发酵课程总结.docx

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发酵课程总结

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课程总结

鲁彬彬100202*044

一、课程简介

《发酵工程》是一门由化学、生物学和工程学相互融合的交叉学科。

不仅涉及生物技术的前沿领域，而且是其他生物技术产业化得重要技术基础，更是当今生物技术第三次浪潮工业生物技术的核心内容。

发酵工程是包括上游的微生物菌种选育与培养技术、生化过程工程技术、下游的发酵产物的提取精制技术在内的综合性技术。

随着现代生物技术日新月异、突飞猛进的发展，尤其是组学、系统生物学的发展，作为生物技术的重要组成部分的发酵工程也增加了更多的丰富内涵，也更加广泛地应用在包括轻工、食品、化工、医药、农业、能源、环保等在内的国民经济众多领域中持续地造福人类。

与传统化学工程相比，发酵工程有一下突出特点：

1、主要以可在生资源为主料

2、反应条件温和，多为常温、常压、能耗低、选择性好、效

率高的生产过程3、环境污染较小4、较小

5、能生产目前化学法不能生产的或用化学法生产教困难的性

能优异的产品。

二、学习心得

学习了发酵工程这门课程，才发现自己正真的进入了自己的生物专业，才知道自己的专业原来学问这么高深。

通过对发酵课程的学习，充分了解了发酵工程学的特点，研究领域，工艺条件控制和一些重要的发酵工程原理。

例如：

发酵动力学及一系列知识。

同时也学习了发酵设备的知识。

对实际工厂发酵流程有了充分的了解，这对以后进入工厂进行实际操作打下基础。

其中，对通风发酵设备、厌气发酵设备和固态发酵设备进行了详细的学习。

这使我们对发酵工艺流程有了非常的具体的掌握。

最后、简单总结一下学习这门课程总结的一些注意点：

1、发酵工程学是一门理论结合实际的课程，所以在学习书本

知识的同时要注意实际操作。

2、在学习发酵设备时一定要注意整体流程，仪器注意事项要

牢记，以免出现安全隐患。

发酵总结

第一章绪论

1、发酵：

通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。

2、发酵工程：

是指利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程体系，是生物工程技术学科的重要组成部分。

包括菌种的选育和保藏、菌种的扩大生产、微生物代谢产物的发酵生产和分离纯化、微生物生理功能的工业化应用。

3、工业发酵的类型：

按对氧的需求：

需氧发酵，厌氧发酵，兼性厌氧发酵。

按培养基的物理性状：

液体发酵，固体发酵。

按发酵工艺流程：

分批发酵，连续发酵，补料分批发酵。

4、通常将现代生物技术划分为基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程。

5、路易斯巴斯德（LouisPasteur），法国微生物学家、化学家，开辟了微生物领域，近代微生物学的奠基人。

巴斯德证明了三个科学问题：

（1）每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展。

“巴氏菌法”便应用在各种食物和饮料上。

（2）每一传染病都是一种微菌在生物体内的发展。

（3）传染病的微菌，在特殊的培养之下可以减轻毒力，使他们从病菌变成防病的药苗。

巴氏灭菌法又称低温灭菌法，先将要求灭菌的物质加热到65℃30分钟或72℃15分钟，随后迅速冷却到10℃以下。

既不破坏营养成分，又能死细菌的营养体，巴斯德发明的这种方法解决了酒质变酸的问题，拯救了法国酿酒业。

7、发酵工业的三个转折点：

纯培养技术的建立，深层液体通气搅拌纯种培养，代谢控制发酵工程技术的建立。

6、发酵工业的特点

发酵工业：

利用微生物具有的加工和生物转化能力，将廉价的发酵原料转化为高附加值产物的产业。

①发酵过程一般都是在常温常压下进行的生物生化反应，反应条件比较温和。

②可以选择廉价的原料生产较高价值的产品。

③发酵过程是通过生物体的自适应调节来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较专一的代谢产物。

④由于生物体本身具有的反应机制，能专一性地和高度选择性地对某些较复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰，也可产生比较复杂的高分子化合物。

