敖*

（2011—2012學年第一學期）

課程名稱發酵工藝學___________

課程編號090903205____________

課程性質必修課_____________

教學時數54_________________

教學對象09級食品科學與工程方向.

授課教師余有貴_____________

職稱教授_____________

邵陽學院生物與化學工程系

2011年08月

目錄與課時安排

1、緒論3h

1.1發酵與發酵工業的概念

L2發酵工程技術的發展簡史

1.3發酵工業的特點與范圍

1.4發酵方法的類別與流程

1.5發酵工業的現狀與展望

1.6《發酵工藝學》課程與專業學習的關系

2、菌種4h

2.1發酵工業用菌種

2.2種子擴大培養

3微生物的代謝調節6h

3.1微生物對初級代謝的調節

3.2次級代謝調節機制

3.3代謝工程

4、培養基3h

3.1概述

3.2培養基的設計

3.3淀粉水解糖的制備

3.4糖蜜的前處理

3.5纖維素代糧發酵

3.6精細有機氮源的加工

5、培養基滅菌和空氣除菌8h

5.1滅菌的意義和方法

5.2培養基的濕熱滅菌

5.3空氣的除菌

5.4無菌檢測及發酵廢氣廢物的安全處理

6、微生物發酵動力學5h

6.1概述

6.2分批培養動力學

6.3連續培養動力學

6.4補料分批培養動力學

7.發酵工業中氧的供需3h

7.1微生物對氧的需求

7.2發酵過程氧的傳遞

7.3發酵過程耗氧與供氧的關系

7.4影響氧傳遞的因素

7.5發酵過程中的氧傳遞效率

7.6溶解氧、攝氧率和Kia的測定

8、發酵工藝控制12h

8.1概述

8.2溫度對發酵的影響與控制

8.3pH對發酵的影響與控制

8.4溶解氧對發酵的影響與控制

8.5二氧化碳對發酵的影響及控制

8.6基質濃度對發酵的影響及補料捽制

8.7泡沫對發酵的影響與控制

8.8工業發酵污染的防治

8.9發酵終點的判斷

9、發酵產物的提取與精制概論2h

9.1發酵產物的分類

9.2提取與精制的過程

9.3一般流程和單元操作

10、發酵產品生產舉例6h

10.1谷氨酸發酵生產工藝

10.2檸檬酸發酵生產工藝

11、發酵經濟學2h

10.1概述

10.2市場、產品與成本

10.3產品成本的控制

10.4成本平衡

L緒論

教研室：生物工程教師姓名：余有貴

課程名稱發酵工藝學授課專業及班次09級食品科學與工程方向

授課內容緒論授課方式及學時講授、3H

明確《發酵工藝學》的學習內容，建立發酵產品生產過程的整體理念，理解該

課程在專業學習中的重要地位，激發學生的學習熱情。掌握發酵、發酵工程、發酵

目的要求

工業的概念與特征、發酵工業發展簡史，熟悉發酵工業范疇和生產流程，了解發酵

工業的發展現狀與趨向。

重點與難點(1)教學重點：發酵、發酵工程、發酵工業的概念、發酵工業發展簡史；

(2)教學難點：發酵工業范疇和生產流程

(1)發酵與發酵工業的概念

(2)發酵工程技術的發展簡史

講授內容

(3)發酵工業的特點與范圍

及

(4)發酵方法的類別與流程

時間分配

(5)發酵工業的現狀與展望

(6)《發酵工藝學》課程與專業學習的關系

(1)田洪濤.現代發酵工藝原理與技術.化學工業出版社,2007

(2)余龍江.發酵工程原理與技術應用.化學工業出版社,2006

參考資料

(3)俞俊棠,唐孝宣等.新編生物工藝學.化學工業出版社,2003

(4)姚汝華主編.微生物工程工藝原理(第二版).廣州:華南理工大學出版社,2005

教學過程

一、發酵、發酵工程與發酵工業的概念

1、發酵

1.1傳統發酵：發酵(fermentation)一詞最初來源于拉丁語“發泡、沸涌”(佗rvere)的派生詞，即指酵

母菌在無氧條件下利用果汁或麥芽汁中的糖類物質進行酒精發酵產生C02的現象，或者是指酒的生

產過程。

1.2生化和生理學意義的發酵：指微生物在無氧條件下，分解各種有機物質產生能量的一種方

式，或者更嚴格地說，發酵是以有機物作為電子受體的氧化還原產能反應。如葡萄糖在無氧條件下

被微生物利用產生酒精并放出C02?

1.3工業上的發酵：泛指利用微生物制造或生產某些產品的過程。包括：I)厭氧培養的生產過

程，如酒精，乳酸等；2)通氣(有氧)培養的生產過程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等。產品有細

