大学专科--发酵工程复习提纲
??一、发酵工程概述
（一）发酵工程的定义与范畴
1.定义：发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
2.范畴：包括微生物菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程的控制、产品的分离提取和精制等方面。
（二）发酵工程的发展历程
1.传统发酵阶段：古代人们利用微生物发酵生产酒类、酱油、醋等产品。
2.近代发酵工业的形成：19世纪中期，巴斯德奠定了微生物学的基础，为发酵工程的发展提供了理论支持。随后，发酵技术逐渐应用于大规模工业生产，如酒精、柠檬酸等的生产。
3.现代发酵工程的发展：20世纪40年代以后，随着生物技术的发展，发酵工程不断引入新的技术和方法，如基因工程、细胞工程等，使发酵产品的种类和产量不断增加，质量不断提高。
（三）发酵工程的特点与优势
1.特点
反应条件温和：一般在常温、常压下进行，不需要高温、高压等苛刻条件。
原料来源广泛：可以利用各种农副产品、工业废料等作为原料。
产物专一性强：微生物能够按照人们的意愿合成特定的产物。
环境污染小：发酵过程中产生的废弃物相对较少，对环境的污染较小。
2.优势
生产效率高：微生物生长繁殖速度快，能够在短时间内积累大量的产物。
产品质量好：可以通过控制发酵条件，生产出质量稳定、纯度高的产品。
可进行工业化大规模生产：适合大规模工业化生产各种生物制品。
二、发酵工程的基本原理
（一）微生物的生长与代谢
1.微生物的生长规律
迟缓期：微生物接种到新鲜培养基后，需要一段时间来适应环境，生长缓慢。
对数期：微生物生长迅速，代谢旺盛，细胞数目呈对数增长。
稳定期：由于营养物质的消耗和代谢产物的积累，微生物生长速度逐渐减缓，细胞数目达到稳定。
衰亡期：微生物代谢活动减弱，细胞开始死亡，数目逐渐减少。
2.微生物的代谢类型
分解代谢：微生物将营养物质分解为小分子物质，并释放出能量的过程。
合成代谢：微生物利用分解代谢产生的能量和小分子物质，合成自身细胞物质和代谢产物的过程。
（二）发酵的类型
1.根据发酵原料分类
糖类发酵：以糖类为原料，如葡萄糖、蔗糖等，发酵生产酒精、乳酸等产品。
淀粉质发酵：以淀粉质为原料，如玉米淀粉、薯类淀粉等，发酵生产淀粉酶、酒精等产品。
纤维素发酵：以纤维素为原料，如农作物秸秆、木材等，发酵生产乙醇、单细胞蛋白等产品。
2.根据发酵产物分类
酒精发酵：由酵母菌等微生物将糖类发酵生成酒精。
乳酸发酵：由乳酸菌等微生物将糖类发酵生成乳酸。
氨基酸发酵：由谷氨酸棒杆菌等微生物发酵生产各种氨基酸。
抗生素发酵：由放线菌等微生物发酵生产抗生素。
3.根据发酵方式分类
固态发酵：微生物在固体培养基上生长繁殖，发酵过程中不需要添加大量的水。
液态发酵：微生物在液体培养基中生长繁殖，发酵过程中需要不断搅拌和通气。
半固态发酵：发酵过程中既有固体成分，又有液体成分。
（三）发酵过程中的物质与能量变化
1.物质变化
发酵原料在微生物的作用下，经过一系列的生化反应，转化为发酵产物。
例如，在酒精发酵中，葡萄糖在酵母菌的作用下，经过糖酵解、三羧酸循环等过程，最终生成酒精和二氧化碳。
2.能量变化
发酵过程中伴随着能量的释放和利用。
微生物通过分解代谢将营养物质中的化学能释放出来，一部分用于自身的生长繁殖和维持生命活动，另一部分以热能的形式散失。
合成代谢则需要消耗能量，将小分子物质合成细胞物质和代谢产物。
三、发酵工程的主要技术
（一）微生物菌种的选育
1.自然选育：从自然界中分离筛选出具有优良性状的微生物菌种。
2.诱变育种：利用物理、化学等因素诱变微生物，使其发生基因突变，从而获得优良的变异菌株。
3.基因工程育种：通过基因工程技术，将目的基因导入微生物细胞中，使其获得新的性状。
4.细胞工程育种：利用细胞融合、原生质体融合等技术，将不同的微生物细胞进行融合，获得具有优良性状的杂种细胞。
（二）培养基的配制与灭菌
1.培养基的组成与分类
组成：培养基一般由碳源、氮源、无机盐、生长因子和水等组成。
分类：根据物理状态可分为固体培养基、液体培养基和半固体培养基；根据化学成分可分为天然培养基、合成培养基和半合成培养基；根据用途可分为基础培养基、种子培养基和发酵培养基。
2.培养基的配制原则
满足微生物生长的营养需求：根据微生物的种类和代谢特点，合理选择碳源、氮源、无机盐等营养物质。
调节培养基的pH值：不同的微生物对