发酵工程复习资料 11页

第一章，绪论一、填空：微生物工程可分为发酵和提纯两部分，其中以发酵为主。化学工程与发酵工程的本质区别在于化学工程利用非生物催化剂，发酵工程利用生物催化剂---酶。二、判断：发酵产品是经微生物厌氧生物氧化过程获得的。错三、课后思考题：1、发酵的定义：利用微生物的新陈代谢作用，把底物（有机物）转化成中间产物，从而获得某种工业产品。（工业上定义、广义、有氧无氧均可）2、发酵流程：3、比拟放大的基本过程：斜面菌种－摇瓶试验(培养基、温度、起始pH值、需氧量、发酵时间)－小型发酵罐－中试－大规模工业生产4、发酵工程的发展经历了哪几个阶段？1.）自然发酵时期2）纯培养技术建立(第一个转折期)3）通气搅拌的好气性发酵工程技术建立(第二个转折期)4）人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术建立(第三个转折期)5）发酵动力学、连续化、自动化工程技术的建立(第四个转折期)6）生物合成和化学合成相结合工程技术建立(第五个转折期)5、微生物工业发展趋势1）、几个转变分解代谢→合成代谢自然发酵→人工控制的突变型发酵→代谢控制发酵→通过遗传因子的人工支配建立的发酵（如工程菌）2）、化学合成与生物合成相结合3）、大型、连续化、自动化发酵发酵罐的容量可达500t，常用的也达20-30t。4）、人工诱变育种和代谢控制发酵11\n微生物潜力进一步挖掘，新菌株、新产品层出不穷。5）、原料范围不断扩大石油、植物淀粉、天然气、空气、纤维素、木质素等6、举例说明微生物工业的范围酿酒工业（啤酒、葡萄酒、白酒）食品工业（酱、酱油、食醋、腐乳、面包、酸乳）有机溶剂发酵工业（酒精、丙酮、丁醇）抗生素发酵工业（青霉素、链霉素、土霉素等）有机酸发酵工业（柠檬酸、葡萄糖酸等）酶制剂发酵工业（淀粉酶、蛋白酶等）氨基酸发酵工业（谷氨酸、赖氨酸等）核苷酸类物质发酵工业（肌苷酸、肌苷等）维生素发酵工业（维生素B12、维生素B2等）生理活性物质发酵工业（激素、赤霉素等）名贵医药产品发酵工业（干扰素、白介素等）微生物菌体蛋白发酵工业（酵母、单细胞蛋白）微生物环境净化工业（利用微生物处理废水等）生物能工业（沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等能源物质）微生物治金工业（微生物探矿、治金、石油脱硫等）第二章发酵基础知识1、写出生产以下产品的主要菌种：啤酒（啤酒酵母）、黄酒（霉菌（根霉、曲霉）、酵母菌、细菌）、味精（谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌）、柠檬酸（黑曲霉）、食醋（霉菌、酵母菌、醋酸菌）、酸奶（乳酸菌（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳酸链球菌））2、发酵工艺控制中，主要应监控温度、pH值、溶解氧、泡沫、氧化还原电位等。3、概念：单菌发酵:现代发酵工业中最常见，传统发酵工业中很难实现。混合菌发酵:自然发酵和人工接种发酵液态发酵:发酵基质呈流动状态，如啤酒发酵、柠檬酸发酵等。固态发酵:发酵基质呈不流动状态。如固态酱油发酵、米醋发酵、大曲酒（白酒）发酵等。半固态发酵:发酵基质呈半流动状态，如黄酒发酵、传统稀醪酱油发酵等。4、发酵产品主要类型微生物菌体、代谢产物、酶5、如何理解：传统工艺，原料决定菌种；现代工艺，菌种决定原料？传统工艺，原料决定菌种：传统工艺中，发酵原料是一种选择培养基。