胞代謝產物，也包括菌體細胞、酶等。

2、發酵工程

發酵工程：是指利用微生物的生長繁殖和代謝活動來大量生產人們所需產品過程的理論和工程

技術體系，是生物工程與生物技術學科的重要組成部分。發酵工程也稱作微生物工程，該技術體系

主要包括菌種選育和保藏、菌種的擴大生產、微生物代謝產物的發酵生產和純化制備，同時也包括

微生物生理功能的工業化利用等。

發酵工程技術（fermentationengineering）：是指利用生物細胞（或酶）的某種特性，通過現代

工程技術手段進行工業規模化生產的技術。因此，它是一門多學科、綜合性的科學技術；它既是現

代生物技術的重要分支學科，又是食品工程的重要組成部分。

生化工程：研究生物反應過程中（包括微生物發酵、動植物細胞培養、酶促反應）中帶有共性

的特殊性工程技術問題的學科。

現代發酵工程技術和現代生物工程技術密切相關：現代發酵工程技術需要基因工程技術和細胞

工程技術提供優良的生物細胞（或酶）；而基因工程技術和細胞工程技術獲得的優良的生物細胞（或酶）

必須經過發酵工程技術、酶工程技術、生化工程技術，才能實現生物工程技術的產業化。

生物工程五大主要技術體系關系

3、發酵工業

定義：是指利用微生物的生命活動產生的酶，對無機或有機原料進行酶加工，獲得產品的工業。

獲得發酵產品的條件：1）適宜的微生物；2）保證或控制微生物進行代謝的各種條件：3）進行

微生物發酵的設備；4）精制成產品的方法的設備。

二、發酵工程技術的發展簡史

1、發酵工程技術的歷史階段及其特點

發酵工程技術的歷史大致可分為自然發酵階段、純培養發酵階段、深層通氣發酵階段、代謝調

控發酵階段、全面發展階段、基因工程階段等六個階段，其每個階段的特點見下表。

2、技術轉折點

第一個轉折點：純培養。

第二個轉折點：通氣攪拌。青霉素一抗菌素發酵工業。二十世紀四十年代初，第二次世界大戰

爆發，青霉素的發現，迅速形成工業大規摸生產；1928年由Fleming發現青霉素；1941年美國和

英國合作對青霉素進行生產研究;1943年沉浸培養:5m3—200u/ml；當今：100m：'—200m：'—5-7

萬u/ml；鏈霉素、金霉素、新霉索、紅霉素

第三個轉折點：代謝控制。包括：酶的活力調控，酶的合成調控（反饋控制和反饋阻遏），解除

菌體自身的反饋調節，突變株的應用，前體、終產物、副產物等。

第四個轉折點：基因工程菌。資源利用：基因、動物、海洋。

發酵工程技術的歷史階段及其特點

階段及年代技術特點及發酵產品

自然發酵階段（1900年以前）利用自然發酵制的釀酒、制醋、栽培食用菌、釀制醬油、醬品、泡菜、

干酪、面包以及謳肥等

利用微生物純培養技術發酵生產面包酵母、甘汕、酒精、乳酸、丙酮、

純培養發酵階段（1900?丁醇等厭氧發酵產品和檸檬酸、淀粉酶、蛋白酶等好氧發酵產品

1940）該階段的特點是：生產過程簡單，對發酵設備要求不高，生產規模不大,

發酵產品的結構比原料簡單，屬于初級代謝產物

利用液體深層通氣培養技術大規模發酵生產抗生素以及各種有機酸、酣

制劑、維生素、激素等產品

深層通氣發酵階段（1940?該階段的特點是：微生物發酵的代謝從分解代謝轉變為合成代謝：真正

1957）無雜菌發酵的機械攪拌液體深層發酵罐誕生；微生物學、生物化學、生化工

程三大學科形成了完整的體系

利用誘變育種和代謝調控技術發酵生產氨基酸、核甘酸等多種產品

代謝調控發酵階段（1957?該階段的特點是：發酵罐達50?200m：'。；發酵產品從初級代謝產物到

I960）次級代謝產物：發展了氣升式發酵罐（可降低能耗、提高供氧）；多種膜分離

介質問世

利用石油化工原料（碳氫化合物）發酵生產單細胞蛋白；發展了循環式、

全面發展階段（I960?1979）噴射式等多種發酵罐：利用生物合成與化學合成相結合的工程技術生產維生

素、新型抗生素；發酵生產向大型化、多樣化、連續化、自動化方向發展

利用DNA重組技術構建的生物細胞發酵生產人們所希望的各種產品，如

胰島素、干擾素等基因工程產品

基因工程階段（1979?）該階段的特點是：按照人們的意愿改造物種、發酵生產人們所希望的各

種產品；生物反應器也不再是傳統意義上的鋼鐵設備，昆蟲軀體、動物細胞

乳腺、植物細胞的根莖果實都可以看作是?種生物反應器；基因工程技術使

發酵工業發生了革命性變化

三、發酵工業的特點與范圍

1、發酵工業的特點

發酵工業是利用微生物所具有的生物加工與生物轉化能力，將廉價的發酵原料轉變為各種高附

加值產品的產業。其主要特點如下：

1）條件的溫和性。發酵過程一般都是在常溫常壓下進行的生物化學反應，反應條件比較溫和。

2）原料的廉價性。可采用較廉價的原料（如淀粉、糖蜜、玉米漿或其他農副產品等）生產較高價

值的產品。有時甚至可利用一些廢物作為發酵原料，變廢為寶，實現環保和發酵生產的雙層效益。

3）反應的專一性。發醒過程是通過生物體的自適應調節來完成的，反應的專一性強，因而可以

得到較為單一的代謝產物。

4）產物的多樣性。由于生物體本身所具有的反應機制，能專一性地和高度選擇性地對某些較為

復雜的化合物進行特定部位的生物轉化修飾，也可產生比較復雜的高分子化合物。

5）生產的非限制性。發酵生產不受地理、氣候、季節等自然條件的限制，可以根據訂單安排通

用發酵設備來生產多種多樣的發酵產品。

基于以上特點，發酵工業日益受到人們的重視。與傳統的發酵工藝相比，現代發酵工業除了上

述發酵特點之外更有其優越性。如除了使用從自然界篩選的微生物外，還可以采用人工構建的“基

因工程菌”或微生物發酵所生產的酶制劑進行生物產品的工業化生產，而且發酵設備也為自動化、

連續化設備所代替，使發酵水平在原有基礎上得到大幅度提高，發酵類型不斷創新。

2、發酵工業的范圍

2.1根據產業部門劃分

若將發酵工業的范圍按照產業部門劃分，大致可分為以下16類：

①釀酒工業（啤酒、葡萄酒、白酒等）；

②食品工業（醬油、食醋、腐乳、酸乳等）；

③有機溶劑工業（酒精、丙酮、丁醇等）；

④抗生素工業（青霉素、頭抱霉素、鏈霉素、土霉素等）；

⑤有機酸工業（乳酸、檸檬酸、葡萄糖酸等）；

⑥酶制劑工業（淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、木聚糖酶、植酸酶等）；

⑦氨基酸工業（絲氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、賴氨酸，腺甘蛋氨酸等）；

⑧核甘酸工業（環磷腺甘、肌甘酸、肌甘等）；

⑨維生素工業（維生素B2、維生素B12、維生素C等）；

⑩生理活性物質工業（激素、赤霉素等）；

（ID微生物菌體蛋白工業（酵母、單細胞蛋白、菌體活性飼料等）；

?醫藥工業（微生物基因工程菌發酵的新型醫藥產品，如乙肝疫苗、干擾素等）。

?微生物性功能食品發酵工業（低聚糖、真菌多糖、活性肽、活性微量元素、功能性不飽和脂肪

酸等）;

