发酵工艺学原理5605.docx

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1、发酵工艺艺学原理理讲义及及思考题题 开课背背景（11）何为为工艺学学？原来来的工艺艺学的特特性：（2）现现在：强强化工艺艺学的基基本理论论背景，减减小课时时数，以以单元操操作为主主线条的的工艺学学原理第一章 绪论论1-11发酵工工艺学的的基本概概念一、 发酵工业业的基本本概念微生物学学中的发发酵的定定义：微生物发发酵工业业的概念念：1.发酵酵工业生生产的基基本模式式讲述生物物工业的的基本生生产模式式，引出出生物技技术、生生物工程程的概念念，讲述述两者之之间的区区别与联联系2.发酵酵工业的的分类酿酒业业（啤酒酒、葡萄萄酒、白白酒）。厌氧发发酵调味味品（酱酱油、醋醋）。酵母工工业自然发发酵。氨基酸

2、发发酵典型的的代谢控控制发酵酵。抗菌素素发酵次级级代谢控控制发酵酵。酶制剂剂工业具有有重要的的意义，是是工业发发展的基础、科科学研究究的基础础有机酸工工业柠檬酸酸、葡萄萄酸、乳乳酸、琥琥珀酸等等。石油发酵酵降低低石油熔熔点（石石油脱腊腊）有机机溶剂工工业乙醇、丙丙醇等 好好氧发酵酵 维生生素发酵酵VCC、VBB2 生理活活性物质质白介介2环境工业业废水水的生物物处理，废废弃 物的生生物降解解二、 微生物发发酵的基基本特征征1.微生生物发酵酵过程是是一个典典型的化化工过程程 由于微微生物生生理特性性决定了了微生物物在发酵酵过程中中需要稳稳定的环环境、特特殊的条条件以及及以氧作作为底物物的供给给，

3、这些些多涉及及到化工工生产的的一下领领域：（1） 质量的传传递氧的供供给、代代谢物的的排泄等等（2） 热量的传传递微生物物呼吸产产热，微微生物生生长于代代谢需要要稳定的的而严格格的温度度条件。（3） 动量的传传递涉及到到搅拌轴轴功率的的计算，他他与溶氧氧、气液液混合的的关系（4） 微生物的的反应工工程涉及到到微生物物的生长长动力学学模型的的建立，产产物生成成动力学学模型的的建立。2.微生生物发酵酵过程是是一个典典型的代代谢控制制发酵从微生物物发酵的的历史角角度看，最最早的微微生物发发酵是一一个自然然发酵过过程，现现代微生生物工业业通常是是指微生生物的代代谢控制制发酵？定义：是是指利用用生物的的

4、、物里里的、化化学的方方法，人人为的改改变了微微生物的的生长代代谢途径径，使之之合成、积积累、分分泌我们们所需要要的产品品的过程程。以GA发发酵为例例，建树树微生物物代谢控控制发酵酵的意义义。3.微生生物发酵酵工业又又是一个个有别于于化工过过程的一一个工业业 有以下下几个特特征：（1） 反应条件件温和通常由于于微生物物的生理理特性，要要求温度度为300-400pH值中中性偏酸酸性酵母、霉霉菌、放放线菌等等pH值中中性偏碱碱性细菌的的发酵（2） 无菌发酵酵整个反应应过程要要求无菌菌：培养养基无菌、空气无无菌、 补料料和取样样要求无无菌操作作、某些工工程菌，其其尾气也也要求进进行无菌菌处理。（3）

5、 非连续性性生产微生物的的生理特特性决定定了发酵酵过程的的非连续续性大部分的的工业发发酵是以以间歇操操作为基基础进行行的，目目前可以以实现连连续化生生产的是是：啤酒酒的连续续化生产产1-22微生物物工业发发酵的历历史及发发展方向向一、 微生物工工业发酵酵的历史史 微生物物发酵有着着悠久的的历史，几几千年前前的酿造造实质上上就是一一个典型型的微生生物发酵酵过程，尽尽管 近近几十年年的来微微生物发发酵不但但在应用用领域上上更加广广泛，更更重要的的是建立立了许多多新的微微生物发发酵理论论体系，诸诸如：代代谢控制制发酵、基基因工程程菌发酵酵等微生物物发酵的的发展可可以分为为以下几几个阶段段：1.自然然

