发酵工程利用微生物的哪些特点

《微生物发酵工程》

第一章 概述

一、发酵的定义（fermentation) 1、传统发酵 “fervere” ?发泡

酵母菌在无氧条件下作用于果汁或麦芽汁中的糖类物质产生气泡（CO2）的现象。 2、生化意义的发酵（狭义的定义）

指微生物在无氧条件下，降解各种有机物质，同时积累简单的有机物并产生能量的生物氧化过程。

3、工业上的发酵

泛指利用微生物制造或生产有用产品的过程。 酿造产品举例：啤酒、葡萄酒、酸奶、酱油、腐乳等；

发酵产品举例：有机溶剂、抗生素、氨基酸、酶制剂、维生素等。

? 酿造：我国人民对一些特定产品发酵生产的特殊称法， 是未知的混合微生物系参与的

一种自然发酵。

（1）发酵分类

? 按照对氧气的需求分类：

1) 厌氧发酵的生产过程，如酒精，乳酸等。

2) 好氧（通气）发酵的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。 3) 兼性厌氧发酵，如酵母产酒精

? 按照培养基的物理状态分类： ① 液体发酵； ② 固体发酵。 （2） 获得发酵产品的条件

? 优良的微生物

? 保证或控制微生物进行代谢的各种条件 ? 进行微生物发酵的设备 （3） 发酵产品的类型

? 菌体； ? 酶；

? 代谢产物；

醋酸菌应用介绍 一、醋酸菌的发现及种类

人类食用醋已有几千年的历史了，然而发现食醋发酵微生物为醋酸菌却是在140多年前。初始阐明食醋微生物系醋酸菌是在1868年，pasteur(1822-1895)继乳酸发酵及酒精发酵研究之后，才发表了醋酸发酵的研究报告，这也是最早的醋酸菌发酵的研究，并命名醋酸发酵液面上的菌膜(微生物)为Micoderma aceti。

目前醋酸菌在食醋酿造工业上的醋酸发酵及维生素C制造工业上的山梨酸发酵发挥着重要作用。但这两个工业上应用的醋酸菌是两种不同性能的醋酸菌，亦即醋酸菌有两大属，即醋酸杆菌属(Acetobaeter)及葡萄糖酸杆菌属(Gluconobaceter)。二者都可以氧化乙醇生成醋酸，因而统称之为醋酸菌，与其它微生物有明显的区别。但醋酸杆菌属的菌，在醋酸发酵时具有强大的氧化能力;而葡萄糖酸杆菌属的醋酸菌主要用于山梨醇发酵，具有强大的氧化葡萄糖等糖类的能力，因而近来，根据其特性，开始应用于生产含大量葡萄糖酸的饮料。这些成分也是食醋中酸类主要组成成分。然而，醋酸杆菌属从葡萄糖生成其对应葡萄糖酸的力量虽然很弱，但还是具有氧化葡萄糖的性能。氧化酒精能力强的醋酸杆菌多生

一、名词解释

1、微生物：微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活密切相关。微生物在自然界中可谓“无处不在，无处不有”，涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域

2、巴氏消毒法：巴氏灭菌法亦称低温消毒法，冷杀菌法，是一种利用较低的温度既可杀死病菌又能保持物品中营养物质风味不变的消毒法

3、菌落：细菌在固体培养基上生长发育，几天内即可幼苗聚集起来，形成肉眼可见的群体。通常称之为菌落。由一个或几个细胞分裂繁殖成千上万个细胞。 4、科赫法则：①在每一病例中都出现这种微生物；②要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；③用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；④从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来 5、完全培养基：指培养细胞时，具备可使其最大限度地生长和繁殖的条件，而含有满足各种营养缺陷突变型要求的培养基

6、芽孢：是指细胞生长发育后期，细胞内出现一个圆形或椭圆形的壁厚、含水量极低、抗逆性极强的休眠体结构。

7、荚膜：荚膜是某些细菌在细胞壁外包围的一层粘液性物质，一般由糖和多肽组成

8、变态反应：在有些动物的个体发育中，其形态

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

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一

一、单项选择题：在每小题的备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的代码填在题干上的括号内。（每小题1分，本大题共10分）

