发酵工程笔记样本

（来自讲义）致死温度杀死微生物极限温度致死时间在致死温度下，杀死所有微生物所需时间微生物热阻微生物在某一特定条件（重要是温度和加热方式）下致死时间实罐灭菌培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一段时间，再冷却道发酵温度，然后接种发酵。微生物特点体积小、面积大，吸取快、转化快，生长旺、繁殖快，易变异、适应性强，种类多、分布广等五大特性。菌种分离普通过程土样采用→预解决→培养→菌落选取→产品鉴定目：高效地获取一株高产目产物微生物生物热（Q生物）在发酵过程中，菌体不断运用培养基中营养物质，将其分解氧化而产生能量，其中一某些用于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要能量，别的一某些以热形式散发出来，这散发出来热就叫生物热。（来自PPT）第一章绪论发酵工程：运用微生物生命活动进行物质加工过程。第二章生产菌种筛选新种分离筛选环节定方案：一方面要查阅资料，理解所需菌种生长培养特性。采样：有针对性地采集样品，以采集土壤为主。增殖：人为地通过控制养分或培养条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。分离：运用分离技术得到纯种。发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性涉及形态、培养特性、营养规定、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。采土方式：在选好恰本地点后，用小铲子除去表土，取离地面5-15cm处土约10g，盛入清洁牛皮纸袋或塑料袋中，扎好，标记，记录采样时间、地点、环境条件等，以备查考。为了使土样中微生物数量和类型尽少变化，宜将样品逐渐分批寄回，以便及时分离。采样注意事项采样时应尽量保持相对无菌；所采集样本必要具备某种代表性；采好样必要完整地标上样本种类及采集日期、地点以及采集地点地理、生态参数等；应充分考虑采样季节性和时间因素，由于真正原地菌群浮现也许是短暂采好样应及时解决，暂不能解决也应贮存于4℃下，但贮存时间不适当过长。这是由于一旦采样结束，试样中微生物群体就脱离了本来生态环境，其内部生态环境就会发生变化，微生物群体之间就会浮现消长。水样采集办法用于细菌检测水样应收集于100ml干净、灭菌广口塑料或玻璃瓶中。由于表层水中具有泥沙，故在采样时应在较深静水层中采集水样。办法是：握住采样瓶底浸入水中30-50cm处，然后瓶口朝下打开瓶盖，让水样进入。如果有急流存在话，应直接将瓶口反向于急流。采集瓶从水中取出时应迅速并带有较大弧度。水样不应装满采样瓶。所有水样都应在24h之内迅速进行检测，或者4℃下贮存。发酵工程所运用微生物特点对周边环境温度、压强、渗入压、酸碱度等条件有极大适应能力有极强消化能力有极强繁殖能力发酵工程三要素生产菌种性能（即高产菌株）；科学生产管理（涉及补料发酵等）；先进生产设备。普通筛选菌种环节如下标本采集→材料预解决→富集→菌种分离初筛→性能测定→菌种应用与保藏。第三章优良菌株选育一种优良生产菌株应具备如下基本特性：发酵周期短，代谢能力高：在不增长生产投资前提下能大幅度提高公司产量；附产物少：发酵过程中，与目的产品近似附产物少，这样既能提高转化率，又能减轻提取分离难度；繁殖能力强：有较强生长速率，产孢菌株应有较强产孢子能力。这样既能缩短生产周期，又可减少污染。运用底物原料（如碳、氮源）广泛：对原料波动敏感性小，使发酵可用价兼，来源广泛原料；原料转化率高：能高效地将原料转化为产品，以提高市场竞争力；对添加前体物质有耐受能力，不以该物为碳源运用；在发酵过程中产生泡沫少，这样可提高发酵装填系数，达到提高产量，减少成本目；具备抗噬菌体感染能力；遗传特性稳定，以减少复壮次数。自然选育（spontaneousmutation），自然选育是从自然界筛选非人工诱变产生生产菌株。普通以为自然界菌株变异由两种因素引起，即多因素低剂量诱变效应和互变异构现象：多因素低剂量诱变效应：指低剂量宇宙射线，各种短波辐射，低剂量诱变物质作用引起突变。互变异构效应：指DNA复制时，四种碱基第六位上酮基或氨基瞬间变构而引起碱基错配。这种几率在自然界具记录在1x10。自然变异菌株会导致两种不同成果：一是导致产品产量或质量下降；二是对生产有益突变。因而生产上要经常进行菌种自然选育，从而裁减退化，选出优良生产菌种。自然选育是用平板稀释法，分离出单菌落，再测试菌种生产能力，从而选出高水平菌株。它是一种简朴易行选育办法，可以达到纯化菌种、防止退化，稳定生产，提高产量目。自然选育效率较低，因而常与诱变育种交替使用，以提高育种效率。诱变育种，运用物理化学或生物制剂等因素，使微生物遗传物质发生变异导致物种遗传性状变化，从而获得生产上优良菌株此类办法统称诱变育种。诱变解决办法物理法：涉及紫外线、X射线、r-射线，快中子、电场，磁场和激光等。化学诱变剂：如碱基类似物（2-氨基嘌呤，5-溴尿嘧啶8-氮鸟嘌呤）；与碱基反映物质（硫酸二乙酯、亚硝基胍、亚硝基乙基脲、亚硝酸等）；在DNA分子中插入或缺失一种至各种碱基物质（丫啶类物质、丫啶氮芥衍生物，用一定剂量及合理用法解决出发菌，然后再通过测试，直至筛选出高产菌株。）生物诱变剂：运用噬菌体、转座子将遗传物质DNA片断载入细胞，使其在复制过程中嵌入新信息，由此获得高产菌株。复合解决：用两种以上诱变剂先后解决菌株，实践证明复合解决要比单一解决突变率要高3—4倍，金色链霉菌高产株就是用紫外和乙烯亚胺复合解决后筛选得到。突变类型经诱变后菌株有诸多突变类型，重要分为形态突变型和生理突变型，两者也有互相联系。形态突变型：菌落形态变异、菌落大小、表面构造、边沿形状、颜色等发生变化；菌丝形态变异：菌丝粗细、曲、直，气生菌丝分枝，孢子丝形状等；细胞及孢子形态变异：细胞和孢子形态大小产生变化。