发酵工程复习概论

发酵工程复习资料

发酵工程：利用微生物的生长和代谢活动来大量生产人们所需产品的过程理论与工程技术体系。

该技术体系主要包括菌种选育与保藏、菌种扩大生产、代谢产物的生物合成与分离

纯化制备等技术集成。

发酵的本质

1、显微镜观察：微生物

2、著名的巴斯德实验：微生物作用

3、著名的毕希纳实验：

酵素（酶）的作用

本质：由微生物的生命活动所生产的酶的生物催化作用所致。

发酵动力学：是研究发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生产的动态平衡及其内在规律。

二.发酵工业菌种

一、工业上常用的微生物

1. 细菌

醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌、乳酸杆菌、枯草杆菌、丙酮丁醇梭菌、大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌

常用的细菌：

大肠杆菌

应用：对谷氨酸定量分析，生产天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸

乳酸杆菌

应用：乳酸、干酪、奶子酒、发面、泡菜、酸奶等的制作

枯草芽孢杆菌

应用：生产淀粉酶

2. 酵母菌

种类：酒精酵母、啤酒酵母、假丝酵母红酵母、面包酵母

应用：生产酒精、啤酒、石油发酵脱蜡和制取蛋白质、生产脂肪

3. 霉菌

黑曲霉：应用：生产有机酸、生产淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶

黄曲霉:应用：酱油、酱类（淀粉酶）

米曲霉：应用：产糖化酶和蛋白酶、主要用于酿酒制曲和酱油制曲

土曲霉：应用：生产甲义丁二酸

毛霉：应用：可以产生蛋白酶，我国多用于豆腐乳、豆豉等的制作

根霉：种类：米根霉、华根霉、少根根霉、爪哇根霉

应用：酿酒

青霉：应用：生产青霉素、葡萄糖氧化酶

红曲霉：应用：用于南方红曲酒（女儿红）的生产；用于红色色素的生产、豆腐乳的生产等

4. 放线菌：种类：龟裂链霉菌、金霉素链霉菌、灰色链霉菌、红霉素链霉菌

应用：各类抗生素。土霉素、四环素、链霉素、红霉素

5.未培养微生物

定义：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方法还未获得纯培养的微生物，其在自然环境微生物群落中占有非常高的比例，约为99％。

?研究方法

1．模拟自然培养法: 原位培养、培养条件优化、

单细胞操作

2.宏基因组分析法

二、发酵工业菌种分离筛选

菌种选择的总趋势

?野生菌→变异菌

?自然选育→代谢控制育种

?诱发基因突变→基因重组的定向育种

?

1.分离的思路

?新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。

?实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。

?有了优良的菌种，还要有合适的工艺条件和合理先进的设备与之配合。

设计筛选方案时必须考虑两个要点： 1.选择性 2.灵敏度

2.新种分离与筛选的步骤

样品的采集——>样品的处理——>目的菌富集培养——>分离纯化——>性能测定

1.样品的采集原则：

（1）样品的来源越广泛，获得新种的可能性越大，特别是在一些苛刻的环境如：高温、高压、高盐等极端环境中。

（2）了解目标产物的性质和可能目标产物的微生物种类及其生理特征：

☆微生物在代谢上具有一定的规律，次生代谢在进化上后移，芽孢菌以上才有筛选意义。

☆分离不同种类的微生物时，还要考虑微生物的生理特性。如：要筛选纤维素酶产生菌，要到富含纤维素的土壤中采样，如深林土壤。

采样的注意事项

1、采样时应尽可能保持相对无菌；

2、所采集的样本必须具有某种代表性；

3、采好的样必须完整地标上样本的种类及采集日期、地点以及采集地点的地理、生态参数等；

4、应充分考虑采样的季节性和时间因素，因为真正的原地菌群的出现可能是短暂的；

5、采好的样应及时处理，暂不能处理的也应贮存于4℃下，但贮存时间不宜过长。这是因为一旦采样结束，试样中的微生物群体就脱离了原来的生态环境，其内部生态环境就会发生变化，微生物群体之间就会出现消长

2. 样品的处理

（1）物理方法：热处理、膜过滤、离心法

（2）化学方法：通过在培养基中加入某些化学成分来增加特定微生物的数量。

（3）诱饵法：将一些固体物质，如：石蜡、花粉、蛇皮、毛发等，加到待分离的土壤或水中做成诱饵，将期菌落长成后再进行平板分离，可获得某些特殊的微生物种类

3.富集培养

定义：就是给混合菌群提供一些有利于所需菌株生长或不利于其他菌型生长的条件，以促使目标菌株大量繁殖，从而有利于分离它们。

方法：

（1）控制培养基的营养成分

（2）控制培养条件

（3）添加抑制剂

添加专一性抑制剂也可达到抑制不需增殖的微生物的目的.如土样悬浮液中加数滴10%酚可抑制霉菌和细菌的生长,而放线菌仍生长;又如添加青霉素,链霉素之类抗生素能抑制细菌的生长.

4.分离纯化

尽管通过增殖培养效果显著，但还是处于微生物的混杂生长状态。因此还必须分离，纯化。在这—步，增殖培养的选择性控制条件还应进一步用，而且控制得细一点，好一点。纯种分离的方法有划线分离法、稀释分离法。

5.生产性能的测定

一、菌种分离的一般过程:

土样的采取→土样预处理→富集培养→菌种初筛-----菌种复筛----性能鉴定--菌种保藏

目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物。

二、目的微生物富集的一些基本方法

富集的目的：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。

复筛

复筛是在初筛的基础上进一步鉴定菌株的生产能力的筛选，采用摇瓶培养，一般一个菌株重复3－5瓶（较优的菌株）培养后的发酵液采用精确的分析方法测定。

实例：碱性纤维素酶产生菌的筛选（国家七五攻关项目）

文献:产生菌为中性牙孢杆菌，嗜碱牙孢杆菌、放线菌及霉菌

采样（造纸厂）→80度30分钟处理

↓

以1%CMC（羧甲基纤维素）为唯一碳源、pH10.5的平板上，培养3～4天，然后再平板上加入1%刚果红染色，Nacl脱色后选择有透明圈的菌落

从285个土样中获得62株:26株为组成型，36株为诱导型

实验题（或许会有用）：淀粉酶可以通过微生物发酵生产，为了提高酶的产最，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤。②根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。（提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随其生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。）

1.主要实验步骤：①将养好的生产菌株分两组。一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理做对照。②制备含淀粉的固体培养基。③把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。④比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的

菌株。预期实验结果：①由于诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌落周围的透明圈大小与对照组相同。②由于诱发突变不定向性，诱变组中极少数菌落周围的透明圈与对照组相比变大或变小

2.氨基酸产生菌的筛选

样品

预处理

初筛（除真菌）

对应到copy前相应位置，找到目的菌

落

再

对产物进行定量测定筛选产物含量高的菌株

发酵工业菌株的鉴定：

通常把鉴定微生物技术分为四个不同的水平：

（1）细胞的形态和习性水平：例如用经典的的研究方法，观察细胞的形态特征、运动性、酶反应、营养要求和生长条件

（2）细胞组分水平：包括细胞组成成分如：细胞壁成分、细胞氨基酸库、脂类、醌类以及光合作用色素等的分析，所用的技术除常规的实验室技术外，还使用红外光谱、气相色谱和质谱分析等技术。

（3）蛋白质水平：包括氨基酸序列分析、凝胶电泳和血清学反应等技术

（4）基因或核酸水平：包括核酸分子杂交（DNA与DNA 、 DNA 与RNA）、（G+C）含量的测定、遗传信息的转化和转导、16SrRNA或18SrRNA寡核苷酸组分分析、以及DNA或RNA的核苷酸序列分析等。

三．发酵工业培养基设计

培养基：指用于维持微生物细胞生长繁殖和产物形成的营养物质。

二、发酵工业培养基的营养成分及来源

（一）碳源：

1、作用

（1）提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳骨架

（2）提供合成目的产物所的原料

2.常用的碳源：

（1）糖类：葡萄糖、淀粉、糖蜜

（2）油和脂肪：豆油、菜子油、葵花籽油、猪油、鱼油、棉籽油等

（3）有机酸：乳酸、柠檬酸、乙酸

（4）烃和醇类：正烷烃、乙醇

（5）生物质：木材、秸秆、草类等

3.发酵培养基的选择原则：

*(1)必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。

*(2)有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率。

*(3)有利于提高培养基和产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。

*(4)有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。

*(5)尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化。

*(6)原料价格低廉，质量稳定，取材容易。

*7)所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗。(8)有利于产品的分离纯化，并尽可能减少产生“三废”的物质。

