微生物工程及設(shè)備復(fù)習(xí)資料

1、微生物工程復(fù)習(xí)提綱一、微生物工程概論微生物產(chǎn)品的四大類(lèi)型：微生物菌體細(xì)胞、微生物細(xì)胞的代謝產(chǎn)物（初生和次生代謝）、通過(guò)微生物細(xì)胞轉(zhuǎn)化的類(lèi)型（藥物、激素）、微生物分泌的蛋白和酶類(lèi)。微生物工程的發(fā)展簡(jiǎn)史1）傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)天然發(fā)酵2）第一代微生物發(fā)酵技術(shù)純培養(yǎng)技術(shù)的建立：1.1680年列文虎克發(fā)明顯微鏡，第一個(gè)通過(guò)顯微鏡觀察到用肉眼看不見(jiàn)的微生物，包括細(xì)菌、酵母等。2.1857年法國(guó)人巴斯德發(fā)現(xiàn)并證明了酒精發(fā)酵是由活酵母引起的，各種不同的發(fā)酵產(chǎn)物是由不同的微生物產(chǎn)生的。3.1897年德國(guó)的畢希納進(jìn)一步證明酶對(duì)發(fā)酵的作用，為微生物工程奠定了牢固的基礎(chǔ)。4.十九世紀(jì)初德國(guó)人科赫首先發(fā)明固體培養(yǎng)基，

2、得到了細(xì)菌的純培養(yǎng)物，由此建立了細(xì)菌的純培養(yǎng)技術(shù)。3）近代微生物發(fā)酵技術(shù)深層培養(yǎng)技術(shù) 4）第三代微生物發(fā)酵技術(shù)微生物工程二、微生物的代謝調(diào)節(jié)和代謝工程1. 代謝工程基本思路：根據(jù)已有的遺傳和生化知識(shí)，找出限速步驟，進(jìn)行遺傳操作 2.代謝工程的設(shè)計(jì)：改變代謝途徑，擴(kuò)展代謝途徑，轉(zhuǎn)移或構(gòu)建新的代謝途徑。三、菌種的來(lái)源與選育1.微生物工程的工業(yè)生產(chǎn)水平的決定要素：生產(chǎn)菌種的性能，發(fā)酵及提純工藝條件（發(fā)酵工藝的優(yōu)化和提取工藝的優(yōu)化），生產(chǎn)設(shè)備。其中第一步優(yōu)良的菌種是最重要的。2.分離純化、篩選菌種的一般步驟：調(diào)查研究（資料查閱） 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 標(biāo)本采集 標(biāo)本的預(yù)處理 富集培養(yǎng) 菌種初篩 菌種復(fù)篩 性能

3、鑒定 菌種保藏3.標(biāo)本預(yù)處理常用的方法：物理方法：加熱、膜過(guò)濾、離心等?；瘜W(xué)方法：加碳酸鈣提高pH值等。誘餌法：將固體基質(zhì)加到待檢的土壤或水中，待其菌落長(zhǎng)成后再鋪平板。預(yù)處理的目的：可大大提高菌種分離的效率。富集培養(yǎng)：指給混合菌群提供一些有利于所需菌株生長(zhǎng)或不利于其他菌型生長(zhǎng)的條件，從而增加混合菌群中所需菌株的數(shù)量，而得以快速分離純化的目的。四、優(yōu)良菌種的選育1.優(yōu)良菌種選育的方法：自然選育、誘變選育、抗噬菌體菌種的選育、雜交育種、原生質(zhì)體融合技術(shù)、基因工程技術(shù)。2名詞解釋?zhuān)鹤匀贿x育：不經(jīng)人工處理，利用微生物的自然突變進(jìn)行菌種選育的過(guò)程。誘變育種：利用各種被稱(chēng)為誘變劑的物理因素和化學(xué)試劑處理微

4、生物細(xì)胞，提高基因突變變頻率，再通過(guò)適當(dāng)?shù)暮Y選方法獲得所需要的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌種的育種方法。雜交育種：將不同菌株的遺傳物質(zhì)進(jìn)行交換、重組，使不同菌株的優(yōu)良性狀集中在重組體中，得到具有新性狀的菌株。原生質(zhì)體融合技術(shù)：將遺傳性狀不同的兩種菌(包括種間、種內(nèi)及屬間)融合為一個(gè)新細(xì)胞的技術(shù)。即實(shí)現(xiàn)遺傳重組。準(zhǔn)性生殖：3常用誘變劑：物理誘變劑、化學(xué)誘變劑（堿基類(lèi)似物，與堿基反應(yīng)的物質(zhì)、在DNA分子中插入或缺失一個(gè)或幾個(gè)堿基）、生物誘變劑（噬菌體，轉(zhuǎn)座子）。4.誘變育種的基本過(guò)程：選擇合適的出發(fā)菌株 制備待處理的菌懸液 誘變處理 篩選 保藏和擴(kuò)大培養(yǎng)P53.(選擇)5.（大題）誘變育種的基本方法：1）出發(fā)菌株選

5、擇一是考慮出發(fā)菌株是否具有特定生產(chǎn)性狀的能力或潛力，即菌株是否具有產(chǎn)生特定代謝產(chǎn)物的催化酶系的基因。菌株來(lái)源是從自然界中分離得到的野生型菌株；通過(guò)生產(chǎn)選育，即由自發(fā)突變經(jīng)篩選得到的高產(chǎn)菌株；已經(jīng)誘變過(guò)的菌株。 其次是出發(fā)菌株最好已具備一些有利的性狀，如生長(zhǎng)速度快、營(yíng)養(yǎng)要求低和產(chǎn)孢子早而多的菌株。2）制備菌懸液：待處理的菌懸液應(yīng)考慮微生物的生理狀態(tài)、懸液的均一性和環(huán)境條件。一般要求菌體處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，并采取一定的措施促使細(xì)胞處于同步生長(zhǎng)。懸液的均一性可保證誘變劑與每個(gè)細(xì)胞機(jī)會(huì)均等并充分地接觸，避免出現(xiàn)不純的菌落，給后續(xù)的篩選工作造成困難。 菌懸液的細(xì)胞濃度一般控制為：真菌孢子或酵母細(xì)胞10610