（M）食品添加劑發酵工業（黃原膠、海藻糖、食用色素、Nisin等）；

?環境凈化發酵工業（廢水和污水的生物處理等）；生物能發酵工業（利用沼氣、纖維素發酵生產

酒精、乙烯、甲烷等）；

?冶金發酵工業（微生物探礦、采油和石油發酵脫硫等）。

2.2根據產品類型劃分

依據最終發酵產品的類型，發酵工程技術的研究、開發、應用范圍包括以下內容：

①微生物菌體的培養與發酵生產屬于食品發酵產品范圍的有酵母菌、單細胞蛋白、螺旋藻、

食用菌、活性乳酸菌和雙歧桿菌等益生菌；涉及其他發酵產品范圍的還有人畜用活菌疫苗、生物殺

蟲劑（殺鱗翅目、雙翅目昆蟲的蘇云金芽硝桿菌、蠟樣芽抱桿菌菌劑；防治松毛蟲的白僵菌、綠僵菌

菌劑）。特點：細胞的生長與產物積累成平行關系，生長速率最大時期也是產物合成速率最高階段，

生長穩定期產量最高。

②微生物酶的發酵生產目前工業用酶大多來自微生物發酵產生的胞外酶或胞內酶，再經分離、

提取、精制得到酶制劑（emzymepreparation）,酶制劑的種類主要有a-淀粉酶、淀粉酶、葡萄

糖汁酶、支鏈淀粉酶、蔗糖酶、乳糖酶、葡萄糖異構酶、纖維素酶、堿性蛋白酶、酸性蛋白酶、中

性蛋白酶、果膠酶、脂肪酶、凝乳酶、過氧化氫酶；還有某些用于醫藥生產和醫療檢測的藥用酶，

如青霉素酰化酶、膽固醇氧化酶、葡萄糖氧化酶、氨基酰化酶：用于傳統釀酒工業的各種酒曲的生

產可看成是復合酶制劑的生產。現在已有很多能制劑加工成固定化酶，使發酵工業和酶制劑的應用

范圍發生重大變化。生物合成特點：需要誘導作用，或遭受阻遏、抑制等調控作用的影響，在菌種

選育、培養基配制以及發酵條件等方面需給予注意。

③微生物代謝產物的發酵生產微生物的代謝產物有初級代謝產物、中間代謝產物、次級代謝

產物，為了提高代謝產物的產量，需要對發酵微生物進行遺傳特性的改造和代謝調控的研究。利用

發酵工程技術生產的微生物代謝產物主要有氨基酸、核甘酸、維生素、有機酸、脂類、功能性食品

活性成分、食品添加劑、有機溶劑、抗生素、生物能源物質（酒精、生物柴油、氫氧型微生物電池）、

激素、生長素等。特點：各種次級代謝產物都是在微生物生長緩慢或停止生長時期即穩定期所產生

的，來自于中間代謝產物和初級代謝產物。

④生物轉化發酵利用生物細胞中的一種或多種酶作用于某一底物的特定部位（基團），使其轉

化為結構類似并具有更大經濟價值的化合物的生化反應。生物轉化的最終產物不是生物細胞利用營

養物質經過代謝而產生，而是生物細胞中的酶或酶系作用于某一底物的特定部位（基團），進行化學

反應而形成。生物轉化包括脫氫、氧化、脫水、縮合、脫竣、羥化、氨化、脫氨、異構化等。其特

點是特異性強（反應的特異性強、結構位置的特異性強、立體的特異性強）、工藝簡單、操作方便、

條件溫和、環境污染小。發酵工業中最重要的生物轉化是高附加值化合物的生產，如結構類似的同

族抗生素、類固醇、前列腺素的生產。

⑤微生物特殊機能的利用（微生物廢水處理和其他）：利用微生物消除環境污染（生產生物可降

解塑料聚羥基丁酯PHG）；利用微生物發酵保持生態平衡；微生物濕法冶金：利用基因工程菌株開拓

發酵工程新領域。

四、發酵方法的類別與流程

1、類別

根據對氧的需要區分：厭氧和有氧發酵

根據培養基物理性狀區分：液體和固體發酵

根據從微生物生長特性區分：分批發酵、補料分批發酵和連續發酵

2、流程

(W9

-

<vt

m(

工藝過程：1）發酵原料的選擇及預處理；2）微生物菌種的選育及擴大培養；3）發酵設備選擇

及工藝條件控制：常溫、常壓。種子擴大培養和發酵采用不同的工藝；4）發酵產物的分離提取；5）

發酵廢物的回收和利用。

五、發酵工業的現狀與展望

1、發酵工業的發展現狀

目前，全球發酵產品的年銷售額在400億美元左右，并以每年約7%?8%的速率增長。我國發

酵行業生產企業有5000多家，主要發酵產品的年產值高達1300億元。

發酵工程技術給人類社會生產力的發展帶來了巨大的潛力涉及到解決人類所面臨的食品與營

養、健康與環境、資源與能源等重大問題。

人類社會經濟發展的危機：隨著人類社會經濟發展，當前的能源結構、資源結構、環境狀態已

不能支撐現有的發展模式。特別重要的是隨著煤、石油等能源的耗竭以及環境保護的急需，如果沒

有基于科技進步的大力開發，能源和資源將難以支撐人類社會進一步發展的目標。傳統的粗放型經

濟增長方式必定走到盡頭，必需走資源節約型、環境友好型的道路。

2、發酵工業的應用前景

未來學家說：21世紀是生物技術世紀；

科學家預言：21世紀世界即將在生物技術上取得重大突破，新世紀之初，科學方面的主要將

在生物學、遺傳學和醫學、新型生物材料、能源、環境保護上有所突破；

經濟學家則認為：21世紀20年代，生物經濟將由目前的形成階段進入成長階段，即工業生產

與商業開發階段。

隨著生物技術的發展，發酵工程的應用領域也在不斷擴大，而且發酵工程技術的巨大進步也逐

漸成為動植物細胞大規模培養產業化的技術基礎。發酵原料的更換也將使發酵工程發生重大變革。

2000年以后，由于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代的手段，諸如色氨酸的前體發酵，長鏈脂肪煌（十三正烷燒、十四正烷煌）

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。

發酵工程未來的發展趨向主要有以下兒大方面：

①基因工程的發展為發酵工程帶來新的活力。以基因工程為龍頭，對傳統發酵工業進行改造，

提高發酵單位；或建立新型的發酵產業（主要針對醫藥生物技術產品而言）。如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。

