發酵工程技術

發酵工程技術是一種將微生物和其他生物催化劑應用於工業或實驗室中，控制其代謝過程，製備出所需產物的技術。在發酵工程中，微生物通過酵母菌、細菌、真菌等生物催化劑，將有機物、無機物轉化為所需產物，如乳酸、酒精、醋酸等。

發酵工程技術主要包括以下內容：微生物學、生物化學、發酵工藝學、傳質現象、反應工程、自動化控制等方面。其中，微生物學是基礎，是發酵工程技術的核心。生物化學涉及到微生物代謝反應的機理和調控，發酵工藝學則包括培養基發展、菌株篩選、發酵工藝條件控制等方面。傳質現象和反應工程考慮微生物與介質之間的相互作用，以及生產過程中產物及原料的變化規律。自動化控制則是實現發酵工程自動化的基礎。

發酵工程技術在食品、製藥、生物質能源等領域均有應用，為現代工業的發展做出了重要貢獻。

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發酵工程的概念

發酵工程，是指採用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或直接把微生物應用於工業生產過程的一種新技術。

發酵工程的內容包括菌種的選育、培養基的配製、滅菌、擴大培養和接種、發酵過程和產品的分離提純等方面。

現代發酵

通過發酵工業化生產的幾十年實踐，人們逐步認識到發酵工業過程是一個隨着時間變化的（時變的）、非線性的、多變量輸入和輸出的動態的生物學過程，按照化學工程的模式來處理髮酵工業生產（特別是大規模生產）的問題，往往難以收到預期的效果。

從化學工程的角度來看，發酵罐也就是生產原料發酵的反應器，發酵罐中培養的微生物細胞只是一種催化劑，按化學工程的正統思維，微生物當然難以發揮其生命特有的生產潛力。

於是，追溯到作坊式的發酵生產技術的生物學內核（微生物），返璞歸真而對發酵工程的屬性有了新的認識。發酵工程的生物學屬性的認定，使發酵工程的發展有了明確的方向，發酵工程進入了生物工程的範疇。

1、 發酵工程技術研究內容包括哪些？ 2、 微生物菌種誘變使用的主要誘變劑有哪些？誘變機制是什麼？

發酵工程是指採用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或直接把微生物應用於工業生產過程的一種技術。發酵工程的內容包括菌種選育、培養基的配置、滅菌、種子擴大培養和接種、發酵過程和產品的分離提純（生物分離工程）等方面。

有了按生物工程改造過的微生物細胞（即“工程菌”），接着就是對“工程菌”進行營養、培養條件、發酵罐中生長動力學和產物形成動力學的研究。其目的為生產控制、模擬放大以及電子計算機的程序控制提供模型，從而找到最優化的生產控制條件，最後藉助生化工程技術，實現真正按人類意志生產所需的生物工程產品。由此看來，生物工程雖以基因工程為主導和核心，但離不開微生物工程這個基礎。

微生物工程具體包括菌種選育、菌體生產、代謝產物的發酵以及微生物

機能的利用等。其應用範圍為：

(1)微生物菌體生產和應用 如麪包酵母、利用再生資源生產飼料蛋白、

作為生物催化劑使用的微生物細胞。

(2)微生物代謝產物的應用 通常包括氨基酸、核苷酸、有機酸等初級代

謝產物和抗生素、維生素、激素、生物鹼、細胞毒素等次級代謝產物。

(3)微生物機能的利用 如微生物對有毒化合物和高分子化合物的分解淨

化、石油探礦和開採、細菌冶金、有機廢棄物的綜合治理、海洋和宇宙的開

發等。

菌種誘變劑：如圖

誘變機制要看你用的是那種誘變劑了！！老師教給我們的基本是下面這3種

紫外線 (Uv) 是形成胸腺嘧啶二聚體以改變DNA生物活性,造成菌體變異甚至死亡.

