生物工艺学1.docx

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生物工艺学1

一、微生物培养基

1.培养基的定义：

培养基是人工配制的供微生物生长、繁殖、代谢和合成人们所需产物的营养物质和原料，同时培养基也为微生物等提供营养外的其它生长所必需的条件。

2.培养基的要求：

（1）都必须含有合成细胞组成所必需的原料

（2）满足一般生化反应的条件（3）一定的PH条件（4）工业生产的培养基所用的原材料还必须a.来源丰富，价格低廉质量稳定b.根据生产菌的营养特征与产物合成二者兼顾c.符合工艺设备的要求。

3.培养基的作用：

培养基的组成和配比是否恰当，对微生物的生长、产物的合成、提取工艺的选择、产品的质量、产量有很大影响。

4.发酵培养基的成分碳源的作用：

一是为微生物菌种的繁殖生长提供能源和合成菌体所必需的碳成分；二是为合成目的产物提供所需的碳成分。

碳源的分类：

快速利用（单糖、麦芽糖）

缓慢利用（淀粉等）

举例：

青霉素产生菌可利用葡萄糖（G）、麦芽糖（M）、淀粉（S）、乳糖（L），利用效果不一样；为G>M>S>L

快速利用糖的培养基有时反而会抑制了产物合成，慢速利用的糖为培养基常会促进产物合成。

原因是快速利用碳源的分解产物抑制了产物形成的关键。

生产上采取相应的方法

（1）缓慢利用碳源的使用

（2）流加葡萄糖（3）用混合碳源（快速利用碳源在菌体生长过程中碳的来源，慢速利用碳源在产物合成过程作为碳的来源）

5.氮源：

主要构成菌体细胞物质（氨基酸、蛋白质、核酸）和含氮代谢物。

可分为有机（有时也是某些产物的前体）和无机（分为生理碱性物质和生理酸性物质，对稳定和调节发酵过程中PH有积极的作用）氮源两类。

生理碱性物质：

经微生物的生理作用（代谢）后能形成碱性物质的无机氮源

生理酸性物质：

经微生物的生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源

6.前体：

某些化合物加入到培养集中，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的变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。

将前体与促进剂比较：

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。

7.培养基成分选择的原则：

（1）营养物质应满足微生物生长的需要；

（2）营养物浓度和配比应适当（注意各种成分的相互作用）；（3）理化条件适宜；（4）根据培养目的选择成分。

8.培养基的类型及选择：

培养基的影响因素：

组成成分，配比，缓冲能力，粘度，消毒是否彻底，消毒后营养物质的破坏程度及原料中杂质的含量对菌生长的产物合成的影响等。

分类：

（1）天然培养基，利用微生物的组织、器官及其抽提物配制的培养基。

合成培养基，使用成分完全了解的化学药品配制而成的培养基。

半合成培养基，由部分天然材料和部分已知的纯化学药品组成培养基。

（2）液体培养基，固体培养基（1.5%琼脂），半固体培养基（0.5-1.0%琼脂）（3）种子培养基：

适合微生物菌体生长的培养基，目的是为下一步发酵提供数量较多强壮而整齐的菌种。

繁殖和菌种保藏培养基（4）基本培养基，完全培养基，补充培养基（5）加富培养基，选择培养基（a.根据对碳氮源的需求选择，b.根据微生物的理化抗性设计），鉴别培养基

固体培养基凝固剂应具备的条件：

（1）能被微生物液化，分解和利用

（2）在微生物生长的温度范围内保持固体状态，凝固点对微生物无害（3）适用范围广（4）透明度好，稳定度好，价格低廉。

2、种子扩大培养

1.种子扩大培养：

将保存在沙土管，冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量的一定质量的纯种的过程。

2.作为生产菌的基本要求：

（1）高产稳产，合成能力高，遗传性相对稳定，菌种不衰退，难变异

（2）要求较粗放，较易培养生长繁殖较快，可利用比较多种的原料，培养周期短，生产工艺简便，有一定抗污染能力，包括抗杂菌抗噬菌体。

（3）非病原菌（4）最好能耐自身代谢产物，反馈调节抑制酶的活性，是产量达不到生产的要求，最好可耐高低温，耐酸碱，产生泡沫少。

3.