淀粉水解糖的制备

第一步：利用淀粉酶将淀粉液化转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加；（液化）

第二步：利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖。（糖化）

* 3.酸酶结合法：

4.淀粉水解糖的制备方法（目的使淀粉变成葡萄糖）：酸解法；酶解法；酸酶结合水解法。

5.糖蜜可分为：甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜。糖蜜前处理的方法：加酸通风沉淀法；加热加酸沉淀法添加絮凝剂澄清处理法；

（1）酸酶法：先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖。

用酸酶法水解淀粉制糖，酸液化速度快，且糖化是由酶来进行的，对液化要求不高，可采用较高的淀粉乳浓度，以提高生产效率。

（2）酶酸法：将淀粉先用淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖。

糖蜜预处理的方法

(1) 加酸通风沉淀法

(2) 加热加酸沉淀法

（3）添加絮凝剂澄清处理法

絮凝剂:聚丙烯酰胺

（二）氮源

1、无机氮源

种类：氨盐、硝酸盐和氨水

所以选择合适的无机氮源有两层作用：

（1）满足菌体生长（2）稳定和调节发酵过程中的pH

2、有机氮源

来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟。

（三）生长调节物质

生长调节物质：发酵培养基中某些成分的加入有助于调节产物的形成，这些添加的物质称为生长调节物质。包括生长因子、前提、产物抑制剂和促进剂。

1、生长因子：凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。

2、前体：前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接在微生物生物合成过程中合成到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高的一类化合物。（采用少量多次的流加工艺）如：苯乙酸、甘氨酸、吲哚、氨茴酸等

（二）培养基的类型

（1）斜面培养基

（2）种子培养基（包括摇瓶种子和小罐种子培养基）：

（3）发酵培养基

发酵培养基是发酵生产中最主要的培养基，它不仅耗用大量的原材料，而且也是决定发酵生产成功与否的重要因素。

1）根据菌体自身生长规律和产物合成的特点来设计培养基：

☆对菌体生长与产物相偶联的发酵类型，充分满足细胞生长繁殖的培养基就能获得最大的产物。☆对于生产氨基酸等含氮的化合物时，它的发酵培养基除供给充足的碳源物质外，还应该添加足够的铵盐或尿素等氮素化合物。

2）发酵培养基的各种营养物质的浓度应尽可能高些，这样在同等或相近的转化率条件下有利于提高单位容积发酵罐的利用率，增加经济效益。

3）发酵培养基需耗用大量原料，因此，原料来源、原材料的质量以及价格等必须予以重视。（四）培养基的设计与优化：看课本大概了解一下P49

四．发酵工业的无菌技术

一、概念:灭菌、消毒、除菌、防腐

灭菌(sterilization):用化学或物理方法杀死物料或设备中所有有生命物质的过程。

消毒(disinfection):用物理或化学方法杀死空气、地表以及容器和器具表面的微生物。

除菌(degermation): 用过滤方法除去空气或液体中的微生物及其孢子。

防腐(antisepsis): 用物理或化学方法杀死或抑制微生物的生长和繁殖。

1.染菌的不良后果: 1.消耗营养物

2.合成新产物；菌体自溶、发粘等造成分离困难

3.改变pH

4.分解产物

5.噬菌体破坏极大

2.染菌危害的具体分析

（1）染菌对不同菌种发酵的影响

A．细菌

?谷氨酸：发酵周期短，培养基不太丰富，较少染杂菌，但噬菌体威胁大。

?肌苷：缺陷型生产菌，培养基丰富，易染菌，营养成分迅速被消耗，严重抑制菌生长和合成代谢产物。

B. 霉菌

?PenG：青霉素水解酶上升，PenG迅速破坏，发酵一无所获。

?柠檬酸：pH2.0，不易染菌，主要防止前期染菌。

C. 酵母菌: 易污染细菌以及野生酵母菌

D. 疫苗：无论污染的是活菌、死菌或内外毒素，都应全部废弃。

?青霉素：怕染细短产气杆菌

?链霉素：怕染细短杆菌、假单孢杆菌和产气杆菌

?四环素：怕染双球菌、芽孢杆菌和荚膜杆菌

?柠檬酸：怕染青霉菌

?肌苷（酸）：怕染芽孢杆菌

?谷氨酸：怕染噬菌体，易造成连续污染

（3）不同发酵时期染菌对发酵的影响

(1) 种子扩大时期染菌:

（2）发酵前期染菌：

（3）发酵中期染菌：挽救困难，应早发现，快处理，处理方法应根据各种发酵的特点和具体情况来决定

a)抗生素发酵

b)柠檬酸发酵

a. 污染细菌：加大通风，加速产酸，调pH3.0，抑制细菌

b. 污染酵母：加入0.025~0.035g/L CuSO4抑制酵母；通风加大，加速产酸。

柠檬酸发酵

c.染黄曲霉：加入另一罐将近发酵成熟的醪液，pH下降，黄曲霉自溶。

d.青霉菌：在pH很低下能够生长。提前放罐。

（4）发酵后期污染

a)染菌量不太多，可继续发酵

b)污染严重，则提前放罐

6.发酵染菌后的措施

发酵过程一旦发生染菌，应根据污染微生物的种类、染菌的时期和杂菌的危害程度等进行挽救和处理，同时也要对有关的设备也要进行相应的处理。

（1）种子培养期染菌的处理：一发现种子染菌，该种子不能再接入发酵罐中，应弃之，并对种子罐、管道等进行仔细检查和彻底的灭菌。同时采用备用种子，选择生长正常无染菌的种子接入种子罐。

（2）发酵前期染菌的处理：此时培养基的碳、氮源含量还比较高，终止发酵，将培养基加热至规定的温度，重新灭菌后，再接入种子进行灭菌。如此时染菌已造成较大的危害，碳、氮源消耗得比较多，则可放掉一部分的料液，补充新鲜的培养基，重新灭菌后，在接种发酵。（3）发酵中期、后期染菌的处理：可以适当的加入杀菌剂或抗生素以及正常的发酵液，以抑制杂菌的生长，也可采取降低培养温度、降低通风量、停止搅拌等进行处理。若代谢产物已经达到一定值，只要明确是染菌就放罐。

染菌后对设备的处理：必须对空罐进行彻底的清洗，空罐加热灭菌至120℃以上、30min后才可用。亦可用甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡12h以上等。

杀菌剂的添加：前期无必要，增加成本；发现后加入，效果要具体评价

2. 污染原因分析

主要原因：①种子带菌②无菌空气带菌③设备渗漏④灭菌不彻底

⑤操作失误⑥技术管理不善

?从污染时间看：早期污染可能与①②④⑤→接种操作不当有关；后期污染可能与③⑤及中间补料有关。

?从杂菌种类看：

?耐热芽孢杆菌：与④有关

?球菌、无芽孢杆菌：与①②③⑤有关

?浅绿色菌落的杂菌：与水有关，即冷却盘管渗漏

?霉菌：与④⑤有关，即无菌室灭菌不彻底或操作问题

?酵母菌：糖液灭菌不彻底或放置时间较长

?从染菌幅度看：各个发酵罐或多数发酵罐染菌，且所污染的是同一种杂菌，一般是空气系统问题，若个别罐连续染菌，一般是设备问题。

发酵工业的无菌技术——灭菌方法1.干热灭菌法 2.湿热灭菌法3.射线灭菌法

4.化学药剂灭菌法

5.过滤除菌法

6.火焰灭菌法

热阻：微生物的热阻就是指微生物对热的抵抗能力。

对数残留定律：

（一）分批灭菌（实罐灭菌）

定义：将配制好的培养基同时放在发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将

培养基和所用设备一起进行加热灭菌的过程，通常也称为实罐灭菌。

二、连续灭菌

1.定义：将配制好的培养基在向发酵罐输送的同时加热、保温和冷却进行灭菌。

因此，连续灭菌越来越多地被用培养基的灭菌。但是出于对设备的考虑，中小型罐还是采用分批灭菌比较好。

五、空气除菌：看课本了解流程P73

空气除菌系统包括：冷却、分离油水、加热、

五．发酵工业的种子的制备（种子扩大培养）

种子扩大培养：是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，在经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级放大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。

