菌种发酵工艺摘要

第一章绪论

第一节概述

工业发酵是利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的一门现代工业，而现代发酵工程则是指直接把微生物(或动植物细胞)应用于工业生产的一种技术体系，是在化学工程中结合了微生物特点的一门学科。因而发酵工程有时也称作微生物工程。在本章中，我们将对发酵的基本概念，工业上常用的微生物及其生长代谢特性，以及发酵工程原理作—简单介绍。

一、基本概念

1，发酵一词的来源

发酵现象早巳被人们所认识，但了解它的本质却是近200年来的事。英语中发酵一词fermentation是从拉丁语fervere派生而来的，原意为“翻腾”，它描述酵母作用于果汁或麦芽浸出液时的现象。沸腾现象是由浸出液中的糖在缺氧条件下降解而产生的二氧化碳所引起的。在生物化学中把酵母的无氧呼吸过程称作发酵。我们现在所指的发酵早已赋予了不同的含义。发酵是生命体所进行的化学反应和生理变化，是多种多样的生物化学反应根据生命体本身所具有的遗传信息去不断分解合成，以取得能量来维持生命活动的过程。发酵产物是指在反应过程当中或反应到达终点时所产生的能够调节代谢使之达到平衡的物质。实际上，发酵也是呼吸作用的一种，只不过呼吸作用最终生成CO2和水，而发酵最终是获得各种不同的代谢产物。因而，现代对发酵的定义应该是：通过微生物（或动植物细胞）的生长培养和化学变化，大量产生和积累专门的代谢产物的反应过程。

2，发酵的定义

（1）狭义“发酵”的定义

在生物化学或生理学上发酵是指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳。同时获得能量，丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等等。

（2）广义“发酵”的定义

工业上所称的发酵是泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品即有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。

3，发酵工程（Fermentation Engineering）的定义

应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。

二、发酵的特点

发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。其主要特点如下：

1，发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较简单。

2，发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这—特性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。

3，发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单—的代谢产物。

4，由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。

5，发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如果污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济损失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的关键。

6，微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分

利用，也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。

7，工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快，开可以取得显著的经济效益。

基于以上特点，工业发酵日益引起人们重视。和传统的发酵工艺相比，现代发酵工程除了上述的发酵特征之外更有其优越性。除了使用微生物外，还可以用动植物细胞和酶，也可以用人工构建的“工程菌’来进行反应；反应设备也不只是常规的发酵罐，而是以各种各样的生物反应器而代之，自动化连续化程度高，使发酵水平在原有基础上有所提高和和创新。

三、发酵的类型

根据发酵的特点和微生物对氧的不同需要，可以将发酵分成若干类型：

1，按发酵原料来区分：糖类物质发酵、石油发酵及废水发酵等类型。

2，按发酵产物来区分：如氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、维生素发酵等。

3，按发酵形式来区分，则有：固态发酵和深层液体发酵。

4，按发酵工艺流程区分则有：分批发酵、连续发酵和流加发酵。

5，按发酵过程中对氧的不同需求来分，一般可分为：厌氧发酵和通风发酵两大类型。

四、发酵过程的组成部分

1，发酵过程的组成

除某些转化过程外，典型的发酵过程可以划分成六个基本组成部分：

（1）繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份设定；

（2）培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；

（3）培养出有活性、适量的纯种，接种入生产的容器中；

（4）微生物在最适合于产物生长的条件下，在发酵罐中生长；

（5）产物萃取和精制；

（6）过程中排出的废弃物的处理。

六个部分之间的关系如图所示。研究和发展计划，总是围绕着就逐步改善发酵的全面效益而进行的。在建立发酵过程以前，首先要分离出产生菌，并改良菌种，使所产生的产物符合工业要求。然后测定培养的需求，设计包括提取过程在内的工厂。以后的发展计划，包括连续不断的改良菌种、培养基和提取过程

2，发酵过程示意图

典型的发酵过程示意图

3，发酵生产的条件

（1）某种适宜的微生物

（2）保证或控制微生物进行代谢的各种条件（培养基组成，温度，溶氧pH等）

（3）进行微生物发酵的设备

（4）提取菌体或代谢产物，精制成产品的方法和设备

五，发酵工业范围

1，酿酒工业(啤酒、葡萄酒、白酒等)

2，食品工业(酱、酱油、醋、腐乳、面包、酸乳等)

3，有机溶剂发酵工业(酒精、丙酮、丁醇等)

4，抗生素发酵工业(青霉素、链霉素、土霉素等)

5，有机酸发酵工业(柠檬酸、葡萄糖酸等)

6，酶制剂发酵工业(淀粉酶、蛋白酶等)

7，氨基酸发酵工业(谷氨酸，赖氨酸等)

8，核苷酸类物质发酵工业(肌苷酸、肌苷等)

9，维生素发酵工业(维生素C、维生素B等)

10，生理活性物质发酵工业(激素、赤霉素等)

11，微生物菌体蛋白发酵工业(酵母、单细胞蛋白等)

12，微生物环境净化工业(利用微生物处理废水、污水等)

13，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)

14，微生物冶金工业(利用微生物探矿、冶金、石油脱硫等)

第二节发酵产品的类型

工业上的发酵产品，有四个主要类别：

1，以菌体为产品；

2，以微生物的酶为产品；

3，以微生物的代谢产物为产品；

4，将一个化合物经过发酵改造化学结构------生物转化过程。

这些过程的发展史，将在稍后予以讨论，但首先要对四类产品作简要的叙述。

一、菌体

工业生产的微生物体，可分为二种。一种是供制备面包用的酵母；另一种是作为人类或动物的食物的微生物细胞（单细胞蛋白质）。早在1900年时，面包酵母已经形成大生产的规模。作为人类食物的酵母生产，则是在第一次世界大战时在德国发展起来的。作为食用蛋白质来源的微生物细胞的生产，直到1960年才作深入的研究。

二、微生物的酶

工业上，曾由植物、动物和微生物生产酶。微生物的酶可以用发酵技术大量生产，是其最大的优点。而且与植物或动物相比，改进微生物的生产能力也方便得多。微生物的酶主要应用于食品及其有关工业中。酶的生产是受到微生物本身严格控制。为改进酶的生产能力可以改变这些控制，如在培养基中加入诱导物和采用菌株的诱变和筛选技术，以消除反馈阻遏作用。

近半人世纪以来，提纯结晶的酶制剂已在百种以上。例如，广泛用于食品加工、纤维脱浆、葡萄糖生产的淀粉酶就是一种最常用的酶制剂，其他如可用于澄清果汁、精炼植物纤维的果胶酶，以及在皮革加工，饲料添加剂等方面用途广泛的蛋白酶等，都是在工业和医药上十分重要的酶制剂。此外，还有一些在医疗上作为诊断试剂或分析试剂用的特殊晦制剂也在深入研究和应用。

三、微生物代谢产物

微生物的生长过程，可分为几个阶段。向培养基中接种菌种后，并不立即开始生长，可能是个适应时期，这个阶段称为延缓期。然后细胞的生长率逐渐增加，而达到最大生长率，并成为一个常数，这时称为对数成长期。接着

细胞生长停滞进入所谓稳定期。随后，活细胞数下降，培养液进入死亡期。除以动力学描述微生物的生长外，还可以按生长曲线中不同时期所产生的产物来分期。在对数生长期中，所产生的产物，主要是供给细胞生长的物质，入氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、脂类和碳水化合物等。这些产物称为初级代谢产物。能产生这些物质的生长阶段（相当于对数期）称为营养期（Trophophase）。

利用发酵生产的许多初级代谢产物，具有重大的经济意义，列表总结于下表中。野生型的微生物所产生的初级代谢产物，只限于微生物本身的需要。工业微生物学家的任务是改良野生型微生物并改善培养条件，以增进这些化合物的生产能力。

微生物的初级代谢产物及其在工业上的用途

初级代谢产物用途

乙醇

柠檬酸

丙酮和丁醇谷氨酸

赖氨酸

核苷酸

多糖

维生素含酒精饮料中的活性成份

与石油混合后，可作为汽车的燃料食品工业与化学工业中多种用途溶剂

调味品

食品添加剂

调味品

食品工业

提高油类回收率

食品添加剂

有些微生物的稳定期培养物中所含有的化合物，并不在营养期时出现，而且未见到对细胞代谢功能有明显的影响。这些化合物称为次级代谢产物。这个生长期（相当于稳定期）则称为分化期。

只有在继续培养过程中，细胞处于不生长或缓慢生长状态时，才能实现次级代谢。这一点是十分重要的。因此，推断微生物在天然环境中，是以相对低的速率生长的；即在自然界中，是以分化期，而不是以营养期占优势。这是微生物在培养过程中的另一个特性。

从图中可见到次级代谢产物是由初级代谢的中间体和产物合成而得。图中的初级代谢途径是极大多数微生物的常见途径。各种次级代谢产物，只是极少数几个微生物种才能合成的。图中的次级代谢产物是由众多微生物所产生。当然，并不是所有微生物都能进行次级代谢。通常，丝状菌、真菌以及产芽孢的细菌都能进行次级代谢，而肠道细菌则都不能。次级代谢与初级代谢的微生物在分类学上的分布截然不同。产生菌细胞在产生次级代谢时的生理学规律，曾经是重要的讨论主题。由于次级代谢产物在工业上的重要性，促使人们对微生物的注意力超过了它们的产物。许多次级代谢物具有抗微生物活性，另一些则是某一特定酶的抑制剂、生长促进剂或具有特殊药理作用。和初级代谢物一样，许多次级代谢产物的生产形成多种形式的发酵过程。野生型微生物只能产生浓度很低的次级代谢物。它们的生物合成受到诱导、降解物的阻遏和反馈系统的控制。

