微生物发酵工艺及其控制简述

微生物发酵工艺及其控制简述

罗宗学

（云南大学生命科学学院云南昆明650091）

摘要：根据操作方式不同，发酵工艺分为间歇发酵，连续发酵和流加发酵三种类型，其中流加发酵在生产和科研上应用最为广泛。在发酵工艺中反映发酵过程变化的参数分为物理参数、化学参数和生物学参数三大类，这些参数的变化直接影响到发酵工业的生产率和产物品质。本文从对发酵工艺过程影响较大的发酵温度、pH值、溶解氧、泡沫、菌体浓度和基质、发酵时间等6个方面阐述如何进行发酵工艺的控制，为实现发酵产业的经济效益最大化提供必要的理论依据。

关键字：发酵工艺变化参数影响和控制

发酵是指通过微生物（或动植物细胞）的生长培养和化学变化，大量产生和积累专门的代谢产物的过程。早在2000多年前，我国就有了酿酒、制醋的发酵技术，那时候发酵完全属于天然发酵。20 世纪40年代中期，美国抗菌素工业兴起，大规模生产青霉素，建立了深层通气发酵技术。1957年，日本微生物生产谷氨酸盐(味精)发酵成功，大大推动了发酵工程的发展。70年代开始，随着基因工程、细胞工程等生物过程技术的开发，以石油为原料生产单细胞蛋白，使发酵工程从单一依靠碳水化合物(淀粉)向非碳水化合物过渡，从单纯依靠农产品发展到利用矿产资源，如天然气、烷烃等原料的开发。80年代，随着学科之间的不断交叉和渗透，微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，人们能按需要设计和培育各种工程菌，在大大提高发酵工程的产品质量的同时，节约能源，降低成本，使发酵技术实现新的革命。

发酵过程中，为了能对生产过程进行必要的控制，需要对有关工艺参数进行定期取样测定或进行连续测量。影响发酵过程发的因素很多，包括物理的（如温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、表观粘度、浊度、料液流量等），化学的（如质浓度、pH、产物浓度、溶解氧浓度、氧化还原电位、废气中氧及二氧化碳浓度、核酸量等）和生物的（如菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、基质消耗速率、关键酶活力等）三大类。根据能否直接用传感器检

测，反映发酵过程变化的参数可以分为两类：一类是可以直接采用特定的传感器检测的参数，如温度、压力、搅拌功率、转速、泡沫、发酵液粘度、浊度、pH、离子浓度、溶解氧、基质浓度等映物理环境和化学环境变化的参数，称为直接参数。另一类是至今尚难用传感器来检测的参数，如细胞生长速率、产物合成速率和呼吸嫡等生物因素。这些参数需要根据一些直接检测出来的参数，借助于电脑计算和特定的数学模型才能得到，因此这类参数被称为间接参数。所有这些参数中，菌体浓度和基质浓度、温度、pH、溶解氧浓度、泡沫、发酵时间等对发酵过程影响较大的。本文就这几个参数来简要阐述发酵工艺的过程控制。

1. 微生物发酵工艺过程概述

微生物代谢类型很多，利用不同微生物对同一种物质进行发酵或者同一种微生物在不同条件下培养所得产物均不相同。微生物代谢产物已知的有37个大类，其中16类属于药物。

在菌体对数生长期所产生的产物，如氨基酸、核并酸、蛋白质、核酸、糖类等，是菌体生长繁殖所必需的。这些产物叫做初级代谢产物，许多初级代谢产物在经济上具有相当的重要性，分别形成了各种不同的发酵工业。

在菌体生长静止期，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物，如抗生素。生物碱、细菌毒素、植物生长因子等。这些产物与菌体生长繁殖无明显关系，叫做次级代谢产物。次级代谢产物多为低分子量化合物，但其化学结构类型多种多样，据不完全统计多达47类。

根据微生物对氧的需求、发酵采用的方式，发酵过程的动力学等可以将微生物发酵工艺分为不同的种类。如按照微生物对氧的需求将发酵分为好痒发酵、厌氧发酵和兼性厌氧发酵三大类。按照发酵过程的动力学中产物生成与碳源利用消耗关系，发酵过程分为菌体增长与碳源利用相平行的I型（偶联型）、菌体生长与产物合成是分开的或只有部分联系的II型（混合型）和菌体生长停止后产物才开始形成的III型（非偶联型）。

微生物发酵最常见的分类是按照发酵方式的不同将发酵过程分为间歇发酵，连续发酵和流加发酵三种类型。

1.1 间歇发酵

间歇发酵又称为分批发酵，是指发酵过程中营养物和菌种一次加人进行培养，直到结束放出，中间除了空气进人和尾气排出，与外部没有物料交换。它是传统生物产品发酵常用的发酵方式，除了控制温度和ｐＨ及通气以外，不进行任何其他控制。

分批发酵的具体操作是首先对种子罐进行高压蒸汽空罐灭菌，之后投入培养基进行高压蒸汽灭菌，然后接入用摇瓶等预先培养好的种子，进行培养。在种子罐开始培养的同时，以同样程序进行主培养罐的准备工作。对于大型发酵罐，一般不在罐内对培养基灭菌，而是利用专门的灭菌装置对培养基进行连续灭菌。种子培养达到一定菌体量时，即转移到主发酵罐中。发酵过程中要控制温度和ｐＨ，对于需氧微生物还要进行搅拌和通气。主罐发酵结束即将发酵液送往提取、精制工段进行后处理。

分批发酵的优点是操作简单、投资少；运行周期短，染菌机会减少；生产过程、产品质量较易控制。缺点是发酵初期营养物过多会抑制微生物的生长，而发酵的中后期又因为营养物减少而降低培养效率。

迄今为止，分批培养是常用的培养方法，广泛用于多种发酵过程。

1.2 连续发酵

连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长。连续发酵使用的反应器可以是搅拌罐式反应器，也可以是管式反应器。在罐式反应器中，即使加人的物料中不含有菌体，只要反应器内含有一定量的菌体，在一定进料流量范围内，就可实现稳态操作。罐式连续发酵的设备与分批发酵设备无根本差别，一般可采用原有发酵罐改装。根据所用罐数，罐式连续发酵系统又可分单罐连续发酵和多罐连续发酵。

连续发酵的稳定状态可以有效地延长分批培养中的对数期。在稳定的状态下，微生物所处的环境条件，如营养物浓度、产物浓度、ｐＨ值等都能保持恒定，微生物细胞的浓度及其比生长速率也可维持不变，甚至还可以根据需要来调节生长速度。与分批发酵相比，连续发酵优点主要表现在可长期连续进行，生产能力高；缺点是操作控制要求高，投资高、杂菌污染、微生物菌种变异。

连续发酵在工业发酵中应用不多见，只应用于菌种的遗传性质比较稳定的发酵，如酒精发酵等。目前主要用于实验室进行发酵动力学研究，如发酵动力学参数的测定，过程条件的优化试验等。

1.3 流加发酵

流加发酵也叫补料分批发酵或半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培

养系统补加一定物料的培养技术。它是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，同时具备两者的部分优点，是一种在工业上比较常用的发酵工艺。

补料分批发酵通过向培养系统中补充物料，可以使培养液中的营养物浓度较长时间地保持在一定范围内，既保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，从而达到提高产率的目的。补料分批发酵根据补料方式不同分为单一补料分批发酵和反复补料分批发酵两种类型。单一补料分批发酵是在开始时投入一定量的基础培养基，到发酵过程的适当时期，开始连续补加碳源或(和)氮源或(和)其他必须基质，直到发酵液体积达到发酵罐最大操作容积后，停止补料，最后将发酵液一次全部放出。反复补料分批发酵是在单一补料分批发酵的基础上，每隔一定时间按一定比例放出一部分发酵液，使发酵液体积始终不超过发酵罐的最大操作容积，从而在理论上可以延长发酵周期，直至发酵产率明显下降，才最终将发酵液全部放出。

与传统的分批发酵相比，流加发酵具有无菌要求低；菌种变异，退化少；适用范围更广等优点。因此补料分批发酵技术在生产和科研上被广泛运用，包括单细胞蛋白、氨基酸、生长激素、抗生素、维生素、酶制剂、核苷酸、有机酸等几乎整个发酵工业。

2. 温度对发酵工艺的影响及其控制

2.1 温度对发酵的影响

微生物发酵所用的菌体绝大多数是中温菌，如霉菌、放线菌和一般细菌。它们的最适生长温度一般在20～40℃。在发酵过程中，需要维持适当的温度，才能使菌体生长和代谢产物的合成顺利进行。

温度对发酵过程的影响是多方面的，它会影响各种酶反应的速率，改变微生物代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制。除这些直接影响外，温度还对发酵液的理化性质产生影响，如发酵液的粘度、基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率、某些基质的分解和吸收速率等，进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。例如温度升高，气体在溶液中的溶解度减小，氧传递速率改变，影响基质的分解速率。同时菌体生长快，反应速度快，酶失活快，菌体衰老快，发酵提前结束。

2.2 影响发酵温度变化的因素

发酵热是引起发酵温度变化的主要因素。发酵热是指发酵过程中释放出来的净热量，以

J/(m3 ?h)。所谓净热量是在发酵过程中同时存在产热（微生物分解基质产生热量，机械搅拌产生热量）和散热（如罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量），所有产生的热量和散失的热量的代数和叫做净热量。

发酵过程中产热因素有生物热和搅拌热，散热因素有蒸发热和辐射热。发酵热为产热因素与散热因素之差。生物热是菌体氧化分解培养基中的营养物质产生大量能量，而自身细胞合成和代谢产物合成未消耗完以热的形式散发出来的能量。搅拌热是在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生可观的热量。蒸发热通气时，引起发酵液的水分蒸发，水分蒸发所需的热量。辐射热指发酵罐温度与罐外温度不同，发酵液中有部分热量通过罐壁向外辐射的热量。