生产上防止菌种衰退和变异采取的措施：

（1）适宜的保存方法，主要原理是利用低温干燥真空，如斜面、沙土、矿物油。

（2）限制使用期：

斜面1-2月移植，沙土1-2年。

（3）减少传代次数，限制菌种的开启次数，主要是为防止染菌。

（4）定期分纯，分离后的单细胞要进行生产能力测定，要求不低于原有菌种。

4.

制备过程：

保存菌种--斜面上活化--悬浮液--一级种子罐--二级种子罐--发酵罐

实验室生产车间

对于产孢子能力强及孢子发芽、生长成熟快的菌种采用固体培养基培养孢子。

对于产孢子能力不强或孢子发芽慢的菌种可以采用摇瓶液体培养法。

对于不产生孢子的菌种采用的方法是斜面培养--活化几次--摇瓶

5.种子罐级数：

是指制备种子需逐级扩大培养的次数，生产上至少要用二次发酵，但种子罐级数多，则设备多，污染的机会也多，工艺也就复杂。

6.种子罐级数的决定因素;

（1）菌种生长特性

（2）孢子发芽及菌体发芽速度（3）所采用发酵罐的容积。

7.大量接种的优缺点：

优点：

（1）大量接种可缩短生产周期，则产物合成时间可提前，合成时间增加，不少种子液中会有水解酶类，有利于发酵利用

（2）可有效的防治发酵罐的前期污染，有相当部分的特别是抗生素的生产，种子液中有抗生素有利抑菌。

缺点：

（1）要求种子罐多

（2）种子罐含代谢废物，副产物。

在发酵罐中可能抑制菌的生长的产物合成（3）具体接种多少要经过实验和生产检验。

不同菌种所选择的种子罐级数：

a细菌：

生长快，二级发酵b霉菌：

生长较慢，三级发酵c放线菌：

生长更慢，四级发酵d酵母菌:

一级发酵

8.影响种子质量的因素：

（1）原材料的质量，生产过程中经常出现种子质量不稳定的现象，主要原因是原材料质量波动。

原材料质量波动其主要作用的是无机离子含量不同，如微量元素Mg、Cu、Ba离子能刺激孢子形成。

磷含量太多或太少也会影响孢子的形成。

（2）培养条件，a.温度，温度对多数斜面孢子质量有显著影响；b.湿度，制备斜面孢子培养基的湿度对孢子的质量和数量有较大影响；c.通气量，在发酵罐中培养的种子除保证供给已被利用的培养基外，有足够的通气量可以提高种子质量。

（3）斜面冷藏时间，斜面冷藏时间对孢子质量的影响与孢子成熟程度有关。

9.种子质量的控制措施：

（1）培养基所用原料要经过发酵试验合格才可以使用

（2）严格控制灭菌后培养基的质量。

（3）斜面培养基使用前需在适宜温度下放置一段时间。

（4）共生产用的孢子培养基要用比较单一的氮源，作为选种或分离的培养基则采用较复杂的有机氮源。

3、发酵工艺控制（重点）※

1.发酵过程的状态：

间歇式a.培养基加入与发酵液放出是一致的b.发酵一次进行。

连续式a.培养基加入到放出是一致的b.培养罐中处于稳定状态。

2.分批发酵的定义：

分批发酵是一种准封闭式系统，种子接种到培养基后除了气体流通外发酵液始终留在生物反应器内。

3.分批发酵的优缺点：

优点，操作简单，操作引起杂菌的概率低，不会产生菌种老化和变异的现象。

缺点，非生产时间较长，设备利用率低。

4.补料发酵的定义：

补料发酵是在分批发酵过程中补入新鲜的料液，以克服由于养分的不足，导致发酵过早结束，由于只有料液的输入，没有输出，因此，发酵液的体积在增加。

5.补料分批发酵的优缺点：

优点，使2发酵系统中维持很低的基质浓度，和连续发酵相比，不许严格的无菌条件，不会产生菌种老化和变异等问题。

缺点，存在一定的非生产时间，和分批发酵相比，中途要流加新鲜培养基，增加了染菌的风险。

6.补料发酵的类型：

（1）按补料方式不同分为连续，半连续和多周期流加

（2）按补料成分不同分为单一组分和多组分（3）按控制方式不同分为反馈控制和无反馈控制

7.※※连续发酵的定义:

连续培养是发酵过程中一边补入新鲜的料液，一边以相近的流速放料，维持发酵液原来的体积。

8.连续发酵的优缺点：

优点，能维持低基质浓度，可以提高设备利用率和单位时间产量，便于自动控制；缺点，菌种发生变异的概率较大，要求严格无菌控制。

9.发酵过程的动力学类型：

（1）发酵动力学：

研究各种发酵过程变量在活细胞作用下变化的规律以及各种发酵条件对这些变量变化速度的影响。

影响发酵速度的因素有基质中糖或碳源、菌体、产物。

（2）类型：

a.类型一特点：

菌生长比速度Uc.Up都有一个高峰；三者的高峰同时出现，三者趋于平行；产物的量和碳源利用量有一定的化学计量关系。

（三者指的是碳源利用速度，菌生长速度，产物形成速度）b.类型二特点碳源利用的比速度有两个高峰，分别在两个时期第一个在菌体生长第二个在于产物合成。

产物的类型有中间产物的积累；无中间产物的积累，如延胡索酸发酵。

C.类型三特点：

分成两个时期，但菌体接近或达到最大值时，产物开始生长。

菌体生长和碳源利用没有第二个高峰期。

产物的形成与碳源的利用没有量上的关系，都是属于次级代谢产物。

产物量占发酵液的0.1---2%

10.发酵条件的影响及其控制

（1）温度对发酵的影响及其控制：

a影响发酵温度因素：

产热因素（生物热和搅拌热）；放热因素（蒸发热和辐射热）。

温度通过以下几个方式影响发酵过程：

影响各种酶的反应速率和蛋白质的性质；影响发酵液的物理性质；影响生物合成的方向。

b另外，温度过低则反应速度降低周期长，温度过高则反应速度快，但菌种易衰老，影响产量，菌生长与产物合成所需温度不同。

11.微生物好氧和氧的供给：

（1）微生物的需氧量一以下因素有关：

a.菌种的特性（生理状态、菌龄、生长阶段）b.培养基成分与浓度（碳源、氮源、微量成分、二氧化碳浓度）c.细胞浓度（细胞浓度高，好氧高）d.温度（温度高，好氧高，所以高温发酵需供养加强）

（2）提高培养基溶氧速率的方法：

a.提高C*，据亨利定律（在通入的空气中掺入纯氧，提高罐压也是提高氧分压的一种方法）b.提高Kla（搅拌，提高通气量）c.降低培养基粘度d.降低培养基浓度e.添加某些物质增加溶氧f.与培养液液柱体积有关

12.PH值、二氧化碳、基质浓度对发酵的影响：

引起PH下降的因素：

碳氮比碳过多，中间补糖空气溶氧不足；消耗油加的过多；生理酵性物存在，氨被利用PH下降。

引起PH上升的因素：

碳氮比中氮过多氨基酸释放，PH上升；中间补料中氨水或尿素等碱性物加的过多；生理碱性物加入过多，ph上升。

PH控制：

（1）培养基的配比

（2）中间补料控制OH，补糖或氨水、尿素。

（3）PH电极控制加补料或酸，碱控制

13.二氧化碳的控制：

发酵液中二氧化碳的浓度对微生物的生长速度和产物形成有两方面作用，一是刺激作用即二氧化碳作用；二是抑制作用。

主要是影响细胞膜的结构，导致膜的流动性发生变化。

控制方法是通过调节通风和搅拌来控制。

14.补料的影响与控制：

※※

补料的作用：

可以控制抑制性底物的浓度；可以解除或减弱分解产物的阻遏；可以使发酵过程最佳化。

补料的优点：

（1）用控制营养物浓度的方法来控制菌的生长速度，使菌生长不致太快衰老，自溶推迟，达到增加时间，提高产物量的作用。

（2）作为控制，扭正异常发酵手段（如发酵罐中通气不良，可能是菌丝成团或萎缩）（3）增加增加发酵液总体积。

补料的内容：

所补之物与菌种有关，与培养基原料有关。

补料的依据:

常用的是残糖浓度，溶氧浓度和PH

15.污染的防止与挽救：

杂菌污染的危害：

（1）引起异常发酵，影响产物产量a.生长菌生长受到抑制b.碳氮消耗加剧，PH不正常变化c.泡沫一般多粘稠颜色加深，是培养液发酵发臭d.发酵周期缩短。

（2）影响产物提炼，使产物质量得不到保证。

（3）对产品质量的影响a对内在品质的影响b.对产品外观的影响

（4）对过滤的影响，造成过滤时间加长，影响设备周转使用，破坏生产平衡，大幅度降低多虑的收率。

（5）对三废的影响。

与危害程度相关的几个方面

（1）与产品品种有关，酒精与丙酮乙酸程度较小；氨基酸，核酸比较严重

（2）染菌与发酵周期有关，发酵周期长较易染菌，如果发酵前中期染菌后果较严重。

（3）杂菌的类型：

a.染球菌，后果较严重，其繁殖速度较快。

b.染短杆菌，后果较严重。

c.染菌时间越早后果越严重。

d.染菌量越多危害越大。

（4）染菌的原因，公共系统染菌影响面大，后果严重

判断发酵是否染菌应以无菌实验结果作为依据，无菌培养的目的：

（1）了解整个过程中是否存在染菌的隐患与死角。

（2）监测灭菌是否彻底

（3）是否有杂菌从外界侵入

总染菌率：

一年内发酵染菌的批次与总投料批次数之比

引起染菌的主要途径和原因：

（1）生产环节：

种子培养阶段可能染菌（菌种在保存、转移过程染菌；种子扩大培养，种子罐染菌或培养菌带菌）。

防止方法：

选择抗污染能力强的菌株；定期分存；进行无菌实验

（2）杂菌类型：

a.染芽孢菌，设备死角染菌，使芽孢存活b.染霉菌，培养基灭菌不彻底c.染球菌，大部分从空气来，主要是空气过滤系统失败d.染革兰氏阴性菌，大部分从水中来，是由于设备的渗漏。

（3）从杂菌规模分析：

a.车间中多罐染菌，且染菌类型相同，则问题出现在公共系统，例如连消系统。

B.单罐连续染菌，大部分是由于设备原因造成c.偶然染菌

（4）从染菌时间来分析，如发酵早期染菌，可能是种子罐染菌，培养基灭菌不彻底。

发酵中的早期染菌设备渗漏，管道有死角，操作不慎。

染菌防治应以防为主。

发酵后的防治措施：

种子罐染菌，先灭菌在倒罐，再空消取用备种或倒种

（1）前期染菌a.危害不大时，采取补料的方法（就繁殖力不强的杂菌而言），使生产菌占绝对优势b.危害较大：

一般采用先补加营养，再重新灭菌，再接种。

C.危害特别大时：

先放掉一部分发酵液，新配一部分培养基加入，灭菌再接种，再发酵

（2）中后期染菌：

a.降低罐温，调PH，变通气量，降低杂菌繁殖速度b.对分法，在生产抗生素时使用，降低杂菌数量，降低杂菌毒物的浓度c.加抑制剂或杀菌剂，如抗生素，添加量由实验而定d.提前放罐进行提炼，杂菌分泌的代谢物会影响发酵产物，杂菌会分解产物的情况下用，可加P玉米浆，让菌加速代谢，提前放罐。

