发酵工程总结()
发酵工程总结（供参考）
1.自然选菌（从自然界筛选菌种的步骤主要有哪些？）（12）
采样，增殖培养，纯种分离，性能测定。生产中选种，抗噬菌体菌种选育，菌落形态变异菌种选育。利用环境选择作用选菌。2.溶氧控制
加强搅拌，增大空气流量，减小培养基粘度，提高氧分压，适当的消泡剂3.影响因素（PH，溶氧）
PH：搅拌，空气流量，培养液性质，消泡剂，微生物生长，离子强度，温度，氧分压溶氧：菌种，培养基成分，培养条件4.发酵罐基本条件
适宜高径比，承受一定压力，气液充分混合，足够冷却面积，减少死角，灭菌彻底，密封严密，减少泄漏。
5.化学修饰调节理论，变构调节
指通过酶分子本身化学组成上的改变引起酶活性的变化，修饰等，导致酶的化学组成发生变化从而提高或降低酶的活性。
指特殊效应物（变结构蛋白质）与酶结合后，使酶分子的空间构型发生变化，导致酶活性的改变。称调节酶（变构酶）6．微生物酶制剂的优点
酶品种多，新酶种易得。/菌种易诱变，代谢易调控。/易培养和规模化，周期短，产量大。基因易操作，优质种易得。/不受季节，气候和地域限制。7.空气过滤除菌机理
布朗扩散运动，拦截滞留作用，惯性冲击作用，重力沉降作用，静电吸附作用。8.机械搅拌发酵罐特点
优点：PH和温度易控，使用和适应性好，放大容易，应用广缺点：动力消耗大，易损伤细胞，结构复杂，不易清洗，易污染9.杂交育种的类型(p28)
细菌`：接合，转化，转导。霉菌：有性生殖和准性生殖10.杂菌检测的方法（P98）
平板划线、液体培养基、显微镜检查
11.酶合成和酶活性的调节（诱导酶，组成酶）
酶活性：酶活性的调节是指微生物通过改变已有酶的催化活性来调节代谢的进行酶合成：酶的合成调节是说微生物通过调节酶的种类和数量来调节代谢的进行.诱导酶：又称适应性酶，指依赖于酶底物或底物的结构类似物（诱导剂）的存在而合成的酶。组成酶：指不依赖与酶底物或底物的结构类似物的存在而合成的酶12.培养基配置的原则针对培养的目的和需要控制营养物质的浓度和配比调节PH及氧化还原电势价廉易得原料及注意事项13.影响灭菌因素
培养基成分，培养基物理状态，培养基PH，培养基微生物数量，微生物细胞含水量，微生物细胞菌龄，微生物耐热性。14.分支生物合成的调节方式
同工酶调节顺序反馈调节累加反馈调节增效反馈调节激活和抑制联合调节酶的共作修饰
15.抗生素，产生菌的选育抗生素产生菌的分离
抗性菌的实验（交叉画线法）16.基因工程育种的基本过程目的基因的获取载体的选择和制备目的基因与载体融合重组基因导入宿主细胞目的基因的筛选与鉴定17.杂菌污染的途径
设备机构不严密，阀门不多，设备有死角
空气过滤不彻底种子不纯原料灭菌不彻底环境卫生不合格18.原生质体融合，筛选，制备（P32~34）见书上的图
指通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。19.变异菌的筛选方案（P24）
摇瓶筛选、从菌落和个体形态上的变化进行分析，平皿快速检测，营养缺陷型筛选（梯度筛选），抗性突变株筛选，高分子废弃物分解菌筛选20.微生物代谢调控的途径①发酵条件的控制②改变细胞透性
③菌种遗传特性的改变
21.次级代谢和初级代谢的比较1概念不同
在微生物的新陈代谢中，一般将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
而次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。一般认为，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，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程2产物不同
初级代谢的产物，即为初级代谢产物。如单糖或单糖衍生物、核苷酸、维生素、氨基酸、脂肪酸等单体以及由它们组成的各种大分子聚合物，如蛋白质、核酸、多糖、脂质等生命必需物质。
通过次级代谢合成的产物称为次级代谢产物，大多是分子结构比较复杂的化合物。根据其作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱、毒素等类型
次级代谢产物可积累在细胞内，但通常都分泌到细胞外，有些与机体的分化有一定的关系，并在同其它生物的生存竞争中起着重要的作用。<3存在范围不同
