微生物发酵类药物
微生物发酵中药的相关调查
中药发酵制药技术是在继承中药炮制学发酵法的基础上,吸取了微生态学研究成果,结合现代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药新技术,是从中药(天然
药物) 制药方面寻找药物的新疗效。传统的中药发酵多是在天然的条件下进行的,
而现在的中药发酵制药技术是在充分吸收了近代微生态学、生物工程学的研究成果而逐渐形成的。其先进发酵工艺特点是:以优选的有益菌群中的一种或几种、一株或几株益生菌作为菌种,加入中药提取液中,再按照现代发酵工艺制成产品,它是一种
含有中药活性成分、菌体及其代谢产物的全组分发酵液的新型中药发酵加工制剂。一、微生物发酵中药的应用历史
早在千余年前,我国已开始用发酵方法制药,直到现在临床仍在应用的发酵(制品) 中药有六神曲、半夏曲、淡豆豉、豆黄等,其工艺均为固体发酵。
1、微生物发酵中药中所应用到的很多微生物是药用真菌或者含有真菌的混合菌群，其中药用真菌很多本身作为中药来应用。因此一定意义上讲，中药与微生物，特别是与一些药用真菌具有密切的联系。
早在东汉年间《神龙本草经》中，就有灵芝、茯苓、猪苓、雷丸等药用真菌分别列项论述，这些药物至今沿用不衰。
2、微生物发酵中药应用历史悠久，也是传统中药加工炮制的重要方法之一，一般主要是起到中药复合炮制的作用。而且很多发酵之后的药物在临床应用上取得了较好效果。
微生物发酵中药在中医药应用中得到了很大的体现。如片仔癀的主要成分是三七的微生物发酵物；神曲由面粉、赤小豆、苦杏仁、鲜青蒿、鲜苍耳、鲜辣蓼按一定比例混匀后经发酵而成的曲剂。
3、某些传统的微生物制剂一直使用至今，其中以不同中药作为辅料，采用微生物处理后自身成为发酵物组成的一部分，如半夏炮制，神曲制备等。同时随着历史的发展，微生物发酵中药的应用也在不断变化。
半夏在整个炮制过程中使用到了一些中药，最终形成具有一定功效的以半夏为主要组成部分的中药炮制品。半夏至汉代始用汤洗去毒，即为炮制品。南北朝时增加生姜制、热汤洗、白芥子末制、头醋制等炮制品。唐代增加姜汁制，宋代增加麸炒、热洒炒、酸浆浸、米醋炒浸、生姜甘草桑白皮制、猪苓制、白矾制、萝卜制、姜矾牙皂制和半夏曲。金之时期，增加米泔浸、香油炒、菜油拌炒。明代增加盐水洗、面炒醋制、杏仁炒。清代增加巴豆制、活生姜制、猪胆汁炒、皂荚白矾姜汁竹沥制，有仙半夏和法半夏。由此可见，半夏的炮制方法繁多，而且种类各异，如仙半夏、半夏曲等，已经成为含半夏的一个复方
二、微生物发酵中药的研究现状
中药发酵研究开始于80 年代,但仅是对真菌类自身发酵的研究,如灵芝菌丝
体、冬虫夏草菌丝体、槐耳发酵等,大都是单一发酵。虽有报道加入中药,但也仅是将中药当做菌丝体发酵的菌质,同时研究发现,含有中药的菌质对原发酵物的功效有影响,只是未见深入研究。目前,已有学者呼吁中药发酵制药可按新药审批办法规定开发新药。同时也开展了另一项研究,即生物转化,我们认为它与中药发酵是密不可分的
1、利用中药为培养基的组成部分，构建药性菌质，比较发酵前后中药相关成分的变
化，为中药与药用真菌的结合寻找突破点，并开发具有良好功效的药物。
A、固体发酵：以黄芪为药性基质，黄芪占培养基组成10-20%，加入其他营养物质，研究动态过程中多糖、皂苷、蛋白质的变化，结果表明灵芝和黄芪发酵组合是可行的。南京中医药大学的庄毅教授做了这方面的大量研究，兵取得了较多成果。
B、液体发酵：三株口服液等。
2、利用微生物转化中药活性成分
微生物转化的本质是利用微生物生长代谢过程中产生的酶对特定底物进行结构修饰的化学反应，与化学反应相比，它具有区域和立体选择性强、反应条件温和、操作简单、成本较低、公害少等优点，同时能完成一些化学方法难以实现的反应。同时由于微生物种类繁多，繁殖快等特点，所以微生物转化常被用来对天然产物的结构进行修饰，从而获得一些结构更合理或活性更好的先导化合物。另外，微生物在代谢过程中可分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等几十种胞外酶进入培养基，这些酶有的可以将药物成分分解转化，形成新的化合物。
3、发酵产物与天然产物成分以及药效的研究，其中主要包括药用真菌深层发酵提取物的药理实验研究。
3.1发酵产物与天然产物成分以及药效的研究。
3.2 药用真菌深层发酵提取物的药理实验研究。
发酵虫草与天然虫草没有明显差异，表明利用虫草菌丝体来代替虫草是可行的。
雷丸茵发酵方法所获得的雷丸蛋白酶与天然雷丸蛋白酶之间没有明显差别。
分光光度法对野生蛹虫草与培植蛹虫草清除·0H自由基的作用进行对比。结果表明植蛹虫草完全可以取代野生蛹虫草在抗衰老领域发挥作用，更应当成为发展的重点。
竹黄菌的深层发酵提取物抗菌实验。竹黄菌发酵液中具有天然抗菌活性物质，且杭菌作用明显，有较广的抗菌谱。
中药对灵芝菌液体发酵过程中生物量的影响以及其发酵液对慢性支气管炎的疗效。结果发现，单纯灵芝发酵液就具有止咳、祛痰作用，对慢性支气管炎有较好的疗效，而其与中药混合发酵液在部分指标上优于CLFB。
4、中药提取液对微生物特别是药用真菌生长的影响
目前研究了一些中药对灵芝菌丝体的生长影响。
主要指标是：(生物量)及代谢产物(胞外多糖)的影响。
5、肠道菌群对中药的影响
传统中草药的使用，绝大多数以口服吸收而发挥作用，药物中的有效成分在进入肠道之后不可避免地与肠道菌群发生关联，某些成分经相应细菌的作用发生代谢转化后被吸收，较小部分的成分则以原形物直接被吸收。在肝脏解毒后经胆汁排泄，与肠道菌群接触发生结合、裂解等代谢转化再次被吸收。体内环境中肠道菌群是完成中药有效成分代谢的重要因素之一，它的作用与肝脏差不多：肠道菌群对中药有效成分的代谢处置主要是以水解和还原反应为主。目前已经发现许多种中药有效成分被肠道菌群代谢后，发生转化，产生出具有较强药理活性的代谢产物。微生物在代谢过程中可分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等几十种胞外酶进入培养基，这些酶有的可以将药物成分分解转化，形成新的化合物，有的可水解植物细胞壁的纤维素、半纤维素、果胶质等，使细胞破裂，利于有效成分溶出。
特别是采用一些酶作用于药用植物材料，使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素等物质降解，使细胞破裂，细胞间隙增加，减小细胞壁、细胞间物质传递屏障、对有效成分从胞内向胞外扩散的阻力减少，可促进有效成分的吸收提高。
6、利用微生物进行中药提取研究。
中药材有效成分往往包裹在细胞壁内，植物细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质构成的致密结构。在中药有效成分提取过程中，当存在于细胞原生质体中的有效成分向提取介质扩散时，必须克服细胞壁及细胞间质的双重阻力。