6、7個(gè)/ml，放線菌或細(xì)菌108個(gè)/ml。菌懸液一般用生理鹽水（0.85%NaCl）稀釋。3）誘變處理：誘變劑劑量選擇 ：在誘變處理前，一般應(yīng)預(yù)先做誘變劑用量對(duì)菌體死亡數(shù)量的致死曲線，選擇合適的處理劑量。不同微生物，使用的劑量不同；誘變率隨誘變劑劑量的增加而提高。但達(dá)到一定劑量后，再加大劑量反而會(huì)使突變率下降。誘變劑使用：?jiǎn)我徽T變劑處理；復(fù)合誘變劑處理 6（大題）原生體的融合技術(shù)一般步驟：選擇親株、原生質(zhì)體的制備、原生質(zhì)體的融合、原生質(zhì)體再生和融合子選擇等步驟。（常用的試劑）方法：1）選擇親株：選擇遺傳性狀穩(wěn)定且具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的兩個(gè)親株。為了能明確檢測(cè)到融合子，參與融合的親株一般都需要帶有可以識(shí)別

7、的遺傳標(biāo)記，如營(yíng)養(yǎng)缺陷型或抗藥性等 2）原生質(zhì)體制備：去除細(xì)胞壁是制備原生質(zhì)體的關(guān)鍵。培養(yǎng)基中添加甘氨酸，可以使菌體較容易被酶解。在菌體生長(zhǎng)階段添加蔗糖也能提高細(xì)胞壁對(duì)溶菌酶的敏感性。在菌體生長(zhǎng)對(duì)數(shù)期加入適量青霉素，就能使細(xì)胞對(duì)溶菌酶更敏感。菌齡：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)中期細(xì)胞的細(xì)胞壁中肽聚糖含量很低，對(duì)溶菌酶敏感。一般是將原生質(zhì)體放在高滲的環(huán)境中以維持它的穩(wěn)定性。3）原生質(zhì)體融合：聚乙二醇（PEG）能有效地促進(jìn)原生質(zhì)體融合。一般PEG的使用濃度范圍在25-40%。采用電融合儀：在高頻電場(chǎng)下，用直流電穿孔來(lái)進(jìn)行融合。4）原生質(zhì)體再生：使原生質(zhì)體重新長(zhǎng)出細(xì)胞壁，恢復(fù)完整的細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)。不同微生物的原生質(zhì)體的最

8、適再生條件不同，最重要的一個(gè)共同點(diǎn)是都需要高滲透壓。5）融合重組子的篩選：通過(guò)兩親株遺傳標(biāo)記的互補(bǔ)而得以識(shí)別 。如兩親株的遺傳標(biāo)記分別為營(yíng)養(yǎng)缺陷型A+B-和A-B+，融合重組子應(yīng)是A+B+或A-B-。7.基因工程技術(shù)的主要步驟基因工程技術(shù)：將一個(gè)含有目的基因DNA片段經(jīng)體外操作與載體連接，并轉(zhuǎn)入一受體細(xì)胞（通常多為細(xì)菌），使之?dāng)U增、表達(dá)的操作過(guò)程。一般過(guò)程方法：含目的基因的DNA片段的準(zhǔn)備；載體；含目的基因的DNA片段與載體相連接；將重組分子送入受體細(xì)胞，并于其中復(fù)制、擴(kuò)增；篩選出帶有重組DNA的轉(zhuǎn)化細(xì)胞；鑒定外源基因的表達(dá)產(chǎn)物五、菌種的保藏的方法（原理：P78 選擇題）1斜面低溫保藏法：將菌

9、株接種于合適斜面培養(yǎng)基上，而后置于4冰箱保藏，每隔一定時(shí)間進(jìn)行移接培養(yǎng)后再將新斜面繼續(xù)保藏。這種保藏方法簡(jiǎn)單，存活率高，易于推廣，經(jīng)常使用的菌種可采用這種方法。其缺點(diǎn)是菌種仍有一定強(qiáng)度的代謝活動(dòng)條件，保存時(shí)間不長(zhǎng)，而且傳代多，因此菌種客易產(chǎn)生變異。 2、液體石蠟保藏法：將生長(zhǎng)好的新鮮斜面在無(wú)菌條件下倒入已滅菌的液體石蠟，油層要高出斜面上端1cm，使之與空氣隔絕，然后垂直放于室溫或冰箱內(nèi)保藏即可。這種方法也比較簡(jiǎn)便，且保藏時(shí)間一般可長(zhǎng)達(dá)l年以上。適于保存部分霉菌、酵母菌、放線菌，但對(duì)細(xì)菌效果較差，對(duì)某些能同化烴類(lèi)的微生物則不適用。3、砂土管保藏法：將孢子懸浮液轉(zhuǎn)移至滅過(guò)菌的砂土管中，于真空干燥器

10、內(nèi)用真空泵抽干，再轉(zhuǎn)至有干燥劑的容器中，密封低溫保藏。該法是用人工方法模擬自然環(huán)境使菌種得以棲息。適用于細(xì)菌的芽孢、霉菌和放線菌孢子的保藏，不適于對(duì)干燥敏感的無(wú)芽孢的細(xì)菌和酵母菌。主要包括砂土管制備和真空抽干兩步。4、真空冷凍干燥保藏法：在低溫下迅速將細(xì)胞凍結(jié)以保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整，然后在真空下使水分升華。這樣菌種的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)處于極低水平，不易發(fā)生變異和死亡，可長(zhǎng)期保存，一般為510年。微生物在此條件下易死亡，所以需加入一些物質(zhì)作保護(hù)劑，一般常用的是脫脂牛奶、血清等。該法存活率高，變異率低，并能廣泛適用于細(xì)菌（有芽孢和無(wú)芽孢的）、酵母、霉菌孢子、放線菌孢子和病毒等，因此是目前廣泛采用的好方法

11、。其缺點(diǎn)是手續(xù)麻煩，操作復(fù)雜，要求嚴(yán)格，并需有一定設(shè)備條件。 5、液氮超低溫保藏法：適用范圍最廣的超低溫保藏法。其原理是液氮的溫度可達(dá)-196 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其新陳代謝作用停止的溫度（-130 ），此時(shí)，菌種的代謝活動(dòng)停止，化學(xué)作用亦隨之消失。注意點(diǎn)：安瓿管是否完好、冷凍的速度、液氮的添加6、懸液保藏法：即寡營(yíng)養(yǎng)保藏，將微生物懸浮在不含養(yǎng)分的溶液中，如蒸餾水等。保藏的關(guān)鍵：試管密封好，以防水分蒸發(fā)。7、低溫保藏法：多數(shù)微生物可在-20 以下的低溫中保藏。注意：融化后的菌種不能再用低溫保存，要重新移種后再冷藏。保藏方法斜面冰箱保藏法 4； 3-6個(gè)月沙土管保藏法 產(chǎn)孢子或芽孢微生物，1年菌絲速凍法