1.优良种子应具备的条件：(1).生长活力强，延迟期短；(2).生理状态稳定；

(3).浓度及总量能满足发酵罐接种量的要求；(4).无杂菌污染，保证纯种发酵；

(5)适应性强，生产能力稳定

种子的制备分为两个阶段：1.实验室种子制备阶段：琼脂斜面至固体培养基扩大培养（如茄子瓶斜面培养等或液体摇瓶培养）

2.生产车间种子制备阶段：种子罐扩大培养

种龄：是指种子的培养时间。

接种龄 :种子罐中培养的菌体从开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间

接种量：移入的种子液体积和接种后培养液体的体积的比例

影响种子质量的因素（了解p81）

1原材料质量2.培养温度 3.湿度4.通气与搅拌 5.斜面冷藏时间 6.培养基

7.PH

六.发酵动力学

发酵动力学的概念和研究内容：

发酵动力学：是研究发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生成的动态平衡及其内在规律。

研究内容：包括了解发酵过程中菌体生长速率、基质消耗速率和产物生成速率的相互关系，环境因素对三者的影响，以及影响其反应速度的条件。

比生长速率μ的定义P87

Monod方程 88页

上式中: S—限制性基质浓度，mol/m3

Ks—底物亲和常数(也称半饱和速度常数），表示微生物对底物的亲和力 , mol/m3 ； Ks越大，亲和力越小，μ越小。（单一限制性基质：就是指在培养微生物的营养物中，对微生物的生长起到限制作用的营养物。）

当S>>KS时,μ︾μm ;若继续提高底物浓度,细胞生长速率基本不变

当S<

就呈现一级反应特点.此时S ↓，μ ↓ ∴ 减速期， μ

根据发酵时间过程分析，微生物生长与产物合成存在以下三种关系：

● 与生长相关→生长偶联型

● 与生长部分相关→生长部分偶联型 ● 与生长不相关→无关联

(1).与生长相关→生长偶联型：乙醇发酵

产物的生成是微生物细胞主要能量代谢的直接结果，菌体生长速率的变化与产物生成速率的变化相平行。 (2).与生长部分相关→生长部分偶联型： 柠檬酸、氨基酸发酵

产物间接由能量代谢生成，不是底物的直接氧化产物，而是菌体内生物氧化过程的主流产物（与初生代谢紧密关联）。

(3)与生长不相关→无关联：抗生素发酵

产物生成与能量代谢不直接相关，通过细胞进行的独特的生物合成反应而生成。 公式：93页

公式:94页

七.发酵工业中氧的供需

呼吸强度（比耗氧速率） QO2 ：单位质量干菌体在单位时间内消耗氧的量。 单位：mmolO2/（kg 干菌体·h ）。 耗氧速率（r ）：表示单位体积培养液在单位时间内的吸氧量。

当溶解氧浓度达某一值后，L C 增加而2O Q 不变，此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度 用C 临界表示。

2.提高氧传递的能力：

根据气液传质方程式N ＝ KLa （C*-CL ）看出，影响发酵过程中传递速率N （或供氧）的主要因素有推动力（C*-CL ）和液相溶氧系数KLa 。若能改变这两个因素，则能改变N ，即改变发酵罐的供氧能力。

（一）、影响氧传递推动力的因素：提高C*的方法和降低CL 的方法：

①提高C*的方法：影响C*的因素有温度、溶液的性质、氧分压等，即↑ C*，则T ↓或营养物质含量↓或氧分压↑（即提高罐压或通入纯氧）

②降低CL ：降低CL 可通过减少空气流量等方法来达到，但CL 不能

（二）、影响KLa （液相体积溶氧系数）的因素

①、搅拌:搅拌器的设计对N 的影响(包括搅拌器的型式、搅拌器相对位置、搅拌转速n 和叶径d 、档板、搅拌组数对溶氧的影响)。

②、空气线速度：VS ，则KLa 。但当VS 过大，会发生“过载”现象（或称“气泛”现象）。

③、空气分布器：空气分布管的形式、喷口直径、管口与罐底距离对溶氧速率有较大的影响。

④、发酵罐的结构（罐内液注的高度、发酵罐的体积）：通常发酵罐体积大的氧的利用率高；

增加发酵液体积会使通风效率降低。

⑥、发酵液的理化性质：通常发酵液浓度增大、粘度增大时，KLα值降低。

3.溶解氧系数的测定方法：亚硫酸盐氧化法；取样极谱法；排气法。

4.空气除菌的方法：加热灭菌；电除尘；介质过滤除菌（分为绝对过滤、介质过滤，机制主有惯性碰撞、阻截、布朗运动、重力沉降、和静电吸引等）。

影响微生物耗氧的因素

（一）微生物本身遗传特征的影响

?1、微生物种类不同，其生理特性不同，代谢活动的需氧量不同；

? 2. 同一种微生物的耗氧量,随菌龄和培养条件的不同而异.

?3、同一菌种的不同生长阶段，其需氧量不同.

(二) 培养基的成分和浓度

?碳源种类

耗氧速率：油脂或烃类>葡萄糖> 蔗糖> 乳糖

?培养基浓度

浓度大, QO2 ↑; 浓度小, QO2↓

(三)菌龄的影响:一般幼龄菌生长旺盛,QO2大,晚龄菌生长缓慢,QO2小

(四) 培养条件:与PH、T等有关,主要通过影响酶活性来影响菌体细胞的耗氧

一般，T ，营养愈丰富，QO2 ，

(五)代谢类型(发酵类型)的影响

若产物通过TCA循环获取,则QO2高,耗氧量大

若产物通过EMP途径获取,则QO2低,耗氧量小

氧的传递途径与传质阻力

1、在好氧发酵中微生物的供氧过程是气相中的氧首先溶解在发酵液中，然后传递到细胞内的呼吸酶位置上而被利用。这一系列传递过程，又可分为供氧与耗氧俩方面。供氧是指空气中的氧气从空气泡里通过气膜、气液界面和液膜扩撒到液体主流中。耗氧是指氧分子自液体主流通过液膜、菌丝丛、细胞膜扩撒到细胞内。

1、供氧方面的阻力

1）气膜阻力（ 1/k1 ）：2）气液界面阻力（1/k2）：3）液膜阻力（1/k3）：

4）液流阻力（1/k4）：

2、耗氧方面的阻力

1）细胞周围液膜阻力（1/k5），与发酵液的成分和浓度有关。

2）菌丝丛或团内的扩散阻力（1/k6），与微生物的种类、

生理特性状态有关，单细胞的细菌和酵母菌不存在这种

阻力；对于菌丝，这种阻力最为突出。

3）细胞膜的阻力（1/k7）：与微生物的生理特性有关。

4）细胞内反应阻力（1/k8）

氧分子与细胞内呼吸酶系反应时的阻力；与微生物的种类、生理特性有关。

?供氧方面主要阻力是气膜和液膜阻力

?耗氧方面主要阻力是细胞团内与细胞膜阻力

氧首先由气相扩散到气液两相的接触界面，再进入液相，界面的一侧是气膜，另一侧是液膜，氧由气相扩散到液相必须穿过这两层－－双膜理论

氧传递的主要阻力存在于气膜和液膜中

4氧传递方程 105页

八．发酵过程控制（p124）

直接参数：温度、pH、罐压、空气流量、搅拌转速、溶氧浓度等

生物热（Q生物）：产生菌在生长繁殖过程中本身会产生大量的热，此为生物热。

发酵热：在发酵过程中，引起温度变化的原因是由于发酵过程所产生的净热量，称为发酵热。[ J / m3 · h ]或 ------ 单位体积的发酵液在单位时间内释放出来的净热量。

Q发酵 = Q生物 + Q搅拌 - Q蒸发 - Q显– Q辐射

二、温度对发酵的影响和控制

1.影响发酵温度的因素

发酵热、生物热、搅拌热、蒸发热、辐射热

2.温度对微生物生长的影响

不同微生物的生长对温度的要求不同，根据它们对温度的要求大致可分为四类：嗜冷菌适应于0～26℃生长，嗜温菌适应于15～43 ℃生长，嗜热菌适应于37～65 ℃生长，嗜高温菌适应于65 ℃以上生长