生理突变生产性能变异；目代谢物与否提高，副产物与否减少；颜色与色素变异：颜色是指营养细胞，菌丝及孢子颜色，色素是指溶于基质中色素，这些变化往往与生产性能有关；发酵变异：在培养过程中能否运用某些碳源或氮源，营养缺陷型：体当前生长过程中缺少某毕生长物质，如不能从外界补给便不能生长繁殖，这些缺陷型重要有氨基酸，维生素嘌呤和嘧啶等缺陷型；抗性突变：如抗噬菌体能力，抗高温，抗高渗入压等能力发生变化；抗药性突变：对某一药物或抗生素浓度抗性增强或削弱，抗菌素生产与药性关于。杂交育种，通过有性生殖、准性生殖和细胞融合等方式，让两个表型差别较大菌株之间基因重组，使其亲本优良性状组合到一起，得到提高产量和质量新菌株，这种办法称为杂交育种。准性生殖，一种类似于有性生殖但比有性生殖原始一种繁殖方式。其过程为：质配→核配→单倍体化，不通过减数分裂而导致基因重组，为杂交育种提供了条件，该过程可分为三个阶段：异核体形成：由不同性状亲本菌丝互相吻合，形成一种细胞里具有两个不同遗传性状细胞核；杂合双倍体产生：在异核体基本上，两个不同遗传性状细胞核偶尔融合，浮现具备杂合双倍体细胞（多为菌丝体）；重组体形成：杂合双倍体极不稳定，在进行有丝分裂过程中，很少数细胞发生染色体互换（体细胞互换）和单元化（即双倍体细胞经多次分裂转变为单倍体细胞）而产生重组体。营养缺陷型：菌株经诱变解决后其变异株在营养上体现出某些营养缺陷，故需在培养基中加入某些组分（即补充培养基）才干生长，可用基本培养基和补充培养基对照培养将其检出。原养型：能在两种营养缺陷型培养基上生长重组型菌株；野生型：在发生变异之前出发菌株。基本培养基(MM)：能满足野生型和原养型生长合成培养基，营养缺陷型菌株不能生长培养基；补充培养基（SM）：在MM里添加某些物质（如：维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等），使营养缺陷型菌株生长培养基。完全培养基（CM）：在基本培养里加入蛋白质，酵母膏等天然物质，可满足各种营养缺陷型菌株生长培养基。生产基因工程菌重要程序：克隆目基因→构建DNA重组体→重组DNA导入宿住细胞→基因表达及工程菌筛选原核表达系统大肠杆菌：由于生长繁殖迅速，对该菌分子遗传学研究比较进一步，以至当前它仍是基因工程中最常采用原核表达系统。大肠杆菌表达形式各种各样，有细胞内不溶性表达（包括体）、胞内可溶性表达。枯草芽孢杆菌：该菌分泌能力强，可将蛋白产物直接分泌到胞外，不形成包括体，它也不能使蛋白质产生糖基化。有很强胞外蛋白质酶，能不同限度地减少产物，故在表达系统中受影响。链霉菌；重要工业微生物，作为源基因表达系统有着不致病使用安全，分泌能力强，能将产物分泌到胞外，具备糖基化能力。其中变铅青链霉菌限制能力弱，是一种抱负受体菌，现已构建系列载体，培养工艺也比较成熟。真核表达系统酵母：是研究基因表达调控最有效单细胞生物，其基因组较小，仅为大肠杆菌4倍，世代周期短，有单、双倍体两种形式，加之酵母生长繁殖快，易哺育。不产生毒素，基因工程操作以便，与原核生物相似，表达产物能糖基化，故被以为是真核蛋白质最佳表达系统。当前如干扰素，乙肝表面抗原基因等已在酵母中成功地表达。丝状真菌第四章菌种退化复壮和保藏退化现象对产量性状来说，菌种负变就是衰退。其她原有典型性状变得不典型时，也是衰退。最易察觉到是菌落和细胞形态变化。生长速度缓慢，产孢子越来越少。代谢产物生产能力或其对宿主寄生能力下降。衰退还体当前抗不良环境条件（抗噬菌体、抗低温等）能力削弱等。退化因素自发负突变：在自然光照或微量诱变剂刺激下发生基因突变；或经杂交育种菌株性能不稳定而产生回答突变，导致菌株性能负突变现象；培养条件影响：如温度时高时低，营养组分不稳定，PH，溶氧等因素不稳定都会导致菌种退化；传代次数：传代次数多也是菌种退化因素之一。防止退化办法防止基因自发突变低温保藏菌种（0-4℃），使菌株处在休眠状态下较为稳定；设立遗传障碍：营养缺陷型菌株回答是由于本来遗传性障碍被解除，可给该类菌株设立回答障碍。如：给腺苷酸生产菌添加琥珀腺苷酸；鸟苷酸生产菌添加黄嘌呤核苷酸等保护剂（或称诱变障碍）。可使菌株性能相对稳定。防止退化细胞在群体中占优势少传代：普通状况下每传一代，霉菌，芽孢杆菌，放线菌在低温（0-4℃）下可保藏半年左右，酵母在三个月左右，可将以上菌种在一次性转接时多接某些斜面，以减少移植代数；单细胞分离纯化：定期单细胞分离纯化也是防止退化重要手段之一，即每次挑出性能优良单菌落培养使用。选取适当培养条件：依照各生产菌种性能，保证其相适应温度、PH、营养等最佳条件。复壮概念狭义复壮仅是一种悲观办法，它指是在菌种已发生衰退状况下，通过纯种分离和测定生产性能等办法，从衰退群体中找出少数尚未衰退个体，以达到恢复该菌原有典型性状一种办法；广义复壮则应是一项积极办法，即在菌种生产性能尚未衰退前就经常故意识地进行纯种分离和生产性能测定工作，以期菌种生产性能逐渐有所提高。因此，这事实上是一种运用自发突变（正变）不断从生产中进行选种工作。菌种复壮纯种分离，通过纯种分离，可把退化菌种细胞群体中一某些仍保持原有典型性状单细胞分离出来，通过扩大培养，就可恢复原菌株典型性状。通过宿主体内生长进行复壮，对于寄生性微生物退化菌株，可通过接种至相应昆虫或动、植物宿主体内办法来提高它们致病性。裁减已衰退个体，如低温抗性筛选。用诱变剂，如NTG亚硝基胍等解决退化菌株，再筛选其具备优良性能菌株使用；采用遗传学办法选育不易退化稳定菌株。菌种保藏，保藏菌种原理是依照微生物生理、生化特点，人为地创造条件，使菌株代谢处在不活泼，生长繁殖受抑制休眠状态。这些人工导致环境重要是低温、干燥、缺氧，在这种状况下减少突变，以达到保持纯种目。菌种保藏办法斜面保藏法：是一种短期保藏法，即将长好斜面菌种置于4℃左右冰箱中，普通保藏3-6个月，届时再重新移植保藏。此法简便易行，广泛地用于细菌、霉菌、放线菌、酵母菌菌种保藏。液体石蜡保藏法，用半固体培养基装入小试管约1-2cm，用接种针行穿刺接种培养，待菌体长好后，用经无菌冷却后液体石蜡封存，石蜡复盖约2-3cm。