由于生物热和蒸发热，特别是生物热在发酵过程中随时间变化，因此发酵热在整个发酵过程中也随时间变化，引起发酵温度发生波动。为了使发酵能在一定温度下进行，要设法进行控制。

2.3最适温度的选择及控制

2.3.1 根据菌种及生长阶段来选择最适温度

微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要求的温度范围也不同。如黑曲霉生长温度为37℃，谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30～32 ℃，青霉菌生长温度为30 ℃。在产物分泌阶段，其温度要求与生长阶段又不一样，应选择最适生产温度。如青霉素产生菌生长的最适温度为30℃,但产生青霉素的最适温度是20℃。

2.3.2 根据培养条件选择最适温度

温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。比如通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，溶氧浓度也可髙些；培养基稀薄时，温度也该低些，因为温度高营养利用快，会使菌过早自溶。

2.3.3 根据菌生长情况选择最适温度

菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些。培养条件适宜，如营养丰富，通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。

总的来说，温度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度

2.3.4 工业生产上的温度控制

工业生产上，所用的大发酵罐在发酵过程中一般不需要加热，因发酵中释放了大量的发酵热，需要冷却的情况较多。利用自动控制或手动调整的阀门，将冷却水通入发酵罐的夹层或蛇行管中，通过热交换来降温，保持恒温发酵。如果气温较高，冷却水的温度又高，就可采用冷冻盐水进行循环式降温，以迅速降到最适温度。因此大工厂需要建立冷冻站，提高冷却能力，以保证在正常温度下进行发酵。

3. pH值对发酵的影响及其控制

3.1 pH值影响微生物生长繁殖和代谢的原因

pH值对微生物发酵过程的影响主要是通过对菌体生长和代谢产物合成表现出来的，它对微生物的生长繁殖和产物合成的影响是多方面的。在发酵过程中，不同的菌种，对pH要求不同；相同的菌种，当pH不同时，会形成不同的产物；菌种生成和发酵的最适pH不同，形成的产物也不同。归结起来，pH值影响微生物生长繁殖和代谢的原因有以下几个方面：第一，影响酶的活性，当ｐＨ值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；

第二、pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变，从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行；

第三，pH值影响培养基某些营养成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用；

第四，pH值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。

3.2 pH对发酵的影响

3.2.1 影响微生物的生长繁殖

石油吃蜡酵母（解脂假丝酵母和热带假丝酵母）在 pH 3.5-5.0 范围内生长良好且不易染菌；高于5时，形态变小，发酵液变黑，发酵过程中容易被细菌污染；pH低于3时，生长受到严重的抑制，细胞极不齐整，且出现细胞自溶的情况。

3.2.2 影响微生物的形态

产黄青霉细胞壁的厚度会随pH的增加而减小；pH低于6时，菌丝长度变短，直径为2-3μm；pH大于7时，菌丝直径为2-8 μm，膨胀菌丝增多；pH下降后，菌丝又恢复到正常状态。

3.2.3 pH影响代谢产物的形成的数量和方向

pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。如黑曲霉在pH 2-3时发酵产生柠檬酸，在pH近中性时，则产生草酸。谷氨酸发酵在中性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。

3.2.4 影响产物的稳定性

在噻纳霉素的发酵中，pH值在6.7-7.5之间时，抗生素的产量相近，产品稳定性未受影响，半衰期也无变化；当pH大于7.5时，抗生素半衰期缩短，稳定性下降，发酵产量也减少。

3.3 影响pH变化的因素

3.3.1 基质代谢

发酵过程中的糖代谢、氮代谢以及生理酸碱性物质利用都会改变pH值。

（1）糖代谢：糖代谢过程中快速利用的糖分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖耗尽后，pH又开始回升，这是补料分批发酵中决定补料的重要标志之一。

（3）氮代谢：当氨基酸中的氨基（-NH

3）被利用后pH会下降；尿素被分解成NH

3

，pH

上升；NH

3

利用后pH下降；当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。

（3）生理酸碱性物质利用：生理酸性物质被利用后pH会上升，碱性物质被利用后pH 会下降。

3.3.2 产物形成

某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升。

3.3.3 菌体自溶

发酵后期，菌体自溶，pH上升。

3.4 最适pH的选择及控制

3.4.1 最适pH的选择

微生物发酵的最适pH范围一般是在5—8之间，随菌体和产品不同而异，同一菌种生长最适pH与产物合成最适pH往往不一样.

最适pH值是根据实验结果来确定的。将发酵培养基调节成不同的出发pH值，进行发酵，

在发酵过程中，定时测定和调节pH值，以分别维持出发pH值，或者利用缓冲液来配制培养基来维持，到时观察菌体的生长情况，以菌体生长达到最高值的pH值为菌体生长的合适pH 值。用同样的方法，可测得产物合成的合适pH值。

同一产品的合适pH值，与所用的菌种、培养基组成和培养条件有关。在确定合适发酵pH值时，不定期要考虑培养温度的影响，若温度提供或降低，合适pH值也可能发生变动。

3.4.2 pH值的控制

在发酵过程中，发酵液的pH随着微生物活动而不断变化，为提供菌体适宜的生长或产物积累的pH值，需要对发酵生产过程各阶段的pH值实施控监控，实际生产中，从以下几个方面进行：

（1）调整培养基组分

适当调整C/N比，使盐类与碳源配比平衡，一般情况，C/N高时（真菌培养基），pH 降低；C/N低时（一般细菌），经过发酵后，pH上升；还有基础料中若含有玉米浆，pH呈酸性，必须调节pH。若要控制消后pH在6.0，消前pH往往要调到6.5—6.8 （2）在基础料中加入维持pH的物质

①添加CaCO3：当用NH4+盐作为氮源时，可在培养基中加入CaCO3，用于中和NH4+被吸收后剩余的酸.

②氨水流加法：氨水可以中和发酵中产生的酸，且NH4+可作为氮源，供给菌体营养.通氨一般是使压缩氨气或工业用氨水(浓度20％左右)，采用少量间歇添加或连续自动流加，可避免一次加入过多造成局部偏碱。氨极易和铜反应产生毒性物质，对发酵产生影响，故需避免使用铜制的通氨设备。

③尿素流加法：味精厂多用，尿素首先被菌体尿酶分解成氨，氨进入发酵液，使pH上升，当NH4+被菌体作为氮源消耗并形成有机酸时，发酵液pH下降，这时随着尿素的补加，氨进入发酵液，又使发酵液pH上升及补充氮源，如此循环，致至发酵液中碳源耗尽，完成发酵。

（3）通过补料调pH

在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。在补料与调pH没有矛盾时采用补料调pH 如调节补糖速率来调节pH、当NH2-N低而pH低时补氨水、当NH2-N低且pH高时补(NH4)2SO4等；当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH。

氨基酸发酵常用此法。这种方法既可以达到稳定pH值的目的，又可以不断补充营养物质，特别是能产生阻遏作用的物质。少量多次补加还可解除对产物合成的阻遏作用，提高产

物产量。也就是说，采用补料的方法，可以同时实现补充营养、延长发酵周期、调节pH值和培养液的特性(如菌浓等)等几个目的。

（4）应急措施

必要的时候采取应急措施。如改变搅拌转速或通气量，以改变溶解氧浓度，控制有机酸的积累量及其代谢速度；改变温度，以控制微生物代谢速度；改变罐压及通气量，降低CO2的溶解量；改变加油或加糖量等，调节有机酸的积累量等。

4 溶氧对发酵的影响及其控制

4.1 溶解氧对发酵的影响

溶解氧(DO)对发酵的影响分为两方面一是溶氧浓度影响与呼吸链有关的能量代谢，从而影响微生物生长；另一是氧直接参与产物合成。

4.1.1 溶氧对微生物自身生长的影响

根据对氧的需求，微生物可分为专性好氧微生物、兼性好氧微生物和专性厌氧微生物。专性好氧微生物把氧作为最终电子受体，通过有氧呼吸获取能量，如霉菌；进行此类微生物发酵时一般应尽可能的提高DO，以促进微生物生长，增大菌体量。兼性好氧微生物的生长不一定需要氧，但如果在培养中供给氧，则菌体生长更好，如酵母菌；典型如乙醇发酵，对Do的控制分两个阶段，初始提供高Do值进行茵体扩大培养，后期严格控制Do进行厌氧发酵。厌氧和微好氧微生物能耐受坏境中的氧，但它们的生长并不需要氧，这些微生物在发酵生产中应用较少。而对于专性厌氧微生物，氧则可对其显示毒性，如产甲烷杆菌，此时能否限制Do在一个较低值往往成为发酵成败的关键。

4.1.2 溶氧对发酵产物的影响

对于好氧发酵来说，DO通常既是营养因素，又是环境因素。特别是对于具有一定氧化还原性质的代谢产物的生产来说，Do的改变势必会影响到菌株培养体系的氧化还原电位，同时也会对细胞生长和产物的形成产生影响。

需氧微生物酶的活性对氧有着很强的依赖性。谷氨酸发酵中，高溶氧条件下乳酸脱氢酶(LDH)活性明显比低溶氧条件下的LDH酶活要低，产酸中后期谷氨酸脱氰酶(GDH)的酶活下降很快，这可能是由于在高溶氧条件下，剧烈的通气和搅拌加剧了菌体的死亡速度和发酵活性的衰减。

DO值的高低还会改变微生物代谢途径，以致改变发酵环境甚至使目标产物发生偏离。研究表明，L-异亮氨酸的代谢流量与溶氧浓度有密切关系，可以通过控制不同时期的溶氧来改变发酵过程中的代谢流分布，从而改变Ile等氨基酸合成的代谢流量。

4.2 影响微生物需氧量的因素

在需氧微生物发酵过程中影响微生物需氧量的因素很多，除了和菌体本身的遗转特性有关外，培养基、菌龄及细胞浓度、培养液中DO浓度的影响、培养条件、有毒产物的形成及积累、挥发性中间产物的损失等与微生物需氧量也有关系。