传统工艺就是利用这种选择作用，把自然界带入的各种野生菌，在发酵基质上进行选择富集培养，这些微生物生长和代谢的结果可生产出有特殊风味的食品。现代工艺，菌种决定原料：在使用纯种发酵剂前，我们必须对原料进行灭菌，以防止其他杂菌对发酵的干扰。6、发酵产品主要有哪些附加值1）发酵有利于食品保藏食品发酵后，改变了食品的渗透压、酸度、水的活性等，从而抑制了腐败微生物的生长，有利于食品保藏。2）发酵产品有保健作用有些食品经过微生物发酵后，不仅能产生酸类和醇类等，还能产生某些抗菌素可抑制致病菌和肠内腐败菌。11\n3）有些发酵食品还具有预防心脑血管疾病、整肠、改善便秘、降低胆固醇、增加免疫功能和抗癌等功能。4）发酵增加了食品的营养价值一方面，发酵通过微生物对营养物质的降解作用，有利于营养物质的消化吸收。另一方面，食品经过发酵后可以提高某些营养组分如蛋白质的含量，并提高其吸收率，甚至通过微生物的发酵作用，还可以产生一些维生素。第三章微生物工业菌种的选育与扩大培养1、菌种选育指按照生产要求，根据微生物遗传变异理论，利用自然菌种筛选、人工诱变育种、代谢控制育种或基因重组定向育种等方法得到优良菌种的工作。2、微生物菌种保藏的常用方法有斜面低温保藏法、低温冰箱保藏法、冷冻干燥保藏法、石蜡油封保藏法、硅胶保藏法和液氮超低温保藏法等。3、高丝氨酸缺陷型菌株由于缺乏高丝氨酸脱氢酶，不能合成高丝氨酸，从而走另一代谢途径，使赖氨酸大量积累。4、三级发酵流程斜面菌种→一级种子摇瓶培养→二级种子罐培养→三级种子罐培养→发酵罐5、菌种发展总趋势，如何理解发酵菌→氧化菌野生菌→变异菌自然选育→代谢控制育种诱变育种→基因重组定向育种6、工业菌种选育的定义、方法定义：按照生产要求，根据微生物遗传变异理论，利用自然菌种筛选、人工诱变育种、代谢控制育种或基因重组定向育种等方法得到优良菌种的工作。方法：自然选育、生产育种、抗噬菌体菌株的选育、诱变育种、代谢控制育种、基因重组定向育种7、工业菌种衰退的定义、防止方法定义：指菌种整体在多次接种传代过程中逐渐造成生产能力降低，表现为发酵力（如对培养基的利用）或繁殖力（如孢子的产生）下降或发酵产物得率降低的现象。防止方法：作好菌种保藏工作、尽可能使每次培养条件适合而一致、尽量减少传代次数、应使用幼龄菌培养8、菌种复壮的概念与方法概念：狭义：在菌种已衰退情况下，通过纯种分离和生产性能测定等方法，从衰退群体中找出少数未衰退的个体，以恢复原有典型性状的措施。广义：在菌种未衰退前经常有意识地进行纯种分离和生产性状测定工作，以期从中选择到自发的正变个体。方法：单细胞菌株分离法、沸水筛选法、改变培养条件法、通过宿主体复壮、诱变处理法9、工业菌种保藏原则与方法原则：挑选优良纯种，最好是休眠体（如孢子、芽孢等），创造一个最有利于休眠的环境条件（如低温、干燥、缺氧、营养物质缺乏等），就可以达到菌种保藏的目的。同时，作为可行的方法，还要考虑方法的经济和简便。方法：斜面低温保藏法、低温冰箱保藏法、石蜡油封保藏法、砂土保藏法、冷冻干燥保藏法、液氮超低温保藏法10、工业菌种扩大培养工艺与级数工艺：斜面→摇瓶→种子罐→发酵罐斜面菌种→一级种子摇瓶培养→二级种子罐培养→发酵罐（二级）尽量采用二级发酵斜面菌种→一级种子摇瓶培养→二级种子罐培养→三级种子罐培养→发酵罐（三级）11\n第四章发酵培养基的设计1、实验室最常用培养基是（B）A、天然培养基B、组合培养基C、半组合培养基2、一般来说，发酵培养基要求（B）A、碳源丰富B、氮源丰富C、原料精细3、在微生物工业菌种筛选中最常用的是（B），在食品或环境等微生物指标检测中常用（A）A、鉴别培养基B、选择培养基C、液体培养基4、制备固体培养基时需在液体培养基中加入1.5-2.0%琼脂。