《微生物发酵技术》课件

微生物发酵技术欢迎来到微生物发酵技术的学习之旅！本课程将带您深入了解微生物发酵技术的原理、工艺、应用及最新进展通过本课程的学习，您将掌握微生物发酵的基本理论，具备解决实际问题的能力，为未来的科研和工作打下坚实的基础课程概述课程目标主要内容学习方法使学生掌握微生物发酵的基本原理、工微生物发酵概论、微生物的特性、发酵课堂讲授与实验操作相结合，理论学习艺流程、设备及工程设计，培养学生运工艺流程、发酵设备与工程、发酵工艺与案例分析相结合鼓励学生积极参与用所学知识解决实际问题的能力熟悉参数优化、发酵过程监测与控制、典型课堂讨论，完成课后作业，并进行小组发酵产品的分离纯化方法，了解发酵技发酵产品生产工艺、食品发酵技术、环合作完成项目设计阅读相关文献，了术在食品、医药、环保等领域的应用境保护中的发酵技术、发酵产品的分离解发酵技术的最新进展纯化、发酵技术的新进展第一章微生物发酵概论发酵的定义发酵的历史12发酵是指微生物在有氧或无氧古代发酵主要用于食品生产，条件下，利用有机物作为能源如酿酒、制醋、制作酱油等，产生人类所需产物的过程现代发酵技术在医药、化工、传统定义侧重于无氧条件下的环保等领域得到广泛应用，如能量代谢，现代定义则涵盖有抗生素、氨基酸、酶制剂的生氧和无氧条件下的代谢活动产发酵的应用3微生物发酵在食品、医药、化工、环保等领域具有重要应用价值利用微生物发酵可以生产各种食品、药品、化学品和环保产品，为人类的生产和生活提供保障发酵的定义传统定义现代定义工业发酵的概念传统上，发酵被定义为现代发酵定义更加广泛工业发酵是指利用微生微生物在无氧条件下分，包括微生物在有氧和物的大规模培养来生产解有机物以获取能量的无氧条件下进行的代谢特定产品的过程这些过程例如，酵母菌在活动这意味着发酵不产品可以是食品、药品无氧条件下将葡萄糖转仅仅发生在缺氧环境中、化学品等工业发酵化为乙醇和二氧化碳，也可以在有氧条件下通常需要精确的控制和进行，例如醋酸菌在有优化，以确保高产量和氧条件下将乙醇转化为高质量醋酸发酵的历史古代发酵1早在几千年前，人类就开始利用发酵技术制作食品和饮品例如，中国的酿酒技术可以追溯到公元前年古代发酵主要依赖于自然界7000中的微生物，缺乏对发酵过程的精确控制现代发酵技术的发展2世纪，巴斯德的研究揭示了微生物在发酵中的作用，为现代发酵技19术的发展奠定了基础世纪，随着微生物学、生物化学和工程学的20进步，发酵技术得到了迅速发展，应用于医药、化工、食品等领域未来展望3随着基因工程、代谢工程和合成生物学的发展，发酵技术将迎来新的发展机遇未来，发酵技术将更加高效、环保，能够生产更多新型产品，为人类社会做出更大贡献微生物发酵的类型好氧发酵厌氧发酵好氧发酵是指微生物在有氧条件下进行的代谢活动微生物利用厌氧发酵是指微生物在无氧条件下进行的代谢活动微生物利用氧气作为电子受体，将有机物氧化分解，释放能量，并产生二氧有机物作为电子受体，将有机物分解为甲烷、乙醇、乳酸等产物化碳和水等产物好氧发酵广泛应用于废水处理、堆肥发酵等领厌氧发酵广泛应用于沼气生产、酒精发酵等领域域微生物发酵的应用领域食品工业利用微生物发酵生产各种食品，如酸奶、奶酪、啤酒、葡萄酒、酱油、醋等发酵食品具有独特的风味和营养价值，深受人们喜爱医药工业利用微生物发酵生产各种药品，如抗生素、维生素、氨基酸、酶制剂等发酵药物具有疗效显著、副作用小等优点，在疾病治疗中发挥重要作用化工行业利用微生物发酵生产各种化学品，如有机酸、醇类、酯类、多糖等发酵化学品具有绿色环保、可再生等优点，是传统化学工业的重要补充环境保护利用微生物发酵处理各种环境污染，如废水处理、固体废弃物处理、生物修复等发酵环保技术具有成本低廉、效果显著等优点，是环境保护的重要手段第二章微生物的特性微生物的分类微生物的生长特性12微生物主要分为细菌、真菌、微生物的生长受到多种因素的放线菌等几大类不同类型的影响，如温度、、溶氧、pH微生物具有不同的形态、结构营养等了解微生物的生长特、生理和代谢特性，适