4.2.1 培养基

培养基的成分和浓度对产生菌的需氧量的影响是显著的。培养基中碳源的种类和浓度对微生物的需氧量的影响尤其显著。一般来说，碳源在一定范围内，需氧量随碳源浓度的增加而增加。在补料分批发酵过程中，菌种的需氧量随补入的碳源浓度而变化，一般补料后，摄氧率均呈现不同程度的增大。

4.2.2 菌龄及细胞浓度

不同的生产菌种，其需氧量各异。同一菌种的不同生长阶段，其需氧量也不同。—般说，菌体处于对数生长阶段的呼吸强度较高，生长阶段的摄氧率大于产物合成期的摄氧率。在分批发酵过程中，摄氧率在对数期后期达到最大值。因此认为培养液的摄氧率达最高时，表明培养液中菌体浓度达到了最大值。

4.2.3 培养液中溶解氧浓度的影响

在发酵过程中，培养液中的DO浓度(CL)高于菌体生长的临界氧浓度(C长临)时，菌体的呼吸就不受影响，菌体的各种代谢活动不受干扰；如果培养液中的CL低于C长临时，菌体的多种生化代谢就要受到影响，严重时会产生不可逆的抑制菌体生长和产物合成的现象。

4.2.4 培养条件

若干实验表明，微生物呼吸强度的临界值除受到培养基组成的影响外，还与培养液的pH、温度等培养条件相关。一般说，温度愈高，营养成分愈丰富，其呼吸强度的临界值也相应增高。

4.2.5 有毒产物的形成及积累

在发酵过程中，有时会产生一些对菌体生长有毒性的如CO2等代谢产物，如不能及时从培养液中排除，势必影响菌体的呼吸，进而影响菌体的代谢活动。

4.2.6 挥发性中间产物的损失

在糖代谢过程中，有时会产生一些挥发性的有机酸，它们随着大量通气而损失，从而影响菌体的呼吸代谢。

4.3 溶氧量的控制

发酵液中的溶氧浓度是由供氧和需氧两方面决定的。氧的传递方程式为：

Nv=K

L a（C*－C

L

）………………………………（*）

其中，Nv为单位体积液体的传氧速率；K

L a为以浓度差为推动力的体积溶氧系数；C

L

为

溶液中氧的实际浓度；C*为与气相中氧分压p平衡时溶液中的氧浓度。

对DO进行控制的目的是把DO浓度值稳定控制在一定的期望值或范围内。在微生物发酵过程中，DO浓度与其它过程参数的关系极为复杂，受到生物反应器中多种物理，化学和微生物因素的影响和制约。从式子（*）看到，对Do值的控制主要集中在氧的溶解和传递两个方面。

4.3.1 控制溶氧量

(C*-C

L

)是氧溶解的推动力，与发酵液的温度、氧分压、发酵液的性质等有关。控制溶氧量首要因素是控制氧分压(C*)。高密度培养往往采用通入纯氧的方式提高氧分压，而厌氧发酵则采用各种方式将氧分压控制在较低水平。如啤酒发酵，麦汁充氧和酵母接种阶段，一般要求氧含量达到8—10PPM；而啤酒发酵阶段，一般啤酒中的含氧量不得超过2PPM。

此外，由于氧是难溶气体，一定温度和压力下，Do值有一上限。为此，向发酵液中加入氧载体是提高Do值的一个行之有效的方法。实验表明，在发酵基质中添加5％正十二烷，可明显地提高发酵介质中的溶氧水平，改善供氧条件，维持溶氧的相对稳定，增加菌体浓度，提高L-天冬酞胺酶发酵水平。

4.3.2 控制氧传递速率

氧传递速率主要考虑K

L a的影响因素。从一定意义上讲，K

L

a愈大，好氧生物反应器的

传质性能愈好。控制K

L

a的途径可分为操作变量、反应液的理化性质和反应器的结构3个部分。操作变量包括温度、压力，通风量和转速(搅拌功率)等发酵液的理化性质包括发酵液的黏度、表面张力、氧的溶解度、发酵液的组成成分、发酵液的流动状态、发酵类型镣反应器的结构指反应器的类型、反应器各部分尺寸的比例、空气分布器的形式等。当然有些因素是相互关联的。

值得注意的是，在培养过程中并不是维持DO越高越好。即使是专性好气菌，过高的Do

对生长可能不利。过量的氧形成新生O，超氧化物O

2-和过氧化物基O

2

2-，破坏许多细胞组分，

进而破坏微生物生长。

5. 泡沫对发酵的影响及其控制

5.1 泡沫的形成及其对发酵的影响

泡沫是气体被分散在少量液体中的胶体体系，泡沫间被一层液膜隔开而彼此不相连通。通气搅拌和代谢产生的气体是泡沫产生的原因。泡沫按发酵液性质分为两种类型.一类存在于发酵液的液面上，气相所占比例特别大，并且泡沫与它下面液体之间有明显界线；另一种是出现在粘稠的发酵液中均匀而细的泡沫，比较稳定，其气相所占比例由下而上逐渐增加，气泡与液面没有明显界限，此类泡沫又称为流态型泡沫。

过多持久性泡沫会给发酵带来很多不利因素，主要有发酵罐的装料系数减少、氧传递系数减小，降低发酵设备的利用率；造成大量逃液，增加染菌机会；严重时通气搅拌无法进行，菌体呼吸受到阻碍，导致代谢异常或菌体自溶；部分菌丝黏附在罐盖或罐壁上而失去作用，导致产物损失；大量泡沫给后续提取工序带来困难。

5.2 发酵过程影响泡沫产生的因素

5.2.1 通气搅拌的强烈程度

通气大、搅拌强烈可使泡沫增多，因此在发酵前期由于培养基营养成分消耗少，培养基成分丰富，易起泡。应先开小通气量，再逐步加大。搅拌转速也如此。也可在基础料中加入消泡剂。

5.2.2 培养基配比与原料组成

培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫多而持久，前期难开搅拌。如在50L罐中投料10L，成分为淀粉水解糖、豆饼水解液、玉米浆等，搅拌900rpm，通气，泡沫生成量为培养基的2倍。

5.2.3 菌种、种子质量和接种量

菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被利用，泡沫产生几率也就少。菌种生长慢的可以加大接种量

5.2.4 灭菌质量

培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑制微生物生长，使种子菌丝自溶，产生大量泡沫，加消泡剂也无效。

5.3 泡沫的控制

发酵过程中泡沫的控制主要有三条途径，一是调整培养基中的成分（如少加或缓加易起泡的原料）或改变某些物理化学参数（如pH值、温度、通气和搅拌）或者改变发酵工艺（如采用分次投料）来控制，以减少泡沫形成的机会。二是采用机械消泡或消泡剂来消除已形成的泡沫。三是采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。

5.3.1 物理法消泡

物理法消泡主要是机械消泡，靠机械强烈振动、压力的变化，促使气泡破裂，或借机械力将排出气体中的液体加以分离回收。机械消泡的优点是节省原料，减少由于消泡剂所引起的污染机会；缺点是需要一定的设备和消耗一定的动力，不能从根本上消除引起泡沫温定的因素。

机械消沫又可分为罐内和罐外消沫两种。罐内消沫法靠罐内消泡桨转动打碎泡沫。常用方式有耙式消泡浆的机械消泡、旋转圆板式的机械消泡、流体吹入式消泡、气体吹入管内吸引消泡、冲击反射板消泡、超声波消泡、碟片式消泡器的机械消泡等；罐外消沫是将泡沫引出罐外，通过喷嘴加速作用或利用离心力消除泡沫后，液体再返回主罐内。有旋转叶片罐外消泡、喷雾消泡、离心力消泡、旋风分离器消泡、转向板消泡等方式。

5.3.2 化学法消泡

消泡剂消泡是重要的化学法消泡。化学消泡的机理是通过降低泡沫液膜机械强度，或者是降低泡沫液膜的表面黏度，或者兼有两者的作用，以达到破裂泡沫的目的。其优点是来源广泛、消泡效果好，作用迅速可靠，用量少，容易实现自动控制。

工业常用消沫剂主要有天然油脂类，高碳醇、脂肪酸和酯类，聚醚类，硅酮类(聚硅油类)等，使用最多的是天然油脂和聚醚类。

消泡剂多数是溶解度较小、分散较差的高分子化合物，在使用时要设法降低其粘度、提高其分散性，即所谓消沫剂增效作用。常用的方法有：

（1）加载体增效。用“惰性载体”(如矿物油、植物油等)使消泡剂溶解分散，达到增效的目的。

（2）消沫剂并用增效。利用各种消沫剂优点进行互补，达到增效。

（3）乳化增效。用乳化剂(或分散剂)将消沫剂制成乳剂，以提高其分散能力，增强消沫能力。

6 菌体浓度和基质对发酵的影响及其控制

6.1 菌体浓度对发酵的影响及控制

菌体（细胞）浓度（简称菌浓）是指单位体积培养液中菌体的含量。菌浓与菌体生长速率直接相关，其大小，在一定条件下，不仅反映菌体细胞的多少，而且反映菌体细胞生理特性不完全相同的分化阶段。

菌体浓度控制可以通过控制培养基中营养物质的含量来实现，首先确定基础培养基配方中有个适当的配比，避免产生过浓（或过稀）的菌体量。然后通过中间补料来控制，如当菌体生长缓慢、菌浓太稀时，则可补加一部分磷酸盐，促进生长，提高菌浓；但补加过多，则会使菌体过分生长，超过临界浓度，对产物合成产生抑制作用。

另外，CO2对菌体生长和产物形成也有较大影响。CO2影响细胞膜的结构，细胞膜的运输效率，细胞生长受抑制，形态发生改变。反过来，CO2浓度的大小又受到菌体的呼吸强度、发酵液的流变性、通气搅拌程度、外界压力大小和设备规模等多种因素的影响。所以可以利用菌体代谢产生的CO2量来控制生产过程的补糖量，以控制菌体的生长和浓度。

