微生物工程是利用微生物的特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系；是将传统发酵与现代DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的现代发酵技术。

富集培养是在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境下的优势种，以利分离到所需的菌株。

透明圈法、变色圈法、生长圈法、抑菌圈法（概念）组成酶：不依赖于酶底物或类似物的存在而合成诱导酶：依赖于某种底物或底物的结构类似物的存在而合成代谢工程：利用生物学原理，系统分析细胞代谢网络，并通过DNA重组技术合理设计细胞代谢途径及遗传修饰，进而完成细胞特性改造的应用性学科。

节点：代谢网络分流处的代谢产物（其中对终产物合成起决定作用的少数节点称为主节点）依赖型网络：如果网络或亚网络中的每一节点都依照化学计量规则将代谢物转化为终端产物的组成部分，那么这样的网络或亚网络就是相依型网络。

独立型网络：若由主要节点流出的代谢物不能完全合成终端产物，即代谢网络的主节点不集中，就属于独立型网络。

原生质体融合：就是把两个亲本的细胞分别去掉细胞壁，获得原生质体，将两亲本的原生质体在高渗条件下混合，由聚乙二醇（PEG）作为助融剂，使它们互相凝集，发生细胞质融合，接着两亲本基因组由接触到交换，从而实现遗传重组。

生长因子：微生物生长不可缺少的微量有机物质。

前体：指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结合到产物分子中去，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又较大的提高。

促进剂：是指那些非细胞生长所必需的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。

抑制剂：抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一代谢途径，以致可以改变微生物的代谢途径。

溶解氧(DO)：是指溶解于水中的氧的含量,它以每升水中氧气的毫克数表示.摄氧率（OUR）：单位时间内单位体积培养液中微生物摄取氧的量。

记作rO2 (mmol/L·h)。

比耗氧速率：相对于单位质量的干菌体在单位时间内所消耗的氧量。

也称呼吸强度；用Q O2表示(mmol O2 /g ·h)临界溶氧浓度：当不存在其他限制性基质时，如果溶氧浓度高于某定值，细胞的比耗氧速率保持恒定；如果溶氧浓度低于该值，细胞的比耗氧速率就会大大下降；则该值即为临界溶氧浓度。