在其最适温度范围内，生长速率随温度升高而增加，当温度超过最适生长温度，生长速率随温度增加而迅速下降。

?不同生长阶段的微生物对温度的反应不同

?处于延迟期的细菌对温度的影响十分敏感。

?对于对数生长期的细菌，如果在略低于最适温度的条件下培养，即使在发酵过程中升温，则升温的破坏作用较弱。

?处于生长后期的细菌，其生长速度一般主要取决于溶解氧，而不是温度。

4.温度对发酵产物合成的影响

1）温度影响产物合成的速率及产量

2）温度可能会影响终产物的质量

3）温度还可能影响生物合成的方向

4）影响酶系组成及酶的特性。

5）温度对代谢有调节作用

5.最适温度的选择

（1）根据菌种以及生长阶段（中期适当降低温度，后期适当升温）

（2）根据培养条件（空气较差、培养基稀薄时，适当降温）

（3）根据菌种生长情况

三、pH的影响及控制

(1)、发酵过程中PH的变化规律

1.会导致微生物细胞原生质体膜的电荷发生改变

2.PH变化会影响菌体代谢方向。

3.PH对代谢产物合成的影响

(2).最适PH 的选择

(3).PH的调控策略：

1.配制合适的培养基，调节培养基初始ph 至合适范围并使其有很好的缓冲能力。

2.培养过程中加入非营养基质的酸碱调节剂，如CaCO3等防止PH过度下降。

3.培养过程中加入基质性酸碱调节剂，如氨水等。

4.加生理酸性或碱性盐基质，通过代谢调节PH。

5.将PH控制与代谢调节结合起来，通过补料来控制PH。

溶解氧对发酵的控制（从供需氧方面P126）

基质对发酵对发酵的影响及控制（P132了解）

空气搅拌对发酵的影响及控制（P133了解）

四、泡沫的控制

（1）机械消泡（2）化学消泡（3）从微生物本身特性着手，防止泡沫形成筛选不产生泡沫的微生物突变株几种微生物混合培养

十一.发酵产物的提取与精制方法（主要看课本了解一下）

1、产物的提取方法：萃取、吸附

2、产物的精制方法：离子交换、膜分离法、色谱分离法、浓缩法、沉淀

3、成品阶段：结晶、干燥、蒸馏

萃取：利用溶质在互不相溶的两相之间的分配系数的不同而使溶质达到浓缩和提纯的方法。

双水相萃取法：

利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质进行物质分离的方法。

凝胶色谱技术

概念：是利用生物大分子的分子量差异进行的色谱分离方法。

凝胶色谱介质主要是以葡聚糖、琼脂糖、聚丙烯酰胺等为原料，通过特殊工艺合成的色谱介质。

膜分离法

指利用具有一定选择性透过特性的过滤介质（如高分子薄膜），将不同大小、不同形状和不同特性的物质颗粒或分子进行分离的技术。

常用的有：透析、超滤及反渗透、微滤

细胞破碎技术：利用外力破坏细胞壁和细胞膜，是细胞内目标物释放出来的技术。

方法：（1）物理法：高压匀浆破碎法；高速珠磨法；超声破碎。

（2）化学法：酸热法；化学渗透法。

（3）生物酶溶法

9.热死时间：即在规定温度下杀死一定比例的微生物所需要的时间。

致死温度：杀死微生物的极限温度。

湿热灭菌原理：由于蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会放出大量的冷凝热，很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。

灭菌条件：121℃，30min。

灭菌不利方面：同时也会破坏培养基中的营养成分，甚至会产生不利于菌体生长的物质。因此，在工业培养过程中，除了尽可能杀死培养基中的杂菌外，还要尽可能减少培养基中营养成分的损

发酵工程总结

1 绪论 1-1何谓发酵？生物化学和工业上的发酵有何不同？ 生物化学意义上的发酵是指细胞在无氧条件下，分解葡萄糖或有机物产生能量的过程。 工业意义上的发酵是泛指利用培养细胞（包括动物、植物和微生物）获得产物的任何有氧或无氧的过程。 1-2何谓发酵工程？其主要内容是什么？请简述其与生物技术的关系。 发酵工程是利用生物体为工业化生产服务的一门工程技术，即利用生物体的生命活动产生的酶，对无机或有机原料进行酶加工（生物反应过程），获得产品的工程化技术。 它是研究生物技术产业化的一门学科，其主体包括生物反应工程和产品提取、精制的下游工程。主要研究内容： 1）优良菌种的选育； 2）合适的生物反应工程包括生物反应过程的优化、反应器的选择和下游工程生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂（酶或细胞）的作用将物料进行加工以提供产品或为社会服务的技术。它包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、生化工程等五大工程。生物技术的核心是基因工程，但又离不开发酵工程。发酵工程是基因工程和酶工程的表达，即大部分生物工程的产品均要通过发酵工程来完成。所以说，发酵工程在生物工程中是最关键的过程。现代发酵工程处于生物技术的中心地位，绝大多数生物技术的目标都是通过发酵工程来实现的。因此生物技术的主要应用领域往往就是发酵工程的研究对象。 1-3请简述发酵工程的发展史。 1）基因工程出现之前的时代（1982年前）； 1859年发现发酵原理、设计了便于灭菌的密闭式发酵罐； 1929,1940年发现和分离出青霉素，青霉素发酵、将通气搅拌引入发酵工业； 1956年谷氨酸等氨基酸、核苷酸等发酵成功、代谢控制育种理论的建立； 60年代采用烷烃、乙酸、天然气等为原料的石油发酵； 2）基因工程出现后的时代（1982年后）。 80 年代随着基因工程技术的发展，人们可定向选育高产菌株； 1991年综述代谢工程，在对细胞内代谢网络系统分析的基础上开始运用基因工程技术改造细胞代谢途径，以改进细胞性能或提高产物生产能力。 组学的发展…… 系统工程和合成生物学…… 1-4 何谓初级代谢和次生代谢？举例说明初级代谢产物和次生代谢产物。 初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程称为初级代谢。常见的初级代谢产物有：乙醇、氨基酸、呈味核苷酸、有机酸、多羟基化合物、多糖（黄原胶、结冷胶）、糖类和维生素。

《生物技术概论》课程大纲

《生物技术概论》课程大纲 课程代码： 课程学分：2 课程总学时：28 适用专业：生物科学 一、课程概述 （一）课程的性质：生物技术概论是由一门多学科综合而成的边缘学科，包括了微生物学、生物化学、细胞生物学、免疫学和育种技术等几乎所有与生命科学有关的学科，特别是现代分子生物学的最新理论成就更是生物技术发展的基础。本课程为农学专业本科学生开设的专业基础课，为后续专业课程学习打下基础。 （二）设计理念与开发思路：本课程的主要任务是：使学生熟悉生物技术的基本原理、技术和方法，了解生物技术在农业、食品、人类健康、能源及环境诸方面的作用和成果，认识生物技术对人类社会生活产生的深刻影响，进一步了解国内外生物技术发明创新保护与生物安全性政策微生物学是生物科学专业的主干课，是生物科学专业学生必须具备的基础知识。 二、课程目标 通过本课程的学习，应使学生达到下列基本要求： 1．认识生物技术的概念、种类及其对经济社会发展的影响； 2．熟悉生物技术五大工程的原理、技术和方法； 3．了解生物技术在农业及其它领域的应用和成果； 4．了解国内外生物技术发明创新保护与生物安全性政策法规。 三、课程内容与要求

（一）生物技术总论 生物技术的含义、特点和特征；生物技术的发展史；生物技术各项技术的概念及其相互关系；生物技术的应用领域及其对人类社会发展的影响。 本章重点：生物技术的含义、特点和特征（六高特征），生物技术各项技术的概念，生物技术在社会、经济和人类生活中的重要性。 本章难点：生物技术各项技术之间的相互关系。 教学要求：通过课堂讲授，使学生理解生物技术的含义，明确生物技术的特点和特征，识记生物技术所包含的五大工程概念，了解生物技术包含的各工程之间的相互关系，进而使学生明确本课程学习的目的和重要性。 思考题： 1．概念识记：生物技术基因工程细胞工程发酵工程酶工程蛋白质工程 2．什么是生物技术，它包括哪些基本的内容?它对人类社会将产生怎么样的影响? 3．现代生物技术作为一项高技术具有的“六高”特征是什么? 4．为什么说生物技术是一门综合性学科，它与其他学科有什么关系? 5．简要说明生物技术的发展史以及现代生物技术与传统生物技术的联系和区别。 6．生物技术的应用包括哪些领域? （二）基因工程 基因工程诞生的理论基础和技术，基因工程的基本步骤，主要工具酶的作用机理和用途，基因载体的特点和用途，目的基因的来源及获得途径，PCR反应的原理和技术，受体细胞及其重组DNA导入技术，重组子的筛选和鉴定方法，基因工程应用领域及发展方向。 本章重点：基因工程的技术路线，主要工具酶的催化机理和用途，常用载体的特点和用途，目的基因克隆的途径和方法，重组DNA导入受体细胞的途径，重组克隆的筛选与鉴定方法。

