發(fā)酵工程 講義

發(fā)酵工程 第一章 緒論 1、 發(fā)酵及發(fā)酵工程的概念 1、傳統(tǒng)發(fā)酵 最初發(fā)酵是用來(lái)描述酵母菌作用于果汁或麥芽汁產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，或者是指酒的生產(chǎn)過(guò)程。 2、生化和生理學(xué)意義的發(fā)酵 指微生物在無(wú)氧條件下，分解各種有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式，或者更嚴(yán)格地說(shuō)，發(fā)酵是以有機(jī)物作為電子受體的氧化還原產(chǎn)能反應(yīng)。 如葡萄糖在無(wú)氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精并放出CO2。 3、工業(yè)上的發(fā)酵 泛指利用微生物制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過(guò)程 包括： 1. 厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如酒精，乳酸等。 2. 通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等。 產(chǎn)品有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等。 發(fā)酵工程（Fermentation Biotechnology）: 應(yīng)用微生物學(xué)等相關(guān)的自然科學(xué)以及工程學(xué)原理，利用微生物等生物細(xì)胞進(jìn)行酶促轉(zhuǎn)化，將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品或提供社會(huì)性服務(wù)的一門(mén)科學(xué)。 2、發(fā)酵工程技術(shù)的發(fā)展大致可分為哪幾個(gè)階 段，每段的技術(shù)特點(diǎn)是什么？ ? 1. 自然發(fā)酵時(shí)期:嫌氣性發(fā)酵用于酒類(lèi)釀造，好氣性發(fā)酵用于釀醋、制曲。 ? 2. 純培養(yǎng)技術(shù)的建立：人工控制環(huán)境條件使發(fā)酵效率迅速提高。 ? 3.通氣攪拌好氣發(fā)酵過(guò)程技術(shù)的建立：從分解代謝轉(zhuǎn)為生物合成代謝，可以利用微生物合成積累大量有用的代謝產(chǎn)物。 ? 4.人工誘變育種與代謝控制發(fā)酵工程技術(shù)的建立：遺傳水平上控制微生物代謝。 ? 5. 發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、發(fā)酵工程連續(xù)化、自動(dòng)化工程：以數(shù)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、化工原理等為基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程的自動(dòng)化控制的研究，使發(fā)酵過(guò)程的工藝控制更為合理。 ? 6. 微生物酶反應(yīng)生物合成與化學(xué)合成反應(yīng)結(jié)合工程技術(shù)：可生產(chǎn)許多過(guò)去不能生產(chǎn)的有用物質(zhì)。 3、 發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用范圍 1. 釀酒工業(yè)（啤酒、葡萄酒、白酒）2. 食品工業(yè)（醬、醬油、食醋、腐乳、面包、乳酸）3. 抗生素工業(yè)（青霉素、鏈霉素、土霉素）4. 有機(jī)酸工業(yè)（檸檬酸、葡萄糖酸）5. 酶制劑工業(yè)（淀粉酶、蛋白酶）6. 氨基酸工業(yè)（谷氨酸、賴(lài)氨酸）7. 核苷酸發(fā)酵工業(yè)(肌苷酸、肌苷) 8. 有機(jī)溶劑工業(yè)（酒精、丙酮）9. 維生素工業(yè)(VB2、VB12)10.生物能源工業(yè)（沼氣、生物柴油）11.環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)（廢水生物處理）12.生理活性物質(zhì)發(fā)酵工業(yè) （激素） 13. 冶金工業(yè)(微生物探礦、石油脫硫)14.微生物菌體蛋白發(fā)酵工業(yè)（酵母、單細(xì)胞蛋白） 4、發(fā)酵工業(yè)的特點(diǎn) 與化學(xué)工程相比，發(fā)酵工程具有以下特點(diǎn)： 1、發(fā)酵過(guò)程是極其復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，與微生物細(xì)胞息息相關(guān) 2、通常在常溫常壓下進(jìn)行，反應(yīng)安全，需求條件也比較簡(jiǎn)單 3、發(fā)酵醪（包括固相、液相、氣相，還含有活細(xì)胞體或菌絲體），屬非牛頓流體，其特性影響因素很多，對(duì)發(fā)酵工程都有關(guān)聯(lián) 4、具有嚴(yán)格的滅菌系統(tǒng)，以防止雜菌污染 如空氣除菌系統(tǒng)、培養(yǎng)基滅菌系統(tǒng)、設(shè)備的沖洗滅菌等 5、反應(yīng)以生命體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行，因此數(shù)十個(gè)反應(yīng)過(guò)程能夠像單一反應(yīng)一樣，在同一發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行 6、后處理階段，為了適應(yīng)菌體與發(fā)酵產(chǎn)物的特點(diǎn)，需采取一些特殊的工藝措施并選用合適的設(shè)備。如酶類(lèi)避免過(guò)熱。 5、液體發(fā)酵生產(chǎn)的一般工藝流程 (1)用作種子擴(kuò)大培養(yǎng)及發(fā)酵生產(chǎn)的各種培養(yǎng)基的配制；（2）培養(yǎng)基、發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備的消毒滅菌；（3）擴(kuò)大培養(yǎng)出有活性的適量純種，以一定比例接種入發(fā)酵罐中；（4）控制最適發(fā)酵條件使微生物生長(zhǎng)并形成大量的代謝產(chǎn)物;(5)將產(chǎn)物提取并精制，以得到合格的產(chǎn)品。 