生物工程：以生物学的理论和技术为基础，结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术，定向地改造生物或其功能，再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养，以生产大量有用代谢产物的一门新兴技术。
发酵工程：将发酵原理和工程学相结合，是研究由生物细胞参与的工艺过程的原理和科学，是研究利用生物材料生产有用产品，服务于人类的一门综合性科学技术。
发酵过程的特点：1. 反应安全，要求条件也比较简单。
2. 反应的专一性强，代谢产物较为单一。
3. 发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
4. 微生物菌种是进行发酵的根本因素。
5. 投资少，见效快，开可以取得显著的经济效益。
发酵的类型（了解）
根据发酵的特点和微生物对氧的不同需要，可以将发酵分成若干类型：
1、按发酵原料来区分：糖类物质发酵、烃类物质发酵及废水发酵等类型。
2、按发酵产物来区分：如氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、维生素发酵
3、按发酵形式来区分，则有：固态发酵和液体发酵。
4、按发酵工艺流程区分则有：分批发酵、连续发酵和流加发酵。
5、按发酵过程中对氧的不同需求来分，一般可分为：厌氧发酵和通风发酵两大类型。
发酵的流程（了解）
发酵原料的预处理（了解）
原料不同处理方法也有所差异。
（1）淀粉——利用前需变成糊精或葡萄糖 方法：酸水解（高压、耐酸）、酶水解法
（2）糖蜜——加热杀菌和用水冲稀，也可加酸处理后再补充无机盐
（3）碳氢化合物：石油脱蜡——一定馏分的石油经冷却脱蜡而获得的凝固点在-10℃的油，加入适量无机盐进行接种发酵
微生物的特点（小、多、快、强、广）
1、体积小，面积大。2、吸收多，转化快。3、生长旺，繁殖快。4、适应强，易变异。
5、分布广，种类多
巴斯德：（法国）
1、发现并证实发酵是由微生物引起的；化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“蚕病”
2、彻底否定了“自然发生”学说；著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。
3、免疫学——预防接种首次制成狂犬疫苗
4、其他贡献：巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物
柯赫：（德国）1、微生物学基本操作技术方面的贡献
a ）细菌纯培养方法的建立：土豆切面→营养明胶→营养琼脂（平皿）。
b ）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养。
c ）流动蒸汽灭菌。
d ）染色观察和显微摄影
2、对病原细菌的研究作出了突出的贡献：
a ）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b ）发现了肺结核病的病原菌
生物技术也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计生物体或加工生物原料，为人类生产出需要产品或达到某种目的。先进的工程技术手段是指基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质和酶工程等新技术。
工业化菌种的要求：1. 能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物2. 有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强3。遗传性能要相对稳定。4. 不易感染它种微生物或噬菌体5. 产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病 菌无关）6. 生产特性要符合工艺要求 菌株选育
目的：防止菌种退化、解决生产实际问题、提高生产能力、提高产品质量、开发新产品
方法：1、基因突变：自然选育、诱变育种
2、基因重组：杂交、原生质体融合、基因工程
诱变育种：用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选，称为诱变育种
诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质称为诱变剂。
物理诱变剂：紫外，快中子； 化学诱变剂：硫酸二乙酯，亚硝基胍
诱变步骤
培养基的类型和用途
1、天然培养基：化学成分不清楚或化学成分不恒定的各种植物和动物组织或微生物的浸出物、水解液等物质（例如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨等）
2、合成培养基：使用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。使用于实验室范围作有关营养、代谢、分类鉴定、 生物测定及选育菌种、遗传分析定量研究工作。
3、半合成培养基：既含有天然成分又含有纯化学试剂的培养基。
4、固体培养基：外观呈固体的培养基。
5、半固体培养基：凝固剂量低于正常量
6、液体培养基：呈液体状态的培养基。
7、（生物）鉴别培养基：培养基中加入能与某一菌的无色代谢物发生显色反应的指示剂，从而用肉眼区别于该菌与其他菌。
8、选择培养基：根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基 。
9、孢子培养基：供制备孢子用的培养基。常用的有麸皮、大（小）米，无机盐、蛋白胨等配制的琼脂斜面培养基。
10、种子培养基：供孢子发芽和菌体生长用的培养基。
11、发酵培养基：供菌体生长和合成大量代谢产物用的培养基。
将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，制得的糖液叫淀粉水解糖。
液化：利用淀粉酶将淀粉转化为糊精及低聚糖的过程叫液化。
糖化：利用糖化酶将糊精及低聚糖进一步水解为葡萄糖，这个过程叫糖化。
酸解法：以酸(无机酸或有机酸) 为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
优点：生产方便、设备简单、水解时间短，设备生产能力大
缺点：高温高压、酸性条件、过程复杂、副反应多、损失大