6、发酵阶阶段传统的酿酿造业，目目前在国国民经济济和人民民生活中中仍然占占有重要要的地位位。2.纯培培养阶段段这一阶段段是微生生物发酵酵工业从从自然发发酵发展展到今天天的代谢谢控制发发酵的转转折点，由由于微生生物纯培培养技术术的建立立和发展展，大大大推动了了发酵过过程的控控制，提提高了发发酵生产产效率，更更重要的的是推动动了微生生物学科科的发展展，使人人们从简简单的发发酵现象象中发现现了微生生物的存存在，进进而对微微生物有有了进一一步的认认识和了了解；在在此基础础上发展展起来的的菌种的的分离、无无菌技术术、纯培培养技术术、菌种种诱变等等为后来来的微生生物发展展奠(ddiann)定了了基础。3.通气

7、气搅拌发发酵阶段段19299年，弗弗莱明发发现了青青霉素，并并证明了了其在医医学上的的作用，但但是青霉霉素的工工业化生生产却限限制了他他的广泛泛应用，特特别是220世纪纪的三、四四十年代代广泛流流行的肺肺结核，以以及第二二次世界界大战期期间大量量的伤病病员，推推动了青青霉素工工业化生生产的科科学研究究与开发发。当时时，10000个个3000ml的的三角瓶瓶连续摇摇动7天天，方能能生产出出80万万单位的的青霉素素1只，可见。后来来美国的的化学工工程师参参与了青青霉素的的工业化化生产的的研究，发发明了一一个2吨吨的通气气搅拌发发酵罐，4.代谢谢控制发发酵阶段段代谢控制制发酵的的概念的的提出最最早源

8、于于日本人人在GAA发酵上上取得的的成功。119566年日本本人“木下”，利用用成功功地进行行了GAA的发酵酵法生产产，从此此以后，“木下”等人致力于相关的发酵的理论研究，并正式提出了“代谢控制发酵”的概念。利用代谢控制发酵的基本理论，目前已成功地进行了大多数的氨基酸的发酵法生产，同时也完成了诸如：肌苷酸（AMP）、干扰素等新型药物的开发生产。代谢控制制发酵理理论的建建了和应应用为微微生物工工业发酵酵的理论论和实践践作出了了重大贡贡献，也也是未来来微生物物发酵工工业研究究和发展展的方向向（为何何这样讲讲？）大多数数的工业业产品并并不是微微生物代代谢的末末端产物物，而是是微生物物代谢的的中间性性

9、物质，要要合成、积积累这些些物质，必必须解除除他们的的代谢调调控机制制二、 微生物发发酵工业业的发展展方向微生物发发酵工业业有着悠悠久的历历史，在在国名经经济中占占有重要要的地位位，211世纪又又是生物物的，体体现在哪哪里？1. 从工业领领域看微生物发发酵将占占据越来来越重要要的地位位，具体体的讲：（1） 通过生物物工程解解决能源源问题能源问题题是全球球面临的的问题，生生物工程程如何解解决？太阳能 淀粉粉、纤维维素酶工工程 G发酵 乙醇醇 能源源乙 烯（目前已已取得突突破性进进展） 生物工工程作为为桥梁，220000年世界界产值已已达500亿美元元（2） 取代部分分化工工工业许多化工工产品的的

10、生产由由于严重重的污染染和生产产效率问问题，而而为生物物工程取取代，例例如：乙乙醇、甘甘油、乳乳酸等 （33）农业业：生物农农业、农农产品加加工等方方面 （44）医药药： 22.从产产品角度度看，应应围绕下下列领域域： （11）酶制制剂工业业：即是是生产工工具，又又是科学学研究的的工具和和基础 （22）新型型抗菌素素工业和和维生素素行业 （33）氨基基酸及多多肽发酵酵 (4)生物免免疫物质质：白介介素-22、干扰扰素、抗抗肿瘤物物质等 （55）细胞胞工程及及疫苗 33.从科科学技术术角度看看（1） 底物基质质的转变变 以葡萄萄糖为底底物的发发酵转变变为以更更为广泛泛的基质质为原料料，特别别是以

11、废废弃物为为基质的的发酵，废废弃物资资源化是是其发展展方向。（2） 开发新产产品利用现代代生物技技术为基基础，开开发新产产品，新新的产品品层出不不穷，使使得微生生物发酵酵向国民民经济的的各个角角落渗透透。（3） 微生物发发酵向着着大型化化、自动动化、连连续化的的方向发发展。 英国国帝国化化学公司司，甲烷烷菌发酵酵罐的容容积已达达到30000mm2 自动动化：电电子计算算机的广广泛应用用以及发发酵过程程中的各各种参数数的自动动检测，使使得三、 建国500周年，发发酵工业业回顾？四、 本课程的的内容和和任务本课程是是生物工工程专业业本科生生的专业业基础必必修课程程，是一一门以微微生物、生生物化学学