用于不性，可以为发酵过程的优化提同的发酵过程供指导微生物的代谢特性3微生物的代谢分为初级代谢和次级代谢初级代谢是维持细胞生长和繁殖所必需的代谢活动，次级代谢是产生特定产物的代谢活动工业发酵主要利用微生物的次级代谢微生物的分类真菌21细菌放线菌3微生物种类繁多，主要包括细菌、真菌和放线菌细菌是单细胞原核生物，具有结构简单、繁殖迅速等特点真菌是单细胞或多细胞真核生物，具有细胞核和细胞器等结构放线菌是丝状细菌，具有独特的代谢能力了解微生物的分类有助于选择合适的菌种进行发酵生产微生物的生长特性生长曲线影响因素微生物的生长曲线通常分为四个阶段迟滞期、对数期、稳定期微生物的生长受到多种因素的影响，如温度、、溶氧、营养pH和衰亡期在迟滞期，微生物需要适应新的环境，生长缓慢在等温度过高或过低都会影响微生物的生长过酸或过碱也pH对数期，微生物生长迅速，细胞数量呈指数增长在稳定期，微会影响微生物的生长溶氧不足会限制好氧微生物的生长营养生物的生长速度减慢，细胞数量达到最大值在衰亡期，微生物不足会导致微生物生长缓慢或停止生长细胞开始死亡，细胞数量逐渐减少微生物的代谢特性次级代谢1产生特定产物初级代谢2维持细胞生长微生物的代谢分为初级代谢和次级代谢初级代谢是维持细胞生长和繁殖所必需的代谢活动，如糖酵解、三羧酸循环等次级代谢是产生特定产物的代谢活动，如抗生素、维生素、氨基酸等工业发酵主要利用微生物的次级代谢来生产所需产物调控微生物的代谢途径，提高次级代谢产物的产量，是发酵工程的重要目标工业发酵常用微生物大肠杆菌枯草芽胞杆菌酵母菌曲霉大肠杆菌是一种常用的模式生枯草芽胞杆菌是一种常用的工酵母菌是一种常用的发酵菌株曲霉是一种常用的霉菌，具有物，具有生长快速、遗传背景业菌株，具有分泌蛋白能力强，具有发酵效率高、产物种类分泌酶类能力强、产酸能力强清晰等优点，广泛应用于基因、安全性高等优点，广泛应用多等优点，广泛应用于酒精、等优点，广泛应用于柠檬酸、工程和蛋白质工程通过基因于酶制剂和氨基酸的生产枯面包、啤酒等食品的生产酵葡萄糖酸等有机酸的生产曲工程改造，大肠杆菌可以生产草芽胞杆菌能够分泌多种酶类母菌能够将糖类转化为乙醇和霉能够分泌多种酶类，如淀粉各种蛋白质、多肽和代谢产物，如蛋白酶、淀粉酶等，用于二氧化碳，用于酿酒和面包制酶、纤维素酶等，用于食品、食品、洗涤剂等行业作饲料等行业第三章发酵工艺流程上游过程菌种选育、培养基配制、灭菌、接种等，为发酵提供合适的菌种和生长环境中游过程发酵过程控制，包括温度、、溶氧、搅拌等，确保微生物pH正常生长和代谢下游过程发酵产物的分离、纯化、浓缩、干燥等，获得高纯度的目标产物发酵工艺流程概述上游过程1上游过程包括菌种选育、培养基配制、灭菌、接种等步骤菌种选育是选择具有优良特性的菌株，培养基配制是为微生物提供生长所需的营养物质，灭菌是杀死培养基中的杂菌，接种是将选育好的菌种接入培养基中中游过程2中游过程是发酵的核心环节，包括发酵过程控制发酵过程控制包括温度控制、控制、溶氧控制、搅拌控制等通过精确控制发酵过程，可以pH提高微生物的生长速度和产物产量下游过程3下游过程包括发酵产物的分离、纯化、浓缩、干燥等步骤分离是将目标产物从发酵液中分离出来，纯化是去除杂质，浓缩是提高产物浓度，干燥是将产物转化为固体形式，便于储存和运输菌种选育筛选方法诱变育种基因工程育种筛选方法包括平板划线法、稀释涂布法诱变育种是利用物理或化学诱变剂处理基因工程育种是利用基因工程技术改造、选择性培养法等通过筛选，可以从菌株，使其产生基因突变，然后筛选出菌株，使其获得新的特性或提高原有特自然界或菌种库中获得具有优良特性的具有优良特性的突变株诱变育种可以性基因工程育种可以实现菌株的定向菌株筛选的原则是选择生长速度快、提高菌株的产物产量、抗逆性和适应性改造，提高产物产量、改善产物质量、产物产量高、稳定性好的菌株扩大产物种类培养基的配制培养基成分配制原则常见培养基类型培养基的主要成分包括碳源、氮源、无机培养基的配制应遵循以下原则营养全面常见的培养基类型包