微生物在代谢过程中可分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等几十种胞外酶进入培养基，这些酶有的可以将药物成分分解转化，形成新的化合物，有的可水解植物细胞壁的纤维素、半纤维素、果胶质等，使细胞破裂，利于有效成分溶出。特别是采用一些酶作用于药用植物材料，使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素等物质降解，使细胞破裂，细胞间隙增加，减小细胞壁、细胞间质等传质屏障对有效成分从胞内向提取介质扩散的传质阻力，可促进有效成分提取率提高。
7、微生物用于中药的炮制，特别是有毒中药的炮制。
微生物由于自身存在丰富的酶系而有着在温和条件下分解转化物质的能力。
利用药用真菌对于这些毒性物质的降解和转化作用，最终可以达到降低毒性、增强功效的目的。
王和英根据临床酶学的有关理论，采用含有根霉菌和L—赖氨酸等物质的酵曲发酵五倍子。由于根霉菌能促进L—赖氨酸的生成，能促进胃肠道粘膜吸收食物中的蛋白质，有效地避免五倍子所含鞣酸在胃肠道内的竞争性消耗，降低了五倍子鞣酸与肠道内食物中的结合，从而提高了五倍子的收敛作用。
8、微生物充分利用中药为组成部分的培养基的营养，对药性基质进行了相应的提取与药效及制剂研究。
冯志华等研究了地衣芽孢杆菌C2-13发酵炮制对红花抗氧化活性的影响。结果红花经C2-13的发酵炮制其抗氧化功效显著提高。HPLC分析还观察到红花中一些成分发生了改变。结论红花中一些有效成分可能是经C2-13的生物转化提高了其抗氧化功效。
9、中药废弃物的二次利用。
由于中药按照传统的煎煮和现代的提取方法后，剩下的主要是含有纤维素、半纤维素等的药渣，同时也包括没有提取完全的一些有效成分及一些无机元素等。由于一些微生物具有降解纤维素、半纤维素的功能，因此采用微生物作由于中药药渣，或扩大该中药的适应症，或产生具有保健作用的功能性食品。
10、微生物发酵中药复合体系的建立。
将具有一定功效的微生物发酵中药，获得一个具有一定功效的发酵物，也是以后研究的方向之一。
由于微生物中很多药用真菌具有良好的治疗作用，借鉴中医药组方思想，将一些具有类似或协同作用的中药进行发酵，从而产生具有两者功效或者降低单一药物不良作用的复合体系。
三、微生物发酵中药的研究展望
对某一具体发酵中药的研究来说,主要需做好以下工作:1)加强功能微生物的菌种选育工作不再采用自然酵母菌类,而应进行广泛筛选。我们采用人体内存在的有益菌群为菌种,这些有益菌群自身在胃肠道中就有重要的生理活性作用；毒菌也是一类含有对人有强烈作用效果的菌类,极其少量的活性物质就可引起人的剧烈反应,若用这些菌类发酵有关中药,可能会收到意想不到的效果。如毒蝇鹅膏菌含有神经毒素,能引起人的精神幻觉,在欧美还有食毒蝇菌的嗜好。采用这类毒菌发酵相应的戒毒中药,有可能对开发戒毒类药物有所帮助。2)中药发酵技术及装备研究菌群的生长和繁殖状况是关系中药发酵的关键；3)发酵中药的组方及药理活性研究;4)复合微生物发酵技术研究;5)建立有效的筛选模型;6)应用现代化学分析技术,建立快速灵敏的分析检测手段;7)在研究发酵中药过程中如何贯彻中医理论的指导并吸收现代中医药的其他新成果。
A、优点——保护中药活性成分免遭破坏；提高中药药性，降低药物的毒副作用；为中药活性成分结构修饰提供新途径；开发新药，产生新药效物质；节省药源，保护环境。
B、问题——如中药自身体系的模糊，微生物生长特性的多样性等。
因此想更好的将微生物应用于中药，并结合自身研究情况，对微生物发酵中药研究提出了以下几
点展望——
1、微生物发酵中药的机理还需更深入研究。
目前微生物发酵中药的机理主要存在于以下几点基础和
推断:
(1)微生物以中药中的有效物质或一些非有效物质为前体，经微生物的代谢形成新的化合物；
(2)微生物在生长过程中还能产生丰富的初生或次生代谢产物，有些代谢产物自身就是功能良好的药物；
(3)微生物的初生、次生代谢产物和中药中的有些物质发生反应形成新的化合物;
(4)由于中药的某些物质可能对微生物的生长代谢及活性成分的产生有促进或抑制作用，微生物在中药的特殊环境中也有可能改变自身的代谢途径，从而形成新的活性成分或改变各活性成分的相互关系；
(5)因为微生物的分解转化作用，故其有可能多中药中的有毒物质进行分解，降低毒副作用。
2、选育优良发酵菌种，使微生物能够最大限度于作用于中药。
本实验室主要研究白腐菌，在应用白腐菌发酵降解一些药用植物的木质素变化
过程中，发现不同的菌种具有非常明显的降解差异性，这就表明菌种的影响很大。因此应该加大发酵菌种的筛选和评价工作，从而为微生物发酵中药研究找到比较便于深入研究的菌种。
3、加大中药废弃物的二次开发利用。
目前随着中医药现代化的发展，中药材需求量也越来越大，因此有些中药资源显得尤为紧缺。一方面应该加强道地药材的GAP种植、药材基因以及细胞培养等研究；另一方面还需要强化药材的合理利用——合理使用药材，组方更科学实用，同时药材首次利用后药渣的二次开发，微生物在这方面具有很好优势。
药渣废弃物主要含有纤维素、半纤维素等成分，同时也包括没有提取完全的一些有效成分及一些无机元素等；一些微生物具有降解纤维素、半纤维素的功能，将微生物作由于中药药渣，既可以起到降低中药生产后处理的成本，同时也可以节约原料，扩大中药适应症。
4、培养基对发酵中药影响的研究，中药的植物学基础研究也必须跟上。
由于不同中药材的物理结构以及化学结构均不同，结果导致微生物发酵行为以及结果差异很大，主要表现在不同中药含有不同量的木质素、纤维素、半纤维素，这些不同的含量导致降解情况不一样，引起这些变化不同的原因在哪里，不同结构和含量与降解以及成分变化的相关性有哪些，从而让菌种最大限度的利用以中药材为主要组成部分的培养基获取目标物，也是以后值得研究的一个方向。
5、菌种混合发酵研究。
自然界微生物的多样性决定了微生物的群居性，如何借鉴微生物的自然生长环境，获取我们需要的材料，更好的将微生物与中药结合，也是值得研究的一个问题。纵观历代微生物发酵中药的研究，其中很多时候是好几种菌种混合产生的作用效果，因此也值得借鉴。
6、发酵产物综合研究——分离、纯化等条件的优化。
首先，应该对微生物的发酵和培养等进行系统的研究，并进行成分的分离、鉴定和相关药理实验的证明，更加明确微生物的性质以及变化过程。其次，对中药也应该进行成分与药理作用的全面研究，深入研究中药多靶点作用的机理，并用相应模型进行科学的阐述，进而建立中药多靶点作用的模式。
7、设计新型发酵罐。
对于微生物发酵中药的研究而言，自古至今，应用较多的还是固体发酵。对于固体发酵来说，其中生物量的测定、发酵过程中湿度、通气、营养、均匀性以及发酵的工业化都值得深入探讨。新型发酵罐，需要综合考虑众多因素，从而方便发酵控制、量化指标。
8、发酵产物与天然产物的对比研究。
通过对发酵产物与天然产物的成分、药理药效及毒理对比，寻找目前比较紧缺天然产物的替代品。
9.相关测试设备的研究
中药由于自身成份的复杂性，需要分析能力更加强大的测试设备，只有这样，才能更好去阐述微生物发酵中药体系的作用特点与机理。
中药现代化研究已经是一个医药、生物等众多学科关心的课题，因此也得到更多的关注。随着多学科的交叉发展，微生物发酵中药的研究必将取得一个长足的发展，
微生物发酵中药也必将在中药现代化进程中表现出强大的生命力。中药炮制采用微生物发酵法具有一般方法所无法比拟的优势,可以为开发新药、提高药物疗效、降低药物毒副作用的研究提供新的手段,为中药的发展开辟新的研究空间。进行中药发酵研究也具有成熟的现实条件,应当成为我国中药现代化研究的内容之一，从而更好的为人类服务。