四、转化过程

1，定义

生物细胞或其产生的酶能将一种化合物转化成化学结构相似，但在经济上更有价值的化合物。转化反应是催化脱氢、氧化、羟化、缩合、脱羧、氨化、脱氨化或同分异构作用。生物的转化反应比用特定的化学试剂有更多的优点。反应是在常温下进行，而且还不需要重金属催化剂。将乙醇用微生物转化成乙酸，已是成熟的生产方法。微生物转化还可以生产更有价值的化合物。如利用生物转化过程生产甾体、手性药物、抗生素和前列腺素。

转化发酵过程的奇特之处是先产生大量菌体，然后催化单一反应。一些最新型的过程，是将全细胞或其中有催化作用的酶固定在惰性载体上。具有催化作用的固定化细胞可以反复多次使用。

2，生物的转化反应的特点：

（1）反应条件温和（30-40℃常压，水相反应）反应选择性高

（2）反应产物纯度高（包括光学纯）

（3）反应底物简单便宜（一般无毒、不易燃）

（4）反应收率主要取决于菌种的性能

（5）设备简单

五、发酵产品的应用领域

1，食品2，医药3，轻工4，化工5，农业

6，环保7，冶金8，高技术研究

第三节发酵工程的地位

1，是生物工程重要的组成部分

现代生物工程包括

（1）发酵工程(Fermentation engineering)

（2）酶工程(蛋白质工程)(Enzyme engineering & Protein engineering)

（3）基因工程(Genetic engineering)

（4）细胞工程(Cell engineering)

2，是生物工程中其他技术产业化表达的重要手段

基因工程菌

动植物细胞培养

3，生命科学研究的对象或载体

第四节发酵工业的发展史

一、国外发酵工业的发展概况

发酵工业的发展史，可以划分成五个阶段。在19世纪以前是第一个阶段。当时只限于含酒精饮料和醋的生产。虽然在古埃及已经能酿造啤酒，但一直到17世纪才能在容量为1500桶（一桶相当于110升）的木质大桶中进行第一次真正的大规模酿造。即使在早期的酿造中，也尝试对过程的控制。历史记载，在1757年已应用温度计；在1801年就有了原始的热交换器。在18世纪中期，Cagniard-Latour, Schwann和Kutzing分别证实了酒精发酵中的酵母活动规律。Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律。在18世纪后期，Hansen在Calsberg酿造厂中开始其开拓工作。他建立了酵母单细胞分离和繁殖，提供纯种培养技术，并为生产的初始培养形成一套复杂的技术。在英国麦酒酿造中并未运用纯种培养。确切地说，许多小型的传统麦酒酿造过程，至尽仍在使用混合酵母。

醋的生产，原先是在浅层容器中进行，或是在未充满啤酒的木桶中，将残留的酒经缓慢氧化而生产醋，并散发出一种天然香味。认识了空气在制醋过程中重要性后，终于发明了“发生器”。在发生器中，填充惰性物质（如焦碳、煤和各种木刨花），酒从上面缓慢滴下。可以将醋发生器视作第一个需氧发生器。在18世纪末到19世纪初，基础培养基是用巴氏灭菌法处理，然后接种10%优质醋使呈酸性，可防治染菌污染。这样就成为一个良好的接种材料。在20世纪初，在酿酒和制醋工业中已建立起过程控制的概念。

在1900年到1940年间，主要的新产品是酵母、甘油、柠檬酸、乳酸、丁醇和丙酮。其中面包酵母和有机熔剂的发酵有十分重大进展。面包酵母的生产是需氧过程。酵母在丰富养料中快速生长，使培养液中的氧耗尽。在减少菌体生长的同时形成乙醇。限制营养物的初始浓度，使细胞生长宁可受到碳源的限制，而不使受到缺氧的影响；然后在培养过程中加入少量养料。这个技术现在成为分批补料培养法，已广泛应用于发酵工业中，以防止出现缺氧现象；并且还将早期使用的向酵母培养液中通入空气的方法，改进为经由空气分布管进入培养液。空气分布管可以用蒸汽进行冲刷。

在第一次世界大战时，Weizmann开拓了丁醇丙酮发酵，并建立了真正的无杂菌发酵。所用的过程，至今还可以认为是一个在较少的染菌机会下提供良好接种材料和符合卫生标准的方法。虽然丁醇丙酮发酵是厌氧的，但在发酵早期还是容易受到需氧菌的污染；而在后期的厌氧条件下，也会受到产酸的厌氧菌的污染。发酵器是由低碳钢制成的具有半圆形的顶和底的圆桶。它可以在压力下进行蒸汽灭菌而使杂菌污染减少到最低限度。但是，使用200M3容积的发酵器，使得在接种物的扩大和保持无杂菌状态都带来困难。1940年代的有机溶剂发酵技术发展，是发酵技术的主要进展。同时，也为成功地进行无杂菌需氧过程铺平道路。

第三期发酵工业的进展，是按战时的需要，在纯种培养技术下，以深层培养生产青霉素。青霉素的生产是在需

氧过程中进行，它极易受到杂菌的污染。虽然已从溶剂发酵中获得很有价值的知识，然而还要解决向培养基中通入大量无菌空气和高粘度培养液的搅拌问题。早期青霉素生产与溶剂发酵的不同点还在于青霉素生产能力极低，因而促进了菌株改良的进程，并对以后的工业起着重要的作用。由于实验工厂的崛起，使发酵工业得到进一步的发展，它可以在半生产规模中试验新技术。与此同时，大规模回收青霉素的萃取过程，也是另一大进展。在这一时期中，发酵技术有重大的变化，因而有可能建立许多新的过程，包括其他抗生素、赤霉素、氨基酸、酶和甾体的转化。

在60年代初期，许多跨国公司决定研究生产微生物细胞作为饲料蛋白质的来源，推动了技术进展。这一时期，可视作发酵工业的第四阶段。最大的有机械搅拌发酵罐的容积，已经从第三阶段时的80M3扩大到150M3。由于微生物蛋白质的售价较低，所以必需比其他发酵产品的生产规模更大些。如以烃为碳源，则在发酵时对氧的需求量增加，因而不需要机械搅拌的高压喷射和强制循环的发酵罐应运而生。这种过程如果进行连续操作，则更为经济。这个阶段中，工业上普遍采用分批培养和分批补料培养法。连续发酵是向发酵罐中连续注入新鲜培养基，以促使微生物连续生长，并不断从中取出部分培养液，它在大工业中的应用极为有限。与此同时，酿造业中也研究连续发酵的潜力，但在工业中应用的时间极短。如ICI公司还在使用3000M3规模连续强制循环发酵罐。超大型的连续发酵的操作周期已可超过100天，其问题是染菌。严重性已大大超过1940年代的抗生素生产。这类发酵罐的灭菌，是通过下列手段而达到的：即高度标准化的发酵罐结构、料液的连续灭菌和利用电脑控制灭菌和操作周期，以最大限度地减少人工操作的差错。

发酵工业发展史中的第五阶段，是以在体外完成微生物基因操作，即通常称为基因工程而开始的。基因工程不仅能在不相关的生物间转移基因，而且还可以很精确地对一个生物的基因组进行交换。因而可以赋予微生物细胞具有生产较高等生物细胞所产生的化合物的能力。由此形成新型的发酵过程，如胰岛素和干扰素的生产，使工业微生物所产生的化合物超出了原有微生物的范围。为了进一步提高工业微生物常规产品的生产能力，也可采用基因操作技术。确信基因操作技术将引起发酵工业的革命，并出现大量新型过程。但是要开拓新的过程，还是要依靠大量细胞培养技术，它曾经从酵母和熔剂发酵开始，经由抗生素发酵，而到大规模连续菌体培养。

二、国外发酵工业的发展趋势

1，一是生物转化（或生物合成）技术成为国外著名化学公司争夺的热点，并逐步从医药领域逐渐向化工领域转移，使传统的以石油为原料的化学工业发生变化，向条件温和、以可再生资源为原料的生物加工过程转移。许多著名的老牌化学工业公司已变成了以生物技术为主的大公司，如孟山都公司，1997年由生物技术生产的销售额已占其总销售额的70％以02年生物技术产品的销售额将占其公司总销售额的20％。

2，二是生物催化合成已成为化学品合成的支柱之一。利用生物催化合成化学品不但具有条件温和、转化率高的优点，而且可以合成手性化合物及高分子。手性化合物是国外目前生物技术的主要生产产品。应用手性技术的最多的是制药领域，包括手性药物制剂，手性原料和手性中间体。

乙醛酸是合成香兰素和许多中间体的重要原料，乙醛酸目前主要采用化学法生产。化学法工艺的主要问题是反应条件苛刻、乙醛酸转化率低、环境污染严重。1995年日本天野制药公司申请了第一个双酶法生产乙醛酸的工艺。1995年底美国杜邦公司申请了基因工程菌方法生产乙醛酸的专利，乙醛酸的转化率达100％。

3，三是利用生物技术生产有特殊功能、性能、用途或环境友好的化工新材料，是化学工业发展的一个重要趋势。它具有原料来源广、制备简单、质量好及环境污染少等优点，特别是利用生物技术可生产一些用化学方法无法生产或生产成本高以及对环境产生不良影响的新型材料，如丙烯酰胺、壳聚糖等。

目前国外许多大公司如杜邦、孟山都在生物新材料研究上投入了大量的人力和物力。可以预见生物技术新材料的研究和开发不但具有较好的经济效益，而且对环境治理及社会发展具有十分重要的推动作用。