《发酵工程原理与技术》课程复习提纲及习题集

《发酵工程原理与技术》课程复习提纲及部分知识点 [复习提纲] 什么是发酵？发酵工程的发展历程？ 发酵的定义在合适的条件下利用生物细胞内特定的代谢途径转变外界底物生成人类所需目标产物或菌体的过程 自然发酵时期 1.发酵工程的诞生 2.通气搅拌液体深层发酵的建立 3.大规模连续发酵以及代谢调控发酵技术的建立 4.现代发酵工程时期 发酵工业常用的微生物及其特点。 ①细菌：枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等②放线菌：链霉菌属、小单胞菌属和诺卡均属③酵母菌：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母 4.霉菌 菌种的分离及保藏 一稀释涂布和划线分离法二利用平皿中的生化反应进行分离三组织分离法四通过控制营养和培养条件进行分离 一斜面保藏方法二液体石蜡油保藏法三冷冻干燥保藏法四真空干燥法五液氮超低温保藏法六工程菌的保藏 菌种的退化及复壮 菌种退化是指生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良菌株，由于进行转移传代或包藏之后，群体中某些生理特征和形态特征逐渐减退或完全丧失的现象退化的原因主要有基因突变连续传代以及不当的培养和保藏条件 菌种的复壮通过人工选择法从中分离筛选出那些具有优良性状的个体使菌种获得纯化服装的方法一纯种分离二淘汰法三宿主体内复壮法 微生物育种的方法有哪些？ 自然育种、诱变育种 培养基的主要成分。 水、碳源、氮源、无机盐、生长因子、 碳源及氮源的种类。 碳源种类：1、糖类2、醇类3、有机酸类4、脂肪类5、烃类6、气体 氮源种类：1、无机氮源 2、有机氮源 培养基的设计的基本原则？ 一根据生产菌株的营养特性配制培养基二营养成分的配比恰当三渗透压 4ph 值 发酵工业原料的选择原则 一因地制宜就地取材原料产地离工厂要近，便于运输节省费用 二营养物质的组成比较丰富浓度恰当能满足菌种发育和生长繁殖成大量有生理功能菌丝体的需要更重要的是能显示出产物合成的潜力 三原料资源要丰富容易收集

发酵工程知识点复习进程

第一章发酵工程概述 一、发酵工程：是利用微生物特定的形状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用与工业化生产的技术体系，是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的发酵技术。二、发酵工程简史： 1590 荷兰人詹生制作了显微镜 1665 英国人胡克制作的显微镜观察到了霉菌 近代发酵工程建立初期1864 巴斯德灭菌法 1856 psateur 酵母导致酒精发酵 19世纪末Koch 纯种分离和培养技术 三、发酵工程技术的特点 （1）主体微生物的特点 ①微生物种类繁多，繁殖速度快、代谢能力强，容易通过人工诱变获得有益的突变株； ②微生物酶的种类很多，能催化各种生化反应 ③微生物能够利用有机物、无机物等各种营养源 ④可以用简易的设备来生产多种多样的产品 ⑤不受气候、季节等自然条件的限制等优点 （2）发酵工程技术的特点 ①发酵工程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应能够在发酵设备中一次完成 ②反应通常在常温下进行，条件温和，耗能少，设备简单 ③原料通常以糖蜜，淀粉等碳水化合物为主 ④容易生产复杂的高分子化合物 ⑤发酵过程中需要防止杂菌污染 (3)发酵工程反应过程的特点 ①在温和条件下进行的 ②原料来源广泛，通常以糖、淀粉等碳水化合物为主 ③反映以生命体的自动调节形式进行（同（2）①） ④发酵分子通常为小分子产品，但也很容易生产出复杂的高分子化合物 四、发酵工程的一般特征 ①与化学工程相比，发酵工程中微生物反应具有以下特点： 作为生物化学反应，通常在常温常压下进行，没有爆炸之类的危险，不必考虑防爆问题，还有可能使一种设备具有多种用途 ②原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，加入少量的各种有机或无机氮源，只要不含毒，一般无精制的必要，微生物本身就有选择的摄取所需物质 ③反应以生命体的自动调节方式进行因此数十个反应过程能够像单一反应一样，在称为发酵罐的设备内很容易进行 ④能够容易的生产复杂的高分子化合物，是发酵工业最有特色的领域 ⑤由于生命体特有的反应机制，能高度选择性的进行复杂化合物在特定部位的氧化还原官能团导入等反应

谷氨酸的发酵工程

谷氨酸发酵过程控制 【摘要】谷氨酸是构成蛋白质的20种常见α氨基酸之一。作为谷氨酰胺、脯氨酸以及精氨酸的前体。谷氨酸的质量受到发酵的条件、菌种、温度、pH、接种量和种龄等因素的影响。如果控制不好这些因素整个发酵过程发酵液受污染、出现菌体的生长缓慢和代谢产物的积累很少、发酵周期延长甚至所得产品不是最终产品。本文通过综述发酵培养基、培养条件的控制及发酵过程温度、pH、接种量和种龄的控制，以及消泡等多方面因素，来提控制高谷氨酸发酵过程的参数来提高发酵的质量以些方法。 【关键词】谷氨酸、发酵、控制 1.谷氨酸概述 谷氨酸学名：2-氨基-5-羧基戊酸。构成蛋白质的20种常见α氨基酸之一。作为谷氨酰胺、脯氨酸以及精氨酸的前体。L-谷氨酸是蛋白质合成中的编码氨基酸，哺乳动物非必需氨基酸，在体内可以由葡萄糖转变而来。D-谷氨酸参与多种细菌细胞壁和某些细菌杆菌肽的组成。符号：E。 1.1谷氨酸用途 1）下游产品开发 将有一定反应活性的双功能基试剂氯乙醇和L—谷氨酸直接酯化保护羧基，用三光气活化成其相应的N—羧酸酐，可直接得到侧链具有一定反应活性的聚L—氯乙基谷氨酸酯。谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、L—苏氨酸、聚谷氨酸等。 2）食品业 谷氨酸是在食品工业中应用较多的氨基酸。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，能显着提高食品的风味和有增香作用。谷氨酸作为风味增强剂可用于增强饮料和食品的味道，不仅能增强食品风味，对动物性食品有保鲜作用。 3）日用化妆品等 谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种。如：N—酰基谷氨酸钠系列产品是由谷氨酸缩合而成的性能优良的阴离子表面活性剂，广泛用于化妆品、香皂、牙膏、香波、泡沫浴液、洗洁净等产品中。谷氨酸作为营养药物可用于皮肤和毛发。用于生发剂，能被头皮吸收，预防脱发并使头发新生，对毛乳头、毛母细胞有营养

川农《生物技术概论(本科)》19年6月作业考核(正考)

(单选题)1: 基因工程是利用（）技术，定向地改造生物的技术体系。 A: 细胞培养 B: 无性繁殖 C: DNA体外重组 D: 细胞融合 正确答案: (单选题)2: 生物的生命活动是直接通过（）来完成的。 A: 基因 B: RNA C: 蛋白质 D: DNA 正确答案: (单选题)3: 用于基因工程的大多数受体要求的条件应是对（）无害的。 A: 人 B: 畜 C: 环境 D: 人、畜和环境 正确答案: (单选题)4: 生物中有许多限制性内切酶，而每种DNA限制性内切酶只能（）特定的核苷酸序列。 A: 识别 B: 切割 C: 识别和切割 D: 合成 正确答案: (单选题)5: 涉及单克隆抗体中的抗原的本质是（）。 A: 免疫球蛋白 B: 金属微量元素 C: 致病物 D: 血清 正确答案: (单选题)6: 细胞工程是当今生物技术的重要组成部分，它是运用精巧的细胞学技术，有计划地改造细胞的（）结构，培育出人们所需要的动植物品种或细胞群体的一种技术体系。A: 遗传 B: 细胞核 C: 细胞质 D: 细胞器 正确答案:

(单选题)7: 在基因工程中，要将一个目的基因导入受体生物中，常需要（）作为媒介来实现。 A: 载体 B: 质粒 C: 噬菌体 D: 动植物病毒 正确答案: (单选题)8: 利用酶或生物体所具有的生物功能，在生物体外进行各种生化反应的系统装置，在生物技术领域称为（）。 A: 仿生器 B: 模拟器 C: 生物反应器 D: 替代生物装置 正确答案: (单选题)9: 农经作物的抗虫基因工程上，目前采用的目的基因主要是（）的泌毒蛋白基因。 A: 酵母菌 B: 苏云金杆菌 C: 大肠杆菌 D: T2噬菌体 正确答案: (单选题)10: 下列微生物中（）是真核微生物。 A: 立克氏体 B: 抗原体 C: 病毒 D: 支原体 正确答案: (单选题)11: 植物花药培养经诱导长出的植株将是（）的物种。 A: 单倍体 B: 二倍体 C: 同源多倍体 D: 异源多倍体 正确答案: (单选题)12: 用发酵工程生产的（），被近代食品工业称为“第一食用酸味剂”。 A: 乙酸 B: 乳酸 C: L-苹果酸 D: 柠檬酸 正确答案:

(建筑工程管理)第五章第三节发酵工程简介

（建筑工程管理）第五章第三节发酵工程简介

第五章第三节发酵工程简介 教学目标 1．知识方面 （1）发酵工程的概念（知道）。 （2）发酵工程中培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离、提纯等相关内容（知道）。 （3）有关发酵工程在医药工业和食品工业中应用的内容（知道）。 2．态度观念方面 （1）通过学习发酵工程的有关内容，培养学生理论联系实际的科学态度。 （2）通过学习有关发酵工程在医药工业和食品工业中应用的知识激发学生学习生物学的兴趣，提高学生把所学知识转化为技术，且服务于社会的STS意识。 3．能力方面 通过对发酵过程中菌种选育、发酵条件控制等相关内容的讨论，培养学生综合运用知识去解决实际问题的能力。 重点、难点分析 1．教学重点： （1）通过对谷氨酸发酵实例的分析、讨论，使学生了解发酵工程的概念，了解菌种选育、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、提纯等内容是本节的重点。（2）让学生收集有关发酵工程应用的资料，且相互交流、讨论，使学生了解发酵工程在医药工业、食品工业中的应用知识也是本节的教学重点之壹。 2．教学难点： 有关发酵工程的内容是本节教学的难点，因为这些内容中涉及了细胞工程、基因工程、杂菌污染对发酵工业造成的危害以及发酵条件对菌种代谢途径的影响等多点知识，比较繁杂，学生较难理解。 教学模式 启发讲解和学生讨论相结合。 教学手段 谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的代谢途径及发酵的的示意图的投影片，影响谷氨酸代谢途径的因素表格及谷氨酸发酵所用培养基的成分的表格。 课时安排二课时。 设计思路 1．前期知识准备： （1）复习有关谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径及其人工控制的内容。 （2）复习有关微生物群体生长的规律及影响微生物生长的环境因素的内容。 （3）复习有关微生物的营养、培养基、代谢产物等内容。 2．通过讨论谷氨酸发酵过程，使学生了解从菌种选育、培养基配制到产品生成等简要的发酵生产过程，了解发酵生产的主体设备发酵罐及其控制部分，且了解发酵工程的概念。3．通过分析、讨论有关发酵过程的内容，使学生了解培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养接种、发酵过程和产品的分离、提纯等相关知识。 4．通过学生讨论、交流等活动，总结出发酵工程在医药工业和食品工业上的应用的知识。第壹课时 壹、设疑引出新课题 前面我们学习了有关微生物的代谢的内容，我们知道了微生物的代谢是指微生物细胞内所发生的全部的化学反应。在微生物的代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物，如氨基酸、维

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

川农《生物技术概论(本科)》17年6月作业考核

2018春2017秋春川农《生物技术概论(本科)》17年6月作业考核 一、单选题（共20 道试题，共40 分。） 1. 近代科学研究表明，发酵现象是（）活动的结果。 A. 生物腐坏 B. 生物物理 C. 生物相互作用 D. 微生物生命 正确答案： 2. 在农经作物的抗逆基因工程中，下列中的（）基因工程是目前最为成功的。 A. 抗除草剂 B. 抗真菌病害 C. 抗细菌病害 D. 抗病毒病害 正确答案： 3. 利用酶或生物体所具有的生物功能，在生物体外进行各种生化反应的系统装置，在生物技术领域称为（）。 A. 仿生器 B. 模拟器 C. 生物反应器 D. 替代生物装置 正确答案： 4. 涉及单克隆抗体中的抗原的本质是（）。 A. 免疫球蛋白 B. 金属微量元素 C. 致病物 D. 血清 正确答案： 5. 下列微生物中（）是真核微生物。 A. 立克氏体 B. 抗原体 C. 病毒 D. 支原体 正确答案： 6. 细胞工程是当今生物技术的重要组成部分，它是运用精巧的细胞学技术，有计划地改造细胞的（）结构，培育出人们所需要的动植物品种或细胞群体的一种技术体系。 A. 遗传

B. 细胞核 C. 细胞质 D. 细胞器 正确答案： 7. 农经作物的抗虫基因工程上，目前采用的目的基因主要是（）的泌毒蛋白基因。 A. 酵母菌 B. 苏云金杆菌 C. 大肠杆菌 D. T2噬菌体 正确答案： 8. 酶工程和发酵工程是生物技术实现（）的关键环节。 A. 产业化 B. 商品化 C. 社会化 D. 安全化 正确答案： 9. 牛奶中的乳糖是一种很难消化的糖类物质，也是有人喝奶后发生腹泻、腹痛的主要原因，用生物技术可将牛奶用乳糖酶处理，使奶中的乳糖水解为（），不仅可以解决上述问题，而且能提高其风味品质。 A. 葡萄糖和蔗糖 B. 葡萄糖和果糖 C. 蔗糖和果糖 D. 葡萄糖和半乳糖 正确答案： 10. 鲜味剂中的L-谷氨酸钠（味精）从前主要用天然蛋白质水解获得，而今则普遍采用（）作原料通过发酵法生产，其产量成倍增加。 A. 脂肪 B. 纤维素 C. 糖类 D. 蛋白质 正确答案： 11. 生物中的（）是基因。 A. DNA B. DNA上的一个特定片段 C. RNA D. tRNA上的一个片段 正确答案： 12. 在酶过程中要设计一个高效的生物反应器需要考虑的最主要因素是（）。 A. 酶的高效性 B. 副产物的多少 C. 原料利用率 D. 效益 正确答案：

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。

发酵工程发展现状及趋势

发酵工程发展现状及趋势 引言 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。发酵技术有着悠久的历史，早在几千年前，人们就开始从事酿酒、制酱、制奶酪等生产。作为现代科学概念的微生物发酵工业，是在20世纪40年代随着抗生素工业的兴起而得到迅速发展的，而现代发酵技术又是在传统发酵技术的基础上，结合了现代的基因工程、细胞工程、分子修饰和改造等新技术。由于微生物发酵工业具有投资少、见效快、污染小、外源目的基因易在微生物菌体中高效表达等特点，日益成为全球经济的重要组成部分。 摘要 当前，发酵工程的应用是十分广泛的，在不同的工业领域中都有重要应用，例如医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、农业、环境保护等，且随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大。 一、发酵工程在各领域的发展现状 1、医药行业 微生物发酵是生物转化法之一,在中药中早有应用。真菌是发酵中药的主要功能菌。发酵时大都采用单一菌种纯种发酵法。现代中药发酵技术分为液体发酵和固体发酵。中药发酵技术按应用方式可分为无渣式和去渣式,前者可直接用药,后者要提取和制剂用药。发展发酵中药可进一步推进中药现代化和国际化进程,提高中药行业的竞争力,为中药走向世界、造福人类作出新的贡献。 2、食品工业 现代化生物技术的突飞猛进，改写了食品发酵工艺的历史。据报道，由发酵工程贡献的产品可占食品工业总销售额的15%以上。目前利用微生物发酵法可以生产近20种氨基酸。该法较蛋白质水解和化学合成法生产成本低，工艺简单，且全部具有光学活性。 3、能源工业 乙醇作为一种生产工艺成熟，生产原料来源广泛的替代能源越来越受到人们的关注。燃料酒精不仅可以缓解能源短缺的问题，从长远的利益和能源的可再生性来看，燃料酒精又是一种潜力巨大的物能源。酒精发酵的方式有间歇式发酵、半连续式发酵和连续发酵。

