微生物发酵通气搅拌(发酵术语：部分发酵工程术语总结)

Posted 2023-05-26

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微生物发酵通气搅拌(发酵术语：部分发酵工程术语总结)

发酵(Fermentation)：利用生物细胞（含动植物、微生物），在合适条件下经特定的代谢途径转变成所需产物菌体的过程。

发酵工程(Fermentation engineering)：是发酵原理与工程学的结合，是研究由生物细胞（包括动植物、微生物）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物质，服务于人类的一门综合性科学技术。

生物工程(Bioengineering)：以生物科学和生物技术为基础，结合化学工程，机械工程，控制工程，环境工程等工程科学，研究或发展利用生物体系或其中的一部分生产有益于社会的产品或达到一定社会目标的过程科学。广义上说是指运用生物科学知识及工程学的原理，开发利用生物材料为人类社会提供产品和服务的工程技术。狭义上是指以基因工程技术为核心的现代生物技术的总称。

生物催化剂(Biocatalyst)：指传统发酵所利用的微生物外，还包括现在生物技术所利用的动植物细胞或细胞中的酶。

菌种分离(Isolation of strain)：根据生产要求和菌种特征性采用各种不同的筛选方法从众多的杂菌种分离出所需的性能良好的纯种。

菌种选育(Strain breeding)：从分离筛选获得的有价值菌种中经过人工选育出各种突变体以大幅提高了菌种产生有价值的代谢产物的水平，改进产品质量，去除不需要的代谢产物或产生新代谢产物。

自然选育(Nature breeding)：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程。

诱变育种(Mutation breeding)：利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学因素试剂处理微生物细胞提高基因突变率，再通过适当的筛选方法获得所需的高产优质植株。

杂交育种(Cross breeding)：通过杂交方法，将不同植株的遗传物质进行交换、重组，使不同菌株的优良性状集中在重组体中，克服长期诱变引起的生活力下降等缺陷。

原生质体融合(Protoplast fusion)：用酶分别酶解两个两个出发菌株的细胞壁，在高渗环境中释放出原生质，将他们混合，在助溶剂或电场作用下使他们互相凝聚，发生细胞融合，实现遗传重组。

基因工程育种(Genetically engineered breeding)：使用人为的方法将所需的某一供体生物的遗传物质DNA分子提取出来，在离体条件下进行切割，获得代表某一性状的目的基因，把该目的基因与作为载体的DNA分子连接起来，然后导入某一受体细胞中，让外来的目的基因在受体细胞中进行正常的复制和表达，从而获得目的产物。

菌种保藏(Culture preservation/maintenance of culture)：根据菌种的生理生化特点，人为创造条件使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异。

菌种退化(Degeneration of culture/strain deterioration)：通常是指在较长时期传代保藏后，菌株的一个或多个生理性状和形态特征逐渐减退或消失的现象。

菌种复壮(Rejuvenation of culture)：使衰退的菌种重新恢复原来的优良特性。

种子扩大培养(Inoculum enlargement)：指将保藏在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入固体试管斜面活化后，在经过摇瓶或静置培养，以及种子罐逐级扩大培养而获得发酵产量高、生产性能稳定、数量充足、不被杂菌和噬菌体污染的生产菌种的纯种制备过程。

接种龄(Seed age)：指种子罐中培养的菌丝体移入下一级种子罐或发酵罐式的培养时间。

接种量(Seed volume/inoculum size)：指移入种子液的体积和接种后培养液体积的比。

发酵工业原料(Fermentation industrial raw material)：通常以糖质或淀粉质等碳水化合物为主，加入少量有机氮源和无机氮源，只要不含毒物，一般无精制的必要。

发酵培养基(Fermentation medium)：是指提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的，按照一定的比例配置的多种营养物质的混合物。

生长因子(Growth factor)：具有刺激细胞生长活性的因子。一类通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，调节细胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽类物质。

前体(Precursor)：某些化合物被加入培养基后能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，取能提高产物的产量。

