发酵工程和设备知识总结.docVIP

发酵工程：即是应用生物学，化学和工程技术学原理，大规模培养动植物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。 工业化发酵过程：1)微生物生物量2）微生物酶3）微生物代谢产物4）基因重组产物5）微生物转化 初级代谢产物：在对数期产生，供给细胞生长的物质。（产生初级代谢的生长阶段又称营养期） 次级代谢产物：在指数期后期的减速期和稳定期形成，对细胞代谢无明显影响的物质；在连续培养时，当微生物以低生长速率即缓慢生长而不是停止生长时也产生次级代谢。 微生物转化：生物细胞或其产生的酶能将一种化合物转化成化学结构相似，但经济上更有价值的化合物，这个过程称为微生物转化。 菌种筛选的一般过程：土样的采取—预处理—培养—菌落的选择—产品的鉴定 菌种的选育，改造目的：1.防止菌种退化2.解决生产实际问题3.提高生产能力4.提高产品质量5.产生新产品 反馈调节系统：主要包括反馈抑制和反馈阻遏。反馈抑制是生物化学途径的末端产物抑制途径中某个催化酶的活性（通常是第一个反应）；反馈阻遏是生物化学途径的末端产物组织反应途径中某个催化酶的合成（阻遏发生在基因水平） 无分支代谢途径：仅有一个产物的代谢途径。 菌种保藏的基本原理：根据微生物的生理生化特性，人为的创造条件，使微生物处于代谢不活跃、生长繁殖受到抑制的休眠状态，以减少菌种的变异。 菌种的退化：指整个菌体在多次接种传代过程中逐渐造成菌种发酵力或繁殖力下降或发酵产物得率降低的现象? 发酵工程菌种的扩大培养：具体指将保存砂土管或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，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养，从而获得一定数量和质量的纯种。这些纯种培养物称为种子。 菌种的扩大培养程序：实验室种子制备（斜面菌种的培养、摇瓶种子培养）；生产车间种子制备 培养基：是提供微生物生长繁殖和生物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(满足菌体的生长、促进产物的形成）。 发酵工业培养基组成成分：碳源、氮源 、无机盐及微量元素、水、生长因子、前体、产物促进剂、诱导物和抑制剂、螯合剂、缓冲剂、需氧量、消泡剂 前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物利用在生物合成过程中结合到产物分子中去，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 生长因子：微生物生长不可缺少的微量有机物。产物促进剂：是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。 淀粉酸水解原理：淀粉——各类糊精——麦芽糖——葡萄糖 淀粉酸水解的工艺流程：原料（淀粉、水、盐酸）——调浆——糖化——冷却——中和、脱色——过滤除杂——糖液 培养基灭菌的定义：是指从培养基中杀灭有生活能力的细菌营养体及其孢子，或从中将其除去 对数残留定律：微生物的热死亡速率与任一瞬时残活菌数成正比（通常的灭菌度为10-3） 保证分批灭菌成功的要素1.内部结构合理(主要是无死角)，焊缝及轴封装置可靠，蛇管无穿孔现象2.压力稳定的蒸汽3.合理的操作方法。 灭菌过程中以下两种类型的反应会使营养物质质量下降：1.培养基中营养成分间相互反应，如美拉德反应（棕色反应，主要由碳水化合物和氨基酸类或蛋白质反应产生）2.热敏感物质的降解，如氨基酸、蛋白质、维生素在蒸汽灭菌时可被降解。 发酵培养基的过滤除菌机理：1.惯性作用2.扩散作用3.静电吸附4.拦截作用 过滤介质类型：1.过滤介质孔径小于颗粒直径2. 过滤介质孔径大于颗粒直径（非固定孔径过滤主要通过惯性作用、扩散作用和静电吸附来阻滞颗粒；固定孔径过滤经拦截作用阻滞颗粒）?? 一般地，发酵生产要求空气无菌度（染菌率）为10-3 单根纤维过滤除菌的机理： 1.惯性捕集作用2.扩散作用3.静电吸附4.拦截捕集作用5.重力沉降作用 空气过滤除菌设备：1粗过滤器2空气贮罐3空气冷却器4气液分离器5空气过滤器 空气处理流程:1、高空采风、两次冷却、两次分油水、适当加热流程(两次冷却、两次分油水、适当加热。空气第一次冷却到30～35℃，第二级冷却至20～25℃，经分水后加热到30～35℃，因为温度升高，相对湿度下降) 2、冷热空气直接混合式空气除菌流程(特点 ：省去一级冷却和分离设备及空气再加热设备，简化了流程，使冷却水用量也降低了。压缩空气从贮罐出来分两路，一部分进冷却器，经分离器分离水、油雾后与另一部分未处理过的高温压缩空气混合，使混合后的空气温度为30～35℃，相对湿度为50～60%) 发酵动力学：是研究各种环境因素与微生物代谢活动之间的相互作用随时间变化的规律的科学。用数学模型定量地表达发酵过程中各种与生长、基质代谢、产物生成有关的因素，是发酵动力学研究的重要方法。 分批发酵：是指在一封闭培养系统内具有初始限制量基质的一种发酵方式。 放 分批培养过程中菌体生长曲线：可分为调