2022年微生物工程重点 .pdf

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1、第一章微生物工程的组成部分：（1）上游工程（ 2）生物反应过程（3）下游工程微生物工业产品类型：（1）代谢产物初级代谢产物、次级代谢产物、基因工程外源蛋白（2）菌体 活性微生物、富含有用物质的微生物（3）酶制剂-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、果胶酶、纤维素酶等（4）转化产品甾体激素、抗生素、前列腺素（5）机能利用净化环境、生态平衡、探矿、采矿等发酵工业概念： 发酵工业是传统发酵技术和现代DNA 重组、细胞融合等新技术相结合并发展起来的现代生物技术，并通过现代化学工程技术， 生产有用物质或直接用于工业化生产的一种大工业体系。次级代谢： 是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体， 合成一些对微生

2、物的生命活动无明确功能的物质的过程。次级代谢产物： 通过次级代谢合成的产物， 是微生物在生长的稳定期合成具有特定功能的代谢产物，与菌体的生长繁殖无明确关系， 它们的生物合成具有 特异性 。如抗生素，植物碱等。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 19 页微生物工程的特点是什么？发展趋势如何？特点： （1）原料广，价格低（2）微生物种类多，分布广，具有可变异性（3）反应条件温和（4）发酵途径多样化，产品多样化（5）生长繁殖速度快，生产周期短（6）需要控制生产环境，避免杂菌污染发展趋势：微生物工程结合了基因工程、酶工程、细胞工程技

3、术，现代生物技术的快速发展给微生物工程提供了巨大的发展空间。如： 1 、菌种技术：菌种的筛选（极端微生物、转基因菌种) 2、发酵技术：发酵培养基制备技术、发酵路线的优化和控制3、微生物工程下游分离、纯化技术。第二章简要分析工业微生物菌种的基本要求？（1）具备高产目的代谢产物的能力（2）生长繁殖力强，较高的生长速率，发酵周期短（3）能利用低价格、来源广的农副产品原料，发酵成本低（4）培养条件要求不高，培养条件易于控制（5）无副产品或少副产品（6）有稳定的遗产性状，不易变异和退化。以保证产品的稳定性（7）非病源微生物。第三章工业微生物的代谢调节和代谢工程微生物的代谢： 代谢是细胞内所有的生物化学过

4、程的总称，包括物质代谢和能量代谢两个方面。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 19 页微生物代谢调节的方式 ：1、细胞透性的调节 ：细胞质膜的透性直接影响物质的吸收和代谢产物的分泌，从而影响到细胞内代谢的变化。2、限制基质与酶的接近 ：细胞具有复杂的膜结构使其代谢活动只能在特定的部位上进行， 代谢活动是 区域化 的，其实质是控制酶与底物接触，使各个反应有序地进行。（1）原核微生物：细胞结构虽然简单， 但也划分出不同的区域， 与某一代谢途径有关的酶系则集中某一区域， 以保证这一代谢途径的酶促反应顺利进行，避免了其他途径的干扰。

5、（2）真核微生物：细胞里，各种酶系被细胞器隔离分布。3. 控制代谢流 ; 处于一定环境条件下的微生物培养物中，参与代谢的物质在代谢网络的有关代谢途径中按一定规律流动，形成微生物代谢的物质流。微生物控制代谢流的方法：（1）调节现有酶的量（2）改变已有酶分子的酶活性调节：酶活性调节是指通过改变已有酶分子的活性来调节代谢速度的调节方式。 特点：是在蛋白质水平上的调节，直接，见效快。1、酶的激活 ：在激活剂的作用下，使原来无活性的酶变成有活性，或使原来活性低的酶提高了活性的现象。激活剂：凡是能提高酶活性的物质称为激活剂；激活剂大多数是金属离子：Na+ 、K+、Mg2+ 、Zn2+、Ca2+ 、Fe2+