1．一类单细胞有分枝的丝状微生物，以孢子繁殖，分布广泛大多是腐生菌，少数是动植物寄生菌，是抗生素的主要产生菌，2/3以上抗生素由该类菌产生。这类微生物是：

A．细菌 C．放线菌 的温度。

A．-180 0C C．-160 C A．好气性发酵 C．兼性发酵

积累产物。这些是（ ）的一般特点。

A．选择培养基 C．种子培养基

B．保藏培养基 D．发酵培养基

0

B．霉菌 D．酵母菌

3． 用液氮长期保藏菌种是因为液氮温度可达（ ），远远低于微生物新陈代谢作用停止

B．-170 0C D．-196 C B．厌气性发酵 D．好厌间歇发酵

0

4．在微生物发酵工程中利用乳酸杆菌生产乳酸的发酵属于（ ）。

5．配料较粗，营养丰富，完全，C/N合适，原料来源充足，质优价廉，成本低，有利于大量

6．( ) 是一类微生物维持正常生长不可缺少的，但自身不能合成的微量有机化合物。

A．生长因素 B．碳源

C．氮源

D．微量元素

7．生物反应器间歇操作, 在发酵过程中,不断进行通

第一篇 微生物工业菌种与培养基

一、选择题

2．实验室常用的培养细菌的培养基是（A）

A 牛肉膏蛋白胨培养基 B 马铃薯培养基 C 高氏一号培养基 D 麦芽汁培养基 3．在实验中我们所用到的淀粉水解培养基是一种（ D ）培养基 A 基础培养基 B 加富培养基 C 选择培养基 D 鉴别培养基 7．实验室常用的培养放线菌的培养基是（ C ）

A 牛肉膏蛋白胨培养基 B 马铃薯培养基 C 高氏一号培养基 D 麦芽汁培养基 8．酵母菌适宜的生长pH值为（ A ） 4.5-5

A 5.0-6.0 B 3.0-4.0 C 8.0-9.0 D 7.0-7.5 9．细菌适宜的生长pH值为（ D ）

A 5.0-6.0 B 3.0-4.0 C 8.0-9.0 D 7.0-7.5

10.培养下列哪种微生物可以得到淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽类抗生素、氨基酸、维生素及丁二

醇等产品。( A )A 枯草芽孢杆菌 B 醋酸杆菌 C 链霉素 D 假丝酵母 二、是非题

1.根据透明圈的大小可以初步判断菌株利用底物的能力( X )

2.凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制性基质。（ X ）

3.在最适生长温度下，微生物生长繁殖速度最快

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一

一、单项选择题：在每小题的备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的代码填在题干上的括号内。（每小题1分，本大题共10分）