酶解法：利用专一性很强的淀粉酶和糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下完成的，故酶解法又有双酶水解法(double-enzyme)之称。
优点：酶反应条件温和，不需要高温、高压和耐酸的设备；酶的作用专一性强，淀粉水解的副反应少，水解糖液纯；可在较高的淀粉乳浓度下水解；可用粗原料；糖液颜色浅，较纯净、无苦味、质量高。 缺点：酶解时间长、需要专门的设备，酶是蛋白质，易引起糖液过滤困难。
酸酶法：是先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖的工艺 。
优点：酸液化速度快，糖化时可采用较高的淀粉乳浓度。
酶酸法：是将淀粉乳先用淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖。
优点：可采用粗原料淀粉，淀粉浓度较酸法高，生产易控制。时间短，淀粉水解副反应少。
糊化是指淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，互相接触变成湖状液体，即使停止搅拌，淀粉也不会再沉淀的现象。
老化实际上是分子间已断裂的氢键、糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程，也就是复结晶的过程。 灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。消灭杂菌和防止杂菌污染
除菌的方法 ：培养基的加热灭菌、空气的过滤除菌、紫外线或电离辐射、化学药物灭菌
培养基的湿热灭菌
起进行加热灭菌的过程，也称实罐灭菌。过程包括：升温、保温和冷却三阶段。
2、连续灭菌（又称连消） 将培养基在发酵罐外通过连续灭菌装置进行加热、保温和冷却而进行灭菌。 连续灭菌的流程与设备
（1）配料预热罐，将配制好的料液预热到60 70 °C ，以免连续灭菌时由于料液与蒸汽温度相差过大而
产生水汽撞击声；
（2）连消塔，用高温蒸汽使料液温度很快升高到灭菌温度（126~132°C ）；
（3）维持罐，使料液在灭菌温度下保持5~7min 。因为：连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的；
（4）冷却管，使料液冷却到40~50°C 后（冷水喷淋） ，输送到预先灭菌过的罐内。
空气的过滤除菌原理：布朗扩散截留作用、拦截截留作用、惯性撞击截留作用、（前三者起主要作用）重力沉降作用、静电吸引作用
氧的供需（1）实验室中，通过摇瓶机往复运动或偏心旋转运动供氧。
（2）中试规模和生产规模的培养装置采用通入无菌压缩空气并同时进行搅拌的方式。
（3）近年来开发出无搅拌装置的节能培养设备，如气升式发酵罐。
（4）细胞对鼓泡通气和机械搅拌产生的剪切作用敏感。
供氧与微生物呼吸及代谢产物的关系
氧作为受氢体，氧直接参与一些生物反应。
好氧微生物所含的氧化酶系：过氧化氢酶，细胞色素氧化酶，黄素脱氢酶，多酚氧化酶等。不同好氧微生物所含的氧化酶系的种类和数量不同，在不同环境条件下，各种微生物的吸氧量或呼吸强度不同。
好气性微生物深层培养时需要适量的溶解氧以维持其呼吸代谢和某些代谢产物的合成，对多数发酵来说，氧的不足会导致代谢异常，产量降低。
同种类的微生物的需氧量不同，一般为25-100mmolO2/(L·h)，但也有个别菌很高。同一种微生物的需氧量，随菌龄和培养条件不同而异。
摄氧率（r ）：单位体积培养液每小时消耗氧的量, 单位为mmol(O2)/(L∙h) 。
呼吸强度（Q O2）：单位重量的菌体（折干）每小时消耗氧的量，单位为mmol(O2)/g(干菌体) ∙h 。亦称为氧比消耗速率。
摄氧率与呼吸强度之间的关系r ＝Q O2∙X 其中，X ：发酵液中菌丝体浓度，g （干菌体）/L
呼吸临界氧浓度（C 临界）：在溶氧浓度低时，呼吸强度随溶解氧浓度增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增强而变化，此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度，以C 临界表示。其为微生物对发酵液中溶氧浓度的最低要求。在临界溶氧浓度以下，微生物的呼吸速率随溶解氧浓度降低而显著下降。 微生物的临界氧浓度一般为0.003-0.05（mmol/L），为饱和浓度的1-25％。
传质理论：氧气的溶解过程是一个由气相进入液相的过程，为实现这一过程，氧气需要跨过由气-液界面构成的屏障，在界面的一侧有气膜，另一侧为液膜，氧的溶解需要经过这两层膜才能实现。因此，根据这一模型建立起来的气体溶解理论称为双膜理论。
氧的传递方程式：NA = KLa∙(C*-CL)
N A：氧的传递速率mmol O2/L∙h ，C*：溶液中溶氧饱和浓度mmol O2/L，CL ：溶液主流中的溶氧浓度mmol O2/L ，KLa :液相体积氧传递系数，又称通气效率，单位为1/h。
KLa 可以用来衡量发酵罐的通气效率， KLa越大，通气效率越高。
影响氧传递速率的主要因素：OTR= KLa∙(C*-CL)：液体的性质对氧的溶解度的影响（温度，溶液中电解质的浓度），液体的比表面积，氧传递系数
如何提高饱和溶氧浓度：1、降低培养温度2、降低培养基中营养物质的含量3、提高发酵罐内的氧分压4、通入富集氧的空气
微生物发酵机理：是指微生物通过其代谢活动，利用基质合成人们所需要的产物的内在规律。
糖酵解调节机制：调节主要是通过己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶等三个激酶完成。
巴斯德效应：在好气条件下，酵母菌发酵能力下降（细胞内糖代谢降低，乙醇积累减少）；不仅存在于酵母中，也存在于具有呼吸和发酵能力的其他细胞中。
原理：1、糖代谢进入TCA 环 → 柠檬酸↑ 、ATP ↑ → 抑制磷酸激酶的合成 → 6-P-葡萄糖↑（积累）→ 反馈抑制己糖激酶 → 抑制葡萄糖进入细胞内 → 葡萄糖利用降低
2、磷酸果糖激酶活性下降 → 1，6二磷酸果糖 →丙酮酸激酶活性 → 磷酸烯醇式丙酮酸积累 → 反馈
抑制已糖激酶，降低糖酵解速度
柠檬酸发酵机制：黑曲霉利用糖类发酵生成柠檬酸其生物合成途径是，葡萄糖经EMP 、HMP 途径降解生成丙酮酸，丙酮酸一方面氧化脱羧生成乙酰CoA ，另一方面经CO2固定化反应生成草酰乙酸，草酰乙酸与乙酰CoA 缩合生成柠檬酸。
生长期与产酸期都存在EMP 与HMP 途径，前者EMP:HMP=2:1，后者EMP:HMP=4：1
柠檬酸生物合成的代谢调节
糖酵解及调节EMP
第一个调节的酶是磷酸果糖激酶（PFK ）： AMP、无机磷、NH4+对该酶有活化作用
