发酵工程技术

发酵工程技术是一种将微生物和其他生物催化剂应用于工业或实验室中，控制其代谢过程，制备出所需产物的技术。在发酵工程中，微生物通过酵母菌、细菌、真菌等生物催化剂，将有机物、无机物转化为所需产物，如乳酸、酒精、醋酸等。

发酵工程技术主要包括以下内容：微生物学、生物化学、发酵工艺学、传质现象、反应工程、自动化控制等方面。其中，微生物学是基础，是发酵工程技术的核心。生物化学涉及到微生物代谢反应的机理和调控，发酵工艺学则包括培养基发展、菌株筛选、发酵工艺条件控制等方面。传质现象和反应工程考虑微生物与介质之间的相互作用，以及生产过程中产物及原料的变化规律。自动化控制则是实现发酵工程自动化的基础。

发酵工程技术在食品、制药、生物质能源等领域均有应用，为现代工业的发展做出了重要贡献。

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发酵工程的概念

发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。

发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

现代发酵

通过发酵工业化生产的几十年实践，人们逐步认识到发酵工业过程是一个随着时间变化的（时变的）、非线性的、多变量输入和输出的动态的生物学过程，按照化学工程的模式来处理发酵工业生产（特别是大规模生产）的问题，往往难以收到预期的效果。

从化学工程的角度来看，发酵罐也就是生产原料发酵的反应器，发酵罐中培养的微生物细胞只是一种催化剂，按化学工程的正统思维，微生物当然难以发挥其生命特有的生产潜力。

于是，追溯到作坊式的发酵生产技术的生物学内核（微生物），返璞归真而对发酵工程的属性有了新的认识。发酵工程的生物学属性的认定，使发酵工程的发展有了明确的方向，发酵工程进入了生物工程的范畴。

1、 发酵工程技术研究内容包括哪些？ 2、 微生物菌种诱变使用的主要诱变剂有哪些？诱变机制是什么？

发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配置、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。

有了按生物工程改造过的微生物细胞（即“工程菌”），接着就是对“工程菌”进行营养、培养条件、发酵罐中生长动力学和产物形成动力学的研究。其目的为生产控制、模拟放大以及电子计算机的程序控制提供模型，从而找到最优化的生产控制条件，最后借助生化工程技术，实现真正按人类意志生产所需的生物工程产品。由此看来，生物工程虽以基因工程为主导和核心，但离不开微生物工程这个基础。

微生物工程具体包括菌种选育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物

机能的利用等。其应用范围为：

(1)微生物菌体生产和应用 如面包酵母、利用再生资源生产饲料蛋白、

作为生物催化剂使用的微生物细胞。

(2)微生物代谢产物的应用 通常包括氨基酸、核苷酸、有机酸等初级代

谢产物和抗生素、维生素、激素、生物碱、细胞毒素等次级代谢产物。

(3)微生物机能的利用 如微生物对有毒化合物和高分子化合物的分解净

化、石油探矿和开采、细菌冶金、有机废弃物的综合治理、海洋和宇宙的开

发等。

菌种诱变剂：如图

诱变机制要看你用的是那种诱变剂了！！老师教给我们的基本是下面这3种

紫外线 (Uv) 是形成胸腺嘧啶二聚体以改变DNA生物活性,造成菌体变异甚至死亡.

 氮 芥 的诱变机制是它能引起染色体畸变。是被使用得最早的一种诱变剂。

亚硝基胍 (NTG) 是亚硝基烷基类化合物，可诱发营养缺陷型突变，不经淘汰便可直接得到12%至80%的营养缺陷型菌株，有超级诱变剂之称。

 但是诱变育种的原理是一样的： 

  诱变育种的理论基础：基因突变---主要包括染色体畸变和基因突变两大类。

  染色体畸变：是染色体或DN段发生缺失、易位、逆位、重复等。

  基因突变：DNA中的碱基发生变化---点突变。

发酵工程原理与技术

发酵工程原理与技术如下：

微生物受热死亡的原因，主要是因高温使微生物体内的一些重要的蛋白质，如酶等发生凝固、变性，从而导致微生物无法生存而死亡。微生物受热丧失活力，但是其物理性质不变。

在一定温度下，微生物的受热死亡遵照分子反应通率理涂。在灭菌过程中，活菌数逐渐减少其减少量随残留活菌数的减少而递减，即微生物的死亡速率与征一魔时残存的活菌数成正比，此无亡规律称为对数死亡定律。

发酵过程也叫微生物工程。微生物其实是一些我们肉眼看不到，但是真实存在的一些微小的生命体，包括我们经常能听到的像细菌、病毒、真菌以及原生生物等等，正是这些微生物采用工程技术手段可以把活性的离体酶当中的某些功能加以利用，为人类生产有用的生物产品。

发酵工程利于抗生素的合成。近些年来随着科技的迅速发展，抗生素的相关研究有了迅猛的发展，并且在临床当中利用发酵的方法大量生产并进行了广泛的应用。例如青霉素、土霉素、四环素、新霉素、红霉素等等，往往运用到肿瘤、抗病毒、抗真菌等相关的方向，对治疗老年痴呆、糖尿病，以及一些患有肥胖症的人群都有着明显的效果。