6.2 基质对发酵的影响及控制

基质即培养微生物的营养物质，主要有碳源、氮源和磷酸盐三大类。

6.2.1碳源对发酵的影响及控制

（1）迅速利用的碳源

如葡萄糖、蔗糖等。迅速参与代谢、合成菌体和产生能量，并产生分解产物，有利于菌体生长，但有的分解代谢产物对产物的合成可能产生阻遏作用。

（2）缓慢利用的碳源

如多数为聚合物、淀粉等。为菌体缓慢利用，有利于延长代谢产物的合成，特别有利于延长抗生素的分泌期，也有许多微生物药物的发酵所采用。

在工业上，发酵培养基中常采用含迅速和缓慢利用的混合碳源。

6.2.2氮源对发酵的影响及控制

（1）迅速利用的氮源

如氨基（或铵）态氮的氨基酸（或硫酸铵等）、玉米浆等。容易被菌体利用，促进菌体生长，但对某些代谢产物的合成特别是某些抗生素的合成产生调节作用，影响产量。

（2）缓慢利用的氮源

延长代谢产物的分泌期、提高产物的产量；但一次投入也容易促进菌体生长和养分过早耗尽，以致菌体过早衰老而自溶，缩短产物的分泌期。

发酵培养基一般选用含有快速和慢速利用的混合氮源，还要在发酵过程中补加氮源来控制浓度。补加有机氮源，如酵母汁、玉米浆、尿素；补加无机氮源，如氨水或硫酸铵。

6.2.3磷酸盐对发酵的影响及控制

磷是微生物菌体生长繁殖所必需的成分，也是合成代谢产物所必需的。微生物生长良好所允许的磷酸盐浓度为0.32～300mmol/L，次级代谢产物合成良好所允许的最高平均浓度仅为1.0mmol/L。磷酸盐浓度的控制，一般是在基础培养基中采用适当的浓度。

7. 发酵时间对发酵的影响及其控制

随着微生物发酵的进行，发酵培养基营养的不断消耗，微生物发酵产物随着营养的消耗从产生到增加到一个最大值。随着菌体细胞趋向衰老自溶，到后期，产物生产能力相应地减慢或停止，甚至下跌。因此确定微生物发酵的终点，控制发酵时间，可以减少能源的消耗、提高设备的使用率，对提高产物的生产能力和经济效益是很重要的。

在实际生产中，确定发酵周期，准确判断放罐时间，需要综合考虑经济因素、产品质量因素和特殊因素。

7.1 考虑经济因素

发酵产物的生产能力是实际发酵时间和发酵准备时间的综合反应。实际发酵时间，须要考虑经济因素，也就是，要以最低的成本获得最大生产能力的时间为最适发酵时间，但在生产速率较小（或停止）的情况下，单位体积的产物产量增长就有限，如果继续延长时间，使平均生产能力下降，而动力消耗、管理费用支出，设备消耗等费用仍在增加，因而产物成本增加。所以，须要从经济学观点确定一个合理时间。

7.2 产品质量因素

发酵时间长短对后续工艺和产品质量有很大的影响。如果发酵时间太短，势必有过多的尚未代谢的营养物质（如可溶性蛋白质、脂肪等）残留在发酵液中。这些物质对后处理的溶媒萃取或树脂交换等工序都不利，因为可溶性蛋白质易于在萃取中产生乳化，也影响树脂交换容量；如果发酵时间太长，菌体会自溶，释放出菌体蛋白或体内的酶，又会显著改变发酵液的性质，增加过滤工序的难度，这不仅使过滤时间延长，甚至使一些不稳定的产物的质量下降，产物中杂质含量增加。故要考虑发酵周期长短对产物提取工艺的影响。

7.3 特殊因素

在个别特殊情况下，如染菌、代谢异常（糖耗缓慢等）就应根据不同情况，进行适当处理。为了能够得到尽量多的产物，应该及时采取措施（如改变温度或补充营养等），并适当提前或拖后放罐时间。

总之，合理的放罐时间是由试验来确定的，根据不同的发酵时间所得的产物产量计算出发酵罐的生产力和产品成本，采用生产力高而成本又低的发酵时间作为放罐时间。在实际操作中常通过检测发酵液中产物的浓度、残糖浓度、残氮浓度、残磷浓度等判断微生物发酵终点。

8. 小结

发酵过程工艺分析是生产控制的眼睛，它显示了发酵过程中微生物的主要代谢变化。因为微生物个体极微小，肉眼无法看见，要了解它的代谢状况，只能从分析一些参数来判断，所以说发酵过程工艺分是生产控制的眼睛。

在发酵过程中，要得到优质的发酵产品和较低的生产成本，有一个好的菌种是远远不够的，还需要有一个配合菌种生长的最佳条件，使菌种的潜能发挥出来。发酵过程工艺控制的目的就是通过分析和控制影响发酵的各种参数，创造一个最优的发酵条件，最终实现发酵工业经济效益的最大化。

参考文献：

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[2].盛贻林.微生物发酵制药技术.北京：中国农业大学出版社，2008.8.

[3].张嗣良,李凡超等.发酵过程中PH及溶解氧的测量与控制.上海：华东化工学院出版社，1992.

[4].陈坚,李寅等.发酵过程优化原理与实践.北京：化学工业出版社，2002.

[5].张星元.发酵原理.北京：科学出版社，2005.3.

[6].吴思方.发酵工厂工艺设计概论.北京：中国轻工业出版社，1995.

[7].刘冬,张学仁等.发酵工程.北京：高等教育出版社，2007.4.

[8].何建勇.发酵工艺学.北京：中国医药科技出版社，2009.

[9].燕平梅. 微生物发酵技术.北京：中国农业科学技术出版社，2010.

生物发酵饲料完整版

生物发酵饲料 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

1. 微生物发酵饲料的目的及主要方法 微生物发酵饲料的主要目的是：在人为的可控制的条件下，以植物性农副产品为主要原料，通过微生物的代谢作用，降解部分多糖、蛋白质、和脂肪等大分子物质，生成有机酸、可溶性多肽等小分子物质，形成营养丰富、适口性好、有益活菌含量高的生物饲料或饲料原料，从而使饲料成分变得丰富、营养易于动物吸收，使动物更好的成长。同时将廉价的农业或轻工业副产物变废为宝，生产出高质量的饲料蛋白原料，并且还可以通过微生物发酵饲料获得高活性的有益微生物。 微生物发酵饲料的主要方法有四类： 第一，固态发酵饲料，就是利用微生物的发酵作用来改变饲料原料的理化性状，或提高消化吸收率、延长贮存时间，或变废为宝，将秕壳残渣变为饲料，或解毒脱毒，将有毒饼粕转变为无毒、低毒的饲料，这一类发酵饲料包括青贮、微贮、粗饲料与担子菌发酵、畜禽粪与动物性下脚料发酵、饼粕类发酵脱毒饲料以及固态菌体发酵蛋白饲料； 第二，利用微生物在液态基质中大量生长繁殖的菌体以及生产单细胞蛋白（SCP）如酵母饲料、细菌饲料，以及菌体蛋白（MBP），如丝状真菌菌体、食用菌菌丝体及光合细菌、微型藻饲料等； 第三，利用现代化的微生物工程，发酵积累微生物有用的中间代谢产物或特殊代谢产物，以此生产饲用氨基酸、酶制剂以及抗生素、维生素等；

第四，是培养繁殖可以直接饲用的微生物，制备活菌制剂（又称微生态制剂、益生素等）。有益菌通过竞争性抑制作用（包括定殖位点和夺取营养物质）阻止有害微生物在肠粘膜附着与繁殖。 微生物发酵饲料大体有以下几步： （1）选育优良的菌种，如菌体本身不产生有毒有害物质，菌体本身有很好的生长代谢活力，能有效降解大分子合成有机酸、小肽等小分子物质。 （2）活化菌种、制备种子液。 （3）二次扩大培养或三次扩大培养。将种子液接入二次扩大培养基中进行发酵培养。二次扩大培养结束后再接入三次扩大培养基中培养。 （4）发酵饲料，将扩大培养的培养基接入发酵罐中培养一定时间。 2、饲料的分析与检验项目、方法 饲料分析检验的基本程序： （1）检验采样 （2）饲料感官检验 （3）样品处理及制备 （4）实验测定分析，包括营养分析、有害物质检测等。 （5）数据处理，记录检验报告 发酵饲料的检验项目包括： 1）水分测定：试样在105±2℃烘箱内，在大气压下烘干，直至恒重，逸失的重量为水分。 2）粗蛋白：凯氏定氮法

微生物发酵工艺

第六章微生物发酵制药工艺 6.1 微生物发酵与制药 6.2 微生物生长与生产的关系 6.3 微生物生产菌种建立6.4 发酵培养基制备 6.4 发酵培养基制备 ? 概念（medium）供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需要 的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。 ? 培养基的组成和比例是否恰当，直接影响微生物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量。 6.4.1 培养基的成分 碳源 氮源无机盐水生长因子 前体与促进剂 消泡剂 1、碳源(carbon sources) 概念： 构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物质。作用：为正常生理活动和过程提供能量来源，为细胞物质和代谢产物的合成提供碳骨架。 碳源种类 糖类：葡萄糖、淀粉、糊精和糖蜜 脂肪：豆油、棉籽油和猪油醇类：甘油、乙醇、甘露醇、山梨醇、肌醇蛋白类：蛋白胨、酵母膏速效碳源：糖类、有机酸 迟效碳源：酪蛋白水解产生的脂肪酸 2、氮源（nitrogen sources） 概念：构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质。 作用：为生长和代谢主要提供氮素来源。种类：无机氮源、有机氮源 有机氮源 几乎所有微生物都能利用有机氮源 黄豆饼粉、花生饼粉 棉籽饼粉、玉米浆、蛋白\胨、酵母粉、尿素 无机氮源 氨水、铵盐和硝酸盐等。氨盐比硝酸盐更快被利用。 工业应用：主要氮源或辅助氮源；调节pH值生理酸性物质：代谢后能产生酸性残留物质。（NH4）2SO4利用后，产生硫酸 生理碱性物质：代谢后能产生碱性残留物质。硝酸钠利用后，产生氢氧化钠。 3、无机盐和微量元素 ? 概念：组成生理活性物质或具有生理调节作用矿物质 ? 作用方式：低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用。? 种类：盐离子 磷、硫、钾、钠、镁、钙，常常添加 铁、锌、铜、钼、钴、锰、氯，一般不加。 4、水 菌体细胞的主要成分。 营养传递的介质。良好导体，调节细胞生长环境温度。培养基的主要成分之一。 5、生长因子（growth factor）