括液体培养基、固体盐、生长因子等碳源是微生物生长所需、比例适当、适宜、无菌营养全面是培养基、半固体培养基等液体培养基适pH的能量来源，氮源是微生物合成蛋白质和指培养基应包含微生物生长所需的各种营用于大规模培养微生物，固体培养基适用核酸所需的原料，无机盐是维持微生物正养物质，比例适当是指各种营养物质的比于分离和鉴定微生物，半固体培养基适用常生理功能所需的物质，生长因子是微生例应满足微生物的需求，适宜是指培养于检测微生物的运动性pH物生长所需的微量有机物基的应在微生物生长的最佳范围内，无pH菌是指培养基应不含任何杂菌灭菌技术物理灭菌法化学灭菌法工业灭菌设备物理灭菌法包括高温灭菌、过滤灭菌、辐射化学灭菌法是利用化学药剂杀死微生物常工业灭菌设备包括高压蒸汽灭菌器、干热灭灭菌等高温灭菌是利用高温杀死微生物，用的化学灭菌剂包括甲醛、戊二醛、过氧乙菌器、过滤器、辐射灭菌器等高压蒸汽灭过滤灭菌是利用滤膜去除微生物，辐射灭菌酸等化学灭菌法适用于不耐高温的物品的菌器是利用高温高压蒸汽杀死微生物，干热是利用射线杀死微生物灭菌灭菌器是利用高温干燥空气杀死微生物，过滤器是利用滤膜去除微生物，辐射灭菌器是利用射线杀死微生物接种技术接种量的确定接种量是指接入培养基中的菌种数量接种量过少会导致迟滞期过长，接种量过多会导致营养不足合适的接种量应根据菌种的生长特性和培养基的营养状况确定接种方法接种方法包括倾注平板法、涂布平板法、穿刺接种法、斜面接种法等倾注平板法适用于计数微生物，涂布平板法适用于分离和鉴定微生物，穿刺接种法适用于检测微生物的运动性，斜面接种法适用于保存菌种无菌操作技术无菌操作技术是防止杂菌污染的关键无菌操作技术包括火焰灭菌、酒精擦拭、超净工作台操作等火焰灭菌是利用火焰杀死微生物，酒精擦拭是利用酒精杀死微生物，超净工作台操作是在无菌环境下进行操作发酵过程控制温度控制控制溶氧控制搅拌控制pH温度是影响微生物生长的重是影响微生物生长的重要溶氧是好氧微生物生长必需搅拌可以使培养基中的营养pH要因素不同的微生物有不因素不同的微生物有不同的溶氧不足会限制好氧微物质均匀分布，促进微生物同的最适生长温度温度过的最适生长过酸或生物的生长通常采用通气与营养物质的接触，提高溶pH pH高或过低都会影响微生物的过碱都会影响微生物的生长、搅拌等方式进行溶氧控制氧但过强的搅拌会损伤微生长和代谢通常采用水浴和代谢通常采用添加酸或生物细胞通常采用机械搅、气浴、电加热等方式进行碱的方式进行控制拌或气升搅拌等方式进行搅pH温度控制拌控制发酵产物的分离与纯化离心分离过滤萃取层析离心分离是利用离心力将固体过滤是利用滤膜将固体颗粒从萃取是利用溶剂将目标产物从层析是利用不同物质在固定相颗粒从液体中分离出来适用液体中分离出来适用于分离发酵液中提取出来适用于分和流动相之间的分配系数不同于分离细胞、菌丝等固体物质细菌、病毒等微小颗粒离脂溶性产物，将混合物分离适用于分离各种有机物和无机物第四章发酵设备与工程发酵罐的类型发酵罐的结构12发酵罐是进行微生物发酵的主发酵罐的结构主要包括罐体、要设备根据搅拌方式的不同搅拌装置、通气系统、测控系，发酵罐可分为机械搅拌式、统等罐体是容纳培养基和微气升式、固态发酵罐等生物的容器，搅拌装置是用于混合培养基和促进溶氧的设备，通气系统是用于向培养基中输送氧气的设备，测控系统是用于监测和控制发酵过程的设备发酵罐的放大3发酵罐的放大是指将实验室规模的发酵过程放大到工业规模发酵罐的放大需要考虑相似原理、关键参数、放大策略等因素，以确保放大后的发酵过程能够稳定运行并获得高产发酵罐的类型机械搅拌式气升式固态发酵罐机械搅拌式发酵罐是利用机械搅拌器进行气升式发酵罐是利用压缩空气进行混合和固态发酵罐是用于进行固态发酵的发酵罐混合和溶氧的发酵罐具有结构简单、操溶氧的发酵罐具有能耗低、剪切力小、固态发酵是指微生物在固体培养基上进作方便、适用范围广等优点，是应用最广适用于培养对剪切力敏感的微生物等优点行发酵的过程固态发酵具有成本低、产泛的发酵罐类型，广泛应用于