12、、化工工原理等等课程为为基础，以以微生物物发酵过过程中各各种单元元操作为为主线条条，对微微生物发发酵过程程中的基基本原理理进行阐阐述的课课程。其基本内内容如下下：1. 发酵生产产用菌种种及其有有关知识识菌种选育育包括菌种种保藏生产过程程中菌种种的扩大大培养2. 培养基的的制备及及灭菌包括：工工业发酵酵用原料料的选择择与处理理 培培养基的的灭菌原原理和方方法 工工业灭菌菌的工程程计算3. 发酵机制制包括：乙乙醇、甘甘油、谷谷氨酸、柠柠檬酸、赖赖氨酸、抗抗生素等等4. 发酵过程程及控制制包括：温温度的变变化及控控制 ppH值的的变化及及控制 氧氧传递动动力学 泡泡沫的消消长规律律及控制制教材：酶酶

13、乐和：生化生生产工艺艺，浙江江大学出出版社参考书：1. 姚淑华：微生物物工程工工艺原理理，华南南理工大大学出版版社2. 刘如林：微生物物工程概概论，南南开大学学出版社社3. 张克旭：氨基酸酸工艺学学，轻工工业出版版社4. 陈宁:代代谢控制制发酵，轻轻工业出出版社思考题：能源问题题是全球球面临的的问题，生生物工程程将如何何解决？写出一一遍综述述。第二章 微生生物发酵酵用菌种种及其扩扩大培养养2-11微生物物发酵工工业用菌菌种一、 微生物发发酵工业业用菌种种的特点点及要求求微生物发发酵工业业用菌种种因不同同的发酵酵对其要要求各异异，就是是同一种种产品的的发酵生生产，其其菌种的的特点和和要求因因不同

14、的的原料和和生产设设备的不不同也有有很大差差异，例例如：GGA 的的发酵： 以淀淀粉质为为原料：要求VVH-, 以糖糖蜜为原原料：因因为糖蜜蜜本身含含有非常常丰富的的VH 但是是作为工工业微生生物发酵酵使用的的菌种，通通常有下下列特点点：1.具有有稳定的的遗传学学特性 这对于于工业化化生产是是很重要要的，通通常工业业化生产产整个周周期很长长，在一一个发周周期中，菌菌体至少少应该增增殖一次次，在增增殖过程程中，菌菌体应该该保证原原菌的遗遗传学特特征，（尽尽管菌体体生长的的环境改改变了，压压力、基基质、溶溶氧等）2.微生生物生长长和产物物的合成成对于基基质没有有严格的的要求换言之，可可以广泛泛的使

15、用用各种原原料作为为生产用用的底物物，某些些微生物物对于底底物有着着严格的的要求，对对于碳源源要求单单一，这这对于微微生物的的发酵工工业提出出了严格格的要求求，增加加了生产产成本。 33.生长长条件易易于满足足 在微生生物的工工业化生生产过程程中，某某些环境境条件很很难实现现。氧的的传递和和供给就就是一个个很难完完全满足足的条件件，特别别是对于于高粘度度、高浓浓度的发发酵体系系。 对于微微生物的的生长往往往存在在一个“临界溶溶氧浓度度”，低于于这个溶溶氧浓度度，氧就就成了微微生物生生长的限限制性因因子，这这个溶氧氧浓度越越高，说说明菌体体生长条条件越易易满足，从从另一种种意义上上讲，工工业化的

16、的生产成成本就越越低。 pH值值:中性性偏酸性性，偏碱碱性，强强烈的ppH值易易改变产产物和底底物的状状态。4.对于于细菌，希望具有抗Phage的能力。 5.具有较较高的各各种酶活活力，可可以在一一定的范范围内提提高生长长速率和和反应速速度，进进而可以以缩短发发酵周期期，降低低生产成成本。 6.对于胞胞外产品品，细胞胞膜具有良良好的渗渗透性，或或者细胞胞膜的渗渗透性可可以调节节，细胞胞不易发发生菌体体自溶。 对于胞胞内产品品，要求求菌体易易分离和和收集，菌菌体易破破碎； 对于基基因工程程菌，通通常目的的产物存存在于包包含体内内，对于于包含体体，要求求在细胞胞破碎是是不易破破碎，而而在目的的产物