猪专用微生物发酵饲料

猪专用微生物发酵饲料—益生源：是研发中心的专家和教授经多年潜心研究开发而成的，是目前国内应用菌种最全、最优化的发酵饲料产品。本产品由5中特异性乳酸菌、3种高产能产酶芽孢杆菌、布拉氏酵母、产朊假丝酵母、酿酒酵母，并运用公司专利菌种-蟾酥抗菌肽芽孢杆菌、双歧杆菌、丁酸梭菌进行液体、固体9步发酵而成的高活性发酵饲料产品。本产品是国内唯一使用双歧杆菌和丁酸梭菌的发酵饲料。 主要成分 枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、丁酸梭菌、酿酒酵母、淀粉酶、蛋白酶、葡聚糖酶、植酸酶、促生长因子、香味素、VA、VC、VD3等。 主要载体 豆粕、进口鱼粉、玉米粉、玉米胚芽、小麦次粉及核心原料 规格指标 粗蛋白16%-18%；粗脂肪≥5%；粗灰分≤6%；菌体原液≥30%； 生物特性 1、产品所选微生物菌群，可增强肠道内多种内源酶的活性，同时可合成大量的有机酸及B 族维生素，起到修复和保护肠粘膜的作用。 2、经过特殊发酵工艺，有益微生物菌群代谢产生大量的卵磷脂、氨基酸、促生长因子、有机酸、香味素等，可有效提高猪的采食量和日增重量。 3、所选益生菌能代谢产生蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、葡聚糖酶、植酸酶、果胶酶和木聚糖酶等极大提高饲料的利用率。 4、添加的微生物菌群能迅速建立猪肠道的微生态体系，构建肠道菌膜屏障，促进粘膜免疫系统的发育，抑制大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌在肠道上的定植。 5、添加多种维生素、品质高、易吸收，促进骨骼生长有益物质的吸收，促生长，提高机体免疫力。 6、独家添加丁酸梭菌可有效修复受损肠粘膜，并抑制魏氏梭菌、产气荚膜梭菌等有害菌的生长，防治胀气、拉稀的发生 7、含有公司的专利产品蟾酥抗菌肽芽孢杆菌，有效抑制霉菌的生长并降解霉菌毒素，起到解毒的效果。 产品功效 1、有效预防和治疗仔猪黄、白痢、提高猪的抗病力，减少发病率。 2、维护肠道粘膜健康，促进猪对营养物质的吸收，提高猪的日增重。 3、所选的有益菌的代谢产物可迅速弥补消化道中内源酶的不足，降低肠道负担，利于营养的吸收，防止猪营养性腹泻的发生。 4、本品可有效预防仔猪由于添加饲料、抓捕、运输等刺激性因素造成的应激反应。 5、提高钙、磷、铁等元素与有机微量元素的吸收，增加母猪排卵数量，提高母猪的产仔数量。 6、改善母猪肠道微生态平衡，解决母猪便秘问题。 7、减少仔猪内毒素的生成，增强仔猪营养代谢、促进采食和消化，显著提高日增重量和增强免疫力。 8、有效降低仔猪肠道PH值，预防因断奶、应激反应和致病菌而产生的腹泻，提高仔猪抵抗力。 9、提高饲料消化利用率，促进饲料中碳水化合物的分解，促进饲料中非蛋白氨转化为高品质蛋白质，提高饲料利用率，提高增重10%，料肉比降低4%。 10、提高瘦肉率，降低猪的背膘厚度，使生猪臀肌、腿肌饱满发达，形体丰满结实，改善酮

饲料生产发酵技术.doc

饲料生产发酵技术 引言： 微生物发酵饲料生产形式多种多样。应用微生物可利用廉价农业和轻工副产物生产高质量饲料蛋白原料，同时使饲料富含高活性有益微生物及其活性代谢产物。笔者所在微生物发酵课题研究小组经过8年多研究，在前人微生物发酵生产研究基础上不断获得突破进展，最终形成独特的可移动式饲料发酵生产技术，本文即对传统发酵及该课题组最新发酵技术成果分述于下。 1、生产菌种选用基本原则 1.1、安全性 ①菌体本身不产生有毒有害物质； ②不会危害环境固有的生态平衡。 1.2、有效性 ①菌体本身具有很好生长代谢活力，能有效地降解大分子和抗营养因子，合成小肽和有机酸等小分子物质； ②能保护和加强动物体微生物区系平衡，促进动物健康。这种功效主要指能有效地提高和维护有益微生物在动物消化道中数量优势。它可以通过2种方式来达到目标：发酵饲料所用菌种本身就是从目标动物消化道中分离出来的有益菌，通过饲喂高比例发酵饲料可以直接提高动物消化道中有益微生物数量，使有益微生物形成优势。另一种方式是生产菌种或代谢产物可以选择性地杀灭或者抑制有害微生物，从而造成有益菌数量优势。实现这种途径的方式可以多种多样，比较

常用的有：耗尽氧气，降低体系氧化还原电位；降低环境pH值；代谢物中含有能选择性杀灭大肠杆菌和沙门氏菌等有害微生物的抗菌物质。 2、发酵饲料生产技术 除了生产菌种以外，生产工艺也是决定发酵技术成败的要素。到目前为止，国内外关于发酵饲料生产技术或生产工艺的内容主要包括以下几种： 2.1、青储 有利因素：传统工艺，历史悠久，技术成熟。 限制因素：季节性强，原料必须新鲜；只能就地利用，基本不能远距离运输；开窖后必须在短时间内用完；目前仅限应用于反刍动物领域。 青储饲料研究历史很长，有专门论著，笔者在此不再赘述，有兴趣的读者可以参考曹利军和韩鹏主编的“青储饲料标准化生产技术”，针对生产实际提出了很好的技术方法，有很好参考价值。 2.2、利用有机废水生产单细胞蛋白或蛋白原料 这种技术主要是用于有机废水净化处理。有机废水主要来源于造纸、酒精、氨基酸和有机酸工业所产生的废水。 在20世纪60年代，国外曾选用生长速度很快的热带假丝酵母，采用液体连续培养处理造纸废水，但是生产的酵母有苦味，很难在饲料中应用。80年代末，我国工程院院士伦世仪先生领导的课题组用热带假丝酵母连续培养处理酒精废水，生产的酵母有较好适口性，但是

微生物制药工艺

第一章概述 1、微生物制药是利用微生物技术，通过高度工程化的综合性技术，以利用微生物反应过程为基础，依赖于微生物机体在反应器内的生长繁殖及代谢过程来合成一定产物，通过分离纯化进行提取精制，并最终制剂成型来实现药物产品的生产。 传统微生物药物: 主要指微生物合成的抗生素。 现代微生物药物: 指由微生物在其生命活动过程中产生的、具有生理活性（抗微生物感染、抗肿瘤、特异性酶抑制剂、免疫调节等作用）的次级代谢产物及其衍生物。 2、微生物药品种类：包括抗生素、维生素、氨基酸、核酸、酶及酶抑制剂、免疫抑制剂、生物制品、甾体激素等药物。 3、掌握微生物制药的一般生产过程。 答：微生物制药工艺过程一般包括菌体生产及代谢产物或转化产物的发酵生产。 其主要内容包括生产菌种的选育培养及扩大，培养基的制备，设备与培养基的灭菌，无菌空气的制备，发酵工艺控制，产物的分离、提取与精制，成品的检验与包装等。 4、微生物制药的工业发酵类型：微生物菌体发酵；微生物酶发酵；微生物代谢产物发酵；微生物转化发酵。 5、了解微生物制药的特点。 答：以活的生命体(微生物)作为目标反应的实现者，反应过程中既涉及特异的化学反应的实现又涉及生命个体的生长发育及代谢，生物反应机理非常复杂，较难控制，反应液中杂质也多，不容易提取、分离； 反应通常在常温常压下进行，条件温和，能耗小，设备较简单；微生物发酵过程是微生物菌体非正常的、不经济代谢过程，生产过程中应为其代谢活动提供良好的环境。因此，需防止杂菌污染，要进行严格冲洗、灭菌，空气需要过滤等；微生物药物生产周期长，生产稳定性差，技术复杂，不确定因素多，废物排放及治理要求高，难度大；现代微生物制药的最大特点是高技术含量、智力密集、全封闭自动化、全过程质量控制、大规模反应器生产和新型分离技术综合利用等。 第二章抗生素概论 1、半合成抗生素：将天然代谢产物再用化学、生物或生化方法进行分子结构改造，制成的各种衍生物。氨苄西林 2、次级代谢：微生物在一定的生长时期(一般是稳定生长期），以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动没有明确功能的物质的过程 次级代谢产物:微生物在细胞分化过程中产生的，往往不是细胞生长所必需的代谢产物，对细胞生长并不具有明显的作用，而且通常由一簇结构相似的化合物组成。 3、抗生素的主要产生菌是：产抗生素的微生物中，以放线菌为最多，其次是真菌和细菌。除微生物外，还有来源于植物、动物和海洋微生物的抗生素。 4、医疗用抗生素应具备的条件：难使病源菌产生耐药性；较大的差异毒力；最小抑菌浓度要低；抗菌谱要广。 5、抗生素剂量的表示法 答：合理使用抗生素的剂量十分重要。 抗生素在应用时剂量很小，因此除质量外，更常用特定的效价单位（简称单位）表示。单位是衡量抗生素有效成分的一种尺度。 目前国际上抗生素活性单位表示方法主要有两种：一是指定单位(unit)；二是活性质量（μg)。 6、管碟法测定抗生素效价的原理：在培养过程中，小管中的抗生素向培养基中呈球面扩散，与此同时试验菌也开始生长。抗生素浓度高于最小抑菌浓度之处，试验菌不能生长，出现抑菌圈，其圈之边缘处就是最低抑菌浓度。 7、抗生素生产工艺过程：菌种→孢子制备→种子制备→发酵→发酵液预处理→提取精制→产品检