12、甘油或二甲基亞砜作為保護(hù)劑，-20 石蠟油封存法 1年左右真空冷凍干燥保藏法 任何微生物；一般5年以上液氮超低溫保藏法 -196；保護(hù)劑；保存期長(zhǎng)六、培養(yǎng)基1.培養(yǎng)基的類(lèi)型：根據(jù)來(lái)源不同，分為：天然培養(yǎng)基：采用化學(xué)成分不清楚或化學(xué)成分不恒定的各種動(dòng)植物或微生物的浸出物、水解液等物質(zhì)制成的。合成培養(yǎng)基：用化學(xué)成分和數(shù)量完全了解的物質(zhì)配制而成，成分精確，重復(fù)性強(qiáng)，可減少不能控制因素。半合成培養(yǎng)基：既含有天然成分又含有純化學(xué)試劑的培養(yǎng)基。根據(jù)物理性狀不同，分為：液體培養(yǎng)基，固體培養(yǎng)基，半固體培養(yǎng)基根據(jù)主要成分和使用目的，分為：基礎(chǔ)培養(yǎng)基增殖培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基：培養(yǎng)基中加有能與某一菌的無(wú)色代謝物發(fā)生顯色

13、反應(yīng)的指示劑。選擇培養(yǎng)基：根據(jù)某生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求或其對(duì)某化學(xué)、物理因素的抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基。根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，分為：孢子培養(yǎng)基，種子培養(yǎng)基，發(fā)酵培養(yǎng)基。種子培養(yǎng)基：滿(mǎn)足菌種生長(zhǎng)用的。營(yíng)養(yǎng)豐富，氮源、維生素比例較高。發(fā)酵培養(yǎng)基：滿(mǎn)足大生產(chǎn)中大量菌體生長(zhǎng)和繁殖以及代謝產(chǎn)物積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。2微生物培養(yǎng)基的成分（常用的種類(lèi)，作用，類(lèi)型）：碳源，氮源，無(wú)機(jī)鹽，微量元素，生長(zhǎng)因子，促進(jìn)劑和抑制劑，前體和水。3常用碳源：糖類(lèi)、脂類(lèi)、有機(jī)酸、低碳醇。糖類(lèi)：葡萄糖（純葡萄糖、水解淀粉），乳糖（純?nèi)樘恰⑷榍宸郏?，淀粉（大麥、花生粉、燕麥粉、黑麥粉、大豆粉等），糖蜜（甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、粗紅糖、精白糖等）脂類(lèi)如

14、各種植物油和動(dòng)物油也能被許多微生物用作碳源和能源。有機(jī)酸：如乳酸，醋酸，檸檬酸，延胡索酸等3.氮源：分為無(wú)機(jī)氮源和有機(jī)氮源1）無(wú)機(jī)氮源：種類(lèi)：銨鹽、硝酸鹽和氨水。特點(diǎn)：微生物對(duì)它們的吸收快，所以也稱(chēng)之謂迅速利用的氮源。但無(wú)機(jī)氮源的迅速利用常會(huì)引起pH的變化。選擇合適的無(wú)機(jī)氮源的意義：滿(mǎn)足菌體生長(zhǎng)，穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過(guò)程中的pH 2）有機(jī)氮源：工業(yè)上常用的有機(jī)氮源都是一些廉價(jià)的原料，花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、魚(yú)粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟。除提供氮源外，有些有機(jī)氮源還提供大量的無(wú)機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子。如：玉米漿含有可溶性蛋白、生長(zhǎng)因子（生物素）、苯乙酸；較多的乳

15、酸硫、磷、微量元素等有機(jī)氮源成分復(fù)雜，可以從多個(gè)方面對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行影響，而另一方面有機(jī)氮源的來(lái)源具有不穩(wěn)定性。所以在有機(jī)氮源選取時(shí)和使用過(guò)程中，必須考慮原料的波動(dòng)對(duì)發(fā)酵的影響。使用注意：有機(jī)氮源和無(wú)機(jī)氮源應(yīng)當(dāng)混合使用；早期：容易利用易同化的氮源無(wú)機(jī)氮源；中期：菌體的代謝酶系已形成、則利用蛋白質(zhì)。有些產(chǎn)物會(huì)受氮源的誘導(dǎo)和阻遏。4.無(wú)機(jī)鹽：磷酸鹽、硫酸鎂、鉀鹽、微量元素（錳、鐵）等。來(lái)源：C、N源，以鹽的形式補(bǔ)充；使用注意點(diǎn)：對(duì)于其它渠道有可能帶入的過(guò)多的某種無(wú)機(jī)離子和微量元素在發(fā)酵過(guò)程中必須加以考慮；使用時(shí)注意鹽的形式（pH的變化）。5,。名詞解釋?zhuān)呵绑w：某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微

16、生物在生物合成過(guò)程結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入而有較大的提高。產(chǎn)物促進(jìn)劑：那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。抑制劑：可以抑制某些代謝途徑的進(jìn)行，同時(shí)刺激另一代謝途徑，以致可以改變微生物的代謝途徑。6.培養(yǎng)基的優(yōu)化培養(yǎng)基設(shè)計(jì)與優(yōu)化的大致步驟：1）根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基配制的基本理論，初步確定可能的成分；2）通過(guò)單因子實(shí)驗(yàn)確定最為適宜的培養(yǎng)基成分；3）通過(guò)多因子實(shí)驗(yàn)確定各成分的最適濃度正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟：1）根據(jù)問(wèn)題的要求和客觀的條件確定因子和水平，列出因子水平表；2）根據(jù)因子和水平數(shù)選用合適的正交表，設(shè)計(jì)正交表頭，并安