采用传统化学法由丙烯腈合成的丙烯酰胺，转化率仅为97％～98％。而采用生物法即采用丙烯腈水合酶催化合成，丙烯酰胺转化率达99.99％以上，比化学法成本低10％以上。丙烯酰胺生产自20世纪80年代在日本实现了生物法合成工业化后，成本和产品纯度都优于化学法。

单甘油酯是一种重要的表面活性剂，目前主要为化学法生产。化学法工艺有以下缺点：需在高温条件下反应，能源消耗大；高温导致油脂的降解，产生深褐色和焦糊味；需要分子精馏分离单甘酯和二甘酯。国外如日本及德国在20世纪90年代开发了酶法生产单甘酯新工艺，单甘酯产率达80％，目前已达到生产规模。生物酶法生产单甘酯比化学法的专一性高，大大地简化了后提取工艺，降低了生产成本。

传统的高分子都是用化学聚合方法进行的，近几年，开始采用生物方法生产功能高分子，特别是生物可降解高分子的生产。许多生物功能材料都是由生物发酵法生产的，如透明质酸、黄原胶等目前都已实现了发酵法生产。

利用酶法生产的氨基酸有很多，如天门冬氨酸是生物化工技术在石油化工中应用的又一个成功例子，比化学法具有明显的优点。利用顺酐和富马酸等为原料经化学法生产天门冬氨酸转化率仅为80％～85％，而采用酶法生产，天门冬氨酸的转化率可达99％以上。

四、国内发酵工业的发展概况

我国传统发酵历史悠久，在《黄帝内经素向》、《汤液醪醴论》里，已有酿酒的记载。白酒的起源，当在元朝以前，尚待考证。酱油的酿造，当始自周朝。在汉武帝时代开始有了葡萄酒，距今已有两千多年的历史。

数千年来由于科学技术进步缓慢，各种微生物工业也未能充分发展。直到20世纪中期才建立了一系列新的微生物工业。近几年来，由于生物新技术的应用，发酵工业开始进入新的发展时期。

1，白酒中国的酿酒业，距今已有数千年的历史渊源。白酒是我国特有的、具有悠久历史的传统酒种。1949年新中国成立时，我国白酒的产量只有10.8万t。1996年，我国白酒产量达到历史高峰，总量达到801.30万t。目前，我国白酒的产量为400余吨。规模较大的有五粮液、茅台、泸州老窖、剑南春、汾酒、古井。六家公司占据约10％的市场份额，销售收入占整个行业的37.9％。

2，黄酒黄酒是我国最古老的酒种，早在夏、商、周三代就已经大量生产了，并流传至今，据史料记载已有6000年左右了。目前年产量为130万吨左右。

3，啤酒1900年我国最早的啤酒厂于哈尔滨建成。1915年国人投资的双合盛啤酒厂建成。1949年啤酒产量仅七千余吨，1981年增至91万吨，工厂205家。经过近20年的竞争，中国啤酒业从“小国寡民”的“春秋时代”，进入到诸侯割据、群雄逐鹿的“战国时代”。2001年产量达到2200万吨左右。步入新世纪后，战国纷争的格局又逐渐演变成青啤、燕京、华润“三强”鼎立的态势。

1903年由英德商人合办的“青岛啤酒”，具有90多年的啤酒酿造历史，主要致力于高档啤酒的开发。选用峻山泉水酿造而成的“青岛啤酒”，不仅在大陆拥有众多的消费者，而且还销往港澳、美国市场，啤酒出口量超过全国出口的50％，是中国最有知名度的啤酒，曾连续多次获得国内国际大奖。

地处北京的“燕京啤酒”，是中国啤酒行业的一匹黑马。1981年在顺义县以1万吨的年产量起步，到2000年增至141万吨，跃居全国第二。在北京市场的占有率为85％，天津市场的占有率为25％。2000年“燕京啤酒”商标价值已达45.69亿元。

沈阳华润是一家有着浓厚外资背景的啤酒企业，资金实力较为雄厚，目前已在全国收购了沈阳雪花、四川蓝剑等24家啤酒企业，年生产能力一举超过200万吨，远远将珠江啤酒抛至身后，成为行业老三。前不久，华润啤酒将总部从沈阳迁至北京。华润的最大股东香港华润集团是香港最大的中资企业，旗下5家上市公司，总资产高达600亿港元另一股东系全球第四大啤酒厂商南非国际酿酒集团（SAB），有着世界最先进的啤酒酿造技术和行销经验。资本、技术和行销优势的迅速整合，无疑会加速华润啤酒在中国市场拓展的步伐。

4，葡萄酒1892年华侨张弼士在烟台建立酿酒公司，这是我国第一个新型的葡萄酒酿造厂。目前我国葡萄酒工厂已有近八十家。2003年葡萄酒年产量约34万吨。年产万吨以上的有张裕、王朝、华夏、长城、新天酒业、柳河绿源、烟台威龙、烟台中梁。八家公司占据约60％的市场份额，销售收入占整个行业的78.4％。

5，酱油和醋早在三千年前便已掌握了酱油和醋发酵的技法，数千年来一直沿用自然发酵法，直到20世纪后才开始采用纯种培养培养技术生产，目前设备及酿造方法逐步实现了现代化酱油年产量约为450万吨，已居世界首位醋年产量约为250万吨。

6，酒精二十世纪初期，外商在东北设立哈尔滨和阿城两个酒精厂；1922年山东溥益酒精厂成立，为第一个由国人设立的酒精厂。1934年华侨投资在上海浦东设立中国酒精厂，当时号称远东第一大型酒精厂。酒精年产量解放前仅1万吨左右。2003年酒精产量约为250万吨左右。

7，酶制剂1964年才在无锡建立了第一个酶制剂工厂。目前有酶制剂生产厂家40家左右，其中万吨以上，销售额2000万以上有8家，其余均在万吨以下。目前的年产量为22万吨左右。

8，柠檬酸1953年我国曾进行浅盘发酵制柠檬酸的中型生产。1965年前后由上海酵母厂首先采用深层发酵法，由薯干直接发酵生产柠檬酸。生产能力为56万t/a，实际产量达35万t/a左右，出口量居世界第一位。

9，微生物制药在上海建立了第一个抗生素工厂(即后来的上海第三制药厂)，以生产青霉素为主。1958年我国最大的抗生素工厂——华北制药厂亦正式投入生产。

10，味精1964年我国谷氨酸发酵研究成功，首先在上海投入生产。味精生产万吨以上产量的工厂有17家。最大规模是周口莲花味精集团公司，年产12万吨。目前年产量130多万吨。

11，基因工程产品我国已经开发成功了２１种基因工程药物和疫苗，世界上销售额排名前１０位的基因工程药物和疫苗，我国已能生产８种。

12，细胞工程产品紫草、三七等等植物细胞已可在发酵罐种大规模培养。我国的传统中药涉及5000种左右植物，细胞培养是中药资源开发的一个重要方面。

五、我国发酵工业的主要进步

1，发酵产品增长快、质量明显提高，在国民经济中起重要作用

新型发酵工业：年产量115万吨；产值150亿；利税50亿。酿酒工业（不包括酒精）：年产量2000万吨左右；产值450亿；利税120亿。

2，科技进步，技术水平提高

例如：糖化酶的发酵液酶活力由7000u／ml提高至30000-40000u／ml；味精和柠檬酸三个主要指标：产酸率、转化率和提取率提高5%左右。

3，积极开发新产品

特鲜味精；无水柠檬酸、柠檬酸盐；高温α-淀粉酶；纤维素酶；β-葡聚糖酶；异淀粉酶等酶制剂；L-苹果酸；L-乳酸；衣康酸；黄原胶;

功能性发酵制品: r-亚麻酸；冬虫夏草；蘑菇、灵芝多糖; 活性肽；红曲色素, 低聚异麦芽糖、果糖、半乳糖、木糖；海藻糖等等。

六、与国际先进水平的差距

虽然我国发酵工业取得了长足的发展，但总体水平与先进国家相比还是有较大差距，主要表现在：

1，多数工厂规模小、效益低

味精生产万吨以上产量的工厂有17家，其余都在万吨以下，最大规模是周口莲花味精集团公司，年产12万吨，其次是菱花集团，年产8万吨。发酵罐容量我国只有个别工厂在60立方米，而国外普遍在500-600立方米以上。味精生产原料我国主要以淀粉为原料，成本相对比较高，吨产品制造成本比国外高2000元左右。日本劳动生产率高，在技术和经济上具有较强的竞争力。1998年味精生产企业89家，其中亏损37家，占41％。

柠檬酸行业万吨以上的工厂有六家，其余均在万吨以下，最大规模是安徽丰原生化集团，年产6万吨以上。1998年有28家生产，亏损企业12家，占42％。

酶制剂行业有39家，其中万吨以上，销售额2000万以上有8家，其余均在万吨以下。

2，生产技术水平比较低

我国淀粉生产企业约400家，玉米淀粉原料干物收率平均在90％左右，比国外低5％-8％，多数工厂付产品回收利用较差。

味精和柠檬酸三率与国外先进水平比也有差距，我国味精主要以淀粉为原料，其产酸率、转化率、提取收率与国外比较，如：

产酸率转化率提取收率

国内(平均) 8.46 54.14 89.2

国外12％以上55-60％90-95％

主要酶制剂品种发酵水平对比

发酵水平μ／m1 国内水平国际水平

中温淀粉酶400-500 1000以上

2709碱性蛋白酶15000-20000 30000以上

糖化酶20000-25000 30000以上

3，产品品种单一，结构不合理

酶制剂行业比较突出，在产品结构方面比较单一，主要以淀粉酶类为主，如：1991年酶制剂总产量为9万吨，其中糖化酶总产量7万吨，占总产量78％，其他品种只占22％。8年来结构调整仍变化不大，1999年糖化酶占总产量比例达到64％。与国外产品结构对照显然不合理，当然我们不能照搬，但是可以借鉴，可以根据中国国情依市场需求加以调整。

