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发酵工程知识讲座
发酵与我们的生活
发酵与我们的生活
维生素
氨基酸成的产物是细胞自身生长所必需的，称为初级代谢产物或中间代谢产物，如氨基酸、核酸、蛋白质等
各种次级代谢产物都是在微生物生长缓慢或停止生长时期即稳定期所产生的，来自于中间代谢产物和初级代谢产物，如抗生素。
从初生代谢
到次生代谢
3、微生物酶发酵
产酶的特点：产酶的微生物种类多，易于工业化生产，便于改善工艺提高产量。
分类：胞内酶和胞外酶
生物合成特点：需要诱导作用，或遭受阻遏、抑制等调控作用的影响，在菌种选育、培养基配制以及发酵条件等方面需给予注意。
4、微生物的转化发酵
微生物转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成更有经济价值的产物。如维生素C。
5、微生物特殊机能的利用
利用微生物消除环境污染
利用微生物发酵保持生态平衡
微生物湿法冶金
利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域。
发酵方法的分类及流程
一、分类：
根据对氧的需要区分：
厌氧发酵、有氧发酵和兼性厌氧发酵
根据培养基物理性状区分：
液体和固体发酵
根据从微生物生长特性区分：
分批发酵、补料分批发酵和连续发酵
根据培养方式区分：
表面发酵和深层发酵
二、典型分批发酵工艺流程图
主发
酵罐
种子培养
锅炉
空气压
缩机
空
气
过
滤
器
蒸煮灭菌
pH调
节液
培养基原料罐
纯种分离
斜面培养
摇瓶培养
配
料
罐
菌体分离后处理
发酵过程控制
培养基制备
种子
罐
液体产品
固体产品
产品精制
发酵过程工艺控制
发酵是一个复杂的生物化学过程影响因素很多：菌种、培养基、温度、pH、溶氧、污染等。主要包括：
一、提供优良的菌种
二、掌握好移种时机和接种量
三、发酵过程中的代谢变化及控制
四、基质浓度变化及控制
五、温度对发酵的影响及控制
六、溶解氧对发酵的影响及控制
七、pH对发酵的影响及其控制
八、CO2对发酵的影响及其控制
九、泡沫对发酵的影响及其控制
十、发酵终点的判断及异常发酵情况的处理
发酵过程工艺控制
要想通过发酵工程获得符合人们要求的产品，菌种的优劣是影响发酵水平的先决条件。那么优良的菌种具备哪些特性呢？
一、提供优良的菌种
1、细胞的生活力强，移种至发酵罐后能迅速生长
2、不产生或少产生副产物及其他产物
3、能广泛利用原材料，并高效地将原料转化为产品的能力
4、无杂菌污染；具有抗噬菌体感染的能力
5、泡沫少
6、遗传特性稳定，生产能力强
二、掌握好移种时机和接种量
依据菌体（丝）形态、菌龄、OD或特定的参数指标综合判断。
移种过早：生长缓慢，发酵周期延长；给
于杂菌可乘之机。
移种过晚：菌体生长活力减弱，转入新培
养基调整期延长。
接种时间：对数生长期，菌体量还未达最高峰。
接种量：决定于生产菌种在发酵罐中的繁殖速度。
一般地，接种量为10%左右。
接种量过小，除延长发酵周期外，往往还引起其它不正常情况。
接种量过高，会使菌体生长过快，培养液粘度过高，造成供氧不足。
典型生长曲线
不同生长时期对比情况
微生物发酵生产的水平除了取决于生产菌种的性能；同时还需要有最佳的环境条件即发酵工艺加以配合，才能使其生产能力充分表现出来。
最佳发酵工艺条件：如营养要求、培养温度、pH条件、对氧的需求等的控制，使生产菌种处于最佳的产物合成条件下。
由于微生物发酵经过很多生物化学反应步骤，往往环境条件的微小变化，就会对微生物的生产能力产生明显影响。所以，为了控制整个发酵过程，必须了解微生物在发酵过程中的代谢变化规律，通过检测方法测定各种发酵参数随时间变化的情况，以便能够控制发酵过程，使生产菌种的生产能力得到充分发挥。
三、发酵过程中的代谢变化及规律
与代谢有关的参数：
1、物理参数