发酵工程是一门综合性较强的生物技术学科,广泛应用于食品、医药、化工、农业等多个领域。它通过微生物的代谢活动,实现对特定产物的高效生产与转化。为了帮助读者更好地理解这一领域的相关概念,以下是对“发酵工程”中常见术语的简要解释与汇总。
1. 发酵工程(Fermentation Engineering)
指利用微生物在特定条件下进行生长和代谢,从而生产有用物质的一门工程技术。该过程通常包括菌种选育、培养基配制、发酵工艺控制、产物提取与纯化等环节。
2. 微生物发酵(Microbial Fermentation)
指在人工控制条件下,利用微生物(如细菌、酵母、霉菌等)进行代谢反应,将原料转化为目标产物的过程。常见的有酒精发酵、乳酸发酵、抗生素发酵等。
3. 好氧发酵(Aerobic Fermentation)
指在氧气充足的环境中进行的发酵过程。这类发酵常用于生产氨基酸、有机酸、酶制剂等,如谷氨酸的生产。
4. 厌氧发酵(Anaerobic Fermentation)
指在无氧条件下进行的发酵过程,主要依靠微生物的无氧呼吸或发酵作用来获取能量。例如,酒精发酵和乳酸发酵均属于厌氧发酵。
5. 固态发酵(Solid-State Fermentation, SSF)
指在固态基质上进行的发酵过程,通常不使用液体培养基。此方法适用于某些真菌类微生物的培养,如酱油曲霉、黑曲霉等。
6. 液体深层发酵(Submerged Fermentation)
指在液体培养基中进行的发酵过程,是目前工业上最常用的一种发酵方式。其优点是易于控制温度、pH值和溶氧量,适合大规模生产。
7. 菌种选育(Strain Improvement)
指通过诱变、基因重组、原生质体融合等手段,筛选出具有优良性能的微生物菌株,以提高发酵效率和产物产量。
8. 培养基(Culture Medium)
为微生物提供营养成分的混合物,通常包括碳源、氮源、无机盐、生长因子等。根据用途不同,可分为基础培养基、选择性培养基、鉴别培养基等。
9. 发酵罐(Fermenter)
是进行发酵操作的主要设备,具备温度、pH、溶氧、搅拌等功能,可实现对发酵过程的精确控制。
10. 代谢调控(Metabolic Regulation)
指通过改变培养条件或基因表达,调节微生物的代谢途径,以提高目标产物的合成效率或减少副产物的生成。
11. 产物分离与纯化(Product Recovery and Purification)
指从发酵液中提取并纯化目标产物的过程,通常包括过滤、离心、沉淀、萃取、层析、结晶等步骤。
12. 连续发酵(Continuous Fermentation)
指在一定时间内持续添加新鲜培养基并取出发酵液的一种操作方式,有利于维持稳定的发酵状态,提高生产效率。
13. 分批式发酵(Batch Fermentation)
指在一个封闭系统中一次性加入培养基,经过一段时间后完成发酵,再进行产物的提取与排放。这是最常见的发酵方式之一。
14. 补料分批式发酵(Fed-Batch Fermentation)
指在分批式发酵的基础上,根据需要定期补充部分营养物质,以延长发酵时间并提高产物产量。
15. 生物反应器(Bioreactor)
是用于进行生物化学反应的装置,广泛应用于发酵工程、细胞培养、酶催化等领域,具有良好的传质、传热和混合性能。
以上便是关于“发酵工程”的一些常见术语及其解释。这些概念不仅是学习发酵工程的基础知识,也是实际应用中的重要参考。随着生物技术的不断发展,发酵工程的应用范围将进一步扩大,成为现代生物制造的重要支柱之一。