6、、Co2+ 、Ni2+ 代谢调节的激活作用：代谢物对酶的激活。（1）前（体）馈激活 ：指代谢途径中后面的酶促反应可被该途径中较前面的一个中间产物所促进。（2）代谢中间产物的反馈激活：指代谢中间产物对该代谢途径的前面的酶起激活作用。2、酶的抑制抑制: 由于某些物质的存在，降低酶活性的现象；抑制可以是可逆或不可逆的。在代谢调节过程中所发生的抑制现象主要是可逆的，而且大多属于 反馈抑制（即末端产物对酶活性的抑制）3、酶活性调节的机制（1）变构调节：有些酶除了活性中心（结合部位和催化部位）外，还存在一个特殊的调控部位， 即变构中心 ，当特异性分子非共价地结合到这个部位时，可以精选学习资料 - - -

7、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 19 页改变酶分子构象，对酶起到激活或抑制的作用。具有变构作用的酶称为变构酶。由于变构剂与变构中心的结合而引起酶活性改变的现象称为变构调节。（2）共价修饰某些酶蛋白肽链上的侧链基团在另一酶（修饰酶）的催化下可与某种化学基团发生共价结合或解离， 从而改变酶的活性， 这一调节酶活性的方式称为酶的共价修饰。共价修饰作用可分为可逆和不可逆两种化学基团：磷酸基、甲基、乙基、腺苷酰基。蛋白质的共价部位：氨基酸残基上的羟基。1） 可逆共价修饰大多数共价调节是通过特定部位的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸的侧链 （-OH ）的磷酸化和去磷酸

8、化来调节的。 （意义：可在短时间经信号启动，触发生成大量的活性酶。更容易控制酶的活性以响应环境代谢的。）2） 不可逆共价修饰酶原的激活 ：无活性的酶原必须在一定条件下，去掉一个或者几个特殊的肽键，从而使酶的构象发生一定的变化才有活性。（3）缔合与解离能进行这种转变的蛋白质由多个亚基组成，蛋白质活化与钝化是通过组成它的亚基单位的缔合与解离实现的。（4）竞争性抑制一些蛋白质的生物活性受代谢物的竞争性抑制。酶的诱导：（1）组成酶和诱导酶：根据酶的生成是否与环境中所存在的该酶底物或其有关物的关系，可把酶划分成组成酶和诱导酶两类。组成酶：是细胞固有的酶，它们的合成与环境无关，随菌体形成而合成，在菌体内的

9、含量相对稳定。（如：糖酵解途径有关的酶）诱导酶：只有在环境中存在诱导剂时，它们才开始合成，一旦环境中没有诱导剂，酶的合成就终止。（诱导酶是细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类酶。）（2）酶的诱导合成：协同诱导：即当诱导物加入后，微生物能同时或几乎同时诱导几种酶的合成，它主要存在于短的代谢途径中。顺序诱导：即先合成能分解底物的酶，再依次合成分解各中间代谢物的酶，以达到对较复杂代谢途径的分段调节。酶合成的阻遏在某代谢途径中，当末端产物过量时，微生物的调节体系就会阻止代谢途径中包括关键酶在内的一系列酶的合成，从而彻底地控制代谢，减少末端产物的生成，这种现象称为酶合成的阻遏。酶合成的阻遏包

10、括：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 19 页末端产物阻遏 ： 由于某代谢途径末端产物的过量积累而引起酶合成的阻遏产物末端代谢产物阻遏。特点：同时阻止合成途径中所有酶的合成。对直线式 反应途径来说，未端产物阻遏的情况较为简单，即产物作用于代谢途径中的各种酶， 使之合成受阻遏止， 例如精氨酸的生物合成途径。 对分支代谢途径来说，情况较为复杂。 每种未端产物仅专一地阻遏合成它的那条分支途径的酶。而代谢途径分支点前的酶则受所有分支途径末端产物的共同阻遏。分解代谢物阻遏 ：指细胞内同时存在两种以上可利用底物（碳源或氮源）时，利用快