微生物发酵工艺
第六章微生物发酵制药工艺 6.1 微生物发酵与制药 6.2 微生物生长与生产的关系 6.3 微生物生产菌种建立6.4 发酵培养基制备 6.4 发酵培养基制备 ? 概念（medium）供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需要 的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。 ? 培养基的组成和比例是否恰当，直接影响微生物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量。 6.4.1 培养基的成分 碳源 氮源无机盐水生长因子 前体与促进剂 消泡剂 1、碳源(carbon sources) 概念： 构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物质。作用：为正常生理活动和过程提供能量来源，为细胞物质和代谢产物的合成提供碳骨架。 碳源种类 糖类：葡萄糖、淀粉、糊精和糖蜜 脂肪：豆油、棉籽油和猪油醇类：甘油、乙醇、甘露醇、山梨醇、肌醇蛋白类：蛋白胨、酵母膏速效碳源：糖类、有机酸 迟效碳源：酪蛋白水解产生的脂肪酸 2、氮源（nitrogen sources） 概念：构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质。 作用：为生长和代谢主要提供氮素来源。种类：无机氮源、有机氮源 有机氮源 几乎所有微生物都能利用有机氮源 黄豆饼粉、花生饼粉 棉籽饼粉、玉米浆、蛋白\胨、酵母粉、尿素 无机氮源 氨水、铵盐和硝酸盐等。氨盐比硝酸盐更快被利用。 工业应用：主要氮源或辅助氮源；调节pH值生理酸性物质：代谢后能产生酸性残留物质。（NH4）2SO4利用后，产生硫酸 生理碱性物质：代谢后能产生碱性残留物质。硝酸钠利用后，产生氢氧化钠。 3、无机盐和微量元素 ? 概念：组成生理活性物质或具有生理调节作用矿物质 ? 作用方式：低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用。? 种类：盐离子 磷、硫、钾、钠、镁、钙，常常添加 铁、锌、铜、钼、钴、锰、氯，一般不加。 4、水 菌体细胞的主要成分。 营养传递的介质。良好导体，调节细胞生长环境温度。培养基的主要成分之一。 5、生长因子（growth factor）
微生物发酵培养基的优化方法
工业发酵进展
微生物发酵培养基的优化方法 对于微生物的生长及发酵，其培养基成份非常复杂，特别是有关微生物发酵的培养基，各营养物质和生长因子之间的配比，以及它们之间的相互作用是非常微妙的。面对特定的微生物，人们希望找到一种最适合其生长及发酵的培养基，在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期达到生产最大发酵产物的目的。发酵培养基的优化在微生物产业化生产中举足轻重，是从实验室到工业生产的必要环节。能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常重要的一步。以工业微生物为例，选育或构建一株优良菌株仅仅是一个开始，要使优良菌株的潜力充分发挥出来，还必须优化其发酵过程，以获得较高的产物浓度（便于下游处理），较高的底物转化率（降低原料成本）和较高的生产强度（缩短发酵周期）。设计发酵培养基时还应时刻把工 实验室最常用的优化方法是单次单因子法，这种方法是在假设因素间不存在交互作用的前提下，通过一次改变一个因素的水平而其他因素保持恒定水平，然后逐个因素进行考察的优化方法。但是由于考察的因素间经常存在交互作用，使得该方法并非总能获得最佳的优化条件。另外，当考察的因素较多时，需要太多的实验次数和较长的实验周期[3]。所以现在的培养基优化实验中一般不采用或不单独采用这种方法，而采用多因子试验。 2.多因子试验 多因子试验需要解决的两个问题: (1)哪些因子对响应具有最大(或最小)的效应，哪些因子间具有交互作用。 (2)感兴趣区域的因子组合情况，并对独立变量进行优化。
3.正交实验设计 正交实验设计是安排多因子的一种常用方法，通过合理的实验设计，可用少量的具有代表性的试验来代替全面试验，较快地取得实验结果。正交实验的实质就是选择适当的正交表，合理安排实验的分析实验结果的一种实验方法。具体可以分为下面四步： （1）根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因子水平表； （2）根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，并安排实验； （3）根据正交表给出的实验方案，进行实验； （4）对实验结果进行分析，选出较优的“试验”条件以及对结果有显著影响的因子。 正交试验设计注重如何科学合理地安排试验，可同时考虑几种因素，寻找最佳因 次 报道。CastroPML报道用此法设计20种培养基，做24次试验，把gamma干扰素的产量提高了45%。 6.部分因子设计法 部分因子设计法与P1ackett-Burman设计法一样是一种两水平的实验优化方法，能够用比全因子实验次数少得多的实验，从大量影响因子中筛选出重要的因子。根据实验数据拟合出一次多项式，并以此利用最陡爬坡法确定最大响应区域，以便利用响应面法进一步优化。部分因子设计法与Plaekett-Burman设计法相比实验次数稍多，如6因子的26-2部分因子设法需要进行20次实验，而Plackett-Burman设计法只需要7次实验。 7.响应面分析法
微生物制药的一般工艺流程
微生物制药的一般工艺流程 微生物制药技术 工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。 微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特
点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容： 第一方面菌种的获得 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 分离思路新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。具体分离操作从以下几个方面展开。 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条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
微生物与发酵过程
第五章微生物与发酵工程【菜单】