4，应用的深度和广度不够

柠檬酸产品以出口为主，国内市场只占20％左右，主要应用于食品饮料，其他方面应用很少，美国和西欧已广泛开展应用于家用洗涤剂、清洁剂、医药化妆品以及饲料工业中，我国这方面研究的很少。

酶制剂由于品种的缺乏，以及应用技术上开展不够，因此应用面拓展缓慢。

5，技术装备和检测手段落后，自动化水平低。

多数工厂还是沿用传统工艺和手工操作，劳动生产率比较低。

6，综合利用和环境治理差

目前三河和三湖一带的发酵工厂的废水已初步得到了治理，重点工厂已达到了国家规定的排放标准，但是离清洁生产还有较大距离，表现在原料利用率比较低，一般比国外先进水平低3％-5％。

七、发酵工程在轻工、食品领域的展望

1，高产菌种和特殊环境微生物的遗传育种

2，新酶品种开发和应用

3，食品添加剂新品种开发和应用

4，生物技术产物工业规模的分离和提取

第三章 工业发酵菌种

第三章发酵工业微生物菌种 微生物发酵工业是利用微生物的生长和代谢活动生产各种有用物质的现代工业，它是以培养微生物进行发酵为主。而在这个过程中，优良的菌种是一个现代化的发酵工业必不可少的，最为重要的环节。其他如先进的生产工艺和先进的设备，则是为了更充分发挥优良菌种的性能而设计的。 第一节工业微生物菌种的分离和选育 第二节工业微生物菌种的改良 第三节发酵工业中菌种的退化 第四节工业微生物菌种的保藏 第五节工业微生物菌种的扩大培养 第一节工业微生物菌种的分离和选育 一般来说，从自然界直接分离到的菌种，不能立即适应实际的生产需要，只有通过选育，才能提高代谢产物的产量、改进产品质量直至简化工艺。在微生物发酵工业中生产菌种的选育方法有：?微生物菌种的分离和选育 ?菌种的改良 第一节工业微生物菌种的分离和选育 一、微生物菌种的选育 二、微生物常规育种 三、根据代谢的调节机理选择高产突变菌株 一、微生物菌种的选育 从自然界分离新菌种一般包括以下几个步骤： 1、采样 2、增殖培养 3、纯种分离 4、性能测定 1、采样 采样地点的确定要根据筛选的目的、微生物的分布概况及菌种的主要特征与外界环境关系等，进行综合、具体地分析来决定。如果不了解某种生产菌的具体来源，一般可以从土壤中分离。 ①、确定选好地点 取离地面5——15cm处的土壤几十克，盛入预先消毒好的牛皮纸袋或塑料袋中，扎好，记录采样时间、地点、环境情况等，以备查考。 ②、尽快分离 一般土壤中芽孢杆菌、放线菌和霉菌孢子忍耐不良环境能力较强，不太容易死亡。但一般应尽快分离。

③、酵母菌或霉菌类微生物采样 酵母菌或霉菌类微生物，它们对碳水化合物的需要量比较多，一般又喜欢偏酸环境，所以在普通植物花朵、瓜果种子及腐植质等上面比较多。 2、增殖培养 收集到的样品，如含有所需的菌种较多，可直接进行分离。如果样品含有所需要的菌种很少，就要设法增加该菌种的数量，进行增殖（富集）培养。 富集培养： 富集培养就是指利用不同微生物之间的生命活动特点的不同，制定出特定的环境条件，使仅仅适应于这种条件的微生物旺盛生长，从而使其在群落中的数量大大增加的微生物的分离方法。人们能够利用这种方法很容易地从自然界中分离到所需要的特定微生物。富集的条件可根据所需分离的微生物特点从物理、化学、生物及综合多个方面进行选择，如温度、紫外线、高压、光照、氧气、营养等许多方面。 3、纯种分离 通过增殖培养还不能得到微生物单一的纯种，有必要进行分离纯化，来获得纯种。 这是因为生产菌种在自然条件下通常是与各种菌混杂在一起的。 纯种的分离方法很多，常用的有划线法和稀释法。 ①、划线法 ①、划线法——是将含有菌样的样品在固体培养基表面作有规则的划线培养。 ?扇形划线法、 ?方格划线法 ?平行划线法等 菌样经过多次从点到线的稀释，最后经培养得到单菌落。 ②、稀释法。 是通过不断地稀释使被分离的样品分散到最低限度，然后吸取一定量注入平板，使每一微生物都远离其他微生物而单独生长成为菌落，从而得到纯种 ③、两种方法的比较 ③、两种方法的比较 ?划线法简单较快； ?稀释法在培养基上分离的菌落单一均匀，获得纯种的机率大，特别适宜于分离具有蔓延性的微生物。 为了提高筛选的工作效率，除增殖培养时应控制增殖条件外，在纯种分离时，培养条件对筛选结果影响也很大，一般可通过： ?控制营养成分 ?调节培养基PH ?添加抑制剂

(推荐)发酵类制药废水处理工艺及相关案例分析摘取简要

发酵类制药废水处理工艺及相关案例分析 摘取简要 一、发酵类制药废水来源 近年来，我国发酵类制药产业发展快速，产生了大量的废水。发酵类药物产品主要有抗生素、氨基酸、维生素和其他几大类型。发酵类药品的生产过程一般都需要经过菌种的筛选、种子制备、微生物发酵、发酵液预处理和固液分离、提炼纯化、精制、干燥、包装等步骤，生产过程中将会有产生大量的高浓度的有机废水，如图1.1所示，由此对环境造成严重的污染。 此废水主要可分为四类：（1）主生产过程排水；（2）辅助过程排水；（3）冲洗水；（4）生活污水。 从图中可以看出发酵类制药废水在生产过程中排水点很多，高、低浓度废水的单独排放，有利于清污分流，高浓度废水间歇排放，酸碱度和温度变化比较大，污染物浓度高，如废滤液、废母液等的COD一般在10 000 mg/L以上。 二、发酵类制药废水水质特征及典型处理技术

1．水质特征 制药废水作为最难处理的工业废水之一，废水中的污染主要来源于菌渣的分离，溶剂萃取，精制，药品回收设备，地面冲洗水处理等生产过程。高浓度的发酵类废水的COD含量一般在10000mg/L以上，BOD5/COD值差异较大，废水带有较重的颜色和气味，容易产生泡沫，废水的pH值、水质、水量的波动大等。 2．发酵类制药废水有以下几个较为明显的共同点： （1）污染物的种类繁多，成分复杂； （2）冲击负荷大，废水的水质和水量随时间变化很大； （3）含抗生素，对微生物的生长有抑制和阻碍的作用； （4）氮的浓度高，碳氮比低； （5）悬浮物浓度高； （6）色度高； （7）硫酸盐浓度高； （8）BOD5/COD比值低，可生化性极差，难生物降解的有机物成分高3．典型处理技术 1)铁碳微电解法：以Fe-C作为制药废水的预处理工艺，可大大提高出水的可生化性。采用铁炭-微电解-厌氧-好氧-气浮联合工艺处理医药中间体生产废水，COD的去除率可达20%。 2)臭氧氧化法：不但能提高抗生素废水的BOD5/COD，同时能较好去除废水中COD。应用臭氧氧化技术对抗生素制药废水进行处理。结果表明，在废水pH 值不变的条件下，臭氧氧化过程COD去除率均可达到75%以上。 3)Fenton试剂法：是亚铁盐和H2O2的组合，在处理青霉素废水的方面有较好开发前景。Fenton氧化不但能有效的去除废水中有害有机物质，它同样也

菌种的发酵工艺

第一章绪论 第一节概述 工业发酵是利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的一门现代工业，而现代发酵工程则是指直接把微生物(或动植物细胞)应用于工业生产的一种技术体系，是在化学工程中结合了微生物特点的一门学科。因而发酵工程有时也称作微生物工程。在本章中，我们将对发酵的基本概念，工业上常用的微生物及其生长代谢特性，以及发酵工程原理作—简单介绍。 一、基本概念 1，发酵一词的来源 发酵现象早巳被人们所认识，但了解它的本质却是近200年来的事。英语中发酵一词fermentation是从拉丁语fervere派生而来的，原意为“翻腾”，它描述酵母作用于果汁或麦芽浸出液时的现象。沸腾现象是由浸出液中的糖在缺氧条件下降解而产生的二氧化碳所引起的。在生物化学中把酵母的无氧呼吸过程称作发酵。我们现在所指的发酵早已赋予了不同的含义。发酵是生命体所进行的化学反应和生理变化，是多种多样的生物化学反应根据生命体本身所具有的遗传信息去不断分解合成，以取得能量来维持生命活动的过程。发酵产物是指在反应过程当中或反应到达终点时所产生的能够调节代谢使之达到平衡的物质。实际上，发酵也是呼吸作用的一种，只不过呼吸作用最终生成CO2和水，而发酵最终是获得各种不同的代谢产物。因而，现代对发酵的定义应该是：通过微生物（或动植物细胞）的生长培养和化学变化，大量产生和积累专门的代谢产物的反应过程。 2，发酵的定义 （1）狭义“发酵”的定义 在生物化学或生理学上发酵是指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳。同时获得能量，丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等等。 （2）广义“发酵”的定义 工业上所称的发酵是泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品即有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。 3，发酵工程（Fermentation Engineering）的定义 应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。 二、发酵的特点 发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。其主要特点如下： 1，发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较简单。 2，发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这—特性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。 3，发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单—的代谢产物。 4，由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。 5，发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如果污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济损失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的关键。 6，微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分

