青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。早期科学家只能从青霉菌中提取少量，价格贵如金。随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素步入了产业化生产的道路。如今，一瓶规格160万单位青霉素注射剂的价格只要1元左右。在工业上，青霉素是怎样生产的？发酵工程（微生物工程）

第一章发酵工程第三节发酵工程及其应用

对发酵原理的认识微生物纯培养技术建立密闭式发酵罐设计成功严格控制环境条件(温度、pH、溶解氧、压强、营养物、泡沫等)大规模生产发酵产品微生物的特定功能现代化工程技术利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术，规模化生产对人类有用的产品的技术体系。——发酵工程发酵工程的概念

一、发酵工程的基本环节选育高产菌种扩大培养配制培养基灭菌接种发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品

菌种来源①自然界中筛选②诱变育种③基因工程育种选育菌种发酵工程基本环节：产柠檬酸量高的黑曲霉基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵过程，缩短生产周期

扩大培养发酵工程基本环节：快速增加菌种数量，确保有充足的菌体参与发酵目的：扩大培养所用的培养基，从物理性质上，一般选培养基进行培养。液体液体使微生物与营养物质接触更充分，提高营养物质的利用率，利于微生物的繁殖。

配制培养基发酵工程基本环节：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。优化培养基设计（成分、比例等）

灭菌发酵工程基本环节：避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。将的菌种投放到中。发酵罐扩大培养后接种目的：在青霉素生产过程中如果有杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶，将青霉素分解掉。

发酵工程基本环节：—发酵工程的中心环节发酵罐内发酵（1）要求：①发酵过程中，要________培养液中___________、________等，以____________；②要及时添加_______________，要严格控制_____、____和______等发酵条件；随时检测微生物数量产物浓度了解发酵进程必需的营养物质温度pH溶氧量思考：引起发酵罐内培养液的温度和pH变化的原因有哪些？发酵工程中如何调节温度和pH?温度：原因：微生物分解有机物释放的能量；机械搅拌也会引起温度升高。方法：常用冷却水进行温度的调节pH:原因：培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。方法：在培养基中添加缓冲液，在发酵过程中加酸或碱。

发酵工程基本环节：—发酵工程的中心环节发酵罐内发酵（2）严格控制发酵条件的原因：环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢物的形成。（3）不同发酵条件的影响实例——谷氨酸发酵①在_____和______条件下会积累谷氨酸；②在_____条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺。中性弱碱性酸性

电动机D1排气管C3pH计B3冷却水排出口C2冷却夹层发酵液搅拌叶轮D2生物传感器装置B4空气入口A4放料管A2A3阀门A1培养物或营养物质的加入口B1观察孔B2取样管B5温度传感器和控制装置C1冷却水进入口—发酵工程的中心环节发酵罐内发酵（4）现代发酵工程使用的发酵罐的优点均有_______________，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行_____和_____，还可以进行_________，使发酵全过程处于________；计算机控制系统监测控制反馈控制最佳状态

分离、提纯产物发酵工程基本环节：①发酵产品是微生物细胞本身时，可在发酵结束之后，采用、_____等方法将菌体_____和_____；②发酵产品是代谢物时，可采取的_____、_____和_____措施来获得产品；过滤沉淀分离干燥根据产物的性质适当提取分离纯化获得产品啤酒味精

1.微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时，需要考虑哪些因素？①在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；②生产所需代谢物的产量高；③发酵条件易控制；④菌种不易变异，退化等。2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必需的营养组分。【思考讨论】

3.在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分