产物促进剂（Accelerant）：一类能影响微生物的正常代谢，或促进中间代谢产物的积累，或提高次级代谢产物的产量的物质。

抑制剂（Inhibitor）：一类能抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一代谢途径，以致可以改变微生物的代谢途径的物质。

淀粉水解糖(Starch hydrolysis syrup)：在工业生产上将淀粉水解成葡萄糖后所制得的糖液称为淀粉水解糖。主要是葡萄糖。

淀粉的糊化(Starch dextrinization/gelatinzation/pasting)：淀粉颗粒由于受热吸水膨胀，晶体结构消失，便成糊状液体的现象。

淀粉的液化(Starch thinning)：利用液化酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖等，使黏度大为降低，流动性提高

葡萄糖的复合反应(Compound reaction)：在淀粉的糖化水解过程中，生生的一部分葡萄糖受酸和热的催化作用，能通过糖苷键聚合，失掉水分子，生成二糖、三糖和其他低聚糖等的反应。

葡萄糖的分解反应(Catabolic reaction)：在淀粉水解过程中，一部分葡萄糖容易脱水分解成为5-羟基糠醛，后者因性质不稳定而分解成一线丙酸和甲酸等物质。

灭菌(Sterilize)：是采用物理或化学方法杀死或出去物料、空气、容器、器具等环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。

热阻(Heat resistance)：微生物对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件下的致死时间。

相对热阻(Relative heat resistance)：指微生物在某一特定条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。

间歇灭菌(Batch sterilization)：就是将配置好的培养基放在发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌的过程。

富集培养（accumulation culture）：通过采用选择性培养基，使目的微生物大量繁殖，而其他微生物的生长被抑制，从而便于目的微生物的分离。

操纵子学说（theory of operon）：调节基因的产物阻遏物，通过控制操纵子中的操纵基因从而影响其邻近的结构基因的活性。

连续发酵（continuous fermentation）：连续不断的向发酵罐中流加新鲜发酵液，同时又连续不断的排出等量的发酵液，从而使pH、养分、溶解氧保持恒定，使微生物生长和代谢活动保持旺盛稳定的状态的一种发酵方式。或以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，使培养物在近似恒定的状态下生长的培养方法。

聚合酶链式反应（polymerase chain reaction）：又称无细胞克隆技术，使根据DNA模板特异性模仿体内复制的过程，在体外适合的条件下，以单链DNA为模板，以人工设计合成的寡核苷酸为引物，利用热稳定的DNA聚合酶，从5′-3′方向渗入单核苷酸，从而特异性的扩增DNA片段的技术。

代谢控制发酵（Metabolic Control Fermentation）：就是利用遗传学的方法或其他生物化学的方法，人为的在脱氧核糖核酸的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用的目的产物大量生成、积累的发酵。

菌种退化（Strain Degeneration）：主要指生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良菌株，由于进行接种传代或保藏之后，群体中某些生理特征和形态特征逐渐减退或完全丧失的现象。或菌种的一个或多个特性，随时间的推移逐步减退或消失的现象，一般常指菌株的生活力、产孢能力衰退和目的产物产量的下降。

基因工程菌（genetically engineered bacteria）：将目的基因导入细菌体内使其表达，产生所需要的蛋白的细菌称为基因工程菌，如：大肠杆菌。

厌氧发酵（anaerobic fermentation）：厌氧微生物在隔绝空气不与分子态氧接触的情况下进行的发酵过程。一般适用于微生物作用于有机化合物的分解代谢，反应时放出气体同时产生热量。

好氧发酵（aerobic fermentation）：利用微生物在有氧气存在的情况下生成并积累微生物菌体或代谢产物。

一级种子（Primary seed）：指从斜面上转入摇瓶等小型发酵设备进行第一次扩大培养。

液体发酵（Liquid submerged fermentation）：液体发酵是相对于固体和半固体发酵而言，是从培养基的状态对发酵的一个分类。当然，由于培养基状态不同也影响了发酵过程的很多因素，如发酵的条件，发酵设备等。