17、排實(shí)驗(yàn)；3）根據(jù)正交表給出的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；4）對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，選出較優(yōu)的“試驗(yàn)”條件以及對(duì)結(jié)果有顯著影響的因子。七、發(fā)酵工藝的控制1溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制1）溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響生物體的生命活動(dòng)可以看作是相互連續(xù)進(jìn)行酶反應(yīng)的表現(xiàn)，任何化學(xué)反應(yīng)又都和溫度有關(guān)。所以溫度直接影響酶反應(yīng)，從而影響著生物體的生命活動(dòng)。每種微生物各有其生長(zhǎng)發(fā)育所需的溫度。在最適溫度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)速度隨溫度升高而增加，發(fā)酵溫度升高，生長(zhǎng)周期就縮短。不同生長(zhǎng)階段的微生物對(duì)溫度的反應(yīng)則不同。2）溫度對(duì)產(chǎn)物形成的影響許多產(chǎn)物的形成速率對(duì)溫度都很敏感。3）溫度影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)如溫度可影響氧在發(fā)酵液中的溶解度，影響基

18、質(zhì)的分解速率等。從而間接影響了微生物的生物合成。4）溫度影響生物合成的方向如金色鏈絲菌在低于30 時(shí)，合成金霉素的能力強(qiáng)，在高于35 時(shí)，合成四環(huán)素的能力非常強(qiáng)，金霉素的合成幾乎停止。2.生物熱（名詞解釋?zhuān)荷a(chǎn)菌在生長(zhǎng)繁殖時(shí)產(chǎn)生的大量熱量。培養(yǎng)基中碳水化合物，脂肪，蛋白質(zhì)等物質(zhì)被分解為CO2和NH3時(shí)釋放出的大量能量。用途：合成高能化合物，供微生物生命代謝活動(dòng)，熱能散發(fā)。影響生物熱的因素：生物熱隨菌株，培養(yǎng)基，發(fā)酵時(shí)期的不同而不同。還與菌體的呼吸強(qiáng)度有對(duì)應(yīng)關(guān)系。3.攪拌熱（名詞解釋?zhuān)簲嚢杵鞯臋C(jī)械攪拌的動(dòng)能以摩擦放熱的方式使熱量散發(fā)在發(fā)酵液中。4.蒸發(fā)熱（名詞解釋?zhuān)和ㄈ氚l(fā)酵罐的空氣，其溫度

19、和濕度隨季節(jié)及控制條件的不同而有所變化。空氣進(jìn)入發(fā)酵罐后，就和發(fā)酵液廣泛接觸進(jìn)行熱交換。同時(shí)必然會(huì)引起水分的蒸發(fā)；蒸發(fā)所需的熱量即為蒸發(fā)熱。5.發(fā)酵熱（名詞解釋?zhuān)好~解釋?zhuān)荷硭嵝晕镔|(zhì)：無(wú)機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì)，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無(wú)機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì)，如硫酸胺；生理堿性物質(zhì)：菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無(wú)機(jī)氮源稱(chēng)為生理堿性物質(zhì)，如硝酸鈉。6.pH對(duì)發(fā)酵的影響：（發(fā)酵過(guò)程中培養(yǎng)液的pH值是微生物在一定環(huán)境條件下代謝活動(dòng)的綜合指標(biāo)，是一項(xiàng)重要的發(fā)酵參數(shù)。 它對(duì)菌體的生長(zhǎng)和產(chǎn)品的積累有很大的影響。因此，必須掌握發(fā)酵過(guò)程中pH的變

20、化規(guī)律，及時(shí)監(jiān)測(cè)并加以控制，使它處于最佳的狀態(tài)。盡管多數(shù)微生物能在34個(gè)pH單位的pH范圍內(nèi)生長(zhǎng)，但是在發(fā)酵工藝中，為了達(dá)到高生長(zhǎng)速率和最佳產(chǎn)物形成，必須使pH在很窄的范圍內(nèi)保持恒定。）pH影響酶的活性。當(dāng)pH值抑制菌體某些酶的活性時(shí)使菌的新陳代謝受阻。pH值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進(jìn)行。pH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用。pH不同，往往引起菌體代謝過(guò)程不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。 7.影響發(fā)酵pH的因素1）發(fā)酵過(guò)程中pH的變化：生長(zhǎng)階段：此時(shí)，微生物調(diào)節(jié)

21、培養(yǎng)基pH的能力驚人，所以培養(yǎng)開(kāi)始時(shí)發(fā)酵液pH的影響是不大的。 生成階段：某些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液pH變化。如有機(jī)酸類(lèi)產(chǎn)生使pH下降，紅霉素、潔霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使pH上升。 自溶階段： pH上升，發(fā)酵后期，pH上升。 2）引起pH下降的因素：碳源過(guò)量：特別是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。 消泡劑添加過(guò)量。生理酸性物質(zhì)的存在3）引起pH上升的因素：氮源過(guò)多：無(wú)機(jī)/有機(jī)氮源的代謝起到提高pH的作用。生理堿性物質(zhì)的存在。中間補(bǔ)料，堿性物質(zhì)添加過(guò)多。當(dāng)碳源不足時(shí)氮源當(dāng)碳源利用pH上升，是補(bǔ)料的標(biāo)志之一。8.臨界溶氧濃度（名詞解釋?zhuān)篊Cr指在好氧發(fā)酵中，滿(mǎn)足微生

22、物呼吸的最低氧濃度。9氣液相間的氧傳遞和傳質(zhì)方程式 穩(wěn)定狀態(tài)下，氧分子從氣體擴(kuò)散到液體主體的傳遞速率為：10.攝氧率(r)（名詞解釋?zhuān)簡(jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位體積的發(fā)酵液所需要的氧量。mmol O2·L-1·h-1 。11. r= QO2 .X（X：細(xì)胞濃度）呼吸強(qiáng)度（QO2）：用來(lái)描述微生物的耗氧速度，指單位時(shí)間內(nèi)單位體積重量的細(xì)胞所消耗的氧氣，mmol O2·g菌-1·h-1 12.溶氧濃度控制（溶氧對(duì)發(fā)酵的影響，對(duì)溶氧調(diào)節(jié)的方法）：1）從供氧方面考慮：從氧傳遞動(dòng)力學(xué)方程式，可以看出：在供氧方面，主要是設(shè)法提高氧傳遞的推動(dòng)力（c* - cL)和體積氧傳遞系數(shù)