6、發(fā)酵工業(yè)的類(lèi)型 （1）按微生物對(duì)氧的不同需求：厭氧發(fā)酵、需氧發(fā)酵、兼性厭氧發(fā)酵；（2）按培養(yǎng)基的物理性狀：液體發(fā)酵（包括液體深層發(fā)酵）、淺層固體發(fā)酵、深層固體發(fā)酵（機(jī)械通風(fēng)制曲）；（3）按發(fā)酵工藝流程：分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵;(4)按菌的種類(lèi)：?jiǎn)尉N發(fā)酵、多菌種混合發(fā)酵（混合菌發(fā)酵）。 第二章 菌種與菌種擴(kuò)大培養(yǎng) 1、 微生物工業(yè)對(duì)菌種的要求 （1） 能夠利用廉價(jià)的原料，簡(jiǎn)單的培養(yǎng)基，大量高效地合成 產(chǎn)物 （2） 有關(guān)合成產(chǎn)物的途徑盡可能地簡(jiǎn)單，或者說(shuō)菌種改造的 可操作性要強(qiáng) （3） 遺傳性能要相對(duì)穩(wěn)定;(4) 不易感染它種微生物或噬菌體 (5)產(chǎn)生菌及其產(chǎn)物的毒性必須考慮（在分類(lèi)學(xué)上最好與致病 菌無(wú)關(guān)） (6) 生產(chǎn)特性要符合工藝要求 2、未培養(yǎng)微生物的概念 定義：指迄今所采用的微生物純培養(yǎng)分離及培養(yǎng)方法還未獲得純培養(yǎng)的微生物，其在自然環(huán)境微生物群落中占有非常高的比例，約為99。 3 菌種保藏方法及其特點(diǎn) (1) 斜面低溫保藏法：操作簡(jiǎn)單、使用方便，不需要特殊設(shè)備，能隨時(shí)檢查所保藏的菌株是否死亡、變異與污染雜菌等。（2）石蠟封存法：制作簡(jiǎn)單，不需要特殊設(shè)備。（3）沙土管保藏法：多用于產(chǎn)生孢子的微生物如霉菌、放線(xiàn)菌，因此在抗生素工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣，效果亦好，可保存 2 年左右。（4）真空冷凍保藏法：保存效果好，對(duì)各種微生物都適用。（5）液氮超低溫保藏法：適用于一般微生物的保藏外，對(duì)于一些用于冷凍干燥法都難以保藏的微生物如支原體、衣原體、氫細(xì)菌，難以形成孢子的霉菌、噬菌體及動(dòng)物細(xì)胞均可長(zhǎng)期保藏，而且性狀不變異。 4、新種分離與篩選步驟 樣品的采集>樣品的處理>目的菌富集培養(yǎng)>分離純化>性能測(cè)定 菌種分離的一般過(guò)程: 土樣的采取土樣預(yù)處理 富集培養(yǎng) 菌種初篩-菌種復(fù)篩-性能鑒定-菌種保藏 5、樣品采集注意的問(wèn)題 1、采樣時(shí)應(yīng)盡可能保持相對(duì)無(wú)菌； 2、所采集的樣本必須具有某種代表性； 3、采好的樣必須完整地標(biāo)上樣本的種類(lèi)及采集日期、地點(diǎn)以及采集地點(diǎn)的地理、生態(tài)參數(shù)等； 4、應(yīng)充分考慮采樣的季節(jié)性和時(shí)間因素，因?yàn)檎嬲脑鼐旱某霈F(xiàn)可能是短暫的； 5、采好的樣應(yīng)及時(shí)處理，暫不能處理的也應(yīng)貯存于 4下，但貯存時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。這是因?yàn)橐坏┎蓸咏Y(jié)束，試樣中的微生物群體就脫離了原來(lái)的生態(tài)環(huán)境，其內(nèi)部生態(tài)環(huán)境就會(huì)發(fā)生變化，微生物群體之間就會(huì)出現(xiàn)消長(zhǎng) 6、如何防止菌種退化 （1）控制傳代次數(shù)；（2）選擇合適的培養(yǎng)條件；（3）選擇合適的保藏方法；（4）菌種穩(wěn)定性檢查；（5）分離復(fù)壯。 7、菌種選育分子改造具體有那些方法 8、種子擴(kuò)大培養(yǎng)的目的與要求及一般步驟 目的與要求：不但要得到純而壯的培養(yǎng)物，而且要獲得活力旺盛的、 接種數(shù)量足夠的培養(yǎng)物。 一般步驟：斜面菌種一級(jí)種子搖床培養(yǎng)二級(jí)種子罐培養(yǎng)三級(jí)種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)發(fā)酵罐 9、優(yōu)良種子具備的條件 (1).生長(zhǎng)活力強(qiáng)，延遲期短；(2).生理狀態(tài)穩(wěn)定；(3).濃度及總量能滿(mǎn)足發(fā)酵罐接種量的要求；(4).無(wú)雜菌污染，保證純種發(fā)酵；(5)適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)能力穩(wěn)定 10、 種子罐級(jí)數(shù)確定方法 （1） 菌種的性質(zhì)(如菌種傳代后的穩(wěn)定性)；（2）瓶中的孢子數(shù)，孢子發(fā)芽及菌絲繁殖度 (3)發(fā)酵罐中種子培養(yǎng)液的最低接種量（4）種子罐與發(fā)酵罐的容積比（5）生產(chǎn)規(guī)模（6）隨工藝條件的改變作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整 11、種齡、接種量、雙種和倒種的概念 種齡：是指種子的培養(yǎng)時(shí)間。 接種量：移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體的體積的比例 雙種：兩個(gè)種子罐接種到一個(gè)發(fā)酵罐中 倒種：一部分種子來(lái)源于種子罐，一部分來(lái)源詵凸?12、影響種子質(zhì)量的因素 1 原材料質(zhì)量 2. 培養(yǎng)溫度 3. 濕度 4. 通氣與攪拌 5. 斜面冷藏時(shí)間 6. 培養(yǎng)基 7.PH 13、 種子質(zhì)量控制的措施 (1) 菌種穩(wěn)定性的檢查 ;(2)測(cè)定其生產(chǎn)能力，從中挑選高產(chǎn)菌株，并及時(shí)對(duì)退化菌種進(jìn)行復(fù)壯 (3)提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境(4)種子無(wú)雜菌檢查，保證純種發(fā)酵 第二章 培養(yǎng)基的制備與滅菌 1、培養(yǎng)基的組成成分及培養(yǎng)基的類(lèi)型 組成成分：碳源、氮源、無(wú)機(jī)元素、生長(zhǎng)因子及水、氧氣等 培養(yǎng)基的類(lèi)型：按培養(yǎng)基組成物質(zhì)的化學(xué)成分 ：合成培養(yǎng)基、天然培養(yǎng)基。 （2） 按物理性質(zhì) ： 固體，液體（3）按用途 ： 選擇性培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基、富集培養(yǎng)基等 2、 淀粉水解糖的制備方法及其特點(diǎn) （1.）