染雾发酵工程论文 篇一
标题：发酵工程中pH值对微生物生长的影响
摘要：发酵工程中，pH值是一个非常关键的参数，对微生物的生长和代谢过程具有重要影响。本文通过综合文献研究，对不同pH值条件下微生物生长的影响进行了探讨。结果表明，微生物在不同的pH值下，生长速率和代谢产物的产量均存在差异。此外，pH值对微生物的生理状态、酶活性和基因表达等方面也有明显影响。因此，在发酵工程中，合理调控pH值对于提高发酵产物的产量和质量具有重要意义。
引言：发酵工程是一种利用微生物代谢特性进行大规模生产的技术，广泛应用于食品、医药、化工等领域。pH值作为发酵过程中的一个重要参数，直接影响微生物的生长和代谢。微生物对于pH值的变化非常敏感，不同的微生物对pH值的偏好也存在差异。因此，了解pH值对微生物生长的影响，对于优化发酵工程的设计和操作具有重要意义。
方法：本文通过查阅大量文献，综合分析了不同pH值条件下微生物生长的影响。我们重点关注了微生物的生长速率、代谢产物的产量、生理状态、酶活性和基因表达等方面。
结果和讨论：研究表明，微生物在不同的pH值条件下，生长速率和代谢产物的产量存在差异。一般来说，微生物的生长速率在其偏好pH值附近达到最大值。当pH值偏离偏好范围时，微生物的生长速率会明显下降。此外，pH值还会影响微生物代谢产物的种类和产量。例如，某些微生物在中性或弱酸性条件下产生酒精，而在碱性条件下则产生醋酸。因此，在发酵工程中，根据所需产物的要求，调控pH值是非常重要的。
此外，pH值还能影响微生物的生理状态。例如，酸性条件下，细菌细胞壁的脂多糖含量会增加，从而增强对酸的抵抗能力。此外，pH值还能影响酶的活性。许多酶对pH值非常敏感，pH值的变化会影响酶的构象和电荷状态，从而影响酶的催化活性。最后，pH值还能影响微生物的基因表达。一些研究发现，在不同pH值条件下，微生物的基因表达谱存在差异，这会直接影响生物过程的调控和代谢产物的合成。
结论：综上所述，pH值对微生物的生长和代谢具有重要影响。合理调控pH值可以提高发酵产物的产量和质量，优化发酵工程的设计和操作。因此，在发酵工程中，需要根据不同微生物的偏好pH值，合理调控发酵过程中的pH值，以实现最佳发酵效果。
参考文献：
1. Xue C, et al. Effects of pH on the growth and cellulase activity of the moderately thermophilic fungus Myceliophthora thermophila. Applied Microbiology and Biotechnology, 2014.
2. Kotlar HK, et al. Effects of pH on nutrient uptake and growth of bacteria. FEMS Microbiology Ecology, 2015.
发酵工程论文 篇二
标题：发酵工程中氧气供应对微生物代谢的影响
摘要：在发酵工程中，氧气供应是一个关键的因素，对微生物的代谢过程具有重要影响。本文通过综合文献研究，探讨了氧气供应对微生物生长、产物合成和细胞代谢的影响。结果表明，合理调控氧气供应对于提高发酵产物的产量和质量具有重要意义。
引言：发酵工程是一种利用微生物代谢特性进行大规模生产的技术，广泛应用于食品、医药、化工等领域。氧气供应是发酵过程中的一个重要因素，直接影响微生物的生长和代谢。微生物对氧气需求量和供应方式存在差异，因此了解氧气供应对微生物代谢的影响，对于优化发酵工程的设计和操作具有重要意义。
方法：本文通过查阅大量文献，综合分析了氧气供应对微生物生长、产物合成和细胞代谢的影响。我们重点关注了氧气供应方式、氧气浓度和氧气传递效率等方面。
结果和讨论：研究表明，氧气供应对微生物的生长和代谢有着重要影响。首先，氧气供应方式对微生物生长和代谢产物的产量有明显影响。传统的气体鼓泡方式容易造成气液界面的液滴破裂和气泡聚集，从而限制了氧气的传递效率。相比之下，液面曝气方式和内循环曝气方式能够提高氧气传递效率，从而促进微生物的生长和代谢产物的产量。
其次，氧气浓度也对微生物的代谢有着重要影响。适宜的氧气浓度能够提供足够的氧气供应，促进细胞的呼吸作用和能量代谢。然而，过高或过低的氧气浓度都会对微生物的代谢产生负面影响。过高的氧气浓度会导致细胞内产生过多的氧自由基，从而损伤细胞的DNA、蛋白质和脂质等生物分子。而过低的氧气浓度则会限制细胞的呼吸作用和能量代谢，影响微生物的生长和产物合成。
最后，氧气传递效率也是影响微生物代谢的重要因素。氧气传递效率取决于氧气的溶解度、气体鼓泡方式和气体传递距离等因素。提高氧气传递效率可以增加微生物的氧气供应，促进细胞的代谢活性和产物合成。
结论：综上所述，氧气供应对微生物的生长和代谢有着重要影响。合理调控氧气供应方式、氧气浓度和氧气传递效率，对于提高发酵产物的产量和质量具有重要意义。因此，在发酵工程中，需要根据不同微生物的需求，合理设计和操作氧气供应系统，以实现最佳发酵效果。
参考文献：
1. Zhang L, et al. Effects of oxygen supply on growth and metabolism of Saccharomyces cerevisiae. Applied Microbiology and Biotechnology, 2017.