1．一类单细胞有分枝的丝状微生物，以孢子繁殖，分布广泛大多是腐生菌，少数是动植物寄生菌，是抗生素的主要产生菌，2/3以上抗生素由该类菌产生。这类微生物是：

A．细菌 C．放线菌 的温度。

A．-180 0C C．-160 C A．好气性发酵 C．兼性发酵

积累产物。这些是（ ）的一般特点。

A．选择培养基 C．种子培养基

B．保藏培养基 D．发酵培养基

0

B．霉菌 D．酵母菌

3． 用液氮长期保藏菌种是因为液氮温度可达（ ），远远低于微生物新陈代谢作用停止

B．-170 0C D．-196 C B．厌气性发酵 D．好厌间歇发酵

0

4．在微生物发酵工程中利用乳酸杆菌生产乳酸的发酵属于（ ）。

5．配料较粗，营养丰富，完全，C/N合适，原料来源充足，质优价廉，成本低，有利于大量

6．( ) 是一类微生物维持正常生长不可缺少的，但自身不能合成的微量有机化合物。

A．生长因素 B．碳源

C．氮源

D．微量元素

7．生物反应器间歇操作, 在发酵过程中,不断进行通

1992 年硕士学位研究生入学考试试题 一填空

1、发酵工业上常见的微生物的个体大小的大体范围，细菌为（）μm ，放 线菌为为（）μm ，霉菌为（）μm ，噬菌体为（）μm 。

2、微生物的特点之一是繁殖速度快，常见的繁殖最快的微生物是（），最快 的世代周期时间约为（），酿酒酵母的最短世代时间约为（），而噬菌体的 潜伏期才（）。

3、典型的噬菌体 T2 的菌体组成部分包括（）（）（）（）（） 4、防止噬菌体感染的措施有（）（）（）

5、酵母细胞的构造包括（）（）（）（）（）（）内容物，等，有些酵母还有（） （）。其中内容物主要包括（）（）（）（）

6、生物氧化不同于普通的氧化反应，首先（），第二（），第三（）。 微生物生物氧化可分为呼吸和发酵两类。（）的生物氧化叫发酵，（）的生 物氧化叫呼吸

7、要使发酵液中存在某种代谢产物的话，对细胞膜的通透性至少有三个要求 首先（），第二（），第三（）。

8、青霉素对细胞壁（）作用在发酵工业中可用于（）（）等

9、微生物在高渗环境中会引起（），在低渗环境中会引起（），因此，在诱变 育种中制备细胞悬浮液时就用（）或（）作介质，以避免（）。

10、灭菌的方法很多，各有适用范围，发酵原料常用（），由于（）（）（

第一篇 微生物工业菌种与培养基

一、选择题

2．实验室常用的培养细菌的培养基是（A）

A 牛肉膏蛋白胨培养基 B 马铃薯培养基 C 高氏一号培养基 D 麦芽汁培养基 3．在实验中我们所用到的淀粉水解培养基是一种（ D ）培养基 A 基础培养基 B 加富培养基 C 选择培养基 D 鉴别培养基 7．实验室常用的培养放线菌的培养基是（ C ）

A 牛肉膏蛋白胨培养基 B 马铃薯培养基 C 高氏一号培养基 D 麦芽汁培养基 8．酵母菌适宜的生长pH值为（ A ） 4.5-5

A 5.0-6.0 B 3.0-4.0 C 8.0-9.0 D 7.0-7.5 9．细菌适宜的生长pH值为（ D ）

A 5.0-6.0 B 3.0-4.0 C 8.0-9.0 D 7.0-7.5

10.培养下列哪种微生物可以得到淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽类抗生素、氨基酸、维生素及丁二

醇等产品。( A )A 枯草芽孢杆菌 B 醋酸杆菌 C 链霉素 D 假丝酵母 二、是非题

1.根据透明圈的大小可以初步判断菌株利用底物的能力( X )

2.凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制性基质。（ X ）

3.在最适生长温度下，微生物生长繁殖速度最快

利用微生物治理镉污染

一、传统治理镉污染有一下主要几条途径：

（1）物理治理方法:包括膜分离法,物理吸附法,换土法,客土法,翻土法,电动力修复法,固化、稳定化方法等。这些物理措施的方法具有稳定、见效快的优点,但是存在工程量大、投资费用高、有二次污染隐患等缺点,不适宜大面积污染的治理,因此不是一种理想修复镉污染的方法。

（2）化学治理方法:包括化学沉淀法,离子交换法,淋溶法,施用化学改良剂,增加土壤有机质等,这些方法虽然能够在短期内降低环境中重金属的毒性和生物有效性,但此方法因人为向环境中施加化学药剂,易造成二次污染,且该方法是一种原位修复方法,重金属仍存留在环境中,容易再度活化,其潜在威胁并未消除。此外,就修复效果的长期有效性和生态系统的长期稳定性来说,还缺乏深入细致的研究。

（3）农业治理方法:因地制宜地改变一些耕作管理制度来减轻重金属的危害,在污染环境中种植不进入食物链的植物,利用植物对重金属的吸收富集作用,来净化污染环境。植物修复的效益主要取决于植物的生长速率,但通常用于治理重金属污染的超积累植物都比较矮小,生物量低,生长周期长,所以其修复效率很低。

总之利用单一传统的修复方法成本高昂,设备条件复杂以及需要改变土层结构，或者是周期长效率低

二、微生