放入冰箱或室温处保存，保存时间可达1-5年，但此法不适合运用石蜡为碳源微生物，如：固氮菌、毛霉、根霉、沙门氏菌、分枝杆菌等。沙土管保藏法，用80-100目河沙（或加入1/3-1/2土），装小试管（1cm/支），121℃间歇灭菌3次，作无菌检查后烘干备用。把成熟菌液或孢子液吸入管中，将沙土润湿为度，再用石蜡封口，放置干燥器或冰箱保存，此法可保存2-之久，特别合用于有孢子菌种保藏。真空冷冻干燥法，此法长处是同步具备低温、真空、干燥三种保藏条件，广泛合用于细菌、放线菌、酵母和霉菌、病毒保藏。其保藏期可达1年至数十年之久，且存活率高，变异率低。缺陷是手续麻烦，需要一定设备。其她保藏办法冷冻法：分低温和超低温两种，冷冻深藏缺陷之一是培养物运送较困难。低温保存，将液体培养物或从琼脂斜面培养物收获细胞分接到试管或指管内，然后贮藏于一冰箱冷藏室中，或于温度范畴在-5～-20℃普通冰箱(-20℃)中。或者，将菌种培养在小试管或培养瓶斜面上，待生长适度后，将试管或瓶口用橡胶塞严格封好，同上置于冰箱中保存。用此办法可以维持若干微生物活力1—2年，芽孢菌可达之久。应注意是通过一次解冻菌株培养物不适当再用来保藏。保藏过程中应注意控制保藏温度，培养瓶或试管应严格密封。这一办法虽简便易行，但不适当多数微生物长期保藏。超低温保藏，将菌种加保护剂封存后置液氮-60—80℃保存，惯用于细菌、藻类、枝原体、真菌、病毒和原生动物保藏。悬液保藏法，又称营养保藏，是将菌体悬浮于无营养液（如生理盐水，磷酸缓冲液等）中保藏，此法可保存一年以上，适合于细菌、霉菌、特别适合低温冷冻菌株。曲法保藏：与民间保藏法类似，是将麸皮与水按化1：08，1：1或1：1.5比例掺合（视菌种而异），装入试管，灭菌和接种培养，待孢子形成后放入有氯化钙干燥皿中，数日后置低温保藏（4-5℃），曲法适合于霉菌，放线菌，可达一年以上麦粒保藏法是将麦粒洗尽浸泡5小时，凉干分装试管，装量为1/4-1/3，灭菌后接种培养出菌丝、孢子、置室温干燥保藏。此法合用于酵母、芽孢杆菌，放线菌、霉菌、可达1-4年。生产上控制菌种传代办法是，一方面将获得优良菌株尽量多转某些保存，每次取一支移植一批（数十支）斜面菌株作第二代用于生产，第二代用完后再取一支第一代保藏菌移植一批斜面用于发酵生产；这一批菌种同样属于第二代。美国原则菌种保藏所ATCC美国农业研究菌种保藏中心NRRL英国农业部农业研究服务部ARS中华人民共和国农业科学院农业微生物保藏管理中心ACCC 中华人民共和国典型培养物保藏中心CCTCC上海市农业科学院食用菌研究所SH第五章微生物代谢及其调节控制新陈代谢特点反映都在温和条件下进行，其催化剂为酶；反映有一定先后顺序；反映具备敏捷自我调节。“μ”来表达酶活力，即在25℃最适PH，最适缓冲液和最佳底物浓度等条件下，每分钟能使1微摩尔底物转化酶量定为一种酶活力单位（μ）。在酶学研究和生产实践中常使用酶比活力，即在固定条件下，每mg酶或每ml酶液所具备酶活力。微生物氧化作用可依照最后电子受体性质分为：呼吸作用，无氧呼吸作用，发酵作用三种。呼吸作用，指微生物氧化底物时，以分子氧作为最后电子受体氧化作用，也称为有氧呼吸作用以区别于无氧呼吸作用，呼吸作用是好氧和兼性好氧微生物在有氧条件下进行氧化方式。无氧呼吸作用是指无机氧化物如：NO3、NO2、SO4、S2O3或CO2等作为最后氢受体这种氧化作用。固定化细胞具备明显特点酶活力稳定性增强酶促效率明显升高；具备多步酶反映特点；反映时不需添加辅助因子；细胞透性增强；热稳定性增强；易产生副反映。第六章微生物营养及培养基培养基都基本涉及水分，碳源、氮源、无机元素和生长素等5大类物质，此外，还应依照微生物生长规定，有一定酸碱度和渗入压。在工业发酵上，必要注重培养基构成，一种良好培养基拟定，往往要通过大量实验，不断改进才干完善。某些化合物可以在菌体生物合成中直接结合到代谢产物中去，而自身构造并未发生大变化，却能较大地提高目产物产量，此类小分子物质被称为前体。普通培养基中前体浓度越大，增产越多，但大多数前体对菌体是有毒，故只能限量加入。合成培养基，是用化学成分完全理解物质配制而成，重要用于研究育种，鉴别微生物生理生化特性以及定量分析某些营养物质。此种培养基营养单一，微生物生长慢、价格高，不适合于大规模生产。半合成培养基，以一某些天然物质作碳源和氮源以及生长辅助物质，再恰当补充少量无机盐类，经人工配制而成。此类培养基能使大多数微生物正常生长，原料来源以便，价格便宜，在发酵工业中普遍使用。天然培养基，用各种植物或动物组织或微生物浸出物，水解液等，如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨等和天然有机物如：土豆、玉米粉、面粉、花生饼粉等制成培养基，又称综合培养基。天然培养基来源以便，营养丰富、适合于各类异养型微生物生长，缺陷是成分复杂、稳定性差，普通自养型微生物不能生长。生产上多与无机类综合（即半合成）配合使用。第七章发酵条件控制温度对发酵影响，此影响是多方面且错综复杂，重要反映在细胞生长，产物形成，培养基物理性质和生物合成方面。对细胞生长影响，在一定范畴内，菌体是随着温度升高而生长繁殖加快。这是由于温度使酶反映速度加快，呼吸强度加强而引起。然而随着温度上升，酶失活速度也加快，菌体提前衰老，这对发酵生产又是不利。对产物形成影响，产物形成速率对温度反映最为敏感，温度过高或过低都会导致产率下降。对发酵液物理性质影响，温度会变化发酵液粘度。影响生物合成方向，同一株生产菌在不同发酵温度下会产生不同代谢产物。发酵热，在发酵过程中，菌体对底物分解运用，以及机械搅拌都要产生一定热，同步也要散失一某些热，因而发酵热涉及发酵过程中产生和散失两方面热。生物热（Q生物），菌体在生长繁殖过程中，自身产生热能。这些热能重要来源于碳水化合物，蛋白质和脂肪分解。菌体呼吸强度越大产生生物热也越大。搅拌热（Q搅拌），在发酵过程中，由机械搅拌在液体中摩擦产生热。蒸发热（Q蒸发），发酵过程中，由通入空气经发酵液后从排气孔排出时所带走某些热。