发酵工程总结50327复习课程

发酵工程总结50327

1 绪论 1-1何谓发酵？生物化学和工业上的发酵有何不同？ 生物化学意义上的发酵是指细胞在无氧条件下，分解葡萄糖或有机物产生能量的过程。 工业意义上的发酵是泛指利用培养细胞（包括动物、植物和微生物）获得产物的任何有氧或无氧的过程。 1-2何谓发酵工程？其主要内容是什么？请简述其与生物技术的关系。 发酵工程是利用生物体为工业化生产服务的一门工程技术，即利用生物体的生命活动产生的酶，对无机或有机原料进行酶加工（生物反应过程），获得产品的工程化技术。 它是研究生物技术产业化的一门学科，其主体包括生物反应工程和产品提取、精制的下游工程。主要研究内容： 1）优良菌种的选育； 2）合适的生物反应工程包括生物反应过程的优化、反应器的选择和下游工程生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂（酶或细胞）的作用将物料进行加工以提供产品或为社会服务的技术。它包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、生化工程等五大工程。生物技术的核心是基因工程，但又离不开发酵工程。发酵工程是基因工程和酶工程的表达，即大部分生物工程的产品均要通过发酵工程来完成。所以说，发酵工程在生物工程中是最关键的过程。现代发酵工程处于生物技术的中心地位，绝大多数生物技术的目

标都是通过发酵工程来实现的。因此生物技术的主要应用领域往往就是发酵工程的研究对象。 1-3请简述发酵工程的发展史。 1）基因工程出现之前的时代（1982年前）； 1859年发现发酵原理、设计了便于灭菌的密闭式发酵罐； 1929,1940年发现和分离出青霉素，青霉素发酵、将通气搅拌引入发酵工业；1956年谷氨酸等氨基酸、核苷酸等发酵成功、代谢控制育种理论的建立； 60年代采用烷烃、乙酸、天然气等为原料的石油发酵； 2）基因工程出现后的时代（1982年后）。 80 年代随着基因工程技术的发展，人们可定向选育高产菌株； 1991年综述代谢工程，在对细胞内代谢网络系统分析的基础上开始运用基因工程技术改造细胞代谢途径，以改进细胞性能或提高产物生产能力。 组学的发展…… 系统工程和合成生物学…… 1-4 何谓初级代谢和次生代谢？举例说明初级代谢产物和次生代谢产物。 初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程称为初级代谢。常见的初级代谢产物有：乙醇、氨基酸、呈味核苷酸、有机酸、多羟基化合物、多糖（黄原胶、结冷胶）、糖类和维生素。

发酵工程原理课程标准

发酵工程原理课程标准 濮阳职业技术学院刘殿锋 一、课程的基本要素 1、课程性质 本课程是应用生物技术专业的必修专业课之一；是一门综合性学科，涉及的知识面广，同时又是一门基础理论与生产实际相结合的课程；本课程是在《微生物学》、《生物化学》、、《分子生物学与基因工程》等课程基础上开设的；对于同时开设的《生物技术概论》、《生物工程设备》等课程与本课程有着密切的联系，同时又有适当的分工，本课程以讲授发酵工艺的基本原理为主；在本课程基础上使学生更好地理解和掌握《发酵分析》、《发酵工厂设计概论》、《发酵工艺》、《生物分离与纯化技术》等后续课程。 2、课程的基本理念 该课程面向应用生物技术专业，使学生掌握各种发酵工艺的基本原理，重点突出生产工艺操作及过程控制等方面的实际问题，并了解发酵工程技术前沿动态。 3、课程的设计思路 本课程在设计过程中，注重工学结合教学模式的改革，校企专家共同参与教学过程与评价过程，以“四个结合”作保障，即教学内容――校企结合、教师队伍――专兼结合、教学环境――工学结合、教学方法――理实结合，从根本上改变本课程教学从“理论到理论、从课堂到课堂、从知识到知识”的陈旧的教学模式。 二、课程的目标 1、知识目标 通过本课程的学习，使学生掌握发酵工程的典型过程及其基本原理、基本技术以及基本实验操作技能，了解该学科的发展方向。 2、能力目标 通过本课程的学习，使学生能够理论联系实际去分析和解决有关发酵工程中的具体问题。 3、素质目标

通过本课程的学习，培养出的学生能够理论联系实际地在发酵企业分析实际技术问题，并能因地制宜处理这些问题的能力，可以胜任生物技术产业中新产品和新工艺的开发，生产工艺过程技术管理和高技术生产岗位的实际技术工作。 三、课程内容的组织 课程内容的组织以就业为导向，以能力为本位，以发酵工艺项目为驱动，结合发酵企业生产实际，以发酵工程中的典型单元操作为中心构建课程内容，其理论知识的选取紧紧围绕发酵企业生产实际的需要来进行。 四、课程实施意见 1、学时安排 第一章绪论（2学时）： 了解生物技术的知识和生物产品生产的基本过程；了解发酵的一般概念；了解发酵工程的应用范围、特点、发展简史及发展趋势；发酵工艺的一般培养方法及过程。 第二章生产菌种的选育（10学时）： 了解生物活性物质产生菌的筛选方法与过程，掌握自然育种、诱变育种、杂交育种、原生质体融合技术育种及基因重组技术育种的原理与方法。 第三章培养基（8学时）： 了解发酵生产培养基的组成成份及其在发酵中的作用；掌握影响培养基质量的因素及控制措施。 第四章灭菌（6学时）： 了解灭菌的概念及方法；掌握微生物热死动力学；掌握影响灭菌效果的因素及控制方法；重点掌握分批灭菌和连续灭菌的工艺过程及操作要点。 了解无菌空气质量标准、制备方法；掌握空气介质过滤除菌的工艺过程及影响无菌空气质量的因素。 第五章生产菌种的扩大培养与保藏（6学时）： 了解生产菌种制备的一般流程；掌握各生产菌种制备的工艺流程及操作要点；掌握影响种子质量的因素及其控制方法；掌握菌种保藏的原理及方法。 第六章发酵动力学（8学时）： 掌握分批培养、补料分批培养和连续培养的基础理论、操作特点、动力学模

生物技术概论试题

生技28、查找阅读有关生物技术的英文文献并翻译成中文一、名词解释 Plasmid 目的基因 单克隆抗体技术 细胞融合 基因库 问答题：

1.疾病基因治疗有哪四大策略，肿瘤的基因治疗主要有哪两种策略？ 2.从cDNA文库和基因文库中获得目的基因有什么不同？ 3.如何从一片嫩叶经组织培养培育出众多的完整植株？ 4.开展干细胞研究对人类有何积极的意义？ 5.为什么说干细胞的应用将具有广泛的前景？ 6.人类基因组计划任务是什么？将解决什么问题？它对医学的发展有什么影响？ 7.生物法处理污水或废水有哪几种常见方法？污水治理的意义何在？ 8.空气污染治理与水污染治理有什么关系，常见的方法有哪几种 9.什么事生物修复技术，方法，举例说明其应用价值 10. 生物技术对经济社会发展的影响，试举例说明。

第二部分综合练习 一、单项选择题 4. 下面哪个不是生物技术包括的基本内容？ 细胞工程基因工程遗传工程酶工程 1、现代生物技术是一项高新技术，它具有高新技术的“六高”特征，下面哪个不属于“六高”？ A、高效益 B、高风险 C、高势能 D、高效率 2、生物技术是以下面哪个为核心？ A、基因工程 B、细胞工程 C、酶工程 D、发酵工程 3、分子克隆主要是指 A、DNA的大量复制 B、DNA的大量转录 C、DNA的大量剪切 D、RNA的大量反转录 4、多数限制性核酸内切酶切割后的DNA末端为 A、平头末端 B、3突出末端 C、5突出末端 D、粘性末端 5、设计聚合酶链反应的引物时，应考虑引物与模板的 A、5…端特定序列互补 B、5?端任章序列互补 C、3…端特定序列互补 D、3?端任意序列互补 6、用于鉴定转化于细胞是否含重组DNA的最常用方法是 A、抗药性选择 B、分于杂交选择 C、RNA反转录 D、免疫学方法 7、下列哪些是发酵技术独有的特点 A、多个反应不能在发酵设备中一次完成 B、条件温和、能耗少、设备简单 C、不容易产生高分子化合物 D、发酵过程中不需要防止杂菌污染 8、不是工业生产上常用的微生物为 A、担子菌 B、细菌 C、酵母菌 D、霉菌 9、机械搅拌发酵罐与通风搅拌发酵罐相比，下列不属于前者特点的是 A、发酵罐内没有搅拌装置，结构简单 B、发酵罐内有搅拌装置，混合速度快 C、耗能少，利于生产 D、发酵罐内没有搅拌装置，结构复杂 10、从微生物细胞制备酶的流程一般包括破碎细胞、溶剂抽提、离心、过滤、干燥这几 个步骤。

