工业发酵利用什么

1. 请问什么是发酵工业

工业生产上笼统地把一切依靠微生物的生命活动而实现的工业生产均称为“发酵”。发酵工业就是利用微生物生命活动代谢产生的物质(酶,氨基酸等有机物)生产我们生活中需要的物质或原材料的一种工业.跟我们的生活息息相关.离我们生活比较近的比如我们炒菜用的味精,喝的啤酒,酸奶,调味的醋,糖尿病人吃的木糖醇等.其他如抗生素、维生素、激素、疫苗、抗肿瘤药，生物农药，酶制剂，生物胶，氨基酸，有机酸，啤酒；广泛涉及医药，农药，化工，能源，食品，饲料等诸多行业。

发酵其实有三中含义:微生物学上的发酵,工业发酵,和专业用语"发酵".

发酵工业在生物学上利用的是下游的技术.

2. 工业发酵的工业发酵的研究从典型的工业发酵开始

最常见的工业发酵一般符合以下三个条件：
① 使用的菌种属于化能异养型微生物，
② 目的产物属于初级代谢产物或能量代谢副产物，
③ 目的产物在细胞内生成后被分泌到细胞外。
符合以上条件的工业发酵叫做典型的工业发酵。
对工业发酵理论的研究从典型的工业发酵开始。
第一个台阶，系统地研究化能异养型微生物的工业发酵的理论
第二个台阶，系统地研究其他营养类型微生物的工业发酵的理论
第三个台阶，系统地研究微生物利用碳以外元素工业发酵的理论

3. 实验室和发酵工业中常用的天然提取物主要能为微生物生长提供哪些营养要素

一 碳源 (carbon source)
指一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。
总体上，微生物能利用的碳源的种类及形式极其广泛多样（参P83表），但不同微生物对碳源的利用因种不同而差异悬殊；
对于利用有机碳源的异养型微生物来说，其碳源往往同时又是能源。此时，可认为碳源是一种具有双功能的营养物。还有一些种类较少的自养型微生物，则以CO2为主要碳源；
工业发酵生产中所供给的碳源，大多数来自植物体，如山芋粉、玉米粉、麸皮、米糠、糖蜜等，其成分以碳源为主，但也包含其他营养成分。实验室中，常用于微生物培养基的碳源主要有葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘露醇、甘油和有机酸等。
二 氮源 (nitrogen source)
指一切能满足微生物生长繁殖所需氮元素的营养物 (参P84表）。
工业发酵中利用的有机含氮化合物，主要来源于动物、植物及微生物体，例如鱼粉、黄豆饼粉、酵母提取物、发酵废液及废物中的菌体等。铵盐、硝酸盐、蛋白胨和肉汤等则是实验室培养微生物常用的氮源。
三 能源 (energy source)
指能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。
能作为化能自养微生物的能源都是一些还原态无机物，如NH4+、NO2–、S、H2S、H2和Fe2+等。能氧化利用这些物质获得能量的微生物都是细菌，如亚硝酸细菌、硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。由于化能自养微生物的存在，说明生物界的能源并非都是直接或间接的依靠太阳能。
四 生长因子（growth factor）
某些微生物生长所必需、其自身又不能合成或合成量不足以满足自身生长，需要外源提供的微量有机物。狭义的生长因子一般仅指维生素；广义的生长因子除维生素外，还包括氨基酸、碱基、脂肪酸等。
根据各种微生物与生长因子的关系可分以下几类（了解）：生长因子自养型微生物、生长因子异养型微生物、生长因子过量合成型微生物、生长因子缺陷型微生物。
通常由于对某些微生物所需的生长因子不了解，因此常在培养这些微生物的培养基里加入酵母膏、牛肉膏、玉米浆、肝浸液、麦芽汁或其他新鲜的动植物组织浸出液等物质以满足它们对生长因子的需要。
五 无机盐（inorganic salt，mineral salt）
无机盐或矿质元素主要为微生物提供除C、N源以外的各种生物元素。
凡生长所需浓度在10-3～10-4mol/L范围内的元素，称为大量元素，如P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等；凡生长所需浓度在10-6～10-8mol/L范围内的元素，则称微量元素，如Mn、Zn 、Cu、Cl、Co、Mo、Ni、B、W、 Sn、Se等。不同微生物有时所需的无机盐浓度有时差别很大，上述划分只是使用上的方便。
无机盐的生理功能（参P86表，了解）
在配制微生物培养基时，对于大量元素，可加入相关化学试剂，常用 K2HPO4 及 MgSO4 ，它们可提供 4 种需要量最大的元素。对于微量元素，由于水、化学试剂、玻璃器皿或其他天然成分的杂质中已含有可满足微生物生长需要的各种微量元素，因此在配制普通培养基时一般不再另行添加。但如果要配制研究营养代谢等的精细培养基，所用的玻璃器皿应是硬质的，试剂是高纯度的，此时就须根据需要加入必要的微量元素。
六 水（water）
微生物对水分的吸收或排出决定于水的活度。水活度用aw (activity of water)表示，即一定温度和压力下，溶液的蒸汽压 ( p )和纯水蒸汽压( po ) 之比：aw=p／p o（参P93-94)
微生物生长所要求的aw值，一般在0.60~0.99之间，每一种微生物的生长都有一适应范围及最适的aw值，且这个aw值是相对恒定的。如果微生物生长环境的aw值大于菌体生长的最适aw值，细胞就会吸水膨胀，甚至引起细胞破裂。
反之，如果环境aw值小于菌体生长的最适aw值，则细胞内的水分就会外渗，造成质壁分离，使细胞代谢活动受到抑制甚至引起死亡。为了抑制有害微生物生长，往往加入高浓度食盐或蔗糖，降低环境中的aw值，使菌体不能正常生长，从而达到长久保存食品的目的。

