发酵工程实验指导_吴根福主编_9787040368291_浙江大涵文化创意股份有限公司

全书分为基础发酵实验和综合发酵实验两大类。基础发酵实验部分以抗生素发酵为主要内容，涵盖菌种的选育、复壮与保藏，培养基及培养条件的优化，发酵效价的测定和污染的检测等内容，还编入了甜酒酿发酵、酸乳发酵、泡菜发酵和工程菌发酵等实验内容，适合常规教学体制下的实验安排。综合发酵实验包括液态通气搅拌发酵（以谷氨酸发酵为代表）、液态静置发酵（以啤酒发酵为代表）和固态发酵（以红曲发酵为代表）3个系列共50余个实验，涉及培养基的配制和灭菌，菌种扩大培养、发酵分析、过程控制和产物提取等内容，适于集中式教学的实验安排。

　　发酵工程是利用生物，特别是微生物的特定性状和功能，通过现代化工程技术来生产有用物质或将生物直接用于工业化生产的技术体系，是建立在发酵工业基础上，与化学工程相结合而发展起来的一门学科，是连接生命科学研究与应用的桥梁。在当今生物技术领域起领头羊作用的基因工程和细胞工程，只是利用分子生物学的最新成就，操纵基因，定向地改造物种。若要将它们转化成产品，还必须依靠发酵工程，对这些“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模培养，以生产出大量有用的产物或发挥其独特的生理功能。因此发酵工程与诸如生物制药、食品、化工、环境工程、饲料加工、微生物冶金、生物质能等国民经济领域具有非常密切的联系，掌握发酵工程的基本理论，熟悉发酵工艺流程及常用的实验技术，无论对今后有志于科学研究的学生，还是对希望在生产中大显身手的学生，都具有十分重要的意义。
　　在传统的教学体系中，理论学习往往占主导地位，实验教学只是为验证理论课的某些内容而设立。因此无论是教学课时数、学分数，还是老师和学生的重视程度，都无法与理论教学相比，而现代社会对学生动手能力和综合素质的要求越来越高。我们参照国外某些大学的做法，将发酵工程设定成一门以实验操作为主、理论讲解为辅的技能训练课程，通过学习，要求学生掌握发酵工程的基本理论，了解发酵工业的特点及发酵工程学的发展概况，更重要的是通过几种常见发酵产品的实验室中型发酵实验，熟悉发酵工业的整体流程，掌握有氧发酵和无氧发酵、液态发酵和固态发酵等常规发酵方法及发酵产品的后处理技术。由于发酵工程实验的集成度较高，牵涉到分析化学、有机化学、生物化学、微生物学、发酵工艺学、化学工程等多个学科的内容，进行这样的实验不仅可巩固原来已学过的知识，还可以极大地提高学生的综合实验能力。发酵工程实验还是一门开放。

　　（1）碳源：碳源是菌体和产物谷氨酸的碳架来源及能量来源。谷氨酸产生菌是异养型微生物，只能从有机化合物中取得营养。我国一般以淀粉质材料作为发酵原料，只有极少数厂家以糖蜜为碳源。不论是大米还是淀粉，生产的第一步是先将所含淀粉水解成葡萄糖，并以此为发酵的碳源。大米中存在的蛋白质，虽然在压滤中能以米渣的形式被滤掉一部分，但还是会对水解糖的质量产生影响。与淀粉水解糖相比，大米水解糖的色泽、黏度和非发酵型干物质含量均要高，因此，在许多发酵参数上，如糖酸转化率、残糖等，淀粉水解糖均要占优势。在一定的范围内谷氨酸产量随糖含量增加而增加，但是，糖含量过高，渗透压变得过大，对菌体的生长不利，谷氨酸对糖的转化率也低。糖含量的多少主要依菌种特性来定，同时，还要与其他工艺条件相配合。
　　（2）氮源：氮源是菌体蛋白质和产物谷氨酸中氮的来源。由于谷氨酸分子本身含有氮，加上菌体大量增殖，因此，谷氨酸发酵需要的氮源比一般的发酵工业要多。
　　氮源分为无机氮源和有机氮源。菌体利用有机氮源比较缓慢，利用无机氮源比较迅速，无机氮源有氨水、尿素、液氨、硫酸铵、碳酸铵、氯化铵、硝酸铵等。铵氮和尿素氮较硝基氮优越，因为硝基氮要先经过还原才能被利用。因此，要根据菌种和发酵特点合理选择氮源。不同的氮源其使用方法也不同，如采用液氨、尿素作氮源，应采用流加的方法，液氨作用快，对pH影响大，以连续流加为好，尿素使用方便，但发酵液的pH响应较慢。pH的响应受到菌种脲酶活性、搅拌转速、罐压及风量的影响，使pH的波动较大，影响产酸，生产上一般使用液氨，为了便于学生理解菌种脲酶活性和氨氮同化速度之间的关系，增加发酵过程中的调控手段，本实验建议采用尿素作氮源。生产上一般不使用有机氮（玉米浆更多的是作为生物素源），但在种子培养基中，添加一些有机氮，如酵母粉等，可提高菌体在发酵后期的活性，对生产的稳定性大有好处。
　　（3）生物素：生物素在发酵中起着细胞膜通透的开关作用，对发酵影响极大。如过量，则只长菌，不产酸；如不足，则菌体生长缓慢甚至不长。菌体从培养液中摄取生物素的速度很快，远远超过菌体繁殖所需要的生物素量。因此，培养液中残存的生物素量很少，在培养过程中菌体内的生物素含量由丰富转向贫乏，保证谷氨酸的积累。

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