发酵过程的注意的事项：

发酵温度的控制。由于微生物在生产和发酵过程中，对温度有不同的要求。在生产上，为获取较高的生产率，针对所用菌种的特性，在发酵周期的各阶段需要控制温度，提供该阶段生物活动最适合温度。在发酵前期，菌量少，取稍高的温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌迅速生长。

在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期，从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可以推迟衰老；发酵后期，产物合成能力降低，没有必要延长发酵周期，就又提高温度，刺激产物合成。

发酵工程的特点？

发酵工程的特点：主要以可再生资源为原料；反应条件温和；环境污染较少；能生产目前不能生产或通过化学方法生产困难的性能优异的产品；投资较少。

发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

它是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。

1）“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”，词条“发酵工程”中的“发酵”应该是“工业发酵”。

（2）工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。

（3）发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。

（4）微生物是发酵工程的灵魂。近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。

（5）发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。

发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。

已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。

从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取出发酵液。在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），细胞破壁技术（超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等），蛋白质纯化技术（沉淀法、色谱分离法和超滤法等），最后还有产品的包装处理技术（真空干燥和冰冻干事燥等）。

此外，在生产药物和食品的发酵工业中，需要严格遵守美国联邦食品和药物管理局所公布的cGMPs的规定，并要定时接受有关当局的检查监督。

试述发酵技术，发酵工程和现代生物技术三者的关系

它是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在现代生物技术产业化过程中起着关键作用。

1）“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”，词条“发酵工程”中的“发酵”应该是“工业发酵”。

（2）工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。

（3）发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。

扩展资料：

现代生物基因工程：

（1）能打破物种之间的界限。在传统遗传育种的概念中，亲缘关系远一点的物种，要想杂交成功几乎是不可能的，更不用说动物与植物之间、细菌与动物之间、细菌与植物之间的杂交了。但基因工程技术却可越过交配屏障，使这一切有了实现的可能。

（2）可以根据人们的意愿、目的，定向地改造生物遗传特性，甚至创造出地球上还不存在的新的生命物种。同时，这种技术对人类自身的进化过程也可能产生影响。

（3）由于这种技术是直接在遗传物质核酸上动手术，因而创造新的生物类型的速度可以大大加快。这些特点，引起了世界科学家的极大关注，短短几年内，基因工程研究便在许多国家发展起来，并取得一批成果，基因工程已成为20世纪最重要的技术成就之一。

参考资料来源：百度百科－发酵工程

参考资料来源：百度百科－发酵技术

参考资料来源：百度百科－现代生物技术

目前发酵工程技术中所用的基因工程菌可以用来生产哪些产品,生产效率如何?存

目前发酵工程技术中所用的基因工程菌可以用来生产工程菌产品，生产效率很高。

微生物的细胞膜对于细胞内外物质的运输具有高度选择性。采取生理学或遗传学方法，可以改变细胞膜的透性，使细胞内的代谢产物迅速渗漏到细胞外，这种解除末端产物反馈抑制作用的菌株，可以提高发酵产物的产量。

发酵工程

是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。

近代生物工程是采用什么样的发酵工艺

近代发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。

近代生物工程是采用的发酵工艺有：厌氧固体发酵、厌氧液体深层发酵、好氧固态发酵、好氧液体深层发酵和耐氧液体深层发酵。

发酵工程与传统发酵技术最大的区别是什么

发酵工程要求严格。根据查询生物必修3可知发酵工程与传统发酵技术最大的区别是发酵工程要求严格。发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品。

简述发酵工程在人类生产生活中的应用有哪些

发酵工程在人类生产生活中的应用有哪些

1、在医药工业上的应用：基于发酵工程技术，开发了种类繁多的药品，如人类生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素－2、抗血友病因子等。

2、在食品工业上的应用：主要有三大类产品，一是生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生产食品添加剂；三是帮助解决粮食问题。[2]

3、在环境科学领域的应用：污水处理中微生物的强化。

微生物工程（发酵工程）的发展前景

发酵工程展望及应用前景 随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大。从细胞生长繁殖、代谢的角度而言，利用发酵工程技术所进行的大规模植物细胞培养，将用于生产一些昂贵的植物化学品；而动物细胞培养所生产的一些蛋白质和多肽类产品将作为医用激素及抗癌与抗艾滋病的新药物。 发酵原料的更换也将使发酵工程发生重大的变革。2000年以后，由于木质纤维素原料的大量应用，发酵工程将大规模生产通用化学品以及能源。这样，发酵工程变得对人类更为重要。目前还在逐步应用的化工原料前体发酵技术，已使发酵工程成为生产某些化学品的不可替换的手段，诸如色氨酸的前体发酵，长链脂肪烃（13，14正烷烃）发酵等，将使人类大规模应用色氨酸和长链二元酸成为可能。 发酵工程技术在今后10年内的重点发展方向为：基因工程及细胞杂交技术在微生物育种上的应用，将使发酵用菌种达到前所未有的水平；生物反应器技术及生物分离技术的相应进步将消除发酵工业放大的某些神秘特征；由于物理微生物数据库、发酵动力学、发酵传递力学的发展，将使人们能够清楚地描述与使用微生物的适当环境和有关的生物学行为，从而能最佳地、理性化地进行工业发酵设计与生产。