酸解法：酸（無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法 優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)簡(jiǎn)單、設(shè)備要求簡(jiǎn)單、水解時(shí)間 短、設(shè)備生產(chǎn)能力大。缺點(diǎn)：要求耐腐蝕、耐高溫、高壓的設(shè)備、有副反應(yīng)、對(duì)原料要求嚴(yán)格等。 （2）.酶解法（雙酶水解法）：用淀粉酶將淀粉水解為葡萄糖。 優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)條件溫和；專(zhuān)一性強(qiáng)，轉(zhuǎn)化率高； 可高濃度水解； 可使發(fā)酵培養(yǎng)基的組成簡(jiǎn)化；糖液質(zhì)量高。缺點(diǎn)：反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備多、需專(zhuān)門(mén)的培養(yǎng)條件、糖液過(guò)濾難。 3、糖蜜前處理的方法及其特點(diǎn) （1）加酸通風(fēng)沉淀法特點(diǎn)：可趕走SO2 或NO2 等有害氣體以及揮發(fā)性 酸和其他揮發(fā)物質(zhì)；可增加糖液中的含氧量，提高糖液的溶氧系數(shù)，以利微生物的增殖。（2）加熱加酸沉淀法特點(diǎn)：對(duì)糖蜜中有害微生物的滅菌作用和膠體物質(zhì)、灰分雜質(zhì)的澄清沉降作用均較強(qiáng)。（3）添加絮凝劑澄清處理法特點(diǎn)：可大大縮短澄清時(shí)間。 4、生長(zhǎng)因子、前體和促進(jìn)劑的概念 生長(zhǎng)因子：凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量的有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱(chēng)生長(zhǎng)因子。 前體：指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接在微生物生物合成過(guò)程中合成到產(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)量卻因加入前體而有較大的提高 促進(jìn)劑：指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物，又稱(chēng)非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。 5、滅菌與消毒的區(qū)別 滅菌：采用強(qiáng)烈的理化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長(zhǎng)繁殖能力的措施，稱(chēng)為滅菌，例如各種高溫滅菌措施等。 消毒：是一種采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對(duì)人體有害的病原菌，而對(duì)被消毒的物體基本無(wú)害的措施。 6、 滅菌方法類(lèi)型、微生物熱阻、致死時(shí)間、致 死溫度概念 滅菌方法類(lèi)型：（1）培養(yǎng)基的加熱滅菌（包括常壓或蒸汽高壓加熱法）(2)空氣的過(guò)濾除菌(3)紫外線(xiàn)或電離輻射(4)化學(xué)藥物滅菌 微生物熱阻: 微生物的熱阻就是指微生物對(duì)熱的抵抗能力。 致死時(shí)間: 在致死溫度下，殺死全部微生物所需 的時(shí)間。 致死溫度: 殺死微生物的極限溫度（10 分鐘，全部死亡的溫度） 7、濕熱滅菌優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：1、蒸汽來(lái)源容易，操作費(fèi)用低廉，本身無(wú)毒 2、蒸汽具有很強(qiáng)的穿透力，滅菌易于徹底；3、蒸汽具有很大潛熱，蒸汽冷凝放出2093kj/kg 的熱量，蒸汽冷凝后的水分又有利于濕熱滅菌；4、蒸汽輸送可借助本身的壓強(qiáng)，調(diào)節(jié)方便，技術(shù)管理容易。 缺點(diǎn)： 1、設(shè)備費(fèi)用貴；2、不能用于怕受潮的物料滅菌。 8、分批滅菌的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：1.設(shè)備要求低，不需另外設(shè)置加熱、冷卻裝置；2.操作要求低，適于手動(dòng)操作；3.適合于小批量生產(chǎn)規(guī)模；4.適合于含有大量固體物質(zhì)的培養(yǎng)基的滅菌。 缺點(diǎn)：1.培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失較多，滅菌后培養(yǎng)基的質(zhì)量下降；2.需進(jìn)行反復(fù)的加熱和冷卻能耗較高；3.不適合于大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程的滅菌；4.發(fā)酵罐的利用率較低。 9、空氣除菌的方法 （1）熱殺菌原理：基于加熱后微生物體內(nèi)的蛋白（酶）熱變性而得以實(shí)現(xiàn)。 （2）靜電除菌原理：利用靜電引力來(lái)吸附帶電粒子而達(dá)到除塵滅菌目的。 （3）介質(zhì)過(guò)濾除菌是使空氣通過(guò)經(jīng)高溫滅菌的介質(zhì)過(guò)濾層，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達(dá)到除菌的目的。 （4）輻射殺菌：最常用的是用紫外光線(xiàn)進(jìn)行無(wú)菌室滅菌。 10、介質(zhì)過(guò)濾機(jī)理 發(fā)酵機(jī)制 1、發(fā)酵機(jī)制概念 發(fā)酵機(jī)制:微生物通過(guò)其代謝活動(dòng)，利用基 質(zhì)（底物）合成人們所需要的代謝產(chǎn)物的內(nèi)在規(guī)律。 2、巴斯德效應(yīng)及其機(jī)制 巴斯德效應(yīng):在好氣條件下，酵母菌發(fā)酵能力下降（細(xì)胞內(nèi)糖代謝降低，乙醇積累減少）；不僅存在于酵母中，也存在于具有呼吸和發(fā)酵能力的其他細(xì)胞中。 機(jī)制: 在好氣條件下，糖代謝進(jìn)入TCA 循環(huán)檸檬酸、ATP 抑制磷酸果糖激酶的合成- - 6-P-葡萄糖（積累） 反饋抑制己糖激酶 -抑制葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)- 葡萄糖利用降低。同時(shí)，在好氣條件下，丙酮酸激酶活性降低。另外，丙酮酸激酶活性降低也是由于磷酸果糖激酶活性降低所致。