2. Wang J, et al. Effects of oxygen transfer rate on antibiotic production in Streptomyces coelicolor fermentation. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 2015.
发酵工程论文 篇三
从多年发酵工程课程的讲授以及国内大部分高校发酵工程课程的讲授内容来看，发酵工程授课案例主要涉及到抗生素、氨基酸、柠檬酸等好氧发酵工艺及发酵机制，以及酒精、酿造酒、乳酸等厌氧发酵机制及工艺，很少涉及到基因工程产品如EGF、EPO、重组人乙肝疫苗等的发酵机制和工艺。生物技术药物已广泛用于治疗癌症、艾滋病、贫血、发育不良、糖尿病、心力衰竭、血友病、囊性纤维变性和一些罕见的遗传疾病[6]。目前我国从事生物技术药物产业研究与开发人数仅相当于美国的1/4，从事生物医药产品研究与开发的人才更是严重不足，已成为制约我国生物医药产业发展的瓶颈。这就要求我们编制、修订教学大纲时，在保留典型的传统菌的好氧发酵和厌氧发酵案例基础上，着重引入基因工程菌制药的发酵工艺，扩展学生的知识面，为他们将来到制药企业就业奠定良好基础。
1选取合适的教材
发酵工程优秀教材很多，像《微生物工程工艺原理》、《微生物工程》、《发酵工艺原理与技术》、《生物工艺学》、《现代工业发酵调控学》、《发酵工艺学》等，我们在前些年的教学过程中也选用了多个版本的《微生物工程》，结合我校生物技术专业学生的知识体系和培养方向，目前我们选用全国高等学校发酵工程专用教材、教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材华南理工大学姚汝华教授编写的《微生物工程工艺原理》，此书按照发酵工艺操作单元的先后顺序排布各章，脉络清晰，系统性好，该书在难易程度上很适合我们的学生，但是该书侧重于发酵机制的讲授，发酵工艺和设备没有涉及。因此，在前期教学积累的基础上，我们授课团队正在努力编写一本适合于我们自己的教材，增添发酵工艺及设备，以及基因工程产品的发酵工艺。同时为提高学习的广度和深度，为学生推荐了《发酵工艺原理》、《发酵设备》、《发酵工程实验技术》等参考书。
2开展发酵工程实验，提高学生综合素质
发酵工程是利用工业微生
物的特定性状和功能，通过发酵过程来生产目的产物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，与化学工程紧密结合的一门学科，它是连接生命科学研究与应用的桥梁[7]。在基因工程和细胞工程的应用中，要想把定向改造的物种转化成产品，也需用到发酵工程技术。发酵工程实验开展的场所是发酵罐，这是发酵工业独有的特点，同时有一套严密的工艺流程让发酵原料通过菌种吸收转化成我们所需要的发酵产品，发酵周期长，步骤繁多。通过发酵工程实验课程的学习，培养学生实际动手操作能力，让学生亲自动手操作发酵罐，开展发酵罐空消和实消操作，以及常规发酵产品如酒精、柠檬酸、青霉素的发酵，使学生真正的达到学以致用，同时又锻炼了学生的自主性、创作性和责任心。师范院校的理科学生，普遍缺乏工艺概念，但他们又非常渴望了解真正的生产过程。我们针对发酵工程的主要内容，组织学生到啤酒厂、白酒厂、制药企业开展生产实习，使学生亲自到白酒、啤酒和药物的生产线上了解工艺流程，切切实实的把课堂上学到的理论知识与生产工艺联系起来，学生反映收获很大。总之，发酵工程实验集成度较高，牵涉到生物化学、微生物学、分析化学、有机化学、发酵工艺学、化学原理等学科的实验内容，有别于普通实验课程的是工厂生产实习，真正做到理论实践相结合，最终达到学以致用的培养目的。
3改进教学方法，切实提高学生创新能力