【精解】 例1．所有细菌都是（） A．异养型 B．寄生 C．腐生 D．以上都不对 解析：细菌的代谢类型和生活方式多种多样，既有化能自养，如硝化细菌，又有光能自养，如光合细菌，还有很多细菌是异养型生物，如大肠杆菌。有的细菌营腐生生活，在生态系统中是分解者，如圆褐固氮菌，有的细菌营寄生生活，在生态系统中是消费者，如使人致病的结核杆菌。所以，关于细菌的代谢类型和生活方式不能一概而论。答案选D。 例2．控制细菌合成抗生素性状的基因，控制放线菌主要遗传性状的基因，控制病毒抗原特异性的基因依次位于（） ①核区大型环状DNA上②质粒上③细胞核染色体上④衣壳内核酸上 A．①③④ B．①②④ C．②①③ D．②①④ 解析：细菌的核区里有一个大型环状的DNA分子，细胞质的质粒也是小型的环状DNA分子。其中，大部分的性状由核区DNA上的基因控制，而控制细菌合成抗生素的基因、抗药性基因和固氮基因等却在质粒上；放线菌也是原核生物，核区内也有大型的DNA分子，控制着放线菌主要的遗传性状，病毒的基因只在核酸上，而蛋白质外壳没有基因。以上三类生物都没有染色体。答案选D。 例3．“非典”的病原体SARS病毒是RNA病毒，据报道，SARS疫苗的研究已取得突破性进展，
不久将进行临床实验。下列关于SARS病毒及疫苗的叙述正确的是（） A．SARS病毒的遗传物质的组成中含有5种碱基，8种核苷酸 B．接种SARS疫苗能增强人体免疫力是因为接种了SARS抗体 C．可用含碳源、氮源、生长因子、水、无机盐的普通培养基培养SARS病毒 D．决定其抗原特异性的是SARS病毒的衣壳 解析：SARS病毒是RNA病毒，因此组成它遗传物质的碱基有A．U．C．G4种，只有4种核苷酸。而病毒只能寄生在活细胞内，因此，用普通培养基是不能培养病毒的；决定病毒抗原特异性的是衣壳部分。若SARS疫苗研制成功，它可能是经过处理的已经没有毒性或毒性极弱的SARS 病毒或者是其衣壳部分，注入人体能起到抗原作用，即能刺激人体产生抗体；因此，接种的是抗原而不是抗体。本题容易错选为C，主要是没有正确掌握病毒的生活方式。答案选D 例4．下列关于病毒的叙述，正确的是（） A．病毒都含单链RNA或单链DNA B．侵染宿主细胞前，病毒自身不带有任何酶 C．病毒结构成分中只有蛋白质和核酸 D．病毒结构中有时可能装配有寄主细胞中的某些成分 解析：病毒的核酸只有一类，有的是DNA，有的RNA；有的病毒DNA是双链的，有的病毒DNA 是单链的。有的病毒RNA是单链的，也有的病毒RNA是双链的；有的病毒在侵染宿主细胞前带有一些酶，如艾滋病病毒自身带有逆转录酶，T2噬菌体带有溶菌酶。简单的病毒如烟草花叶病毒的结构成分只有蛋白质和核酸，而有些病毒如流感病毒除了核衣壳外，还带有囊膜，因此，组成成分中除了蛋白质和核酸外，还有少量脂质和糖类。所以，病毒结构成分不是只有蛋白质和核酸。因为，衣壳和核酸的组装在寄主细胞中进行，所以，有时可能装配有寄主细胞中的某些成分。答案选D 例5．下列有关微生物营养物质的叙述中，正确的是（） A．作为碳源的物质不可能同时是氮源 B．凡是碳源都能提供能量 C．除水以外的无机物只提供无机盐 D．无机氮源也能提供能量 解析：碳源是指能给微生物提供碳元素的物质，而氮源是指能给微生物提供氮元素的物质，有的物质如氨基酸中，即有碳元素又有氮元素，因此可作为异养微生物的碳源和氮源。自养微
发酵食品微生物的应用现状及发展方向
. 一、发酵食品微生物及发酵方式 利用微生物的作用而制得的食品都可称之为发酵食品。我国传统发酵食品历史悠久，曾影响着日本、朝鲜等国家。近年来，我国发酵食品工业化水平逐年提高，白酒、啤酒、葡萄酒、酸奶等产品的工业化生产发展迅速，其它产品如腐乳、豆豉、酱油、发酵肠等，工业化程度相对较低。因此必须提高我国传统发酵食品工业化水平，参与国际竞争。 1 发酵食品生产中使用的微生物 用于传统发酵食品的微生物有酵母菌、霉菌、细菌等。如中国的著名大曲酒一茅台酒，其发酵所用的大曲由大麦、小麦等粮食原料保温培菌制得。曲中的微生物由曲霉、红曲霉、根霉等霉菌，假丝酵母、汉逊酵母等酵母菌，以及乳酸菌、丁酸菌、耐高温芽抱杆菌等细菌组成；酸奶及发酵乳饮料是由乳酸杆菌、乳酸球菌、双歧杆菌等发酵制得；啤酒发酵是利用酵母菌；发酵肉制品主要的微生物有乳酸菌、片球菌、霉菌等。黄酒发酵利用毛霉、根霉、酵母；酱油生产则利用米曲霉、酵母菌、乳酸菌；醋的生产主要是醋酸菌的作用。 为提高发酵水平，很多发酵食品应用现代生物技术选育优良菌株进行纯种发酵。如英国采用转基因啤酒酵母进行啤酒的生产，可直接利用淀粉和糊精，提高了发酵产率。目前国内外酸奶生产大多使用直投式乳酸菌粉，发酵剂产品质量均一，接种量可精确控制，同时省去了菌种车间，减少投资，简化了生产工艺。 2 发酵食品的发酵形式 . . 发酵食品的发酵形式主要有液态或固态发酵和自然或纯种发酵。 固态发酵广义上讲是指一类使用不溶性固体基质来培养微生物的工艺过程，既包括将固态悬 浮在液体中的深层发酵，也包括在没有(或几乎没有)游离水的湿固体材料上培 养微生物的工艺过程。多数情况下是指在没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水不溶性固态基质中，用一种或多种微生物发酵的一个生物反应过程。与液态培养方式相比，固态发酵具有如下优点：培养基简单且来源广泛，多为便宜的天然基质或工业生产的下脚料；投资少，能耗低，技术较简单；产物的产率 较高；基质含水量低，可大大减少生物反应器的体积，不需要废水处理,环境污 染较少，后处理加工方便；发酵过程一般不需要严格的无菌操作；通气一般可由气体扩散或间歇通风完成，不需要连续通风，空气一般也不需严格的无菌空气。
工业微生物发酵技术汇总
发酵技术指标 沃蒙特发酵技术服务平台 NO 项目英文技术名称名称指标 1他克莫司Tacrolimus 发酵单位：大于 1.0g/L, 发酵周期： 240 小时 , 提取收 率： 60-70% 2西罗莫司Sirolimus\Rapamyci 发酵单位： 1000±200 mg/L，发酵周期： 192hrs ，收率：35- 40% n产品含量：≥ 98% 3乳酸链球菌素Nisin 发酵水平 : 12-15g /L ，发酵时间：16-20小时，收率 :65% 以上。 4霉酚酸mycophenolate 发酵单位： 12g/L 以上，发酵时 间：160 小时，提取得率：mofetil, MMF 75% 5去甲金霉素DMCT,Demethylchlor 发酵单位： 10± 2g/L ，发酵时间： 200 小时，产品收率： 75％ tetracycline 6雄烯二酮Androstenedione 发酵时间 96 ± 24 hrs ，每 3- 3.3 公斤植物甾醇可获 得 1 公斤雄烯二酮。 7利福霉素Rifamycin 发酵周期 220 小时，发酵单位大于 20g/L ，收率 65% 86- 羟基烟酸6-Hydroxynicotinic 纯度：≥ 98%，用途说明：用于合成维 生素 A Acid 9L- 缬氨酸Valine 发酵产酸： 60±5 克 /L ，发酵周 期： 60 ± 5 小时，提取 收 率： 65%（医药级） 10 L- 异亮氨酸Isoleucine 发酵产酸： 25-30 克 / 升，发酵周期 : 60-72 小时， 提取收 率： 80% 发酵单位 :35 ± 3g/L ，发酵时间 :33-35 小时，产品 得率 : 饲 11 L- 色氨酸Tryptophan 料级≥ 85%，药品级 ≥ 70%，产品质量 :>98.0%( 纯度 ) ， 糖转化率： 18% 12 糖化酶Glucoamylase 发酵周期： 6～7 天，酶 活： 8 万- 10 万 U 13 耐高温淀粉酶Amylase 发酵周期： 140h，酶活： 17 万单位 14 纤维素酶Cellulase 发酵周期： 6～7 天，酶活： 80-100IU 15 超级泰乐菌素Super tylosin 发酵单位： 14000- 16000U/ml 发酵时间： 130-150 小时提 取 收率： 70-75%