⑤发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件的限制。

7、发酵工业的范围及例子。

①微生物菌体：

酵母（面包）、单细胞蛋白（SCP）。

②酶制剂：

淀粉酶（葡萄糖）、果胶酶（澄清果汁、精炼植物纤维）、蛋白酶（皮革加工、饲料添加剂。

③代谢产物：

初级代谢产物：

对数生长期产生的代谢产物，是细胞生长和繁殖所必需的物质。

具有重要的应用价值，供商业开发。

◇初级代谢产物：

与菌体生长相伴随的产物，如：

氨基酸、核苷酸、维生素、有机酸、溶剂，菌体对其合成反馈控制严密，一般不过量积累。

次级代谢产物：

微生物进入缓慢生长期或者停止生长时期即稳定期所产生的物质。

药物筛选和开发的重要资源。

◇次级代谢产物：

与菌体生长不相伴随，以初级代谢产物为原料而合成，如：

抗生素、生物碱、毒素、胞外多糖等结构常较复杂对环境条件敏感

④生物转化：

利用微生物细胞或酶对某些化合物的特定部位进行催化修饰，使之转化为结构相似具有更大经济价值的化合物。

范畴：

脱氢，氧化，羟化，缩合，还原，脱羧，氨化以及异构作用等。

优点：

效率高、专一性强、条件温和。

8、发酵工艺流程：

菌种制备、培养基的制备、灭菌、接种、控制发酵条件、产物的提取与精制、回收处理三废物质。

①用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配置；②培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；

③扩大培养有活性的适量纯种，以一定比例将菌种接入发酵罐中；

1祝大家考出好成绩，整理仓促，如有错误请原谅。

④控制最适的发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物；⑤将产物提取并精致，以得到合格的产品；⑥回收和处理发酵过程中产生的三废物质。