教学方法的改革，首先取决于教师本身的学术水平和综合素质的提高，教学方法改革服从人才素质培养，以大面积提高教学质量为目标，和教学内容的改革密不可分。生动、丰富的教材，有价值的有说服力的'理论，以培养学生学习和实践的态度、思维以及能力的开放式教学，无疑会激发学生的学习兴趣。从某种意义上说教学的目的是教会学生“学会学习”，“授人以鱼，不如授人以渔”。
3.1案例教学
发酵工程是一门实验实践极强的学科，知识的归纳和总结是建立于具体的发酵机制和工艺案例的基础上。在授课过程中，典型的案例不仅使课堂生动形象，而且使学生容易理解和记忆，触类旁通，达到知识迁移的目的。例如在讲青霉素的发酵这部分内容时，通过详细讲解青霉素的发现，引出伟大的科学家弗莱明，进而讲解青霉素发酵的发酵机制、过程控制、提取及纯化相关内容，学生被激起兴趣，学起来也容易接受。学习之后，可以引导学生进行讨论，如抗生素的种类、我们生小病的时候用到了哪些抗生素、抗生素对能治疗那些疾病、滥用抗生素有何危害等等问题，使学生从思想上真正理解“抗生素是一把双刃剑”，从而在以后的生活中学以致用，进而影响身边的人及下一代合理利用抗生素，为社会进步做出贡献。
3.2启发、讨论式教学
讲课的过程中首先讲授难点、重点，善于提出问题，让学生跟着老师的思路走，随着一个又一个的问题启发学生思考、归纳、总结。比如在讲授发酵过程的控制这部分内容开始时，引入酸奶的发酵。酸奶在生活中很普遍，同学们也不陌生，有的同学家做过酸奶，因此对酸奶的发酵还有一点常识，接受起来更容易一些。首先提出问题，酸奶发酵的原料和菌种从哪里来？酸奶发酵是好氧发酵还是厌氧发酵？发酵多长时间合适，夏天和冬天发酵时间一样吗？通过这些问题，启发学生思考讨论，最终引出酸奶的发酵工艺及注意事项，随后在实验课时让每位同学亲自动手做一款自己喜欢的酸奶，巩固和吸收理论学习。
3.3比较归纳教学法
比较式教学法通过对不同知识点的对比分析，找到其相同和不同处，在比较的过程中对知识点归纳概括，有助于从本质上理解和记忆知识。比如在讲授培养基的制备过程中，让学生比较种子培养基与发酵培养基的相同点和不同点，说出两种培养基C/N比有何不同及不同的原因是什么。又比如在讲培养基的灭菌时，在讲述了分批灭菌和三种常见的连续灭菌流程连消塔——喷淋冷却流程、喷射加热——真空冷却流程、薄板热交换器连续灭菌流程之后，让学生对分批灭菌和连续灭菌进行对比总结，学生就容易理清楚，弄懂复杂的内容。
4优化考试模式，重在平时学习的思考与探讨
在发酵工程实验及理论教学考核方法中，一是包括到课情况。在开课之前详细向学生讲述发酵工程课程在生物技术专业的应用及其重要性，课程的讲授和考核方式，通过到课率来约束学生学习及实验的自觉性。二是考核内容和考核方式多样化，加强课堂考核、作业考核，平时考核与期末考核成绩的比例由原来的3∶7加大到6∶4，综合反映发酵工程课程实践性强的特色。三是实践教学实施“以考促训，以赛促练”，强化技能培养，规定技能考试不过关，不允许参加理论考试。四是在教学中注重因材施教和个性化培养。
5小结
当前生物技术飞速发展，发酵新产品不断涌出，它要求我们的发酵工程专业课教师在讲授传统知识的同时，不断学习发酵工程方面的前沿知识，及时根据发酵工程产品市场更新教学内容，同时在授课的过程中灵活采用各种教学方法，甚至有必要到工厂车间实习实训。从当前经济发展和高校改革趋势来看，生物技术专业不但在地方师范院校有很大的发展空间，而且也将是今后一些师范院校向综合型大学转型的必要环节。发酵工程课程作为生物技术专业的核心课程，是微生物学、生物化学、数学、计算机技术的应用，同时又是分子生物学、细胞工程、基因工程技术的深入开展，而生化工程、生物工业下游技术、微生物遗传育种技术又是发酵工程课程的深入和补充，因此发酵工程课程在生物技术专业承上启下，是一门非常重要的专业必修课程。所以，在当前转型发展大形势下，发酵工程课程教学改革势在必行，必须以培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力为目标，在开展理论教学基础上，切实开展实验教学和生产实习，最终培养出满足企业、市场和科研需要的优秀毕业生。