ATP 、柠檬酸对该酶有抑制作用
第二个调节的酶是丙酮酸激酶（PK ）： PK 被NH4+ 、K+激活
黑曲霉发酵中，在缺锰的条件下，由于蛋白质和核酸合成受阻，细胞内的NH4+异常高，而减少柠檬酸对PFK 的抑制, 加强EMP 途径。
TCA 环的调节
1、柠檬酸合成酶是该途径的第一个限速酶，由乙酰辅酶Ａ中的高能硫酯键水解释放大量能量，推动合成柠檬酸。
2、两步反应均由顺乌头酸酶催化，该酶需要Fe++，若用络合剂除去反应液中的铁，则酶活性被抑制，造成柠檬酸的积累。柠檬酸→顺乌头酸→异柠檬酸
3、黑曲霉中TCA 循环中的另一个特点是α－酮戊二酸脱氢酶被葡萄糖和NH4+抑制，在柠檬酸生成期，菌体内不存在α－酮戊二酸脱氢酶或活力很低。
谷氨酸生物合成途径：包括：EMP 、HMP 、TCA 、乙醛酸循环、CO2固定反应
GA 菌在10%高浓葡萄糖中产生5%高浓GA ，是非正常代谢，所以要从菌体自身、外界来控制完成，即控制代谢。
生成谷氨酸的主要酶反应：1、还原氨基化反应 酸还原并氨基化，
2、转氨反应 氨基酸转为谷氨酸，
3、GA 酶催化反应 谷氨酰氨转为谷氨酸
GA 的生物合成途径
影响GA 积累的因素
内在因子：1、选育菌种 2、增加膜通透性：①生物素缺陷（膜）；②加青青霉素（壁）
外在环境：溶解氧、氨离子、PH 值、rH 值、磷酸、生物素
GA 菌向GA 方向进行的条件：不分解利用GA ；耐高浓度；GA 膜透性好；丙酮酸脱氢酶要弱；异柠檬酸裂解
酶弱；保证TCA 环中间体的补充。
天冬氨酸发酵机制
葡萄糖→EMP →丙酮酸→CO2→C4羧酸→NH3→天冬氨酸
大肠杆菌 ：解除苏氨酸和赖氨酸产物浓度抑制
GA 棒杆菌： GA 优先合成，但GA 浓度高时被抑制，转向天冬氨酸
黄色短杆菌：同上
筛选：苏氨酸：选育苏、赖氨酸结构类似物突变菌；选育蛋、赖、异亮氨酸缺陷菌
赖氨酸：选育高丝氨酸缺陷菌；选育抗赖氨酸结构类似物菌
蛋氨酸：解除蛋氨酸产物浓度的抑制；解除S-先腺苷蛋氨酸的反馈抑制和阻遏
异亮氨酸：添加前体物质即氨基丁酸、D-苏氨酸
缬氨酸：α-酮异戊酸
缬氨酸
亮氨酸
选育异亮、亮氨酸缺陷型菌；解除反馈阻遏
同型乳酸发酵：进行乳酸发酵的主要是细菌。它们利用糖经糖酵解途径生成丙酮酸，丙酮酸还原产生乳酸。发酵产物中只有乳酸的称为同型乳酸发酵，如乳链球菌、乳酪链球菌等。
同型乳酸发酵的特点：1mol 的G 产生2mol 乳酸，理论转化率是100%。另外有很少量的乙醇、乙酸和二氧化碳等。
异型乳酸发酵：发酵产物中除乳酸外同时还有乙酸、乙醇、二氧化碳、氢的，称为异型乳酸发酵。6-磷酸葡萄糖酸途径
抗生素发酵机制（了解）
分解代谢：菌体把培养基中的大分子物分解变成小分子物质的过程。
合成代谢：菌体把吸收到细胞内的一种或数种物质合成相对分子质量较大较复杂的物质 （如蛋白质、核酸、多糖和抗生素）。
补料分批发酵(FBC)：又称半连续培养或半连续发酵，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法，是分批发酵和连续发酵之间的一种过渡培养方式，是一种控制发酵的好方法，现已广泛用于发酵工业。
FBC 优点：①解除底物抑制、产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏；② 避免一次投料过多造成细胞大量生长所引起的一切影响，改善发酵液流变学性质；③ 可提高发芽孢子的比例，控制细胞质量；④ 不需要严格的无菌条件，产生菌不易老化变异，比连续发酵适用广泛。
补料内容：能源和碳源；氮源；微量元素；诱导物；
补料的原则; 根据菌体生长代谢规律；生产需要；环境条件
方法：充足而不过量（少量多次或分批流加）
温度对发酵的影响:温度会影响各种酶反应的速率，改变菌体代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制。影响发酵液的理化性质，进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。
pH 值对发酵的影响
1. 影响酶的活性，当pH 值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；
2. 影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物的吸收和代谢产物的排泄；影响培养基中某些组分的解离，进而影响微生物对这些成分的吸收；
3.pH 值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。
少量泡沫的作用：一定数量的泡沫是正常现象，可以增加气液接触面积，导致氧传递速率增加；
大量的泡沫引起许多负作用：发酵罐的装料系数减少、氧传递系统减小；增加了菌群的非均一性；造成大
量逃液，增加染菌机会；严重时通气搅拌无法进行，菌体呼吸受到阻碍，导致代谢异常或菌体自溶；消泡剂的添加将给提取工序带来困难。
泡沫的消除：1. 调整培养基中的成分（如少加或缓加易起泡的原料）或改变某些物理化学参数（如pH 值、温度、通气和搅拌）或者改变发酵工艺（如采用分次投料）来控制，以减少泡沫形成的机会。2. 采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。3. 采用机械消泡或消泡剂来消除已形成的泡沫。
1. 化学剂消泡：降低泡沫液膜的机械强度；降低液膜的表面黏度；兼有两者的作用，达到破裂泡沫的目的。常用的消泡剂：天然油脂类、脂肪酸和酯类、聚醚类、硅酮类
2. 机械消泡：物理消泡方法，利用机械强烈振动或压力变化而使泡沫破裂。
罐内消泡——靠罐内消泡桨转动打碎泡沫。
罐外消泡——将泡沫引出罐外，通过喷嘴的加速作用或离心力来消除泡沫。
染菌:在发酵培养中侵入了有碍生产的其他微生物。
染菌对发酵的影响
1、发酵染菌对不同品种的影响：放线菌由于生长的最适pH 为7左右，因此染细菌（pH6.5-7.5）为多，而霉菌生长pH 为5左右，因此染酵母菌（pH4.5-5.5）为多。
2. 污染噬菌体; 噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也较难防治，故危害极大。污染噬菌体后，可使发酵产量大幅度下降，严重的造成断种，被迫停产。
3、不同时间染菌对发酵的影响
（1）种子培养期染菌:由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势，而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有很少抗生素（产物）。因而它防御杂菌能力低，容易污染杂菌。如在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。