11、的那种底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。这种阻遏并不是快速利用底物直接作用的结果，而是由这种底物分解过程中产生的中间代谢物引起，因此称为分解代谢物阻遏。第四章培养基的设计与灭菌1、生长因子从广义上讲，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，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去， 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。 用法：前体使用时普遍采用 流加的方法（前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利。）精选学习资料 - - - - - - - - - 名

12、师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 19 页3、产物促进剂和抑制剂所谓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。如酶的诱导物3、抑制剂在发酵过程中加入抑制剂会抑制某些代谢途径的进行，同时会使另外一些代谢途径活跃，从而获得人们所需的某种产物或正常代谢的某一中间产物积累起来。设计培养基的原则1、培养微生物的 目标要明确2、培养基中的 营养组分要协调3、培养基的 理化条件要适宜4、培养基的成本要尽可能的经济节约对大多数微生物的培养与发酵而言， 要考虑向培养基中添加的成分主要有哪几类？为什么？答：主要分类： 碳源、氮源、无机盐、水、生长因子、

13、能源原因：（ 1）碳源：微生物细胞干物质中含碳量约为50% ，出去水分内外，碳源是需求最大的营养物。 异养微生物必须利用有机碳源， 而自养微生物主要利用无机碳源。（2）氮源：N是构成微生物细胞中的重要组成部分，蛋白质和核酸的主要构成元素，占细胞干重的12%-15% ，对微生物的生命活动由重要作用。（3）无机盐：为微生物生长繁殖提供碳源、氮源以为的各种重要元素。（4）水分：作为溶剂， 保证生化反应的正常进行， 维持生物大分子的结构稳定，有效的稳定细胞的温度，将发酵过程中的多余能量排除。（5）生长因子：某些异养型微生物在含有C、N和无机盐的培养基中生长缓慢，可以通过添加生长因子调节微生物的正常代谢

14、。（6）能源：为微生物的生命活动提供能量。固体培养基与液体培养基各有何用途？分别选用固体、液体培养基发酵产生一种胞外酶，试述有何异同。用途：固体培养基用于培养菌落或动植物组织、观察、分离提纯微生物、用于保存运输；液体培养基适宜各类微生物的营养生长，广泛运用于扩大培养及大规模生产。异：（1）液体培养基中细胞生长速率高于固体培养基（2）液体培养分离难度高于固体培养。（3）液体培养便于控制进料、出料，保持培养浓度，而固体培养需分批次培养发酵，培养浓度不受控制。（4）液体培养及时出料，使产物及时分离，使培养环境不积累产物，导致抑制微生物生长。同：（ 1）都需要产物分离纯化；（2）培养条件基本相同。（3

15、）培养基成分基本相同。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 19 页在实验室研究的实践中如何避免高温灭菌对培养基中的营养成分破坏？（1)某些情况下，可采用 过滤除菌 的替代方法（2)对培养基中含有的糖类等不耐高温的成分，课将其与培养基其他成分分开灭菌 ，冷却后再混合。将培养基中的Ca+ 、Fe3+成分与磷酸盐分别灭菌，防止发生沉淀反应。（3)葡萄糖经过 112，灭菌 15min，只破坏 0.6%，所以对这些成分的灭菌可通过 降低灭菌温度 或缩短灭菌时间 的方法进行，尽可能减少损失。（4)采用连续灭菌的方法 。可以缩短灭菌时间，

16、减少营养成分的流失。灭菌的方法1）干热灭菌法 ：在烘箱内热空气灭菌，将物品放入烘箱内，然后升温至160-170 ，维持 1-2 小时。2）火焰灭菌法： 焚烧法 : 是利用火焰直接杀死微生物的灭菌法。简单、彻底，但对被灭菌物品的破坏极大。电磁波、射线灭菌法： 是利用电磁波、紫外线、 X 射线、射线或放射性物质产生的高能粒子杀死大多数物质上的微生物的一种有效方法。3）湿热灭菌法：1、高压蒸汽灭菌法：121（1kg/cm2 或 15 磅/ 英寸 2）维持 15-20min。 112（0.5kg/cm2 或 8 磅/ 英寸 2）20-30min。 115（0.75kg/cm2 或 11 磅/ 英寸 2