17、的的分离提提出时，则则易破碎碎。二微生生物发酵酵工业用用菌种的的种类 野生型型从菌种的的遗传学学特征上上可以把把菌种分分为：培养：营营养缺陷陷型从微生物物分类学学的角度度，分为为1. 细菌类： 短杆杆菌：GGA,GGln,lyss 枯枯草芽孢孢杆菌：淀粉酶酶（BFF76558）、碱性性蛋白酶酶等 地地衣芽孢孢杆菌：HASSS(耐耐高温-淀粉酶酶)-Ammylaase 苏苏云金芽芽孢杆菌菌：BTT生物农农药 梭梭状芽孢孢杆菌：丙酮、丁丁酸等的的发酵2. 酵母菌 啤酒酒酵母：酿酒酵酵母、辅辅酶类物物质的发发酵 酒精精酵母： 汉逊逊酵母：食品工工业，用用于乙酸酸乙酯的的发酵 假丝丝酵母：scpp生产

18、，石石油发酵酵3.霉菌菌 黑曲曲霉：柠柠檬酸工工业、酿酿酒业（UUV-111,UUV-448）、酶制制剂工业业（糖化化酶） 黄曲霉霉：酱油油生产(30442)，面面酱 青霉菌菌：青霉霉素的生生产 红曲霉霉：红曲曲制造，用用于南方方红曲酒酒（女儿儿红）的的生产；使用红红色色 素素的生产产；豆腐腐乳的生生产等 赤霉菌菌：赤霉霉素的生生产，是是一种植植物生长长激素4.放线线菌：各各种抗生生素，链链、土、庆庆大等2-22微生物物用菌种种的扩大大培养一、 菌种扩大大培养的的目的1.提供供大量而而新鲜的的、具有有较高活活力的菌菌种。 目的就是是：a、缩缩短发酵酵周期降低能耗耗、减少少染菌的的机会（空气过滤

19、设备有效时间是有限的） b、为为了使培培养菌在在数量上上取得绝绝对的优优势，抑抑制杂菌菌的生长长。从对数残残留定律律上看，任任何灭菌菌过程都都不能够够做到绝绝对无菌菌，抑制制杂菌生生长除了了严格环环境以外外，在数数量上让让培养菌菌占绝对对优势也也是一种种方法，往往往是一一种行之之有效的的方法。例例如：啤啤酒的发发酵2.让菌菌种从固固试管、液体试管，逐步适应，例如：啤啤酒发酵酵3.菌种种经过扩扩大培养养，可以以提高生生产的成成功率，减少“倒罐”现象。 许许多生产产菌种往往往都是是“溶原性性”的？ 通过过连续的的扩大培培养，每每一级都都要进行行严格的的检查，对对于不合合格的严严禁使用用，无疑疑增加

20、了了生产的的可靠性性。二、扩大大培养的的方法通常有两两种方法法：固体体法：用用于酿造造业（酱酱油、白白酒等），也也是源于于酿造业业， 有有霉菌的的纯培养养，也有有混合培培养如：大曲液体法：液体深深层培养养，适合合于众多多发酵行行业1. 液体扩培培流程固体试管管 三角角瓶 大大三角瓶瓶 一级级种子 二级级种子 三级级种子 发酵酵罐2. 固体扩培培流程固体试管管 三角角瓶 种曲曲 麸曲（机机械通风风制曲）两者的优优缺点比比较：固体培养养（1）酶酶活力高高。（因因为菌丝丝体密度度大）（2）生生产过程程中无菌菌程度要要求不是是很严格格。（3）对对于固体体培养，通常用于固体发酵，由于产物浓度大，易于分离

21、，可以有效的降低产品分离成本。缺点：（1）生生产劳动动强度较较大，占占地面积大大，不宜宜自动化化生产。（2）周周期长。（3）培培养过程程中环境境条件控控制较难难。（4）生生产过程程中，由由于无菌菌程度较较低，其其菌种菌菌类不纯纯。液体培养养（1）生生产效率率高，便便于自动动化管理理。（2）生生产过程程中温度度、溶氧氧、pHH值等参参数可以以实现全全面控制制。（3）通通常生产产液体种子，整整个生产产周期较较短。缺点：（1）无无菌程度度要求高高，相对对生产设设备投资资较大。（2）对对于某些些种类的的发酵，液液体培养养因投资资大、生生产密度度大而难难以实现现。现代生物物技术的的发展是是以基因因工程菌