 氮 芥 的誘變機制是它能引起染色體畸變。是被使用得最早的一種誘變劑。

亞硝基胍 (NTG) 是亞硝基烷基類化合物，可誘發營養缺陷型突變，不經淘汰便可直接得到12%至80%的營養缺陷型菌株，有超級誘變劑之稱。

 但是誘變育種的原理是一樣的： 

  誘變育種的理論基礎：基因突變---主要包括染色體畸變和基因突變兩大類。

  染色體畸變：是染色體或DN段發生缺失、易位、逆位、重複等。

  基因突變：DNA中的鹼基發生變化---點突變。

發酵工程原理與技術

發酵工程原理與技術如下：

微生物受熱死亡的原因，主要是因高温使微生物體內的一些重要的蛋白質，如酶等發生凝固、變性，從而導致微生物無法生存而死亡。微生物受熱喪失活力，但是其物理性質不變。

在一定温度下，微生物的受熱死亡遵照分子反應通率理塗。在滅菌過程中，活菌數逐漸減少其減少量隨殘留活菌數的減少而遞減，即微生物的死亡速率與徵一魔時殘存的活菌數成正比，此無亡規律稱為對數死亡定律。

發酵過程也叫微生物工程。微生物其實是一些我們肉眼看不到，但是真實存在的一些微小的生命體，包括我們經常能聽到的像細菌、病毒、真菌以及原生生物等等，正是這些微生物採用工程技術手段可以把活性的離體酶當中的某些功能加以利用，為人類生產有用的生物產品。

發酵工程利於抗生素的合成。近些年來隨着科技的迅速發展，抗生素的相關研究有了迅猛的發展，並且在臨牀當中利用發酵的方法大量生產並進行了廣泛的應用。例如青黴素、土黴素、四環素、新黴素、紅黴素等等，往往運用到腫瘤、抗病毒、抗真菌等相關的方向，對治療老年痴呆、糖尿病，以及一些患有肥胖症的人羣都有着明顯的效果。

發酵過程的注意的事項：

發酵温度的控制。由於微生物在生產和發酵過程中，對温度有不同的要求。在生產上，為獲取較高的生產率，針對所用菌種的特性，在發酵週期的各階段需要控制温度，提供該階段生物活動最適合温度。在發酵前期，菌量少，取稍高的温度，促使菌的呼吸與代謝，使菌迅速生長。

在中期菌量已達到合成產物的最適量，發酵需要延長中期，從而提高產量，因此中期温度要稍低一些，可以推遲衰老；發酵後期，產物合成能力降低，沒有必要延長髮酵週期，就又提高温度，刺激產物合成。

發酵工程的特點？

發酵工程的特點：主要以可再生資源為原料；反應條件温和；環境污染較少；能生產目前不能生產或通過化學方法生產困難的性能優異的產品；投資較少。

發酵工程，是指採用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或直接把微生物應用於工業生產過程的一種新技術。發酵工程的內容包括菌種的選育、培養基的配製、滅菌、擴大培養和接種、發酵過程和產品的分離提純等方面。

它是一級學科“輕工技術與工程”中的一個重要分支和重點發展的二級學科，在生物技術產業化過程中起着關鍵作用。

1）“發酵”有“微生物生理學嚴格定義的發酵”和“工業發酵”，詞條“發酵工程”中的“發酵”應該是“工業發酵”。

（2）工業生產上通過“工業發酵”來加工或製作產品，其對應的加工或製作工藝被稱為“發酵工藝”。為實現工業化生產，就必須解決實現這些工藝（發酵工藝）的工業生產環境、設備和過程控制的工程學的問題，因此，就有了“發酵工程”。

（3）發酵工程是用來解決按發酵工藝進行工業化生產的工程學問題的學科。發酵工程從工程學的角度把實現發酵工藝的發酵工業過程分為菌種、發酵和提煉（包括廢水處理）等三個階段，這三個階段都有各自的工程學問題，一般分別把它們稱為發酵工程的上游、中游和下游工程。

（4）微生物是發酵工程的靈魂。近年來，對於發酵工程的生物學屬性的認識愈益明朗化，發酵工程正在走近科學。

（5）發酵工程最基本的原理是發酵工程的生物學原理。

發酵工程是指採用工程技術手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的離體酶的某些功能，為人類生產有用的生物產品，或直接用微生物參與控制某些工業生產過程的一種技術。人們熟知的利用酵母菌發酵製造啤酒、果酒、工業酒精，乳酸菌發酵製造奶酪和酸牛奶，利用真菌大規模生產青黴素等都是這方面的例子。隨着科學技術的進步，發酵技術也有了很大的發展，並且已經進入能夠人為控制和改造微生物，使這些微生物為人類生產產品的現代發酵工程階段。現代發酵工程作為現代生物技術的一個重要組成部分，具有廣闊的應用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌種並且提高其產量；利用微生物發酵生產藥品，如人的胰島素、干擾素和生長激素等。