17、）20-30min。应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度煮沸灭菌法：将待消毒物品如注射器、金属用具、解剖用具等在水中煮沸15min 或更长时间，以杀死细菌或其他微生物的营养体和少部分的芽孢或孢子。（如果在水中适当加1碳酸钠或2-5的石炭酸则杀菌效果更好）间歇灭菌法： 对于某些培养基， 由于高压蒸汽灭菌会破坏某些营养成分，可用间隙灭菌法灭菌，即流通蒸汽( 或蒸煮 ) 反复灭菌几次。巴氏灭菌法低温维持法：只要在63下维持 30min 高温瞬时法：只要在72下维持 15s 超高温法：只要在135-150下维持 2-6s 湿热灭菌法原理：就是直接用高温蒸汽灭菌。蒸汽在冷凝时释放出大量潜能，并且蒸汽具

18、有强大穿透力，蒸汽的湿热破坏菌体蛋白质和核酸的化学键，使酶失活，微生物因代谢障碍而死亡。湿热灭菌的效果： 取决于 致死温度 和致死时间 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 19 页5）化学药剂灭菌法6）过滤除菌法： 将液体或气体用微孔薄膜过滤，使大于孔径的细菌等微生物颗粒阻留，从而达到除菌目的。（不耐热的液体培养基、血清、维生素、氨基酸及气体等物的灭菌多用此法除菌。）分批灭菌法：将配制好的培养基放入发酵罐中，在罐内通入蒸汽，使培养基和所有设备一起灭菌，达到预定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵。过程包

19、括：升温、保温（ 121维持 30 min ）和冷却三阶段。连续灭菌（又称连消）：将培养基在发酵罐外通过连续灭菌装置进行加热、保温和冷却而进行灭菌。流程：（1）配料预热罐 : 将配制好的料液预热到6070 C ，以免连续灭菌时由于料液与蒸汽温度相差过大而产生水汽撞击声；（2） 连消塔 : 用高温蒸汽使料液温度很快升高到灭菌温度（126-132C ） ；（3）维持罐 ：使料液在灭菌温度下保持57min。因为：连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的；（4）冷却管 ：使料液冷却到 4050C后（冷水喷淋），输送到预先灭菌过的罐内。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总

20、结 - - - - - - -第 8 页，共 19 页空气过滤除菌原理（1）惯性撞击截留作用空气气流流速大时，气流中的微粒具有较大的惯性力。当微粒随气流以一定速度向纤维垂直运动因受纤维阻挡而急剧改变运动方向时，由于微粒具有的惯性作用使它们仍然沿原来方向前进碰撞到纤维表面，产生 摩擦粘附 而使微粒被截留在纤维表面，这种作用称惯性碰撞截留。（2）拦截截留作用微粒随空气气流向前运动， 当气流为层流时， 随气流运动的粒子在接近纤维表面的部分由于与过滤介质接触而被纤维吸附捕集，这种作用称之为阻拦截留。空气流速愈小，纤维直径愈细，阻拦截留作用愈大。（3）布朗扩散截留作用直径小于 1m 的微粒在运动中往往产

21、生种不规则的布朗运动，使微粒间相互凝集成较大的粒子，从而发生重力沉降或被介质截留。这种作用只有在 气流速度较低 时才较显著。（4）重力沉降作用重力沉降是一个稳定的分离作用， 当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就容易沉降。就单一的重力沉降情况下， 大颗粒比小颗粒作用显著， 对于小颗粒只有在精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 19 页气流速度很慢时才起作用。一般它是与拦截作用相配合的， 即在纤维的边界滞留区内， 微粒的沉降作用提高了拦截滞留的捕集效率。（5）静电吸引作用干空气对非导体的物质相对运动磨擦时，会产生诱导电荷