②新型發酵設備的研制為發酵工程提供先進工具。新型發酵設備主要指發酵罐，也可稱為生物

反應器。例如，固定化反應器是利用細胞或酶的固定化技術來生產發酵產品，提高產率0日本東京

大學利用Methylosiumtrichosporium細菌，以甲烷做基質，采用生物反應器細胞固定化技術連續

生產甲醇，產量大大提高。英國科學家設計一種“光生物反應器”培養水藻，通過光合作用將太陽

能轉化為生物量燃料，其轉化率比一般農作物和樹木要高得多。可使光合作用達到最佳程度，并可

以從釋放的氣體中回收氫能。

③大型化、連續化、自動化控制技術的應用為發酵工程的發展拓展了新空間。現代生物技術的

成功與發展，最重要的是取決于高效率、低能耗的生物反應過程，向它的高效率又取決于它的自動

化，大大提高生產效率和產品質量，降低了成本，可更廣泛地開拓發酵原料的來源和用途。生物反

應器大型化為世界各發達國家所重視。發酵工廠不再是作坊式的而是發展為規模龐大的現代化

企業，使用了最大容量達到500t的發酵罐，常用的發酵罐容重達到20?120t。

④強調代謝機理與調控研究，使微生物的發酵機能得到進一步開發。

⑤生態型發酵工業的興起開拓了發酵的新領域。隨著近代發酵工業的發展，越來起過去靠化學

合成的產品，現在已全部或部分借助發酵方法來完成。也就是說，發酵法正毛漸代替化學工業的某

些方面，如化妝品、添加劑、飼料的生產。有機化學合成方法與發酵生物合成方法關系更加密切，

生物半合成或化學半合成方法應用到許多產品的工業生產中。微生物酶催化生物合成和化學合成相

結合，使發酵產物通過化學修飾及化學結構改造進一步生產更多精細化工產品開拓一個全新的領域。

⑥再生資源的利用給人們帶來了希望。隨著工業的發展，人口增長和國民生活的改廢棄物也日

益增多，同時也造成環境污染。因此，對各類廢棄物的治理和轉化，變害為實現無害化、資源化和

產業化就具有重要意義。發酵技術的應用達到此目標是完全可能近來，國外對纖維廢料作為發酵工

業的大宗原料引起重視。隨著對纖維素水解的研究，取之不盡的纖維素資源代糧發酵生產各種產品

和能源物質具有重要的現實意義。目前，對纖廢料發酵生產酒精已取得重大進展。

六、《發酵工藝學》課程與專業學習的關系

現代發酵工程技術研究的內容可分為上游工程、下游工程和輔助工程三部分。其中，上

游工程技術包括：①物料的輸送和原料的預處理；②發酵培養基的選擇、制備和滅菌；③菌

種的選育、保藏、復壯和擴大培養；④發酵過程的動力學；⑤發酵醪的特性；⑥氧的傳遞、

溶解和吸收：⑦發酵生產設備的設計、選型和計算；⑧發酵過程的工藝技術控制。下游工程

技術包括：①發酵醪與菌體的分離；②發酵產物的提取；③發酵產物的精制。輔助工程技術

包括：①空氣凈化除菌與調節系統；②水處理和供水系統；③加熱和制冷系統。

通過《發酵工藝學》的學習，將技術基礎課與發酵工業的操作原理結合起來，了解發酵工業控

制的特性及共性，并且熟悉發酵工業的工藝流程及常用術語，為今后從事生物工程的有關科研和生

產打下良好的基礎。學好了該門課程為今后就業提供必備的專業知識、能力和素質，畢業后去生物

工程相關的企、也、科研院所、教育與行政機關等行業工作。

學習方法：預習、聽課、記筆記、復習與獨立完成作業、查閱參考資料。

思考題

1、名詞解釋：發酵、發酵工程、發酵工業

2、發酵工程技術經歷的歷史階段與關鍵轉折點是什么？

3、工業發酵過程包括哪些主要工藝環節？

2.菌種

教研室：生物工程教師姓名：余有貴

課程名稱發酵工藝學授課專業及班次09級食品科學與工程方向

授課內容菌種授課方式及學時講授、4H

掌握菌種擴大培養工藝流程及技術控制，熟悉發酵工業對菌種的要求和種子質量

目的要求

要求，了解工業常用菌種。

(1)教學重點：工業菌種的要求和種子擴大培養

重點與難點

(2)教學難點：種子擴大培養的技術控制

講授內容

(1)發酵工業用菌種

及

(2)種子擴大培養

時間分配

(1)曹軍衛,馬輝文.微生物工程(第二版).科學出版社,2006

參考資料

(2)姚汝華.微生物工程工藝原理.華南理工大學出版社,2005

教學過程

菌種在發酵工業中起著重要作用，它是決定發酵產品是否具有產業化價值和商業化價值的關鍵

因素，是發酵工業的靈魂。早期工業生產使用的優良菌種都是從自然界分離得到的，然后經過多年

的選育，發酵性能穩步提高。如青霉素生產菌種(Penicilliumnotatum),1929年弗萊明剛發現時，

其淺表層培養只有1?2U/mJ經過四十多年的誘變育種，目前已達到60000U/mL以上，產量提高

了兒萬倍。常規菌種選育包括自然選育、誘變育種、雜交育種、原生質體融合育種等技術。20世紀

50年代以后，隨著生物化學的發展，人們對微生物的代謝途徑有了較為全面的認識，同時發現了代

謝過程中的各種調節機制，在此基礎上，實現定向育種。20世紀70年代以后，分子生物學的發展,

使人們可以在DNA水平上對微生物進行有目的的改造，為微生物育種帶來了一場技術革命，產生了

一種全新的育種技術——基因工程育種。通過基因工程育種，可以實現對傳統發酵產業的技術改造,

大大提高發酵水平，而且還可以建立新型的發酵產業，即利用基因工程菌生產微生物原來所沒有的

代謝產物。

一、發酵工業用菌種

1、發酵工業對菌種的要求

微生物廣泛分布于土壤、水和空氣等自然界中，資源非常豐富。目前認為，人類研究創微生物

不足總數的10%。從自然界中分離出來的菌株有的可直接利用，有的則需要進行人工誘變，得到的

突變體才能被利用。特別是隨著育種新技術的更新，不斷滿足新產品和原料轉換對新菌種的需求。

作為大規模生產的微生物工業用菌種，應盡可能滿足下列要求：

(1)菌種能在廉價原料制成的培養基上迅速生長和大量合成目的產物。

(2)菌種能在要求不高、易控制的培養條件(糖濃度、溫度、pH值、溶解氧、滲透壓等)下迅速

生長和發酵，以縮短發酵周期。在天氣炎熱地區應選擇耐高溫菌種。

(3)根據代謝調控要求選擇高產菌株，如營養缺陷型菌株或調節突變型菌株。

(4)菌種抗噬菌體能力強，以防止感染噬菌體而造成“倒罐”現象的發生。

(5)菌種純粹，不易退化，可保證發酵生產和產品質量的穩定性。

(6)菌種不是病原菌，不產生任何有害的物質和毒素，以保證產品的安全.