培养动物细胞、植物细胞等物浓度高、污染少等优点，广泛应用于食品、饲料、肥料等行业发酵罐的结构罐体罐体是发酵罐的主体，用于容纳培养基和微生物罐体通常采用不锈钢制成，具有耐腐蚀、易清洗、无毒等优点搅拌装置搅拌装置用于混合培养基和促进溶氧搅拌装置通常包括搅拌器、电机、减速器等搅拌器的类型有多种，如桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、螺带式搅拌器等通气系统通气系统用于向培养基中输送氧气通气系统通常包括空气压缩机、过滤器、流量计、分布器等氧气是好氧微生物生长必需的测控系统测控系统用于监测和控制发酵过程测控系统通常包括传感器、控制器、执行器等传感器用于测量温度、、溶氧等参数，控制器用于根据传感器测得pH的参数调节执行器，执行器用于控制温度、、溶氧等参数pH发酵罐的放大相似原理关键参数放大策略相似原理是指在发酵罐放大过程中，保关键参数是指对发酵过程影响较大的参放大策略是指在发酵罐放大过程中所采持某些关键参数的相似性，以确保放大数常用的关键参数包括溶氧、、温取的具体措施常用的放大策略包括经pH后的发酵过程能够稳定运行并获得高产度、搅拌速度、通气速率等在发酵罐验放大、数学模型放大、计算机模拟放常用的相似参数包括几何相似、动力放大过程中，需要重点关注这些关键参大等经验放大是根据经验进行放大，相似、传质相似、传热相似等数的变化，并采取相应的措施进行控制数学模型放大是根据数学模型进行放大，计算机模拟放大是根据计算机模拟结果进行放大发酵工程基础传热与传质流体力学传热是指热量在发酵罐内的传递流体力学是指研究流体运动规律过程传质是指物质在发酵罐内的学科流体力学在发酵工程中的传递过程传热和传质是影响主要用于研究发酵罐内的流体流发酵过程的重要因素良好的传动状态，如搅拌器的类型、搅拌热和传质可以提高微生物的生长速度、通气速率等良好的流体速度和产物产量流动状态可以提高微生物的生长速度和产物产量生物反应动力学生物反应动力学是指研究生物反应速率和影响因素的学科生物反应动力学在发酵工程中主要用于研究微生物的生长速率和产物生成速率，以及影响这些速率的因素，如温度、、溶氧、营养等了解生物反应动力学可以为pH发酵过程的优化提供指导第五章发酵工艺参数优化碳源的选择与优化氮源的选择与优化12碳源是微生物生长所需的能量氮源是微生物合成蛋白质和核来源不同的微生物对碳源的酸所需的原料不同的微生物需求不同选择合适的碳源可对氮源的需求不同选择合适以提高微生物的生长速度和产的氮源可以提高微生物的生长物产量常用的碳源包括葡萄速度和产物产量常用的氮源糖、蔗糖、淀粉、纤维素等包括蛋白胨、酵母膏、尿素、氨水等微量元素的添加3微量元素是维持微生物正常生理功能所需的物质不同的微生物对微量元素的需求不同添加适量的微量元素可以提高微生物的生长速度和产物产量常用的微量元素包括铁、锌、锰、铜等碳源的选择与优化常用碳源碳源浓度的影响分批补料策略常用的碳源包括葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维碳源浓度过低会导致微生物生长缓慢，碳源分批补料是指在发酵过程中，分批次向发酵素等葡萄糖是微生物最容易利用的碳源，浓度过高会导致微生物生长受到抑制合适罐中添加碳源分批补料可以避免碳源浓度但成本较高蔗糖和淀粉需要经过水解才能的碳源浓度应根据微生物的生长特性和产物过高对微生物的抑制作用，提高微生物的生被微生物利用纤维素是一种廉价的碳源，需求确定通常采用响应面法等统计学方法长速度和产物产量分批补料的策略包括定但需要经过预处理才能被微生物利用进行碳源浓度优化时补料、定量补料、控制补料、溶氧控pH制补料等氮源的选择与优化有机氮源有机氮源是指含有有机氮的物质，如蛋白胨、酵母膏、玉米浆等有机氮源含有丰富的氨基酸、多肽和维生素，能够满足微生物的生长需求但有机氮源的成分复杂，质量不稳定无机氮源无机氮源是指含有无机氮的物质，如尿素、氨水、硝酸盐等无机氮源成分简单，质量稳定，成本较低但有些微生物不能直接利用无机氮源，需要经过转化才能被利用比的调控C/N比是指碳源与氮源的比例比对微生物的生长和产物生成有重C/N