发酵工程

生物技术与工程第一章发酵技术，知识内容有传统发酵工程的应用、微生物的培养技术、发酵工程及其应用等方面。

发酵工程：人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物

• 传统发酵工程的应用
  • 泡菜的制作
    • 菌种——乳酸菌 种类：乳酸链球菌——泡菜 乳酸杆菌——酸奶 C6H12O6 ——2C3H6O3(乳酸）+能量
    • 泡菜的制作流程 制备盐水 用途：1.用盐吸水2.抑制杂菌生长（清水与食盐配置质量分数为5%~20%的盐水）——原料加工（将新鲜的蔬菜洗净，切成块状条状）——装坛（晒干装至五成满，蒜瓣生姜八成满，冷却盐水十成满，坛盖边槽注满水）——封坛发酵（补充水，适宜温度）
  • 腐乳的制作
    • 经过微生物的发酵，土豆中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起重要作用的是毛霉。
  • 果酒、果醋的制作
    • • 比较项目 果醋制作 果醋制作
      • 酵母菌适宜的生长温度为28°C（采用附着在葡萄皮上的野生型菌种) 购买菌种或在食醋中分离（当氧气和糖源都充足时，醋酸菌能通过复杂的化学法应将糖分解成乙酸；当缺少糖源时，将直接将乙醇转化为乙醛，再转化为乙酸）
    • 发酵产物 乙酸、水 酒精、二氧化碳 发酵条件：温度30~35°C 30~35° 时间: 7~8d 10~12d 氧气：始终需氧 初期需氧，后期不需
    • 反应式 C6H12O6—酶-2CH3COOH（乙酸）+2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2—酶—CH3COOH（乙酸）+H2O C6H12O6—酶—C2H5OH（酒精)+CO2+能量
    • 子主题
      • PH值的变化
      • 乙酸溶于发酵液，使发酵液PH值下降，最后趋于稳定
      • 产生的部分二氧化碳溶于发酵液，使发酵液PH值下降，最后趋于稳定
  • 菌种代谢类型及生殖方式
    • 同化作用类型：异养型 自养型
    • 异化作用类型：厌氧性 好氧型 兼性厌氧型
    • 生殖方式：二分裂 孢子生殖
    • 分类：原核生物和真核生物
• 微生物的培养技术
  • 培养基
    • 分类
      • 物理性质
        • 固体（获得菌落）
        • 液体
        • 半固体（穿刺培养）
      • 功能
        • 基础培养基
        • 选择培养基
          • 选择培养基上部分菌种才能生长
            • 分离酵母菌、霉菌等真菌 加入青霉素的培养基
            • 分离固氮菌 不提供氮源或以氮气作为唯一氮源
            • 分离自养型微生物 无机碳源，不加含碳有机物
            • 分离金黄色葡萄球菌 耐高盐的微生物
            • 分离能消除石油污染的微生物 石油是唯一碳源
          • 通用培养基上所有菌种生长
        • 鉴别培养基
          • 鉴别培养基上的目的菌周围出现透明圈
          • 非目的菌周围无现象
      • 成分来源
        • 天然培养基：含化学成分不明确的天然物质
        • 工业生产合成：用已知化学物质配置
    • 成分
      • 碳源，氮源，水，无机盐
  • 小口诀
    • 细喜荤 霉喜素 细喜碱 霉喜酸
  • 无菌技术
    • 消毒是指使用较为温和的物理化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部风微生物。
      • 煮沸消毒
        • 在100°煮沸5~6min
      • 巴氏消毒
        • 在62~65°消毒30min或80~90°处理30s~1min
      • 化学方法
        • 用酒精擦拭双手
        • 用氯气消毒水源
      • 紫外线消毒法
        • 照杀30min
        • 在照射前，适当喷洒石炭酸或煤酚皂溶液，可以加强消毒效果
    • 杀菌则是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子
      • 湿热灭菌
        • 在压力为100千帕、温度为121°的条件下，维持15~30min
        • 压力达到100千帕，温度达不到121° 原因：空气未排净
      • 干热灭菌
        • 在160~170°的热空气中维持2~3h可以达到灭菌的目的
        • 玻璃器皿（如吸管、培养液等）、金属用具等
      • 灼烧灭菌
        • 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，可以迅速灭菌
        • 涂布器、接种环、接种针
  • 微生物的纯培养 由单一个体繁殖所获得的微生物
    • 酵母菌的纯培养
      • 平板划线法
        • 将所倒平板放入28°的恒温箱中培养（未接种）是否有菌落产生，是否有杂菌污染
      • 稀释涂布平板法
    • 微生物计数
      • 间接：稀释涂布平板法
        • 当样品稀释度足够高时，培养基表面一个菌产生一个菌落
        • 菌落数<活菌 这是因为当两个或多个细胞连在一起时，培养基观察到到的只是一个菌落
        • 稀释四个梯度需要多少个培养基？ 选择培养基3+3+3+3=12 基础培养基（接种菌液）：每个梯度接种一个(4个） 选择培养基（接种无菌水）：只接种一个（验证：接种操作是否合理—培养基配制、灭菌、倒平板） 不接种（空白平板）：验证培养基制备和灭菌是否合格 总的来说 需要12+4+1+1（可有可无）=18
      • 直接
        • 比浊法
          • 工具：分光光度计，浊度计
          • 透射光强度/入射光强度=I'/I
          • 根据悬浊液的透射光或散射光的强度以测定物质组成成分
        • 显微镜直接计数法
          • 不能区分细胞的死活（台盼蓝染色法）
          • 不适用于运动细菌
          • 个体小难以观察
          • 结果总菌数>真正菌数
    • 计算方式
      • 显微镜观察法
        • 计数室菌个体数/计数室的体积
        • 中格 小格（相乘为400）
        • 血细胞计数板的高为0.1mm 细菌计数板的高为0.02mm
      • 稀释涂布平板法
        • 每克样品含菌量=某一稀释度下平板上的平均菌落数/涂布平板时所需稀释液的体积
• 发酵工程及其运用
  • 选育菌种--扩大选育菌种（配置培养基）培养（灭菌）--接种--发酵罐发酵--分离提纯产物--获得产品
  • 1.培养物或营养物质的加入口+阀门+放料管+空气入口=控制培养物进出发酵罐速度，实现连接培养。控制溶解氧2.观察孔+取样管+PH计+生物传感器装置=通过肉眼观察，仪器检测等监测和控制发酵条件以及发酵过程