2、常用的工業微生物

微生物在自然界中分布極為廣泛，不斷地開發和利用微生物資源是人類社會實現可持續發展的

必由之路，也是解決現代社會經濟高速發展所帶來的人口、資源、能源、環境、健康等問題的重要

途徑。但到目前為止，人們所知道的微生物種類不到總數的10%,而真正被利用的還不到1%,進

一步開發利用微生物資源的潛力很大。發酵工業廣泛應用于醫藥化工、食品輕工、農業、環保等諸

多領域，發酵工業應用的微生物種類很多，可分為兩大類即可培養微生物和未培養微生物。

2.1細菌

細菌(bacteria)是一類單細胞的原核微生物，在自然界分布最廣，數量最多，與人類生產和生

活關系十分密切，也是工業微生物學研究和應用的主要對象之一。細菌以較典型的二分分裂方式繁

殖。細胞生長時，環狀DNA染色體復制，細胞內的蛋白質等組分同時增加一倍，然后在細胞中部產

生一-橫段間隔，染色體分開，繼而間隔分裂形成兩個相同的子細胞。如間隔不完全分裂就形成鏈狀

細胞。

工業生產常用的細菌有枯草芽預桿菌、醋酸桿菌、棒狀桿菌、短桿菌等。用于生產各種酶制劑、

有機酸、氨基酸、肌甘酸等。此外，細菌常用作基因工程載體的宿主細胞，用于構建基因工程菌來

生產外源物質，如利用大腸桿菌生產核酸和蛋白質疫苗等。

2.2放線菌

放線菌(actinomycetes)因菌落呈放射狀而得名，是類介于細菌和真菌之間的單細胞微生物，

它的細胞構造和細胞壁的化學成分與細菌相同。但在菌絲的形成、外生抱子繁殖等方面則類似于絲

狀真菌。它是一個原核生物類群，在自然界中分布很廣，尤其在含有機質豐富的微堿性土壤中分布

較廣，大多腐生，少數寄生。放線菌主要以無性胞子進行繁殖，也可借菌絲片段進行繁殖。它的最

大經濟價值在于能產生多種抗生素。從微生物中發現的抗生素有60%以上是由放線菌產生的，如鏈

霉素、紅霉素、金霉素、慶大霉素等。

常用的放線菌主要來自于鏈霉菌屬、小單抱菌屬和諾卡菌屬等。

2.3酵母菌

酵母菌(yeast)不是微生物分類學上的名詞，通常指一類單細胞，且主要以出芽方式進行無性繁

殖的真核微生物。酵母菌在自然界中普遍存在，主要分布于含糖較多的酸性環境中，如水果、蔬菜、

花蜜和植物葉子上以及果園土壤中。酵母菌多為腐生，常以單個細胞存在，以出芽方式進行繁殖，

母細胞體積長到一定程度時就開始出芽。芽長大的同時母細胞縮小。在母細胞與子細胞之間形成隔

膜，最后形成同樣大小的子細胞。如果子細胞不與母細胞脫離就形成鏈狀細胞，稱為假菌絲。在發

酵生產旺期，常出現假菌絲。

工業生產中常用的酵母有啤酒酵母、假絲酵母、類酵母等，分別用于釀酒、制造面包、生產脂

肪酶以及生產可食用、藥用和飼料用酵母菌體蛋白等。

2.4霉菌

霉菌(mould),指“發霉的真菌”，是一群在營養基質上形成絨毛狀、網狀或絮狀菌絲真菌的通

稱，并非微生物分類學上的名詞。

霉菌是人們早就熟知的一類微生物，與人類日常生活關系密切。它在自然界廣為分布，大量存

在于土壤、空氣、水和生物體中。它喜歡偏酸性環境，大多數為好氧性，多腐生，少數寄生。霉菌

的繁殖能力很強，能以無性抱子和有性抱子進行繁殖，多以無性抱子繁殖。其生長方式是菌絲末端

的伸長和頂端分支，彼此交錯呈網狀。菌絲的長度既受遺傳性狀的控制，又受環境的影響。菌絲或

呈分散生長，或呈團狀生長。

工業上常用的霉菌有藻狀菌綱的根霉、毛霉、犁頭霉，子囊菌綱的紅曲霉，半知菌綱的曲霉、

青霉等。它們可廣泛用于生產酶制劑、抗生素、有機酸及自體激素等。

2.5未培養微生物

未培養微生物(unculturedmicroorganisms)是指迄今所采用的微生,物純培養分離及培養方法

還未獲得純培養的微生物。未培養微生物在自然環境微生物群落中占有非常高的比例(約為99%),

無論是其物種類群，還是新陳代謝途徑、生理生化反應、產物等都存在著不同程度的新穎性和豐富

的多樣性，因而其中勢必蘊涵著巨大的生物資源。

自從科赫于19世紀發明使用固體培養基及純培養技術以來，人們采用各種純培養方法從自然環

境中分離得到眾多微生物的純培養。但人們同時也發現，在顯微鏡下可以觀察到的絕大部分自然環

境微生物，很難或不能通過傳統純培養分離方法得到其純培養。于是，人們對這類微生物進行了廣

泛深入的研究，并于1982年提出了“不可培養微生物”的概念。Stackebrandt等將那些利用分子

生物學技術能夠檢測到，但還不能獲得純培養的微生物定義為“(至今)未培養微生物”.

未培養微生物廣泛存在于各種自然環境中，特別是各種極端環境中。在極端環境下能夠生長的

微生物，稱做極端微生物，又稱嗜極菌(extremophiles)。極端環境指普通微生物不能生存的環境，

如高溫、低溫、高壓、高鹽度、高輻射以及較強的酸堿環境。研究極端微生物有利于人們了解生命

的本質，同時這些微生物在發酵工業中具有極為重要的應用價值。

表2T工業上常用的微生物

微生物類別微生物名稱產物用途

短桿菌味精、谷氨酸食用、醫藥

酒精濃醪發酵、啤酒釀造、葡萄糖制造、糊精制造、糖漿制造、

枯草桿菌淀粉酶

紡織品退漿、銅版紙加工、洗衣業、香料加工(除去淀粉)