初级代谢的代谢系统、代谢途径和代谢产物在各类生物中都基本相同，它是一类普遍存在于各类微生物中的一种基本代谢类型。<
次级代谢只存在于某些微生物中，并且代谢途径和代谢产物因生物不同而不同，就是同种生物也会由于培养条件不同而产生不同的次级代谢产物。<4对微生物的作用不同
通过初级代谢，能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或为生长提供能量，因此初级代谢产物，通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质的合成过程的某个环节上发生障碍，轻则引起生长停止，重则导致机体发生突变或死亡，是一种基本代谢类型。
次级代谢产物一般对菌体自身的生命活动无明确功能，不参与细胞结构组成，也不是酶活性必需的，不是机体生长与繁殖所必需的物质，即使在次级代谢的某个环节上发生障碍，也不会导致机体生长的停止或死亡，至多只是影响机体合成某种次级代谢产物的能力。但许多次级代谢产物通常对人类和国民经济的发展有重大影响5同微生物生长过程的关系
初级代谢自始至终存在于生活的菌体中，同菌体的生长过程呈平行关系，只有微生物大量生长，才能积累大量初级代谢产物
次级代谢则是在菌体生长到一定时期内（通常是微生物的对数生长期末期或稳定期）产生的，它与机体的生长不呈平行关系，一般可明显地表现为菌体的生长期和次级代谢产物形成期二个不同的时期。
6对环境条件的敏感性或遗传稳定性上明显不同
初级代谢产物对环境条件的变化敏感性小（即遗传稳定性大），而次级代谢产物对环境条件变化很敏感，其产物的合成往往因环境条件变化而停止。7相关酶的专一性不同
相对来说催化初级代谢产物合成的酶专一性强，催化次级代谢产物合成的某些酶专一性不强，因此在某种次级代谢产物合成的培养基中加入不同的前体物时，往往可以导致机体合成不同类型的次级代谢产物
另外，催化次级代谢产物合成的酶往往是一些诱导酶，它们是在菌体对数生长末期或稳定生长期里，由于某种中间代谢产物积累而诱导机体合成的一种能催化次级代谢产物合成的酶，这些酶通常因环境条件变化而不能合成。8两者既有区别性又有连续性
在微生物的新陈代谢中，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，它可以为次级代谢产物合成提供前体物和所需要的能量；初级代谢产物合成中的关键性中间体也是次级代谢产物合成中的重要中间体物质，
而次级代谢则是初级代谢在特定条件下的继续与发展，可避免初级代谢过程中某种（或某些）中间体或产物过量积累对机体产生的毒害作用22.自吸式发酵罐和气升式发酵罐的特点~自吸：优点，节约投资，减少厂房面积溶氧速率高，效率高，能耗低
设备简单，操作方便，便于自动化，连续化生产效率高，经济效益好缺点：罐压效低，易染菌
气升：优点：简单易行，维修清洗方便
能耗低，操作无噪音，无需消泡，装填系数较高，不宜染菌，溶氧效率高缺点：不能代替好气量较小的发酵罐
对于粘度大的发酵液溶氧系数较低。
23.杂菌和噬菌体污染后如何挽救杂菌：种子罐，放弃发酵罐挽救前期:大量接种或灭菌再接种
后期:正常发酵至终了，加入抑制杂菌的物质，提早放罐。
噬菌体：接入对数期后的生产菌株培养抗型菌株或更换生产菌株杀死噬菌体（70~80度）后在接种
24.试述发酵条件对发酵的影响、影响因素及其控制。
营养条件的控制：碳氮、无机盐、维生素、和金属离子浓度的控制。
温度的影响与控制：酶的最适温度，菌体本身特性。各阶段需要进行温度控制，最适温度。
溶氧的影响与控制：大多数微生物需氧。因素：搅拌，空气流量，培养液性质，消泡剂，微生物生长，离子强度，温度，氧分压。
控制：加强搅拌，增大空气流量，减小培养基粘度，提高氧分压，适当的消泡剂
PH的影响与控制：最适PH范围和耐受PH范围，过高和过低会影响繁殖和产物的产出。营养物质的吸收和代谢产物的积累，生物合成途径，菌体形态，产物稳定性。因素：菌种，培养基成分，培养条件
控制：过酸加NaOH，蛋白质，提高通风量过碱：H2SO4，糖类，乳酸，降低通风量
补料，搅拌速度和通风量，温度，罐压及通风量，消泡剂和糖用量。
泡沫的影响和控制：
浪费和污染，增加染菌机会，降低设备利用率，干扰空气，妨碍微生物生长代谢，影响CO2排出，消泡剂对发酵后期分离带来不便，灭菌不彻底，酶失活。因素：外界引入，内部产生
控制：物理法：通过机械强烈运动或压力和温度等的变化促使泡沫破裂，化学：消泡剂
25.请设计一个从土壤中筛选含淀粉酶的微生物的试验方案