5、培养基种类按成分不同划分：天然培养基，半组合培养基，组合培养基按物理状态不同划分：固体培养基，半固体培养基，液体培养基，脱水培养基按功能不同划分：选择培养基，鉴别培养基按培养目的不同划分：种子培养基，孢子培养基，发酵培养基6、发酵培养基设计的原则“投其所好”明确目的☆用于培养菌体种子的培养基营养应丰富，氮源含量较高；☆用于生产代谢产物的发酵培养基氮源一般应比种子培养基低，若代谢产物是次级代谢产物，要考虑是否加入特殊物质；☆工业生产发酵培养基，应选择来源广泛、价格低廉的原料。7、发酵培养基设计的基本步骤调查研究，培养基成分的确定，发酵条件的确定，补料，不断完善8、代粮发酵主要原料野生植物淀粉、野生植物纤维、木屑水解物、石油原料与产品（如石蜡、醋酸、乙醇等）、空气原料（碳酸气）9、前体物质、促进剂的概念在有些氨基酸、核苷酸、抗生素等发酵中添加一些特殊物质能获得较高的产率，它们在发酵中主要起避免反馈抑制、作为产物的前身等作用，这些特殊物质称为前体物质。在氨基酸、抗生素和酶制剂发酵过程中，可以在发酵培养基中加进某些对发酵起一定促进作用的物质，称为促进剂。10、促进剂作用原理（以抗生素生产为例）起生长因素作用、推迟菌体自溶、抑制了某些合成其它产物途径而使之向所需产物途径转化、降低了产生菌的呼吸、改变发酵液的物理性质，改善通气效果、与产物结合，防止反馈抑制11、抗生素的用途治疗人类各种病症(如肺结核)，用于饲料工业的添加剂(注意用量)，食品工业的冷藏、冷冻的保存剂，防治农作物病虫草（农用抗生素）12、抗生素提纯主要方法吸附法，溶媒萃取法，离子交换法，沉淀法13、新抗生素生产工业化途径抗生素生产菌株的分离及筛选→抗生性药理试验→生成新抗生素的确证→工业化阶段第五章发酵培养基的制备1、淀粉水解糖制备中,酸酶结合法可分为酸酶法与酶酸法,对于杂质较多原料,宜采用法,对于颗粒较坚硬原料,宜采用酶解法法,在工业生产中,综合考虑各方面因素，较多选择11\n酸酶结合法。2、发酵前对糖蜜进行稀释、酸化、灭菌及澄清等过程称为糖蜜前处理。3、概念淀粉水解糖：在工业生产上将淀粉水解为以葡萄糖为主的水解液的过程称为淀粉水解糖的制备，制得的水解液称为淀粉水解糖。液化：利用a-淀粉酶将淀粉液化转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加的过程糖化：利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖的过程糖蜜预处理：发酵前对糖蜜进行稀释、酸化、灭菌及澄清等过程4、结合淀粉水解糖的制备方法与各自优缺点，思考实际生产中，该如何对方法进行选择从水解糖液的质量和降低糖耗、提高原料利用率来说，选择酶法；从水解速度来说，选择酸法；综合考虑各方面因素，选择酸酶结合法，尤其是酶酸法。5、甘蔗糖蜜与甜菜糖蜜的主要区别①甜菜中蔗糖较多，而转化糖含量极少，但总糖量接近。②甘蔗糖蜜呈微酸性，而甜菜糖蜜则呈微碱性。③甜菜糖蜜中总氮量较丰富。6、糖蜜作为发酵原料的适用性a含糖量很高。b主要含非结晶糖，回收困难。c含大量的可发酵性糖，无需糖化。7、谷氨酸发酵糖蜜预处理的方法与各自原理（1）活性炭处理法活性炭有吸附作用，可用以除去过量的生物素。（2）树脂处理法甜菜糖蜜可用非离子型脱色树脂处理，以吸附生物素。（3）亚硝酸处理法用亚硝酸处理糖蜜以破坏生物素。