微生物制药的一般工艺流程

微生物制药的一般工艺流程 微生物制药技术 工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。 微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容： 第一方面菌种的获得 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 分离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。具体分离操作从以下几个方面展开。 定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。 采样：有针对性地采集样品。 增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。 分离：利用分离技术得到纯种。 发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温

工业微生物发酵技术汇总

发酵技术指标 沃蒙特发酵技术服务平台 NO 项目英文技术名称名称指标 1他克莫司Tacrolimus 发酵单位：大于 1.0g/L, 发酵周期： 240 小时 , 提取收 率： 60-70% 2西罗莫司Sirolimus\Rapamyci 发酵单位： 1000±200 mg/L，发酵周期： 192hrs ，收率：35- 40% n产品含量：≥ 98% 3乳酸链球菌素Nisin 发酵水平 : 12-15g /L ，发酵时间：16-20小时，收率 :65% 以上。 4霉酚酸mycophenolate 发酵单位： 12g/L 以上，发酵时 间：160 小时，提取得率：mofetil, MMF 75% 5去甲金霉素DMCT,Demethylchlor 发酵单位： 10± 2g/L ，发酵时间： 200 小时，产品收率： 75％ tetracycline 6雄烯二酮Androstenedione 发酵时间 96 ± 24 hrs ，每 3- 3.3 公斤植物甾醇可获 得 1 公斤雄烯二酮。 7利福霉素Rifamycin 发酵周期 220 小时，发酵单位大于 20g/L ，收率 65% 86- 羟基烟酸6-Hydroxynicotinic 纯度：≥ 98%，用途说明：用于合成维 生素 A Acid 9L- 缬氨酸Valine 发酵产酸： 60±5 克 /L ，发酵周 期： 60 ± 5 小时，提取 收 率： 65%（医药级） 10 L- 异亮氨酸Isoleucine 发酵产酸： 25-30 克 / 升，发酵周期 : 60-72 小时， 提取收 率： 80% 发酵单位 :35 ± 3g/L ，发酵时间 :33-35 小时，产品 得率 : 饲 11 L- 色氨酸Tryptophan 料级≥ 85%，药品级 ≥ 70%，产品质量 :>98.0%( 纯度 ) ， 糖转化率： 18% 12 糖化酶Glucoamylase 发酵周期： 6～7 天，酶 活： 8 万- 10 万 U 13 耐高温淀粉酶Amylase 发酵周期： 140h，酶活： 17 万单位 14 纤维素酶Cellulase 发酵周期： 6～7 天，酶活： 80-100IU 15 超级泰乐菌素Super tylosin 发酵单位： 14000- 16000U/ml 发酵时间： 130-150 小时提 取 收率： 70-75%

2017人教版高中生物选修二3.1微生物发酵及其应用

《微生物发酵及其应用》教学设计与案例 目标的确定 与本节对应的课程标准具体内容是“举例说出发酵与食品生产”，而本节标题定为《微生物发酵及其应用》。事实上，微生物发酵在现实生活中远远超出了食品工业的范畴。因此，本节内容一开始时并没有局限于食品生产，而是从比较大的视角──发酵工程史话引入，然后探秘发酵过程，再举例说出发酵与食品生产的关系。为此，本节主要教学目标确定为：通过了解发酵工程发展的历史，体验科学、技术、社会三者间的关系；说出微生物发酵生产的基本过程；举例说出微生物发酵与食品生产的关系；关注与微生物发酵有关的社会问题等。教学设计思路 教学实施的程序 教学 内容 教学活动教学手段和方法预期目标 1.复习提问，引入新课。 师：同学们在初中时学习过微生物发酵与食品， 我们的日常生活中也接触到许多发酵食品，请同学们思 考这样一个问题：哪些食品是由微生物发酵生产的？相 应的发酵种类是什么？ 生：酸奶、泡菜，它们都是乳酸发酵。 学生很可能 回答不全，教师可提 示。 投影或板书： 第一节微生物发酵 联系日常生活 的实例，在回忆旧知识 的基础上，引入新课， 以激发学生的学习兴 趣，强化从社会中来的 意识。

师：很好！还有其他食品吗？想一想，我们每天 吃的主食有通过发酵制作的吗？ 生：馒头、面包。 师：对，实际上，我们经常食用的许多食品，以 及使用的一些药品，它们的生产过程都离不开微生物发 酵。那么，微生物发酵是如何发展起来的？其生产过程 怎样？它还可应用在哪些方面？现在我们就一起来解 答这些问题。 及其应用 2.新课──发酵工程史话的学习。 师：现在人们能够利用微生物发酵来大规模地生 产食品、药品等许多产品，那么，人们今天的成绩是如 何一步步取得的呢？下面我们先来学习第一个问题：发 酵工程史话。 首先，请大家阅读教材发酵工程史话标题下的第 一自然段。 从这段文字的叙述中，能够看出，人类的祖先很 早就会在不知微生物发酵原理的情况下，利用微生物发 酵技术来生产多种产品，这个方面还有我们中华民族的 贡献。由此可见，发酵技术是从生产实践中一步步产生 的。 师：下面请同学们继续阅读第二自然段。 第二自然段的核心内容是，随着两位科学家研究 出发酵现象的本质和人们对微生物的认识不断深入后， 诞生了传统的发酵工业。这充分说明了发酵技术需要基 础科学研究的指导，即科学研究促进了技术的发展。 师：好，请大家继续阅读后四个自然段的内容。 从中能够看出，发酵技术随着时代的发展而不断向前 发展，从传统的发酵工业到现代发酵工业，再到微生 物工程，它不仅成为生物技术产业的重要支柱，而且 和基因工程技术的结合使它如虎添翼。由此看来，生 物技术产业的核心是技术，同时科学技术又是一个不断 发展的过程。 投影或板书： 一、发酵工程 史话 学生先阅读教 材相应的段落，教师 就此段落提炼出有 关科学价值观的教 育素材 自然过渡到发酵 工程史话。 让学生体验科学 技术是从生产实践中 产生的。 让学生体验技术 需要以基础科学研究 作指导，科学、技术间 存在相互作用。 让学生认同生物 技术产业的核心是技 术，以及科学技术是 一个不断发展的过程。 3.新课──发酵生产过程探秘。 师：在很多家庭的日常生活中，味精是不可缺少 的调味品，那么，你知道它的化学成分是什么吗？ 生：谷氨酸钠。 师：对！有人认为食用味精对人体有毒害作用， 投影或板书： 二、发酵生产 过程探秘──以味 精生产为例 让学生了解发 酵生产的基本过程。

微生物发酵饲料的目的及主要方法

1. 微生物发酵饲料的目的及主要方法 微生物发酵饲料的主要目的是：在人为的可控制的条件下，以植物性农副产品为主要原料，通过微生物的代谢作用，降解部分多糖、蛋白质、和脂肪等大分子物质，生成有机酸、可溶性多肽等小分子物质，形成营养丰富、适口性好、有益活菌含量高的生物饲料或饲料原料，从而使饲料成分变得丰富、营养易于动物吸收，使动物更好的成长。同时将廉价的农业或轻工业副产物变废为宝，生产出高质量的饲料蛋白原料，并且还可以通过微生物发酵饲料获得高活性的有益微生物。 微生物发酵饲料的主要方法有四类： 第一，固态发酵饲料，就是利用微生物的发酵作用来改变饲料原料的理化性状，或提高消化吸收率、延长贮存时间，或变废为宝，将秕壳残渣变为饲料，或解毒脱毒，将有毒饼粕转变为无毒、低毒的饲料，这一类发酵饲料包括青贮、微贮、粗饲料与担子菌发酵、畜禽粪与动物性下脚料发酵、饼粕类发酵脱毒饲料以及固态菌体发酵蛋白饲料； 第二，利用微生物在液态基质中大量生长繁殖的菌体以及生产单细胞蛋白（SCP）如酵母饲料、细菌饲料，以及菌体蛋白（MBP），如丝状真菌菌体、食用菌菌丝体及光合细菌、微型藻饲料等； 第三，利用现代化的微生物工程，发酵积累微生物有用的中间代谢产物或特殊代谢产物，以此生产饲用氨基酸、酶制剂以及抗生素、维生素等； 第四，是培养繁殖可以直接饲用的微生物，制备活菌制剂（又称微生态制剂、益生素等）。有益菌通过竞争性抑制作用（包括定殖位点和夺取营养物质）阻止有害微生物在肠粘膜附着与繁殖。 微生物发酵饲料大体有以下几步： （1）选育优良的菌种，如菌体本身不产生有毒有害物质，菌体本身有很好的生长代谢活力，能有效降解大分子合成有机酸、小肽等小分子物质。 （2）活化菌种、制备种子液。 （3）二次扩大培养或三次扩大培养。将种子液接入二次扩大培养基中进行发酵培养。二次扩大培养结束后再接入三次扩大培养基中培养。 （4）发酵饲料，将扩大培养的培养基接入发酵罐中培养一定时间。 2、饲料的分析与检验项目、方法 饲料分析检验的基本程序：（1）检验采样（2）饲料感官检验（3）样品处理及制备 （4）实验测定分析，包括营养分析、有害物质检测等。（5）数据处理，记录检验报告发酵饲料的检验项目包括： 1）水分测定：试样在105±2℃烘箱内，在大气压下烘干，直至恒重，逸失的重量为水分。2）粗蛋白：凯氏定氮法 3）粗灰分：试料在550℃灼烧后所得残渣，用质量百分率来表示。残渣中主要是氧化物、盐类等矿物质，也包括混入饲料中的砂石、土等，故称粗灰分。 4）pH值监测：酸度计、精密pH试纸。 5）菌落总数测定：数再生培养基上的再生菌落数。 6）杂菌测定：再生培养基上应无霉菌等杂菌。饲料的检验多采用的分析方法有： （1）化学分析法：如容量分析，酸碱滴定法、氧化还原法，比色法等。 （2）仪器分析方法：气相色谱、液相色谱、质谱联用等。 3、发酵饲料的主要检测指标及意义，如何评价发酵饲料与常规饲料的区别。 饲料质量指标有： （1）感官指标：对饲料原料或成品的色泽、气味、外观性状等。（2）营养指标：饲料原料和成品的营养成分含量或营养价值。（3）加工质量指标：饲料原料或饲料产品粒度、混