1、取样
选择含淀粉丰富的土壤为最佳,在不同的地方取样.2、纯净水溶解3、高温处理
60度的高温处理样品1小时，目的是杀死微生物营养体，残留芽胞4、配培养基
培养基用含淀粉的培养基配制，配好在灭菌。（放碘）
5、稀释T渡
将溶解的样品按T渡稀释。6、接种
涂布法，浇注法，划线法将样品接种到培养基上。7、培养2~3天
8、初筛与纯化
挑取有降解圈的细菌单菌落，并在平板上纯化3次，然后4摄氏度斜面保存。再培养7、复筛
测定其淀粉酶活，最后确定诱变出发菌株9、诱变
选择合适诱变源，可采用物理诱变和化学诱变相结合的复合诱变方式。10、筛选
采用初筛和复筛方案进行诱变鉴定11、遗传稳定性鉴定筛选出的菌株，要经过多次传代之后，再进一步鉴定其产生淀粉酶的能力是否发生了变化。如果产生了回复突变，则需要重复诱变筛选过程，直至到筛选出遗传稳定的高产菌株为止。
名词解释：
分批发酵：具有初始限制量基质的一种发酵方式
补料分批发酵：分批发酵为基础，间歇或连续的补上新鲜培养基的一种发酵方式混菌发酵：多种微生物混合在一起共同用一种培养基进行的发酵。
扩展阅读：发酵工程总结
1．发酵工程的定义
发酵工程是利用微生物的生长和代谢活动来生产人们所需产品的工程技术，它将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机地结合起来，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。2．发酵工程的应用
医药工业食品工业能源工业化学工业冶金工业农业环境保护3。发酵的一般工艺过程
（1）培养基的选择，制备（2）培养基，发酵罐以及附属设备灭菌(3)菌种扩大培养(4)控制最适发酵的条件，使微生物生长并产生大量的代谢产物（5）产品提取和精制4．培养基配制要求
A.培养基应满足微生物的需要；B.适宜的浓度、配比、pH值；
C.培养基原料发酵率高，发酵后所形成的副产物尽可能的少；D.培养基原料质量高，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应；
E.所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。5．培养基的成分
碳源、氮源、无机盐、微量元素、水、前体6。种子的扩大培养
种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁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。这些纯种培养物称为种子。7．发酵动力学：
它以化学热力学(研究反应的方向)和化学动力学(研究反应的速度)为基础，研究发酵过程中变量在活细胞作用下变化的规律，以及各种发酵条件对这些变量变化速度的影响。8．发酵动力学研究目的：
有助于我们更加深入地认识和掌握发酵过程，为工业发酵的模拟、优化和控制订下良好的理论基础。
9．发酵动力学研究内容
细胞生长和死亡动力学基质消耗动力学氧消耗动力学
二氧化碳生成动力学产物合成和降解动力学代谢热生成动力学10．分批发酵动力学生物反应模式1）.停滞期
停滞期是微生物细胞适应新环境的过程。2）.对数生长期
处于对数生长期的微生物细胞的生长速率大大加快单位时间内细胞的数目或质量的增加维持稳定，并达到最大值。3）.稳定期
在细胞生长代谢过程中，培养基中的底物不断被消耗，一些对微生物生长代谢有害的物质在不断积累。受此影响，微生物的生长速率和比生长速率就会逐渐下降，直至完全停止，这时就进入稳定期。4）.死亡期
在死亡期，细胞的营养物质和能源储备已消耗殆尽，不能再维持细胞的生长和代谢，因而细胞开始死亡。
11．连续发酵动力学
所谓连续培养，就是在发酵过程中一边补入新鲜料液，一边以相近的流速放料，维持发酵液原来的体积。
分批补料发酵动力学
所谓分批补料培养技术，是指在分批培养过程中，间歇或连续的添加新鲜培养基的方法。
补料分批培养的优点及应用
12．发酵控制
收集能反映发酵过程变化的各种理化参数
将各种参数变化和发酵代谢规律联系起来各种参数生物学意义建立各种数学模型以描述各参数之间随时间变化的关系发酵控制
13．种龄：是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。
接种量：是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。接种量的确定