浅盘液体发酵（Shallow plate liquid fermentation）：根据微生物对氧气的需要分为静置发酵和通气发酵，浅盘液体发酵是一种通气发酵方式，指从小规模的克氏瓶到较大规模的塑料膜和具有自动控制的发酵器，一般用于科研。

深层液体发酵（submerged liquid fermentation）：即微生物细胞在一个密封的发酵罐内，通入无菌空气进行发酵。

深层培养（deep culture）：又称通气搅拌技术，采用机械通气搅拌，使得好气性发酵进行大规模生产。

固体发酵（solid fermentation）：根据培养物的物理状态分类的一种发酵方式。发酵培养物为固态。

浅盘固体发酵（Shallow plate solid fermentation）：主要以曲盘，竹帘等培养为主，目前国内小型酿造厂或种曲培养尚使用。

深层固体发酵（Submerged solid fermentation）：是浅盘固体发酵的一种发展，如厚层通气床，固体发酵罐等，用于工业生产。

分批发酵（batch fermentation）：根据物料和产物的进出方式进行分类的一种发酵方式，所有物料（除去空气，消泡剂，酸碱调节剂外）一次加入发酵罐，灭菌、接种、培养，最后整个罐的内容物放出，进行产物回收。

补料分批发酵（Fed batch fermentation）：指发酵过程有物料连续或间歇流入，但物料的流出有两种情况，一是物料流出速率为零，二是物料流出速率不为零，即后者定期排出一定量的发酵液。在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。

二级种子（Secondary seed）：将一级种子再次扩大培养，使种子达到发酵罐的接种量。

半连续发酵（semi-continuous fermentation）：在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液（带放）称为半连续培养发酵。某些品种采取这种方式，如四环素发酵。

生长连动型产物形成（Growth linked product formation）：通常都直接涉及降解的代谢途径，产物直接来自产能的初生代谢，微生物的生长，碳源降解和产物形成是平行的，营养期和分化期不分。

非生长连动型产物形成（Non growth linked product formation）：初生代谢和产物形成完全分开的，产物不是来自降解的代谢，而是来自无定向途径。

部分生长连动型产物形成（Partial growth linked product formation）：通常间接地同产能途径相关联，是非正常的代谢结果，分批发酵前期产物高比率消耗，产物很少或没有生成，接着生长下降，产物开始形成，底物又成高比率的消耗，营养期和分化期是分开的。

反馈调节（feedback regulation）：末端产物浓度的变化对该生物合成途径中的关键酶的合成或活性有影响。（许多生物合成途径具有两个以上的末端产物，这种分支合成途径的调节方式较复杂，其调节方式包括：同工酶调节、顺序反馈调节、协同反馈调节、累加反馈调节、增效反馈调节、激活和抑制联合调节和酶的共价修饰等方式。）

孢子培养基（spore medium）：供菌种繁殖孢子的一种固体培养基，要求使菌体生长迅速，产生数量较多的优质孢子，并且不引起菌种的变异。在配置上要求:营养不能太丰富，否则不易产孢，无机盐浓度要适当，不然会影响孢子量和孢子的颜色(质量)，注意pH和湿度。

回复突变（back mutation）：突变体经过第二次突变又完全地或部份地恢复为原来的基因型和表型。完全恢复是由于突变的碱基顺序经第二次突变后又变为原来的碱基顺序,称真正的回复突变。部分恢复是由于第二次突变发生在另一部位上,其结果是部分恢复原来的表型.亦称为第二位点突变或基因内校正。

种子培养基（seed culture medium）：为扩大发酵罐的接种量，往往先将斜面菌种进入到相对体积比较小的种子罐或摇瓶进行培养。种子培养基还可以供孢子发芽、生长和菌体繁殖。种子培养基要求营养物质适当的丰富和完全，培养基成分易于被菌体吸收，但浓度不宜过高，控制碳氮比，保持培养过程中pH稳定在适当范围内。另外种子培养基的主要成分和培养条件应尽可能同发酵培养基保持一致，以缩短延迟期，使菌种迅速转入旺盛生长。