（2）发酵前期染菌：发酵前期最易染菌，且危害最大。原因; 发酵前期菌量不很多，与杂菌没有竞争优势；且还未合成产物（抗生素）或产生很少，抵御杂菌能力弱。此时杂菌与生产菌争夺营养成分，干扰生产菌的繁殖和产物的形成。
染菌措施:可以用降低培养温度，调整补料量，用酸碱调pH 值，缩短培养周期等措施予以补救。如果前期染菌，且培养基养料消耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重新接种再用。
（3）发酵中期染菌:发酵中期染菌会严重干扰生产菌的繁殖和产物的生成。杂菌大量产酸，培养液pH 下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶，产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。
措施：降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，抑制杂菌。
（4）发酵后期染菌:发酵后期发酵液内已积累大量的产物，特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产影响不大，可继续发酵。如果染菌严重，又破坏性较大，可以提前放罐。 染菌的检查
（1）显微镜检查法：用革兰氏染色法(Grams stain) 对样品进行涂片、染色，然后在显微镜下观察微生物的形态特征，根据生产菌与杂菌的特征进行区别、判断是否染菌。
（2）平板划线培养或斜面培养检查法：平板制好后，应先保温24小时，确定无菌，将待检样品在无菌平板或斜面上划线，分别于37 ℃、27 ℃进行培养，一般24 h后即可进行镜检观察，检查是否有杂菌。有时为了提高平板培养法的灵敏度，也可以将需要检查的样品先置于37 ℃条件下培养6 h，使杂菌迅速增殖后再划线培养。 方法：将待检样品直接接入经完全灭菌后的该肉汤培养基中，分别于37 ℃、27 ℃进行培养，每6 h 观察一次微生物的生长情况，并取样进行镜检，该肉汤培养基由红色变为黄色或产生浑浊，即判断为染菌。
三种检查法的比较：显微镜检查方法简便、快速，能及时发现杂菌，但由于镜捡取样少，视野的观察面也小，因此不易捡出早期杂菌。此时检查结果应以平板划线和肉汤培养结果为主要根据。
平板划线法的缺点是需经较长时间培养（一般要过夜）才能判断结果，且操作较繁琐，但它要比显微镜能捡出更少的杂菌。
以上3种检查法未发现染菌，还不能肯定未被染菌，原因是以上检查法只能检查杂菌浓度较大的染菌情况（>1个/ml）。平板划线和肉汤培养应做三个平行样，酚红肉汤和平板划线培养样品应保存至放罐后12小时，确定为无菌时方可弃去。
染菌的防止：1防止种子带菌：
2. 防止设备渗漏
3防止培养基灭菌不彻底
4. 防止空气引起的染菌
5. 发酵染菌后的措施
感染噬菌体对发酵的影响：发酵过程中如果受噬菌体的侵染，一般发生溶菌，随之出现发酵迟缓或停止，而且受噬菌体感染后，往往会反复连续感染，使生产无法进行，甚至使种子全部丧失。
染噬菌体表现为：1、镜检可发现生产菌体数量明显减少，菌体不规则，严重时完全看不到菌体，且是在短时间内菌体自溶。2、发酵pH 值逐渐上升，4~8小时之内可达8.0以上，不再下降。3、发酵液残糖高，有刺激臭味，粘度大，泡沫多。4、生产量甚少或增长缓慢或停止。
噬菌体感染的防治
1、必须建立工厂环境清洁卫生制度，定期检查、定期清扫，车间四周有严重污染噬菌体的地方应及时撒石灰或漂白粉。
2、车间地面和通往车间的道路尽量采取水泥地面。
3、种子和发酵工段的操作人员要严格执行无菌操作规程，认真地进行种子保管，不使用本身带有噬菌体的菌种。感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇瓶间。
4、认真进行发酵罐、补料系统的灭菌。严格控制逃液和取样分析和洗罐所废弃的菌体。对倒罐所排放的废液应灭菌后才可排放。
5、选育抗噬菌体的菌种，或轮换使用菌种。
6、发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到70~800C杀死噬菌体，才可排放。发酵罐周围的管道也必须彻底灭菌。
下游加工技术的特点1. 发酵液的复杂性造成分离上的困难性。
2. 欲提取的产物通常浓度低且很不稳定。
3. 多为分批操作，各批发酵液不尽相同，要求下游加工有一定弹性。
发酵工业下游技术的一般工艺过程
一般说来，下游加工过程可分为4个阶段：
培养液(发酵液) 的预处理和固液分离；初步纯化(提取) ；高度纯化(精制) ；产品的最后加工。
1、预处理和固液分离：目的是除去发酵液中的菌体细胞和不溶性固体杂质（离心和过滤）。
2、初步分离：目的是除去与产物性质差异较大的杂质，为后道精制工序创造有利条件（萃取、吸附、沉淀、蒸发）
3、高度纯化：去除与产物的物理化学性质比较接近的杂质（层析、膜分离、离子交换、沉淀、电泳）。
4、产品的最后加工：成品形式由产品的最终用途决定（结晶、干燥、蒸馏）。
发酵液预处理的目的和要求
1、预处理的目的：
（1）改变发酵液的物理性质，促进悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率
（2）尽可能使产物转入便于后处理的某一相中（多数是液体）。
（3）去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作。
2、发酵液预处理的要求:
（1）菌体的分离（2）固体悬浮物的去除（3）蛋白质的去除（4）重金属离子的去除
（5）色素、热原质、毒性物质等有机杂质的去除（6）改变发酵液的性质（7）调节适宜pH 值和温度 预处理的方法:1、加热法、2、调节悬浮液的pH 、3、发酵液的凝聚和絮凝、4、高价无机离子的去除方法
5、杂蛋白质的去除
机理：电解质将胶体粒子表面上的电荷中和，减少存在于胶体粒子间的静电斥力，使范德华力占优势，这样胶体就会凝聚成较大、较密实的粒子（凝聚），或在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团使之更容易过滤（絮凝）。
凝聚、絮凝概念：见书上P269
微生物细胞破碎原理与技术：定义:细胞破碎就是采用一定的方法，在一定程度上破坏细胞壁和细胞膜，设法使胞内产物最大程度地释放到液相中，破碎后的细胞浆液经固液分离除去细胞碎片后，再采用不同的分离手段进一步纯化.