22、， 纤维和树脂处理过的纤维，尤其是一些合成纤维更为显著。悬浮在空气中的微生物微粒大多带有不同的电荷，如枯草杆菌孢子 20% 带正电荷，20% 带负电荷， 15% 中性，这些带电的微粒会受带异性电荷的物体所吸引而沉降。空气净化的流程1 两级冷却、加热除菌流程2 冷热空气直接混合式空气除菌流程3 高效前置过滤空气除菌流程4 利用热空气加热冷空气流程第五章种子的扩大培养种子扩大培养种子扩大培养是指将保存在斜面、砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过茄子瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养，最终获得一定数量和质量的纯种过程。种子扩大培养的作用：（1）通过逐级扩大培养过程，生产菌种能

23、够在短时间内形成细胞的集团优势，抑制其他杂菌的侵染；（2）通过扩大培养才有可能在大罐上实现细胞生长繁殖速度快，很快进入发酵期、缩短了发酵周期；（3）通过逐级扩大培养过程使生产菌种逐步适应大生产的培养条件。种子扩大培养的目的和目标目的：为每次发酵罐的投料提供相当数量的代谢旺盛的种子。目标：获得纯而壮、活力旺盛、数量足够的培养物。种子扩大培养的方法1. 实验室阶段（1）、斜面种及孢子的制备(2)液体种的制备：好氧培养：斜面试管三角瓶摇床种子罐精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 19 页厌氧（静止）培养对于酵母菌（啤酒、葡萄酒、

24、清酒等）：斜面 试管三角瓶卡式罐种子罐2、生产车间阶段： 种子培养在种子罐里面进行，一般在工厂归为发酵车间管理。3、发酵级数的确定无菌接种的方法：从实验室摇瓶或孢子悬浮液容器接种种子质量控制：（1）优质种子的标准：1）菌种细胞的生长活力强、 同步性号， 移种至发酵罐后能迅速生长，延滞期短。2）生理状态稳定，保持稳定的生产能力。3）菌体细胞总量及浓度能满足大容量发酵罐发酵的要求4）无杂菌及噬菌体污染，以确保整个发酵过程的正常进行。影响种子质量的因素： 1、培养基 2、种龄 3、接种量 4、温度 5、pH值 6、通气与搅拌 7、泡沫 8 、杂菌污染移入种子的体积接种量 - 接种后培养液的体积种子异

25、常分析：菌种生长过慢或过快： 与孢子质量及种子罐的培养条件有关。通入种子罐的无菌空气的温度较低或者培养基的灭菌质量较差是种子生长、代谢缓慢的主要原因。菌丝结团 ：与搅拌效果差， 接种量小有关。 菌丝结团会影响菌的呼吸和对营养物质的吸收。菌丝粘壁 ：与搅拌效果不好，泡沫过多，以及种子罐装料系数过小等原因有关。其结果使培养液中菌丝浓度减少，最后就可能形成菌丝团。杂菌污染第六章微生物发酵过程原理一、微生物发酵动力学精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 19 页发酵动力学：是研究微生物生长 、产物合成 、底物消耗 之间的动态定量关系

26、，定量描述微生物生长和产物形成过程的学问。发酵动力学研究目的：（1）认识发酵过程的规律（2）优化发酵工艺条件，确定最优发酵过程参数，如：基质浓度、温度、pH、溶氧等等（3）提高发酵产量、效率和转化率等生长速率：单位体积、单位时间内生长的菌体量称为群体的生长速率。XdtdXvx比生长速率：单位菌体的生长速率。菌体浓度除去菌体的生长速率。dtdXX1基质消耗速率：单位时间内消耗的基质量。sxsxYdtdXYXdtdSVs/1mXYdtdXdtdSVsG1Yx/s ：菌体得率系数YG : 菌体生长得率系数m : 维持系数代谢产物的生成速率:dtdpVp精选学习资料 - - - - - - - - -