23、KLa。（1）提高kLa ：kLa 反映了設(shè)備的供氧能力，不但與反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，還與發(fā)酵液的性質(zhì)有關(guān)（粘度、濃度等）攪拌轉(zhuǎn)速：kLa (Pg/V) ×Vs Pg N2.46?？梢?jiàn)，提高N可以有效的提高kLa，從而增加發(fā)酵液中的溶氧濃度。但是，高轉(zhuǎn)速也有不利的方面（能耗 、菌體對(duì)剪切力的要求）。Vs-空氣流速：由公式kLa (Pg/V) ×Vs可知，提高Vs即提高通風(fēng)量Q也可以有效的提高kLa。但不能夠無(wú)限的增加通風(fēng)量,研究表明，當(dāng)通風(fēng)量增加到一定的量后，(Pg/V)會(huì)隨著Q的增加而下降。也就是說(shuō)單位體積發(fā)酵液所擁有的攪拌功率會(huì)下降，不但不能提高kLa，甚至?xí)斐蒶La

24、值的下降。可見(jiàn)，提高KLa最有效的方法是提高N與Vs，并協(xié)調(diào)兩者之間的關(guān)系，其他方法效果不大，且受限制較多。（2）提高（c* - cL)，即氧傳遞動(dòng)力：c*，改變c*是沒(méi)有太大的余地的。因?yàn)?，發(fā)酵溫度、濃度等嚴(yán)格的受到菌體生長(zhǎng)和發(fā)酵工藝的限制。提高罐壓：Pi增加則與之平衡的Ci也會(huì)增加，對(duì)提高（c* - c)是有一定作用的。利用純氧，可以提高（c* - cL)。缺點(diǎn)：價(jià)格較高，易引起爆炸消沫劑：加入消沫劑，分布在氣液界面，增大了傳遞阻力，使KL下降。使用的消沫劑是表面活性物質(zhì)，盡管會(huì)引起溶解氧濃度的暫時(shí)下降，但最終會(huì)改善發(fā)酵液的通氣效率。離子強(qiáng)度：電解質(zhì)溶液中的氣泡比在水中的要小，所以有較大的

25、比表面積。因此同樣條件下，電解質(zhì)溶液的KL值也比水中的大。影響推動(dòng)力的因素：如溫度、電解質(zhì)溶液等。2）從耗氧方面考慮：攝氧速率：r= QO2 .XX：菌體濃度QO2 ：遺傳因子、菌齡、營(yíng)養(yǎng)成分與濃度、有害物質(zhì)的積累、培養(yǎng)條件。13.發(fā)酵過(guò)程泡沫產(chǎn)生的原因（1）通氣攪拌的強(qiáng)烈程度：通氣大、攪拌強(qiáng)烈可使泡沫增多，因此在發(fā)酵前期由于培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分消耗少，培養(yǎng)基成分豐富，易起泡。應(yīng)先開(kāi)小通氣量，再逐步加大。攪拌轉(zhuǎn)速也如此。也可在基礎(chǔ)料中加入消泡劑。（2）培養(yǎng)基配比與原料組成：培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富，黏度大，產(chǎn)生泡沫多而持久，前期難開(kāi)攪拌。（3）菌種、種子質(zhì)量和接種量：菌種質(zhì)量好，生長(zhǎng)速度快，可溶性氮源較快被利

26、用，泡沫產(chǎn)生幾率也就少。菌種生長(zhǎng)慢的可以加大接種量（4）滅菌質(zhì)量：培養(yǎng)基滅菌質(zhì)量不好，糖氮被破壞，抑制微生物生長(zhǎng)，使種子菌絲自溶，產(chǎn)生大量泡沫，加消泡劑也無(wú)效。14.泡沫對(duì)發(fā)酵的危害1）降低發(fā)酵設(shè)備的利用率 2）增加了菌群的非均一性 3）增加了染菌的機(jī)會(huì) 4）導(dǎo)致產(chǎn)物的損失 5）消泡劑會(huì)給后面的提取工序帶來(lái)困難6）泡沫中的代謝氣體不易被帶走，改變了生活環(huán)境，使菌體代謝異常，導(dǎo)致菌體提前自溶15.影響泡沫穩(wěn)定性的因素泡徑大小2）溶液所含助泡物的類(lèi)型和濃度3）起泡液的粘度4）其它 溫度，pH，表面電荷。16.泡沫的控制方法：1）物理消沫法 2）化學(xué)消沫法3）減少培養(yǎng)基中易起泡的成分4）減少培養(yǎng)基中

27、粘度大的成分5）適當(dāng)減少通氣量及攪拌轉(zhuǎn)速物理消泡法：原理：靠機(jī)械力引起強(qiáng)烈振動(dòng)或者壓力變化，促使泡沫破裂，或借機(jī)械力將排出氣體中的液體加以分離回收。方法：罐內(nèi)消沫法，最簡(jiǎn)單的就是在攪拌軸上部安裝消沫漿。罐外消沫法，將泡沫引出罐外，消泡后，液體再返回罐內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)：不需要引進(jìn)外界物質(zhì)、節(jié)省原材料、減少污染機(jī)會(huì)。 缺點(diǎn)：不能從根本眾消除引起穩(wěn)定泡沫的因素。化學(xué)消泡法：機(jī)理：當(dāng)泡沫的表層存在著由極性的表面活性物質(zhì)形成雙電層時(shí)，可以加入另一種具有相反電荷的表面活性劑，以降低泡沫的機(jī)械強(qiáng)曲或加入某些具有強(qiáng)極性的物質(zhì)與發(fā)泡劑爭(zhēng)奪液膜上的空間，降低液膜強(qiáng)度，使泡沫破裂。當(dāng)泡沫的液膜具有較大的表面粘度時(shí)，可以加入