C/N要影响不同的微生物有不同的最适比调控比可以提高微生C/N C/N物的生长速度和产物产量通常采用添加碳源或氮源的方式进行比C/N的调控微量元素的添加添加方法21常用微量元素对发酵的影响3微量元素是指微生物生长所需的少量金属元素，如铁、锌、锰、铜、钼等微量元素是某些酶的组成成分，参与微生物的代谢过程微量元素缺乏会导致微生物生长缓慢、产物产量下降微量元素添加过多也会对微生物产生毒害作用因此，需要添加适量的微量元素诱导物的应用诱导物的类型添加时机浓度优化诱导物是指能够诱导微生物产生特定产诱导物的添加时机对产物产量有重要影诱导物浓度过低会导致诱导效果不佳，物的物质常用的诱导物包括底物类似响过早添加会导致诱导物被分解或利诱导物浓度过高会导致微生物受到抑制物、代谢中间产物、激素等不同的微用，过晚添加会导致微生物已经停止生合适的诱导物浓度应根据微生物的生生物和不同的产物需要不同的诱导物长合适的添加时机应根据微生物的生长特性和产物生成规律确定通常采用长特性和产物生成规律确定响应面法等统计学方法进行诱导物浓度优化第六章发酵过程监测与控制在线监测技术发酵过程建模12在线监测技术是指在发酵过程发酵过程建模是指利用数学模中，实时监测发酵罐内的各种型描述发酵过程的动态变化参数，如、溶氧、生物量发酵过程建模可以为发酵过程pH、代谢产物等在线监测技术控制提供理论指导，优化发酵可以为发酵过程控制提供实时工艺数据，提高发酵效率反馈控制系统3反馈控制系统是指利用传感器、控制器、执行器等组成closed-loop控制系统，实现对发酵过程参数的精确控制反馈控制系统可以提高发酵过程的稳定性和可靠性在线监测技术监测溶氧监测生物量监测代谢产物监测pH是影响微生物生长的重要因溶氧是好氧微生物生长必需的生物量是指发酵罐内微生物的代谢产物是指微生物在发酵过pH素过酸或过碱都会影响微溶氧不足会限制好氧微生物总量生物量是评价发酵过程程中产生的各种物质，如葡萄pH生物的生长和代谢常用的的生长常用的溶氧传感器包的重要指标常用的生物量传糖、乙醇、乳酸等代谢产物pH传感器包括玻璃电极、锑电极括极谱电极、荧光电极等感器包括浊度计、电导率计、浓度是评价发酵过程的重要指等电容计等标常用的代谢产物传感器包括酶电极、气相色谱、液相色谱等发酵过程建模动力学模型代谢流分析模型的应用动力学模型是描述微生物生长和产物生代谢流分析是分析微生物细胞内代谢途发酵过程模型可以应用于发酵过程的优成的数学模型常用的动力学模型包括径的流量分布的方法代谢流分析可以化、控制和预测通过优化发酵过程模模型、模型、揭示微生物的代谢调控机制，为发酵过型，可以提高产物产量、缩短发酵周期Monod Logistic模型等动力学模型程优化提供理论指导、降低生产成本通过控制发酵过程模Luedeking-Piret可以预测发酵过程的动态变化，为发酵型，可以提高发酵过程的稳定性和可靠过程控制提供理论指导性通过预测发酵过程模型，可以提前预知发酵过程的异常情况，采取相应的措施进行处理反馈控制系统神经网络控制1模糊控制2控制3PID反馈控制系统是实现发酵过程自动控制的关键常用的反馈控制方法包括控制、模糊控制、神经网络控制等控制是一种传统PID PID的控制方法，具有结构简单、易于实现等优点模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，具有鲁棒性强、适应性强等优点神经网络控制是一种基于神经网络的控制方法，具有学习能力强、预测能力强等优点计算机辅助发酵控制数据采集系统过程控制软件专家系统的应用数据采集系统用于采集发酵过程中的各种过程控制软件用于对发酵过程进行控制专家系统是一种基于人工智能的系统，能数据，如温度、、溶氧、生物量、代谢过程控制软件通常包括数据分析模块、模够模拟专家的知识和经验，解决复杂的问pH产物等数据采集系统通