第一章绪论1、什么是发酵狭义“发酵”定义:在生物化学或生理学上发酵是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。
如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用生成乙醇并放出二氧化碳,同时获得能量；丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等等。
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。
2、什么是发酵工程定义: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。
3、发酵工程的特点主要特点：以高产量、高转化率和高效率及低成本为目标的发酵过程(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)所用原料主要是农副产品及其加工产品通常以淀粉、糖蜜或其它农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。
因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。
(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一的代谢产物。
(4)发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
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。
(5)由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性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。
(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。
4、发酵工程的主要问题发酵工程的主要问题过程优化与放大:在高产菌株的基础上，如何把高产菌种在培养过程中进一步考察它的生理生化特性，稳定或改进微生物反应工艺过程，要求对生物物性的动态有详尽的了解，对生化反应做定量的和动力学方面的考察。
第二章菌种选育1、与筛选营养缺陷型有关的三类培养基？答：基本培养基、补充培养基、完全培养基2、诱变育种的步骤？出发菌株的选择处理菌悬液的制备诱变处理中间培养分离和筛选3、什么叫营养缺陷性菌株？它的筛选步骤？营养缺陷型是指因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、氨基酸、维生素和碱基等的能力，无法再基本培养基上正常生长繁殖的突变类型，称为营养缺陷型。
筛选步骤：诱变淘汰野生型检出缺陷型确定生长谱4、工业微生物有哪些要求①营养特征：能在廉价或来源丰富的原料制成的培养基上迅速生长；②培养条件：生长速度较快，发酵周期较短，易于控制，抗噬菌体及杂菌污染的能力强,生长温度应高于40℃，降低冷却成本；③产物得率和浓度：生成的目的产物产量高、易于回收；5、从自然界分离筛选新菌株需哪些步骤定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
采样：有针对性地采集样品。
增殖：人为地通过控制养分或培养条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
分离：利用分离技术得到纯种。
发酵性能测定：进行生产性能测定（形态、营养要求、生理生化特性、发酵周期、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值等）。
6、富集培养：根据目的微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利于目的微生物生长的条件，使目的微生物迅速地生长繁殖，数量增加，由原来的劣势种变的优势种，以利分离到所需要的菌株。
7、利用平皿的生化反应进行分离①透明圈法：平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培养基浑浊。
②变色圈法：在底物平板中加入指示剂或显色剂，使所需微生物能被快速鉴别出来。
③生长圈法:生长圈法通常用于分离筛选氨基酸、核苷酸和维生素的产生菌。
④抑菌圈法抑菌圈法是抗生素筛选常用的初筛方法。
8、工业微生物育种目的防止菌种退化解决生产实际问题提高目标产物的能力提高产品质量开发新产品9、自然选育: 称为菌种的分离纯化在生产过程中,不经过人工处理,利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程叫自然选育.10、菌种衰退（degeneration）：由于自发突变的结果，而使某物种原有的一系列生物学性状发生量变到质变的现象。
11、菌种保藏原理：根据菌株生理生化特性，人工创造条件（低温、干燥、真空）使菌体的代谢活动休眠期状态。
12、菌种保藏的目的要求：经长期保藏后菌种存活健在，保证菌种不改变表型和基因型，特别是不改变菌种代谢产物生产能力13、菌种保藏的方法1、冷冻保藏冷冻保藏（-20℃以下）：将菌种加入菌种保护剂（甘油或二甲基亚砜）通过冷冻，使微生物代谢活动停止。
冷冻温度愈低，效果愈好。
同时要掌握好冷冻速度和解冻速变。
冷冻保藏的缺点运输较困难。
主要冷冻保藏方法：普通冷冻保藏技术(-20℃)超低温冷冻保藏技术(-60－-80℃)液氮冷冻保藏技术（-130－-150℃）2、冻干保藏保藏方法：将混有保护剂冰冻至-60℃菌种迅速转移至-40℃时启动真空泵，使真空度减压到2.67～4.00Pa条件下使冻结的细胞悬液中的水分升华，使菌种干燥成粉，分装密封安瓿，低于5℃下保藏。
是微生物菌种长期保藏的最为有效的方法之一。
保藏期限：10年以上注意事项：冷冻干燥过程中必须使用冷冻保护剂，如脱脂乳和蔗糖，冻干后的菌株无需进行冷冻保藏，便于运输。