28、某些分子內(nèi)聚力較小的物質(zhì)，以降低液膜的表面粘度，使液膜的液體流失，導(dǎo)致泡沫破裂。15.常用消泡劑：天然油脂、聚醚類(lèi)、高級(jí)醇、硅酮類(lèi)、脂肪酸、亞硫酸、磺酸鹽。其中最多的是天然油脂和聚醚類(lèi)。天然油脂：常用的有玉米油、米糠油、豆油、棉子油、魚(yú)油及豬油等。 聚醚類(lèi)：在生產(chǎn)上應(yīng)用較多的是聚氧丙烯甘油（GP）和聚氧乙烯氧丙烯甘油(GPE)。 它們以一定比例配置的消泡劑又稱(chēng)為泡敵。高級(jí)醇類(lèi)：十八醇是較常用的一種，可以單獨(dú)或與載體一起使用。據(jù)報(bào)導(dǎo)，它與冷榨豬油一起控制青霉素發(fā)酵的泡沫，效果較好。聚二醇具有消沫效果持久的特點(diǎn)，尤其適用于霉菌發(fā)酵。 硅酮類(lèi)：主要是聚二甲基硅氧烷及其衍生物。適用于微堿的細(xì)菌發(fā)酵液。

29、8、 發(fā)酵過(guò)程參數(shù)檢測(cè)和自動(dòng)控制*補(bǔ)料的內(nèi)容和策略*發(fā)酵過(guò)程中雜菌污染與控制1.發(fā)酵參數(shù)分類(lèi)1）按參數(shù)性質(zhì)分物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、壓力、空氣流量、表觀粘度等化學(xué)參數(shù)：基質(zhì)濃度（包括糖、氮、磷）、pH、產(chǎn)物濃度、核酸量、溶解氧、溶解二氧化碳、排氣O2和CO2濃度等生物參數(shù)：菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體比生長(zhǎng)速率、呼吸強(qiáng)度、基質(zhì)消耗速率、關(guān)鍵酶活力等2）按檢測(cè)手段分直接參數(shù)：能反映過(guò)程中菌體的生理代謝狀況的參數(shù)，可通過(guò)傳感器等測(cè)量?jī)x器直接測(cè)量。在線檢測(cè)參數(shù)：指不經(jīng)取樣直接從發(fā)酵罐上安裝的儀表上得到的參數(shù)，如溫度、pH、攪拌轉(zhuǎn)速；離線檢測(cè)參數(shù)：指取出樣后測(cè)定得到的參數(shù)，如殘?zhí)?、菌體濃度。間接參數(shù)：不能

30、直接測(cè)量的，需根據(jù)基本參數(shù)通過(guò)計(jì)算求得的參數(shù)，如攝氧量、體積溶氧系數(shù)等2.溫度（物理參數(shù)）：指發(fā)酵整個(gè)過(guò)程或不同階段所維持的溫度。 溫度的高低與下列參數(shù)有密切關(guān)系：發(fā)酵中的酶反應(yīng)速度，菌體生長(zhǎng)速度，產(chǎn)物合成速度，氧在培養(yǎng)液中的溶解度，傳遞速度溫度傳感器：常用的有熱電阻（鉑電阻和銅電阻）、熱電耦、雙金屬片3.pH（化學(xué)參數(shù)）：發(fā)酵過(guò)程中各種產(chǎn)酸，產(chǎn)堿生化反應(yīng)的綜合結(jié)果，與菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成有重要的關(guān)系。pH的高低與菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成有著重要的關(guān)系。pH電極實(shí)際上是由參比電極與指示電極組成的一個(gè)自發(fā)電池。該電池的參比電極的輸出電位恒定，指示電極的輸出電位隨被測(cè)體系中氫離子活度而變化。因此整個(gè)自發(fā)電

31、池的電動(dòng)勢(shì)就是被測(cè)體系中氫離子活度的函數(shù)。復(fù)合電極：將兩支電極都裝在一根玻璃管中，這種電極叫復(fù)合電極，工業(yè)上在線檢測(cè)大都使用這種電極。它結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝。4.菌體濃度：菌體濃度的大小和變化速度對(duì)生化反應(yīng)有影響，特別是對(duì)抗生素等次級(jí)代謝產(chǎn)物的發(fā)酵，菌體濃度與培養(yǎng)液的粘度，DO都有關(guān)。細(xì)胞濃度的測(cè)量：化學(xué)法：如DNA、RNA分析等。物理法：如重量分析、分光光度分析、濁度分析等。新技術(shù)：以電容法為測(cè)量原理的在線活細(xì)胞濃度測(cè)量傳感器。常用流通式濁度計(jì)，其原理是使發(fā)酵罐中的發(fā)酵液進(jìn)入一流通式薄層比色杯，用波長(zhǎng)500600nm的光束測(cè)量發(fā)酵液的光密度，然后發(fā)酵液再返回發(fā)酵罐中，所測(cè)度的OD值與細(xì)胞濃度成

32、線性關(guān)系。5名詞解釋?zhuān)汉粑蘎Q：發(fā)酵過(guò)程中二 氧化碳生成比速與氧的消耗比速的商。攝氧率OUR：菌體細(xì)胞氧的吸收率，就是單位體積培養(yǎng)液在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的氧量CO2釋放率（CER）：?jiǎn)挝惑w積發(fā)酵液在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的CO2量9、 微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1.類(lèi)型（生長(zhǎng)相關(guān)型）：菌體生長(zhǎng)、碳源利用和產(chǎn)物形成幾乎都在相同的時(shí)間出現(xiàn)高峰菌體生長(zhǎng)類(lèi)型：終產(chǎn)物就是菌體本身，菌體增加與碳源利用平行。如酵母、蘑菇菌絲等。代謝產(chǎn)物類(lèi)型：產(chǎn)物是碳源的直接氧化產(chǎn)物。產(chǎn)物積累與菌體增長(zhǎng)相平行。如酒精、乳酸等。2.類(lèi)型 （生長(zhǎng)部分相關(guān)型）：微生物生長(zhǎng)與產(chǎn)物合成是分開(kāi)的：第一時(shí)期：菌體迅速增長(zhǎng)，產(chǎn)物形成很少或無(wú)第二時(shí)期：產(chǎn)物高速