已經從過去簡單的生產酒精類飲料、生產醋酸和發酵麪包發展到今天成為生物工程的一個極其重要的分支，成為一個包括了微生物學、化學工程、基因工程、細胞工程、機械工程和計算機軟硬件工程的一個多學科工程。現代發酵工程不但生產酒精類飲料、醋酸和麪包，而且生產胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫療保健藥物，生產天然殺蟲劑、細菌肥料和微生物除草劑等農用生產資料，在化學工業上生產氨基酸、香料、生物高分子、酶、維生素和單細胞蛋白等。

從廣義上講，發酵工程由三部分組成：是上游工程，中游工程和下游工程。其中上游工程包括優良種株的選育，最適發酵條件（pH、温度、溶氧和營養組成）的確定，營養物的準備等。中游工程主要指在最適發酵條件下，發酵罐中大量培養細胞和生產代謝產物的工藝技術。這裏要有嚴格的無菌生長環境，包括髮酵開始前採用高温高壓對發酵原料和發酵罐以及各種連接管道進行滅菌的技術；在發酵過程中不斷向發酵罐中通入乾燥無菌空氣的空氣過濾技術；在發酵過程中根據細胞生長要求控制加料速度的計算機控制技術；還有種子培養和生產培養的不同的工藝技術。此外，根據不同的需要，發酵工藝上還分類批量發酵：即一次投料發酵；流加批量發酵：即在一次投料發酵的基礎上，流加一定量的營養，使細胞進一步的生長，或得到更多的代謝產物；連續發酵：不斷地流加營養，並不斷地取出發酵液。在進行任何大規模工業發酵前，必須在實驗室規模的小發酵罐進行大量的實驗，得到產物形成的動力學模型，並根據這個模型設計中試的發酵要求，最後從中試數據再設計更大規模生產的動力學模型。由於生物反應的複雜性，在從實驗室到中試，從中試到大規模生產過程中會出現許多問題，這就是發酵工程工藝放大問題。下游工程指從發酵液中分離和純化產品的技術：包括固液分離技術（離心分離，過濾分離，沉澱分離等工藝），細胞破壁技術（超聲、高壓剪切、滲透壓、表面活性劑和溶壁酶等），蛋白質純化技術（沉澱法、色譜分離法和超濾法等），最後還有產品的包裝處理技術（真空乾燥和冰凍幹事燥等）。

此外，在生產藥物和食品的發酵工業中，需要嚴格遵守美國聯邦食品和藥物管理局所公佈的cGMPs的規定，並要定時接受有關當局的檢查監督。

試述發酵技術，發酵工程和現代生物技術三者的關係

它是一級學科“輕工技術與工程”中的一個重要分支和重點發展的二級學科，在現代生物技術產業化過程中起着關鍵作用。

1）“發酵”有“微生物生理學嚴格定義的發酵”和“工業發酵”，詞條“發酵工程”中的“發酵”應該是“工業發酵”。

（2）工業生產上通過“工業發酵”來加工或製作產品，其對應的加工或製作工藝被稱為“發酵工藝”。為實現工業化生產，就必須解決實現這些工藝（發酵工藝）的工業生產環境、設備和過程控制的工程學的問題，因此，就有了“發酵工程”。

（3）發酵工程是用來解決按發酵工藝進行工業化生產的工程學問題的學科。發酵工程從工程學的角度把實現發酵工藝的發酵工業過程分為菌種、發酵和提煉（包括廢水處理）等三個階段，這三個階段都有各自的工程學問題，一般分別把它們稱為發酵工程的上游、中游和下游工程。

擴展資料：

現代生物基因工程：

（1）能打破物種之間的界限。在傳統遺傳育種的概念中，親緣關係遠一點的物種，要想雜交成功幾乎是不可能的，更不用説動物與植物之間、細菌與動物之間、細菌與植物之間的雜交了。但基因工程技術卻可越過交配屏障，使這一切有了實現的可能。

（2）可以根據人們的意願、目的，定向地改造生物遺傳特性，甚至創造出地球上還不存在的新的生命物種。同時，這種技術對人類自身的進化過程也可能產生影響。

（3）由於這種技術是直接在遺傳物質核酸上動手術，因而創造新的生物類型的速度可以大大加快。這些特點，引起了世界科學家的極大關注，短短几年內，基因工程研究便在許多國家發展起來，並取得一批成果，基因工程已成為20世紀最重要的技術成就之一。