辐射热（Q辐射），发酵液中某些热量通过罐壁向外辐射，这些热量称为辐射热，辐射热大小取决于环境温差，冬天大些，夏天小些。PH对发酵影响，重要在三个方面：影响菌体形态，菌体大小、菌丝长短等；影响细胞膜电荷状态，引起膜渗入性变化，从而影响到代谢物分解合成；对某些生物合成途径有明显影响。发酵中pH变化因素菌体自身对PH有调节能力代谢特性与基质成分关系，如生理碱性物质，有机氮源硝酸盐，有机酸等经菌体氧化后，可使PH上升，而糖类氧化产生有机酸，脂肪不完全氧化产生脂肪酸，铵盐氧化产生硫酸等可使PH下降。菌体自溶或污染，通气条件变化都可引起PH变化。最适PH选取与调节最适发酵PH选取，将初始基质PH值调成不同梯度，并维持发酵过程中PH值，同步检查菌体在各间段生长量，生长量高者即为其最适PH。产物形成最适PH则通过测试产物来拟定。通过补料控制PH，当发酵液中PH和氨氮均低时，可通过补加氨水以提高PH和氮组分，若PH较高而氨氮较低时，则补加（NH）2SO4可达到既补氮又减少PH目。氧对需氧发酵意义，氧在培养液中存在是有限，虽然被空气饱和培养液，也只能维持细菌正常呼吸15—30秒，后来菌体呼吸就将受到限制，这就规定对需氧发酵工业，必要要有恰当通气条件才干维持一定生产水平。空气运用率：普通发酵过程中通入氧气（空气）其运用率仅1—2%，而99-98%空气被挥霍；而大量废气又是影起泡沫产生因素。改进办法：在发酵生产中，任何通气效率改进都是减少通气量，并减少泡沫生成。水中氧溶解度：氧在水中溶解度很低，在25℃及1大气压时，其溶解度为：0.26mgmol/L，在发酵液中为0.2mgmol/L，且溶氧随着温度上升而下降。亨利常数：在一大气压力下，液体中氧气溶解度与总压力和其他气体存在无关，它只与氧分压成正比，由此得到亨利常数。影响需氧因素培养基：培养基成分和浓度对菌体需O2影响较大。发酵过程中往往采用补料，可使菌体摄O2率增长。菌龄：菌种不同其耗O2量也有差别，普通年轻菌体具备较高呼吸强度。培养条件：如温度，PH等对菌体呼吸强度均有影响，在一定范畴内，温度越高，营养成分越多，其O2临界值也相应高。有毒产物形成和积累：如NH3、CO2等代谢产物对菌体呼吸也有影响；影响供氧方面因素搅拌：搅拌效果比气流速度大，即转速大小对菌体影响比气流大小效果大。搅拌作用：将气泡打碎：从而增长O2传递面积；使料液形成涡流：可延长气泡在料液中停留时间；使料液增长湍动限度：减少气泡周边液膜厚度，而增大KLa值（氧传递系数）。（负作用）剪切作用：搅拌器叶尖对菌丝或细胞导致损伤；（负作用）气封：气泡过载时，搅拌功率下降，气泡布满整个罐体空间，乃至于从出气口溢出，回落时常导致污染。氧吸取值（Kla）雷诺数，决定流体流态准数档板，设立于发酵罐内壁上，普通为4块，其作用是在搅拌时使料液不下旋，形成轴向运动，以提高汽液混合效果，改进O2传递。空气流速。第八章发酵生产参数检测及自动控制发酵工程要获得高效生物产品，其重要秘诀可归纳为三点，即：高产菌株；先进生产设备；科学管理；（涉及补充营养和前体等）。发酵过程中参数测量形式可分为三种就地信号系统，对发酵过程不发生影响，如PH、溶氧，罐压测量；在线测量系统，运用持续取样系统与有关分析器连接获得测量信号，如尾气分析仪等；离线测量，在一定期间内离散取样，在罐外作解决分析，这种解决分析是原始常规分析办法。由于微生物纯培养需要对底物和反映器进行高温灭菌，因而规定所有传感器应具备有耐温耐压和抗干扰性能。温度测量，重要由如下两某些构成感温元件惯用热电阻有两种铂电阻铜电阻二次仪表生物热测量，可通过测量出水温计算发酵热。检测菌量办法诸多，如称重法，离心法，浊度法，细胞蛋白测定法，核酸测定法，染色计数法和平板计数测量办法。发酵过程自动控制涉及如下内容：控制与发酵密切有关重要目的：如温度、PH、底物浓度、生物量等；控制操作：如管道阀门开关，泵起动或停止；控制动作对过程状态影响模型：如在控制细胞生长率时，基质浓度和加入基质速率之间关系数学式。自动控制系统类型前馈控制，当被控对象被干扰，动态反映慢时，可通过测量一种动态反映快变量（干扰量）来预测被控对象变化，使其变化尚未发生时提前实行控制，这种办法称前馈控制。反馈控制自适应控制发酵自动控制系统是由传感器、变送器、执行机构、转换器、过程接口和监控计算机构成。第九章培养基灭菌与灭菌设备污染会导致如下不良后果使培养基营养组分和产物因杂菌消耗而损失，导致生产力下降；杂菌消耗底物后产生代谢物给提取带来困难，导致产率减少、质量下降；有些杂菌会分解目产物，导致生产失败；污染菌代谢物变化发酵环境、PH变化等，使反映发生异常变化；如遇嗜菌体污染，则导致发酵生产失败灭菌办法化学药剂灭菌，普通用于无菌室操作台、发酵周边环境，不能加入培养料内。高锰酸钾：0.1%高锰酸钾可用于皮肤、水果、饮具等消毒。在酸性溶液中，如1%高锰酸钾与1.1%HCL混合。30秒内可杀死碳疽芽孢杆菌。缺陷是易与有机物生成不溶性MnO2沉淀，当前国外已停用作消毒剂。过氧化氢（H2O2）：活泼氧化剂，易分解成水和氧。惯用3%H2O2溶液作口痰消毒，能杀死痰疽病菌。重金属类1‰升汞液（二氧化汞）：重要与酶“-SH”基结合，使酶失去活性，只能对非金属器皿，皮肤消毒，不能用于食品；1%硝酸银，可防止淋球菌类传染。卤素30%矽氟氢酸、2-10ppm氯气、2.5%碘液、漂白粉0.5-1%液有机化合物2-5%苯酚（石碳酸），用于器皿、操作台等表面消毒；70%酒精，用于皮肤、操作台表面消毒；甲醛，30-40%甲醛（称福尔马林）可用于尸体保存，10ml/1m3空气灭菌（可加入适量高锰酸钾参加反映）；新洁尔（季铵盐），0.25%用于皮肤、器皿消毒。加热灭菌干热灭菌火焰灭菌，直接用火焰灼烧，如酒精灯接种，进罐接种（土法）；热空气灭菌，在干燥箱内，升温160-170°/1-2h，可达到灭菌目，多用于玻璃器皿等。