[DO]cri剪应力：单位流体面积上的切向力；F/A最适温度：是指在该温度下最适于菌的生长或产物的生成，它是一种相对概念，是在一定条件下测得的结果。

变温培养：在抗生素发酵过程中采用变温培养比用恒温培养所获得的产物有较大幅度的提高。

二阶段发酵：最适温度分最适生长温度和最适产物合成温度，两者往往不同，各阶段可用不同温度。

呼吸商（RQ）：指菌体呼吸过程中，CO2释放率和菌的耗氧速率之比，RQ反映菌的代谢情况。

分批发酵：是指在一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式。

在这一过程中，除了氧气、消泡剂及控制pH的酸或碱外，不再加入任何其它物质。

发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖。

生长偶联型（与生长相关）：产物直接来源于产能的初级代谢（自身繁殖所必需的代谢），菌体生长与产物形成不分开。

生长部分偶联型（与生长部分相关）：产物也来源于能量代谢所消耗的基质，但产物的形成在与初级代谢分开的次级代谢中，出现两个峰，菌体生长进入稳定期，出现产物形成高峰。

非生长关联型（与生长不相关）：产物是在基质消耗和菌体生长之后，菌体利用中间代谢反应来形成的，即产物的形成和初级代谢是分开的。

发酵动力学：研究微生物生长、产物合成、底物消耗之间动态定量关系，定量描述微生物生长和产物形成过程。

分批发酵是指在一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式。

在这一过程中，除了氧气、消泡剂及控制pH的酸或碱外，不再加入任何其它物质。

发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖。

连续发酵：在发酵过程中，连续向发酵罐流加培养基，同时以相同流量从发酵罐中取出培养液。

补料分批培养：分批发酵过程中补充培养基，不从发酵体系中排出发酵液，使发酵液的体积随着发酵时间逐渐增加。

恒浊法：通过调节营养物的流加速度，利用浊度计检测细胞浓度，使之恒定。

恒化法：保持某一限制性基质在一恒定浓度水平，使菌的比生长速率µ保持一定。

前馈控制：如果被控对象动态反应慢，并且干扰频繁，则可通过对一种动态反应快的变量（干扰量）的测量来预测被控对象的变化，在被控对象尚未发生变化时，提前实施控制。

反馈控制：被控过程输出量x(t)被传感器检测，以检测量y(t)反馈到控制系统，控制器使之与预定的值r(t) （设定点）比较，得出偏差值e 。

然后采用某种控制算法根据偏差e确定控制动作u(t) 。

PID控制：P、I、D控制器的控制信号，分别正比于被控过程的输出量与设定点的偏差、偏差相对于时间的积分和偏差的变化速率。

啤酒：是以大麦和水为主要原料，大米或谷物、酒花等为辅料，制备成麦芽、经糖化、发酵等工艺而制成的一种含有二氧化碳、低酒精度和营养丰富的饮料。

糖化:是指淀粉转变成糖的过程。

我们这里讲的糖化是指利用麦芽自身的酶（或外加酶制剂）将麦芽和辅料中不溶性高分子物质分解成为可溶性低分子物质，而制得麦汁的过程。

糊化温度：指淀粉颗粒迅速吸水、膨胀、细胞壁破裂而形成糊状物的临界温度。

生物素：凡是微生物生命活动不可缺少，而微生物自身又不能合成的微量有机物质都称为生长因子。

微生物工程包括：上游工程、发酵工程、下游工程微生物工程发展简史：传统的微生物发酵技术——天然发酵、第一代微生物发酵技术——纯培养技术、第二代（近代）微生物发酵技术——深层培养技术、第三代发酵技术——微生物工程。

菌种来源：分离、筛选分离重要指标：1、菌的营养特征（一般要求采用廉价的培养基或使用来源丰富的原料）2、菌的生长温度3、菌的稳定性4、菌的产物得率和产物在培养液中的浓度5、菌对所采用的设备和生产过程的适应性6、容易从培养液中回收产物1、抗生素产生菌的分离2、抗肿瘤药物产生菌的分离3、酶抑制剂产生菌的分离4、生长因子产生菌的分离酶的激活作用和抑制作用分支生物合成途径的调节：1、同工酶（isoenzyme ）调节2、协同反馈调节3、累加反馈调节4、增效反馈调节5、顺序反馈调节6、联合激活或抑制调节代谢工程的基本过程：1）靶点设计2) 基因操作3）效果分析代谢网络组成的途径类型：收敛途径、中心代谢途径、发散途径代谢网络和亚网络的结构可以抽象为两种基本类型：独立型 和 依赖型节点类型：柔性节点、刚性节点、半柔性节点菌种选育的方向是选育“吃粗粮”、耐高温、生长快、代谢旺、产量高、质量好、无毒性的优良菌株。

自然突变两种情况：生产上所不希望的（菌种的衰退和生产质量下降）对生产有益的（生产性能提高）诱变育种：①出发菌株的选择②诱变剂及使用剂量的选择③处理方法④ 剂量几种重要突变株的筛选：1、营养缺陷型菌株的筛选2、抗性突变株的筛选3、温度敏感突变型筛选4、抗反馈调节突变株的筛选5、组成型突变株的筛选原生质体融合育种的优点，一般步骤。

菌种保藏原理：主要是根据菌种的生理生化特点，人工创造条件，使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异。

