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发酵工程 发酵：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程统称为发酵。 发酵类型： 敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵、深层发酵 分批发酵、连续发酵、补料分批发酵 好氧性发酵、厌氧性发酵 固体发酵、液体发酵 微生物菌体发酵：以获得具有某种用途的菌体为目 的的发酵。 微生物酶发酵：以获得微生物酶为目的的发酵。 微生物代谢产物发酵：以获得微生物初级、次级代谢产物为目的的发酵。 微生物的转化发酵：是利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。 生物工程细胞的发酵：是利用生物工程技术所获得的细胞，如DNA重组的“工程菌”以及细胞融合所得的“杂交”细胞等进行培养的新型发酵。 发酵技术的特点: 发酵过程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够在发酵设备中一次完成； 反应通常在常温常压下进行，条件温和，能耗少，设备较简单； 原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品、工业废水或可再生资源（如植物秸秆、木屑等），微生物本身能有选择地摄取所需物质； 容易生产复杂的高分子化合物，能高度选择性地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团引入或去除等反应； 发酵过程中需要防止杂菌污染，大多情况下设备需要进行严格的冲洗和灭菌，空气需要过滤等。 菌种（上游技术） 4、发酵工程典型工艺流程： 发酵（中游技术） 提炼（下游技术） 上游技术： 发酵工业中常用微生物： 原则：易培养、生长快、发酵周期短、经济、抗性强、容易控制其生长、安全无害 细菌：枯草芽孢杆菌、软酸杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌，主要用于生产淀粉酶、乳酸、醋酸、氨基酸和肌苷酸； 放线菌：链霉菌属、小单孢菌属、诺卡氏菌属，主要用于生产多种抗生素； 酵母菌：酿酒酵母、假丝酵母、类酵母，主要用于酿酒、制造面包、制造低凝固点石油和生产脂肪酶以及生产可食用、药用和饲料用的酵母菌体蛋白； 霉菌：藻状菌纲的根霉、毛霉、犁头霉、子囊菌纲的红曲霉、半知菌纲的曲霉、青霉，主要用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸及甾体激素； 担子菌 藻类 优良菌种选育： 自然选育： 诱变育种： 杂交育种： 代谢控制育种： 分子育种： 培养基的制备： 培养基的类型： 合成培养基 按纯度分： 天然培养基（复合培养基） 液体培养基（最常用） 按状态分： 固体培养基（琼脂15%-20%） 半固体培养基（琼脂0.5%-0.8%） 孢子培养基 按用途分： 种子培养基 发酵培养基 培养基的组成： 碳源：构成菌体和产物的碳架及能量来源。常用的碳源有：单糖（葡萄糖、果糖）、双糖（蔗糖、麦芽糖)、油脂（补充碳源和消沫）、糖蜜、乳糖、有机酸、醇、碳氢化合物、石油产品、糊精 氮源：构成菌体的细胞成分和产物的前体。常用的氮源有：有机氮源（尿素、黄豆饼粉、花生饼粉、棉籽饼粉、玉米浆、蛋白胨、酵母粉、鱼粉）、无机氮源（氨水、硫酸铵、氯化铵、硝酸盐） 无机盐和微量元素：构成菌体原生质的成分、作为酶的组成成分或维持酶的活性、参与产物的生物合成、调节细胞的渗透压和影响细胞膜的通透性。常见的有：主要元素（P、S、Mg、K、Ca）、微量元素（Fe、Cu、Mn、Zn） 生长因子 水 产物形成的诱导物、前体、促进剂和抑制剂 消沫剂:植物油、动物油、化学合成的高分子化合物（聚氧丙烯甘油、硝消化剂） 中游技术： 工业发酵灭菌： 灭菌的方法： 热灭菌： 干热灭菌：火焰灭菌法、干热空气灭菌法（160 ℃—170℃，1—2h） 湿热灭菌：煮沸灭菌法（100℃，15—20min）、巴氏消毒法（60—62℃，30min或70℃，15min，低温维持法，72℃，15s，高温瞬时法）、间歇灭菌法、高压蒸汽灭菌法 （湿热灭菌优点：比干热灭菌效力大，因为蛋白质易凝固，湿热蒸汽的穿透力大，湿热蒸汽的潜能迅速提高） 射线灭菌：紫外线 化学药品灭菌：甲醛、苯酚、高锰酸钾、氯化汞 空气灭菌： 加热灭菌：将空气加热至一定温度，并维持一段时间，杀死空气中的微生物（空气压缩，200℃以上） 静电除菌：利用静电引力来吸附带电粒子在电极上，而达到除尘灭菌的目的。常除去空气中的水雾、油雾、尘埃以及空气中的微生物。 介质过滤除菌：（发酵工业上最多采用来制备大量无菌空气）使空气通过高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截而获得无菌空气的方法。又分为： 绝对介质过滤除菌：介质之间的空隙小于被 滤除的微生物，当空气流过介质（微孔滤膜， 一般＜0.5um）