微生物发酵工业废水探讨

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微生物发酵工业废水探讨 一、工业废水的营养特点 适合微生物生长积累油脂的工业废水含有可作为碳源的丰富有机物、糖类，如淀粉废水、味精废水、啤酒废水等。这类废水属高浓度有机废水，COD、BOD浓度高，主要含有碳水化合物、蛋白质、油脂、纤维素等有机物，极易造成水体富营养化污染环境。 二、利用工业废水发酵生产微生物油脂的研究现状 工业废水尤其是食品工业废水中含有大量的还原性糖，可以被微生物利用作为碳源积累油脂。由于微生物的生长代谢分解利用了废水中的有机物，降低了废水的污染程度实现了资源合理化应用。 （一）利用淀粉废水发酵钟娜等[3]利用淀粉废水对高产油粘红酵母进行了驯化和筛选，使其对淀粉废水COD的耐受程度达到了75000 mg/L，400L发酵罐实验表明，经33h的培养后，生物量达25.3g/L,菌体油脂含量为29.5%，COD降解率为92.5%。杜娟[4]等利用甘薯淀粉废水，采用添加营养因子的方法研究了产油菌株FR的生长、产油及COD去除，发现经淀粉酶液化处理后的产油率可达45.3%，淀粉酶和糖化酶先后处理后的COD去除率可达66.3%。 （二）利用味精废水发酵邢旭[5]等研究了粘红酵母RH8在味精废水中的生长、产油及COD去除率，发现调节废水pH至5.5后，添加废葡萄糖母液、酵母粉、KH2PO4、MgSO4、MnSO4均能够促进茵体的

生长、产油和COD去除。生物量最高可达15.6g／L，干茵体中油脂质量分数达到29.61％，COD去除率达到45.1％。 （三）利用啤酒废水发酵郭淑贤等[6]用斯达油脂酵母发酵啤酒生产废水，发酵条件经优化后菌体生物量、油脂产量、油脂含量、COD 降解率和油脂不饱和脂肪酸指数分别达到13.83g/L、5.25g/L、37.9 2%、79.08%和65.46%，较优化前分别提高了12.62%,19.32%,5.92%, 57.15%和2.36%，优化效果显著。 三、存在问题及展望 目前微生物发酵废水生产油脂还处于实验阶段，要实现工业化发展还有亟待解决的几个问题：工业废水成分复杂，如味精废水和啤酒废水，由于废水中含有生产菌株产生的代谢废物和各工序产生的其他废水，有可能含有影响产油微生物正常生长的微量元素，但其组成较复杂难于分析；在微生物发酵前需对废水进行稀释调pH值等前处理，增加了生产成本和工序；以废水为培养基培养的微生物，其生物量、油脂积累量仍然较低，目前尚不能满足工业化需求。 结合国内外研究现状，可以从以下几方面展开相关研究：深入研究产油微生物在发酵中油脂的合成代谢途径；加强产油微生物对原料的适应性，通过基因重组、定向进化等手段筛选、驯化，获得具有更强适应性和更高产油能力的菌株；进一步优化发酵条件，减少发酵前处理工序、获得成本低、产油高的发酵模式。

发酵工业存在地主要问题及解决要求措施

发酵工业存在的主要问题及解决措施 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 1 我国发酵工业的现状 我国发酵工业是将传统的发酵工艺和现代生物工程技术相结合的基础产业，也是现代工业生物工程技术的具体应用产业。我国发酵工业目前已发展形成了具有一定规模和技术水平的门类比较齐全的独立工业体系。其中，一部分产品的发酵生产工艺及技术已接近或达到世界先进水平，并且掌握了核心工艺技术拥有知识产权。目前，我国已经是味精、柠檬酸的世界第一大生产国。2013年我国发酵行业主要产品产量、出口量及同比增长率。 2013年我国生物发酵工业全年生产值约2780亿人民币，全年的产品总产量为2429万吨，比2012年略有增长。其中，味精、淀粉糖由于价格等原因导致产量下降，而氨基酸、酵母、酶制剂行业保持了持续增长。2013年，氨基酸产品年产量为400万吨，有机酸产品年产量为158万吨，功能发酵制品年产量为310万吨。2013年我国发酵工业主要产品出口总量为万吨，比2012年增长了%。

近年来，随着食品发酵工业的迅速发展和人口不断增长，工业用粮也在不断增加，工业大量使用粮食造成了与人类争粮的局面。与此同时，这些企业排放的废水、废渣也极污染了环境，不仅消耗了大量粮食、能源和水资源，而且也严重制约了自身的发展。发酵工业耗能多、排污大，采用新技术，优化发酵生产工艺，减少废水、废渣的排放量，提高发酵原料的综合利用率，把耗能降到最低水平，以期获得最佳产品和获得最好的效益，这一直以来都是发酵工业努力的目标。 2 我国发酵工业存在的主要问题 粮食短缺问题 我国用占世界耕地面积总量7%左右的耕地，养育了占世界人口总额21%的人口，而且我国的可耕地面积还在不断减少，人口在不断增长。2013年我国粮食国总消费量为60 133万吨，而发酵主要工业耗粮约为16 970万吨，我国人均粮食占有量约为420千克，但人均粮食消费量约500千克，尤其是近几年全国各地都有旱情，导致粮食减产，有的地方甚至颗粒无收，所以降低粮耗是目前我国发酵工业所面临的重要问题。因此，发酵工业首先要面临的问题就是优化发酵生产工艺、节约粮食。

发酵剂的制备

发酵剂的制备 （长春师范大学生命科学学院生物技术班） 摘要：发酵剂是指用于酸奶、酸牛乳酒、奶油、干酪和其他发酵产品生产的细菌以及其他微生物的培养物。当发酵剂接种到处理过程的原料中，在一定条件下繁殖，其代谢产物使发酵乳制品具有一定酸度、滋味、香味和变稠等特性。菌种活化将保藏状态的菌种放入适宜的培养基中培养，逐级扩大培养是为了得到纯而壮的培养物，即获得活力旺盛的、接种数量足够的培养物。菌种发酵有一般需要2-3代的复壮过程，因为保存时的条件往往和培养时的条件不相同，所以要活化,让菌种逐渐适应培养环境。通过菌的增殖培养、高密度发酵、真空冷冻及干燥等工艺技术的研究制备出发酵剂。 关键词：麦麸培养基糖化酶干酵母霉菌细菌 1 前言 麦麸，即麦皮，小麦加工面粉副产品，麦黄色，片状或粉状。主要是纤维、糊粉、一些矿物质和维生素性味甘凉，可收敛汗液。富含纤维素和维生素，主要用途有食用、入药、饲料原料、酿酒等。 纯净的酒精水溶液几乎是没有香味的，而一般的白酒具有独特的香、味、色。这是因为白酒里除了含有酒精之外，还含有糖类、甘油、氨基酸、有机酯和多种维生素等。所以闻起来就有特殊的香味了，而又因酿造所采用的原料不同，有的是高粱，有的是大米；所选用的糖化发酵剂不同，有的是大麦和豌豆制成的中温大曲，有的是小麦制成的中温大曲或高温大曲，有的是大米制成的小曲、麸皮和各种不同微生物制成麸曲等，因此，酒的香味也不同。麸曲是采用纯种霉菌菌种，以麸皮为原料经人工控制温度和湿度培养而成的，它主要起糖化作用。酿酒时需要与酵母菌混合进行酒精发酵，从而得到大量的酒精，制作麦麸培养基进行霉菌的培养，然后与先前诱变得到的淀粉产生菌按一定的比例混合，再加入糖化酶，干酵母，配置得到的酒曲，与原料混合后进行酒精发酵。 2 材料与方法 2.1 材料与仪器 诱变得到的细菌，霉菌菌种12.96g，糖化酶21.6g，酵母，细菌菌种8.64g 三角瓶，高压蒸汽灭菌锅，超净工作台，恒温培养箱，电子秤 2.2 实验步骤 1.菌体的培养: （1）麦麸培养基的制备 将适量的麦麸用水混合，并且搅拌均匀（麦麸培养基的含水量为60%，最终得到的培养基，用手握紧时，指缝间有水渗出即可）。 （2）接种霉菌和细菌 准备两只干净的三角瓶，装入适量的麦麸培养基。在超净工作台上，向两瓶麦麸培养基里分别接入霉菌的菌种和细菌的菌种，将霉菌至于霉菌培养箱中培养 4-5天，将细菌放入恒温培养箱中适温培养4-5天。 2.酒曲的制备： （1）将培养好的霉菌和细菌从恒温培养箱中取出来，将培养基进行风干（不可高温烘干，会造成培养基中菌体死亡）；