22、菌为主导导的微生生物发酵酵领域，其其菌种的的培养要要求无菌菌程度高高，而且且培养过过程中的的条件要要求也非非常严格（否否则易发生变变异导致致质粒丢丢失），从从这种意意义上讲讲，固体体菌种的的制备是是难以实实现的，因因此，应应以液体体培养为为主导方方式。应该指出出的是：随着生物物工程与与技术的的发展，许许多传统统的应用用微生物工业业的菌种种已形成了产业化化。例如如：酒精精的生产产 原生产产工艺流流程为：其中以酵酵母为线线条的生产工工艺为：以霉菌为为线条的的生产工工艺为：现在：（1）酵母使使用粉末末酵母 鲜鲜压榨酵酵母 固定定化酵母母细胞 （22）霉菌菌则由各各种液化化、糖化化酶取代代三、菌种种扩

23、大培培养的条件：菌种扩大大培养条条件因不不同的菌菌种差异异是非常常大的，通常是是与菌种种的性质质有关的的，也与与后续的发酵酵工艺有有关。但但是，与与发酵工工艺却有着很很大的差差别。1.培养养基：种子培养养基因不不同的微微生物种种类差别别是很大大的，同同一种微微生物因因不同的的扩大培培养过程程（一级级、二级级）其培培养基往往往也有有较大差差异。例如：啤啤酒酵母母扩大培培养用的的培养基基组成如如下： 固体试试管 液液体试管管 三三角瓶 大三三角（无酒花花） （有有酒花） （有酒花）汉逊罐通常，对对于种子子用的培培养基，摇摇瓶与种种子罐用用的培养养基也不不相同，摇摇瓶要求求培养基基用的原原材料精精细

24、，碳碳源浓度度较低而而且是用用微生物物较易利利用的碳碳源；对于种种子罐用用培养基基，要求求使用接接近大生生产用的的原材料料，氮源源浓度较较高，有有利于菌菌体的增增殖。例如：HHASSS（高温温淀粉酶酶） 三角瓶瓶用碳源源：葡萄萄糖+乳乳糖 3mm3种子罐罐：液化化淀粉2.温度度 种子扩扩大培养养的温度度，从试试管到三三角瓶到到种子罐罐，其温温度也应应逐步调调整，最最后接近近大生产产的温度度，目的的在于使使菌种逐逐渐适应应。 例如如：啤酒酒酵母扩扩大培养养 固体体 液液体 三角角瓶 大大三角瓶瓶 汉逊罐罐 288 225 220 115 10-15需要指出出的是： （11）许多多微生物物其最适适

25、生长温温度与最最适发酵酵温度往往往有差差异的，例如如：谷氨氨酸发酵酵，谷氨氨酸产生生菌的最最适合生生长温度度为：330，而产产物合成成温度为为32-34 （22）种子扩扩大培养养的温度度的选择择，应该该考虑的的是菌体的的快速增增殖上，一一方面可可以缩短短周期，另另一方面面有利于于抑制其其他杂菌菌的生长长。3.氧的的供给 菌种扩扩大培养养的目的的就是提提供大量量的强壮壮的菌体体，因此此在扩培培过程要要求菌体体增殖速速度越快快越好，增增殖期消消耗的底底物葡萄萄糖越少少越好，从从这个意意义上讲讲，扩培培过程中中应提供供足够的的氧气，无无论是厌厌氧发酵酵还是好好氧发酵酵。 足足够的溶溶氧取决决于：搅搅

26、拌转速速、通气气量、搅搅拌轴功功率等，后后述。4.pHH值 菌种扩扩大培养养的pHH值很重重要，直直接影响响到菌体体的正常常生长，需需要注意意以下两两点：（1）扩扩培选择择的pHH值是菌菌体的最最适生长长pH值值，往往往与发酵酵最适ppH值不不同。（2）培培养基灭灭菌后，通通常其ppH值要要下降00.51.0个单单位，因因此， （三三角瓶灭灭菌后，不不能够调调整pHH值，不不宜无菌菌操作）思考题：1.比较较固体培培养与液液体培养养的优缺缺点。2.说明明菌种扩扩大培养养的条件件。3.菌种种扩大培培养的目目的和意意义是什什么？4.工业业生产用用菌种的的基本要要求有什什么？第三章 微生生物用培培养基