33、形成，生長(zhǎng)可能有第二峰；碳源利用出現(xiàn)兩高峰。（部分相關(guān)）其產(chǎn)物不是碳源的直接氧化產(chǎn)物，而是菌體代謝的主流產(chǎn)物，產(chǎn)量較高。分兩類(lèi)：產(chǎn)物的形成是經(jīng)過(guò)連鎖反應(yīng)的過(guò)程；如：丙酮丁醇。產(chǎn)物的形成不經(jīng)過(guò)中間產(chǎn)物的積累。如：谷氨酸。3. 類(lèi)型（與生長(zhǎng)不相關(guān)型）：一般產(chǎn)物形成是在菌體生長(zhǎng)接近或達(dá)到最高生長(zhǎng)時(shí)期（穩(wěn)定期）。產(chǎn)物形成與碳源利用無(wú)準(zhǔn)量關(guān)系，如：抗生素、維生素等次級(jí)代謝產(chǎn)物。產(chǎn)量一般不超過(guò)碳源耗量的10。4.產(chǎn)物形成與基質(zhì)消耗關(guān)系分類(lèi)：產(chǎn)物形成直接與基質(zhì)（碳源)利用有關(guān)，產(chǎn)物形成間接與基質(zhì)（碳源）利用有關(guān)，產(chǎn)物形成與基質(zhì)（碳源）利用無(wú)關(guān)。發(fā)酵按照操作方法分：分批發(fā)酵，補(bǔ)料分批發(fā)酵，連續(xù)發(fā)酵。5.分批發(fā)

34、酵（batch fermentation)即分批培養(yǎng)：指一次投料、一次接種、一次收獲的間歇培養(yǎng)方式。即是在一封閉系統(tǒng)內(nèi)含有初始限量基質(zhì)的發(fā)酵方式。在這一過(guò)程中，除了氧氣、消泡劑及控制pH的酸或堿外，不再加入任何其它物質(zhì)。 發(fā)酵過(guò)程中培養(yǎng)基成分減少，微生物得到繁殖。階段：分延遲期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、減速期、穩(wěn)定期和衰亡期。6補(bǔ)料分批發(fā)酵：半連續(xù)發(fā)酵或半連續(xù)培養(yǎng)，指在分批培養(yǎng)過(guò)程中，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法。7.連續(xù)發(fā)酵（continuous fermentation)即連續(xù)培養(yǎng)：在培養(yǎng)過(guò)程中（一般是微生物培養(yǎng)到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期），一方面連續(xù)地向發(fā)酵罐中加入培養(yǎng)基，另一方面同時(shí)以相同的流速?gòu)陌l(fā)酵罐

35、中排出含有產(chǎn)品的發(fā)酵液。使發(fā)酵罐內(nèi)料液 量維持恒定，微生物在近似恒定狀態(tài)（恒定 的基質(zhì)濃度、恒定的產(chǎn)物濃度、恒定的pH、 恒定菌體濃度、恒定的比生長(zhǎng)速率）下生長(zhǎng)的發(fā)酵方式。8. 當(dāng)培養(yǎng)基中不存在抑制細(xì)胞生長(zhǎng)的物質(zhì)時(shí)，細(xì)胞的比生長(zhǎng)速率和限制性基質(zhì)的濃度間的關(guān)系用Monod方程式表示為： （S:限制性基質(zhì)濃度mol/m3；KS:飽和常數(shù)mol/m3）KS：物理意義為當(dāng)比生長(zhǎng)速率為最大比生長(zhǎng)速率一半時(shí)的限制性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度，它的大小表示了微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收親和力大小。KS越大，表示微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收親和力越小，反之越大。µm：隨微生物種類(lèi)和培養(yǎng)的條件不同而不同。一般細(xì)菌的µ

36、m大于真菌的µm；。培養(yǎng)溫度升高，µm增大；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)改變，µm改變；易被微生物利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其µm 較大。9.a:營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度很低，即S << KS時(shí)，為線性關(guān)系。dX/dt= µX提高 S，可明顯提高µ，一級(jí)反應(yīng)。b:適合Monod方程段c: S >> KS 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度很高。µ=µm。µ與S無(wú)關(guān)，零級(jí)反應(yīng)。當(dāng)S時(shí)，µ=µm。µm是理論上最大的生產(chǎn)潛力假定整個(gè)生長(zhǎng)階段無(wú)抑制物作用存在，則微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)可用階段函數(shù)表示如下： 0 x0 （0<

37、t<t1) µm x0e µm t (t1<t<t2) µ = x= x0e µm(t2-t1) e µt (t2<t<t3) 0 xm (t3<t<t4) -a xme -a t (t4<t<t5)SC：臨界基質(zhì)濃度，比生長(zhǎng)速率µ達(dá)到最大比生長(zhǎng)速率µm時(shí)的最低基質(zhì)濃度。 對(duì)于任一營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：S > SC 為非限制性基質(zhì)， S < SC為限制性基質(zhì)。10. Monod方程與米氏方程的區(qū)別與聯(lián)系：Monod方程是對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的總結(jié)：是經(jīng)驗(yàn)方程。米氏方程是根據(jù)酶反應(yīng)動(dòng)

38、力推導(dǎo)得出：是機(jī)理方程Monod方程與米氏方程的相似性：雙倒數(shù)法求解參數(shù)。雙倒數(shù)法：將Monod方程取倒數(shù)可得：以1/S對(duì)1/µ作圖，為一直線，斜率為KS/µm，縱軸截距為1/µm。11.維持系數(shù)（名詞解釋?zhuān)菏俏⑸锞甑囊环N特性值，對(duì)于特定的菌株、特定的基質(zhì)和特定的環(huán)境因素（如溫度、pH等）是一個(gè)常數(shù)，故又稱(chēng)為維持常數(shù)。12.定義稀釋率D=F/V，單位時(shí)間內(nèi)加入的培養(yǎng)基體積占發(fā)酵罐內(nèi)培養(yǎng)基體積的分率恒定狀態(tài)時(shí)dX/dt=0，=D，即在恒定狀態(tài)下，比生長(zhǎng)速率等于稀釋率一定范圍內(nèi)連續(xù)培養(yǎng)的比生長(zhǎng)速率可通過(guò)稀釋率來(lái)控制十、微生物工程下游加工工程按生產(chǎn)過(guò)程的順序分為四

39、大框架步驟：發(fā)酵液的預(yù)處理和過(guò)濾、提取、精制、成品加工。預(yù)處理的目的和要求目的分離菌體，將發(fā)酵液中的雜質(zhì)除去，改變?yōu)V液性質(zhì)以利于提取和精制后續(xù)各工序順利進(jìn)行。要求菌體的分離；固體懸浮物的去除；蛋白質(zhì)的去除；重金屬離子的去除；色素、熱原質(zhì)、毒性物質(zhì)等有機(jī)雜質(zhì)的去除；改變發(fā)酵液性質(zhì)。預(yù)處理的方法高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除方法鈣離子，可用草酸。草酸溶解度較小，用量大時(shí)，可用其可溶性鹽，如草酸鈉。鎂離子，可用三聚磷酸鈉。它和鎂離子形成可溶性絡(luò)合物，用磷酸鹽處理，也能大大降低鈣離子和鎂離子的濃度。此法可用于環(huán)絲氨酸的提取。鐵離子，可加入黃血鹽，使形成普魯士藍(lán)沉淀。 可溶性雜蛋白質(zhì)的去除方法等電點(diǎn)沉淀法：等電點(diǎn)狀