丙酮酸激酶活性 使磷酸烯醇式丙酮酸 反饋抑制己糖激酶活性 糖酵解速度 3、 檸檬酸發(fā)酵機(jī)制 (1) Mn2+缺乏抑制蛋白合成NH4 解除磷酸果糖激酶的代謝調(diào)節(jié)，促進(jìn) EMP 途徑暢通有一條呼吸活動(dòng)強(qiáng)的不產(chǎn)生 ATP 的側(cè)呼吸鏈.(2)由于丙酮酸羧化酶是組成型酶，不被調(diào)節(jié)控制。丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA 和 CO2 的固定兩個(gè)反應(yīng)的平衡，以及檸檬酸合成酶不被調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了合成檸檬酸的能力。(3)由于順烏頭酸水合酶在催化 時(shí)建立了以下平衡:檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸=90：3：7.同時(shí)控制 Fe2+含量時(shí)，順烏頭酸酶活力降低，使檸檬酸積累。(4)隨著檸檬酸積累，pH 降低到一定程度時(shí)，使順烏頭酸酶和異檸檬酸脫氫酶失活，更有利于檸檬酸的積累及排出細(xì)胞外。 4、 谷氨酸發(fā)酵機(jī)制 （1）內(nèi)在方面：TCA 循環(huán)：在有機(jī)酸含量很高時(shí)，檸檬酸合成酶、烏頭酸酶、異檸檬酸酶等活性很高，促使谷氨酸大量生成，而 -酮戊二酸脫氫酶、異檸檬酸裂解酶的活力很弱，使糖代謝流入TCA 循環(huán)后受阻在 -酮戊二酸處，在有NH4+的情況下，由谷氨酸脫氫酶催化還原氨基化大量生成谷氨酸。DCA 循環(huán)：菌體內(nèi)有機(jī)酸含量很低時(shí)，使DCA 運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)而生成草酰乙酸，以補(bǔ)充 TCA 缺少的C4 二羧酸。細(xì)胞膜通透性的改變：在發(fā)酵液中加生物素、表面活性劑等，使細(xì)胞膜通透性增大，終產(chǎn)物谷氨酸不斷地排出細(xì)胞外，加快糖代謝的速度。 （2）外在環(huán)境因素方面：溶解氧：在O2 不足的情況下，谷氨酸會(huì)生成乳酸或琥珀酸，充足時(shí)生成 -酮戊二酸；PH 值：若 PH 值為58 則會(huì)生成谷氨酰胺或其他物質(zhì)；磷酸：若環(huán)境中充滿(mǎn)高濃度的磷酸鹽則會(huì)生成纈氨酸；氨的導(dǎo)入：NH4+充足的情況下，由谷氨酸脫氫酶催化還原氨基化大量生成谷氨酸。若不足則會(huì)生成 -酮戊二酸。 第八章 發(fā)酵動(dòng)力學(xué) 1、微生物培養(yǎng)方式及其特點(diǎn) (1)分批發(fā)酵:準(zhǔn)封閉培養(yǎng)，指一次性投料、接種直到發(fā)酵結(jié)束，屬典 型的非穩(wěn)態(tài)過(guò)程。 優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、投資少;運(yùn)行周期短;染菌機(jī)會(huì)減少;生產(chǎn)過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量較易控制 缺點(diǎn)：不利于測(cè)定過(guò)程動(dòng)力學(xué)，存在底物限制或抑制問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)底物分解阻遏效應(yīng)及二次生長(zhǎng)現(xiàn)象。對(duì)底物類(lèi)型及初始高濃度敏感的次級(jí)代謝物如一些抗生素等就不適合用分批發(fā)酵（生長(zhǎng)與合成條件差別大）。養(yǎng)分會(huì)耗竭快，無(wú)法維持微生物繼續(xù)生長(zhǎng)和生產(chǎn)。非生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)率較低 （2）連續(xù)發(fā)酵概念：在發(fā)酵過(guò)程中，連續(xù)向發(fā)酵罐流加培養(yǎng)基，同時(shí)以相同流量從發(fā)酵罐中取出培養(yǎng)液。 特點(diǎn)： 添加培養(yǎng)基的同時(shí)，放出等體積發(fā)酵液，形成連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，獲得相對(duì)穩(wěn)定的連續(xù)發(fā)酵狀態(tài)。 補(bǔ)料分批培養(yǎng)：在發(fā)酵過(guò)程中，不連續(xù)地向發(fā)酵罐內(nèi)加入培養(yǎng)基，但不取出發(fā)酵液的發(fā)酵方式。 特點(diǎn)：由于培養(yǎng)基的加入，發(fā)酵液體積不斷增加。 優(yōu)點(diǎn)：可以解除底物的抑制、產(chǎn)物反饋抑制和葡萄糖分解阻遏效應(yīng)。避免在分批發(fā)酵中因一次性投糖過(guò)多造成細(xì)胞大量生長(zhǎng)，耗氧過(guò)多，以至通風(fēng)攪拌設(shè)備不能匹配的狀況。菌體可被控制在一系列連續(xù)的過(guò)渡態(tài)階段，可用來(lái)作為控制細(xì)胞質(zhì)量的手段。 與連續(xù)發(fā)酵相比，補(bǔ)料分批發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)在于：無(wú)菌要求低；菌種變異，退化少；適用范圍更廣。 2、補(bǔ)料培養(yǎng)的類(lèi)型 （1）補(bǔ)料方式：連續(xù)流加；不連續(xù)流加；多周期流加。（2） 流加方式：快速流加；恒速流加；變速流加。（3）以補(bǔ)加的培養(yǎng)基成分來(lái)區(qū)分 ：?jiǎn)我唤M分補(bǔ)料；多組分補(bǔ)料。 3、連續(xù)培養(yǎng)的類(lèi)型 （1） 罐式連續(xù)發(fā)酵：?jiǎn)渭?jí)； 多級(jí)串聯(lián)； 細(xì)胞回流式 （2）活塞流式連續(xù)發(fā)酵 4、連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)缺點(diǎn)：添加新鮮培養(yǎng)基，克服養(yǎng)分不足所導(dǎo)致的發(fā)酵過(guò)程過(guò)早結(jié)束，延長(zhǎng)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，增加生物量等；在長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵中，菌種易于發(fā)生變異，并容易染上雜菌；如果操作不當(dāng)，新加入的培養(yǎng)基與原有培養(yǎng)基不易完全混合。 第九章 發(fā)酵工業(yè)中氧的供需 1、呼吸強(qiáng)度、攝氧率的概念及其關(guān)系 呼吸強(qiáng)度（QO2）：表示單位重量干菌體在單位 時(shí)間內(nèi)所吸收的氧量。