27、 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 19 页代谢产物的比生成速率:XVpQp生长得率 :表观生长得率：Yx/sttsxSSXXSXY00/理论生长得率：YG( 不考虑细胞维持所消耗的底物，只考虑细胞合成时细胞对底物的得率。)GsxYmY111/产物得率 :是指消耗每单位（1g 或 1mo1)基质所合成的产物量（g 或 mol)。SPYsP /产物形成动力学(1)生长偶联型产物形成速率与细胞生长速率有密切联系，合成的产物通常是分解代谢的直接产物。如葡萄糖厌氧发酵生成乙醇，好氧发酵生成中间代谢产物。一般来说在这种类型的发酵生产中，控制好最佳生长条件就可获得产物合成的最适条件

28、。偶联型产物的形成速率与微生物的比生长速率以及培养基中的菌体浓度成正比。(2)部分生长偶联型产物形成速率与细胞生长速率部分相关。(3)非生长偶联型产物形成速率只与细胞积累量有关，细胞生长时无产物，细胞停止生长后则有大量产物积累。这种产物即次级代谢产物。微生物发酵操作方式（一）分批发酵法特点： 1、微生物所处的环境是不断变化的。2、可进行少量多品种的发酵生产。3、发生杂菌污染能够很容易终止操作。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 19 页4、当运转条件发生变化或需要生产新产品时。易改变处理对策。5、对原料组成要求较粗放。（二

29、）补料分批发酵法补料的内容：（1）补充碳源和能源物质（2）补充氮源（3）补加无机盐、微量元素或前体物质（4）补加酶的底物（5）补水、酸、碱等等补料的原则：控制微生物的 中间代谢 ，使之向着有利于产物积累的方向发展。要根据菌体的生长代谢、 生物合成规律， 利用中间补料的措施给予产生菌适当的调节，让它在生物合成阶段有足够但又不过多的养料供给其合成和维持正常代谢的需要。补料的控制：（1）无反馈控制（2）反馈控制补料分批培养的优点与传统分批发酵相比，其优点在于使发酵系统中维持很低的基质浓度 。低基质浓度的优点为：可以除去快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，使不致于加剧供氧的矛盾。避免培养基积

30、累有毒代谢物。适用范围：补料分批发酵广泛应用于抗生素、氨基酸、酶蛋白、核苷酸、有机酸及高聚物等的生产。（三）连续发酵所谓连续培养， 是指以一定的速率向发酵液中添加新鲜培养基的同时，以相同的速率流出培养液， 从而使发酵罐内的液量维持恒定不变，使培养物在近似恒定状态下生长的培养方法。连续发酵的特点精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 19 页1、提供了一个微生物在恒定状态下高速生长的环境，可以有效地延长微生物的指数生长期。2、 在恒定的状态下，微生物所处的环境条件，如营养物质浓度、产物浓度、pH值，以及微生物细胞的浓度、 比生长

31、速率等可以始终维持不变，甚至还可以根据需要来调节生长速率。连续发酵优缺点优点：1）高效：减少分批培养中每次清洗、装料、灭菌、接种、放罐等的操作，从而减少了非生产时间，提高生产效率和设备的利用率。2）节约：节省了大量的人力、动力、水和蒸汽，且使水、电、汽的负荷均匀合理。3）自动化程度高：便于使用各种仪表实现自动化控制，降低劳动强度。4）可维持稳定的操作条件，使产率和产品质量比较稳定；缺点：1） 长周期连续发酵易发生微生物菌种变异，导致菌种退化。2） 开放的系统和长周期发酵，易造成染菌。长时间的连续发酵中对发酵设备和空气净化系统的无菌要求更高。不能保持长时间的无菌操作是导致连续发酵失败的主要原因。

32、3） 新加入的培养基与原有的培养基不易完全混合，流出液中可能有未被利用的营养物质，降低了营养物质的利用率。对于某些原材料价格昂贵的产品，由于连续发酵对基质利用率较低，往往造成生产成本的增加。4） 丝状菌体易附着在器壁上以及在发酵液中结团，造成连续操作的困难。连续发酵的模式： 1）全混式 2 ）活塞流式第七章发酵工艺控制精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 19 页发酵热 Q 发酵：所谓发酵热就是发酵过程中产生的热量减去散失的热量即净热量。发酵热是引起发酵过程温度变化的原因。发酵热引起发酵液的温度上升。发酵热大，温度上升快，发