9、发酵工程在国民经济中的应用①医药工业：

⊙抗生素：

1202*余种

青霉素、金霉素、四环素、链霉素、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、螺旋霉素、头孢霉素等

⊙氨基酸：

可发酵生产的有谷、赖、丙、组、异亮、亮、苯丙、脯、苏、色、酪、缬、瓜、鸟氨酸（国内40亿元，占发酵业产值12%）⊙维生素：

VB2、VB12、Vc、VA、VD等

生物制品：

亚单位疫苗、重组疫苗、DNA疫苗等⊙酶抑制剂：

棒酸（可抑制-内酰胺酶对青霉素的破坏）淀粉酶的抑制剂可治疗糖尿病胆固醇抑制剂可治疗高血压高血脂

②食品工业：

酵母、有机酸谷氨酸、调味料、红茶和乌龙茶、酒类、酒精、发酵乳制品；

③能源工业：

生物乙醇、沼气、微生物采油、生物电池；④化学工业：

醇及溶剂：

乙醇、甘油、异丙醇、丙酮、丁醇、丁二醇等

有机酸：

醋酸、丙酸、乳酸、琥珀酸、苹果酸、衣康酸、水杨酸等多糖：

黄原胶、海藻糖等⑤冶金工业：

⊙概念：

将微生物及其代谢产物作为浸矿剂，喷在矿石上，从浸取液中得到有用金属

⊙应用：

金、银、铜、锰、钴等⑥农业：

⊙生物肥料（固氮菌、钾细菌、磷细菌）、生物农药（苏云金杆菌或其变种所产生的伴孢晶体能死蛾类幼虫的毒蛋白等）、兽类抗生素（泰乐霉

素、抗金黄色葡萄球菌素）、食品和饲料添加剂、农用酶制剂、动物生长调节素、单

细胞蛋白饲料；

⑦环境保护：

工业三废、生活垃圾、农业废弃物等变废为宝净化环境

无色杆菌具有清除氰、腈剧毒化合物的功能；产碱杆菌、无色杆菌、短芽孢杆菌对联苯类致癌物质具有降解能力。

第二章发酵工业菌种

1、发酵工业的微生物可以分为两类：

可培养微生物和未培养微生物。

2、发酵工业应用的可培养微生物可分为四类：

细菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌。

细菌：

单细胞的原核生物，自然界分布最广，数量最多，与人类关系最密切。

二

分裂方式繁殖。

最常用的：

枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌。

放线菌：

放线菌是一类呈菌丝状生长，主要以孢子繁殖和陆生性强的原核生物。

存在：

有机质丰富的微碱性土壤，大多腐生，少数寄生。

作用：

生产各种维生素。

以无性孢子进行繁殖，菌丝片段进行繁殖。

酵母菌：

形态结构：

单细胞真核生物，无鞭毛，有一定形态大小，随菌龄和环境条件的变化而异，一般为圆形、椭圆形、卵圆形、柠檬形等，有的可形成假菌丝。

繁殖方式：

无性繁殖：

芽殖、裂殖；有性繁殖：

子囊孢子。

菌种特征：

与细菌相似，比之大而厚。

菌落表面光滑，湿润，粘稠，大部分为乳白色，少数呈现红色或黄色。

分布：

含糖较多的酸性环境，水果、蔬菜、花蜜和植物叶子以及果园土壤中。

霉菌：

形态结构：

由分枝或不分枝的菌丝构成，菌丝交织形成菌丝体。

细胞结构有明显的分化。

菌落呈大小和颜色等特征，不同菌种差别很大，蜘蛛网状，棉絮状和丝绒状。

繁殖方式：

繁殖能力很强，产生有性和无性孢子进行繁殖，菌丝片段亦可繁殖。

3、发酵工业所需菌种：

细菌类如短杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、棒杆菌、梭状芽孢杆菌等；

酵母菌如啤酒酵母、酒精酵母、汉逊酵母和假丝酵母等；霉菌如黄曲霉、红曲霉、青霉菌和赤霉菌等；

2祝大家考出好成绩，整理仓促，如有错误请原谅。

放线菌如各种抗生素，链霉素、庆大霉素等。

4、未培养微生物：

采用现有的微生物纯培养分离和培养方法还没有获得纯培养的微生物。

极端微生物：

在极端环境下能够生长的微生物。

未培养微生物的研究方法：

模拟自然培养法和宏基因组分析法。

模拟微生物生长的自然环境进行可培养研究。

集中在原位培养，培养条件优化和单细胞操作等方面。

依据基因或基因组、蛋白质序列及其调节表达机制构建高效表达的工程菌等途径进行开发利用。

5、发酵工业菌种的分离筛选：

概念：

将混杂有各种微生物的样品按照实际需要和菌株的特性采取快速，准确有效的方法进行分离和筛选，从而得到所需微生物的过程。

方法设计依据：

生产的实际需要、目的代谢产物的性质、产生目的产物的微生物种类、微生物的分布、特性和生活环境。

获得目的菌种的两个重要环节：

菌种分离和菌种筛选。

筛选必须注意：

采用方法的选择性和灵敏度。

6、发酵工业对菌种的要求：

①在廉价原料制成培养基上生长，目的产物产量高，易回收；②生长速度快，发酵期短；③培养条件易控制；

④抗噬菌体和杂菌污染能力强；

⑤稳定的遗传学特性：

菌种质量稳定，不易变异退化；⑥对放大设备的适应性强；

⑦菌种不是病原菌，无有害的生物活性物质和毒素产生；7、符合要求的菌种获取途径:

①从菌种保存机构直接购买；②从自然界分离筛选；

③发酵水平的批号中重新分离筛选。

8、从自然界中获取就菌种的步骤：

样品采集→样品的预处理→目的菌富集培养→菌种初筛→菌种复筛→菌种发酵性能鉴定→菌种保藏。

※样品的采集原则：

来源越广泛，得到新菌种可能性越大；目标产物的性质和产生目标产物的微生物性质以及生理特性。

※土壤特点：

土壤的有机质含量和通风状况；土壤酸碱度和植被状况；地理条件；季节条件。

※样品的预处理方法：

物理法（热处理、膜过滤法、离心法）、化学法（几丁质放线菌、CaCO3稳定PH嗜碱性放线菌）、诱饵法。

※富集培养：

使混合微生物群体中某特定微生物比例激增的培养方法。

目的：

增加待分离微生物的数量，提高分离效率；

原理：

不同种类微生物生长繁殖对环境和营养的要求不同，创造合适条件，使目的微生物迅速生长繁殖，成优势菌种；

方法：

控制培养基的营养成分、控制培养条件；分类：

分批培养、连续培养、半连续培养。

※菌种分离：

目的：

把目的微生物从混合的多种微生物中分离出来；

方法：

平板划线分离法、稀释分离法、简单平板分离法、涂布分离法、毛细管分离法、小滴分离法。

※菌种初筛与复筛：

目的：

选择产物合成能力较高的菌株；

菌种的鉴定：

产物可和指示剂、显色剂或底物等发生反应直接定性鉴定；生产性能测定初筛和复筛。

初筛：

把具有目的产物合成能力的微生物从分离后的大量微生物中筛选出来。

方法：

平板筛选；摇瓶发酵筛选。

复筛：

在初筛基础上进一步鉴定菌株生产能力的筛选；方法：

摇瓶培养。

野生型菌株：

直接从自然界的样品中分离得到的具有一定生产性能的菌株。

※发酵工业菌种鉴定：

内容：

测定必要的鉴定指标、查权威鉴定手册，确定菌种类型。

技术水平：

细胞的形态和习性水平；细胞组分水平；蛋白质水平；基因或核酸水平。

指标：

形态、生理、生化以及遗传等指标。

鉴定方法：

经典分类鉴定方法；现代分类鉴定方法；权威鉴定机构鉴定。

3祝大家考出好成绩，整理仓促，如有错误请原谅。

经典分类鉴定方法指标：

形态学特征、生理生化特征、血清学实验与噬菌体分型、氨基酸序列与蛋白质分析。

现代分类鉴定方法：

微生物遗传型的鉴定（DNA的碱基组成、核酸的分子杂交、遗传重组特性分析、rRNA序列分析）、细胞化学成分特征分类法、数值分类法。

※发酵工业菌种改良：

目的：

改变微生物的遗传结构，打破原来的代谢调节机制；根据需要，

进行目的产物的过量生产。

目标：

提高目标产物的产量、提高目标产物的纯度，减少副产物、改良

菌种性状，改善发酵过程、改良产物合成途径，以获得高产的新产品。

育种方法：

常规育种、细胞工程育种、基于代谢调节的育种技术、蛋白

质工程育种、基因工程育种、代谢工程育种、组合生物合成育种、反向生物工程育种

育种：

利用物理或化学诱变剂处理微生物群体，促使突变率显著提高。

育种优点：

提高代谢产物的产量，改进产品品质、扩大品种和简化生

产工艺；简单易行、工作进度快、收效显著

基因工程育种原理：

人为的方法将供体遗传物质的DNA分子提取出来，

离体条件下切割，获得目的基因，把此基因与合适的载体连接起来。

导入受体的细胞内，目的基因在受体细胞内进行复制和表达，得到目的产物。

蛋白质工程育种技术：

、定向进化技术：

在不知道蛋白质的空间结构或根据现有的蛋白质结构知识不能进行有效的定点突变时，借鉴实验室手段体外模拟自然进化的过程，使基因发生大量变异并从中定向选出所需性质和功能的蛋白质的过程。