微生物与发酵工程
微生物与发酵工程 13101002 朱梦雪发酵工程是生物工程的重要组成部分,也是现代微生物学的核心内容;任何产品的发酵生产都必须通过微生物发酵或细胞扩大培养才能实现。因此,微生物与发酵是紧紧联系在一起的。微生物发酵工程是加快发酵工程研究成果转化为生产力,取得最佳效益的重要手段。微生物科学工作者应不失时机地积极而科学地运用这种手段为社会社会主义市场经济服务。 根据文献的调查，微生物的发酵工程主要应用于以下几点： 首先是在农业生产上，巴西全国土壤生物研究中心的研究人员发现一种新固氮菌,即固氮醋杆菌(Aeetobaeterdiazotrophyeus)。这是人类发现的第一个有固氮能力的醋杆菌,生活在甘蔗根部,具有很强的抗酸性。由于它的高效固氮能力,可使甘蔗年产量提高2倍(由60吨/公顷提高到180吨/公顷)。在固氮菌的研究方面,我国作物茎瘤固氮根瘤菌的高效固氮活性,以及小麦、玉米、陆生水稻固氮根瘤菌研究取得重要进展;英国诺丁汉大学一个研究小组也获得田著根瘤菌进入小麦、水稻、玉米和油菜等非豆科植物侧根中形成小根瘤,且有固氮作用的类似结果。今年拟在埃及、印度、墨西哥分别进行小麦、水稻、玉米的田间试验。这些非豆科专性共生固氮菌尚处在试验研究阶段。而我国联合固氮微生物早已产业化生产,其产品推广应用于农业生产实践,获得了增产的效果。近又发现一些新的联合固氮菌如产酸克氏杆菌、植皮克氏杆菌(Klebsiellaplantieola)等,为扩大联合固
氮菌AIJ新品种的研制做出了新贡献。 其次是在生物材料方面。有很多生物材料都是应用微生物发酵来生产的。我了解到的有生物可降塑料、建筑用生物材料和壳聚糖材料。 生物可降解塑料:微生物合成塑料物质:加拿大蒙特利尔生物技 术研究所以甲醇为原料利用从土壤中选育的嗜甲基细菌生产聚件轻 基丁酸(PHB),在我国,武汉大学生物工程研究中心用圆褐固氮菌发酵生产PHB;中国科学院微生物研究所用真养产碱杆菌生产PHB,在培养基中累积的量达细胞干重的63%(W/W);山东大学微生物研究所用该菌生产PHB的研究取得类似结果。 建筑用生物材料：某些微生物及其代谢产物如橡胶物质、弹力纤维、高分子多糖等作为混凝土添加剂,制造富有弹性的牢固的生物混凝土材料是有可能的,提供生物建筑材料的另一种可能性是某些微生物—蓝细菌或微型藻类,它们有分泌石灰石(碳酸钙)能力。 多用途的壳聚糖材料：壳聚糖又叫脱乙酞基多糖,用途极其广泛,几乎各个行业都用得着它。从微生物发酵生产,如真菌细胞壁含几丁质成分20%一22%,毛霉细胞壁中几丁质含量高达30写一40%,利用黑曲霉或其他真菌来生产壳聚糖是完全可能的。 还有就是利用微生物发酵生产两类重要有机酸这里着重介绍两 类重要有机酸,都有可能通过微生物发酵途径索取。 衣康酸(itaconicac记)进人规模生产:衣康酸又称甲叉丁二酸,系一种不饱和的二梭酸,用途广、需求量大,它是制造合成树脂、合成纤维、塑料、橡胶、表面活性剂、去垢剂、润滑油添加剂等的原料,
微生物发酵制药-总体工艺过程流程
微生物发酵制药 -----总体工艺过程流程 工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。 微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。 微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容： 第一方面菌种的获得 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 1.分离思路：新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。具体分离操作从以下几个方面展开。 2.定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。 3.采样：有针对性地采集样品。 4.增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
微生物发酵过程简介
微生物发酵过程即微生物反应过程，是指由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应过程。 根据微生物的种类不同（好氧、厌氧、兼性厌氧），可以分为好氧性发酵和厌氧性发酵两大类。 （1）好氧性发酵在发酵过程中需要不断地通人一定量的无菌空气，如利用黑曲霉进行柠檬酸发酵、利用棒状杆菌进行谷氨酸发酵、利用黄单抱菌进行多糖发酵等等。 （2）厌氧性发酵在发酵时不需要供给空气，如乳酸杆菌引起的乳酸发酵、梭状芽抱杆菌引起的丙酮、丁醇发酵等。 （3）兼性发酵酵母菌是兼性厌氧微生物，它在缺氧条件下进行厌气性发酵积累酒精，而在有氧即通气条件下则进行好氧性发酵，大量繁殖菌体细胞。 按照设备来分，发酵又可分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。 一般敞口发酵应用于繁殖快并进行好氧发酵的类型，如酵母生产，由于其菌体迅速而大量繁殖，可抑制其他杂菌生长。所以敞口发酵设备要求简单。相反，密闭发酵是在密闭的设备内进行，所以设备要求严格，工艺也较复杂。浅盘发酵（表面培养法）是利用浅盘仅装一薄层培养液，接人菌种后进行表面培养，在液体上面形成一层菌膜。在缺乏通气设备时，对一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深层发酵法是指在液体培养基内部（不仅仅在表面）进行的微生物培养过程。 液体深层发酵是在青霉素等抗生素的生产中发展起来的技术。同其他发酵方法相比，它具有很多优点： 1. 液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境。 2. 在液体中，菌体及营养物、产物（包括热量）易于扩散，使发酵可在均质或拟均质条件下进行，便于控制，易于扩大生产规模。 3. 液体输送方便，易于机械化操作。 4. 厂房面积小，生产效率高，易进行自动化控制，产品质量稳定。 5. 产品易于提取、精制等。因而液体深层发酵在发酵工业中被广泛应用。 4.2.1 工业生产常用微生物 微生物资源非常丰富，广布于土壤、水和空气中，尤以土壤中为最多。有的微生物从自然界中分离出来就能够被利用，有的需要对分离到的野生菌株进行人工诱变，得到突变株才能被
四微生物与发酵工程能力测试题样本