噬菌体的污染与防治

为什么噬菌体污染的后果比杂菌要严重的多并且噬菌体在发酵工业中及其普遍？

※

A.其个体极小B.繁殖速度快C.会产生发酵侵染噬菌体的恶意循环，可能引起整个周期连续倒罐。

感染噬菌体的途径：

（1）溶原菌为生产菌，其感染的温和噬菌体在转移过程，由于条件的改变，可能发生变异，可能变为裂解性或烈性噬菌体，从而引起危害。

（2）噬菌体感染的三个条件：

环境中有噬菌体，环境中有活的菌体，要有接触条件。

噬菌体的防治措施：

（1）要定期对生产环境采取药物处理

（2）如果是大面积污染要用漂白粉或石灰水喷洒（3）如果是小面积污染则采用新洁尔灭菌。

（4）改进生产设备，空压机的进风口要安在离开地面比较高的空中（5）选育抗噬菌体的菌株（6）采用专一性不同的生产菌株（7）采用药物防治的方法（整合及，表面活化剂，聚氨类，抗生素）

挽救被噬菌体污染的方法：

a.种子罐:

重消，倒罐，空消b.前期：

补料，重消，温度可以低一点，可接入抗性菌株c.中后期：

一般采用加热处理再提取，适合于产物要耐热，不是热解的产物。

D.只要感染了噬菌体，都要灭菌，最好用甲醛重蒸。

氨基酸工艺学

1、氨基酸发酵的代谢控制方式：

1.菌种的代谢调控2.控制发酵条件3.控制细胞的渗透性4.控制旁路代谢5.控制反馈作用物的浓度6.消除终产物的反馈抑制和阻遏作用7.促进ATP的积累，以利于氨基酸的生物合成。

2、谷氨酸的发酵机制：

菌种--斜面---摇瓶种子---种子罐

淀粉

水---------水解---过滤--中和--淀粉水解糖--配料--发酵

谷氨酸的生物合成途径※※※

糖经EMP途径和HMP途径生成丙酮酸；丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA；丙酮酸经CO2固定途径生成草酰乙酸，两者形成柠檬酸进入TCA循环；TCA循环中间产物α-酮戊二酸，在谷氨酸脱氢酶的作用下，还原氨基化合成谷氨酸。

CO2固定途径：

C6H12O6+NH3+1.5O2C5H9O4N+CO2+3H2O

1摩尔葡萄糖可以生成1摩尔的谷氨酸。

理论收率为81.7%

乙醛酸循环途径：

DCA途径发酵谷氨酸，糖的转化率大大降低

6乙酸+2NH3+3O22C5H9O4N+2CO2+6H2O

理论转化率仅为54.4%。

与谷氨酸生产菌生长水平好坏有关的因素：

菌种，工艺，设备条件协同配合；正常条件下，菌种产生谷氨酸在发酵液中的浓度为1mg/ml（1%）；对代谢调节，细胞膜透性与环境条件协同配合。

提高氨基酸生产水平的方式：

1.强化二氧化碳固定途径，具体措施是加入适量的Mn离子和生物素。

2.控制溶氧浓度，低溶氧浓度，丙酮酸会向乳酸方向转化，溶氧浓度高则NADPH有被氧化的可能。

影响谷氨酸生物合成的外在因素

1.生物素对谷氨酸发酵的影响※※：

生物素的结构式

※

（1）生物素对糖代谢的影响。

生物素参与糖代谢过程，增加糖代谢速度，主要影响糖酵解速度，影响EMP和HMP的比率。

生物素充足的条件下，打破了糖降的速度与丙酮酸氧化速度之间的平衡，丙酮酸趋于生成乳酸的反应，引起乳酸的溢出。

（2）控制生物素的浓度，以实现对乙醛酸循环的封闭。

（3）生物素对氮代谢的影响，生物素丰富时，出现“只长酸不长菌”的现象。

在生物素亚适量的情况下，几乎异柠檬酸裂解酶，琥珀酸氧化能力弱，苹果酸和草酰乙酸脱羧反应停滞，在铵离子适量存在的条件下，生成积累谷氨酸，生成的谷氨酸也不通过转氨作用生成其他氨基酸或蛋白质。