湿热灭菌巴氏灭菌，将原料在60℃加热30分钟或70℃加热15分钟，可杀灭原料中营养菌体，此法适合于牛奶、啤酒、黄酒、酱油、醋等类食品灭菌；间歇灭菌，即常温灭菌，在100℃灭30-60分钟，待24h后，再灭一次，如此重复三次达到杀灭芽孢目，此法周期长，普通少用，但边远山区食用菌栽培原料灭菌尚可用；高压蒸汽灭菌，1.1kg/cm2（121℃）维持15-20分钟，可杀灭基质中所有营养体和芽孢，此法惯用于批量发酵灭菌。射线灭菌惯用射线为紫外线，波长为2100-3100°A紫外线有灭菌作用。惯用波长为2537°A，用于设备、器边表面以及空气消毒。此外也可用X-射线（0.06-1.4°A）和r-射线（0.01-0.14°A）等高能电池波灭菌。过滤除菌基质过滤：惯用过滤器（孔目<0.2u），用于过滤病毒或某些不适当加热灭菌维生素、氨基酸、血清等。空气过滤：进入发酵罐空气必要通过过滤，工业上惯用玻璃纤维、活性碳、石棉、纸板等介质作为过滤材料。在使用高压灭菌锅时，应将锅内冷气排出，否则压力表上度数不能代表蒸汽实际压力温度，从而达不到灭菌目。灭菌完毕还应缓缓减压，否则容器内料液会与排出蒸汽产生共沸，将棉塞或塞盖冲掉导致粘污，培养时易带来污染，而应在压力表降至4至0度时开盖，以免发生事故。每种微生物均有自己生长温度范畴，当处在最低温度时，菌体代谢几乎停止，细胞处在休眠状态，当温度超过最高限量时，菌体蛋白酶系变性，菌体代谢活动停止，菌株死亡。热灭菌法就是依照这一原理进行。致死温度：杀灭该菌体极限温度（使蛋白变性温度）。致死时间：在致死温度下杀灭所有菌体所需要时间，普通超过致死温度越高，致死时间越短。热阻：菌体在某一特定条件下（温度及加热方式）致死时间。相对热阻：一种菌与另一种菌在同等条件下致死时间比值称为相对热阻。在灭菌过程中，培养基中杂菌被灭掉后，其营养成分也随着着被破坏。在高温高压状况下，氨基酸、维生素、糖均有不同限度地被破坏。灭菌以杀灭芽孢为准批量灭菌，培养基批量灭菌是将配好基料填入发酵罐中，通入蒸汽进行灭菌过程，又称实罐灭菌。批量灭菌过程可分为三个阶段，即升温、保温和冷却，灭菌重要是在保温阶段实现。因而，获得批量灭菌成功三要素为：合理设备内部构造：即无死角、焊缝、轴封等装置可靠，蛇管、保温层等无穿孔现象；蒸汽压力稳定：普通保持在5-8kg/cm；合理操作办法。持续灭菌是将培养基在高温迅速状况下进行灭菌，其长处是可以保存基质中较高有效成分，同步提高发酵罐运用率。持续灭菌设备是由加热、维持和冷却三某些构成，因而设备比较复杂，投资较大。在采用持续灭菌时，发酵罐、加热器、维持罐，和冷却器都要先进行灭菌，然后才进行培养料持续灭菌，耐热和不耐热物料可分开灭菌，以免营养损失或生成有害物质。发酵过程是发酵中心阶段。在这个阶段，除了要随时取样检测培养液中细菌数目、产物浓度等，以理解发酵进程外，还要及时添加必须培养基组分，以满足菌种营养需要。同步，要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。这是由于环境条件变化，不但会影响菌种生长繁殖，并且会影响菌种代谢产物形成。对溶氧控制，可以通过通气量和搅拌速度加以调节。对pH控制，可以通过加料装置，添加酸或碱进行调节，也可以在培养基中添加pH缓冲液等。第十章发酵设备一种良好发酵罐应具备如下条件构造严密：能经受高温高压（2kg/cm以上，150℃），耐腐蚀，内壁光滑，内部附件少，无死角；有良好气、液混合性能：使物质传递、气液互换能有效进行；应有适当高、径比（普通为4：1.7左右），罐体长则氧运用率相应较高；有良好热互换面积：以利于灭菌、控温等；有消沫装置：减少泡沫生成，提高装料系数；有必要、可靠检测控制仪表。发酵罐构造罐体罐体是培养微生物主体容器，为了适应纯培养需要，对发酵罐造材设计规定如下：用材规定：用碳钢或不锈钢（碳钢许应力1270kg/cm，不锈钢许应力为1330kg/cm）。大型发酵罐可用复合不锈钢或不锈钢衬里，衬里厚度为2一3mm；罐体高径比：规定在1.7—4.1范畴内，以便提高空气运用率；规定封闭严密，耐温耐压：普通灭菌压力为2.5×105Pa故设计压力应超过此范畴；为清洗、维修、安装以便：小型罐顶应设清洗快开手孔，大型罐则设有人孔，以便检修；罐顶应设观测孔、进料管、补料管、排气管、接种管和压力表管；罐身应设冷却水进出管，空气进管、温度计管或测控仪器接口；其安装原则是尽量减少开口，罐内不留死角，便于清洗，灭菌和排料。搅拌器搅拌器作用是将通入灭菌空气打碎成小气泡，充分与发酵液混合，增长气液接触面，提高氧传递率，同步使料液充分混合，保持悬浮状态。挡板挡板作用是使发酵液随轴向上旋转，促使料液激烈翻动，增长溶O2速率。挡板安装于发酵罐内壁，普通4-6块。消泡器机械消泡器作用重要是将泡沫打碎，以免泡沫外溢导致污染。消泡器分罐内和罐外装置，罐内惯用锯齿式，梳状式和孔板式。变速装置连轴器与轴承轴封空气分布装置将通入发酵罐无菌空气分散，使其均匀地散布于料液中装置。换热装置在发酵与酿造过程中，为了加速蒸煮、糖化、发酵反映速度，对于使用固体原料，常需将其粉碎。使大块固体物料破碎成小块物料操作，普通称为粉碎，而使小块物料进一步粉碎为粉末状物料，则称为磨碎或研磨。在生产过程中，粉碎效果好坏，不但直接反映出粉碎操作合理性和经济性，并且会间接影响到蒸煮、糖化、发酵效果。粉碎装置锤式粉碎机锤式粉碎机是运用迅速旋转锤刀对物料进行冲击粉碎，广泛用于各种中档硬度物料中碎与细碎作业。1.筛网1.筛网2.轴3.锤刀4.冲击板5.机壳辊式粉碎机辊式粉碎机广泛应用于粉碎颗状物料中碎或细碎作业1.弹簧1.弹簧2.物料3.滚筒4.机座按操作方式可将发酵分为批发酵和持续发酵，但并不是所有发酵罐可以同步合用于这两种发酵系统。批发酵时，发酵工艺条件随营养液消耗和产物形成而变化。每批发酵结束，要放罐清洗和重新灭菌，再开始新一轮发酵。批发酵系统是非稳定态过程。持续发酵时，新鲜营养液持续流加入发酵罐内，同步产物持续地流出发酵罐。批发罐重要长处是污染杂菌比例小，操作灵活性强，可用来进行几种不同产品生产。其缺陷是发酵罐非生产停留时间所占比重大，非稳态工艺过程设计和操作困难。持续发酵重要长处是可持续运营几种月时间，非生产时间很短，较高底物转化系数，具备较高反映体积速率；缺陷是容易染菌，它合用于不易染菌产品如丙酮、丁醇、酒精、啤酒发酵等。