速率加入新鲜培养基，使整个发酵过程基本维持在稳定期的发酵方法。 抗生素：是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的壹类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。 下游处理：特指生物工程产品生产程序中的后期加工。指的是生物产品特别是发酵液的分离、纯化、加工、剂型制备等，直至达到产品质量要求的整个处理过程。 二.简答题 1.基因工程在微生物工程的应用表当下哪些方面？每壹方面举例1-2个说明。答：①生产药物疫苗中的引用：这类基因工程药物的生产是当前基因工程最重要的应用领域，发展迅速。例如：有抗肿瘤.抗病毒功能干扰素.白细胞等；用于生理调节的胰岛素和其他生长激素等。 ②改造传统工业发酵菌种：例如生产抗生素.氨基酸.有机酸.酶制剂等，这类菌种基本上都要经过长期的诱变或重组育种，生产性能很难再大幅度的提高。要打破这壹局面，必须使用基因工程的手段才能解决。目前在氨基酸.酶制剂等领域已有大量成功的例子。 ③环境保护：在环境保护方面，利用基因工程可培育同时能分解多种有毒物质

浅谈对发酵工程专业的认识

浅谈对发酵工程专业的认识 当今世界是一个快速发展的时代，众所周知，科学技术的进步是经济发展的重要指标。而生物科技是其中的一个重要组成部分。通过微生物的发酵工程构成了生物科技的核心。所谓发酵工程，是以微生物通过上游（分子改造，代谢工程等）、中游（发酵优化，智能控制等）、下游（分离纯化，清洁生产等）各种生物学操作，以得到人们所需要的一系列产品（细胞，代谢产物）的综合性科学。从生物发酵工程角度来说，这一专业的发展与经济全球化存在着相辅相成的关系。即经济的快速发展，推动了发酵工程专业的交流和创新，提供了发酵工程进一步前进的良好平台。发酵工程的应用领域非常广泛，包括农业、工业、医学、药物学、能源、环保、冶金、化工原料、动植物、净化等。它必将对人类社会的政治、经济、军事和生活等方面产生巨大的影响，为世界面临的资源、环境和人类健康等问题的解决提供美好的前景。 1. 发酵工程简介 发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。发酵不仅仅体现在食品领域，还存在于医药品、化妆品、能源、环境等领域。因此，发酵对于我们生活的方方面面都有着重要的影响，有光明的应用前景。 对于发酵工程而言，是指利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需要的产品过程的理论和工程技术体系，是生物工程与生物技术科学的重要组成部分。发酵工程也称微生物工程，该技术体系主要包括菌种选育和保藏、菌种的扩大生产、微生物代谢产物的发酵生产和分离纯化制备。进一步可以分为上游、中游和下游。 现代发酵工程的发展，是生物科学与数学、物理学、化学等科学之间相互交叉、渗透和相互促进的结果。发酵工程与有关科学的高度的双向渗透和综合，也已经成为当代生物科学的一个显著特点和发展趋势。 2. 上游领域(分子改造，代谢工程等) 发酵工程的上游领域是整个发酵过程的基础，随着近年来分子生物学的蓬勃发展，系统代谢工程定向改造目的产品生产菌株已经成为发酵领域的发展趋势。因此，上游领域主要集中在分子改造和代谢工程等相关方面。