发酵产物分离原理与技术：
1、沉淀法：沉淀是物理环境的变化引起溶质的溶解度降低、生成固体凝聚物的现象。加酸、碱、盐、有机溶剂、其它物质。沉淀法可分为：等电点、盐析、有机溶剂
2、吸附法：吸附法是利用吸附剂与杂质、色素物质、有毒物质、产品之间分子引力的差异，从而起到分离的作用。如：物理吸附；化学吸附；离子交换吸附
3、离子交换法
4、萃取法：利用物质在两种成相的溶剂中溶解度的不同，使所需的目的物质从一种溶剂中转移到另一种溶剂中，从而达到分离纯化的目的。如：超临界流体萃取；反胶团萃取；双水相萃取
5、膜分离技术：盐浓度差异 大于 生物大分子溶液的脱盐
生物工程：以生物学的理论和技术为基础，结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术，定向地改造生物或其功能，再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养，以生产大量有用代谢产物的一门新兴技术。
发酵工程：将发酵原理和工程学相结合，是研究由生物细胞参与的工艺过程的原理和科学，是研究利用生物材料生产有用产品，服务于人类的一门综合性科学技术。
发酵过程的特点：1. 反应安全，要求条件也比较简单。
2. 反应的专一性强，代谢产物较为单一。
3. 发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
4. 微生物菌种是进行发酵的根本因素。
5. 投资少，见效快，开可以取得显著的经济效益。
发酵的类型（了解）
根据发酵的特点和微生物对氧的不同需要，可以将发酵分成若干类型：
1、按发酵原料来区分：糖类物质发酵、烃类物质发酵及废水发酵等类型。
2、按发酵产物来区分：如氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、维生素发酵
3、按发酵形式来区分，则有：固态发酵和液体发酵。
4、按发酵工艺流程区分则有：分批发酵、连续发酵和流加发酵。
5、按发酵过程中对氧的不同需求来分，一般可分为：厌氧发酵和通风发酵两大类型。
发酵的流程（了解）
发酵原料的预处理（了解）
原料不同处理方法也有所差异。
（1）淀粉——利用前需变成糊精或葡萄糖 方法：酸水解（高压、耐酸）、酶水解法
（2）糖蜜——加热杀菌和用水冲稀，也可加酸处理后再补充无机盐
（3）碳氢化合物：石油脱蜡——一定馏分的石油经冷却脱蜡而获得的凝固点在-10℃的油，加入适量无机盐进行接种发酵
微生物的特点（小、多、快、强、广）
1、体积小，面积大。2、吸收多，转化快。3、生长旺，繁殖快。4、适应强，易变异。
5、分布广，种类多
巴斯德：（法国）
1、发现并证实发酵是由微生物引起的；化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“蚕病”
2、彻底否定了“自然发生”学说；著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。
3、免疫学——预防接种首次制成狂犬疫苗
4、其他贡献：巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物
柯赫：（德国）1、微生物学基本操作技术方面的贡献
a ）细菌纯培养方法的建立：土豆切面→营养明胶→营养琼脂（平皿）。
b ）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养。
c ）流动蒸汽灭菌。
d ）染色观察和显微摄影
2、对病原细菌的研究作出了突出的贡献：
a ）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b ）发现了肺结核病的病原菌
生物技术也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计生物体或加工生物原料，为人类生产出需要产品或达到某种目的。先进的工程技术手段是指基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质和酶工程等新技术。
工业化菌种的要求：1. 能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物2. 有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强3。遗传性能要相对稳定。4. 不易感染它种微生物或噬菌体5. 产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病 菌无关）6. 生产特性要符合工艺要求 菌株选育
目的：防止菌种退化、解决生产实际问题、提高生产能力、提高产品质量、开发新产品
方法：1、基因突变：自然选育、诱变育种
2、基因重组：杂交、原生质体融合、基因工程
诱变育种：用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选，称为诱变育种
诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质称为诱变剂。
物理诱变剂：紫外，快中子； 化学诱变剂：硫酸二乙酯，亚硝基胍
诱变步骤
培养基的类型和用途
1、天然培养基：化学成分不清楚或化学成分不恒定的各种植物和动物组织或微生物的浸出物、水解液等物质（例如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨等）
2、合成培养基：使用化学成分和数量完全了解的物质配制而成的。使用于实验室范围作有关营养、代谢、分类鉴定、 生物测定及选育菌种、遗传分析定量研究工作。
3、半合成培养基：既含有天然成分又含有纯化学试剂的培养基。
4、固体培养基：外观呈固体的培养基。
5、半固体培养基：凝固剂量低于正常量
6、液体培养基：呈液体状态的培养基。
7、（生物）鉴别培养基：培养基中加入能与某一菌的无色代谢物发生显色反应的指示剂，从而用肉眼区别于该菌与其他菌。
8、选择培养基：根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基 。
9、孢子培养基：供制备孢子用的培养基。常用的有麸皮、大（小）米，无机盐、蛋白胨等配制的琼脂斜面培养基。
10、种子培养基：供孢子发芽和菌体生长用的培养基。
11、发酵培养基：供菌体生长和合成大量代谢产物用的培养基。
将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，制得的糖液叫淀粉水解糖。
液化：利用淀粉酶将淀粉转化为糊精及低聚糖的过程叫液化。
糖化：利用糖化酶将糊精及低聚糖进一步水解为葡萄糖，这个过程叫糖化。
酸解法：以酸(无机酸或有机酸) 为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
