发酵工程原理与技术 陈坚

第二章

发酵过程的生物学基础

1

本章的教学内容

第一节发酵过程与微生物

第二节微生物的营养与培养基的设计

第三节微生物的生长模式及其动力学

第四节环境对微生物的影响

第五节代谢产物的代谢调控

第六节微生物代谢产物的过量产生

2

第一节发酵过程与微生物

k.微生物与发酵

k.微生物细胞工厂

3

一、微生物与发酵

?发酵工程是以微生物的生命活动为中心的

?微生物的生物学性状和发酵条件决定了其相应产物的生成

?工业上用的全部微生物都称为工业微生物，工业生产上常用的微生物主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌

?由于发酵工程本身的发展以及基因工程正在进入发酵过程，病毒、藻类等其它微生物也正在逐步地变为工业生产菌。

4

二、微生物细胞工厂 五碳糖 (木糖、阿拉伯糖) ATP ADP
苯 C3 酮酸
C3 烯酸
C3 醇
水解 生物质 粗原料 水解 分解 酶系
转移
C5 糖~P
异构 裂解
裂解 C3 烯酰CoA H2 CO2
还原 C3 酮
合成
芳香族 化合物 聚酮 聚羟基 烷酸 C4 醇
转移 C7 糖~P
裂解 C3 羟酸
裂解 C4 CoA C1 酸
转移 还原 NADH
氧化 转移 氧化
还原
NADP+ NADPH
六碳糖 (葡萄糖 甘露糖) ATP
还原
NAD+ NADH
合成 氧化
高分子 聚合物
NAD+
转移 C6 糖~P

浅谈发酵食品与发酵技术

说起发酵食品, 人们很容易就想到酱油、 腐乳、 豆豉、 咸菜等具有独特色香味的常见食品。但人们往往也容易把它们与细菌和腐烂联系起来。到底什么是发酵食品呢？

发酵食品是指利用乳酸菌或曲菌制成的食品。相对于普通食品而言, 发酵食品有着更为丰富的营养成分; 由于发酵的作用, 食品中的蛋白质被有效降解, 此类食品更易消化吸收。同时, 由于大多数致病菌只适应中性偏碱环境, 而发酵工艺产生的是酸性环境, 所以发酵食品更耐贮存。此外, 食用发酵食品还能获得几种人体必需但本身不能产生的氨基酸。 发酵食品分为5 种 ,一 种 是 酒类, 比如啤酒、 黄酒、白酒和葡萄酒; 一种是氨基酸类, 比如味精(其主要成分为谷氨酸); 一种是有机酸类, 如柠檬酸; 一种是蛋白质水解类, 大部分为传统酿制产品, 如酱油、腐乳、 醋都属于此类; 还有一种是酶制剂, 主要用于工业生产。

发酵技术有着悠久的历史，作为现代科学概念的微生物发酵工业，是在 20 世纪 40 年代随着抗生素工业的兴起而得到迅速发展的，而现代发酵技术又是在传统发酵技术的基础上，结合了现代的基因工程、细胞工程、分子修饰和改造等新技术。由于微生物发酵工业具有投资少、见效快、污染小、外源目

发酵工程与设备

第一章绪论

生物技术作为21世纪高新技术的核心，对人类面临的食品、资源、健康、环境等重大问题发挥越来越大的作用。大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。

一．发酵工程的主要内容

发酵工程（Fermentation Engineering）属于生物技术的范畴，生物技术又称生物工艺学，最初是由一位匈牙利工程师Karl.Ereky于1917年提出的。当时他提出的生物技术这一名词的涵义是指甜菜作为饲料进行大规模养猪，即利用生物将原料转化为产品。现在的生物技术的定义为：生物技术是应用自然科学及工程学原理依靠生物催化剂的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术。因此，生物技术是一门综合性多学科技术，他涉及的基础学科有生物学、化学和工程学。下图为生物技术与基础学科关系的示意图。它逐渐成为与生物学、生物化学、化学工程等多学科密切相关的综合性边缘学科。

现代生物技术作为一门新兴的高科技术产业，它的生命力在于他对社会经济和发展的各个方面都带来了极大冲击和影响。

发酵工程是指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。

发酵工程由于涉及到生物催化剂，因而与化学反应有关。由于生物技术的最终目标是建立工业生产过程为社会服务，因而

发酵工程与设备

第一章绪论

生物技术作为21世纪高新技术的核心，对人类面临的食品、资源、健康、环境等重大问题发挥越来越大的作用。大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。

一．发酵工程的主要内容

发酵工程（Fermentation Engineering）属于生物技术的范畴，生物技术又称生物工艺学，最初是由一位匈牙利工程师Karl.Ereky于1917年提出的。当时他提出的生物技术这一名词的涵义是指甜菜作为饲料进行大规模养猪，即利用生物将原料转化为产品。现在的生物技术的定义为：生物技术是应用自然科学及工程学原理依靠生物催化剂的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术。因此，生物技术是一门综合性多学科技术，他涉及的基础学科有生物学、化学和工程学。下图为生物技术与基础学科关系的示意图。它逐渐成为与生物学、生物化学、化学工程等多学科密切相关的综合性边缘学科。

现代生物技术作为一门新兴的高科技术产业，它的生命力在于他对社会经济和发展的各个方面都带来了极大冲击和影响。

发酵工程是指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。

发酵工程由于涉及到生物催化剂，因而与化学反应有关。由于生物技术的最终目标是建立工业生产过程为社会服务，因而

发酵工程技术(一)