在生物素充足的条件下，，异柠檬酸裂解酶活性增加，琥珀酸氧化能力加强，丙酮酸。

氧化能力加强，乙醛酸循环比率加大，草酰乙酸，苹果酸脱羧反应增加，蛋白质合成加强，谷氨酸量降低，合成谷氨酸通过转氨作用合成其它氨基酸的量增加。

（4）生物素对菌体细胞膜透性的影响。

生物素是菌体细胞膜合成的必需物质，通过控制生物素的的浓度，干扰磷脂中脂肪酸的生物合成。

谷氨酸生产菌大多是生物缺陷性，发酵是控制生物素亚适量，使细胞变形拉长，改变了细胞膜的通透性引起代谢失调使谷氨酸得以积累。

生物素贫乏时，细胞内的谷氨酸含量少而且容易析出，而培养基中积累大量谷氨酸；生物素丰富时，培养基中几乎不积累谷氨酸，而细胞内却含有大量的谷氨酸，不容易析出。

2.供氧浓度对谷氨酸合成的影响※：

溶氧过量，NADPH的再氧化能力增加，使α-KGA的还原氨基化受到影响，不利于谷氨酸的合成。

溶氧不足时会积累大量的乳酸，使PH降低，不利于谷氨酸的合成，同时一部分的葡萄糖转化成乳酸，影响糖酸转化率，降低了产物的提出率。

3.NH4+的浓度影响：

影响发酵液的PH值；与产物的形成有关，含量过低不利于α-KGA的还原氨基化，含量过高产生谷氨酰胺（关于氨代谢的调节，控制谷氨酸发酵的关键之一就是降低蛋白质的合成能力，使合成的氨基酸不能转化为其它的氨基酸或蛋白质）

4.磷酸盐的影响：

磷酸盐过量促进EMP途径，打破EMP途径与TCA途径之间的平衡，积累丙酮酸从而产生乳酸；产生并积累VaL（VaL:

a.可以抑制葡萄糖转化为丙酮酸，使谷氨酸的合成受阻。

B.消耗了丙酮酸，降低了糖酸转化率。

C.发酵液中VaL的存在，严重影响了谷氨酸的结晶析出）。

控制细胞膜透性的方法：

（1）化学方法a.控制磷脂的合成，导致形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜b.通过添加表面活性剂或是饱和脂肪酸。

作用机制是，表面活性剂和高级饱和脂肪酸的作用并不在于它的表面作用，而是在不饱和脂肪酸的合成过程中作为抗代谢物具有抑制作用，对抗生素有拮抗作用。

注意要控制好添加剂的添加时间和浓度.c.油脂缺陷，机制是控制相应缺陷物质的亚适量。

d.甘有缺陷，机制是阻碍谷氨酸生产菌细胞壁的合成丽日添加青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁的合成后期进行，导致形成不完全的细胞膜。

注意添加时间，过早则产生细胞太少，过晚则会导致只长菌不产酸。

（2）物理方法，利用温度敏感菌株，控制温度转换时间并要在温度转换之后进行适度的剩余生长。

谷氨酸生产菌的特征、育种以及扩大培养

填空可能有：

现有谷氨酸生产菌主要是四个属，短杆菌科的短杆菌属和棒杆菌科的棒菌属、小杆菌属以及节杆菌属。

现代谷氨酸生产菌的主要特征※※※：

（1）细胞形态主要是线形，球形，短杆形

（2）革兰氏阳性菌无芽孢，无鞭毛不能运动（3）都是需氧型微生物（4）属于生物素缺陷型（5）脲酶强阳性（6）不分解淀粉，纤维素、油脂酪蛋白以及明胶等（7）发酵中菌体形态发生明显变化，同时发生细胞膜渗透性变化（8）二氧化碳固定酶系活力强（9）异柠檬酸裂解酶的活力欠缺或微弱，乙醛酸循环弱（10）α-酮戊二酸氧化能力缺失或减弱（11）还原型辅酶Ⅱ进入呼吸链能力强（12）柠檬酸合成酶、乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶以及谷氨酸脱氢酶活力强（13）能利用醋酸不能利用石蜡（14）具有向环境中泄漏谷氨酸的能力（15）不分解谷氨酸，并能耐高浓度的谷氨酸，产生谷氨酸5%以上。