單位為mmolO2/（g 干菌體.h） 耗氧速率（r）：表示單位體積培養(yǎng)液在單位時(shí)間內(nèi)的吸氧量單位為mmolO2/（L.h） 關(guān)系：r QO2X 式中X發(fā)酵液中菌體濃度（g/L) 2、臨界氧濃度的概念 當(dāng)氧濃度低時(shí)，呼吸強(qiáng)度 QO2 隨溶解氧濃度 CL 增加而增加； 當(dāng)溶解氧濃度達(dá)某一值后，CL 增加而 QO2 不變，此時(shí)的溶解氧濃度稱(chēng)為呼吸臨界氧濃度用C 臨界表示。它是維持微生物細(xì)胞進(jìn)行正常呼吸所 需的最低濃度. 3、影響微生物耗氧的因素 （一）微生物的種類(lèi)和生長(zhǎng)階段 1、微生物種類(lèi)不同，其生理特性不同，代謝活動(dòng)的需氧量不同；一般為25100mmolO2/（L.h） 2、同一菌種的不同生長(zhǎng)階段，其需氧量不同。一般生長(zhǎng)階段的攝氧率>合成期的攝氧率 種子培養(yǎng)階段總耗氧量C 長(zhǎng)臨，生長(zhǎng)較好，各種代謝活動(dòng)不受干擾 CL <C 長(zhǎng)臨，多種生化代謝受影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)抑制菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的現(xiàn)象 （四）、培養(yǎng)條件 與PH、T 等有關(guān)。 一般，T ，營(yíng)養(yǎng)愈豐富，QO2 ，C 臨界 。 （五）CO2 的影響 CO2 是菌體代謝產(chǎn)生的氣態(tài)終產(chǎn)物，在相同條件下，其溶解度為氧的 30 倍。如不能及時(shí)去除 CO2，就會(huì)影響菌體的呼吸，進(jìn)而影響代謝活動(dòng)。 4、影響氧傳遞的因素有那些，氧在傳遞過(guò)程 中的傳質(zhì)阻力有那些 供氧方面的阻力: 1）氣膜阻力（ 1/k1 ）：2）氣液界面阻力（1/k2）：3）液膜阻力（1/k3）： 4）液流阻力（1/k4）： 耗氧方面的阻力:1）細(xì)胞周?chē)耗ぷ枇Γ?/k5），與發(fā)酵液的成分和濃度有關(guān)。2）菌絲叢或團(tuán)內(nèi)的擴(kuò)散阻力（1/k6），與微生物的種類(lèi)、生理特性狀態(tài)有關(guān)，單細(xì)胞的細(xì)菌和酵母菌不存在這種阻力；對(duì)于菌絲，這種阻力最為突出。3）細(xì)胞膜的阻力（1/k7）：與微生物的生理特性有關(guān)。4）細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)阻力（1/k8） 5、氧傳遞方程、Kla 的概念及其物理意義 氧傳遞方程 N KLa （C*-CL） KLa 以濃度差為推動(dòng)力的體積溶氧系數(shù) 6、根據(jù)傳質(zhì)方程式分析影響氧傳遞的因素 根據(jù)氣液傳質(zhì)方程式 N KLa （C*-CL）看出，影響發(fā)酵過(guò)程中傳遞速率N（或供氧）的主要因素有推動(dòng)力（C*-CL）和液相溶氧系數(shù)KLa。若能改變這兩個(gè)因素，則能改變N，即改變發(fā)酵罐的供氧能力。 （一）、影響氧傳遞推動(dòng)力的因素 若想 （C*-CL） C*或 CL （二）、影響KLa（液相體積溶氧系數(shù)）的因素 影響 KLa 的因素主要有攪拌、空氣線(xiàn)速度（或空氣流速）、空氣分布器的形成、發(fā)酵液的理化性質(zhì)、發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)等。 7、 測(cè)定Kla 的方法 ? 用溶陽(yáng)電極與氧氣分析儀相配合，可直接測(cè)量實(shí)際發(fā)酵液中的容積傳氧系數(shù)Kla ? 式中進(jìn)，為常量：出可用氧氣分析儀自排出氣體測(cè)得，為培養(yǎng)液中的溶氧濃度用溶氧電極測(cè)得。 8、什么是雙膜理論 氧首先由氣相擴(kuò)散到氣液兩相的接觸界面，再進(jìn)入液相，界面的一側(cè)是氣膜，另一側(cè)是液膜，氧由氣相擴(kuò)散到液相必須穿過(guò)這兩層雙膜理論。 第十章 發(fā)酵過(guò)程的控制 一、溫度控制 1、發(fā)酵熱概念及其組成 發(fā)酵熱就是發(fā)酵過(guò)程中釋放出來(lái)的凈熱量。它是引起發(fā)酵過(guò)程中溫度變化的主要原因。 Q 發(fā)酵Q 生物Q 攪拌Q 蒸發(fā)Q 顯Q 輻射 組成: 生物熱（Q 生物產(chǎn)生菌在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中產(chǎn)生的熱能）、攪拌熱（Q 攪拌液體與攪拌器等設(shè)鋼淠斂娜攘?）、 蒸發(fā)熱（Q 蒸發(fā)）和 Q 顯水份蒸發(fā)所需的熱量為蒸發(fā)熱。水的蒸發(fā)熱及排出氣體因溫度差異所帶的部分顯熱（Q 顯）都散失到外界。）輻射熱（Q 輻射罐內(nèi)外溫度差使發(fā)酵液中部分熱量通過(guò)罐體向大氣輻射。） 2、溫度對(duì)發(fā)酵的影響 （1）影響酶反應(yīng)速率和產(chǎn)物生成：溫度升高，反應(yīng)速率加快，生長(zhǎng)代謝加快，產(chǎn)物分泌期提前。但溫度過(guò)高，易使酶失活，菌體易于衰老，發(fā)酵周期縮短，影響最終產(chǎn)量。（2）影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)，間接影響菌的生物合成（3）影響生物合成的方向（4）影響酶系組成及酶的特性 3、最適溫度控制 所謂最適溫度是指在該溫度下最適于菌的生長(zhǎng)或產(chǎn)物的合成。對(duì)于不同的菌種和不同的培養(yǎng)條件以及不同的酶反應(yīng)和不同的生長(zhǎng)階段，最適溫度應(yīng)有所不同。 1、最適溫度的選擇應(yīng)考慮不同的發(fā)酵階段：菌體生長(zhǎng)（最適生長(zhǎng)溫度）產(chǎn)物合成（最適生產(chǎn)溫度） 2、溫度的選擇還要參考其它發(fā)酵條件靈活掌握 如（1）通氣條件較差的情況下，降低發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵有利 可提高氧的溶解度 降低菌體生長(zhǎng)速率 減少氧的消耗量 彌補(bǔ)通氣條件差所帶來(lái)的不足 （2）培養(yǎng)基的成分和濃度大小也對(duì)溫度的確定有影響：在使用易利用或較稀薄的培養(yǎng)基時(shí)，提高發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵不利。 