高三生物选修2微生物发酵及其应用同步测试题-教育文档

高三生物选修2微生物发酵及其应用同步测试 题2019 生物学科因初中结业考试的形式与高考的差异而形成了一系列衔接问题。以下是查字典生物网为大家整理的高三生物选修2微生物发酵及其应用同步测试题，希望可以解决您所遇到的相关问题，加油，查字典生物网一直陪伴您。 一、填空题 1、生物发酵工艺多种多样，但基本上包括、、和等下游处理几个过程。 2、根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同，过滤可分为、、和四大类。 3、微生物的育种方法主要有三类：，，。 4、发酵培养基主要由，，，，，组成。 5、青霉素发酵生产中，发酵后的处理包括：、，，。 6、利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为，用高压蒸汽进行空罐灭菌称为。 7、可用于生产酶的微生物有、、。 常用的发酵液的预处理方法有、、。 8、根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备可分为和两种。 9、依据培养基在生产中的用途，可将其分成、、三种。 10、现代发酵工程不仅包括和，还包括。 11、发酵工程的主要内容包括、、。

12、发酵类型有、、、、。 13、发酵工业生产上常用的微生物主要有、、、。 14、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向，从自然选育转向，从诱发基因突变转向。 15、根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有、、。 16、分批发酵全过程包括、、、、，所需的时间总和为一个。 17、分批发酵中微生物处于限制性的条件下生长，其生长周期分为，、。 18、根据搅拌的方式不同，好氧发酵设备又可分为、 19、下流加工过程由许多化工单元操作组成，通常可以分为和、四个阶段。 20、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向，从自然选育转向，从诱发基因突变转向。 21、微生物发酵产酶步骤为、、、、。 二、判断 1、微生物发酵的最适氧浓度与临界氧浓度的概念是完全一样的( ) 2、从微生物中发现的抗生素，有约90%是由放线菌产生的。( ) 3、在微生物杀虫剂中，引用最广泛的是苏云金芽孢杆菌，他用来毒杀鳞翅目和双翅目的害虫。( )

微生物发酵制药-总体工艺过程流程

微生物发酵制药 -----总体工艺过程流程 工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。 微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。 微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容： 第一方面菌种的获得 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 1.分离思路：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。具体分离操作从以下几个方面展开。 2.定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。 3.采样：有针对性地采集样品。 4.增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。

微生物发酵饲料的研究现状及展望概要

微生物发酵饲料的研究现状及展望 杨翔,王浩 摘要:近年来,随着世界上许多国家限制和禁止使用抗生素,以及饲料资源日趋紧张,寻找高效、生态健康型饲料成为当务之急。本文综述了农作物秸秆的利用现状,、微生物发酵饲料种类及作用机理, 分析了存在的问题,并对开发利用前景进行了展望,以期为加快微生物发酵饲料化进程提供参考。 关键词:微生物发酵;菌种;饲料 自20世纪50年代开始,在动物日粮中添加抗生素显著促进了动物生产,并对集约化畜牧业的发展做出了重大贡献。然而随着时间的推移,饲料中添加抗生素的危害日益显现,并受到社会的广泛关注。人们开始纷纷寻求其他的替代品和替代技术,以保证畜牧业生产的效率与效益不受影响。同时饲料和粮食生产一直是我国国民经济的薄弱环节。由于受人口增长、耕地减少和肉食品消费增加的影响,我国粮食供需平衡十分脆弱。我国人均占有粮食一直在400 kg以下,其中,粮食总产量的40%左右用于饲料生产。在耕地和水资源长期紧缺的情况下,我国粮食产量已很难提高.饲料资源短缺的问题长期制约着我国畜牧业的发展。从长远来看,牲畜与人争粮问题仍然是我国不能掉以轻心的大事。这是由我国国情及粮情所决定的。因此,发展高效饲料工业,生产生态健康型饲料是当务之急。 1 发酵饲料的产生背景 随着畜牧养殖业的快速发展,人畜共粮的矛盾日趋突出,为了解决这一问题,世界各国科技界和工业界都在寻找和研究新的饲料资源,其中,蛋白质饲料尤其受到重视。蛋白质是畜牧养殖业和饲料工业的主要原料之一,我国对蛋白质的需求已远远超出了国内动、植物蛋白的生产量,每年都需要从国外进口大量大豆、豆粕和鱼粉等蛋白质原料。目前我国饲料工业基本上是三足鼎立状态,以正大、希望和中小企业各占三分天下,其中,中小企业以规模小、数量多为最。由于中小企业的原料采购成本比大型企业高,为了生存不得不依靠科技手段提高其生存能力。在这一背景下,

微生物发酵工程

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。 发酵工程的内容 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。 1）“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”，词条“发酵工程”中的“发酵”应该是“工业发酵”。 （2）工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。 （3）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。近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。 （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。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。 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。其中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。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。此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取出发酵液。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。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。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），

微生物发酵类药物

微生物发酵中药的相关调查 中药发酵制药技术是在继承中药炮制学发酵法的基础上,吸取了微生态学研究成果,结合现代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药新技术,是从中药(天然 药物) 制药方面寻找药物的新疗效。传统的中药发酵多是在天然的条件下进行的, 而现在的中药发酵制药技术是在充分吸收了近代微生态学、生物工程学的研究成果 而逐渐形成的。其先进发酵工艺特点是:以优选的有益菌群中的一种或几种、一株 或几株益生菌作为菌种,加入中药提取液中,再按照现代发酵工艺制成产品,它是一 种含有中药活性成分、菌体及其代谢产物的全组分发酵液的新型中药发酵加工制剂。 一、微生物发酵中药的应用历史 早在千余年前,我国已开始用发酵方法制药,直到现在临床仍在应用的发酵(制品) 中药有六神曲、半夏曲、淡豆豉、豆黄等,其工艺均为固体发酵。 1、微生物发酵中药中所应用到的很多微生物是药用真菌或者含有真菌的混合菌群，其中药用真菌很多本身作为中药来应用。因此一定意义上讲，中药与微生物，特别 是与一些药用真菌具有密切的联系。 早在东汉年间《神龙本草经》中，就有灵芝、茯苓、猪苓、雷丸等药用真菌分 别列项论述，这些药物至今沿用不衰。 2、微生物发酵中药应用历史悠久，也是传统中药加工炮制的重要方法之一，一般 主要是起到中药复合炮制的作用。而且很多发酵之后的药物在临床应用上取得了较 好效果。 微生物发酵中药在中医药应用中得到了很大的体现。如片仔癀的主要成分是三 七的微生物发酵物；神曲由面粉、赤小豆、苦杏仁、鲜青蒿、鲜苍耳、鲜辣蓼按一 定比例混匀后经发酵而成的曲剂。 3、某些传统的微生物制剂一直使用至今，其中以不同中药作为辅料，采用微生物 处理后自身成为发酵物组成的一部分，如半夏炮制，神曲制备等。同时随着历史的 发展，微生物发酵中药的应用也在不断变化。 半夏在整个炮制过程中使用到了一些中药，最终形成具有一定功效的以半夏为 主要组成部分的中药炮制品。半夏至汉代始用汤洗去毒，即为炮制品。南北朝时增 加生姜制、热汤洗、白芥子末制、头醋制等炮制品。唐代增加姜汁制，宋代增加麸炒、热洒炒、酸浆浸、米醋炒浸、生姜甘草桑白皮制、猪苓制、白矾制、萝卜制、 姜矾牙皂制和半夏曲。金之时期，增加米泔浸、香油炒、菜油拌炒。明代增加盐水洗、面炒醋制、杏仁炒。清代增加巴豆制、活生姜制、猪胆汁炒、皂荚白矾姜汁竹 沥制，有仙半夏和法半夏。由此可见，半夏的炮制方法繁多，而且种类各异，如仙 半夏、半夏曲等，已经成为含半夏的一个复方 二、微生物发酵中药的研究现状　 中药发酵研究开始于80 年代,但仅是对真菌类自身发酵的研究,如灵芝菌丝体、冬虫夏草菌丝体、槐耳发酵等,大都是单一发酵。虽有报道加入中药,但也仅是将中 药当做菌丝体发酵的菌质,同时研究发现,含有中药的菌质对原发酵物的功效有影响,只是未见深入研究。目前,已有学者呼吁中药发酵制药可按新药审批办法规定开发新药。同时也开展了另一项研究,即生物转化,我们认为它与中药发酵是密不可分的 1、利用中药为培养基的组成部分，构建药性菌质，比较发酵前后中药相关成分的

发酵饲料生产工艺与应用

灵璧县立腾同创农牧科技有限责任公司 二0一二年十一月

目录 安徽省立腾同创农牧科技有限公司简介 安徽省立腾同创农牧科技有限公司企业文化 安徽省立腾同创农牧科技有限公司的十年发展战略————— 安徽省立腾同创农牧科技有限公司的第一个发展五年发展计划 第一章发酵饲料生产的菌种及发酵工艺 第二章发酵饲料生产技术