33、酵热小，温度上升慢。发酵热的成分 ; 生物热：微生物生长繁殖过程中的产热搅拌热：机械搅拌造成的摩擦热蒸发热：被通气和蒸发水分带走的热量辐射热：发酵罐罐体向外辐射的热量显热：空气流动过程夹带着的热量Q发酵= Q 生物+ Q 搅拌- Q 蒸发- Q 显- Q 辐射温度控制的方法： 分阶段温度控制策略pH对发酵的影响和控制精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 19 页影响1、pH值影响细胞膜所带电荷的状态2、pH影响酶的活性3、pH值影响培养基某些成分的解离4、pH影响菌体的形态5、pH影响代谢过程和产物合成引起 pH下降的原因（

34、1）C/N比过大，供氧不足，有机酸积累，引起pH下降（2）碳源的种类：快速利用碳源，有机酸积累多，会引起pH 下降；慢速利用碳源，有机酸积累少， pH较稳定；（3）氮源的利用：培养基中的NH4 被利用后 pH下降（4）生理酸性物质被利用后pH会下降引起 pH上升的原因（1）C/N比过小，氨基酸用作碳源，释放氨基氮，引起pH上升。（2）尿素、氨水加入过多，尿素被分解成NH3 ，pH上升（3）生理碱性物质被利用后pH会上升pH的控制方式 : 1、调节好基础培养基的pH ：培养基的灭菌前后pH可能会发生改变，需要特别注意。一般灭菌后pH会降低。2、在基础培养基中加入维持pH稳定的物质3、通过补料调节

35、pH 4、加酸碱调 pH 5、采用联合控制pH值的方式溶解氧对发酵的影响及控制（一） 微生物对氧的需求1、微生物需氧量的描述（1）呼吸强度（ QO2 ）：也称比耗氧速率，单位时间内单位质量的干菌体所消耗的氧气，mmolO2 干菌-1h-1 （2）摄氧率 (r) ：单位时间内单位体积的发酵液所需要的氧量。 mmolO2 L-1 h-1 。dtDOdXXrQOO122（3）临界氧浓度（C临界）溶解氧的影响因素有哪些?精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 19 页温度：温度越高气体溶解度越小；溶液的性质：通常浓度越高，溶解度越低压

36、强：压强越大气体溶解度越大. 如何改善溶氧不足？温度：温度升高，氧的溶解度降低可在不影响菌体生长和产物合成情况下，采取降低温度的措施。电解质浓度：电解质浓度大，氧的溶解度低溶剂：氧在有机溶剂中的溶解度比水中大。实际发酵过程中也可通过合理添加有机溶剂来降低水的极性从而增加氧的溶解度。氧分压：增加分压可提高氧的溶解度。方法一是提高空气总压，方法二是提高氧分压第八章发酵染菌及其防治染菌的危害：造成大量原材料的浪费扰乱生产秩序，破坏生产计划。抑制生产菌的生长和代谢产物的合成分解产物影响产物的提取污染产品发酵染菌后的异常表现罐温异常升高发酵液 pH异常变化溶解氧及 CO2水平异常菌丝粘度的异常变化发酵液

37、气味的异常变化发酵液中碳、氮含量的异常变化发酵液中产物量的异常变化泡沫异常染菌的检查与判断1）显微镜检查法： 1、涂片 2、 染色 3、镜检多在染菌程度较深时，用于判断杂菌的种类，靠显微镜无法发现染菌初期的杂菌。2）酚红肉汤培养检查： 1 、无菌葡萄糖酚红肉汤培养基 2、接入样品 3、培养观察（ 37）3）斜面培养或双碟培养法检查： 1 、无菌平板 2 、待测样品划线 3、培养 4 、镜检观察4）双层平板培养法：用于噬菌体检查精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 19 页噬菌体污染的途径菌种带有噬菌体或本身是溶源性菌株培养基灭菌不彻底设备的渗漏或死角空气系统补料过程及操作失误精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 19 页