食品发酵工程课程方案

食品发酵工程课程设计 机械搅拌 通风发酵罐的设计 姓名：王艳丽 班级：食品101 学号：2010035120 指导教师：冮洁 2013年6月27日

目录 1 设计任务书0 2 设计概述与设计方案简介0 2.1 谷氨酸生产工艺流程简介0 2.2.2 谷氨酸生产原料及处理1 2.2.3 谷氨酸生产工艺流程图1 2.2 设计概述与设计方案简介错误！未定义书签。3工艺及设备设计计算2 3.1 生产能力计算2 3.2总物料衡算2 3.3发酵罐的主要尺寸计算2 3.3.1 发酵罐的选型2 3.3.2 生产容积的确定3 3.3.3 发酵罐的高度和直径3 3.3.4 冷却面积及冷却水用量的计算3 3.3.5 搅拌器的计算5 3.3.6发酵罐壁厚的计算6 3.4 管道设计7 3.4.1 接管的设计7 3.4.2 蛇管的计算4 3.5 辅助设备的确定错误！未定义书签。 3.5.1 消泡桨错误！未定义书签。 3.5.2 传动机构错误！未定义书签。 3.5.3联轴器及中间轴承错误！未定义书签。 3.5.4 机械密封错误！未定义书签。 4.设计结果汇总表8 5.设计评述8 6.参考资料9 7.主要符号说明9 8.致谢10

1 设计任务书 2 设计概述与设计方案简介 2.1 谷氨酸生产工艺流程简介 2.1.1 谷氨酸发酵工艺技术参数表

表2-1 主要工艺技术参数 生产工序参数名称 指标 淀粉质原料糖蜜原料 1 制糖（双酶法）淀粉糖化转化率% ≥98 2 发酵产酸率g/dl ≥8.0 ≥8.0 3 发酵糖酸转化率% ≥50 ≥55 4 谷氨酸提取提取收率% ≥86 ≥80 2.2.2 谷氨酸生产原料及处理 表2-2 原料及动力单耗表 序号物料名称规格 单耗(t/t) 淀粉原料大M原料糖蜜原料 1 玉M淀粉含淀粉86% 2.12 2 大M 含淀粉70% 3.0 3 糖蜜含糖50% 3.97 4 硫酸98% 0.4 5 0.45 0.45 5 液氨99% 0.35 0.35 0.35 6 纯碱98% 0.34 0.34 0.34 7 活性炭0.03 0.02 0.10 8 水309 309 309 9 电2000Kwh/t 2000Kwh/t 2000Kwh/t 10 蒸汽11.4 11.4 11.4 谷氨酸发酵的主要原料有淀粉、甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、醋酸、乙醇、正烷烃(液体石蜡)等。国内多数谷氨酸生产厂家是以淀粉为原料生产谷氨酸的，少数厂家是以糖蜜为原料进行谷氨酸生产的，这些原料在使用前一般需进行预处理。 2.2.3 谷氨酸生产工艺流程图 淀粉 ↓ 消泡剂—葡萄糖 水—↓—水氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。 无机盐—→配料罐→定容罐定容罐←配料罐←←—无机盐 糖蜜—↓↓—糖蜜 玉M浆—二级种子罐连消器—玉M浆谚辞調担鈧谄动禪泻類。 纯生物素—↓↓—纯生物素 实消维持罐 ↓↓