、定点突变技术：

以蛋白质结构和功能的计算机预测为基础，设计新蛋白质的氨基酸序列，运用重组DNA技术设计并构建具有新性质的蛋白质或酶的过程。

※发酵工业菌种保藏：

菌种退化：

生产菌种或筛选出来的优良菌种，在接种传代或保藏后，某些生理特征和形态特征逐渐减退或完全丧失的现象；原因：

基因突变、连续传代。

退化的防止：

控制传代次数：

避免不必要的移种和传代，将必要的传代降低到最低限度。

经常纯化、创造良好的培养条件、利用单细胞移植传代、采用有效的菌种保藏方法。

菌种的复壮：

在菌种的生产性能未衰退前，有意识的进行纯种的分离和性能的测定，以期菌种的性能逐步提高。

复壮方法：

纯种分离、在宿主体内生长进行复壮、淘汰衰退的个体。

菌种保藏原理：

根据微生物的生理、生化特点，人工地创造条件，使微生物的带谢处于不活泼、生长繁殖受抑制的休眠状态。

保藏的方法：

1、斜面低温保藏法4C；3-6个月原理：

低温；

2、砂土管保藏法产孢子或芽孢微生物，1年原理：

低温、干燥、隔氧和无营养物

3、菌丝速冻法甘油或二甲基亚砜作为保护剂，-20C4、石蜡油封存法1年左右

5、冷冻真空干燥保藏法任何微生物；一般5年以上原理：

低温、干燥、缺氧。

6、液氮超低温保藏法-196C；保护剂；保存期长保藏菌种的质量控制：

1、保藏样品制备前，应反复核对，检测生理生化指标，与亲本特征比较。

2、保藏样品制备后，仍要按3%抽样检查，一旦有误，此批全部废掉。

3、注重菌种保藏的连续性。

冷冻保藏：

代谢作用停止。

1、细胞体积大者要比小者对低温更敏感，而无细胞壁者则比有细胞壁敏感。

其原因是低温会使细胞内水分形成冰晶，从而引起细胞，尤其是细胞膜的损伤。

2、速冻及快速解冻可减少损伤；还可加一些保护剂，如0.5%左右的甘油或二甲亚砜可透入细胞，并通过降低强烈的脱水作用而保护细胞；

3、大分子物质因此在采用冷冻法保藏菌种时，一般应加入各种保护剂以提高培养物的存活率。

4祝大家考出好成绩，整理仓促，如有错误请原谅。

4、用水升华的方式除去水分，手段比较温和，细胞受损伤的程度相对比较小，存活率及保藏效果均不错，是目前使用最普遍，也是最重要的微生物保藏方法。

第三章发酵工业培养基设计

培养基：

用于维持微生物生长繁殖和产物形成的营养物质。

培养基的共性：

最大量的目的产物、合成速率最大、副产物最少、培养基稳定，价格便宜、不影响搅拌性能和产物分离。

设计培养基的步骤：

对发酵培养的成分和原材料的特性具有详细的了解、结合微生物和发酵产品的代谢特点进行合理选择和优化。

一、发酵工业培养基的要求

1、工业培养基：

提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的，按照一定比例配制而成的多种营养物质的混合物。

培养基组成对菌体生长繁殖、产物的生物合成、产品的分离精制、产品的产量和质量都有重大影响。

2、制备工业培养基的原则：

①提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分；②提高单位营养物质的转化率；

③有利于提高产物的浓度，以提高单位发酵罐的生产能力；④提高产物的合成速度，缩短发酵周期；