27、及及灭菌本章的主主要内容容： 1.培培养基的的制备 2.sstarrch 的水解解 3.培培养基的的灭菌约4学时时3-11培养基基的制备备及要求求一、培养养基用原原材料及及要求 微生物物发酵领领域其本本质，也可以以理解为为物质形形式的转转化过程程，就是是利用微微生物生生长所需需的底物物转化成成特定的的产物，在在这个过过程中，有有两个问问题是工工业化需需要解决决的：（11）产物物的社会会效益， （22）物质质转变过过程中产产生的经经济效益益，即：低价值值的原材材料、低低能耗等等对于特定定的已知知产物，在在选择培培养基原料时时，则应应注意以以下几个个原则：1、培养养基原材材料的要要求 （1）价价格

28、低廉廉，易得得到（价价格低，但但不一定定易得到到，例如如：地瓜瓜干）（2）对对微生物物的生长长繁殖和和代谢无无抑制作作用的物物质（3）微微生物的的代谢产产物无有有害物质质。 2、培养基基用原材材料的种种类碳源 sttarcch 及及其水解解糖液 含有sstarrch 及其水水解产物物的废弃弃物：味味精废水水、粉丝丝生产废废水等 化工石石油产品品：醋酸酸、甲醇醇、乙醇醇、甲烷烷等氨水、尿尿素（有有脲酶的的微生物物），以以流加形形式使用用 (NNH4)2SO4、NH4NO3、NH4CL等等 氮源 豆粕粕、玉米米浆、酵酵母粉、酵酵母浸出出物、鱼鱼粉、 菌体体蛋白？、 玉玉米蛋白白粉等二、培养养基的种

29、种类 固固体发酵酵 生产产培养基基 厌厌氧发酵酵 需氧氧发酵按用途可可分为：种子培培养基 摇瓶瓶培养基基（优化化工艺） 检查查培养基基：HAASS发发酵用的的检查培培养基： 营营养琼脂脂0.55%0.555%、SSarcch 22%，GGluccosee 0.5% 平板培培养，根根据透明明圈的大大小 本章涉涉及到的的培养基基为：生生产使用用的培养养基三、培养养基的制制备 1.培培养基配配制的原原则 培培养基制制备是发发酵成功功与否的的第一个个要点，制制备一个个完整而而科学的的培养基基是很重重要的，也也是非常常艰巨的的任务。通通常制备备培养基基需要考考虑以下下几个方方面的问问题：（1）合合适的C

30、C/N， 不同的的微生物物、同一一种微生生物不同同的菌株株，其对对培养基基中的CC/N要要求是不不一样的的，同一一菌株在在不同的的发酵阶阶段，其其对C/N的要要求也不不一样。 例例如：黄黄源胶（XXantthann Guum发酵酵）：前期期，较低低的C/N，目目的是强强化菌体体的生长长和增殖殖：但是是，在黄黄源胶的的生物合合成期，则则需要较较高的CC/N，假假如在这这一时期期，培养养基中氮氮源仍然然很高，其其导致的的发酵结结果是，底底物消耗耗了但产产物的产产率却很很低。 在在大多数数情况下下，C/N要求求在0.22.00。对于于一些特特殊的情情况，例例如谷氨氨酸发酵酵，在谷谷氨酸生生物合成成期

31、，则则要求CC/N为为：1000/115-221。（2）在在确定了了C/NN的前提提下，需需要研究究的是不不同的氮氮源，对对发酵的的影响。虽然C/N确定定，但是是氮源的的利用其其本质就就是：ppr 肽肽 AAA,通通过AAA而被利利用，不不同的氮氮源，其其AA的的组成与与比例也也不相同同，对其其发酵结结果的影影响也不不相同。有有人在HHASSS(高温温淀粉酶酶)的发发酵过程程中，向向培养基基中添加加某些AAA（亮亮，异亮亮）则有有利于高高温淀粉粉酶的合合成基因因的表达达，发酵酵液中的的酶活力力则明显显得到提提高。（3）大大多数的的工业培培养基都都使用玉玉米浆。 玉玉米浆内内含有VVH，它它是菌

32、体体生长和和代谢的的所必需需的一种种辅酶，通通常玉米米浆与：a. 菌体的增增殖速度度有关b. 与菌体细细胞膜的的合成有有关，从从而影响响到细胞胞膜的通通透性c. 对于某些些菌体，与与代谢途途径和代代谢机制制有关。（4）生生长因子子： 大多多数菌体体的生长长因子如如下：a. 维生素：大多数数维生素素是微生生物生长长的辅酶酶，需要要量很小小，150g/L。b. AA，凡凡是微生生物自身身不能合合成的AAA则必必须以游游离的AAA或者者小分子子的肽提提供，通通常，以以小分子子的肽提提供，微微生物更更易通过过细胞膜膜进入菌菌体内部部 ?，如如果提供供外援氨氨基酸，需需要注意意的是各各种氨基基酸的平平衡