发酵食品与健康结课论文

酸奶的发酵与对人体的健康综述 发酵指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。发酵有时也写作酦酵，其定义由使用场合的不同而不同。通常所说的发酵，多是指生物体对于有机物的某种分解过程。发酵是人类较早接触的一种生物化学反应，如今在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用。其也是生物工程的基本过程，即发酵工程。对于其机理以及过程控制的研究，还在继续。酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫做发酵。 沸腾现象是由浸出液中的糖在缺氧条件下降解而产生的二氧化碳所引起的。在生物化学中把酵母的无氧呼吸过程称作发酵。我们所指的发酵早已赋予了不同的含义。发酵是生命体所进行的化学反应和生理变化，是多种多样的生物化学反应根据生命体本身所具有的遗传信息去不断分解合成，以取得能量来维持生命活动的过程。发酵产物是指在反应过程当中或反应到达终点时所产生的能够调节代谢使之达到平衡的物质。实际上，发酵也是呼吸作用的一种，只不过通常的呼吸作用是指有氧呼吸，其最终结果是生成CO2和水，而发酵过程则是一种无氧呼吸的过程，其最终结果是产生酒精，二氧化碳以及其它代谢的产物。因而，现代发酵的定义应该是：通过对微生物（或动植物细胞）进行大规模的生长培养，使之发生化学变化和生理变化，从而产生和积累大量人们发酵所需要的代谢产物的过程。 酸奶是以牛奶为原料，经过巴氏杀菌后再向牛奶中添加有益菌（发酵剂），经发酵后，再冷却灌装的一种牛奶制品。目前市场上酸奶制品多以凝固型、搅拌型和添加各种果汁果酱等辅料的果味型为多。酸奶不但保留了牛奶的所有优点，而且某些方面经加工过程还扬长避短，成为更加适合于人类的营养保健品。 酸奶的发酵过程使奶中糖、蛋白质有20%左右被水解成为小的分子（如半乳糖和乳酸、小的肽链和氨基酸等），奶中脂肪含量一般是3%～5%。经发酵后，乳中的脂肪酸可比原料奶增加2倍，这些变化使酸奶更易消化和吸收，各种营养素的利用率得以提高。酸奶由纯牛奶发酵而成，除保留了鲜牛奶的全部营养成分外，在发酵过程中乳酸菌还可以一产生人体营养所必须的多种维生素，如VB1、VB2、VB6、VB12等。 酸奶的制作工艺可概括为配料、预热、均质、杀菌、冷却、接种、（灌装：用于凝固型酸奶）、发酵、冷却、（搅拌：用于搅拌型酸奶）、包装和后熟几道工序，变性淀粉在配料阶段添加，其应用效果的好坏与工艺的控制有密切关系，具体制作方法如下： 1玻璃瓶等消毒灭菌。玻璃瓶在灭菌器内灭菌半小时，如用蒸锅灭菌需45分钟，接种室内需紫外线灭菌50分钟，接种工具在高压蒸汽灭菌器内灭菌30 分钟。 2牛奶灭菌。把鲜牛奶装入加热罐，并加入10～12%的白糖，在85～90℃下灭菌30分钟或用其它方法灭菌。无论采用哪种方法以不破坏牛奶原有营养成分为佳，灭菌后冷却。在灭菌前或灭菌过程中最好除去上层油脂，使牛奶脱脂。 3接种。把温度低于43℃的灭菌牛奶分装于灭好菌的玻璃瓶中，按牛奶2%～4%的接种量在接种室内接种并搅拌均匀，注意罐装要满，不留空隙，接好后立

发酵设备课程设计

年产15万吨木薯干酒精工厂的设计 附：设计依据及设计范围 （1）、设计依据原始数据如下： 生产要求：年产150，000吨医药酒精，酒精含量%（V） 生产原料：木薯干片年生产天数：300天 厂址选择：南方某城市（符合建厂条件） 气候条件：良好 最高气温：38℃最低气温：4℃平均气温：20℃最高湿度：95% 平均湿度：78% 主导风向：冬季东北风夏季东南风 河水温度：最高30℃最低10℃ 深井水温度：最高25℃最低：20℃ 自来水温度：最高31℃最低：14℃ （2）、设计范围： ○1. 工艺流程的选取与论证 ○2. 全厂水、电、汽及原料耗用量的平衡计算 ○3. 设备的设计与计算 ○4. 安全防火、经济核算、三废处理途 ○5. 绘制重点车间设计施工图 ○6. 编写设计说明书 设计说明书前有中、英文摘要各一份。 重点车间：原料蒸煮车间 重点设备：糖化罐 绘图内容： ○1.重点车间工艺、设备流程图（带自动控制点） ○2．重点车间设备平面布置图 ○3.重点设备装配图