40、態(tài)，蛋白質(zhì)溶解度最低加熱處理：蛋白質(zhì)變性，溶解度降低吸附作用:用凝膠吸附蛋白質(zhì)有機(jī)溶劑、金屬離子等沉淀蛋白質(zhì)發(fā)酵液的凝聚和絮凝 凝聚：是在中性鹽作用下，由于雙電層排斥電位的降低，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象。 絮凝：是指在某些高分子絮凝劑存在下，基于架橋作用，使膠體聚集形成粗大的絮凝團(tuán)的過(guò)程，是一種以物理的集合為主的過(guò)程。機(jī)理：電解質(zhì)將膠體粒子表面上的電荷中和，減少存在于膠體粒子間的靜電斥力，使范德華力占優(yōu)勢(shì)，這樣膠體就會(huì)凝聚成較大、較密實(shí)的粒子，或在某些高分子絮凝劑存在下，基于架橋作用，使膠粒形成粗大的絮凝團(tuán)使之更容易過(guò)濾。 方法：在稀溶液中加入電解質(zhì)以促進(jìn)凝聚和絮凝。試劑包括酸、堿、簡(jiǎn)單電解質(zhì)

41、和合成的高分子電解質(zhì)。常用的絮凝劑：聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺、聚胺衍生物、氯化鈣、磷酸氫二鈉等。十八、培養(yǎng)基滅菌及滅菌設(shè)備1.濕熱滅菌：用飽和蒸汽進(jìn)行滅菌的方法。原理是借助于蒸汽釋放的熱能使微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、酶和核酸分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，特別是氫鍵受到破壞，引起不可逆的變性，使微生物死亡。優(yōu)點(diǎn)：蒸汽來(lái)源容易，操作費(fèi)用低，本身無(wú)毒；蒸汽有強(qiáng)的穿透力，滅菌易于徹底；蒸汽有很大的潛熱；操作方便，易管理。2.過(guò)濾除菌：用過(guò)濾的方法阻留微生物，達(dá)到除菌的目的。適用于澄清液體和氣體的除菌。3.熱阻：表示微生物對(duì)熱的抵抗能力，指微生物在某一條件（主要是溫度和加熱方式）下的致死時(shí)間。相對(duì)熱阻：對(duì)數(shù)殘留定律：分批

42、滅菌：連續(xù)滅菌：4.連續(xù)滅菌流程圖：5. 噴射加熱-真空冷卻流程6. 薄板換熱器連續(xù)滅菌流程：十九、發(fā)酵設(shè)備1.發(fā)酵設(shè)備分類(lèi)：厭氧發(fā)酵設(shè)備和好氧發(fā)酵設(shè)備好氧發(fā)酵設(shè)備按照能量輸入的不同，分為：內(nèi)部機(jī)械攪拌型：如機(jī)械攪拌發(fā)酵罐、伍式發(fā)酵罐、 機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐等。外部液體攪拌型：依靠外部循環(huán)泵來(lái)攪拌發(fā)酵液，或在液體進(jìn)入發(fā)酵罐處裝有文丘里管，依靠液體的高速流動(dòng)，吸入空氣，使氣液混合?？諝鈬娚涮嵘剑阂揽繅嚎s空氣作為能量輸入，促使發(fā)酵液上下翻動(dòng)混合。2機(jī)械通風(fēng)發(fā)酵罐圖：機(jī)械通風(fēng)發(fā)酵罐主要部件包括：罐身、攪拌器、擋板、冷卻裝置、空氣分布器、軸封等。圖為大型發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)3.各部件的主要功能和作用1）罐身：

43、是一個(gè)培養(yǎng)微生物的巨大容器，為要保持純培養(yǎng)，防止污染雜菌，因此要求是密封式的。罐體形狀為圓柱狀，兩端用橢圓形或碟形封頭焊接而成，小型發(fā)酵罐罐頂和罐身采用法蘭連接，材料一般為不銹鋼。為便于清洗，小型發(fā)酵罐頂設(shè)有清洗用的手孔。中大型發(fā)酵罐則裝設(shè)有供維修、清洗的入孔。罐頂還裝有視鏡及孔燈。在發(fā)酵罐的罐頂上的接管有：進(jìn)料管、補(bǔ)料管、排氣管、接種管和壓力表接管。在罐身上的接管有冷卻水進(jìn)出管、進(jìn)空氣管、取樣管、溫度計(jì)管和測(cè)控儀表接口。 2）攪拌器：作用：將空氣打碎成小氣泡，增加氣液接觸界面，提高氧的傳遞速率，使發(fā)酵液充分混合，液體中的固形物保持懸浮狀態(tài)。種類(lèi)：軸向式、徑向式（渦輪式）兩種。軸向式攪拌器：槳

44、葉式、螺旋槳式。徑向式（渦輪式）攪拌器：平直葉、彎葉、箭葉。3）擋板：作用：改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，促使液體劇烈翻動(dòng)，增加溶解氧。通常，擋板寬度取(0.10.2)D，裝設(shè)46塊即可滿(mǎn)足全擋板條件。全擋板條件（名詞解釋?zhuān)菏侵冈谝欢ㄞD(zhuǎn)數(shù)下再增加罐內(nèi)附件而軸功率仍保持不變。 4）消泡器：作用：將泡沫打破。形式：鋸齒式、梳狀式及孔板式。孔板式的孔徑約1020毫米。長(zhǎng)度：約為罐徑的0.65倍。 5）連軸器及軸承：大型發(fā)酵罐攪拌軸較長(zhǎng)，常分為23段，用連軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯(lián)接。常用的連軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發(fā)酵罐可采用法蘭將攪拌軸連接，軸的連接應(yīng)垂直，中心線對(duì)正。為了減少震動(dòng)，中型發(fā)酵罐般在罐內(nèi)裝有底軸