菌种的选育

第一章菌种选育 第一节工业常用微生物及要求 一、常见微生物 （一）细菌（bacteria） 发酵工业中常用的细菌主要是杆菌,主要有： Acetobacter）醋杆菌属（ Lactobacillus）乳杆菌属（ Bacillus）:α-淀粉酶，蛋白酶，肌苷、鸟苷等核苷。其中最为重要的是枯草芽孢杆菌杆菌属（Bacillus subtilis）（ （Brevibacterium）：谷氨酸短杆菌属 Corynebacterium）：谷氨酸棒杆菌属（（二）放线菌（actinomyces） 属原核微生物（有菌丝体，无横隔，不具完整的核。）最大的经济价值在于产生多种抗生素（antibiotic）。 Streptomyces）：红，金，土，氯，链霉素链霉菌（Micromonospora）：庆大霉素小单孢菌属（（三）霉菌（mould） 亦称丝状真菌（不是分类学上的名词，凡在营养基质上形成绒毛状，网状或絮状菌丝的真菌统称霉菌。） Aspergillus）曲霉属（1. A. niger）产蛋白酶，淀粉酶，果酸酶，变异菌株产柠檬黑曲霉（ 酸 A. oryzae）产淀粉酶，蛋白酶，酿酒的糖化曲和酱油曲米曲霉（ A. flavus）产黄曲霉毒素黄曲霉（ 米曲霉和黄曲霉均为半知菌。 Penicillum）：例如桔子上的绿色斑点青霉属（ 2. P. citrinum）：产生5'－磷酸二酯酶，降解核糖核酸为桔青霉（四个单核苷酸。 Rhizopus 3.）接合菌根霉属（ . R. oryzae）米根霉（ R. chinensis）华根霉（ 酒药和酒曲中含有米根霉或华根霉。 Monascus） 4.红曲霉属（ 淀粉酶，麦芽糖酶，蛋白酶，柠檬酸等。可生产食用红色素。 （四）酵母（yeast） 单细胞真核微生物，低等真菌。 Saccharomyces）①酵母属（Saccharomyces cerevisiae）啤酒酵母（Candida）②假丝酵母属（Candida utilis）生产饲料酵母，其蛋白质和维生素含量都产朊假丝酵母（ 比啤酒酵母高。可利用糖蜜，土豆淀粉废液生产人畜可食用蛋白质。 Pichia）③毕赤酵母属（

发酵废水

发酵工业是以粮食和农副产品为主要原料的加工工业。它主要包括酒精、味精、淀粉、白酒、柠檬酸、淀粉糖等行业。就我国国情而言，农作物和经济作物的深加工与产业化是促进农业经济可持续发展，提高农民收入，改善城乡差距，实现国家经济均衡发展的核心手段。但由于发酵行业耗水量大，排放废水污染严重等问题制约着发酵行业的可持续发展。因此，开发高效、节能并适合我国发酵行业实际的废水处理与资源化工艺技术是解决上述问题的关键环节之一。 发酵行业所排放的废水主要包括以下三类： ①分离与提取产品后的废母液与废糟液：占废水排放量的90%，属高浓度有机废液，其中含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素、糖类及多种微量元素，具有高浓度、高悬浮物、高粘度、疏水性差、难降解的特性，使得该类废水处理难度很大。 ②加工和生产工程中各种冲洗水、洗涤剂：其为中浓度有机水。 ③冷却水可直接冷却后利用。 2、发酵行业高浓度废水基本水质特点： 废水中CODcr为5～12万mg/l（包括悬浮固体SS，溶解性CODcr和胶体）；BOD5 约为2～6万mg/l；SS可达3～4万mg/l；纤维素：1～1.5万mg/l；废水温度高，达到85～100℃---无法直接进行处理；呈强酸性pH值：3～5---对管道和设备具有腐蚀性。废水中有机物占90%以上，主要是碳水化合物及含氮化合物、生物菌体及产品如丁醇、乙醇等。 从上述水质可以看出，发酵行业废水水质具有高浓度、高粘度、高温度、难降解等特点。 二、酒精废水处理工艺技术说明（以木薯酒精糟液为主的处理工艺） 发酵废水处理1、工艺说明 根据废糟液的水质特点，并结合我公司多年来从事水处理工程的设计、运行管理经验，污水处理工艺为：物化+厌氧+好氧的综合处理工艺。 污水中含有大量的细小悬浮物，粘度高，浓度高达3万mg/L，呈酸性PH值3～5，主要为一些有机酸，均不利于后续生化反应的正常运行，所以，预处理效果的好坏直接影响后继生化处理的正常运行。目前国内许多废糟液处理厂的出水水质不达标就是源于预处理系统处理效果欠佳。因此固液分离即预处理段是处理站工艺的保障。 废水温度高达100℃以上，而本处理系统的温度要求为50～60℃，为充分利用热资源，在进入处理系统之前需考虑热交换。 发酵废水处理1) 预处理系统

发酵类制药废水治理方案

山东正大菱花生物科技有限公司 赖氨酸工业废水处理工程设计方案 郑州大学环境与水利学院 河南金谷实业发展有限公司 2004年10月

目录 ~I~ 目录 第一章概论 (1) 1.1项目概况 (1) 1.2处理目标 (1) 1.3设计依据 (1) 1.4设计原则 (1) 第二章废水处理方案 (2) 2.1处理工艺 (2) 2.2工艺说明 (2) 2.3处理效果 (3) 第三章处理工程设计 (4) 3.1工艺设计 (4) 3.2 主要构筑物及设备 (7) 第四章平面布置和高程布置 (8) 4.1平面布置 (8) 4.2 高程布置 (8) 第五章工程投资估算 (9) 5.1投资估算 (9) 5.2 投资估算编制依据 (10) 第六章工程实施进度计划 (11) 第七章生产组织和安全保护 (12) 7.1 劳动定员 (12) 7.2 职工培训 (12) 7.3 安全保护 (12) 第八章环境经济分析 (13) 8.1环境效益分析 (13) 8.2 运行费用分析 (13) 第九章结论和建议 (15) 9.1 结论 (15) 9.2 建议 (15) 附图1 赖氨酸工业废水处理工程工艺流程图 附图2 赖氨酸工业废水处理工程平面布置图

第一章概论 1.1项目概况 山东正大菱花生物科技有限公司在山东济宁新建年产25000吨的饲料级赖氨酸盐酸盐生产厂，其生产工艺为： 淀粉—葡萄糖—工业发酵—离子交换提取—浓缩—结晶—干燥—产品 生产废水大部分在离子交换提取过程中产生，公司生产废水的排放量为1200吨/日，根据已建成生产运行的赖氨酸企业生产废水的类比，其废水水质指标见表1-1。 表1-1赖氨酸工业废水水质指标 1.2处理目标 本公司设计处理水量为1200吨/日，废水经处理后要求出水水质达到国家《发酵类制药工业水污染物排放标准》GB21903—2008表2中的排放标准，具体指标见表1-2。 表1-2赖氨酸工业废水排放标准 1.3设计依据 1.3.1有关国家环境保护技术的政策。 1.3.2有关赖氨酸工业废水的调研资料。 1.3.3有关处理发酵工业有机废水和类似工业有机废水的经验。 1.4设计原则 1.4.1处理出水水质确保达到规定的国家排放标准。 1.4.2采用先进实用，高效低耗的废水处理技术，尽量节省基建投资和工程运行费用。 1.4.3采用合理可靠的处理工艺，达到运行稳定，抗冲击能力强，管理维护方便的工程目标。

高中生物总结--传统发酵技术的应用(含练习)

“传统发酵技术的应用”知识归纳及试题例析 一、知识归纳 1、几种常用发酵菌种的比较 2、果酒、果醋、腐乳、泡菜制作中所用菌种及控制条件的比较

3、果酒、果醋、腐乳和泡菜制作过程的比较及亚硝酸盐含量的检测 比较项目 果酒和果醋制作 腐乳的制作 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量 制作原理 果酒：无氧呼 吸 果醋：有氧呼吸 多种微生物发酵 泡菜制作：乳酸菌无氧呼吸 亚硝酸盐检测：在盐酸酸化条件下， 亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化 反应后，与N －1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料 实验流程图 挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵 ↓ ↓ 果酒 果醋 让豆腐上长也毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制 操作提示 材料的选择与处理；防 控制好材料的用 泡菜坛的选择；腌制的条件；测定亚

止发酵液被污染；控制 好发酵条件。 量；防止杂菌污 染。 硝酸盐含量的操作。 二、相关试题 1．（2010·北京理综，1）在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，正确的操作是（）A．让发酵装置接受光照B．给发酵装置适时排气 C．向发酵装置通入空气D．将发酵装置放在45℃处 2．下列关于腐乳制作过程的说法，正确的是（） A．制作腐乳时只有毛霉发挥作用 B．豆腐的表面长出青色物质则标志着腐乳制作完成 C．在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与 D．制作腐乳时加盐是为了促进毛霉的生长 3．下列关于病毒、醋酸菌、毛霉的叙述，不正确的是（） A．病毒与后两者比较，没有细胞结构，遗传物质可能是DNA或是RNA B．醋酸菌是好氧菌，可以将葡萄糖分解成醋酸，其细胞结构中没有核膜和核仁C．在腐乳制作过程中，毛霉能产生蛋白酶，分解豆腐中的蛋白质为肽和氨基酸D．三者在培养过程中，只要培养基中有水、碳源、氮源和无机盐，都能正常生长繁殖