优点：生产方便、设备简单、水解时间短，设备生产能力大
缺点：高温高压、酸性条件、过程复杂、副反应多、损失大
酶解法：利用专一性很强的淀粉酶和糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下完成的，故酶解法又有双酶水解法(double-enzyme)之称。
优点：酶反应条件温和，不需要高温、高压和耐酸的设备；酶的作用专一性强，淀粉水解的副反应少，水解糖液纯；可在较高的淀粉乳浓度下水解；可用粗原料；糖液颜色浅，较纯净、无苦味、质量高。 缺点：酶解时间长、需要专门的设备，酶是蛋白质，易引起糖液过滤困难。
酸酶法：是先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖的工艺 。
优点：酸液化速度快，糖化时可采用较高的淀粉乳浓度。
酶酸法：是将淀粉乳先用淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖。
优点：可采用粗原料淀粉，淀粉浓度较酸法高，生产易控制。时间短，淀粉水解副反应少。
糊化是指淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，互相接触变成湖状液体，即使停止搅拌，淀粉也不会再沉淀的现象。
老化实际上是分子间已断裂的氢键、糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程，也就是复结晶的过程。 灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。消灭杂菌和防止杂菌污染
除菌的方法 ：培养基的加热灭菌、空气的过滤除菌、紫外线或电离辐射、化学药物灭菌
培养基的湿热灭菌
起进行加热灭菌的过程，也称实罐灭菌。过程包括：升温、保温和冷却三阶段。
2、连续灭菌（又称连消） 将培养基在发酵罐外通过连续灭菌装置进行加热、保温和冷却而进行灭菌。 连续灭菌的流程与设备
（1）配料预热罐，将配制好的料液预热到60 70 °C ，以免连续灭菌时由于料液与蒸汽温度相差过大而
产生水汽撞击声；
（2）连消塔，用高温蒸汽使料液温度很快升高到灭菌温度（126~132°C ）；
（3）维持罐，使料液在灭菌温度下保持5~7min 。因为：连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的；
（4）冷却管，使料液冷却到40~50°C 后（冷水喷淋） ，输送到预先灭菌过的罐内。
空气的过滤除菌原理：布朗扩散截留作用、拦截截留作用、惯性撞击截留作用、（前三者起主要作用）重力沉降作用、静电吸引作用
氧的供需（1）实验室中，通过摇瓶机往复运动或偏心旋转运动供氧。
（2）中试规模和生产规模的培养装置采用通入无菌压缩空气并同时进行搅拌的方式。
（3）近年来开发出无搅拌装置的节能培养设备，如气升式发酵罐。
（4）细胞对鼓泡通气和机械搅拌产生的剪切作用敏感。
供氧与微生物呼吸及代谢产物的关系
氧作为受氢体，氧直接参与一些生物反应。
好氧微生物所含的氧化酶系：过氧化氢酶，细胞色素氧化酶，黄素脱氢酶，多酚氧化酶等。不同好氧微生物所含的氧化酶系的种类和数量不同，在不同环境条件下，各种微生物的吸氧量或呼吸强度不同。
好气性微生物深层培养时需要适量的溶解氧以维持其呼吸代谢和某些代谢产物的合成，对多数发酵来说，氧的不足会导致代谢异常，产量降低。
同种类的微生物的需氧量不同，一般为25-100mmolO2/(L·h)，但也有个别菌很高。同一种微生物的需氧量，随菌龄和培养条件不同而异。
摄氧率（r ）：单位体积培养液每小时消耗氧的量, 单位为mmol(O2)/(L∙h) 。
呼吸强度（Q O2）：单位重量的菌体（折干）每小时消耗氧的量，单位为mmol(O2)/g(干菌体) ∙h 。亦称为氧比消耗速率。
摄氧率与呼吸强度之间的关系r ＝Q O2∙X 其中，X ：发酵液中菌丝体浓度，g （干菌体）/L
呼吸临界氧浓度（C 临界）：在溶氧浓度低时，呼吸强度随溶解氧浓度增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增强而变化，此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度，以C 临界表示。其为微生物对发酵液中溶氧浓度的最低要求。在临界溶氧浓度以下，微生物的呼吸速率随溶解氧浓度降低而显著下降。 微生物的临界氧浓度一般为0.003-0.05（mmol/L），为饱和浓度的1-25％。
传质理论：氧气的溶解过程是一个由气相进入液相的过程，为实现这一过程，氧气需要跨过由气-液界面构成的屏障，在界面的一侧有气膜，另一侧为液膜，氧的溶解需要经过这两层膜才能实现。因此，根据这一模型建立起来的气体溶解理论称为双膜理论。
氧的传递方程式：NA = KLa∙(C*-CL)
N A：氧的传递速率mmol O2/L∙h ，C*：溶液中溶氧饱和浓度mmol O2/L，CL ：溶液主流中的溶氧浓度mmol O2/L ，KLa :液相体积氧传递系数，又称通气效率，单位为1/h。
KLa 可以用来衡量发酵罐的通气效率， KLa越大，通气效率越高。
影响氧传递速率的主要因素：OTR= KLa∙(C*-CL)：液体的性质对氧的溶解度的影响（温度，溶液中电解质的浓度），液体的比表面积，氧传递系数
如何提高饱和溶氧浓度：1、降低培养温度2、降低培养基中营养物质的含量3、提高发酵罐内的氧分压4、通入富集氧的空气
微生物发酵机理：是指微生物通过其代谢活动，利用基质合成人们所需要的产物的内在规律。
糖酵解调节机制：调节主要是通过己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶等三个激酶完成。
巴斯德效应：在好气条件下，酵母菌发酵能力下降（细胞内糖代谢降低，乙醇积累减少）；不仅存在于酵母中，也存在于具有呼吸和发酵能力的其他细胞中。
原理：1、糖代谢进入TCA 环 → 柠檬酸↑ 、ATP ↑ → 抑制磷酸激酶的合成 → 6-P-葡萄糖↑（积累）→ 反馈抑制己糖激酶 → 抑制葡萄糖进入细胞内 → 葡萄糖利用降低
2、磷酸果糖激酶活性下降 → 1，6二磷酸果糖 →丙酮酸激酶活性 → 磷酸烯醇式丙酮酸积累 → 反馈
抑制已糖激酶，降低糖酵解速度
柠檬酸发酵机制：黑曲霉利用糖类发酵生成柠檬酸其生物合成途径是，葡萄糖经EMP 、HMP 途径降解生成丙酮酸，丙酮酸一方面氧化脱羧生成乙酰CoA ，另一方面经CO2固定化反应生成草酰乙酸，草酰乙酸与乙酰CoA 缩合生成柠檬酸。
生长期与产酸期都存在EMP 与HMP 途径，前者EMP:HMP=2:1，后者EMP:HMP=4：1
柠檬酸生物合成的代谢调节
糖酵解及调节EMP
第一个调节的酶是磷酸果糖激酶（PFK ）： AMP、无机磷、NH4+对该酶有活化作用
ATP 、柠檬酸对该酶有抑制作用