細菌

皮革脫毛柔化、膠卷回收銀、絲綢脫膠、醬油速酥、水解蛋白、

枯草桿菌蛋白酶

飼料、明膠制造、洗衣業

梭狀桿菌丙酮、丁醇工業有機溶劑

巨大芽抱桿菌葩萄糖異構前由葡萄糖制造果糖

大腸桿菌酰胺的制造新型育霉素

短桿菌肌甘酸醫藥、食用

節桿菌強的松醫藥

蠟狀芽布桿菌青霉素酶青霉素的檢定、抵抗青霉素敏感癥

酒精酵母酒精工業、醫藥

酵母II.汕醫藥、軍工

假絲酵母石油及蛋白制造低凝固點石油及酵母菌體蛋白等

假絲酵母環烷酸廠.業

酵母菌

啤酒酵母細胞色素、輔酎甲、酵母片、凝血質醫藥

類酵母脂肪酶醫藥、紡織脫蠟、洗衣業

阿氏假囊酵母核黃索醫藥

脆壁酵母乳糖酶食品匚業

檸檬酸工業、食用、醫藥

柚或酶柑橘罐頭脫除苦味

黑曲霉酸性蛋白酶啤酒防濁劑、消化劑、飼料

單寧酶分解單寧、制造沒食子酸、酶的精制

糖化的酒精發酵工業

棲土曲霉蛋白酶用途與枯草桿菌蛋白的同

根霉根霉糖化酶前萄糖制造、酒精廠糖化用

根霉脩體激素醫藥

霉菌

土曲霉甲叉丁二酸r?lk

赤霉菌赤霉素農業（植物生長刺激素）

梨頭霉留體激素醫藥

青霉菌青霉素醫藥

青霉菌前萄糖氧化酶蛋白除去葡萄糖、脫氧、食品罐頭儲存、醫藥

灰黃霉菌灰黃霉素醫藥

木霉菌纖維素酶淀粉和食品加工、飼料

黃曲蠹菌淀粉酶醫藥、工業

紅曲霉紅曲霉糖化酶葡萄糖制造、酒精廠糖化用

各類放線菌鏈毒素、新生霉素、卡那霉素醫藥

小單布菌慶大霉素醫藥

放線菌

灰色放線菌蛋白酶用途與枯草桿菌蛋白酶同

球泡放線菌俗體激素醫藥

目前，未培養微生物的研究方法主要包括兩種：?是模擬自然培養法；二是宏基因組分析法。模擬

自然培養法就是模擬微生物生長的自然環境對未培養微生物進行可培養研究，目前主要集中在原位

培養、培養條件優化、單細胞微操作等方面，即利用傳統純培養法，結合分子生態學方法對自然環

境微生物進行分析，了解未培養微生物多樣性、系統發育和基本的生理特性，然后依據其系統發育

關系相近的可純培養微生物的生理代謝特征和其生存的自然環境條件，設計培養基和培養條件，最

終獲得純培養。一旦獲得微生物的純培養，則采用可培養微生物相同或相似的途徑進行開發利用。

宏基因組分析法是直接依據基因或基因組、蛋白質序列，以及其調節表達機制構建高效表達的

工程菌等途徑進行開發利用。即通過對未培養微生物的宏基因組分析（metagenomicanalysis）來利用

未培養微生物的基因資源，這一方法可以不經過對未培養微生物的純培養過程，而直接在基因水平

上開發利用未培養微生物。通過構建未培養微生物群落的集群基因組（collectivegenomes）,并對

其進行測序，得到各組成微生物的基因組序列，結合蛋白質組學的研究結果，采用比較基因組學

（comparativegenomics）的方法鑒定存在于各物種的所有基因。這可以使人們詳細了解未培養微生

物、極端微生物的新的代謝途徑、基因表達的調控機制，找到病原、抗性等基因，并發現新的基因

等。這些信息不僅可以使人們認識基因和物種進化的過程，以及未培養物種的組成及其系統發育關

系，而且還可以讓人們了解其生態學功能、確定其生態位，為準確設計培養基和培養條件，以便最

終獲得其純培養奠定了基礎。這些工作都為未培養微生物的開發利用開辟了極為廣闊前景。

盡管人們對未培養微生物的研究已取得一定進展，但對它們的形態、生理特性、代謝功能，以

及它們對環境的影響等，難以進行實驗研究。因此，目前成功應用未培養微生物的例子還不多。已

有不少學者致力于新的分離培養技術的探索，突破傳統的概念，建立新的方法，獲得過去未曾發現

的新的微生物種類，例如發現了利用有毒的電子傳遞物質的類群、微小的納米級的細菌等。這些都

為以后更好地利用未培養微生物奠定了基礎。目前研究較多的是諸如油層、環境污水及火山口、溫

泉等極端環境中的未培養微生物。

3、發酵菌種的選育、保藏和復壯

在發酵工程領域，圍繞發酵菌種，主要涉及以下4個方面：

1）選種

選種即選擇符合發酵生產要求的菌種。菌種的來源有兩個途徑，-是直接向科研單位、高等院

校、發酵工廠或菌種保臧單位購買；二是從自然界中分離篩選菌種。

2）育種

育種即按照發酵生產的要求，根據微生物遺傳變異理論，對現有的發酵菌種的生產性狀進行改

造或改良，以提高產量、改進質量、降低成本、改革生產工藝。育種技術包括自然選育、誘變育種、

雜交育種、原生質體融合育種、基因工程定向育種。其中基因工程定向育種是現代育種技術的標志。

3）菌種保藏

原理：菌種保藏即選擇不同發酵菌種的適宜的保藏方法，保持菌種較高的存活率，避免菌種的

死亡和生產性狀的下降，防止雜菌污染，在適宜條件下，菌種可重新恢復原有的生物學活性而進行

生長繁殖。

方法：菌種保藏的主要方法包括斜面低溫保藏法（定期移植保藏法）、液體石蠟封存法、干燥保

藏法（主要有沙土管或濾紙條保藏法、真空干燥法、真空冷凍干燥法）、液氮超低溫保藏法。研究表

明，酵母菌發酵菌種采用定期移植保藏法即可；產抱子的絲狀真菌發酵菌種一般采用干燥保藏法；

不產抱子的絲狀真菌發酵菌種須用液氮超低溫保藏法；產芽抱細菌發酵菌種一般采用干燥保藏法；

非芽抱細菌發酵菌種最好采用真空冷凍干燥法；放線的一般采用干燥保藏法。

質量控制：①保藏樣品制備前，應反復核對，監測生理生化指標，與親本特征比較；②保藏樣

品制備后，仍要按需3%抽樣檢查，一旦有誤，此批全部廢掉；③注重菌種保藏的連續性。

4)菌種復壯

狹義的菌種復壯是指一旦發現菌種生產性狀下降或雜菌污染，就必須設法采用分離純化的方法

恢復其原有的生物學性狀。廣義的菌種復壯是指菌種的生產性狀尚未衰退以前，有意識地進行純種

分離和生產性狀的測定，以期使菌種的生產性能逐步提高?狹義的菌種復壯是消極的，而廣義的菌

種復壯是積極的。

菌種退化的原因：基因突變和連續傳代。自發突變率109―10、傳種代數越多突變率越高。

二、發酵菌種的擴大培養

1、概念

種子擴大培養：將保存在砂土管、冷凍干燥管中處于休眠狀態的生產菌種接入試管斜面活化后，

再經過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級擴大培養而獲得一定數量和質量的純種過程。這些純種的培養物稱