33、。c. 嘌呤及其其衍生物物2.培养养基的优优化方法法一种合成成培养基基的设计计，需要要考虑的的因素是是很多的的，需要要研究的的成分也也是很复复杂的，其其中包括括碳源、氮氮源、玉玉米浆等等，即便便是碳源源还可以以是几种种碳源的的混合体体，再加加上述几几种因素素之间的的相互影影响，要要确定一一个科学学的培养养基配方方是需要要做大量量的工作作的，采采用一个个合理的的数学方方法，就就可以在在减少工工作量的的前提下下，得到到科学的的结果。 介介绍一种种数学方方法：均均匀实验验设计方方法旋转正正交实验验方法. 这是是在正交交实验的的基础上上发展起起来的一一种对于于多因素素、多水水平的一一种实验验设计方方法

34、。参考文献献：方开开泰:均均匀正交交实验方方法雄宗贵:发酵工工艺学原原理3-22培养基基用材料料及处理理发酵培养养基用原原料是非非常广泛泛的，许许多原材材料需要要经过处处理后方方能够使使用，特特别是以以淀粉质质为原料料的发酵酵工业，大大多数的的情况下下需要将将淀粉进进行水解解处理。本节内容容：sttarcch的水水解；糖糖蜜的预预处理；工业用用添加剂剂一、淀粉粉的水解解 许许多微生生物由于于其本身身的生理理生化特特性而决决定了其其代谢所所需的底底物只能能使Gllucoose等等单糖，主主要有下下列菌种种：酵母：GG、F、蔗蔗糖、半半乳糖、以以及部分分麦芽糖糖等大部分的的细菌：GA产产生菌、LL

35、ys产生生菌、苏苏云金芽芽孢杆菌等其中：地地衣芽孢孢杆菌、枯枯草芽孢孢杆菌则则可以以以淀粉为为原料。霉菌：大大部分的的霉菌可可以直接接使用淀淀粉为原原料，他他们本身身具有淀淀粉的水水解能力力。 淀粉的的水解方方法主要要有酸法法、酶法法以及介介于这两两者之间间的酸酶酶法、酶酶酸法，分分别介绍绍如下：1.淀粉粉的水解解方法（1）淀淀粉的酸酸法水解解 水解原原理：淀粉是由由葡萄糖糖通过-1，44或-1，66葡萄糖糖苷健连连接而成成的含有有多个葡葡萄糖的的大分子子长链物物质，根根据其葡葡萄糖连连接的糖糖苷健的的不同，可可分为枝枝链淀粉粉和直练练淀粉，可以使用重合度 来表示淀粉分子的大小，所含有的葡萄糖

36、苷健的数量，称之为淀粉的重合度，用DP来表示。淀粉内部的葡萄糖苷健在一定的温度和酸性的条件下可以水解，而使淀粉分子链断裂，高温可加速葡萄糖苷健的水解速度。 水解条条件：高高温，1120以上， H+, 00.2MMPa 的压压力 缺点点：反应应条件比比较强烈烈，产生生的副产产物较多多.主要有下下列副产产物：a. 双分子葡葡萄糖脱脱水，形形成复合合二糖，分别是异麦芽糖、龙胆二糖，前者不利利于产物物的结晶晶提出，后后者对于于菌体的的生长有有抑制作作用。b. 一分子葡葡萄糖脱脱水，形形成5-羟甲基基糠醛，对对于菌体体的生长长有抑制制作用。c. 一分子葡葡萄糖和和NH2反应，形形成氨糖糖，是淀淀粉水解解

37、糖液有有色物质质的主要要来源。(美拉得反应)2.酸酶酶法3.酶酸酸法4.双酶酶法：使用两两种淀粉粉水解酶酶：-淀粉酶酶淀粉-1，44；1，66葡萄糖糖苷酶。-淀粉粉酶 ：又称为淀粉粉液化酶酶，只作作用于淀淀粉-1，44葡萄糖糖苷健，其作用特点是可以快速将长链的淀粉水解成短链糊精，液化的含义？其水解速度随着淀粉链长度的降低而变得越来越慢，换言之，该酶不可能将淀粉完全水解成葡萄糖（从水解葡萄糖苷健的种类，水解速度到最后已无工业意义三个方面），因此该酶的淀粉水解产物中以短链的糊精为主，含有少量的葡萄糖。淀粉-1，44；1，66葡萄糖糖苷酶，又又称为糖糖化酶，可可以水解解淀粉分分子的-1，44；或-1