异淀粉酶（isoamylase）：一种脱支酶，催化水解糖原、支链淀粉以及它们的β极限糊精中的α-1，6-糖苷支链。与短梗霉多糖酶的区别在于不能作用于短梗霉多糖。

分批灭菌（batch sterilization）：是指培养基在发酵罐中用蒸气加热，达到预定温度且维持一定时间，然后迅速将培养基冷却，并通入无菌空气保压，至接近发酵温度时接种。

连续灭菌（continuous sterilization）：是将培养基在发酵罐外连续不断进行加热，维持和冷却，最后进入发酵罐。

空消（Empty elimination）：对发酵罐消毒。

实消（Real elimination）：对培养基进行消毒。

旋风分离（cyclone separating）：空气除菌的装置之一，空气从切线方向进入容器，在容器内形成旋转运动产生的离心力分离较大的微粒。

丝网分离器（Wire mesh separator）：丝网分离器能分离较小的雾滴。当气流通过丝网时，液滴与丝网撞击而被拦截在丝网上。液滴沿细丝往下流，使聚集在丝网上的液滴不断增大，直到液滴离开丝网落下，而与丝网分离。

总过滤器（Total filter）：目前都采用介质过滤的方法，定期进行灭菌，定期调换新介质。空气由底部切线方向进入过滤器，由上部切线方向排出。

分过滤器（Sub filter）：随发酵罐次次消毒的过滤装置。每个发酵罐前配置的空气过滤装置。

惯性截留作用（Inertial interception）：当空气在遇到障碍物被迫改变方向时，由于微粒具有一定惯性力，不随气流运动方向的改变而改变，即颗粒仍作直线运动，以至与障碍物相撞，空气中微粒撞到过滤器内的棉花纤维等障碍物时，即被载留或阻拦在纤维上面，这种现象称为惯性截留现象。

拦截滞留作用（Interception and retention）：当气流速度很慢时，微生物随低速气流慢慢靠近纤维，微粒所在的主导气流受纤维所阻，而改变流动方向，绕过纤维前进，并在纤维的周围形成一层滞流区，滞流区的速度更慢，进入滞流区的微粒慢慢靠近和接触纤维而被黏附滞留，称拦截滞流作用。

溶解氧（dissolved oxygen）：溶解于液体(发酵液)中的氧。

中间补料（Intermediate feeding）：在发酵过程中向培养基中流加或间歇补加碳源或氮源物质，使培养基中碳源物质和氮源物质含量相对稳定，以延长产物的产生推迟菌体的自溶时间增加发酵液是体积，而使发酵单位大幅度上升。

泡敌（polyether defoamers）：化学合成类消泡剂，如聚氧丙基甘油醚、聚氧乙烷丙烷甘油醚，这一类化学合成消沫剂通称“泡敌”。

呼吸商（respiratory quotient）：二氧化碳释放率与菌氧气消耗率的比，用来描述排气中CO2与排气中O2之间的关系。

板框过滤（Plate frame filter）：是由滤板和滤框组成（板框式），在输料泵的压力作用下，把料液送进各滤室，再利用过滤介质把形成固体和液体分开的整体设备。

盐析法（salting out method）：也称中性盐沉淀法，中性盐的亲水性大于蛋白质的亲水性，当加入大量中性盐时，它们能夺取蛋白质表面的电荷，破坏其水膜，而使蛋白质沉淀析出。

萃取（extraction）：萃取是用一种溶剂将被提取物从一种固体或液体中提取出来。

抗生素（antibiotic）：是由生物来源的一些次级代谢产物，这些物质可以在一定浓度下有选择性地抑制或杀灭其他微生物或肿瘤细胞。

半合成抗生素（semi-synthetic antibiotics）：或是以由生物合成所得的天然抗生素或其类似物为原料，用化学合成方法改造其部分结构和制备一些新型衍生物；或是利用微生物某些酶的作用，在抗生素分子中改变或引进取代基来获得新抗生素，以这些方法制得的产品，都称为半合成抗生素。