常包括传感器、型预测模块、控制算法模块、人机界面等题专家系统可以应用于发酵过程的故障数据采集卡、计算机等诊断、工艺优化、决策支持等方面第七章典型发酵产品生产工艺氨基酸发酵有机酸发酵12利用微生物发酵生产各种氨基利用微生物发酵生产各种有机酸，如谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸，如柠檬酸、乳酸、醋酸等酸等氨基酸是重要的营养物有机酸是重要的食品添加剂质和食品添加剂和化工原料抗生素发酵3利用微生物发酵生产各种抗生素，如青霉素、链霉素、头孢菌素等抗生素是治疗细菌感染的药物氨基酸发酵谷氨酸发酵赖氨酸发酵发酵工艺特点谷氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用赖氨酸是一种必需氨基酸，人体不能自氨基酸发酵的工艺特点包括严格的无于食品、医药等行业谷氨酸发酵常用身合成，需要从食物中获取赖氨酸发菌操作、精确的控制、适宜的溶氧水pH的菌株有谷氨酸棒杆菌、谷氨酸短杆菌酵常用的菌株有赖氨酸棒杆菌、赖氨酸平、合理的碳氮比例、添加诱导物等等谷氨酸发酵的关键在于提高谷氨酸短杆菌等赖氨酸发酵的关键在于提高通过优化发酵工艺，可以提高氨基酸的的产量和降低副产物的生成赖氨酸的产量和降低副产物的生成产量和质量有机酸发酵柠檬酸发酵柠檬酸是一种重要的有机酸，广泛应用于食品、医药、化工等行业柠檬酸发酵常用的菌株有黑曲霉、米曲霉等柠檬酸发酵的关键在于提高柠檬酸的产量和降低副产物的生成乳酸发酵乳酸是一种重要的有机酸，广泛应用于食品、医药、化工等行业乳酸发酵常用的菌株有乳酸杆菌、乳酸链球菌等乳酸发酵的关键在于提高乳酸的产量和降低副产物的生成工艺控制要点有机酸发酵的工艺控制要点包括严格的无菌操作、精确的控制、适宜的溶氧水平、合理的碳氮比例、添加诱导物等通过优化发酵工艺，可以提高有pH机酸的产量和质量抗生素发酵链霉素发酵21青霉素发酵发酵工艺优化3抗生素发酵是利用微生物发酵生产抗生素的过程常用的抗生素包括青霉素、链霉素、头孢菌素等抗生素发酵是医药工业的重要组成部分通过优化发酵工艺，可以提高抗生素的产量和质量，降低生产成本酶制剂发酵淀粉酶发酵蛋白酶发酵发酵与后处理工艺淀粉酶是一种常用的酶蛋白酶是一种常用的酶酶制剂发酵的后处理工制剂，广泛应用于食品制剂，广泛应用于食品艺包括细胞破碎、酶、纺织、造纸等行业、洗涤、医药等行业提取、酶浓缩、酶纯化淀粉酶发酵常用的菌株蛋白酶发酵常用的菌株、酶干燥等通过合理有米曲霉、黑曲霉、枯有枯草芽孢杆菌、地衣的后处理工艺，可以获草芽孢杆菌等淀粉酶芽孢杆菌、曲霉等蛋得高纯度、高酶活力的发酵的关键在于提高淀白酶发酵的关键在于提酶制剂产品粉酶的产量和酶活力高蛋白酶的产量和酶活力维生素发酵发酵1VB2发酵2VC维生素发酵是利用微生物发酵生产维生素的过程常用的维生素包括、、等维生素是人体必需的营养物质，广泛应用VB2VC VB12于食品、医药、饲料等行业通过优化发酵工艺，可以提高维生素的产量和质量，降低生产成本多糖发酵黄原胶发酵壳聚糖发酵发酵过程控制黄原胶是一种重要的多糖，广泛应用于壳聚糖是一种重要的多糖，广泛应用于多糖发酵的过程控制要点包括严格的食品、石油、医药等行业黄原胶发酵食品、医药、环保等行业壳聚糖发酵无菌操作、精确的控制、适宜的溶氧pH常用的菌株有野油菜黄单胞菌黄原胶常用的菌株有毛霉、根霉等壳聚糖发水平、合理的碳氮比例、添加诱导物等发酵的关键在于提高黄原胶的产量和粘酵的关键在于提高壳聚糖的产量和脱乙通过优化发酵工艺，可以提高多糖的度酰度产量和质量生物农药发酵苏云金芽胞杆菌发酵绿僵菌发酵发酵工艺与应用苏云金芽胞杆菌是一种常用的生物农药，绿僵菌是一种常用的生物农药，能够侵染生物农药发酵的工艺特点包括严格的无能够产生对昆虫有毒的晶体蛋白苏云金昆虫并导致其死亡绿僵菌发酵的关键在菌操作、适宜的温度、适宜的湿度、添加芽胞杆菌发酵的关键在于提高晶体蛋白的于提高分生孢子的产量和活力营养物质等生物农药广泛应