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

发酵工程在农产品加工上的应用

杨淑芳 （天津市农业信息中心，天津　３００２０１） 摘　要：　发酵工程技术在农产品加工方面的应用越来越广泛，该文阐述了发酵工程的概念；论述了发酵工程在农产品加工方面的应用，提出了与生产实践相结合的实例；展望了发酵工程技术在农产品加工领域中的美好发展前景。 关键词：发酵工程；农产品加工 收稿日期：２００８－０４－０３ 作者简介：杨淑芳（１９５６－），女，高级工程师，研究方向为农业信息。 发酵工程是现代生物技术的组成部分，是采用现代发酵设备，使经优选的细胞或经现代技术改造的菌株进行放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的产品。基因工程和细胞工程是生物技术的主要领域，是发酵工程、酶工程的基础；发酵工程和酶工程又是基因工程、细胞工程研究成果的实际应用，其中发酵工程占有重要位置。从生物工程的过程看，只有通过发酵工程，才能使由基因工程或细胞工程获得的某种目的菌种实现工业化生产，获得经济效益。可见，发酵工程是生物技术产业化的基础。生物技术中的基因工程、酶工程、单克隆抗体、生物量的转化等研究成果为发酵工程注入新的内容，使传统的发酵工艺焕发“青春”，赋予微生物发酵技术新的生命力，使微生物发酵制品不断增加，也使发酵工 程在制药业、食品工业和农产品加工业显示出强大的生命力。该文主要介绍发酵工程在农产品加工方面的应用。 １　发酵工程在甜高粱茎秆加工上的应用 随着经济和社会的高速发展，能源的需求量越来越大。在国际国内石油价格不断上涨的情况下，世界各国都在积极探索利用可再生能源发展可再生的石油替代燃料。甜高粱茎秆发酵制取燃料乙醇是目前生物质能领域的研究热点之一。试验研究表明，甜高梁每年的乙醇产量为６１０６Ｌ／ｈｍ２，而号称太阳能最有效转化器的甘蔗只有４６８０Ｌ／ｈｍ２，玉米为２３９０Ｌ／ｈｍ２。甜高梁光合效率为大豆、甜菜和小麦等作物的２￣３倍。在生物能源系统中，甜高粱是第一位竞争者，是世界公认的高能作物。甜高粱同普通高粱一样，每亩地也能产出２００￣５００ｋｇ的粮食籽粒，但甜高粱的精华在于它亩产４０００￣５０００ｋｇ、富含１８％￣２４％糖分的茎秆。巴西政府自１９７５年开始用甜高粱发酵生产酒精，并提出一项以甘蔗、木薯、红薯、甜高粱为原料发酵生产酒精替代汽油的计划。美国从１９７８年开始进行甜高粱发酵生产酒精的研究，美国能源部还将甜高梁列为制取酒精的主要作物，他们计划用甜高粱逐渐取代玉米生产酒精。从１９８２年开始，欧洲开展了甜高梁的研究，首先估价了甜高粱作为一种有潜力的工业和能源作物的可能性，并于１９９１年在欧共体内成立了甜高粱网，在不同国家分工开展甜高梁研究。Ｗｙｍａｎ　［１］就中国北方的 发酵工程在农产品加工上的应用

生物技术概论》书本复习思考题参考答案

一、生物技术总论 1.现代生物技术是一项高新技术，它具有高新技术的“六高”特征是指哪“六高”？高效益；高智力；高投入；高竞争；高风险；高势能。 2.什么是生物技术，它包括那些基本的内容？它对人类社会将产生怎样的影响？ 生物技术，有时也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。它主要包括发酵技术和现代生物技术。 其包括：基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程，现代生物技术发展到高通量组学芯片技术、基因与基因组人工设计与合成生物学等系统生物技术。 生物技术设计人类各个的层面，大到人类基因组的研究，小到我们平时吃到的米饭，在医药、动植物设计广泛，在电子产品中也有运用到生物技术。 3.为什么说生物技术是一门综合性的学科，它与其他学科有什么关系？ 因为生物技术设计到很多个方面，有医药、林农业、食品、环境、能源、化学品、设等等，不仅仅是局限于生物这一方面，例如研究使用到了高科技电子设备，两者必须结合才能进行研究，生物分子学也被运用到计算机的研发中去。 4.简要说明生物技术的发展史以及现代生物技术与传统生物技术的关系。 现代生物技术是通过生物化学与分子生物学的基础研究而加快发展起来的。 两者的差别：传统生物技术的研究水平是细胞或组织水平，现代生物技术的研究水平是在分子水平。 两者的关系：现代生物技术的研究是以传统生物技术为基础。现代生物技术的研究能够促进传统生物技术研究。 5. 生物技术的应用包括那些领域？ 其涉及到：农业、食品、人类健康、能源问题、环境问题、工业、金属、军事、电子 二、基因工程 1. 基因工程研究的理论依据是什么？ 不同基因具有相同的物质基础；基因是可以切割的；基因是可以转移的；多肽与基因之间存在对应关系；遗传密码是通用的；基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代。 2. 简述基因工程研究的基本技术路线。 通过基因文库筛选、PCR扩增或人工化学合成等手段获得目的基因；构建所需基因载体；目的基因与载体在体外重组后导入受体细胞，进行增值或表达等。 3. 简述限制性内切酶和DNA连接酶的作用机制。 限制性内切酶是特异性地打断磷酸二酯键；DNA连接酶是特异性地形成磷酸二酯键。 4. 在什么情况下最好使用粒载酶或γ噬菌体载体或cosmid载体？ γ噬菌体载体适用于建立cDNA基因文库；cosmid载体适用于克隆大片段的外源DNA 片段，所以被广泛地用于构建基因文库。 5. 阐述人工染色体作为载体的特点。 天然染色体基本功能单位包括复制起始点、着丝粒和端粒。复制起始点，保证了染

发酵工程总结

建筑 1绪论 1-1何谓发酵？生物化学和工业上的发酵有何不同？ 生物化学意义上的发酵是指细胞在无氧条件下，分解葡萄糖或有机物产生能量的过程。 工业意义上的发酵是泛指利用培养细胞（包括动物、植物和微生物）获得产物的任何有氧或 无氧的过程。 1-2何谓发酵工程？其主要内容是什么？请简述其与生物技术的关系。 发酵工程是利用生物体为工业化生产服务的一门工程技术，即利用生物体的生命活动产生的酶，对无机或有机原料进行酶加工（生物反应过程），获得产品的工程化技术。 其主体包括生物反应工程和产品提取、精制的下它是研究生物技术产业化的一门学科， 游工程。主要研究内容： 1）优良菌种的选育； 2）合适的生物反应工程包括生物反应过程的优化、反应器的选择和下游工程 生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂（酶或细胞）的作用将物料 进行加工以提供产品或为社会服务的技术。它包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、生化工程等五大工程。生物技术的核心是基因工程，但又离不开发酵工程。发酵工程是基因 工程和酶工程的表达，即大部分生物工程的产品均要通过发酵工程来完成。所以说，发酵工 ，绝大多数生物程在生物工程中是最关键的过程。现代发酵工程处于生物技术的中心地位 技术的目标都是通过发酵工程来实现的。 因此生物技术的主要应用领域往往就是发酵工程的 研究对象。 1-3请简述发酵工程的发展史。 1）基因工程出现之前的时代（1982年前）； 1859年发现发酵原理、设计了便于灭菌的密闭式发酵罐； 1929,1940年发现和分离出青霉素，青霉素发酵、将通气搅拌引入发酵工业； 1956年谷氨酸等氨基酸、核苷酸等发酵成功、代谢控制育种理论的建立； 60年代采用烷烃、乙酸、天然气等为原料的石油发酵； 2）基因工程出现后的时代（1982年后）。 80年代随着基因工程技术的发展，人们可定向选育高产菌株； 1991年综述代谢工程，在对细胞内代谢网络系统分析的基础上开始运用基因工程技术改造 细胞代谢途径，以改进细胞性能或提高产物生产能力。 组学的发展?? 系统工程和合成生物学?? 1-4何谓初级代谢和次生代谢？举例说明初级代谢产物和次生代谢产物。 初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程称为初级代谢。常见的初级代谢产物有：乙醇、氨基酸、呈味核苷酸、 有机酸、多羟基化合物、多糖（黄原胶、结冷胶）、糖类和维生素。