菌种制备工艺流程图

菌种制备工艺 菌种的分离纯化 1、初筛 以迅速筛出大量的达到初步要求的分离菌落为目的，以量为主。 将原菌种制备成菌悬液或单孢子悬液，梯度稀释，涂布分离平板，28±0.5℃培养6-8天，成熟后挑单菌落传F1斜面，F1斜面成熟后传F2斜面，同时转接种子瓶、发酵瓶进行初筛。F2斜面成熟后转接种子瓶、发酵瓶进行复筛。 具体的工艺过程如下： ⑴、菌悬液或单孢子悬液制备——将菌种震荡均匀或使用玻璃珠打散，梯度稀释至合适的浓度，该浓度要保证涂布平板后能够分离出单菌落，通常稀释至10-7。菌种的来源通常有：高单位罐批的发酵液、保存的用于生产的冻存管菌种等。 ⑵、分离平板的涂布与培养——将梯度稀释的菌悬涂布到分离平板上培养，培养温度：28±0.5℃，相对湿度40%—45%，通常培养6～8天即可生长出合适的单菌落，培养时第一天正置平板，第二天起倒置培养。 ⑶、F1斜面的培养——在分离平板上选取合格的单菌落接种到F1斜面上，合格单菌落的特点为：菌落直径4～6mm、圆形、边缘不光滑、中间有白色小突起，不规则皱褶、扁平、产生孢子。F1斜面的培养温度：28±0.5℃，湿度40%—60%，通常培养6—8天即成熟。成熟的斜面特征为菌苔微厚而丰满，分布有白色孢子，表面呈鼠灰色，背面呈黑色。 ⑷、F2斜面的培养——选取生长良好、无杂菌的成熟F1斜面，使用接种针转接到F2斜面，F2斜面的培养温度：28±0.5℃，湿度40%—60%，通常培养6—8天即成熟。 ⑸、初筛—— F2斜面接种的同时，使用接种铲刮取约0.5—1cm2的菌苔至种子瓶，种子瓶在28℃的摇床上培养22—24h，然后按照8%—10%的接种量移种至发酵瓶中，发酵瓶在28℃的摇床上培养（240rpm）至200h放瓶，依据发酵瓶的放瓶效价初选出合适的F1斜面，通常选取发酵单位高于3500u/ml的F1斜面。 2、复筛 复筛是精选，以质为主，也就是以精确度为主。 经过初筛选取出合适的F1斜面后，选取该F1斜面传代的F2斜面，进行复筛。刮取成熟的F2斜面菌苔0.5—1cm2接种到种子瓶，种子瓶在28℃的摇床上培养22—24h，然后按照8%—10%的接种量移种至发酵瓶中，发酵瓶在28℃的摇床上培养(240rpm)至200h放瓶，依据发酵瓶的放瓶效价再次验证初筛选取的高单位F1斜面，通常复筛发酵酵单位应高于4000u/ml。 3、冻存管菌种的制备 由F1接种子瓶进行初筛的同时，种子瓶成熟后一部分转接发酵瓶进行初筛，另一部分分装至冻存管，制备冻存管菌种。采用2ml冻存管，其中菌种保护液1ml，分装种子液1ml。分装后先放至普通冰箱冷冻层（-20℃）进行预冻1—2h,然后直接放至液氮中进行保存。冻存管的保存时间通常为1年。 菌种保护液的制备 甘油：40% 分离纯化工艺简图

发酵工业存在的主要问题及解决措

发酵工业存在的主要问题及解决措施 作者：2015-07-09 16:02阅读：385 次文章来源：未知 1 我国发酵工业的现状 我国发酵工业是将传统的发酵工艺和现代生物工程技术相结合的基础产业，也是现代工业生物工程技术的具体应用产业。我国发酵工业目前已发展形成了具有一定规模和技术水平的门类比较齐全的独立工业体系。其中，一部分产品的发酵生产工艺及技术已接近或达到世界先进水平，并且掌握了核心工艺技术拥有知识产权。目前，我国已经是味精、柠檬酸的世界第一大生产国。2013年我国发酵行业主要产品产量、出口量及同比增长率。 2013年我国生物发酵工业全年生产值约2780亿人民币，全年的产品总产量为2429万吨，比2012年略有增长。其中，味精、淀粉糖由于价格等原因导致产量下降，而氨基酸、酵母、酶制剂行业保持了持续增长。2013年，氨基酸产品年产量为400万吨，有机酸产品年产量为158万吨，功能发酵制品年产量为310万吨。2013年我国发酵工业主要产品出口总量为327.9万吨，比2012年增长了13.2%。 近年来，随着食品发酵工业的迅速发展和人口不断增长，工业用粮也在不断增加，工业大量使用粮食造成了与人类争粮的局面。与此同时，这些企业排放的废水、废渣也极大地污染了环境，不仅消耗了大量粮食、能源和水资源，而且也严重制约了自身的发展。发酵工业耗能多、排污大，采用新技术，优化发酵生产工艺，减少废水、废渣的排放量，提高发酵原料的综合利用率，把耗能降到最低水平，以期获得最佳产品和获得最好的效益，这一直以来都是发酵工业努力的目标。 2 我国发酵工业存在的主要问题 2.1 粮食短缺问题 我国用占世界耕地面积总量7%左右的耕地，养育了占世界人口总额21%的人口，而且我国的可耕地面积还在不断减少，人口在不断增长。2013年我国粮食国内总消费量为60 133万吨，而发酵主要工业耗粮约为16 970万吨，我国人均粮食占有量约为420千克，但人均粮食消费量约500千克，尤其是近几年全国各地都有旱情，导致粮食减产，有的地方甚至颗粒无收，所以降低粮耗是目前我国发酵工业所面临的重要问题。因此，发酵工业首先要面临的问题就是优化发酵生产工艺、节约粮食。 2.2 水资源匮乏问题 2012年我国味精行业年耗水量1.25亿吨，柠檬酸行业年耗水量4000万吨，而且废水排放量每年都在增加。众所周知，我国是一个严重缺水的国家，尽管我国的淡水资源总量很大，约占全球水资源的7%，但因我国人口众多，人均水资源量却很少，2012年人均水资源量为2186立方米，是全球人均水资源贫乏的国家之一，而且水资源分布很不均匀[3]。我国有11个省份属于“水稀缺”，还有许多地区在为生活饮用水发愁，所以要降低发酵工业的用水量，减少废水的排放量，加大对废水的处理，争取早日实现废水零排放。 2.3 环境污染问题 发酵工业产品是原料先经过发酵，再经提取、精制得到的，生产过程必然会产生大量的一定浓度的有机废水和废渣。2012年我国味精行业排放废水1.2亿吨，柠檬酸行业排放废水3500万吨，这些废水和废渣是发酵工业的主要污染物，不经严格处理就排入江河，将会对人类的生活环境造成严重污染，甚至危害人类的身体健康。 3 我国发酵工业主要问题的解决措施 近年来，为了提高发酵原料综合利用率和工业副产品的转化率，加大对产品生产工艺的优化，减少污染物的排放，促进发酵生产过程中所产生的废水、废渣、废气和工业废弃物等

发酵废水处理方法

发酵废水处理方法- 污水处理 发酵工业是以粮食和农副产品为主要原料的加工工业。它主要包括酒精、味精、淀粉、白酒、柠檬酸、淀粉糖等行业。就我国国情而言，农作物和经济作物的深加工与产业化是促进农业经济可持续发展，提高农民收入，改善城乡差距，实现国家经济均衡发展的核心手段。但由于发酵行业耗水量大，排放废水污染严重等问题制约着发酵行业的可持续发展。因此，开发高效、节能并适合我国发酵行业实际的废水处理与资源化工艺技术是解决上述问题的关键环节之一。 发酵行业所排放的废水主要包括以下三类： ①分离与提取产品后的废母液与废糟液：占废水排放量的90%，属高浓度有机废液，其中含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素、糖类及多种微量元素，具有高浓度、高悬浮物、高粘度、疏水性差、难降解的特性，使得该类废水处理难度很大。 ②加工和生产工程中各种冲洗水、洗涤剂：其为中浓度有机水。 ③冷却水可直接冷却后利用。 2、发酵行业高浓度废水基本水质特点： 废水中CODcr为5～12万mg/l（包括悬浮固体SS，溶解性CODcr 和胶体）；BOD5 约为2～6万mg/l；SS可达3～4万mg/l；纤维素：1～1.5万mg/l；废水温度高，达到85～100℃---无法直接进行处理；呈强酸性pH值：

3～5---对管道和设备具有腐蚀性。废水中有机物占90%以上，主要是碳水化合物及含氮化合物、生物菌体及产品如丁醇、乙醇等。 从上述水质可以看出，发酵行业废水水质具有高浓度、高粘度、高温度、难降解等特点。 二、酒精废水处理工艺技术说明（以木薯酒精糟液为主的处理工艺）发酵废水处理 1、工艺说明 根据废糟液的水质特点，并结合我公司多年来从事水处理工程的设计、运行管理经验，污水处理工艺为：物化+厌氧+好氧的综合处理工艺。 污水中含有大量的细小悬浮物，粘度高，浓度高达3万mg/L，呈酸性PH值3～5，主要为一些有机酸，均不利于后续生化反应的正常运行，所以，预处理效果的好坏直接影响后继生化处理的正常运行。目前国内许多废糟液处理厂的出水水质不达标就是源于预处理系统处理效果欠佳。因此固液分离即预处理段是处理站工艺的保障。 废水温度高达100℃以上，而本处理系统的温度要求为50～60℃，为

发酵工业废水零排放与盐资源化循环利用集成技术及应用示范申报指南

发酵工业废水零排放与盐资源化循环利用集成技术及 应用示范申报指南 一、项目目标 针对发酵工业废水零排放与盐资源化循环利用难题，研究分析影响废水实现零排放、回用水高质化利用及盐资源化过程抗性屏障及调控机制，突破废水零排放和盐资源化关键共性技术，实现废水中盐回用于生产系统而不推向社会，有效防范环境水体盐碱化，进一步改善区域流域水环境生态质量，节约一次水资源，助推发酵工业高质量绿色发展。 二、项目任务 任务1：典型发酵工业废水深度处理与盐资源化循环利用的抗性屏障及调控机制 针对发酵工业废水浓度高，水量大、盐分高，成分复杂等特点，开展典型发酵工业废水深度处理及盐资源化循环利用抗性屏障的特征污染组分解析研究，建立典型发酵工业废水深度处理与盐资源化循环利用全过程工艺路线与调控机制。 任务2：废水零排放及回用水高质化利用集成技术研究 通过分析废水零排放和回用水高质化利用协同处理过程的影响机理，研究开发废水零排放及回用水高质化利用关键共性技术，实现企业废水经处理后全部回用于生产过程，实现污染防治和节水减排。提出并确定合理、可行的废水零排放及回用水高质化利用工艺路线和关键技术参数，建立废水深度处理及回用水高