38、，66葡萄糖糖苷健，其其作用特特点是，淀粉的分子链越短水解速度越快，水解产物为葡萄糖。酸法与双双酶法的的优缺点点比较：（1）酶酶促反应应条件温温和，水水解产生生的副产产物少，对对微生物物的生长长有利。 有的人会会问？目目前采用用的耐高高温-淀粉粉酶的作作用温度度也是较较高，突突破1000，和酸酸法水解解的温度度相差不不多。双双酶法淀淀粉水解解首先使使用耐高高-淀粉粉酶进行行淀粉的的液化，此此时水解解液中的的葡萄糖糖很少，不不具备生生成副产产物的物物质条件件。 （22）正因因为上述述原因，淀淀粉水解解产率较较高，通通常糖的的转化率率可以提提高100%以上上。这可以给给味精、制制药的领领域带来来巨

39、大的的经济效效益。例如：对对于年产产100000吨吨的小型型味精厂厂，年增增产1000吨味味精，直直接经济济效益可可达到：0.88*1000=880万元元。 （3）可可以直接接使用粮粮食进行行双酶法法水解，因因为双酶酶法水解解的条件件温和，对对于粮食食中的蛋蛋白质等等其他物物质的破破坏较少少。 （4）双酶法水解使用的淀粉乳浓度较高，可以达到20Be以上，而采用酸法水解，淀粉乳的浓度通常只有12Be，原因？（副产物）意义？（设备利用率）介绍液体体浓度BBe的概概念： 波波美度（BBe）是是表示液液体浓度度（比重重）的一一种方法法，其和和液体比比重之间间有下列列关系： d = /-Be 式中中d：

40、 液液体的比比重： 模数因标定定的温度度不同可可将波美美表分为为：美国：115.66标定，=1445合理：115标定，=1444.33荷兰：112.55标定，=1444标定方法法：轻表：“0”Be的位位置，把把表放在在一定温温度下的的蒸馏水水中的位位置；“10”Be的位位置，把把表放在在一定温温度下的的比重为为0.993511 的溶溶液中的的位置。重表：“0”Be的位位置，该该位置是是把表放放在一定定温度下下的蒸馏馏水中；“66”Be的位位置，该该位置是是把表放放在一定定温度下下的比重重为1.8422的浓硫硫酸溶液液中。表示溶液液的比重重的方法法还可以以使用BBx(玻玻利克斯斯)：定义：某某一

41、溶液液的Bxx，表示该该溶液的的比重和和相同浓浓度（为为Bx%）的蔗蔗糖溶液液的比重重相等。 注意： Bxx的概念念不同于于波美度度，他与与比重之之间是没没有计算算公式的的，但是是可以查查找有关关换算关关系。2.淀粉粉的双酶酶法水解解工艺 淀粉粉调浆 液化化 糖化化 过滤滤 糖糖液浆液浓度度：20030BBe,调调pH值值6.007.00，添加CaaCL22,使用用量，00.011moll/L（目目的？）液化：耐耐高温-淀粉粉酶，酶酶的使用用量：558单位位/g淀淀粉 温温度：1105；时间间，20030分分钟降温：采采用喷射射冷却方方法：糖化：使使用淀粉粉-1，44；1，66葡萄糖糖苷酶；使

42、用量：根据液液化淀粉粉的浓度度，300%的浓浓度，8801000单位/g淀粉粉 温度度：65终点判断断： 时时间，223小时时。二、糖蜜蜜的处理理 1.糖蜜的的主要成成分（1） 糖，49950%，因不不同的原原料和生生产方法法不同而而异，主主要是蔗蔗糖（2） 胶体物质质，510%，来自自于原料料（3） 灰分，11012%（4） 生物素，1110mmg/KKg(甘甘蔗)，00.0440.006mgg/Kgg(甜菜菜)（5） pH值66.2(甘蔗)，7.4（甜甜菜）对于发酵酵工业可可以利用用得的主主要成分分是：糖糖和生物物素 22.用途途（1） 发酵工业业用原料料，国内内发酵生生产的有有：味精精、酵母母 目前前，国内内酵母工工业使用用进口糖糖蜜为原原料，带带来了较较大的工工业污染染，（2） 使用糖蜜蜜生产酒酒精（3） 使用糖蜜蜜生产蒸蒸馏酒姥姆姆酒，世世界名酒酒，牙买买加的国国酒，在在西方国国家主要要用于鸡鸡尾酒的的勾兑上上。（4） 作为添加