3、其他保藏方法①传代保藏②矿物油中浸没保藏第三章微生物培养基一、培养基的分类：按纯度合成培养基: 原料其化学成分明确、稳定天然培养基: 采用天然原料按状态固体培养基半固体培养基液体培养基按用途孢子（斜面）培养基种子培养基发酵培养基二、孢子、种子、发酵培养基的用途及要求：孢子（斜面）培养基供菌体繁殖产孢子的一种常用固体培养基，要求使菌体生长快，产生较多优质的孢子。
要求：1、营养不要太丰富（特别是有机氮源）；2、无机盐浓度要适量，否则影响孢子的颜色和数量；3、要注意培养基的pH和湿度。
种子培养基：是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌丝体长得粗壮，成为活力强的种子要求：1、营养要求比较丰富和完全;2、氮源和维生素含量要求高，供菌体生长和繁殖；3、最后一级种子培养基的成分要接近发酵培养基。
发酵培养基：供菌体生长、繁殖和合成产物之用。
要求：1、满足菌体生长必需的元素和化合物；2、有合成产物所需的特定元素、前体和促进剂；三、碳源作用：提供微生物菌体的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳骨架；氮源作用：氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋白质、核酸等）和含氮代谢物。
生理酸性物质：经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源，如硫酸铵；生理碱性物质：经微生物生理作用（代谢）后能产生碱性物质的无机氮源，如硝酸钠。
生长因子：凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。
前体：某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中合成到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。
四、培养基成分选择的原则1、菌种的同化能力2、代谢的阻遏和诱导3、合适的C、N比100∶0.2～2.04、pH的要求第四章灭菌一、湿热灭菌的原理高温的蒸汽使微生物细胞中的蛋白质、酶和核酸分子等大分子发生变性，使微生物死亡。
热阻:不同种类的微生物对热的抵抗力不同，微生物对热的抵抗力称为热阻。
噁3二、湿热灭菌理论时间的计算(书121-125)升温、冷却两阶段也有一定的灭菌效果，考虑到灭菌的可靠性主要在保温阶段进行，故可以简单地利用式㏑(N/N0) =-kt来粗略估算灭菌所需时间。
有一发酵罐内装40m3培养基，在1210C温度下实罐灭菌，原污染程度为每1ml有2×105个耐热细菌芽孢，已知1210C时灭菌速度常数k=1.8min-1，求灭菌失败机率为0.001时所需时间。
解：N0=40×106×2×105=8×1012(个)Nt=0.001(个) k=1.8(min-1)㏑(Nt/N0)=-ktt=2.303/k[lg(N0/Nt)]=2.303/1.8[lg(8×1015)]三、培养基分批灭菌的优缺点(书122)优点：无需专门的灭菌设备,设备投资少,灭菌效果可靠,对灭菌用蒸汽要求低缺点:对培养基成分破坏大,升温时间长,难以实现自动控制.四、培养基连续灭菌的优缺点连续灭菌的优点：（适用于大型罐）1、可采用高温短时灭菌，营养成分破坏少，有利于提高发酵产率；2、发酵罐利用率高；3、蒸汽负荷均衡；4、采用板式换热器时，可节约大量能量；5、适宜采用自动控制，劳动强度小；6、可实现将耐热性物料和不耐热性物料在不同温度下分开灭菌，减少营养成分的破坏。
缺点：1、对小型罐无优势，不方便，对设备要求高；2、蒸汽波动时灭菌不彻底；3、当培养基中含有固体颗粒或有较多泡沫时，以分批灭菌好，防止灭菌不彻底。
五、热阻定义：是指微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。
可用比死亡速率常数k来表示。
六、空气除菌的方法1、辐射灭菌原理α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超声波等能破坏微生物的核酸或蛋白质，从而起到杀菌作用。
2.加热灭菌加热方法可用蒸汽、电和空气压缩机产生的热量3、静电除菌原理高压产生电晕，电晕使空气分子电离为带正电和负电荷的空气离子，遇到空气中固体微粒和液体微粒，使后者带上电荷分别向两极运动，利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘、除菌的目的4.介质过滤除菌法原理:利用有孔介质从气体中除去微生物。
空气中的微生物菌体是依靠气流通过过滤介质时，由于滤层纤维的层层阻碍，迫使空气在流动过程中多次改变气流速度大小和方向的绕行运动，从而导致微生物微粒与滤层纤维间的产生撞击、拦截、布朗运动、重力及静电引力等运动，从而把微生物微粒截留、捕捉在纤维表面上，实现过滤的目的。
第五章种子扩大培养一、什么是种子扩大培养指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定发酵产量高、数量充足、无污染的生产菌种的过程。
二、种子扩大培养的目的和要求目的：接种量的需要、菌种的驯化、缩短发酵时间、保证生产水平。
要求：应根据菌种的生理特性选择合适的培养条件获得代谢旺盛、数量足够的种子。
三、制备种子的准则1、细胞生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长，迟缓期短；2、生理性状稳定；3、菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求；4、无杂菌污染；5、保持稳定的生产能力。
四、种子罐的级数的概念种子罐级数：指制备种子需逐级扩大培养的次数，取决于菌种生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度；所采用发酵罐的容积五、接种量：移入种子的体积除以接种后培养液的体积的值。