為種子。

接種齡：種子罐中培養的菌體開始移入下一級種子罐或發酵罐時的培養時間。以生長對數期且

培養液中菌體量還未達到最高峰較為合適。

接種量：移入的種子液體積和接種后培養液體積的比例。大多數抗生素最適接種量為7%~15%。

種子罐級數：制備種子需要逐級擴大培養的次數。種子罐級數確定的依據：菌種生長特性、抱

子發芽、菌體繁殖速度、發酵缺罐的體積。

2、發酵菌種擴大培養的目的、任務

菌種擴大培養的目的是為每次發酵罐的投料提供相當數量的、代謝旺盛的種子。

菌種大培養的任務是獲得發酵活力高、接種量足夠的微生物純培養物。

3、種子的質量要求

(1)菌種細胞的活力強

(2)生理性狀穩定

(3)菌種量能滿足發酵罐的接種量

(4)無雜菌污染

(5)保持穩定的生產能力

4、獲得優良發酵種子的條件:

①有一種能使保藏的菌種轉移存活力達到最大的復活培養基上的方法;

②有一個不引起種子染菌的接種場所；

③具有定判斷種子質量標準的方法；

④具有定量測定菌種一系列生理狀態變化的方法，能正確反映生物物質的連續變化；

⑤選擇能滿足種子擴大培養的容器和其他環境條件。

5、發酵菌種擴大培養的類型和方法

5.1發酵菌種培養的基本類型和方法

(1)靜置培養和通氣培養

根據菌種對氧的要求不同，有靜置培養和通氣培養。靜置培養又稱嫌氣培養或厭氧養，指將發

酵菌種接種于含有培養基的培養器中，進行不通氣培養的方法，屬于厭氧性生物的培養方法，如雙

歧桿菌發酵、乳酸發酵、丙酮一丁醇發酵的菌種培養。通氣培養又稱氣培養或好氧培養，指將發酵

菌種接種于含有培養基的培養器中，進行通氣培養的方法，發酵工業中絕大多數發酵菌種的培養均

采用此種培養方法。

(2)固體培養和液體培養

根據培養的性質不同，有固體培養和液體培養。固體培養又稱曲法培養，是指將發酵種接種于

固體培養基中進行培養的方法，如釀酒制醋中各種曲的培養、醬油釀造和食用菌產中的菌種培養。

液體培養是指將發酵菌種接種于液體培養基中進行培養的方法，也是發工業中菌種培養的主要方法,

如氨基酸發酵、有機酸發酵、核甘酸發酵、維生素發酵、酶劑生產、食品添加劑發酵、抗生素發酵、

有機溶劑發酵等發酵中的菌種培養.

(3)淺層培養和深層培養

根據培養基的厚度，有淺層培養和深層培養。淺層培養又稱表面培養，指在三角瓶、茄子瓶、

克氏瓶、蘑菇瓶、瓷盤或曲盤(合)中進行液體或固體培養基淺層培養的方法，一般來說，實驗室一

級種子常采用淺層培養。深層培養是指在種子罐、發酵罐或曲池中進行液或固體培養基深層培養的

方法，一般來說，生產現場的二、三級種子及發酵罐種子常采用層培養。

上述為發酵菌種培養的6種基本類型和方法，在此基礎上，又有厭氧固體淺層培養、氧固體深

層培養、厭氧液體淺層培養、厭氧液體深層培養、好氧固體淺層培養、好氧固體層培養、好氧液體

淺層培養、好氧液體深層培養等多種培養類型和方法。

5.2發酵菌種的常用培養方法

(1)好氧固體淺層培養(自然通風固體淺層培養)