第十一章空气除菌设备工业发酵需要大量无菌空气，除菌办法诸多，如：过滤除菌、静电除菌、辐射灭菌和热灭菌等。但各种办法除菌效果，设备条件，经济指标各不相似，因此除菌限度依照发酵工艺规定而定。普通各种射线，化学试剂灭菌法惯用于无菌室、培养室、仓库等处空气灭菌。而过滤除菌和加热灭菌则是工业发酵生产中惯用灭菌办法，两种办法经常结合使用，可获得较好效果。压缩空气预解决，提供发酵用纯空气是经空压机压出，通过滤器除菌。大气中由于具有尘埃及微生物，因而空压机取气口应设粗过滤器，并安顿在清洁环境或向空中伸展一定位置，尽量减少污染。经压缩空气温度很高，可运用其热量灭菌；当空气冷却后又具备较高相对温度，可导致冷凝水折出；同步空气通过压缩机会带上油雾，这些油雾和水滴会使过滤设备除菌能力下降乃至发酵失败。因而，压缩空气在进入过滤器前必要通过预解决。空气除菌流程空气过滤装置粗过滤器，空压机，空气储罐，空气冷却器，气液分离器，填料分离器，空气过滤器（最后一道过滤器）相对含水量空气中水蒸气分压与同温度下饱和蒸汽压之比称为相对含水量或相对湿度。绝对含水量1kg干空气中所含水蒸汽质称作空气湿度或绝对含水量。露点空气湿度达到饱和时温度。第十二章厌氧发酵及其设备厌氧发酵分固态和液态发酵，液态发酵又分批量发酵和持续发酵以及固定化技术发酵等。固态发酵固态发酵惯用于酿酒、制曲、柠檬酸以及青贮饲料生产，现着重以酿酒为例予以讨论。固态发酵是一种古老老式办法，它具备四大特点：采用比较低温度采用比较低温度，使糖化和发酵同步进行。淀粉酿酒必要通过糖化和发酵过程；水份本是包括于原料颗粒中；老式工艺固态发酵重要靠手工操作，菌种是麸曲或曲汁类型进行拌料，然后入窖或封缸发酵。其发酵过程中固、液、气三态并存，故其产品风味与液态发酵有明显差别；敞口操作整个操作过程中，除原料蒸煮过程能起到灭菌作用外，拌料所用工具、水、空气、场地等都能将大量微生物带入料醅中，它们将与曲种协同作用，从而产生出丰富香味物质，因而固态发酵是多菌种混合发酵。厌氧发酵长处投资很小，只需要厌氧池。单位面积解决量大。劳动强度小，操作简朴。物质损耗小，只损耗1---3%。杂菌易于控制，可采用生料发酵。产品香酸可口。发酵管理简朴，规定较粗放。厌氧发酵缺陷产品生物活性较低，产酶性能弱，微生物生长慢，发酵周期长；不能用来解决淀粉含量高原料，由于产热量高，易烧坏料。中华人民共和国十大名酒：贵州茅台、五粮液、西凤酒、双沟大曲、洋河大曲、古井贡、剑南春、泸州老窖特曲酒、汾酒、董酒。用曲多，发酵期长，多次发酵，多次取酒等独特工艺，这是茅台酒风格独特、品质优秀重要因素。酿制茅台酒要通过两次加生沙(生粮)、八次发酵、九次蒸馏，生产周期长达八九个月，再陈贮三年以上，勾兑调配，然后再贮存一年，使酒质更加和谐醇香，绵软柔和，方准装瓶出厂，所有生产过程近五年之久。茅台酒是风格最完美酱香型大曲酒之典型。好氧固态发酵一种好氧混合菌液固态发酵糟渣秸杆生产菌体蛋白饲料办法。其重要特点是：运用含水比为60-80％糟渣，加入秸秆和糠麸和玉米面，均匀搅拌，使其含水量达到45-55％；加入相对于干料总量为0-4％硫酸铵，相对于干料总量为0-3％尿素；用1％石灰水调至pH5.5—6.5；接入相对于干料总量为8-12％由白地霉、假丝酵母、根霉混合菌液；在温度为28-32℃，通风条件下发酵18-24小时，制成蛋白饲料。好氧固态发酵长处产品生物活性很高，维生素含量很丰富，酶活产量高。能最大限度地转化非蛋白氮为真蛋白氮。蛋白含量由于物质损耗而得以提高。发酵时间短（1---3天）。因而生产酶制剂和为维生素等都是好氧发酵。培养物易于干燥。好氧固态发酵缺陷投资相对较大。杂菌难以控制，易污染杂菌而产生难闻氨味，卫生条件规定较高。物质损耗大（好氧呼吸所至），损耗达到820%。劳动强度大，管理很复杂。占地面积大，料厚度仅可以在3—30CM，有也许发酵失败，技术风险大。原料普通规定蒸煮解决，用以灭菌发酵有时可以将好氧发酵与厌氧发酵结合起来，例如，老式制酱油过程，先将豆子与麦夫混合物料灭菌，接种米曲霉发酵几天，菌丝长满后（好氧发酵产生了大量蛋白酶），装入坛中，同步加入盐，密封（厌氧解决），这时蛋白酶发挥酶解作用，使大豆蛋白分解产氨基酸，得到高营养价值美味酱制品，豆豉生产与此相称。液体发酵，其特点如下：在发酵容器内进行，不是敞口操作；对无菌规定高：对基料、发酵容器、用品等都要灭菌；发酵周期短，底物运用完全，发酵运用率高，产量大，合用于大规模机械化、持续化生产；发酵控制PH、温度、CO2等中间分析与好氧发酵相似，都可采用持续控制或自动控制；发酵装置不需搅拌、通气，故比好气发酵相对简朴。持续发酵优缺陷长处发酵周期短，设备运用率高；节约人力物力，容易实现生产自动化；培养液浓度和代谢物含量相对稳定；产品质量和产量相对稳定。缺陷尚不能所有代替老式间歇发酵，仅在厌氧发酵中有较多产品可行。（如用于好氧发酵，其污染和菌种突变等问题难于解决）固定化细胞是在固定化酶基本上发展起来一项新技术。它是用某些高分子材料将菌种细胞吸附，絮凝或包埋后置一定容器内作持续发酵。具备如下特点：长处：反映迅速、生产能力高；持续发酵，料液边进边出，不发生细胞流失现象；可避免批量生产中反馈抑制现象和产物消耗；操作以便，能较好地实现生产自动化。缺陷：需将细胞固定，其操作较繁，生产中易导致污染。固定化办法三种类型用絮凝剂将细胞凝聚，成网状构造；包埋法：用高分子材料将细胞包埋或凝胶（如用聚乙烯醇、海藻酸钠等材料包埋）；吸附性：用有机或无机多孔材料将细胞吸附（材料具备电负性）。酒精发酵罐，整体为圆柱形罐顶开口：①进料口；②人孔；③接种管；④排气孔；⑤压力表；⑥视镜等。罐底开口：排料口和排污口（两口可合并）下部设：①取样口；②温度、仪表插孔。内部：①蛇管换热器；②喷射洗涤装置。厌气发酵罐有关尺寸：H/D=1.1-1.5(M)啤酒发酵设备，啤酒分前发酵和后发酵，前发酵产品为嫩啤酒，经后发酵后才成熟。后发酵设备，又称贮酒罐，完毕嫩啤酒（生啤酒）继续发酵，饱和CO2，增进啤酒稳定、澄清成熟。