一般可通过保持培养基营养成分在最低水平、缺氧状态、干燥和低温，使菌种处于“休眠”状态，抑制其繁殖能力。

国内外重要菌种保藏机构培养基成分选择的原则：1、菌体的同化能力2、代谢的阻遏和诱导3、合适的碳氮比4、pH 的要求。

影响饱和浓度值的因素：1）温度2） 溶液的性质3）氧分压影响微生物需氧量的因素：1、微生物种类2、培养基的组成与浓度3、菌龄4、培养条件5、有毒产物的形成及积累氧传递可分供氧和耗氧两个方面：1、供氧方面的阻力：1）气膜阻力2） 气液界面阻力3）液膜阻力4）液流阻力2、耗氧方面的阻力：1）细胞周围液膜阻力2）菌丝丛或团内的扩散阻力3）细胞膜的阻力4）细胞内反应阻力 氧传质方程： 牛顿型流体与非牛顿型流体：牛顿型流体：1）服从牛顿黏性定律；2）剪应力与剪切速率之间呈直线关系；直线的斜率即为黏度μ；3）黏度μ只是温度的函数，与流变状态无关，因此是一常数。

非牛顿型流体1）不服从牛顿黏性定律2）其黏度μ不是常数，它不仅是温度的函数，而且随流动状态而异，因此没有固定的黏度值。

根据剪应力与切变率间的关系，分为：平汉塑性流体 、拟塑性流体、涨塑性流体 、凯松流体（图）影响氧传递推动力的因素：1、提高氧饱和浓度（ C*）2、降低溶氧浓度 （CL ）影响体积吸收系数KLa 的因素：1、搅拌2、空气流速3、培养液的物理性质4、空气分布器和发酵液高度对通气效率的影响5、其它因素（1）搅拌器组数和间距对溶氧的影响2）功率、转速、风量之间的关系对溶氧的影响3）有机物质和表面活性剂对KLa 影响4）压力的影响） 发酵过程控制的一般步骤：①确定能反映过程变化的各种理化参数及其检测方法 ②研究这些参数的变化对发酵生产水平的影响及其机制，获取最适水平或最佳范围③建立数学模型定L L C C r a K -=*量描述各参数之间随时间变化的关系④通过计算机实施在线自动检测和控制，验证各种控制 模型的可行性及其适用范围，实现发酵过程最优控制。

温度对微生物生长的影响：在其最适温度范围内，生长速率随温度升高而增加，当温度超过最适生长温度，生长速率随温度增加而迅速下降。

不同生长阶段的微生物对温度的反应不同 ：处于延迟期的细菌对温度的影响十分敏感。

对于对数生长期的细菌，如果在略低于最适温度的条件下培养，即使在发酵过程中升温，则升温的破坏作用较弱。

处于生长后期的细菌，其生长速度一般主要取决于溶解氧，而不是温度。

引起发酵液中pH 下降的因素（1）C/N 过高，或中间补糖过多，溶氧不足，致使有机酸积累，pH 下降；（2）消泡剂加得过多：脂肪酸增加；（3）生理酸性盐的利用；（4）酸性产物形成：如有机酸发酵。

引起发酵液中pH 上升的因素（1）C/N 过低（N 源过多），氨基氮（NH4＋）释放；（2）中间补料中氨水或尿素等碱性物质加入过多；（3）生理碱性盐的利用；（4）碱性产物形成。

泡沫的产生：通气和搅拌、代谢气体的逸出、存在稳定泡沫的表面活性物质泡沫的不利影响：①降低了发酵罐的装料系数 ②增加了菌群的非均一性③增加了染菌机会 ④大量起泡引起“逃液”，导致产物的损失 ⑤泡沫严重时会影响通气搅拌的正常进行⑥消泡剂的加入将给提取工序带来困难染菌率的统计：以发酵罐染菌批（次）为基准，染菌罐批（次）应包括染菌重消的重复染菌批（次）在内。

整个发酵周期中，无论前期或后期染菌，均作“染菌”论处。

100% 总投罐批（次））发酵（罐）染菌批（次 = ）%染菌率（ 染菌的处理：发现染菌后，应立即根据染菌的种类及产生菌的菌龄等具体情况分别进行处理。