第一章发酵饲料生产的菌种及发酵工艺 第一节概述 一、发酵饲料的定义 发酵饲料的定义是：在人为可控制的条件下，以植物性农副产品为主要原料，通过微生物的代谢作用，降解部分多糖、蛋白质和脂肪等大分子物质，生成有机酸、可溶性多肽等小分子物质，形成营养丰富、适口性好、活菌含量高的生物饲料或饲料原料。 采用发酵技术生产的动物饲料或饲料原料，其特性主要是：（1）含有大量的活性微生物； （2）多数以厌氧发酵方式进行生产； （3）未经干燥的物料含水量通常在30%以上； （4）物料的酸性物质明显增加，营养组成更合理； （5）生产原料以植物性农副产品为主。 也有发酵成品是经过干燥处理的，比较典型的有发酵豆粕和发酵棉粕。在发酵过程中有大量的活性乳酸菌和酵母菌发生的代谢作用，经过干燥以后，乳酸菌基本都失活了，但是它们也属于发酵饲料。 二、发酵饲料的概述 发酵饲料的生产工艺基本都是以固态发酵的方式进行的，生产菌种以乳酸菌、芽孢杆菌和酵母菌为主，绝大多数采用厌氧或兼性厌氧发酵。发酵物料的含水量为30%~50%，发酵时间和温度受

环境影响很大，基本不进行人为控制和调节。 在实际生产中也有采用好氧发酵方式进行的，生产菌种以霉菌和假丝酵母为主，生产用的蛋白原料主要是一些乳酸菌和酵母菌难以降解的杂粕和胶质蛋白。但是生产设备复杂，物料温度和湿度变化很大，控制及其困难。成品主要是作为饲料蛋白原料的替代物，能降低饲料生产成本，但基本不具备生物学活性和功能。本节主要论述厌氧固态发酵工艺，常规的发酵饲料生产流程如：原料→消毒→冷却接种→培养→干燥→包装 工业化规模的微生物发酵过程基本上都是纯培养过程，原料需要消毒，空气需要过滤等。这些操作都是为了确保在发酵产品生产和储存过程中不受杂菌的侵袭和干扰，但也正是这些常规操作使产品的生产成本居高不下，影响了微生物发酵产品在动物饲养中的大剂量使用。 大量试验证明，在不考虑动物饲养成本的前提下，大剂量（在配合饲料中添加 5.0%以上）使用高活菌含量的微生物发酵饲料可以明显改善动物的生产性能，提高动物的健康水平，甚至可以进行无抗生素饲养。但是采用传统的生产工艺获得的高活菌产品其生产成本通常都在10元/kg以上，如果以10%的比例使用在配合饲料中，每吨配合饲料的成本至少需要增加800元，这个增加值对传统的畜禽养殖业来说是难以接受的。降低发酵饲料生产成本最直接的方式就是简化生产工艺，其中原料的蒸煮、消毒和干燥是最耗能的操作过程，是导致生产成本增加的主要步骤，也是导致生产设备投资增加的主要原因。如能简化生产操作工艺步骤，

(完整版)微生物与制药综述

微生物制药的研究进展 姓名：李青嵘 班级：生工102 学号：1014200044

摘要 本文通过对历史文献的检索，从微生物生产维生素，微生物生产多价不饱和脂肪酸，微生物生产抗生素，微生物生产抗癌物质，微生物生产医用酶制剂等五个方面综述了微生物制药的研究进展。 关键词：微生物，制药，发酵工程 1.前言 随着生物技术的迅猛发展，在医药领域的许多方面取得了巨大的进展.，其中采用微生物制药，具有生产工艺简单，生产成本低廉，产品产量高，产品纯度高，可大规模工业化生产等优势，同样得到了巨大的发展。从传统工艺，如利用发酵工程生产抗生素、酶制剂以及B-胡萝卜素等；到现今的利用转基因技术生产干扰素、胰岛素、生长因子等几十种新药和疫苗。本文着重综述了微生物的发酵工程在医药研究和生产中应用的最近进展，主要包括生产维生素、多价不饱和脂肪酸、抗生素、抗癌物质医用酶制剂等五个方面。 2.研究内容 2.1.微生物生产维生素 维生素是六大生命要素之一, 为整个生命活动所必需。β-胡萝卜素、VC、VE是目前应用最为广泛，效果最为显著的三种维生素，它们的作用分别是：β-胡萝卜素是强力抗氧化剂, 有抑制癌细胞增殖和提高机体免疫力等作用。V C 和V E 均是抗氧化剂, 前者可阻止、破坏自由基形成，还具有激活免疫系统细胞的活力，刺激机体产生干扰素以抵御外来侵染因子。至于VE可产生抗体，增强机体免疫力。目前，上述的“三素”以实现了微生物工业化生产。 目前，β-胡萝卜素主要是由三孢布拉霉菌生产，在1998年，陈涛等[1]已经针对三孢布拉霉菌的特点，优化发酵工艺，在3M3的发酵罐中发酵120h，生产的β-胡萝卜素产量已达到1146.5mg/L。虽然，传统的工艺生产β-胡萝卜素的产量高，生产周期比较短，但是传统的工艺复杂，成本过高，不利于大规模工业化生产。故,目前许多课题组专注于开发新的生产β-胡萝卜素的菌种或改进传统工艺。据近年所发表的期刊文献，目前，采用红酵母发酵生产β-胡萝卜素是一种工艺简单，成本低廉的方法，虽然在产量方面较传统方法的低很多，但是该方法仍具有很大的发展潜力。何海燕等[2]采用粘红酵母R3-35摇瓶发酵84h，生产的β-胡萝

微生物发酵

廊坊师范学院 《微生物发酵中药》综述 姓名：崔晓光 学号：11070142003 专业：生命科学生物技术 年级：2011级 成绩： 2013年11月7日

【摘要】现代中药发酵技术是在充分吸收了微生物学、生物工程学等学科研究成果的基础上逐渐发展起来的。利用微生物发酵中药比一般的物理或化学炮制手段优越，可较大幅度地提高疗效，降低毒副作用，并为研发新药提供了新的途径，正逐渐成为中药研究的热点。本文综述了目前微生物发酵在中药中的主要应用。【关键词】微生物发酵；中药；应用 【前言】微生物有着非常强大的分解转化物质的能力,并能产生丰富的次生代谢产物,通过微生物的生长代谢和生命活动来炮制中药,可以比一般的物理或化学的炮制手段更大幅度地改变药性,提高疗效,降低毒副作用,扩大适应症。中药发酵制药技术是在继承中药炮制学发酵法的基础上,吸取了微生态学研究成果,结合现代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药新技术,是从中药(天然药物)制药方面寻找药物的新疗效。传统的中药发酵多是在天然的条件下进行的,而现在的中药发酵制药技术是在充分吸收了近代微生态学、生物工程学的研究成果而逐渐形成的。其先进发酵工艺特点是:以优选的有益菌群中的一种或几种、一株或几株益生菌作为菌种,加入中药提取液中,再按照现代发酵工艺制成产品,它是一种含有中药活性成分、菌体及其代谢产物的全组分发酵液的新型中药发酵加工制剂。 【主体】 一、中药发酵制药的源流 早在千余年前,我国已开始用发酵方法制药,直到现在临床仍在应用的发酵(制品)中药有六神曲、半夏曲、淡豆豉、豆黄等,其工艺均为固体发酵。如半夏曲的制造,明·《本草纲目》记载:“半夏研末,以姜汁、白矾汤和作饼,楮叶包置篮中,待生黄衣,晒干用”。其性味苦辛、平,能化痰止咳、消食积、治泄泻。而未发酵的半夏刚性味辛,有毒,功能燥湿化痰、降逆止呕、消痞散结。清代,按其辅料中药及治疗功能的不同,又制出了皂角曲、竹沥曲、麻油曲、牛胆曲、开郁曲、海粉曲、覆天曲等10种药曲。淡豆豉的发酵工艺另具特色,它是以黑大豆为原料制成的,性味苦寒,具有解表除烦、宣郁解毒功能,其工艺为“用黑大豆二三斗,水浸一宿,沥干黄熟,摊席上..蒿覆,侯黄衣上遍..安瓮中筑实,桑叶盖厚三寸,密封泥..如此七次”。再有用黑大豆制成的豆黄,则性味甘温,能祛湿痒、健脾益气。其发酵工艺为“用黑大豆一斗,黄熟,铺席上以蒿覆之,如氽酱法,待上黄,取出晒干”。未经发酵的黑大豆,则性味苦平,有活血、利水、解毒作用。从上述可以看出,中药发酵的目的主要为改变药物原有性能,产生新的治疗作用(如淡豆豉、豆黄),或增强原有疗效的治疗作用(如淡豆豉、豆黄),或增强原有疗效(如半夏曲),扩大用药品种。由于其疗效确切,至今对六神曲、半夏曲和淡豆豉等仍在进行工艺改进研究,并取得相应成绩。片仔癀的主要成分是三七的微生物发酵物, 建神曲、沉香曲、淡豆豉、半夏曲、红曲、麦芽也都是通过发酵而形成的药物。从某种意义上说,虫草是蝙蝠蛾幼虫经虫草菌、僵蚕是家蚕经白僵菌感染发酵而成的。这些经典药物都是经微生物发酵后产生了新的药理活性,其中虫草是非常名贵的中药。 二、中药发酵技术的研究现状 中药发酵研究开始于80年代,但仅是对真菌类自身发酵的研究,如灵芝菌丝体、冬虫夏草菌丝体、槐耳发酵等,大都是单一发酵。虽有报道加入中药,但也仅是将中药当做菌丝体发酵的菌质,同时研究发现,含有中药的菌质对原发酵物的 功效有影响,只是未见深入研究。目前,已有学者呼吁中药发酵制药可按新药审批