發(fā)酵溫度 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝快，耗竭過(guò)早 導(dǎo)致菌體自溶 代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量下降 二、pH 的控制 1、pH 對(duì)菌體生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物合成的影響 1、PH 影響酶的活性：當(dāng) PH 抑制菌體中某些酶的活性時(shí)，使菌體的新陳代謝受阻； 2、PH 影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的狀態(tài)，從而改變細(xì)胞膜的滲透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝產(chǎn)物的泄漏； 3、PH 影響培養(yǎng)基中某些組分和中間代謝產(chǎn)物的離解，從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用 4、PH 不同，往往引起菌體代謝過(guò)程的不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變 2、pH 的調(diào)節(jié)控制 PH 控制的方法： 應(yīng)根據(jù)具體的情況，選用適宜的方法調(diào)節(jié)控制 PH值。 使發(fā)酵培養(yǎng)基的基礎(chǔ)配方有適當(dāng)?shù)呐浔?，特別是代謝產(chǎn)酸、產(chǎn)堿物質(zhì)以及緩沖劑（如磷酸鹽CaCO3 等）等成分的用量。直接補(bǔ)加酸（如H2SO4）或堿（如NaOH）來(lái)控制，現(xiàn)常用生理酸性物質(zhì)（NH4）2SO4 和堿性物質(zhì)氨水來(lái)控制。通過(guò)中間補(bǔ)料的方法調(diào)節(jié)控制PH 值 三、泡沫的控制 1、消泡方法 （1）機(jī)械消泡：是一種物理消泡的方法，利用機(jī)械強(qiáng)烈振動(dòng)或壓力變化而使泡沫破裂。 (2)化學(xué)消泡是利用外界加入消泡劑，使泡沫破裂的方法 2、化學(xué)消泡劑的特點(diǎn)及類(lèi)型 特點(diǎn)：是表面活性劑，且具有較低的表面張力，消泡作用迅速，效率高； 對(duì)氣液界面的散布系數(shù)必須足夠大，才能迅速發(fā)揮它的消泡作用 -要求消泡劑具有一定的親水性； 在水中的溶解度較小，以保持其持久的消泡或抑泡功能； 對(duì)微生物、人、畜無(wú)毒無(wú)害，不影響產(chǎn)物的提取和產(chǎn)品的質(zhì)量； 不干擾溶解氧、PH 值等測(cè)定儀表使用，最好不影響氧的傳遞； 消泡劑來(lái)源方便，價(jià)格便宜。 類(lèi)型：天然油脂類(lèi)；高碳醇、脂肪酸和酯類(lèi)；聚醚類(lèi)；硅酮類(lèi) 3、機(jī)械消泡類(lèi)型 有罐內(nèi)消泡和罐外消泡兩種方法 罐內(nèi)消泡：耙式消泡漿的機(jī)械消泡；旋轉(zhuǎn)圓板式的機(jī)械消泡；氣流吸入式的機(jī)械消泡；流體吹入式的機(jī)械消泡；沖擊反射板式的機(jī)械消泡；碟式及超聲波的機(jī)械消泡 罐外消泡 ：旋轉(zhuǎn)葉片罐外消泡；噴霧消泡； 離心力消泡；旋風(fēng)分離器消泡; 轉(zhuǎn)向板式消泡 四、沽系目刂?1、補(bǔ)料的作用 產(chǎn)生菌的自溶期被推遲，生物合成 期延長(zhǎng)，可維持較高的產(chǎn)物增長(zhǎng)幅度和增加發(fā)酵的總體積，使產(chǎn)量大幅度上升；作為糾正異常發(fā)酵的一個(gè)重要手段。 2、補(bǔ)料內(nèi)容 （一）補(bǔ)充微生物能源和C 源如添加葡萄糖、液化淀粉、天然油脂等（二）補(bǔ)充N(xiāo) 源 如蛋白胨、豆餅粉、花生餅、玉米漿、酵母粉、尿素等有機(jī) N 源，或采用通氨工藝 （三）補(bǔ)充微量元素或無(wú)機(jī)鹽如磷酸鹽、硫酸鹽、氯化鈷等（四）對(duì)于產(chǎn)誘導(dǎo)酶的微生物，補(bǔ)充酶的作用底物，提高酶產(chǎn)量 3、補(bǔ)料原則 控制微生物的中間代謝，使之向著有利于產(chǎn)物積累的方向發(fā)展。 五、發(fā)酵終點(diǎn)判斷的因素 （1）經(jīng)濟(jì)因素：發(fā)酵產(chǎn)物的生產(chǎn)能力是實(shí)際發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵準(zhǔn)備時(shí)間（放罐、洗罐、裝料、滅菌等）的綜合體現(xiàn)。實(shí)際發(fā)酵時(shí)間要以最低的成本來(lái)獲得最大生產(chǎn)能力的時(shí)間為發(fā)酵時(shí)間；盡量縮短準(zhǔn)備時(shí)間。（2）產(chǎn)品質(zhì)量因素：發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)后續(xù)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。（3）特殊因素 六、染菌控制 1、染菌時(shí)間對(duì)發(fā)酵的影響 （1）種子培養(yǎng)期染菌：由于接種量較小，生產(chǎn)菌生長(zhǎng)一開(kāi)始不占優(yōu)勢(shì)，而且培養(yǎng)液中幾乎沒(méi)有抗生素（產(chǎn)物）或只有很少抗生素（產(chǎn)物）。因而它防御雜菌能力低，容易污染雜菌。（2）發(fā)酵前期染菌 ：發(fā)酵前期菌量不很多，與雜菌沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；且還未合成產(chǎn)物（抗生素）或產(chǎn)生很少，抵御雜菌能力弱。（3）發(fā)酵中期染菌 ：發(fā)酵中期染菌 會(huì)嚴(yán)重干擾產(chǎn)生菌的代謝。（4）發(fā)酵后期染菌：如果染菌不多，對(duì)生產(chǎn)影響不大。如果染菌嚴(yán)重，又破壞性較大，可以提前放罐。 2、發(fā)酵總?cè)揪矢拍?總?cè)揪手敢荒臧l(fā)酵染菌的批（次）數(shù)與總投料批（次）數(shù)之比的百分率。 3、染菌原因分析及其防止 （1）設(shè)備滲漏：設(shè)備滲漏包括夾套穿孔、盤(pán)管穿孔、接種管穿孔、閥門(mén)滲漏、攪拌軸滲漏、罐蓋漏和其它設(shè)備漏等。防止：加強(qiáng)設(shè)備本身及附屬零部件的嚴(yán)密度檢查，對(duì)制服染菌是極其主要的，也是重要的。（2）空氣帶菌：因?yàn)榭諝獬到y(tǒng)較為復(fù)雜，環(huán)節(jié)多，偶遇不慎便會(huì)導(dǎo)致空氣除菌失敗。