用于农业生产量和毒力产中，能够有效控制害虫，减少化学农药的使用第八章食品发酵技术酒类发酵乳制品发酵12利用微生物发酵生产各种酒类利用微生物发酵生产各种乳制，如啤酒、白酒、葡萄酒等品，如酸奶、奶酪等乳制品酒类是人们喜爱的饮品，具有富含蛋白质和钙质，具有丰富悠久的历史和文化的营养价值酱油发酵3利用微生物发酵生产酱油酱油是中国传统的调味品，具有独特的风味和营养价值酒类发酵白酒发酵21啤酒发酵葡萄酒发酵3酒类发酵是利用微生物发酵生产酒类的过程啤酒发酵主要利用酵母菌将麦芽汁中的糖转化为乙醇和二氧化碳白酒发酵主要利用霉菌、酵母菌和细菌将粮食中的淀粉转化为乙醇葡萄酒发酵主要利用酵母菌将葡萄汁中的糖转化为乙醇乳制品发酵酸奶发酵1奶酪发酵2乳制品发酵是利用乳酸菌发酵牛奶的过程酸奶发酵主要利用乳酸链球菌和保加利亚乳杆菌将牛奶中的乳糖转化为乳酸奶酪发酵主要利用乳酸菌、霉菌和酵母菌将牛奶中的乳糖转化为乳酸和其他风味物质酱油发酵传统工艺现代工艺品质控制传统酱油发酵工艺采用固态发酵，利用现代酱油发酵工艺采用液态发酵，利用酱油发酵的品质控制包括菌种的选育曲霉和酵母菌将大豆和小麦中的蛋白质优良的菌种和先进的设备，缩短发酵周和管理、原料的质量控制、发酵过程的和淀粉转化为氨基酸和糖类，再经过长期，提高酱油的产量和质量现代酱油参数控制、后处理工艺的优化等通过时间的盐渍发酵，形成独特的风味发酵工艺还可以通过添加酶制剂等手段严格的品质控制，可以生产出安全、卫，改善酱油的风味生、美味的酱油产品醋的发酵固态发酵液态发酵工艺优化固态发酵是利用醋酸菌在固体培养基上发液态发酵是利用醋酸菌在液体培养基上发醋发酵的工艺优化包括菌种的选育和管酵生产醋的过程固态发酵醋具有风味浓酵生产醋的过程液态发酵醋具有生产周理、原料的质量控制、发酵过程的参数控郁、口感醇厚的特点，是中国传统的制醋期短、产量高的特点，是现代工业化制醋制、后处理工艺的优化等通过优化发酵方法的主要方法工艺，可以提高醋的产量和质量，降低生产成本第九章环境保护中的发酵技术废水处理固体废弃物处理12利用微生物发酵处理各种废水利用微生物发酵处理各种固体，如生活污水、工业废水等废弃物，如餐厨垃圾、秸秆、发酵废水处理技术具有成本低畜禽粪便等发酵固体废弃物廉、效果显著等优点，是废水处理技术可以将废弃物转化为处理的重要手段能源和肥料，实现资源化利用生物修复3利用微生物发酵修复受污染的土壤和水体生物修复技术具有绿色环保、成本低廉等优点，是环境修复的重要手段废水处理好氧处理厌氧处理技术UASB好氧处理是利用好氧微生物在有氧条件厌氧处理是利用厌氧微生物在无氧条件技术是一种高效的厌氧处理技术，UASB下分解废水中的有机物常用的好氧处下分解废水中的有机物常用的厌氧处利用颗粒污泥将废水中的有机物转化为理方法包括活性污泥法、生物滤池法、理方法包括厌氧消化、反应器等甲烷和二氧化碳技术具有处理效UASB UASB氧化塘法等好氧处理具有处理效率高厌氧处理具有能耗低、产生沼气等优点率高、占地面积小、产生沼气等优点，、出水水质好等优点，但能耗较高，但处理效率较低广泛应用于高浓度有机废水的处理固体废弃物处理堆肥发酵堆肥发酵是利用微生物将有机固体废弃物转化为腐殖质的过程堆肥发酵可以减少废弃物的体积和重量，消除臭味，并产生肥料沼气发酵沼气发酵是利用厌氧微生物将有机固体废弃物转化为沼气（甲烷和二氧化碳）的过程沼气是一种可再生能源，可以用于发电、供暖等工艺控制要点固体废弃物发酵的工艺控制要点包括物料的预处理、的调节、pH比的控制、温度的控制、水分的控制、通气的控制等通过优化C/N发酵工艺，可以提高废弃物的处理效率和资源化利用率生物修复原位生物修复异位生物修复微生物强化技术原位生物修复是指在污染现场利用微生异位生物修复是指将受污染的土壤和水微生物强化技术是指通过添加外源微生物修复受污染的土壤和水体原位生物体转移到其他地方，利用微生物进行修物或营养物质，提高本地微生物的活性修复具有成本低廉、操作简便等优点，复异位生物修复具有修复效率高、可，从而提高