好氧固體淺層培養也可稱自然通風固體淺層培養，是發酵工業中制備種曲的方法。

1)固體培養最大的特點是固體曲的酶活力高，但需要較大的勞動強度。

2)其培養的設施設備有種曲室、曲盤或竹匾、種曲培養工具。

A、種曲室培養曲盤或竹匾固體種曲的場所稱為種曲室，要求保溫、保濕、防潮、密閉性好，而

且便于清洗滅菌。一般開有門、窗、天窗各一個及排風扇，以利通風降溫。墻壁是夾墻，中間填充

保溫材料或者利用厚建筑。房頂為圓弧形，向兩邊傾斜，防止冷凝水下滴而影響種曲質量。水泥地

面，四周有排水溝和暖氣片，用于保溫。曲室的大小視制曲量而定，最好一批種曲設置一個種曲室，

一般為長4m、寬3.5m、高3m。曲室內安放曲架，曲架為木質或鐵制，其大小根據竹匾和曲盤的大

小而定，一般高約2m,能放置6?8層竹匾或曲盤，每層高0.15?0.25m,最底層距地面0.5m。

種曲室每次使用前要沖洗，曲盤或竹匾用后洗凈曬干，放人種曲室，同時將其他種曲工具全部

投入種曲室內，密封門窗，采用硫黃（25g/n）3。）或甲醛（lOmL/m：）進行熏蒸24h后，即達到殺菌

目的。草簾或紗布須用水洗凈后，采用高壓蒸汽滅菌（121°C、20?30min）。接種拌料前，將手用肥

皂洗凈，再用75%酒精消毒。

B、曲盤或竹匾及種曲培養工具種曲培養是利用固體表面自然通風培養法，要求空氣與固體培養

基密切接觸，以供霉菌繁殖和散熱。所用設備為曲盤（木盤或鋁盤）或竹匾，木精大小為

0.45mX0.40mX0.05m,鋁盤大小為0.85mX0.50mX0.04m,兩端各有三個直徑為3mm泄水小

孔，竹匾的直徑為0.90m左右。種曲培養的工具還包括蒸料鍋、接種拌料臺、振蕩篩、木鏟、草簾

和紗布等。

（2）好氧固體深層培養（機械攪拌通風固體深層培養）

好氧固體深層培養也可稱機械攪拌通風固體深層培養，是發酵工業中制備生產用曲的方法，目

前比較完善的深層固體通風制曲，可以在曲房周圍使用循環的冷卻增濕的無菌空氣來控制溫濕度，

并且能根據菌種在不同生理時期的需要進行調節，曲層的翻動也全盤自動化。

培養的設施設備有制曲室、機械攪拌通風制曲池。

A、制曲室大曲室與種曲室相比，其建筑構造與技術要求基本相同，只是大曲室比種曲室的面積

要大，一般大曲室長10?12m、寬8m、高3m。大曲室的消毒滅菌與種曲室相同。

B、機械攪拌通風制曲池機械攪拌通風制曲池（如圖2—28所示），設在制曲室內，由池體、通風

裝置（空調箱或風機）、攪拌裝置（翻曲機）三部分構成。池體一般用磚砌成，上抹水泥，呈長方形，

上方敞開，長8?10m,寬2m,高1m。池壁距池底0.2m處還有0.1m的寬邊，上鋪篩板，下置假底，

假底為通風道，底部向上傾斜，傾斜度為8?10,以便通風均勻。池體兩側壁上設有齒輪導軌，供

翻曲機移動，翻曲機依靠螺旋式葉片深入曲料中轉動，并可前后左右移動，避免曲料結塊，消除曲

料中的裂縫，使曲料均勻疏松，利于通風。池體一端（傾斜較低的一端）設有通風口與風道相連，通

風口配有空調箱和風機，空調箱用磚和水泥砌成，外裝人孔、進風閥、回風閥、出風口等，內裝有

蒸汽加熱噴嘴、進水管、溢水管、進水噴嘴等。空調箱的作用是把通人曲池風道的空氣調節到一定

的溫、濕度，同時對空氣進行凈化，空調箱的進風口與風機相連，出風口與風道相連。風機一般選

用離心式鼓風機，0.3m左右厚的曲料，宜選用130?140kPa的中壓風機，風量（ma/h）為原料容積

（n?）的4?5倍，風速10?15m/s。通過曲料后的空氣含有CO?,且具有一定的溫、濕度，可以利用。

所以曲室內裝有回風管，把通過曲料后的廢氣摻入新鮮空氣中，這樣調節了空氣的溫、濕度，而且

還可以利用空氣中的C02減少霉菌由于劇烈呼吸而引起的淀粉過度分解。但C02含量最高不超過10幅

否則，致使霉菌窒息，故回風管要求安裝閥門。

(3)載體培養

好氧固體淺層培養或深層培養，統稱曲法培養，近年來，由曲法培養衍生出來的一種新方法稱

為載體培養，它是以天然或人工合成的多孔材料代替熟皮之類的固態基質作為微生物生長的載體，

營養成分可以嚴格控制。發酵結束后，將菌體和培養液擠壓出來進行抽提，載體又可以重新使用。

據報道，利用該法培養霉菌、酵母菌、放線菌，可以提取色素、肌甘酸、酶等多種產物。作為載體

應具有以下特征：

①具有多孔結構和足夠的表面積，允許空氣流通；

②能夠耐蒸汽加熱或藥物滅菌；

③幾何形狀無特殊要求，形體大小應有適當范圍；

④目前的載體材料以服烷泡沫塑料應用得較多；

⑤吸水率(指載體體積與吸收的培養基體積之比)應保持較大的變化范圍，便于靈活控制。

以泡沫塑料塊為例，每立方米質量為1.5g,邊長5?20mm,吸水率30%?90%。

(4)好氧液體淺層培養

1)好氧液體淺層培養的特點：菌種的生長繁殖速度受氧氣供給的限制，而氧氣的供給與培養基

的深度有關；菌體培養時不需要攪拌通氣，節省勞力。但該方法占地面積大，培養周期長，生產規

模受到限制。

2)好氧液體淺層培養的主要設施與設備包括培養室、搪瓷盤、培養工具等。

檸檬酸發酵生產的早期曾采用好氧液體淺層培養，隨著生產規模的擴大，檸檬酸發酵生產采用

液體淺層培養很快被液體深層培養代替。

(5)好氧液體深層培養

1)好氧液體深層培養是發酵工業中應用最多、最廣泛的方法，是指從種子罐或發酵罐底部送入

無菌空氣，再由攪拌槳葉將無菌空氣分散成微小氣泡溶解在液體培養基中，從而促進菌體生長繁殖

的培養方法。其特點是，能夠按照菌種的代謝特性以及不同生理時期的通氣、攪拌、溫度、pH等

要求，選擇最佳培養條件。目前兒乎所有好氣性發酵都采取液體深層培養法，發酵罐的容積達到500?

1000t,溫度、pH值、溶解氧等均采用自動儀器或微機控制。

2）好氧液體深層通氣培養包括三個基本控制點。第一，培養基的滅菌和冷卻。發酵罐設置夾套

（小型發酵罐或種子罐）或安裝立式熱交換器（大型發酵罐），以便對培養基進行蒸汽加熱滅菌或冷

卻水冷卻；或者將培養基通過連續加熱火菌冷卻裝置，再輸送至滅菌的發酵罐中。第二，發酵溫度

的控制。采用冷卻水循環流入發酵罐夾套或立式熱交換器中，對發酵微生物生長繁殖和發酵產生的

生物熱進行冷卻，維持恒定的發酵溫度。第三，通氣攪拌的控制。空氣經過過濾器除菌后，由發酵

罐底部進入發酵罐，再通過攪拌器將無菌空氣打碎成微小的氣泡，以延長氣液接觸的時間，加速和

提高溶氧，并有利于傳質和傳熱。

3）根據工藝控制不同，好氧液體深層通氣培養又衍生出多種方法，包括放大法液體深層培養、

兩步法液體深層培養、控制法液體深層培養、分批法液體深層培養、分批補料法液體深層培養、連

續法液體深層培養等。

4）好氧液體深層培養的主要設施與設備包括培養室和種子罐。種子罐與發酵罐形狀及結構類似，

可看成是小型發酵罐。

6、發酵菌種擴大培養的接種技術

6.1從實驗室發酵罐接種至種子罐

圖2-2從實驗室發酵罐接種至種子罐示意

如圖2—2所示，連接器A被一個內螺紋a栓蓋住，在接種前栓a擰松，E閥關閉，F閥打開，

使蒸汽從連接器A處排出。然后關F閥，開E閥，除去a栓并浸泡于強消毒劑中，則有無菌