⑤减少副产物的生成，便于产物的分离纯化，减少三废物质；⑥原料价格低廉，质量稳定，取材容易；

⑦尽可能的减少对发酵过程中通气搅拌的影响，提高氧的利用率，降低能耗。

二、发酵工业的培养基成分及来源

从工艺角度来看，凡是能被生物细胞利用并转化成所需的代谢产物或菌体的物料，都可作为发酵工业生产的原料。

薯类：

甘薯、马铃薯、木薯、山药等。

粮谷类：

高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍和稷等。

野生植物：

橡子仁、葛根、土茯苓、蕨根、石蒜、头、香符子等。

农产品加工副产物：

米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等。

培养基中必须有足够的碳源、氮源、水和无机盐，部分微生物还需要加入生长辅助类物质，才能正常生长。

1、碳源：

功能：

提供能源，合成碳骨架，合成目的产物的原料。

种类：

糖类、油脂、有机酸、烃和醇类。

碳源不足时，蛋白质水解物和氨基酸亦可。

①糖类：

葡萄糖、淀粉、蔗糖

葡萄糖：

最易利用，几乎所有微生物都能利用；糖蜜：

制糖的结晶母液，它是制糖工业的副产物；

淀粉糊精：

多糖，也是常用的碳源；需经胞外酶水解成单糖后再被吸收利用。

②油和脂肪：

具有活跃的脂肪酶的微生物可利用该物质作为碳源，需要更多的溶解氧。

5祝大家考出好成绩，整理仓促，如有错误请原谅。

种类：

豆油、菜子油、葵花油、棉子油等。

③有机酸：

发酵体系的PH值因利用有机酸作为碳源而升高，不同的碳源影响代谢的同时，也对发酵过程中PH值的调节和控制有着影响。

④烃和醇类：

石油工业的发展，微生物工业的碳源范围扩大，能同化乙醇的微生物和能同化糖质的微生物一样多。

2、氮源：

功能：

成菌体细胞物质；合成含氮代谢物；种类：

有机氮源和无机氮源。

①有机氮源：

蛋白胨、牛肉膏、豆粕、鱼粉等。

②有机氮源：

铵盐、硝酸盐、氨水。

有机氮源不仅提供菌体生长繁殖的营养，有的还是产物的前体，无机氮源，有机氮源容易吸收，会PH的变化，防止PH过高的措施：

加强搅拌；少量多次加入。

3、无机盐与微量元素：

无机盐：

微生物生理活性物质的组成成分或生理活性物质的调节物；在较低的浓度下对微生物的生长和产物合成有促进作用。

大量元素：

生长所需浓度在10-3-10-4mol/l范围内的元素。

加入化学试剂；微量元素：

生长所需浓度在10-6-10-8mol/l范围内的元素。

不必加入。

4、生长调节物质：

有助于调节产物形成的物质；

分类：

生长因子；前体；产物抑制剂；促进剂。

①生长因子：

微生物生长不可缺少的微量有机物质；注意：

不是所有的微生物都需要生长因子；来源：

有机氮源是生长因子的重要；来源：

种类玉米浆是多数发酵产品良好的氮源。

②前体：

加入到发酵培养基，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，其自身结构并无多大变化，但是产物的产量却因前体的加入而有较大提高的一类化合物。