（3）種子帶菌 : 種子帶菌又分為種子本身帶菌和種子培養(yǎng)過(guò)程中染菌。加強(qiáng)種子管理，嚴(yán)格無(wú)菌操作，種子本身帶菌是可以克服的。種子培養(yǎng)過(guò)程染菌與發(fā)酵一樣有許多因素造成。(4) 滅菌不徹底: 滅菌技術(shù)的好壞與滅菌質(zhì)量很有關(guān)系 (5)技術(shù)管理不善:技術(shù)管理就是要對(duì)發(fā)酵每個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，發(fā)酵中稍有不慎就可能染菌，所以不能有僥幸心理而放松管理 4、染菌后的處理方法 (1)染菌后的培養(yǎng)基必須滅菌后才可放下水道。（2）凡染菌的罐要找染菌的原因，對(duì)癥下藥，該罐也要徹底清洗，進(jìn)行空罐消毒，才可進(jìn)罐。（3）染菌厲害時(shí)，車(chē)間環(huán)境要用石灰消毒，空氣用甲醛熏蒸。特別，若染噬菌體，空氣必須用甲醛蒸汽消毒。 第十一章 發(fā)酵產(chǎn)物的提取與精制 1、 發(fā)酵產(chǎn)物的分類(lèi) (1)菌體:主要以菌體細(xì)胞作為發(fā)酵產(chǎn)品，如單細(xì)胞蛋白、食用酵母、飼料酵母等。 (2)酶:發(fā)酵產(chǎn)物為酶制劑，包括胞外酶和胞內(nèi)酶。 (3)代謝產(chǎn)物:發(fā)酵產(chǎn)物為代謝產(chǎn)物，包括各種有機(jī)酸、有機(jī)溶劑、氨基酸、核苷酸類(lèi)物質(zhì)、抗生素、多糖、維生素等。 2、發(fā)酵醪預(yù)處理一般的要求 (1)菌體的分離;(2)固體懸浮物的去除;(3)蛋白質(zhì)的去除:(4)重金屬離子的去除;(5)色素、熱原質(zhì)、毒性物質(zhì)等有機(jī)雜質(zhì)的去除;(6)改變發(fā)酵醪的性質(zhì);(7)調(diào)節(jié)適宜的PH 值和溫度 3、提高過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾能力的途徑 (1)等電點(diǎn);(2)蛋白質(zhì)變性;(3)吸附;(4)凝聚和絮凝;(5)加入助濾劑;(6)直接在發(fā)酵液中形成填充-凝固劑;(7)酶解作用 4、細(xì)胞破碎的方法 (1) 機(jī)械方法:1)球磨機(jī)2)高壓勻漿器3)X-press 法4)超聲波破碎 (2)非機(jī)械方法:1) 酶解 2)滲透壓沖擊 3)凍結(jié)和融化4)干燥法5)化學(xué)法 5、萃取的概念及其類(lèi)型、萃取工藝類(lèi)型 萃?。菏抢靡后w混合物各組分在某有機(jī)溶劑中的溶解度的差異而實(shí)現(xiàn)分離的。 類(lèi)型:單級(jí)萃取;多級(jí)錯(cuò)流萃取;多級(jí)逆流萃取 萃取工藝類(lèi)型:(1)單級(jí)提煉法（2）多次提煉法（3）多級(jí)對(duì)流萃?。?） 分餾萃?。?）微分萃取 6、影響溶媒萃取的主要因素 （1） 乳化與去乳化；（2）pH 值；（3）溫度；（4）鹽析；（5）帶溶劑;(6)溶媒的選擇 7、影響萃取的因素 1影響萃取操作的因素：pH、溫度、鹽析；2有機(jī)溶劑的選擇；3帶溶劑；4乳化與去乳化 8、離子交換概念 是應(yīng)用合成的離子交換劑作為吸附劑，將溶液中的物質(zhì)，吸附在交換劑上，然后用合適的洗脫劑將吸附物質(zhì)從交換劑上洗脫下來(lái)，達(dá)到分離、濃縮、提純的目的。 9、離子交換的過(guò)程 （1）原料液的預(yù)處理，使得流動(dòng)相易于被吸附劑吸附；（2）原料液和離子交換樹(shù)脂的充分接觸，使吸附進(jìn)行；（3）淋洗離子交換樹(shù)脂，以去除雜質(zhì)；（4）把離子交換樹(shù)脂上的有用物質(zhì)解吸并洗脫下來(lái)；（5）離子交換樹(shù)脂的再生。 10、影響離子交換速度的因素 （1）樹(shù)脂顆粒大小；（2）樹(shù)脂的交聯(lián)度；（3）溶液中離子濃度；（4）溫度；（5）離子的大小；（6）離子價(jià)；（7）樹(shù)脂的強(qiáng)弱；（8）樹(shù)脂層裝填的松緊度 11、吸附的概念、吸附的分類(lèi) 吸附是利用吸附劑對(duì)液體或氣體中某一組分具有選擇性吸附的能力， 使其富集在吸附劑表面，再用適當(dāng)?shù)南疵搫⑵浣馕_(dá)到分離純化的過(guò)程。 分類(lèi)：(1)物理吸附：溶質(zhì)與吸附劑之間由于范德華力而產(chǎn)生的吸附。 (2)化學(xué)吸附：溶質(zhì)與吸附劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成牢固的吸附化學(xué)鍵和表面絡(luò)合物。(3)交換吸附：溶質(zhì)的離子由于靜電引力作用聚集在吸附劑表面的帶電點(diǎn)上，并置換出原先固定在這些帶電點(diǎn)上的其他離子。 12、吸附法的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：有機(jī)溶劑摻入少； 操作簡(jiǎn)便，安全，設(shè)備簡(jiǎn)單； pH 變化小，適于穩(wěn)定性差的物質(zhì) 缺點(diǎn)：選擇性差；收率低；無(wú)機(jī)吸附劑性能不穩(wěn)定；不能連續(xù)操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大；碳粉等吸附劑有粉塵污染 13、膜分離的概念及其特點(diǎn) 膜分離：用半透膜作為選擇障礙層，利用膜的選擇性（孔徑大?。?，以膜的兩側(cè)存在的能量差作為推動(dòng)力，允許某些組分透過(guò)而保留混合物中其它組分，從而達(dá)到分離目的的技術(shù)。 特點(diǎn)：操作在常溫下進(jìn)行；是物理過(guò)程，不需加入化學(xué)試劑；不發(fā)生相變化（因而能耗較低）；在很多情況下選擇性較高；濃縮和純化可在一個(gè)步驟內(nèi)完成；設(shè)備易放大，可以分批或連續(xù)操作 14、 膜的分類(lèi) 按孔徑大小：微濾膜、超濾膜、反滲透膜、納濾膜 按膜結(jié)構(gòu)：對(duì)稱(chēng)性膜、不對(duì)稱(chēng)膜、復(fù)合膜 按材料分：合成有機(jī)聚合物膜、無(wú)機(jī)材料膜 多孔膜與致密膜：前者微濾膜、超濾膜、納濾膜，后者反滲透膜、滲透蒸發(fā) 15、 濃差極化概念 在膜分離操作中，所有溶質(zhì)均被透過(guò)液傳送到膜表面上，不能完全透過(guò)膜的溶質(zhì)受到膜的截流作用，在膜表面附近濃度升高。這種在膜表面附近濃度高于主體濃度的現(xiàn)象稱(chēng)為濃度極化或濃差極化。 16、 凝膠層析的概念及其特點(diǎn) 概念：是指混合物隨流動(dòng)相經(jīng)過(guò)凝膠層析柱時(shí)，由于各組分流經(jīng)體積的差異，使不同分子量的組分的以分離的層析方法。 