四微生物与发酵工程能力测试题 考纲要求: ( 1) 微生物的类群 细菌、病毒的结构和繁殖 ( 2) 微生物的营养 微生物需要的营养物质及功能; 培养基的配制原则; 培养基的种类( 3) 微生物的代谢 微生物的代谢产物; 微生物代谢的调节; 微生物代谢的人工控制 ( 4) 微生物的生长 微生物群体的生长规律; 影响微生物生长的环境因素 ( 5) 发酵工程简介 应用发酵工程的生产实例; 发酵工程的概念和内容; 发酵工程的应用 一、选择题: ( 每个小题只有一个正确选项) 1．控制细菌合成抗生素的基因、控制放线菌主要性状的基因、控制病毒抗原特异性的基因依次在( ) ①拟核大型环状DNA上②质粒上③细胞染色体上④衣壳内的核酸上 A．①③④ B．①②④ C．②①③ D．②①④2、 3月24日是世界结核病防治日。下列关于结核杆菌的描述正确的是: ( ) A．高倍镜下可观察到该菌的遗传物质分布于细胞核内 B．该菌是好氧菌, 其生命活动所需要能量主要由线粒体提供 C．该菌感染机体后能快速繁殖, 表明其可抵抗溶酶体的消化降解
D．该菌的蛋白质在核糖体合成、内质网加工后由高尔基体分泌运输到相应部位 3、下列哪项是禽流感病毒和”SARS”病毒的共同特征( ) A．基本组成物质都有蛋白质和核酸 B．体内仅有核糖体一种细胞器 C．都能独立地进行各种生命活动 D．同时具备DNA和RNA两种核酸, 变异频率高 4、下列有关微生物营养物质的叙述中, 正确的是( ) A．同一种物质不可能既作碳源又作氮源 B．凡是碳源都能提供能量C．除水以外的无机物仅提供无机盐 D．无机氮源也可提供能量 5、要从多种细菌中分离某种细菌, 培养基要用 ( ) A.加入青霉素的培养基 B．加入高浓度食盐的培养基 C．固体培养基 D．液体培养基 6、用蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液, 经过乳酸菌发酵可生产新型酸奶, 下列相关叙述错误的是( ) A.蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关 B.酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染 C.应选择处于对数期的乳酸菌接种 D.只有奶粉为乳酸菌发酵提供氮源 7、下列所述环境条件下的微生物, 能正常生长繁殖的是( ) A．在缺乏生长素的无氮培养基中的圆褐固氮菌 B．在人体表皮擦伤部位的破伤风杆菌 C．在新配制的植物矿质营养液中的酵母菌
微生物发酵类药物
微生物发酵中药的相关调查 中药发酵制药技术是在继承中药炮制学发酵法的基础上,吸取了微生态学研究成果,结合现代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药新技术,是从中药(天然 药物) 制药方面寻找药物的新疗效。传统的中药发酵多是在天然的条件下进行的, 而现在的中药发酵制药技术是在充分吸收了近代微生态学、生物工程学的研究成果 而逐渐形成的。其先进发酵工艺特点是:以优选的有益菌群中的一种或几种、一株 或几株益生菌作为菌种,加入中药提取液中,再按照现代发酵工艺制成产品,它是一 种含有中药活性成分、菌体及其代谢产物的全组分发酵液的新型中药发酵加工制剂。 一、微生物发酵中药的应用历史 早在千余年前,我国已开始用发酵方法制药,直到现在临床仍在应用的发酵(制品) 中药有六神曲、半夏曲、淡豆豉、豆黄等,其工艺均为固体发酵。 1、微生物发酵中药中所应用到的很多微生物是药用真菌或者含有真菌的混合菌群，其中药用真菌很多本身作为中药来应用。因此一定意义上讲，中药与微生物，特别 是与一些药用真菌具有密切的联系。 早在东汉年间《神龙本草经》中，就有灵芝、茯苓、猪苓、雷丸等药用真菌分 别列项论述，这些药物至今沿用不衰。 2、微生物发酵中药应用历史悠久，也是传统中药加工炮制的重要方法之一，一般 主要是起到中药复合炮制的作用。而且很多发酵之后的药物在临床应用上取得了较 好效果。 微生物发酵中药在中医药应用中得到了很大的体现。如片仔癀的主要成分是三 七的微生物发酵物；神曲由面粉、赤小豆、苦杏仁、鲜青蒿、鲜苍耳、鲜辣蓼按一 定比例混匀后经发酵而成的曲剂。 3、某些传统的微生物制剂一直使用至今，其中以不同中药作为辅料，采用微生物 处理后自身成为发酵物组成的一部分，如半夏炮制，神曲制备等。同时随着历史的 发展，微生物发酵中药的应用也在不断变化。 半夏在整个炮制过程中使用到了一些中药，最终形成具有一定功效的以半夏为 主要组成部分的中药炮制品。半夏至汉代始用汤洗去毒，即为炮制品。南北朝时增 加生姜制、热汤洗、白芥子末制、头醋制等炮制品。唐代增加姜汁制，宋代增加麸炒、热洒炒、酸浆浸、米醋炒浸、生姜甘草桑白皮制、猪苓制、白矾制、萝卜制、 姜矾牙皂制和半夏曲。金之时期，增加米泔浸、香油炒、菜油拌炒。明代增加盐水洗、面炒醋制、杏仁炒。清代增加巴豆制、活生姜制、猪胆汁炒、皂荚白矾姜汁竹 沥制，有仙半夏和法半夏。由此可见，半夏的炮制方法繁多，而且种类各异，如仙 半夏、半夏曲等，已经成为含半夏的一个复方 二、微生物发酵中药的研究现状 中药发酵研究开始于80 年代,但仅是对真菌类自身发酵的研究,如灵芝菌丝体、冬虫夏草菌丝体、槐耳发酵等,大都是单一发酵。虽有报道加入中药,但也仅是将中 药当做菌丝体发酵的菌质,同时研究发现,含有中药的菌质对原发酵物的功效有影响,只是未见深入研究。目前,已有学者呼吁中药发酵制药可按新药审批办法规定开发新药。同时也开展了另一项研究,即生物转化,我们认为它与中药发酵是密不可分的 1、利用中药为培养基的组成部分，构建药性菌质，比较发酵前后中药相关成分的
专题四微生物与发酵工程
专题四微生物与发酵工程 一、选择题 1、细菌培养过程中分别采用了高压蒸气、酒精、火焰灼烧等几种不同的处理方法，这些方法可依次用于杀灭哪些部位的杂菌 （） A、接种环、手、培养基 B、高压锅、手、接种环 C、培养基、手、接种环 D、接种环、手、培养基 2、下列关于发酵工程的说法，错误的是 （） A、发酵工程的产品是指微生物的代谢产物和菌体本身 B、可通过人工诱变选育新品种 C、培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌 D、环境条件的变化，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢产物的形 成 3、下列措施中能把微生物生长的调整期缩短的是 （） A、接种多种细菌 B、增加培养基的量 C、加大接种的量 D、选用孢子接种 4、下列有关微生物营养物质的叙述中，正确的是 （） A、是碳源的物质不可能同时是氮源 B、凡是碳源都能提供能量 C、有些含氮的无机盐可以是生长因子 D、有些无机氮源也能提供能量 5、科学家通过对黄色短杆菌进行诱变处理，选育了不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种， 从而达到了让黄色短杆菌大量积累赖氨酸的目的，这种人工控制的方法实质上利用了以下哪种调节方式？ （） A、酶合成的调节 B、酶活性的调节 C、二者都有 D、二者都无 6、关于微生物代谢调节说法正确的是 （） A、乳糖诱导大肠杆菌合成分解乳糖的酶属于酶活性的调节 B、酶活性调节是一种快速、精细的调节方式