目录 1 工艺流程的选取与论证 2 物料及热量衡算 3 酒母制造 4 液化罐与糖化罐设计 5 安全防火、三废处理

1 工艺流程的选取与论证 1.（1）原料预处理：木薯干片原料较大块，不易在一次粉碎达到要求，故采用二次粉碎以提高粉碎度[4]。 （2）调浆：采用一个冲量计进行粉水自动化调浆，实现了自动化生产过程，减轻了工人劳动强度。 （3）蒸煮工艺：采用带喷雾转盘的锅式低温常压连续蒸煮方法，生产条件温和，操作安全、简便，热利用率高，节省了蒸汽、能耗，提高了淀粉利用率和设备利用率。 （4）糖化酶的利用：该酶活性高，用量少，配制成溶液即可投入使用，不用进行高温蒸煮，节约了资金、能源，且快速、易操作。 （5）糖化工艺：采用真空前冷却的连续糖化法，使冷却用水用量大大减少，可将醪液在瞬间降低到相应的温度，冷却好的醪液连续进入糖化锅，锅内有搅拌器，冷却器，使糖化温度得以保证。 （6）发酵工艺：采用连续发酵，缩短了发酵周期，提高设备利用率，便于实现自动化、连续化，降低了生产成本。 （7）精馏工艺：采用两塔式蒸馏，粗馏塔采用泡罩塔，精馏塔采用浮阀塔，二塔间用气相过塔，从而节省加热蒸汽、冷却水，但要注意成品质量控制。 2.工艺及设备计算 （1）根据工艺流程草图逐步地进行物料衡算与热量衡算。 （2）计算单位基本是以每小时计，并尽量采用国际单位。 （3）计算中的物理化学参数基本来源一致。 （4）对于标准设备，直接根据生产能力进行选型，而对于非标准设备，则进行设计计算。 （5）对重点设备——糖化罐进行详细地设计计算。 （6）对于其他内容，如经济核算、安全防火、综合处理费用进行估算。

微生物发酵工程的应用范围

微生物发酵工程的应用范围 酒类：包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用酿酒酵母，在厌氧条件下进行发酵，将葡萄糖转化为酒精生产的。白酒经过蒸馏，因此酒的主要成分是水和酒精，以及一些加热后易挥发物质，如各种酯类、其他醇类和少量低碳醛酮类化合物。果酒和啤酒是非蒸馏酒，发酵时酵母将果汁中或发酵液中的葡萄糖，转化为酒精，而其他营养成分会部分被酵母利用，产生一些代谢产物，如氨基酸、维生素等，也会进入发酵的酒液中。因此，果酒和啤酒营养价值较高。 醋：食品店或超市出售的醋中，除了白醋是由化学合成的食品级醋酸勾兑的外，其他的则是由醋酸菌在好氧条件下发酵，将固体发酵产生的酒精转化为醋酸生产的。由于使用的微生物菌种或曲种的差异，在葡萄糖发酵过程中会产生乳酸或其他有机酸，因而使醋有不同的风味。 酱油：酱油生产以大豆为主要原料，其他有麦麸、小麦、玉米等，将上述原料经粉碎制成固体培养基，在好氧条件下，利用产生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉进行发酵。微生物在生长过程中会产生大量的蛋白酶，将培养基中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后淋洗、调制成酱油产品。酱油富含氨基酸和肽，具有特殊香味。 酸奶：牛奶在厌氧条件下，由乳酸菌发酵，将乳糖分解，并进一步发酵产生乳酸和其他有机酸，以及一些芳香物质和维生素等；同时蛋白质也部分水解。因此，酸奶是营养丰富、易消化，少含乳糖，是适合于有乳糖不适应症者的优良食品。 醪糟：又称酒酿，是大米经蒸煮后，接种根霉，在好氧条件下，发酵生产的含低浓度酒精和不同糖分的食品。根霉在生长时会产生大量的淀粉酶，将大米中的淀粉水解成葡萄糖，同时利用部分葡萄糖发酵产生酒精。由于使用的根霉菌种不同，可以生产不同酒精度、不同甜度和不同香味的醪糟。