第十三章提取与精制微生物发酵工程中，菌种选育和发酵生产管理称为上游和中游工程，而把分离纯化技术，称为下游工程（downstreamprocessing）。应用发酵工程生产产品有两类：一类是代谢产物，另一类是菌体自身，如酵母菌和细菌等。分离提纯后产品，还要通过质量检查合格后，才干成为正式产品。产品不同，分离提纯办法普通不同：如果产品是菌体，可采用过滤、沉淀等办法将菌体从培养液中分离出来；如果产品是代谢产物，可采用蒸馏、萃取、离子互换等办法进行提取。提取时应注意如下几点：时间短，速度快；温度尽量低；pH应调至适合产品稳定范畴；对发酵罐及关于管道设备进行清洗消毒；存储发酵液溶器，管道应具备防腐蚀，易清洗特点。各类提取办法吸附法：可用活性碳、活性白土、氧化铝、树脂等介质作为吸附剂，将产物吸附后再萃取；溶媒萃取：使用有机溶剂如乙醚、乙酸乙酯、乙醇等将产物萃取后，再通过加热回收溶剂获得产品；离子互换法：用离子互换树脂吸附，产品若为阴性则用阳离子互换树脂；产品若为阳性，则用阴离子树脂，吸附后再用缓冲液洗脱，将洗脱液浓缩提取；沉淀法沉淀法可以分为如下几类：盐析法：多用于分离各中蛋白质和酶。有机溶剂沉淀法：多用于生物小分子，多糖及核酸等产品分离纯化，也可用于蛋白质沉淀。等电点沉淀法：用于氨基酸，蛋白质及其她两性物质沉淀。非离子型聚合物沉淀法：多用于生物大分子分离。聚电解质沉淀法：用于酶和食品蛋白质沉淀。生成盐复合物法：用于各种化合物由其是小分子物质沉淀。热变性或酸碱变性沉淀法：又称选取性变性沉淀，可有选取地除去某些不耐热或在一定PH条件下易变性杂蛋白。其她沉淀法：只针对某一种或某一物质产生沉淀办法。蒸馏法：若产品沸点较低沉淀，可采用此法提取，如酒精、丙酮、丁醇、甲醇、甘油等。选取提取办法根据物化性质：酸性（强酸或弱酸）；中性；碱性（强碱或弱碱）；理解其PK值（解离常数）和PI值（等电点）；溶媒性质，PH，温度，以及哪些物质与其产生沉淀等。产物稳定性理解产物在什么环境条下最稳定，以便建立相应提取条件，特别是最佳PH值和最佳温度条件。精制办法有如下某些：除盐：普通用离子互换树脂，可将溶液中无机离子去除。盐析：在产品溶液中加入盐类（如硫酸铵、氯化钠等）沉淀剂，以减少产品在溶剂中溶解度，从而沉淀或转入溶媒相。脱色和去除热原质：发酵液中往往存在色素和磷脂、蛋白、多糖（热原质），可用活性碳去除，也可采用DEAE（二乙胺乙基），葡聚糖凝胶去除。重结晶：运用产物能形成某些不溶性盐类而从溶液中析出，然后再将其转化、纯化、再溶解、结晶，进一步提高其纯度，此法又称中间盐转移法。第十四章发酵工艺条件拟定天然培养基是采用化学成分还不清晰或化学成分还不恒定各种植物和动物组织或微生物浸出物、水解液等物质(例如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨等)制成。适合于各类异养微生物生长，而普通自养微生物都不能生长。合成培养基是用化学成分和数量完全理解物质配制而成。成分精确，重复性强，可以减少不能控制因素。合用于在实验室范畴作关于营养、代谢、分类鉴定、生物测定及选育菌种、遗传分析等定量研究工作。但普通微生物在合成培养基上生长较慢，有些微生物营养规定复杂，在合成培养基上不能生长。半合成培养基多数培养基配制是采用一某些天然有机物作碳源、氮源和生长因子来源，再恰当加入某些化学药物以补充无机盐成分，使其更能充分满足微生物对营养需要。大多数微生物都能在此培养基上生长繁殖。因而，在微生物工业生产上和实验研究中被广泛使用。工业发酵中培养基往往是根据生产流程和作用分为：斜面培养基这是供微生物细胞生长繁殖用，涉及细菌，酵母等斜面培养基以及霉菌、放线菌生孢子培养基或麸曲培养基等。此类培养基重要作用是供应细胞生长繁殖所需各类营养物质。种子培养基（涉及摇瓶种子和小罐种子培养基）培养种子目：扩大培养，增长细胞数量；同步也必要培养出强健、健康、活性高细胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌丝迅速生长。特点：必要有较完全和丰富营养物质，特别需要充分氮源和生长因子；种子培养基中各种营养物质浓度不必太高；种子培养基成分还应考虑与发酵培养基重要成分相近。发酵培养基发酵培养基选取必要提供合成微生物细胞和发酵产物基本成分；有助于减少培养基原料单耗，即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率；有助于提高培养基和产物浓度，以提高单位容积发酵罐生产能力；有助于提高产物合成速度，缩短发酵周期；尽量减少副产物形成，便于产物分离纯化；原料价格低廉，质量稳定，取材容易；所用原料尽量减少对发酵过程中通气搅拌影响，利于提高氧运用率，减少能耗；有助于产品分离纯化，并尽量减少产生“三废”物质。摇瓶培养基前体物质是指当添加到发酵培养基中某些化学物质基本上不变化其分子构造而直接进入产物中小分子物质，从而在一定条件下控制产物合成方向和提高产量。培养基拟定办法一方面必要做好调查研究工作，理解菌种来源、生活习惯、生理生化特性和普通营养规定；另一方面对生产菌种培养条件，生物合成代谢途径，代谢产物化学性质、分子构造、普通提炼办法和产品质量规定等也需要有所理解，以便在选取培养基时做到心中有数；最佳先选取一种较好化学合成培养基做基本，开始时先做某些摇瓶实验；然后进一步做小型发酵罐培养，摸索菌种对各种重要有机碳源和氮源运用状况和产生代谢产物能力。注意培养过程中pH变化，观测适合于菌种生长繁殖和适合于代谢产物形成两种不同pH，不断调节配比来适应上述各种状况。注意每次只限一种变动条件，有了初步成果后来，先拟定一种培养基配比。培养条件温度普通在生物学范畴内每升高10℃，生长速度就加快一倍，因此温度直接影响酶反映，对于微生物来说，温度直接影响其生长和合成酶。pH值培养基中pH值与微生物生命活动有着密切关系，各种微生物有其可以生长和最适生长pH范畴。pH值过高、过低都会影响微生物生长繁殖以及代谢产物积累。