第六章糖嫌气性发酵产物积累机制1、糖酵解与巴斯德效应的三个关键酶均是己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。2、在啤酒生产中，水酒之血，麦芽酒之肉（骨），酒花被喻为酒之眼，酒种被喻为酒之魂。3、葡萄糖经EMP途径生成丙酮酸，在厌氧条件下，在酵母菌作用下继续生成酒精，在乳酸菌作用下继续生成乳酸。4、概念发酵机制：指微生物通过其代谢活动，利用基质合成人们所需要的产物的内在规律。代谢控制发酵：人为地改变微生物的代谢调控机制，使有用中间代谢产物过量积累，这种发酵称为代谢控制发酵。巴斯德效应：在好气条件下，酵母发酵能力降低的规律。鲜啤酒：未经巴氏灭菌或超滤即出售生啤酒：未经巴氏灭菌，但经超滤等进行无菌过滤后出售。熟啤酒：经巴氏灭菌后出售。5、巴斯德效应机制a、好氧，进入TCA，产生的柠檬酸、ATP抑制磷酸果糖激酶。b、6-磷酸果糖积累，进而6-磷酸葡萄糖积累，抑制已糖激酶。c、1，6-二磷酸果糖减少，对丙酮酸激酶激活作用减弱，磷酸烯醇式丙酮酸积累，抑制已糖激酶。6、啤酒生产原理大麦经发芽得到麦芽。麦芽糖化所得糖在啤酒酵母作用下进行酒精发酵生成二氧化碳和乙醇。同时，麦芽在发酵过程中产生了有机酸、高级醇和酯类，与啤酒花共同形成啤酒独特的风味。11\n7、啤酒花的作用酒花油与苦味酸赋予啤酒独特的香味和爽口的苦味；酒花树脂可提高啤酒泡沫持久性；沉淀蛋白质，有利于啤酒澄清；抑菌防腐。第七章柠檬酸发酵机制1、柠檬酸生产最常用的原料是薯干，菌种为黑曲霉。2、葡萄糖经过EMP途径生成丙酮酸，一方面丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-COA，另一方面丙酮酸羧化作用生成草酰乙酸，草酰乙酸与乙酰-COA在柠檬酸合成酶作用下缩合生成柠檬酸。3、锰离子缺乏，抑制蛋白质合成，导致细胞内NH4+浓度升高，解除了柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制，促进EMP途径的畅通。4、柠檬酸的积累使pH值下降，抑制了异柠檬酸脱氢酶和顺乌头酸水合酶的活力，促进了自身进一步积累。5、柠檬酸的主要用途在食品工业上：用作清凉饮料、糖果业等的酸味料，具有增溶、缓冲和抗氧化作用，使饮料中的其他成分交融协调，形成调和的口味和气味。也可用作油脂等的抗氧化剂。在医药上：柠檬酸钠用作输血剂，柠檬酸铁铵用作补血剂。同时可用于血液和血浆的保存，以及制造人造血浆等。因为柠檬酸具有抗凝血作用，同时溶解度高，酸根能被直接吸收代谢而无积累。在化学工业上：缓冲剂、催化剂、激活剂、增塑剂、鳌合剂、吸附剂、稳定剂、消泡剂等在日常生活中：保健饮品6、柠檬酸的生物合成途径图7、黑曲霉生产柠檬酸，有那些特有的优势？1)、在黑曲霉中不存在苹果酸酶，不可能催化草酰乙酸生成苹果酸。11\n2）、当黑曲霉在缺锰离子的产柠檬酸培养基中，菌体的组成代谢（戊糖磷酸途径、生成葡萄糖途径）酶和三羧酸循环的脱氢酶的活力显著降低。3）、缺锰离子时HMP和TCA循环酶水平低，生长期菌丝体的蛋白质、核酸和脂肪含量明显减少，氨基酸和NH4+水平升高，丙酮酸和草酰乙酸水平升高。4）、当黑曲霉生长在缺锰离子的高浓度糖培养基中时，细胞内NH4+浓度异常高，达25mmol/L，随之出现几种氨基酸（谷氨酸、谷氨酰胺、鸟氨酸、精氨酸和γ-氨基丁酸）的积累和分泌，使NH4+对细胞的毒性被解除。5）、黑曲霉的丙酮酸羧化酶已被提纯，与其他真菌相反，此酶不被乙酰-COA抑制，α-酮戊二酸对其只有微弱的抑制作用，但该酶的调节性很差，为组成型酶。