C、酶合成调节与酶活性调节不是同时存在的 D、微生物的代谢产物与酶结合不会改变酶的结构 7、在培养酵母菌时，培养基中加入什么样的特殊物质，以保证抑制其他杂菌的繁殖（） A、生长因子 B、食盐 C、高浓度蔗糖溶液 D、青霉素 8、分离提纯是制取发酵产品不可缺少的阶段，产品不同，分离提纯的方法不同，对 产品的代谢产物常采用的提取方法是 （） ①蒸馏②萃取③过滤④离子交换⑤沉淀 A、①③⑤ B、①②④ C、①②③ D、③④⑤ 9、下列有关发酵罐中谷氨酸发酵的叙述中，正确的是 （） A、发酵中不断通入纯氧气 B、搅拌的目的只是使空气形成细小气泡，增加培养基中的溶氧量 C、冷却水可使酶的活性下降 D、若培养条件不当就不能得到所需产品 10、发酵工程中培育优良品种的方法有多种，其中能定向培育新品种的方法是（） ①人工诱变②基因移植③细胞杂交 A、① B、①② C、②③ D、①②③ 11、人们常用大肠杆菌作为判断自来水是否被粪便污染的指示菌，我国规定1000mL 自来水中的大肠杆菌数不得超过 （） A、1个 B、3个 C、5个 D、10个 12、下面的资料表明在各种培养基中细菌的生长（S、C、M为简单培养基，U、V、X、Y、Z代表加入培养基的不同物质），问细菌不能合成哪一种物质？（“+”表示生长良好，“－”表示生长不好）
微生物发酵过程简介终审稿)
微生物发酵过程简介文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
微生物发酵过程即微生物反应过程，是指由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应过程。根据微生物的种类不同（好氧、厌氧、兼性厌氧），可以分为好氧性发酵和厌氧性发酵两大类。（1）好氧性发酵在发酵过程中需要不断地通人一定量的无菌空气，如利用黑曲霉进行柠檬酸发酵、利用棒状杆菌进行谷氨酸发酵、利用黄单抱菌进行多糖发酵等等。（2）厌氧性发酵在发酵时不需要供给空气，如乳酸杆菌引起的乳酸发酵、梭状芽抱杆菌引起的丙酮、丁醇发酵等。（3）兼性发酵酵母菌是兼性厌氧微生物，它在缺氧条件下进行厌气性发酵积累酒精，而在有氧即通气条件下则进行好氧性发酵，大量繁殖菌体细胞。按照设备来分，发酵又可分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。一般敞口发酵应用于繁殖快并进行好氧发酵的类型，如酵母生产，由于其菌体迅速而大量繁殖，可抑制其他杂菌生长。所以敞口发酵设备要求简单。相反，密闭发酵是在密闭的设备内进行，所以设备要求严格，工艺也较复杂。浅盘发酵（表面培养法）是利用浅盘仅装一薄层培养液，接人菌种后进行表面培养，在液体上面形成一层菌膜。在缺乏通气设备时，对一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深层发酵法是指在液体培养基内部（不仅仅在表面）进行的微生物培养过程。液体深层发酵是在青霉素等抗生素的生产中发展起来的技术。同其他发酵方法相比，它具有很多优点： 1.液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境。 2.在液体中，菌体及营养物、产物（包括热量）易于扩散，使发酵可在均质或拟均质条件下进行，便于控制，易于扩大生产规模。 3.液体输送方便，易于机械化操作。 4.厂房面
高三生物微生物与发酵工程专题复习
高三生物微生物与发酵工程专题复习【知识框架】 【经典例题】 【例题1】为了检测饮用水中是否含有某种细菌，配制如下培养基 （1）该培养基所含的碳源有，其功能是。 （2）该培养基所含的氮源有，其功能是。 （3）该培养基除含碳源、氮源外，还有微生物需要的营养物质是。（4）该细菌在同化作用上的代谢类型是。
（5）该培养基可用来鉴别哪种细菌（） A.霉菌 B.酵母菌 C.大肠杆菌 D.乳酸菌 【思路分析】对异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源，因此蛋白胨既作碳 源又可作氮源。该培养基不需补充生长因子。各类微生物繁殖的最适pH是不同的，大多数细菌、放线菌 适宜在中性至微碱性（pH为7～7.5）中生长，而酵母菌和霉菌则适宜在偏酸性（pH为4.5～6.0）中生 长，在配制培养基时应注意这条原则。 【规范解答】（1）乳糖、蔗糖、蛋白胨，主要用于构成微生物的细胞物质和代谢产物。 （2）蛋白胨主要用于合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物。（3）水、无机盐（或K2HPO4） （4）异养（5）C 【反思点拨】该题主要考查了微生物需要的营养及功能、培养基的种类、配制原则。解此题时要注 意自养和异养微生物在新陈代谢类型上的异同、在营养物质需求上的异同。配制培养基时要综合考虑这 些因素。 【例题2】下面是最早发现抗生素——青霉素的弗莱明先生所进行的探索过程。 提出问题：培养细菌的培养基中，偶然生出青霉菌，在其周围的细菌生长就会受到抑制，为什么会 出现这种现象？ 进行实验：把青霉菌放在培养液中培养后，观察这些培养液对细菌生长的影响。 结果：培养液阻止了细菌的生长和繁殖。 结论：青霉素可产生一种阻止细菌繁殖的物质。 弗莱明在持续的研究中分离出了一种物质，分析出它的特征并将之命名为青霉素。 根据上述探索过程，请回答下列问题： （1）作为这一实验的假设，下列最为恰当的是（） A.青霉素能产生有利于人类的物质 B.青霉菌污染了细菌生长的培养基 C.青霉菌可能产生了有利于细菌繁殖的物质 D.青霉菌可能产生了不利于细菌繁殖的物质 （2）青霉菌和细菌的关系是( ) A.共生 B.竞争 C.捕食 D.寄生 （3）为了证明青霉素确实是由青霉菌产生的而不是培养液和培养基中产生的，则应进一步设计 实验，其实验方法是：。若实验结果为：， 则能充分证明青霉菌确实能产生可阻止细菌繁殖的青霉素。 【思路分析】本题在认真分析实验过程的基础上结合生态学的知识解题是不难的。 （1）青霉菌可产生青霉素，青霉素是抗生素可杀菌。 （2）在同一培养基中青霉菌和细菌为了营养和空间将发生竞争。 （3）在设计实验时为了使结果真实可靠必须只有一个变量，同时应设计对照组。 【规范解答】（1）D (2)B (3)对照配制成分相同的培养基，不加入青霉菌，观察细菌的生长和 繁殖情况细菌正常生长 【反思点拨】本题重点考查的是与实验有关的知识。正确解答此题要复习与对照实验有关的知识： 如何提出假设、如何设计实验、如何设计对照组等。
微生物发酵