大多数前体对微生物的生长有毒性，少量多次加入。

③抑制剂：

加入后会抑制某些代谢途径的进行，使另一途径活跃，从而获得人们所需要的某种代谢产物，或使正常代谢的某一代谢中间物积累。

应用：

最初应用于甘油发酵，抗生素工业应用最多。

如酵母厌氧发酵中加入亚硫酸盐或碱类，可以使酒精发酵受到抑制，而转入甘油发酵。

④产物合成促进剂：

既不是营养物，又不是前体，是提高产量的添加剂，如酶生产中的诱导物或表面活性剂等。

诱导剂能增加细胞的产酶速度，提高产酶量，但不能从根本上改变细胞原有的蛋白质模板。

表面活性剂（洗涤剂，吐温等）：

增加酶产量，机理不清楚。

例如

◇巴比妥可增加链霉素产生菌的抗自溶能力，推迟自溶时间，增加链霉素积累。

◇谷氨酸棒杆菌生产赖氨酸时，加入红霉素可提高产量25%以上。

5、水：

比热大，吸收代谢过程中产生的热量，避免细胞的温度骤然升高；热的良导体，有利于调节菌体温度。

微生物机体的重要组成成分；直接参与代谢；代谢的内部介质，为微生物的生长繁殖和目的产物的合成提供必需的生理环境。

三、微生物的培养基类型：

根据成分：

天然培养基，半合成培养基，合成培养基；根据物理状态：

固体培养基，半固体培养基，液体培养基；根据生产流程和作用：

斜面培养基，种子培养基，发酵培养基。

斜面培养基：

生长繁殖和保藏菌种。

富含有机氮源；种子培养基：

供孢子发芽、生长和菌体繁殖的培养基；

发酵培养基：

供菌体生长、繁殖和合成大量代谢产物用的培养基。

选择培养基：

培养基中加入某些化学药品，抑制不需要的微生物生长，促进需要微生物的生长。

一般指含有抑菌剂或菌剂的培养基，加入的物质没有营养作用；加富培养基：

按照某种微生物营养要求，配制适合这种微生物生长而不适合其他微生物生长的培养基，达到分离这种微生物的目的。

培养出来的是营养要求相同的一类微生物；

鉴别培养基：

根据微生物能否利用培养基中的某些成分，依靠指示剂的颜色变化来鉴别不同种类微生物的培养基。

四、培养基的设计原理和优化方法：

完善的培养基设计是实验室的试验、实验工厂和生产规模的放大的一个重要步骤。

在发酵过程的目的产品是菌体或代谢产物。

而发酵培养基是否适合于菌体的生长或

6祝大家考出好成绩，整理仓促，如有错误请原谅。

积累代谢产物，对最终产品的得率具有非常大的影响。

1、的基本原则：

培养基的组成必需满足细胞的生长和代谢产物所需的元素，并能提供生物合成和细胞维持活力所需要的能量。

目的明确；营养协调；理化条件适宜；经济节约。

以粗代精，以野代家；以废代好，以简代繁；以烃代粮，以纤代糖；以氮代朊，以国代进。

2、考虑因素：

菌体的同化能力，对菌体代谢的阻遏和诱导作用，碳氮比对菌体代谢调节的重要性，PH值对不同菌体代谢的影响。

体的同化能力：

一般只有小分子能够通过细胞膜进入细胞内进行代谢；微生物能够利用复杂的大分子是由于分泌各种水解酶，在体外将大分子水解为微生物能直接利用的小分子；微生物来源和种类不同，所分泌的水解酶系不同；有的微生物由于水解酶系的缺乏，只能利用简单物质；在碳源和氮源的选取时特别要注意，许多碳源和氮源都是复杂的有机大分子，如淀粉、黄豆饼粉等；用这类原料，微生物须具备分泌胞外淀粉酶和蛋白酶。

培养不能分泌淀粉酶的菌株，可先将淀粉糖化，有些微生物，如大多数氨基酸产生菌，缺乏蛋白水解酶，可先将有机氮源水解。

代谢的阻遏和诱导：

根据微生物的特性和培养目的，注意快速利用的碳（氮）源和慢速利用的碳（氮）源的配合，发挥各自优势，避其所短。

菌体利用葡萄糖时产生的分解代谢物可能阻遏或抑制某些产物合成所需的酶系的形成或酶的活性（葡萄糖效应）；在抗生素发酵时，种子培养基所含的快速利用碳源和氮源往往比发酵培养基多；有时需考虑分批补料或连续补料。

酶制剂的生产，也应考虑碳源的分解代谢阻遏的影响，对于许多诱导酶来说，易被利用的碳源（如葡萄糖或果糖）不利于产酶。

有些产物会受氮源的诱导与阻遏，如通常蛋白酶的生产受培养基中蛋白质或多肽的诱导，而受铵盐、硝酸盐、氨基酸的阻遏，应考虑氮源以有机氮源（如蛋白质）为主。

合适的碳氮比：

碳氮比对生长繁殖以及产物合成的影响极其显著；源过多，会使菌体生长过旺，pH偏高，不利代谢产物的积累；氮源不足，则菌体繁殖量少，从而影响产量；碳源过多则易形成较低的pH；碳源不足则容易引起菌体的衰老和自溶。

碳氮比也随碳源及氮源的种类以及通气搅拌等

条件而异。

不同生长阶段，对碳氮比的最适要求可能不同。

一般来讲，因为碳源既作为碳架参与菌体和产物的合成，又作为生命过程中的能源，故比例要求比氮源高。

一般工业发酵培养基的碳氮比为100:

（0.2-2.0）;但在谷氨酸发酵中因产物含氮量较高