特點(diǎn)：（1）凝膠層析操作簡(jiǎn)便，所需設(shè)備簡(jiǎn)單；（2）分離效果好，重復(fù)性高；（3）分離條件緩和；（4）應(yīng)用廣泛；（5）分辨率不高，分離操作較慢。 發(fā)酵工藝實(shí)例 1、 啤酒、黃酒、白酒、葡萄酒的概念 啤酒以大麥芽酒花水為主要原料經(jīng)酵母發(fā)酵作用釀制而成的飽含二氧化碳的低酒精度酒。 黃酒以稻米、黍米、黑米、玉米、小麥等為原料，經(jīng)過(guò)蒸料，拌以麥曲、米曲或酒藥，進(jìn)行糖化和發(fā)酵釀制而成的各類(lèi)黃酒。 白酒以曲類(lèi)、酒母為糖化發(fā)酵劑，利用淀粉質(zhì)(或糖質(zhì))原料，經(jīng)蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾、陳釀和勾兌釀制而成的酒。 葡萄酒只能是破碎或未破碎的新鮮葡萄果實(shí)或葡萄汁經(jīng)完全或部分 酒精發(fā)酵后獲得的飲料，其酒度不能低于8.5 度。 2、 啤酒、黃酒、白酒、葡萄酒的分類(lèi) 啤酒：（1.） 按酵母性質(zhì)不同分：上面發(fā)酵啤酒； 下面發(fā)酵啤酒：最普遍 （2）根據(jù)是否巴氏滅菌分： 生啤酒：（鮮啤）未經(jīng)巴氏滅菌 過(guò)濾除菌; 熟啤酒： 經(jīng)巴氏滅菌 (3. )根據(jù)麥芽度分 乙醇含量 低濃度啤酒：2.58 0.82.2% 中濃度啤酒：912 2.53.5% 高濃度啤酒：1322 3 .65.5% (4) . 根據(jù)色澤分 淡色啤酒：514EBC 色淺 濃色啤酒：1540EBC 紅棕色 黑色啤酒：50130EBC 紅褐或黑褐色 (5) 啤酒新品種 干?。╠ry beer）：發(fā)酵度高，殘?zhí)堑?無(wú)醇（alcohol-free）（低醇）啤酒：0.5% 2.5% 稀釋啤酒：高濃度麥汁釀造后稀釋啤酒 黃酒: 按產(chǎn)地: 紹興酒、金華酒、丹陽(yáng)酒、九江封缸酒、山東蘭陵酒等 按類(lèi)型：花雕酒、加飯酒、封缸酒、善釀酒 按原料：糯米酒，黑米酒、玉米黃酒、粟米酒、青稞酒等 按外觀(guān)：清酒，濁酒，白酒，黃酒，紅酒 白酒：按原料分類(lèi)：糧谷酒；薯類(lèi)酒；代糧酒 按生產(chǎn)工藝分類(lèi)：固態(tài)法白酒；液態(tài)法白酒；半固態(tài)法白酒 按用曲種分類(lèi) ：大曲酒；小曲酒；麩曲白酒 按香型分類(lèi)：醬香型：以貴州茅臺(tái)酒為代表；濃香型：以五糧液、瀘州特曲酒為代表；清香型：以汾酒為代表。米香型：以桂林三花酒、廣西湘山酒為代表。特香型：惟“特香領(lǐng)袖”四特酒獨(dú)有；鳳香型：以陜西西鳳酒為代表。兼香型：以湖北白云邊酒、黑龍江玉泉酒為代表 按酒度高低分類(lèi)：高度白酒：酒精度為5068（體積分?jǐn)?shù)）的白酒。 中度白酒：酒精度為4049（體積分?jǐn)?shù)）的白酒。 低度白酒：酒精度在40（體積分?jǐn)?shù)）以下的白酒，一般不低于20（體積分?jǐn)?shù)）。 葡萄酒：按酒的顏色：紅葡萄酒；白葡萄酒;桃紅葡萄酒 按含糖量: 干葡萄酒;半干葡萄酒;半甜葡萄酒;甜葡萄酒 按釀造方法: 天然葡萄酒;加強(qiáng)葡萄酒;加香葡萄酒 按是否含有CO2: 平靜葡萄酒;起泡葡萄酒;葡萄汽酒 3、 抗生素的概念 由生物（包括微生物、植物和動(dòng)物）在其生命過(guò)程中所產(chǎn)生的一類(lèi)在微量濃度下就能選擇性地抑制它種生物或細(xì)胞生長(zhǎng)的次級(jí)代謝產(chǎn)物。 4、 抗生素的分類(lèi) （一）根據(jù)抗生素的生物來(lái)源分類(lèi) 1.放線(xiàn)菌 由它產(chǎn)生的抗生素?cái)?shù)量最多。 如鏈霉菌屬產(chǎn)生的鏈霉素，小單孢菌產(chǎn)生的慶大霉素、小諾霉素。 2.真菌 青霉菌屬產(chǎn)生的青霉素,頭孢菌屬產(chǎn)生的頭孢菌素。 3.細(xì)菌 多粘桿菌產(chǎn)生的多粘菌素。 4.動(dòng)、植物 被子植物大蒜中得到的蒜素。 魚(yú)類(lèi)（動(dòng)物）臟器中制得的魚(yú)素。 （二）根據(jù)抗生素的作用分類(lèi) 1廣譜抗生素 如氨芐青霉素（半合成青霉素），既能抑制菌又能抑制菌。 2抗革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌 如青霉素G。 3抗革蘭氏陰性細(xì)菌 如鏈霉素。 4抗真菌 如制霉菌素、灰黃霉素。 5抗腫瘤 如阿霉素。 6抗病毒、抗原蟲(chóng) 如魚(yú)素。 （三）根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi) ? 1. -內(nèi)酰胺類(lèi) 2氨基糖苷類(lèi)（氨基環(huán)醇類(lèi)） 3. 大環(huán)內(nèi)酯類(lèi) ? 4四環(huán)類(lèi) 5多肽類(lèi) 6. 其他抗生素 ( 凡不屬于上述 5類(lèi)的抗生素，如林肯霉素、氯霉素、阿霉素等) 5、 對(duì)醫(yī)用抗生素的評(píng)價(jià)的要求 （1）它應(yīng)有較大的差異毒力，即對(duì)宿主人體組織和或正常細(xì)胞只是輕微毒性而對(duì)某些致病菌或突變腫瘤細(xì)胞有強(qiáng)大的毒害。 （2）它能 在人體內(nèi)發(fā)揮其抗生效能、而不被人體中血液、腦脊液等所破壞，同時(shí)它不應(yīng)大量與體內(nèi)血清蛋白產(chǎn)生不可逆的結(jié)合。 （3）在給藥后應(yīng)較快地被吸收，并迅速分布至被感染的器官或組織中。 （4）致病菌在體內(nèi)對(duì)該抗生素不易產(chǎn)生耐藥性。 （5）不易引起過(guò)敏反應(yīng)。 （6）具備較好的理化性質(zhì)和穩(wěn)定性，以利于提取、制劑和貯藏。 6、青霉素和四環(huán)素的作用機(jī)理 青霉素作用機(jī)理:干擾細(xì)菌細(xì)胞壁的合成:青霉素的結(jié)構(gòu)與細(xì)胞壁的成分粘肽結(jié)構(gòu)中的 D 丙氨酰-D-丙氨酸近似，可與后者競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)肽酶，阻礙粘肽的形成，造成細(xì)胞壁的缺損，使細(xì)菌失去細(xì)胞壁的滲透屏障，對(duì)細(xì)菌起到殺滅作用。 其對(duì)革蘭陽(yáng)性菌有效，由于革蘭陰性菌缺乏五肽交連橋而青霉素對(duì)其作用不大。 !生長(zhǎng)中的細(xì)胞有效，靜止細(xì)胞無(wú)效 高效、安全的抗細(xì)菌感染藥物 四環(huán)素的作用機(jī)理:與微生物核糖提30S 亞基結(jié)合，阻斷蛋白質(zhì)合成，具有廣譜抑菌和殺菌能力。