在发酵过程中发现菌体形态发生明显变化时就是谷氨酸产量激增的过程。

谷氨酸发酵的代谢控制育种：

（1）日常菌种工作a.定期分纯b.小剂量诱变刺激，可以淘汰生长微弱的菌株c.高产菌制作安培瓶

（2）选育耐高渗透压的菌株（3）选育不分解利用谷氨酸的菌株（4）选育细胞膜渗透性好的菌株（5）选育强二氧化碳固定反应的突变株（选育氟丙酮酸敏感性变异株；选育以琥珀酸为唯一碳源的培养基上生长快又大的菌株）（6）选育减弱乙醛酸循环的突变株（选育琥珀酸敏感型的突变株；选育不利用醋酸的突变株）（7）选育强化TCA循环中从柠檬酸到α-酮戊二酸代谢的菌株（8）选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株（9）选育强化能量代谢的突变株

菌种扩大培养的各个过程的培养基成分不同，各个成分在培养过程中的作用是什么？

一级培养的目的是培养大量繁殖活力强的菌株，影响种子质量的主要因素有培养基的构成、温度、PH（零时时PH不宜太高，培养结束时的PH不宜太低，PH上升后有所下降时，培养时间已经接近结束）、溶解氧（长菌阶段对氧要求比发酵时低，溶氧水平高会抑制长菌）、接种量（以1%为宜）、培养时间。

原料预处理

淀粉水解糖的制备：

1.淀粉水解糖应满足的条件

（1）含糖量大于16%

（2）糖液清净（3）糖液不含糊精（4）糖液不变质（5）透光率在90%以上（6）糖转化率在90%左右

DX值：

糖化液中的葡萄糖含量占干物质的百分率

DE值：

即为葡萄糖值，用以表示淀粉还原程度

淀粉水解糖的制备方法※※※：

（1）酸解法：

以有机酸或无机酸为催化剂，特点是生产方便，设备简单，水解时间短，设备生产能力大。

要求是设备耐腐蚀，耐高温高压，对原料要求严格，否则易发生副反应。

（2）酶解法：

淀粉乳用α淀粉酶液化，然后用酸将其水解成葡萄糖。

适用于大米或粗淀粉原料，可省去其精制过程。

（3）双酶法：

原理是先用淀粉酶将原料水解成低聚糖或糊精，再用糖化酶将其水解成葡萄糖。

（4）酸酶法：

水解糖化酶

淀粉糊精或低聚糖葡萄糖

适用于淀粉颗粒坚硬的原料。

淀粉酸水解工艺：

原料（淀粉，水，酸）调浆（用温水处理）糖化冷却中和脱色滤除杂糖液

常用的酸有盐酸（催化能力强，但中和后产生氯化物增加糖液灰分，影响结晶分离和收率），硫酸（催化能力较强，但是用硫酸钙在蒸发时已形成污垢，影响传热），草酸（催化能力较低，用碳酸钙中和时，生成的草酸钙可基本除去，糖液纯度高，颜色浅）。

加酸量应以淀粉乳的PH为指标，控制PH在1.5左右；酸的添加方法不同对水解会有很大影响，采用高压短时的方法；糖化设备所选用的径高比在1.5--2.5；水解糖液应先冷却再中和，终点PH在4.0--5.0；用活性炭吸附和高离子交换树脂脱色法。

淀粉双酶法水解工艺：

双酶法制糖工艺包括两个步骤：

淀粉的液化和糖化。

淀粉液化的方法有升温液化（加入氯化钙的作用是保护酶的活性），高温液化，喷射液化和分段液化。

谷氨酸的发酵控制