6）黑曲霉的柠檬酸合成酶没有调节作用，它对乙酰-COA的亲和力取决于草酰乙酸的浓度，在柠檬酸积累的情况下，草酰乙酸浓度可提高此酶对乙酰-COA的亲和力。7）黑曲霉中有一种单纯的、位于线粒体上的顺乌头酸水合酶，它在催化时能建立以下平衡：n（柠檬酸）：n（顺乌头酸）：n（异柠檬酸）=90:3:78）在积累柠檬酸时，顺乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶活性降低，高酸环境可进一步造成顺乌头酸水合酶、NAD和NADP-异柠檬酸脱氢酶失活。9）黑曲霉中NAD-异柠檬酸脱氢酶只有一种，且活性很低。NADP-异柠檬酸脱氢酶有两种：一种在细胞质中，不受柠檬酸抑制，另一种在线粒体中，与TCA循环有关，他们受生理浓度的柠檬酸抑制。10）α-酮戊二酸脱氢酶被葡萄糖和NH4+抑制，在柠檬酸生成期，菌体内不存在α-酮戊二酸脱氢酶或其活力很低。11）黑曲霉不仅有一条标准呼吸链，还有一条侧系呼吸链。6、柠檬酸为什么能过量积累？1）、锰离子缺乏，抑制蛋白质合成，导致NH4+浓度升高，有氧时黑曲霉走不产ATP的侧系呼吸链，解除了对磷酸果糖激酶的抑制，促进EMP途径畅通。2）、丙酮酸羧化酶不被调节控制，源源不断提供草酰乙酸。3）、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA和两个CO2固定反应的平衡，及柠檬酸合成酶不被调节，增强了合成柠檬酸的能力。4）、顺乌头酸水合酶催化建立柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：3：7的平衡，造成柠檬酸最初的积累。5）、柠檬酸的积累使pH值下降，抑制了异柠檬酸脱氢酶和顺乌头酸水合酶的活力，促进了自身进一步积累。7、柠檬酸生产调节措施？1）、菌种选育优良菌株2）、发酵条件锰离子缺乏、有氧、控制Fe2+含量、pH值2.0-2.5左右第八章谷氨酸发酵机制1、谷氨酸生产常用菌种为谷氨酸棒杆菌与黄色短杆菌。2、谷氨酸生产淀粉水解糖的制备一般采用酶酸法,而谷氨酸提取一般采用等电点锌盐法。3、糖经EMP和HMP途径生成的丙酮酸经氧化脱羧生成乙酰-CoA，经CO2固定生成草酰乙酸，两者合成柠檬酸进入三羧酸循环，由三羧酸循环的中间产物α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下，还原氨基化合成谷氨酸。4、谷氨酸生产工艺原理淀粉水解糖的制备：将淀粉先用α-淀粉酶液化，后在高温下加酸糖化得到葡萄糖。发酵：使微生物在特定条件下改变原来的代谢途径，从而积累大量中间代谢产物—谷氨酸。谷氨酸提取：a、谷氨酸在等电点时溶解度最低。将发酵液pH调至等电点3.22，在冷冻条件下谷氨酸析出。11\nb、谷氨酸母液仍为谷氨酸饱和溶液，利用谷氨酸锌难溶的性质。采用冷冻pH6.3（谷氨酸锌等电点）条件下，将谷氨酸锌沉淀。c、在酸性条件下，溶解谷氨酸锌，再调pH至3.22，谷氨酸结晶析出。粗谷氨酸制味精：谷氨酸与碳酸钠进行中和制成谷氨酸钠，才具有强力鲜味。同时经过一系列的精制过程，才得到符合质量标准的味精。6、解释表5-3现象：（1）生物素贫乏培养基中积累大量谷氨酸，生物素丰富培养基中几乎不积累谷氨酸。（2）生物素贫乏培养基培养的细胞内谷氨酸含量较生物素丰富的培养基中培养的少，且较容易洗出。