第二个调节的酶是丙酮酸激酶（PK ）： PK 被NH4+ 、K+激活
黑曲霉发酵中，在缺锰的条件下，由于蛋白质和核酸合成受阻，细胞内的NH4+异常高，而减少柠檬酸对PFK 的抑制, 加强EMP 途径。
TCA 环的调节
1、柠檬酸合成酶是该途径的第一个限速酶，由乙酰辅酶Ａ中的高能硫酯键水解释放大量能量，推动合成柠檬酸。
2、两步反应均由顺乌头酸酶催化，该酶需要Fe++，若用络合剂除去反应液中的铁，则酶活性被抑制，造成柠檬酸的积累。柠檬酸→顺乌头酸→异柠檬酸
3、黑曲霉中TCA 循环中的另一个特点是α－酮戊二酸脱氢酶被葡萄糖和NH4+抑制，在柠檬酸生成期，菌体内不存在α－酮戊二酸脱氢酶或活力很低。
谷氨酸生物合成途径：包括：EMP 、HMP 、TCA 、乙醛酸循环、CO2固定反应
GA 菌在10%高浓葡萄糖中产生5%高浓GA ，是非正常代谢，所以要从菌体自身、外界来控制完成，即控制代谢。
生成谷氨酸的主要酶反应：1、还原氨基化反应 酸还原并氨基化，
2、转氨反应 氨基酸转为谷氨酸，
3、GA 酶催化反应 谷氨酰氨转为谷氨酸
GA 的生物合成途径
影响GA 积累的因素
内在因子：1、选育菌种 2、增加膜通透性：①生物素缺陷（膜）；②加青青霉素（壁）
外在环境：溶解氧、氨离子、PH 值、rH 值、磷酸、生物素
GA 菌向GA 方向进行的条件：不分解利用GA ；耐高浓度；GA 膜透性好；丙酮酸脱氢酶要弱；异柠檬酸裂解
酶弱；保证TCA 环中间体的补充。
天冬氨酸发酵机制
葡萄糖→EMP →丙酮酸→CO2→C4羧酸→NH3→天冬氨酸
大肠杆菌 ：解除苏氨酸和赖氨酸产物浓度抑制
GA 棒杆菌： GA 优先合成，但GA 浓度高时被抑制，转向天冬氨酸
黄色短杆菌：同上
筛选：苏氨酸：选育苏、赖氨酸结构类似物突变菌；选育蛋、赖、异亮氨酸缺陷菌
赖氨酸：选育高丝氨酸缺陷菌；选育抗赖氨酸结构类似物菌
蛋氨酸：解除蛋氨酸产物浓度的抑制；解除S-先腺苷蛋氨酸的反馈抑制和阻遏
异亮氨酸：添加前体物质即氨基丁酸、D-苏氨酸
缬氨酸：α-酮异戊酸
缬氨酸
亮氨酸
选育异亮、亮氨酸缺陷型菌；解除反馈阻遏
同型乳酸发酵：进行乳酸发酵的主要是细菌。它们利用糖经糖酵解途径生成丙酮酸，丙酮酸还原产生乳酸。发酵产物中只有乳酸的称为同型乳酸发酵，如乳链球菌、乳酪链球菌等。
同型乳酸发酵的特点：1mol 的G 产生2mol 乳酸，理论转化率是100%。另外有很少量的乙醇、乙酸和二氧化碳等。
异型乳酸发酵：发酵产物中除乳酸外同时还有乙酸、乙醇、二氧化碳、氢的，称为异型乳酸发酵。6-磷酸葡萄糖酸途径
抗生素发酵机制（了解）
分解代谢：菌体把培养基中的大分子物分解变成小分子物质的过程。
合成代谢：菌体把吸收到细胞内的一种或数种物质合成相对分子质量较大较复杂的物质 （如蛋白质、核酸、多糖和抗生素）。
补料分批发酵(FBC)：又称半连续培养或半连续发酵，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法，是分批发酵和连续发酵之间的一种过渡培养方式，是一种控制发酵的好方法，现已广泛用于发酵工业。
FBC 优点：①解除底物抑制、产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏；② 避免一次投料过多造成细胞大量生长所引起的一切影响，改善发酵液流变学性质；③ 可提高发芽孢子的比例，控制细胞质量；④ 不需要严格的无菌条件，产生菌不易老化变异，比连续发酵适用广泛。
补料内容：能源和碳源；氮源；微量元素；诱导物；
补料的原则; 根据菌体生长代谢规律；生产需要；环境条件
方法：充足而不过量（少量多次或分批流加）
温度对发酵的影响:温度会影响各种酶反应的速率，改变菌体代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制。影响发酵液的理化性质，进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。
pH 值对发酵的影响
1. 影响酶的活性，当pH 值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；
2. 影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物的吸收和代谢产物的排泄；影响培养基中某些组分的解离，进而影响微生物对这些成分的吸收；
3.pH 值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。
少量泡沫的作用：一定数量的泡沫是正常现象，可以增加气液接触面积，导致氧传递速率增加；
大量的泡沫引起许多负作用：发酵罐的装料系数减少、氧传递系统减小；增加了菌群的非均一性；造成大
量逃液，增加染菌机会；严重时通气搅拌无法进行，菌体呼吸受到阻碍，导致代谢异常或菌体自溶；消泡剂的添加将给提取工序带来困难。
泡沫的消除：1. 调整培养基中的成分（如少加或缓加易起泡的原料）或改变某些物理化学参数（如pH 值、温度、通气和搅拌）或者改变发酵工艺（如采用分次投料）来控制，以减少泡沫形成的机会。2. 采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。3. 采用机械消泡或消泡剂来消除已形成的泡沫。
1. 化学剂消泡：降低泡沫液膜的机械强度；降低液膜的表面黏度；兼有两者的作用，达到破裂泡沫的目的。常用的消泡剂：天然油脂类、脂肪酸和酯类、聚醚类、硅酮类
2. 机械消泡：物理消泡方法，利用机械强烈振动或压力变化而使泡沫破裂。
罐内消泡——靠罐内消泡桨转动打碎泡沫。
罐外消泡——将泡沫引出罐外，通过喷嘴的加速作用或离心力来消除泡沫。
染菌:在发酵培养中侵入了有碍生产的其他微生物。
染菌对发酵的影响
1、发酵染菌对不同品种的影响：放线菌由于生长的最适pH 为7左右，因此染细菌（pH6.5-7.5）为多，而霉菌生长pH 为5左右，因此染酵母菌（pH4.5-5.5）为多。
2. 污染噬菌体; 噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也较难防治，故危害极大。污染噬菌体后，可使发酵产量大幅度下降，严重的造成断种，被迫停产。
3、不同时间染菌对发酵的影响
（1）种子培养期染菌:由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势，而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有很少抗生素（产物）。因而它防御杂菌能力低，容易污染杂菌。如在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。
（2）发酵前期染菌：发酵前期最易染菌，且危害最大。原因; 发酵前期菌量不很多，与杂菌没有竞争优势；且还未合成产物（抗生素）或产生很少，抵御杂菌能力弱。此时杂菌与生产菌争夺营养成分，干扰生产菌的繁殖和产物的形成。