參考資料來源：百度百科－發酵工程

參考資料來源：百度百科－發酵技術

參考資料來源：百度百科－現代生物技術

目前發酵工程技術中所用的基因工程菌可以用來生產哪些產品,生產效率如何?存

目前發酵工程技術中所用的基因工程菌可以用來生產工程菌產品，生產效率很高。

微生物的細胞膜對於細胞內外物質的運輸具有高度選擇性。採取生理學或遺傳學方法，可以改變細胞膜的透性，使細胞內的代謝產物迅速滲漏到細胞外，這種解除末端產物反饋抑制作用的菌株，可以提高發酵產物的產量。

發酵工程

是指採用工程技術手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的離體酶的某些功能，為人類生產有用的生物產品，或直接用微生物參與控制某些工業生產過程的一種技術。人們熟知的利用酵母菌發酵製造啤酒、果酒、工業酒精，乳酸菌發酵製造奶酪和酸牛奶，利用真菌大規模生產青黴素等都是這方面的例子。

近代生物工程是採用什麼樣的發酵工藝

近代發酵工程是指採用工程技術手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的離體酶的某些功能，為人類生產有用的生物產品，或直接用微生物參與控制某些工業生產過程的一種技術。人們熟知的利用酵母菌發酵製造啤酒、果酒、工業酒精，乳酸菌發酵製造奶酪和酸牛奶，利用真菌大規模生產青黴素等都是這方面的例子。隨着科學技術的進步，發酵技術也有了很大的發展，並且已經進入能夠人為控制和改造微生物，使這些微生物為人類生產產品的現代發酵工程階段。現代發酵工程作為現代生物技術的一個重要組成部分，具有廣闊的應用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌種並且提高其產量；利用微生物發酵生產藥品，如人的胰島素、干擾素和生長激素等。

近代生物工程是採用的發酵工藝有：厭氧固體發酵、厭氧液體深層發酵、好氧固態發酵、好氧液體深層發酵和耐氧液體深層發酵。

發酵工程與傳統發酵技術最大的區別是什麼

發酵工程要求嚴格。根據查詢生物必修3可知發酵工程與傳統發酵技術最大的區別是發酵工程要求嚴格。發酵工程是指採用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品。

簡述發酵工程在人類生產生活中的應用有哪些

發酵工程在人類生產生活中的應用有哪些

1、在醫藥工業上的應用：基於發酵工程技術，開發了種類繁多的藥品，如人類生長激素、重組乙肝疫苗、某些種類的單株抗體、白細胞介素－2、抗血友病因子等。

2、在食品工業上的應用：主要有三大類產品，一是生產傳統的發酵產品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生產食品添加劑；三是幫助解決糧食問題。[2]

3、在環境科學領域的應用：污水處理中微生物的強化。

微生物工程（發酵工程）的發展前景

發酵工程展望及應用前景 隨着生物技術的發展，發酵工程的應用領域也在不斷擴大。從細胞生長繁殖、代謝的角度而言，利用發酵工程技術所進行的大規模植物細胞培養，將用於生產一些昂貴的植物化學品；而動物細胞培養所生產的一些蛋白質和多肽類產品將作為醫用激素及抗癌與抗艾滋病的新藥物。 發酵原料的更換也將使發酵工程發生重大的變革。2000年以後，由於木質纖維素原料的大量應用，發酵工程將大規模生產通用化學品以及能源。這樣，發酵工程變得對人類更為重要。目前還在逐步應用的化工原料前體發酵技術，已使發酵工程成為生產某些化學品的不可替換的手段，諸如色氨酸的前體發酵，長鏈脂肪烴（13，14正烷烴）發酵等，將使人類大規模應用色氨酸和長鏈二元酸成為可能。 發酵工程技術在今後10年內的重點發展方向為：基因工程及細胞雜交技術在微生物育種上的應用，將使發酵用菌種達到前所未有的水平；生物反應器技術及生物分離技術的相應進步將消除發酵工業放大的某些神祕特徵；由於物理微生物數據庫、發酵動力學、發酵傳遞力學的發展，將使人們能夠清楚地描述與使用微生物的適當環境和有關的生物學行為，從而能最佳地、理性化地進行工業發酵設計與生產。