移入种子的体积接种量＝接种后培养液的体积
在抗生素工业生产中，大多数抗生素发酵的最适接种量为7％一15％，有时可增加到20％一28％。接种量的大小决定于生产菌种在发酵罐中生长繁殖的速度。采用较大的接种量可以缩短发酵罐中菌丝繁殖到达高峰的时间，使产物的形成提前到来。14．在线检测参数和离线检测参数
在线检测参数指不经取样直接从发酵罐上安装的仪表上得到的参数，如温度、pH、搅拌转速；
离线检测参数指取出样后测定得到的参数，如残糖、NH2-N、菌体浓度。
15．重要参数
温度溶解氧浓度pHCO2碳源氮源前体浓度补料控制泡沫16．种子质量的判断
由于菌种在种子罐中的培养时间较短，可供分析的参数较少，使种子的内在质量难以控制，为了保证各级种子移种前的质量，除了保证规定的培养条件外，在过程中还要定期取样测定一些参数以观察基质的代谢变化及菌丝形态是否正常。在生产中通常测定的参数为1）pH；
2）培养基灭菌后磷、糖、氨基氮的含量；
3）菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观（色素、颗粒等）；4）其他参数，如接前抗生素含量、某种酶活力等17。菌种改良目的
提高产量、提高产物的纯度，减少副产物;提高有效组分,减少色素等杂质、改变菌种性状，改善发酵过程、菌种的遗传性状，特别是生产性状稳定、开发新品种18．发酵工业菌种的要求
培养基原料廉价，生成的目的产物产量高、易于回收、生长较快，发酵周期短、培养条件易于控制、抗噬菌体及杂菌污染能力强、菌种不易变异退化、对放大设备的适应性强、菌种不是病原菌。
19．菌种保藏方法
斜面低温保藏法砂土管保藏法冰冻真空干燥法液氮超低温保藏20．发酵热
所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。Q发酵＝Q生物＋Q搅拌+Q通气－Q蒸发－Q显－Q辐射21．参数分类
代谢参数按性质分可分三类：
物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、溶解氧、表观粘度、排气氧（二氧化碳）浓度等
化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、pH、产物浓度、、核酸量等
生物参数：菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、呼吸强度、基质消耗速率、关键酶活力等从检测手段分可分为：直接参数、间接参数
直接参数：通过仪器或其它分析手段可以测得的参数，如温度、pH、残糖等间接参数：将直接参数经过计算得到的参数，如摄氧率等22,生物热：
在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，其余一部分以热的形式散发出来，这散发出来的热就叫生物热。23温度对发酵的影响：
（1）酶学方面：在一定温度范围内，温度升高，反应速率加大，有利于菌体生长和产物
积累，但菌体的衰退也加快，菌体对氧的消耗相应加快，而温度升高时，氧的溶解度下降，所以应综合考虑
（2）产物方面：温度能影响菌体分泌的产物种类及酶系
（3）菌体特性方面：同种菌体在生长和产物积累阶段所要求的温度往往有差别，多数情况下是最适生长温度比产物积累的最适温度要略高些。
24溶解氧的控制方法：气体的成分、搅拌的速度、挡板、通气速率、罐压、基质浓度、表面活性剂、温度
25．发酵过程pH变化的原因：
1、基质代谢：（1）糖代谢（2）氮代谢（3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降2、产物形成
3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。26．pH对发酵的影响（1）pH影响酶的活性。
（2）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
（3）pH值影响培养基某些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（4）pH影响代谢方向27．pH的控制：1、调节好基础料的pH
2、在基础料中加入维持pH的物质3、通过补料调节pH
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