生物修复效率微生物强化但修复周期较长控性强等优点，但成本较高技术是生物修复的重要手段第十章发酵产品的分离纯化细胞分离技术产物提取技术12细胞分离技术是指将微生物细产物提取技术是指将目标产物胞从发酵液中分离出来的技术从发酵液中提取出来的技术常用的细胞分离技术包括离常用的产物提取技术包括溶剂心分离、膜分离、絮凝沉降等萃取、吸附法、沉淀法等色谱分离技术3色谱分离技术是指利用不同物质在固定相和流动相之间的分配系数不同，将混合物分离的技术常用的色谱分离技术包括离子交换色谱、亲和色谱、分子筛色谱等细胞分离技术离心分离膜分离絮凝沉降离心分离是利用离心力膜分离是利用膜的选择絮凝沉降是利用絮凝剂将细胞从发酵液中分离性渗透作用将细胞从发将细胞聚集在一起，然出来的技术离心分离酵液中分离出来的技术后利用重力沉降将细胞具有操作简单、效率高膜分离具有分离效率从发酵液中分离出来的等优点，广泛应用于细高、能耗低等优点，广技术絮凝沉降具有成胞分离泛应用于细胞分离本低廉、操作简便等优点，广泛应用于细胞分离产物提取技术溶剂萃取吸附法沉淀法溶剂萃取是利用溶剂将目标产物从发酵液吸附法是利用吸附剂将目标产物从发酵液沉淀法是利用沉淀剂将目标产物从发酵液中提取出来的技术溶剂萃取具有操作简中吸附出来的技术吸附法具有选择性高中沉淀出来的技术沉淀法具有操作简单单、成本低廉等优点，广泛应用于脂溶性、效率高等优点，广泛应用于蛋白质、酶、成本低廉等优点，广泛应用于蛋白质、产物的提取等生物大分子的提取多糖等生物大分子的提取色谱分离技术亲和色谱21离子交换色谱分子筛色谱3色谱分离技术是一种高效的分离纯化技术，广泛应用于发酵产品的分离纯化离子交换色谱是根据物质的电荷性质进行分离的亲和色谱是根据物质与配体的亲和力进行分离的分子筛色谱是根据物质的分子大小进行分离的膜分离技术超滤反渗透电渗析超滤是利用超滤膜将小分子物质从大分反渗透是利用反渗透膜将水分子从溶液电渗析是利用电场的作用将离子从溶液子物质中分离出来的技术超滤膜的孔中分离出来的技术反渗透膜的孔径范中分离出来的技术电渗析具有能耗低径范围为，能够截留分子量大围为，能够截留离子和小分子、无污染等优点，广泛应用于脱盐、浓1-100nm

0.1-1nm于的物质有机物缩等领域1000Da第十一章发酵技术的新进展代谢工程合成生物学12代谢工程是利用基因工程和代合成生物学是利用工程学原理谢调控等手段，改造微生物的，设计和构建人工生物系统，代谢途径，提高目标产物的产实现特定的生物功能合成生量和质量代谢工程是发酵技物学为发酵技术的创新提供了术的重要发展方向新的思路和方法高通量筛选技术3高通量筛选技术是利用自动化设备和高灵敏度检测方法，快速筛选具有优良特性的菌株高通量筛选技术大大提高了菌种选育的效率代谢工程代谢流分析代谢调控应用实例代谢流分析是利用数学模型和实验数据，代谢调控是指通过改变微生物的基因表达代谢工程在发酵生产中得到了广泛应用，分析微生物细胞内代谢途径的流量分布或酶活性，调节微生物的代谢途径，提高例如，利用代谢工程改造大肠杆菌，可以代谢流分析可以揭示微生物的代谢调控机目标产物的产量和质量常用的代谢调控提高氨基酸、有机酸、维生素等产品的产制，为代谢工程改造提供理论指导方法包括基因敲除、基因过表达、酶抑制量利用代谢工程改造酵母菌，可以提高等乙醇、生物柴油等产品的产量总结与展望课程回顾本课程系统地介绍了微生物发酵技术的基本理论、工艺流程、设备与工程、过程监测与控制、产品分离纯化以及最新进展通过本课程的学习，相信大家对微生物发酵技术有了更深入的了解发酵技术的未来发展趋势未来，发酵技术将朝着高效、绿色、智能化的方向发展代谢工程、合成生物学、高通量筛选等新技术将为发酵技术的创新提供强大动力发酵技术将在食品、医药、化工、环保等领域发挥越来越重要的作用学习建议希望大家在学习过程中，注重理论与实践相结合，积极参与课堂讨论，认真完成课后作业，并阅读相关文献，了解发酵技术的最新进展相信通过大家的努力，一定能够在微生物发酵技术领域取得更大的成就。