次级代谢产物：
? 指某些微生物在一定的生长时期（通常是稳定期），能合成一些具有特定功能的产物，而这些产物与微生物的生长繁殖无明显关系，如抗生素、色素、生物碱、胞外多糖等，即为次级代谢产物
比较初级代谢产物和次级代谢产物 初级代谢产物：
? 与菌体生长相伴随的产物，
? 氨基酸、核苷酸、维生素、有机酸、溶剂 ? 菌体对其合成反馈控制严密，一般不过量积累 次级代谢产物：
? 与菌体生长不相伴随，以初级代谢产物为原料而合成 ? 抗生素、生物碱、毒素、胞外多糖等 ? 结构常较复杂对环境条件敏感 4、微生物的生物转化
利用微生物细胞的一种或几种酶，作用于一些化合物的特定部位（基团），使它变成结构相类似，但具有更大经济价值的化合物的生化反应。如脱氢、氧化、脱羧、脱水、氨化、异构化等。最突出的生物转化是甾体转化。
反应最显著的特点是特异性强，包括反应特异性、结构位置特异性、立体特异性 5、微生物特殊机能的利用
利用微生物消除环境污染（污水、废料处理） 保持生态平衡（生物固氮） 探矿冶金（硫化细菌）
石油脱蜡（深层石油由于吸附在岩石空隙间，难以开采，微生物分解蜡质 增加石油流动性而使石油产量增加） 利用基因工程菌开拓发酵工程新领域 五、发酵工业的特征
1、发酵原料的选择和预处理 2、微生物菌种的选育及扩大培养 3、发酵工艺控制及设备选择 4、发酵产物的分离提取 5、发酵废物的回收及利用
六、微生物工程面临的挑战和发展趋向 (一）面临的挑战
1、化学合成工业的竞争
有机溶剂，如丙酮、丁醇 发酵法产品所占份额已很少
当然也有多种原来通过化工合成的产品逐渐被发酵法所取代，如乳酸 2、农业生物工程的冲击 转基因植物中表达生产
PHB、抗体、药物、植酸酶（将饲料中的有机磷转变为动物可以利用的形式，减少粪便中的磷，降低饲养场地区的污染）等 二）微生物工程发展趋向
1、利用基因工程等先进技术，人工选育和改良菌种，提高现有发酵工业水平
利用基因工程技术，可以根据人们的意愿创造新的物种，这些新物种将为人类做出不可估量的贡献
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2、利用发酵技术进行高等动植物细胞培养 3、固定化酶和细胞技术广泛应用
将酶固定在不溶解的膜状或颗粒状聚合物上，使其在连续的催化反应中不流失，从而可以回收并反复利用
4、广泛应用于环境工程 5、开拓极端酶 极端酶
由于极端酶的极端稳定性，为开拓新的生物催化和生物转化提供了广阔的应用前景。 本章重点
? 重要概念：发酵、发酵工程、微生物工程、发酵工业、初级代谢产物、次级代谢产
物、代谢控制发酵技术、
? 了解发酵工业的分类、应具备的条件和特点 ? 了解发酵工程的发展史，掌握四个转折点 ? 熟悉微生物工程产品的类型 第二节 微生物的发酵过程
? 定义：由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应的过程。又叫微生物反应过程。 ? 分类(三种分类方式)：
– 微生物的种类（好氧、厌氧、兼性厌氧） – 培养基状态 – 发酵设备
? 根据微生物的种类不同，微生物发酵过程可以分为：
– 好氧性发酵：在发酵过程中需要不断的通入一定量的无菌空气。
? 黑曲霉 柠檬酸发酵 ? 棒状杆菌 谷氨酸发酵 ? 黄单孢菌 多糖发酵
– 厌氧性发酵：在发酵时不需要供给空气。
? 乳酸杆菌 乳酸发酵
? 梭状芽孢杆菌 丙酮、丁醇发酵
? 根据培养基状态的不同，微生物发酵分
– 固体发酵 – 液体发酵
? 根据发酵设备的不同，微生物发酵分
– 敞口发酵：设备简单，繁殖快，好氧
– 密闭发酵：密闭设备，要求严格，工艺复杂 – 浅盘发酵：（表面培养法） – 深层发酵：（常用）（重点）
液体深层发酵同其他发酵方法相比，优点：
? 液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境 ? 易于扩散；易于扩大生产规模 ? 液体运输方便，易于机械化操作
? 厂房面积小，生产效率高，易进行自动化控制，产品质量稳定 ? 产品易于提取、精制等等
因此，液体深层发酵在发酵工业中被广泛应用 本节主要内容