机理：生物素是脂肪酸生物合成中的辅酶，生物素缺乏时，不饱和脂肪酸合成受阻，造成磷脂含量不足，细胞膜结构不完整，提高了通透性，有利于谷氨酸分泌到培养基中，消除了谷氨酸对其自身合成的抑制，同时谷氨酸也较容易洗脱。7、谷氨酸生产菌种选育模型（1）生物素缺陷型（2）油酸缺陷型（3）甘油缺陷型（4）温度敏感突变株8、谷氨酸生物合成调节措施1）、菌种：选育，如对氟乙酸抗性菌株。2）、发酵条件：生物素限制、氟乙酸控制、锰离子缺乏？5、谷氨酸生物合成途径图第八章发酵工艺过程的控制1、泡沫是气体被分散在少量液体中的胶体体系，泡沫间被一层液膜隔开而彼此不相连。2、消泡方法有两种，分别是化学消泡与机械消泡。3、补料过程中，主要是补充能源和碳源、氮源、微量元素或无机盐与前体物质或促进剂。4、发酵过程中温度的应用技巧1）、接种后培养温度应适当提高2）、发酵液温度上升时，控制在菌体最适生长温度11\n3）、主发酵旺盛阶段，控制在代谢产物合成最适温度4）、到发酵后期，适当升高温度5）、好氧发酵，通气条件较差时，适当降低温度。6）、培养基浓度较低或较易利用，适当降低温度。5、pH值对微生物生长与发酵的影响1）、不同微生物对pH值要求不同。2）、同一微生物生长最适pH值和发酵最适pH值往往不同。3）、同一微生物在不同pH值下，可能形成不同发酵产物。4）、控制一定的pH值是防止杂菌污染的一个重要措施。6、发酵过程中pH值的调节及控制1）、初始pH值2)、缓冲体系3)、加酸、加碱4)、补料7、溶解氧控制的意义1)、供氧对需氧微生物必不可少2)、发酵液中的微生物只能利用溶解状态下的氧3)、氧在水中微溶，在发酵液中更难溶4)、在现代高浓度发酵工艺下，氧的供需矛盾更加尖锐5)、发酵工业中氧的利用率很低因此必须强化供氧、提高氧的溶解度与利用率。8、发酵过程中搅拌对溶氧的作用a、把大气泡打成微小气泡，增加了接触面积与接触时间b、使液体作湍流运动，增加了气液接触时间c、减少气泡周围液膜与菌体表面液膜厚度d、使菌体分散，避免结团，增加接触面积9、泡沫产生的原因，泡沫过多的危害原因：1）、好氧发酵中，需通入大量无菌空气。2）、为增加溶氧，必须进行剧烈搅拌。3）、发酵过程中往往会产生CO2等气体，也会凝聚成气泡。危害：1）、造成发酵罐装料系数减少，降低生产能力。2）、严重时造成排气管大量逃液。3）、升到罐顶可能从轴封渗出，增加染菌机会。4）、部分菌丝黏附在罐盖或罐壁上而损失。5）、影响通气搅拌正常进行，妨碍菌体呼吸，造成代谢异常，终产物产量下降或菌体提早自溶，进而促使更多泡沫生成10、消泡方法、原理与各自优缺点A、化学消泡（1）原理：消泡剂是一些表面活性剂，其表面张力较低（相对于发泡体系而言），接触到气泡膜表面时，气泡膜局部表面张力降低，破坏了力的平衡，造成气泡破裂，产生气泡合并，最后导致泡沫破裂。（2）优点①消泡迅速彻底，效果好。②不需改造现有设备。③不仅适用于大规模生产，也适用于小规模发酵试验。（3）缺点①对氧的溶解有一定程度的影响。②容易带来杂菌污染。B、机械消泡（1）原理：机械消泡是一种物理作用，靠机械强烈的震动，压力的变化，促使气泡破裂，或借机械力将泡沫排到罐外，消泡后，液体返回发酵罐。（2）优点①不影响氧的溶解。②罐内消泡不增加杂菌污染。（3）缺点①不能从根本上消除引起稳定泡沫的因素。②需要一定的设备和消耗一定的动力。11、补料定义、作用与内容定义：在发酵过程中间歇或连续补充某些养料以维持菌的生理代谢活动和产物合成的需要。补料是间歇性发酵到连续性发酵的一个中间过渡，所以又称半连续培养或半连续发酵。