4. 发酵工程的应用

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。

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。

5. 发酵工业常用的碳源和氮源有哪些

C/N中，C代表碳元素，N代表氮元素。

碳源有：落叶、锯末、纸、棉织物、纸板等。

氮源有：果蔬皮、鸡蛋壳、茶叶渣、植物剪枝、咖啡渣、草屑等。

碳素是堆肥微生物的基本能量来源，也是微生物细胞构成的基本原材料，堆肥微生物在分解含碳有机物的同时，利用部分氮元素来构建自身的细胞体，氮还是构成细胞中蛋白质、核酸、各种酶类的重要成分，一般情况下微生物每消耗25g有机碳，需要吸收1g氮素，微生物分解有机物比较适宜的碳氮比为25左右，C/N过高，微生物生长繁殖所需的氮元素受到限制，微生物繁殖速度低，有机物分解速度慢，发酵时间长，堆肥腐殖化系数低，堆肥发酵不好。C/N过低，微生物生长繁殖所需的能量来源受到限制，发酵温度上升缓慢，氮过量并以氨气的形式释放，有机氮损失大，还会散发难闻的气味。因此合理调节堆肥原料的碳氮比，是加速堆肥腐熟的有效途径。

有机肥发酵过程中物料成分的调节很重要，其中最关键的影响因素是水分、透气性、物料的碳氮比，水分要调节到50-60%，透气性要良好，碳氮比最好在25-30之间。

猪粪含水量较大70%左右，C/N比20左右。
这类原料以猪粪为代表，含氮量较高但含水量大，含有较多的腐殖质，对提高土壤肥力有很好的作用；其水分含量和C/N取决于是否使用垫料、垫料的类型和数量、管理方式养殖方法以及气候等，通常臭味重。

有机肥腐熟后碳氮比10-15左右。

6. 发酵工业中微生物常用的氮源，碳源和生长因子的来源

发酵工业中微生物利用的氮源分为有机氮和无机氮两大类，有机氮一般有各种饼粉，蛋白胨等，无机氮有铵盐和尿素等。碳源主要是各种淀粉和糖类。生长因子也分为有机和无机两大类，有机的主要来源于酵母粉，要根据具体的菌种而定。

7. 为什么发酵工业通常用酵母酒精发酵生产酒精不用细菌发酵生产酒精

第一，酵母就是一种单细胞真菌，所以你的问题回答了。
第二，酵母是人工选择驯化最早的微生物，通过几千年的选育，目前的工业酒精酵母是生产效率最高的发酵细菌。所以回答了你后半段问题。
简单说，酵母是细菌，效率最高，所以用它们。

8. 工业发酵常用的微生物有哪些

工业生产上常用的微生物有细菌、放线菌、酵母菌和霉菌,由于发酵工程本身的发展以及遗传工程的介入,藻类、病毒等也正在逐步成为工业生产的微生物.
1．细菌 工业生产中常用的细菌有：枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌、节杆菌、假单胞菌、小球菌等,用于生产乳酸、醋酸、氨基酸、核苷酸、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、维生素、肌苷酸、丙酮丁醇等产品以及生物防治、细菌浸矿等.
2．放线菌 它的最大经济价值在于能产生多种抗生素.从微生物中发现的抗生素,有60%以上是放线菌产生的,如链霉素、金霉素、红霉素、庆大霉素等.常用的放线菌主要来自以下几个属：链霉菌属、小单孢菌属和诺卡氏菌属等.近年来也用放线菌生产氨基酸、核苷酸、维生素和酶制剂等.
3．酵母菌 工业上常用的酵母菌有：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等,用于酿酒、制造面包、制造低凝固点石油、生产酒精、脂肪酶,以及生产可食用、药用和饲用的酵母菌体蛋白等.
4． 霉菌 工业上常用的霉菌有：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、木霉、青霉等；它们可用于生产多种酶制剂、抗生素、有机酸、生长素及甾体激素等.

9. 工业发酵的介绍

工业发酵就是通过微生物的生命活动，把发酵原料转化为人类所需要的微生物产品的工业过程。

10. 水对微生物的生命活动有什么重要意义在工业发酵中如何利用这一性质

水是微生物细胞中良好的溶剂，为各种反应提供了条件；水是细胞的基本组成成分；水维持着细胞的渗透压；增加微生物对环境变化的抗性等。
对与工业发酵最常见的是液态发酵，水可以进入细胞。一些溶质也通过水传送到发酵罐的各个部位，尤其是氧的传递，在发酵过程中最突出的问题就是溶氧问题（涉及到搅拌、泡沫等问题），工业发酵利用水是良好的溶剂进行液体发酵，便于溶质的均匀传递。而且水的比热高，可一定范围内减少温度的剧烈变化。