质化利用技术标准。 任务3：废水中盐资源化循环回用于生产系统集成技术研究针对发酵工业生产废水中大量盐分进入环境水体导致区域流域水体、土壤盐碱化，分离回收后难以满足生产要求和资源化利用等问题，研究开发废水中盐资源化循环回用于生产系统的关键共性技术，研究确定合理、可行的废水中盐资源化循环利用工艺路线和技术参数，建立盐资源化循环回用技术标准。 任务4：废水零排放及盐资源化循环回用生产系统工程建设及应用示范 开发配套发酵工业5000吨/天规模以上废水零排放、回用水高质化利用与盐资源化循环回用生产系统关键装置，形成工程示范及应用推广。 三、考核指标 约束性指标： 1.建立废水零排放、回用水高质化利用与盐资源化循环回用于生产系统关键技术标准体系1套； 2.确定5000吨/天及以上废水零排放、回用水高质化利用与盐资源化循环回用于生产系统集成处理工艺技术路线，形成工艺技术包1项； 3.开发配套废水零排放、回用水高质化利用与盐资源化循环回用生产系统关键装置，申报专利5项以上； 4.回用水高质化利用指标COD≤20mg/L、TDS≤100mg/L、NH3-N≤1mg/L，废水中盐资源化循环利用率大于80%；

微生物发酵及其应用

》教学设计与案例 目标的确定 与本节对应的课程标准具体内容是“举例说出发酵与食品生产”，而本节标题定为《微生物发酵及其应用》。事实上，微生物发酵在现实生活中远远超出了食品工业的范畴。因此，本节内容一开始时并没有局限于食品生产，而是从比较大的视角──发酵工程史话引入，然后探秘发酵过程，再举例说出发酵与食品生产的关系。为此，本节主要教学目标确定为：通过了解发酵工程发展的历史，体验科学、技术、社会三者间的关系；说出微生物发酵生产的基本过程；举例说出微生物发酵与食品生产的关系；关注与微生物发酵有关的社会问题等。教学设计思路 教学实施的程序 教学 内容教学活动教学手段和方法预期目标 1.复习提问，引入新课。师：同学们在初中时学习过微生物发酵与食品，我们的日常生活中也接触到许多发酵食品，请同学们思考这样一个问题：哪些食品是由微生物发酵生产的？相应的发酵种类是什么？ 生：酸奶、泡菜，它们都是乳酸发酵。 师：很好！还有其他食品吗？想一想，我们每天吃的主食有通过发酵制作的吗？ 生：馒头、面包。 师：对，实际上，我们经常食用的许多食品，以及使用的一些药品，它们的生产过程都离不开微生物发酵。那么，微生物发酵是如何发展起来的？其生产过程怎样？它还可应用在哪些方面？现在我们就一起来解答这些问题。学生很可能回答不全，教师可提示。 投影或板书：第一节微生物发酵及其应用联系日常生活的实例，在回忆旧知识的基础上，引入新课，以激发学生的学习兴趣，强化从社会中来的意识。 2.新课──发酵工程史话的学习。师：现在人们能够利用微生物发酵来大规模地生产食品、药品等许多产品，那么，人们今天的成绩是如何一步步取得的呢？下面我们先来学习第一个问题：发酵工程史话。 首先，请大家阅读教材发酵工程史话标题下的第一自然段。 从这段文字的叙述中，能够看出，人类的祖先很早就会在不知微生物发酵原理的情况下，利用微生物发酵技术来生产多种产品，这个方面还有我们中华民族的贡献。由此可见，发酵技术是从生产实践中一步步产生的。 师：下面请同学们继续阅读第二自然段。 第二自然段的核心内容是，随着两位科学家研究出发酵现象的本质和人们对微生物的认识不断深入后，诞生了传统的发酵工业。这充分说明了发酵技术需要基础科学研究的指导，即科学研究促进了技术的发展。 师：好，请大家继续阅读后四个自然段的内容。从中能够看出，发酵技术随着时代的发展而不断向前发展，从传统的发酵工业到现代发酵工业，再到微生物工程，它不仅成为生物技术产业的重要支柱，而且和基因工程技术的结合使它如虎添翼。由此看来，生物技术产业的核心是技术，同时科学技术又是一个不断发展的过程。投影或板书： 一、发酵工程史话 学生先阅读教材相应的段落，教师就此段落提炼出有关科学价值观的教育素材自然过渡到发酵工程史话。 让学生体验科学技术是从生产实践中产生的。 让学生体验技术需要以基础科学研究作指导，科学、技术间存在相互作用。 让学生认同生物技术产业的核心是技术，以及科学技术是一个不断发展的过程。

浅论发酵工程制药的废水处理方法

浅论发酵工程制药的废 水处理方法 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

浅论发酵工程制药的废水处理方法制药工业生产工序繁多，使用原料种类多、数量大，原材料利用率低，产生的“三废”量大，排放物成分复杂。在制药过程中会排放大量有毒有害废水，废水中污染物组分繁杂，污染物含量高、COD值高、有毒有害物质多、生物难降解物质多，因此，制药废水已逐渐成为重要的污染源之一，如何治理制药废水，已成为现阶段国内外环境保护领域亟待解决的一个难题。而发酵工程是制药工艺中极为重要的一环节，发酵工程制药的废水因其成份复杂以及污染物含量高而使得该类废水的治理尤为重要。本文将着重论述发酵工程制药的废水处理问题。 一、发酵制药废水的种类和特点 经文献1显示，在发酵类药物中，抗生素类占发酵类药物产量的26．6%，其生产过程产生的废水污染物浓度高、水量大，废水中所含成份主要为发酵残余物、破乳剂和残留抗生素及其降解物，还有抗生素提取过程中残留的各种有机溶剂和一些无机盐类等。废水带有较重的颜色和气昧，悬浮物含量高，易产生泡沫，含有难降解物质和有抑菌作用的抗生素，并且有毒性等，这类废水难生化降解。 维生素类药物占发酵药物产量的72．1％。维生素生产废水主要来自洗罐水、母液及釜残。其特点是：①排放量大，污染物浓度高；②高浓度有机废水多为间歇排放，造成排水水质不均匀；③废水中主要含有有机污染物，水质偏酸性。另外还含有氮、磷及无机盐。废水可生化性好。 氨基酸产量仅占发酵药的1．1％，主要排放的废水为发酵罐中对气体产物的洗涤水、消毒系统中蒸发气的洗涤水和树脂洗涤水，水中含有蛋白、糖等。某

第1节 微生物发酵及其应用

《微生物发酵及其应用》课外相关知识收集： （一）味精生产的第一步是选育出能产生谷氨酸的细菌菌种，如谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌等。这些细菌先是从自然界中分离出来的，再用诱变、基因工程等现代生物技术处理，便可得到高产的菌种。 由于谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌是细菌，其同化作用类型是异养型的，所以要大量培养这些细菌，就需根据细菌的代谢特点配制相应的培养基。培养基如何配制可参看教科书中关于配制培养基的解释。 由于生产中要采用单一菌种发酵，整个发酵过程不能混入其他微生物（杂菌），所以生产味精的培养基和发酵设备必须经过严格的灭菌，并进行无菌操作。 在味精生产过程中，由于发酵罐的体积很大，需要的菌种（种子）量就多。为提高发酵罐中的发酵效率，缩短生产时间，要把谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌的菌种，经过培养，达到一定数量后，才能接入到发酵罐中，即要先经过扩大培养后再接种。 当谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌的菌种接入发酵罐后，这些细菌就会利用罐内培养基中的营养物质大量繁殖，同时产生大量的谷氨酸。为使发酵过程处于最佳状态，现代化的味精生产企业，其发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的各种条件严格控制，以大幅度地提高生产率。需要说明的是，谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌均是好氧菌，因此，发酵过程中要不断地通入无菌空气，以满足它们生长繁殖的需要。 在温度为30～37℃、pH为7～8的条件下，经28～32h，发酵罐内的培养液中就会生成大量的谷氨酸，随后，将谷氨酸从培养液中分离出来，用适量的Na2CO3溶液中和（形成谷氨酸钠结晶）后，再经过过滤、浓缩、离心分离等步骤，便成了味精。这便是味精生产的最后一步，即分离、提纯产物，获得产品。 （二）微生物发酵应用 1.食品业： 糖果、饼干、果冻等添加了红曲色素，以调节色泽； 果汁、饼干、面包、点心、方便面等添加了黄原胶，起悬浮、稳定、增稠、改善口感、防止粘牙、延长储存期等作用； 各类罐头，包括蔬菜、水果、蘑菇、鱼类、肉类、蛋类罐头，香肠，包装奶等添加了乳链杆菌肽，以保鲜、防腐，保存营养和改善口感等； 各种果汁、啤酒和饮料中均需使用柠檬酸或乳酸作为酸味剂调节口味、口感； 饭店、食堂和家庭制作的菜肴中常加味精或肌苷，以增加鲜味。 可以说市场上出售的各类食品均加有各种食品添加剂，其中约70%～80%的食品添加剂是用发酵法，或发酵产生的酶，加工生产的。 （三）发酵工业大致经历的时期 (1)原始发展时期 人类有意无意地利用微生物已经有几千年的历史，在长期的生产实践中，积累了丰富经验。最初可能是人类发现储存水果会自然发酵变酒，而逐渐形成酿酒技术。相传，在埃及和中亚两河流域，在公元前40世纪至公元前30世纪已开始酿酒。我国利用微生物进行谷物酒类发