作用：1）、控制抑制性底物浓度(高浓度反应底物抑制菌体生长）2）、解除或减弱分解代谢物的阻遏（如葡萄糖分解代谢物会阻抑多种酶与产物的合成）3）、使发酵过程最优化4）、可纠正异常发酵内容：1）、补充能源和碳源。2）、补充菌体所需要的氮源。3）、加入微量元素或无机盐。4）、加入前体物质或促进剂。第十章工业发酵染菌的防治11\n1、染菌检查的主要方法有显微镜检查、平板划线检查、肉汤培养检查与发酵过程异常观察。2、工业发酵中噬菌体污染的最根本原因是生产中把活菌体排放到环境中，造成了自然界中相应噬菌体大量增殖。3、工业发酵染菌后，必须对所有相关原料、仪器设备、管道等进行彻底灭菌，并尽量查明染菌原因，以免重复污染。4、概念染菌：即“杂菌污染”，是指在发酵培养中侵入了除菌种外，有碍生产的其他微生物。发酵染菌批数总染菌率：总染菌率%=×100%总投料批数5、染菌的危害a、浪费大量原料，造成巨大经济损失b、扰乱生产秩序，破坏生产计划c、遇到连续染菌又找不到原因，影响生产积极性d、降低发酵产率、提取得率、产品质量e、提高三废治理难度6、不同时期染菌对发酵的影响与挽救方法（1）种子培养期染菌菌体浓度低、培养基营养丰富，较易染菌，应严格控制。若将污染的种子带入发酵罐，则损失更大，因此一经发现，应立即灭菌丢弃，并对种子罐、管道等进行仔细检查和彻底灭菌。采用备用菌种或以无污染的适当菌龄的发酵罐内的发酵液作为种子，接入新鲜培养基中进行发酵。（2）发酵前期染菌发酵前期易染菌，且危害很大，需特别注意防止。一旦发现染菌，如原料营养还比较丰富，则进行重新灭菌、接种发酵；如已消耗较多营养物质，则放掉部分料液、补充新鲜培养基，重新灭菌、接种发酵。（3）发酵中期染菌中期染菌会造成发酵异常，产物产量下降，应尽力做到早发现、快处理。可通过加入一部分发酵旺盛的培养料，调节通风、温度、pH等措施挽救，如发酵单位到达一定水平则可提前放罐。（4）发酵后期染菌后期染菌对抗生素、柠檬酸发酵影响不大，但对氨基酸、核苷酸等破坏较大。发酵后期如染菌量不多，可继续发酵。如染菌严重，破坏性较大，可提前放罐。7、染菌后的异常现象1）、种子培养异常菌体生长缓慢；菌丝结团2）、发酵异常菌体生长差；pH值过高或过低；溶解氧水平异常；泡沫过多；菌体浓度过高或过低；CO2排放异常8、主要染菌原因1）、种子带菌或怀疑种子带菌2）、空气系统有菌3）、设备穿孔4）、操作问题5）、外界带入杂菌（取样、补料）6）、接种时染菌9、染菌主要途径及预防（1）种子带菌措施：a严格控制无菌室污染，严格无菌操作；b种子保存管的棉花塞应有一定的紧密度，且有一定的长度；c培养和保存温度不宜有太大变化；11\nd菌种培养基或器具进行严格的灭菌处理；e每一级种子培养物均应经严格检查，确保未受污染后才能使用（2）空气带菌a空气的净化工艺和设备的设计b过滤介质的选用和装填c过滤介质的灭菌和管理等（3）培养基和设备灭菌不彻底染菌a原料含较多菌b未充分排除罐内空气c灭菌温度、时间未控制好d设备、管道存在死角（4）设备渗漏染菌措施：选用优质材料、科学合理加工、经常检查。（5）操作失误染菌a淀粉原料采用实罐灭菌，大颗粒应先筛去，再搅拌均匀，加入一定量淀粉酶液化或糖化后灭菌。b在灭菌升温时，要打开排气阀门，排尽罐内冷空气。c严防泡沫升顶，可添加消泡剂防止泡沫的大量产生。d严格控制灭菌温度，避免蒸汽压力的波动过大。e发酵过程越来越多采用自动控制，控制仪器如用化学试剂灭菌，一定要彻底。（6）噬菌体污染a严禁活菌体排放，切断噬菌体的“根源”；b净化生产环境，消灭污染源；c保证纯种培养，严防种子本身带噬菌体，特别是溶源性噬菌体；d轮换使用菌种或使用抗性菌株。11