染菌措施:可以用降低培养温度，调整补料量，用酸碱调pH 值，缩短培养周期等措施予以补救。如果前期染菌，且培养基养料消耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重新接种再用。
（3）发酵中期染菌:发酵中期染菌会严重干扰生产菌的繁殖和产物的生成。杂菌大量产酸，培养液pH 下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶，产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。
措施：降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，抑制杂菌。
（4）发酵后期染菌:发酵后期发酵液内已积累大量的产物，特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产影响不大，可继续发酵。如果染菌严重，又破坏性较大，可以提前放罐。 染菌的检查
（1）显微镜检查法：用革兰氏染色法(Grams stain) 对样品进行涂片、染色，然后在显微镜下观察微生物的形态特征，根据生产菌与杂菌的特征进行区别、判断是否染菌。
（2）平板划线培养或斜面培养检查法：平板制好后，应先保温24小时，确定无菌，将待检样品在无菌平板或斜面上划线，分别于37 ℃、27 ℃进行培养，一般24 h后即可进行镜检观察，检查是否有杂菌。有时为了提高平板培养法的灵敏度，也可以将需要检查的样品先置于37 ℃条件下培养6 h，使杂菌迅速增殖后再划线培养。 方法：将待检样品直接接入经完全灭菌后的该肉汤培养基中，分别于37 ℃、27 ℃进行培养，每6 h 观察一次微生物的生长情况，并取样进行镜检，该肉汤培养基由红色变为黄色或产生浑浊，即判断为染菌。
三种检查法的比较：显微镜检查方法简便、快速，能及时发现杂菌，但由于镜捡取样少，视野的观察面也小，因此不易捡出早期杂菌。此时检查结果应以平板划线和肉汤培养结果为主要根据。
平板划线法的缺点是需经较长时间培养（一般要过夜）才能判断结果，且操作较繁琐，但它要比显微镜能捡出更少的杂菌。
以上3种检查法未发现染菌，还不能肯定未被染菌，原因是以上检查法只能检查杂菌浓度较大的染菌情况（>1个/ml）。平板划线和肉汤培养应做三个平行样，酚红肉汤和平板划线培养样品应保存至放罐后12小时，确定为无菌时方可弃去。
染菌的防止：1防止种子带菌：
2. 防止设备渗漏
3防止培养基灭菌不彻底
4. 防止空气引起的染菌
5. 发酵染菌后的措施
感染噬菌体对发酵的影响：发酵过程中如果受噬菌体的侵染，一般发生溶菌，随之出现发酵迟缓或停止，而且受噬菌体感染后，往往会反复连续感染，使生产无法进行，甚至使种子全部丧失。
染噬菌体表现为：1、镜检可发现生产菌体数量明显减少，菌体不规则，严重时完全看不到菌体，且是在短时间内菌体自溶。2、发酵pH 值逐渐上升，4~8小时之内可达8.0以上，不再下降。3、发酵液残糖高，有刺激臭味，粘度大，泡沫多。4、生产量甚少或增长缓慢或停止。
噬菌体感染的防治
1、必须建立工厂环境清洁卫生制度，定期检查、定期清扫，车间四周有严重污染噬菌体的地方应及时撒石灰或漂白粉。
2、车间地面和通往车间的道路尽量采取水泥地面。
3、种子和发酵工段的操作人员要严格执行无菌操作规程，认真地进行种子保管，不使用本身带有噬菌体的菌种。感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇瓶间。
4、认真进行发酵罐、补料系统的灭菌。严格控制逃液和取样分析和洗罐所废弃的菌体。对倒罐所排放的废液应灭菌后才可排放。
5、选育抗噬菌体的菌种，或轮换使用菌种。
6、发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到70~800C杀死噬菌体，才可排放。发酵罐周围的管道也必须彻底灭菌。
下游加工技术的特点1. 发酵液的复杂性造成分离上的困难性。
2. 欲提取的产物通常浓度低且很不稳定。
3. 多为分批操作，各批发酵液不尽相同，要求下游加工有一定弹性。
发酵工业下游技术的一般工艺过程
一般说来，下游加工过程可分为4个阶段：
培养液(发酵液) 的预处理和固液分离；初步纯化(提取) ；高度纯化(精制) ；产品的最后加工。
1、预处理和固液分离：目的是除去发酵液中的菌体细胞和不溶性固体杂质（离心和过滤）。
2、初步分离：目的是除去与产物性质差异较大的杂质，为后道精制工序创造有利条件（萃取、吸附、沉淀、蒸发）
3、高度纯化：去除与产物的物理化学性质比较接近的杂质（层析、膜分离、离子交换、沉淀、电泳）。
4、产品的最后加工：成品形式由产品的最终用途决定（结晶、干燥、蒸馏）。
发酵液预处理的目的和要求
1、预处理的目的：
（1）改变发酵液的物理性质，促进悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率
（2）尽可能使产物转入便于后处理的某一相中（多数是液体）。
（3）去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作。
2、发酵液预处理的要求:
（1）菌体的分离（2）固体悬浮物的去除（3）蛋白质的去除（4）重金属离子的去除
（5）色素、热原质、毒性物质等有机杂质的去除（6）改变发酵液的性质（7）调节适宜pH 值和温度 预处理的方法:1、加热法、2、调节悬浮液的pH 、3、发酵液的凝聚和絮凝、4、高价无机离子的去除方法
5、杂蛋白质的去除
机理：电解质将胶体粒子表面上的电荷中和，减少存在于胶体粒子间的静电斥力，使范德华力占优势，这样胶体就会凝聚成较大、较密实的粒子（凝聚），或在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大的絮凝团使之更容易过滤（絮凝）。
凝聚、絮凝概念：见书上P269
微生物细胞破碎原理与技术：定义:细胞破碎就是采用一定的方法，在一定程度上破坏细胞壁和细胞膜，设法使胞内产物最大程度地释放到液相中，破碎后的细胞浆液经固液分离除去细胞碎片后，再采用不同的分离手段进一步纯化.
发酵产物分离原理与技术：
1、沉淀法：沉淀是物理环境的变化引起溶质的溶解度降低、生成固体凝聚物的现象。加酸、碱、盐、有机溶剂、其它物质。沉淀法可分为：等电点、盐析、有机溶剂
2、吸附法：吸附法是利用吸附剂与杂质、色素物质、有毒物质、产品之间分子引力的差异，从而起到分离的作用。如：物理吸附；化学吸附；离子交换吸附
3、离子交换法
4、萃取法：利用物质在两种成相的溶剂中溶解度的不同，使所需的目的物质从一种溶剂中转移到另一种溶剂中，从而达到分离纯化的目的。如：超临界流体萃取；反胶团萃取；双水相萃取
5、膜分离技术：盐浓度差异 大于 生物大分子溶液的脱盐