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一、发酵工业中常用的微生物
二、培养基
三、发酵的一般过程
一、发酵工业中常用的微生物
? 已经探明的微生物有10万种之多，用到的只有10％，常用的仅有100多种，能代
谢出产物1300种，形成工业生产的有150多种；微生物产生的酶有1000多种，形成工业生产的酶有40多种。 ? 常用的工业微生物菌种有：
细菌、放线菌、酵母菌、霉菌 （一）细菌
? 自然界中分布最广、数量最多的一类，单细胞原核生物
? 基本结构：细胞壁、细胞膜和核区 ? 繁殖：主要是二分裂方式 ? 菌落：菌种鉴定的重要方式
? 发酵工业中常用的细菌有：
? 枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等
? 主要用于生产：
? 淀粉酶、乳酸、醋酸、氨基酸、肌苷酸等
1,细菌的结构
2、细菌的繁殖：
细菌主要是以二分裂的方式进行繁殖 3、细菌的菌落
① 定义：单个或者少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，会形成一个肉眼可见
的、具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落。 ② 特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等。 ③ 功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可以作为菌种鉴定的重要依据。 ④ 举例：如金黄色葡萄球菌落、枯草芽孢杆菌落等。
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（二）放线菌
? 自然界中分布最广，在有机质丰富的微碱性土壤中大量存在。属原核生物类群。大
多腐生，少数寄生。
? 结构：营养菌丝（基内菌丝）、气生菌丝、孢子丝 ? 繁殖：主要是无性孢子繁殖，菌丝断片繁殖（液体）
? 发酵工业中常用的放线菌有：
? 链霉菌属、小单孢菌属和诺卡氏菌属等
? 主要用于生产：
? 链霉素、金霉素、土霉素、庆大霉素等
2、放线菌的结构
3、放线菌的工业应用 （三）酵母菌
? 单细胞真核生物，主要分布在含糖质较多的偏酸性环境。
? 结构：单个细胞，细胞壁，细胞膜，细胞质，细胞核 ? 繁殖：通常是出芽繁殖
? 鉴定方式：主要是生理生化特性学、分子生物学
? 发酵工业中常用的酵母菌有：
? 啤酒酵母、假丝酵母、毕氏酵母等
? 主要用于生产：
? 酿酒、制造面包、生产可食用、药用和饲料用的酵母菌体蛋白等
1、酵母菌的形状、大小
基本特征：单细胞, 椭圆形、圆形或柱形。 宽1-5um,长5-30um。 2、酵母菌的结构
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3、酵母菌繁殖
特殊形态：假菌丝
假菌丝是由酵母菌细胞与其子细胞连接而成的链状丝。?
4、酵母菌的菌落特征 （四）霉菌
? 在营养基质上形成绒毛状、蜘蛛网状或絮状菌丝体的真菌 繁殖方式? 分布很广，大量存在于土壤、空气、水和生物体内外等处 ? 喜欢偏酸性环境，大多数为好氧性，多腐生，少寄生
? 繁殖：主要是无性孢子繁殖
孢子菌丝片段? 生长方式：菌丝末端的伸长和顶端分支
? 发酵工业中常用的霉菌有：
? 藻状菌纲的根霉、毛霉、犁头霉，子囊菌纲的红曲霉，半知菌类的曲霉、青霉等
有性孢子无性孢子? 主要用于生产：
? 霉制剂、抗生素、有机酸及甾体激素等
1、基本特征：
卵孢子孢囊孢子菌丝：管状
根据菌丝的基本形态分
接合孢子分生孢子 }
有隔膜菌丝
子囊孢子节孢子根据菌丝的分布和功能分
2、霉菌的繁殖方式： 担孢子后垣孢子3、菌落形态：
其它的微生物
? 担子菌、藻类等
? 担子菌即是通常所说的菇类；
? 藻类是自然界分布极广的一大群自养微生物资源，如螺旋藻等；
二、 培养基
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