微生物发酵：利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。 液体发酵是在借鉴抗生素生产工艺的基础上，把菌丝体加入培养基中，将之与药材混合后放置于适温下进行发酵。液体发酵具有较高的物质传递效率，易于实现发酵工艺的自动化控制。固体发酵是以富含多种营养成分的农副产品如麦麸、甘蔗渣、玉米芯等作为发酵营养基质，用一种或多种真菌作为发酵菌种，在一定的温度、湿度条件下进行发酵。固体发酵在发酵过程中既生长菌体，又形成各种次生代谢物质，难以将其分离，统成为菌质。 固态发酵是指没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水下溶性固态基质中，用一种或多种微生物的一个生物反应过程。从生物反应过程中的本质考虑，固态发酵是以气相为连续相的生物反应过程。固体发酵具有操作简便、能耗低、发酵过程容易控制、对无菌要求相对较低、不易发生大面积的污染等优点。 广义：微生物生长于不溶于水的基质，且基质上含有不同量的自由水(free water)。 狭义：微生物生长在潮湿不溶于水的基质进行发酵，在固体发酵过程中不含任何自由水，随著微生物产出的自由水的增加，固体发酵范围延伸至黏稠发酵(slurry fermentation)以及固体颗粒悬浮发酵 固体发酵的优点： 1. 培养基单纯，例如谷物类、小麦麸、小麦草、大宗谷物或农产品等均可被使用，发酵原料成本较经济。 2. 基质前处理较液体发酵少，例如简单加水使基质潮湿，或简单磨破基质增加接触面积即可，不需特殊机具，一般家庭即可进行步骤。 3. 因获得水分可减少杂菌污染，此种低灭菌步骤即可施行的发酵，适合低技术地区使用。 4. 能产生特殊产物，如红麴产生的红色色素是液体发酵的十倍，又Aspergillus 在固体发酵所产生的glucosidase较液体发酵产生的酵素更具耐热性。 5. 固体发酵相当于使用相当高的培养基，且能用较小的反应器进行发酵，单位体积的产量较液体为高。 6. 下游的回收纯化过程及废弃物处理通常较简化或单纯，常是整个基质都被使用，如做为饲料添加物则不需要回收及纯化，无废弃物的问题。 7. 固体发酵可食品产生特殊风味，并提高营养价值，如天培可作为肉类的代用品，其胺基酸及脂肪酸易被人体消化吸收。 固体发酵的缺点： 1. 限于低湿状态下生长的微生物，故可能的流程及产物较受限，一般较适合于真菌。 2. 在较致密的环境下发酵，其代谢热的移除常造成问题，尤其是大量生产时，常限制其大规模的产能。 3. 固态下各项参数不易侦测，尤其是液体发酵的各种探针不适用于固体发酵，pH值、湿度、基质浓度不易调控，Biomass不易量测，每批次发酵条件不易一致，再现性差。 4. 不易以搅拌方式进行质量传递(masss transfer)，因此发酵期间，物质的添加无法达到均匀。 5. 由于不易侦测，从发酵工程的观点来看，许多工作都只是在定性或观察性质，故不易设计反应器，难以量化生产或设计合理化的发酵流程。
微生物发酵工程
发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。 发酵工程的内容 它是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。 1）“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”，词条“发酵工程”中的“发酵”应该是“工业发酵”。 （2）工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。 （3）发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。 （4）微生物是发酵工程的灵魂。近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。 （5）发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。 已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。 从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取出发酵液。在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），
考点18 微生物与发酵工程
温馨提示： 此题库为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，点击右上角的关闭按钮可返回目录。 考点18 微生物与发酵工程 一、选择题 1.(2011·四川高考)下列关于微生物生长曲线的叙述，不正确的是( ) A.在相同培养条件下接种对数期的菌种，调整期将缩短 B.进入对数期的微生物代谢旺盛，形态和生理特性比较稳定 C.进入稳定期后不再产生新细胞，活细胞数目维持相对恒定 D.进入衰亡期后部分细胞解体，可释放出抗生素等代谢产物 【解析】选C。A项，对数期的菌种细胞代谢能力最强，分裂能力强，增长速度快，此时接种，调整期将缩短；B项，对数期的微生物菌体以等比数列形式增加，增长速度快，细胞代谢能力最强，细菌很少死亡或不死亡，微生物内部各成分最为均匀，形态和生理特性比较稳定；C项，进入稳定期后生长速率下降，死亡率上升，细胞数目达到最大值，新生的细胞数和死亡的细胞数相当；D项，进入衰亡期后部分细胞解体，可释放一些对人类有用的抗生素等次级代谢产物。 2.(2011·重庆高考)下列有关细菌培养的叙述，正确的是( ) A.在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌 B.在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长 C.向液体培养基中通入氧气能促进破伤风杆菌的生长 D.在半固体培养基中接种细菌培养后可以观察其运动 【解析】选D。A项，在琼脂固体培养基上长出的单个菌落是由一种细菌增殖而
来的；B项，青霉素能破坏细菌等原核生物的细胞壁而抑制细菌的增殖，对真菌没有明显作用；C项，破伤风杆菌是厌氧菌，通入氧气会抑制其生长；D项，半固体培养基中可以观察细菌的运动。 二、非选择题 3．(2011·全国卷) 某同学从温度为55℃～65℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题： (1)测定脂肪酶活性时，应选择作为该酶作用的物质，反应液中应加入溶液以维持其酸碱度稳定。 (2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为。 (3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。【解析】本题考查酶催化反应的特点和颜色反应的应用以及依据对照和单因子变量原则进行实验设计的能力。(1)测定脂肪酶的活性，应该让脂肪酶去催化脂肪水解，通过测定反应速率的快慢表示酶活性的高低；为了防止外界因素(如pH)的变化对实验结果的影响，应该在反应液中加入含有缓冲对的缓冲溶液。(2)蛋白质可与双缩脲试剂反应呈紫色。(3)本实验的自变量是温度，围绕着该细菌的生活环境的温度(55℃～65℃)设置一系列的温度梯度(如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃等)，分别测定酶活性。酶活性最高时所对应的温度是最适温度。答案：(1)脂肪缓冲 (2)蛋白质 (3)在一定的温度范围(包括55℃～65℃)内设置温度梯度，分别测定酶活性。若所测得的数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围继续实验，直至出现峰值为止。