控制pH值不但可以保证微生物良好生长，并且可以防止杂菌污染。氧微生物对氧需要不同，是由于依赖获得能量代谢方面差别。好气性菌重要是有氧呼吸或氧化代谢，厌气菌为厌气发酵(分子间呼吸)，兼性厌气菌则两者兼而有之。不同微生物或同一微生物不同生长阶段对通风量规定也不相似。种龄与接种量种子培养期应取菌种对数生长期为宜，菌种过嫩或过老，不但延长发酵周期，并且会减少产量。接种量大小直接影响发酵周期。接种量和培养物生长过程延缓期长短呈反比。接种量过多也无必要，因培养种子费时，并且过多地移人代谢废物，反而会影响正常发酵。大量地接入培养成熟菌种长处可以缩短生长过程延缓期，因而缩短了发酵周期，提高了设备运用率；节约了发酵培养动力消耗；并有助于减少染菌机会。工业微生物培养法分为静置培养和通气培养两大类型静置培养法即将培养基盛于发酵容器中，在接种后，不通空气进行发酵，又称为嫌气性发酵。通气培养法生产菌种以需氧菌和兼性需氧菌居多，它们生长环境必要供应空气，以维持一定溶解氧水平，使菌体迅速生长和发酵，又称为好气性发酵。产生泡沫因素通气和机械搅拌使液体分散和空气窜入，形成气泡；培养基中某些成分变化或微生物代谢活动产气愤泡，培养基中某些成分(如蛋白质及其她胶体物质)分子，在气泡表面排列形成结实薄膜。因而，气泡不易破裂，聚成泡沫层。培养过程消泡办法机械法：使用消泡器具等;化学法：发酵工业惯用消泡剂，有各种天然动植物油及来自石油化工生产矿物油、改性油、表面活性剂等。而新型有机硅聚合物如硅油、硅树脂等，则具备效率高、用量省、无毒性、无代谢性，同步兼有提高微生物合成酶等各种优良特性，是一类有发展前程消泡剂。泡沫控制除了添加消泡剂外，改进培养基成分也是相辅相成一种重要方面。染菌因素设备、管道、阀门漏损、灭菌不彻底；空气净化不好；无菌操作不严或菌种不纯等。厌氧培养办法深层穿刺分离培养：用一根18-20mm直径玻璃管，截成180-200mm长，洗净烘干。一头塞入橡皮塞，加入2/3管长营养琼脂，塞上胶塞或塑料帽，灭菌，凉至凝固。穿刺接|种或待分离物。培养后可见到生长厌氧微生物菌落。此时拔出橡皮塞，用无菌刀切割，分离再培养。此法对于普通厌氧微生物合用。深层穿刺与化学吸氧相结合：深层穿刺后，在培养基上部加一层非脱脂棉，再加一层脱脂棉，上面加入焦性没食子酸和Na2℃O3粉末混合物，用胶塞或塑料帽盖紧。焦性没食子酸和Na2℃O3在有湿气(即水分)存在条件下缓慢作用吸氧和放出CO2，导致厌氧状态，强化了厌氧条件。液体培养基法：液体培养基法重要是在培养基中加入一定还原物质并隔绝空气。常用有庖肉培养基法、硫乙醇酸钠法、牛心脑浸液培养基法等。厌氧罐培养法：碱性焦性没食子酸法：焦性没食子酸与Na2℃O3反映可释放出℃O2并吸取环境中氧。厌氧箱培养法：厌氧培养箱由厌氧环境操作箱、恒温培养箱、高度真空传递箱、气路控制系统、箱架、瓶架等某些构成。培养箱温度能自行调节控制，气路安排合理，能任意输入所需气体和精确调节流量。箱内备有紫外灯，可消毒操作室内空气。使用厌氧培养箱进行厌氧微生物分离培养时，整个操作过程可在正压CO2或氮气下进行，使整个接种过程在无氧状态。因而，厌氧培养箱在分离，研究极端专性厌氧菌时更有其优势。第十五章产品提取纯化设备过滤过滤是除去发酵液中残渣等固体微粒有效手段。其原理是运用毛细孔物质为介质，截留固体物质，使流体从小孔通过。有如下介质供普通使用：粒状介质：河沙、石砾、玻璃棉、木碳、活性白土等；织状介质：天然或人造纤维所构成滤布；如：麻、石棉、棉花，以及各种人造纤维或金属丝；多孔陶瓷：运用离心力或压力使液体通过介质，而将固体物截留。离心过滤和离心沉降分离设备离心分离有两种功能，一是离心分离，二是离心沉降。离心效果与离心力大小有关，离心操作强度与分离因素成正比。第十六章生产举例谷氨酸、单细胞蛋白、Bt、抗生素谷氨酸发酵及生产流程菌种选育→培养基配制→灭菌→扩大培养和接种(二级种)→发酵管理→产品分离纯化→配制→包装→入库谷氨酸发酵过程菌种：谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌等培养基：液体培养基（原料：豆饼或马铃薯等水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁、生物素等）发酵罐持续培养提取：用Na2CO3中和后，过滤、分离发酵培养基中营养物质应全面，缺少营养物质，会影响菌种生长繁殖及正常代谢活动。如生物素（生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需乙酰CoA辅酶）是谷氨酸棒状杆菌生长因子，缺少生物素，谷氨酸合成就会受到影响。另一方面，各种营养物质比例和浓度会影响菌种代谢途径等。如在碳源和氮源比为3∶1时，谷氨酸棒状杆菌会大量合成谷氨酸，但当碳源和氮源比为4∶1时，谷氨酸棒状杆菌只生长而不合成谷氨酸。第三，当pH下降，呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺。谷氨酸生产普通采用三级发酵，即逐渐扩大培养法，这样有助于代谢物谷氨酸集累，其操作步奏如下：斜面菌种→摇床→一级种子罐→二级扩大罐→三级发酵罐生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸合成。而不饱和脂肪酸是磷脂构成成分之一。因而，磷脂合成量也相应减少，这就会导致细胞膜构造不完整，从而提高细胞膜对谷氨酸通透性。单细胞蛋白生产工艺流程菌种（斜面）→摇床→种子罐→发酵罐（或发酵池）→发酵管理→分离（过滤、离心、沉淀等）→粗品→纯化→干燥→产品加工→各种成品单细胞蛋白具备如下长处第一，生产效率高，比动植物高成千上万倍，这重要是由于微生物生长繁殖速率快；第二，生产原料来源广。用于生产单细胞蛋白微生物种类诸多，涉及细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。这些微生物普通要具备下列条件：所生产蛋白质等营养物质含量高，