课程目的及要求

通过对各种产品实例的生产过程的学习， 熟知并掌握各工段设置的目的、意义；满 足工段的生产要求的不同种的方法及设备。 通过对典型产品实例生产的学习，具备较 强的阅读生产流程的能力及基本设计新产 品工艺流程的能力。为今后工作中解决工 程的实际问题打好良好理论基础。

教学内容白酒 啤酒

第一部分、白酒第一章 蒸馏酒的概述第一节 了解蒸馏酒的起源 第二节 识记蒸馏酒的分类

第二章 酒曲生产工艺 第一节 了解酒曲概述 第二节 掌握大曲的特点和类型 第三节 大曲生产工艺一、掌握高温大曲生产工艺 二、了解并掌握中温大曲生产工艺 三、了解低温大曲生产工艺

第四节 了解大曲生产的进展 第五节 了解其他曲生产工艺一、小曲微生物及其酶系 二、单一药小曲的生产 三、纯种根霉酵母散曲的生产

第三章、大曲白酒生产工艺

第一节 大曲白酒生产工艺的主要特点和类型一、了解并掌握大曲白酒生产工艺的主要特点 二、掌握大曲白酒的生产类型

第二节

泸香型大曲白酒生产工艺

一、掌握典型的续渣工艺——老五甑操作法 二、掌握泸香型大曲白酒生产工艺

第三节 茅香型大曲白酒生产工艺一、掌握茅台酒酿造工艺流程 二、掌握工艺说明

第五节 大曲白酒

机械工程英语第二版叶邦彦陈统坚主编

Unit1

Advanced engineering materials Types of Materials

材料的类型

Materials may be grouped in several ways. Scientists often classify materials by their state: solid, liquid, or gas. They also separate them into organic (once living) and inorganic (never living) materials.

材料可以按多种方法分类。科学家常根据状态将材料分为：固体、液体或气体。他们也把材料分为有机材料(曾经有生命的)和无机材料(从未有生命的)。

For industrial purposes, materials are pided into engineering materials or nonengineering materials. Engineering materials are those used in manufacture and become parts of prod

第一章

1．简述发酵工程的概念及其主要内容。

发酵工程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。它是应用生物学、化学和工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。 ?生产微生物细胞（或生物量）；?生产微生物的酶；?生产微生物的代谢产物；?生产基因重组产物；?将一个化合物经过发酵改造其化学结构——生物转化。

2.什么叫次级代谢产物？次级代谢产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产物有什么关系？

以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的，对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢产物。 关系：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；次级代谢是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3.发酵过程有哪些组成部分？

?用于菌种扩大培养和发酵生产用的培养基配方；?培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌；?足量的高活性、纯培养的接种物；?在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物；?产物的提取和纯化；?生产过程的废物的处理。 第二章

1.发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？

自然选育：自发突变率低，变异程度较轻微，变异过程十分缓慢；自发突变不

第一章

1．简述发酵工程的概念及其主要内容。

发酵工程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。它是应用生物学、化学和工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。 ?生产微生物细胞（或生物量）；?生产微生物的酶；?生产微生物的代谢产物；?生产基因重组产物；?将一个化合物经过发酵改造其化学结构——生物转化。

2.什么叫次级代谢产物？次级代谢产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产物有什么关系？

以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的，对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢产物。 关系：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；次级代谢是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3.发酵过程有哪些组成部分？

?用于菌种扩大培养和发酵生产用的培养基配方；?培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌；?足量的高活性、纯培养的接种物；?在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物；?产物的提取和纯化；?生产过程的废物的处理。 第二章

1.发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？

自然选育：自发突变率低，变异程度较轻微，变异过程十分缓慢；自发突变不

专业和班级：2010级生物科学3 班 学号：222010317011074 姓名：冯莹

内容：第 9 章 发酵工艺控制 （题目）

一 教学目标：

第一节氧的供需及对发酵的影响

1了解微生物对氧的需求并掌握其中的基本概念 2掌握反应器氧的传递方程，及其参数的测定 3深入理解Kla的意义，了解反应器放大的基本概念

4掌握发酵过程中溶氧浓度的调节方法，并认识监控溶氧浓度的意义 第二节 发酵过程的pH控制

1发酵过程pH变化的原因是：基质代谢、产物形成、生理酸碱性物质的代谢。 2 pH影响发酵的机理。

3发酵过程pH控制包括静态控制和动态控制。静态控制就是确定最适pH条件，动态控制就是对过程的pH变化进行调控。

4发酵过程调节pH的方法，原则是：在调节pH与补料没有矛盾的情况下用补料调节pH，否则用酸碱调节。

二 教学重点和难点

重点：1掌握反应器氧的传递方程，及其参数的测定

2掌握发酵过程中溶氧浓度的调节方法，并认识监控溶氧浓度的意义

3发酵过程pH控制包括静态控制和动态控制。静态控制就是确定最适pH条件，动态控制就是对过程的pH变化进行调控。

难点：1深入理解Kla的意义，了解反应器放大的基本概念 2掌握发酵过程PH

微生物发酵工程的应用与展望

The application of microbial fermentation

engineering and prospect

罗施镇

（12制药工程班 学号：201200605015）

摘 要：文章简述了发酵工程概念、技术原理以及发酵工程在当代生活中的应用和未来发展方向。

关键词：微生物；发酵工程；应用

Abstract: The article has summarized the fermentation engineering concept, technology principle and the application of fermentation engineering in contemporary life and its development direction in future. Key words：microorganisms；fermentation engineering；application

1 前言

生物工程和技术被认为是21世纪的主导技术，作为新技术革命的标

志之一，已受到世界各国的普遍重视。生物工程将为解决人类所面临的环境、资源、人口、粮食等危机和压力