发酵技术(黄晓梅）（第二版）

随着生物技术的快速发展，现代发酵技术应运而生。发酵技术是工业生物技术的重要组成部分，在生物技术产业化方面显示出越来越重要的作用，在现代工业发展中前景也愈加广阔。

发酵技术课程是高职院校生物技术、生物制药、食品类等专业的核心技能课程。本教材是根据《国家职业教育改革实施方案》及《职业教育提质培优行动计划（2020—2023）》的精神和要求，合作开发的“校企双元”职业教育教材，充分满足高等职业教育人才培养目标，体现职业教育特色。本教材按照发酵工作的上游流程、发酵流程、下游流程的生产顺序重新序化了内容，构建了完整的学习过程、生产过程，实现了知识体系的重构。全书按照工作过程设置项目，主要包括发酵技术岗前准备、发酵工业菌种的选育与保藏、发酵工业培养基的制备与优化、发酵工业的无菌操作、发酵工业的种子制备、发酵过程的控制、发酵罐的使用及放大、发酵产物的分离与精制等关键操作项目，以及发酵产品生产工艺。每个项目包括学习·思政育人目标、项目说明、基础知识、工作任务、项目小结以及项目思考。基础知识的介绍本着深度适宜、够用为原则。工作任务以培养高端技能型人才为目的设计，以与工作岗位对接为原则。各项目之间既相互联系又相对独立，教师可根据各学校的专业方向和特色选讲或精讲。

本书由全国多所高职高专院校的骨干教师和企业人员联合编写，集思广益，力求满足全国高职院校发酵技术课程的不同需求。具体编写分工如下：项目一由王涛编写，项目二由杨新建编写，项目三由孙佳（一和二）、钱淼（三和四、工作任务）编写，项目四由王涛（一至三）、黄蓓蓓（四和五）、杨丽莉（工作任务）编写，项目五由黄晓梅（一和二）、孙佳（三和四、工作任务）编写，项目六由王涛（一至十）、胥丽丽（工作任务）编写，项目七由王涛（一至三）、胥丽丽（工作任务）编写，项目八由周桃英编写，项目九由何敏（一和五，工作任务9-1至9-3、9-8）、宋娜（二和三，工作任务9-5至9-7）、马艳华（四和六，工作任务9-4和9-9）、王涛（七和八，工作任务9-10）编写。全书由许修宏审阅。

本教材介绍的关键技术配有讲解与操作视频，与“思政与职业素养目标”音频、电子课件、项目思考参考答案一同以“二维码”形式呈现。学生可扫码观看学习。视频部分由何敏、周桃英、马艳华、宋娜、杨新建、王涛完成，音频由王涛完成，由黄晓梅和王涛统稿。通过对本教材的学习，学生可以独立完成发酵菌种筛选、发酵工艺优化、发酵设备操作，能运用发酵相关知识解决生产过程中的问题，同时考取相关的职业技能等级证书。

本书在编写过程中得到了作者所在院校领导的大力支持，编者在此表示衷心的感谢。另外，本书在编写过程中也参考了同行专家的论文和著作等资料，在此向相关作者表示深深的谢意。

由于编者水平及时间有限，书中的不足与疏漏之处在所难免，恳切希望广大读者提出宝贵意见，以便再版时予以更正。

编者

2021年4月

《发酵技术》（第二版）为“校企双元”合作开发教材，以发酵技术人员的职业岗位为导向，以发酵技术工艺流程为体系，按照发酵技术工作过程设置教学项目，包括发酵技术岗前准备、发酵工业菌种的选育与保藏、发酵工业培养基的制备与优化、发酵工业的无菌操作、发酵工业的种子制备、发酵过程的控制、发酵罐的使用及放大、发酵产物的分离与精制、典型发酵产品的生产。各项目重点阐述了基础知识和工作任务，同时配以视频、微课、音频、课件等数字资源（以二维码形式呈现），以便读者加深对知识点的理解。

本教材本着理论够用，突出实践性、实用性和先进性，可作为高职高专院校生物技术类、食品类及相关专业师生的教材，也可作为从事生物制药、生物技术、食品、发酵等相关职业工作人员的参考书和岗前培训用书。

黄晓梅，黑龙江农业职业技术学院，教授，国家“万人计划”教学名师，黑龙江省领军人才梯队带队人，主持课程入选*“课程思政示范项目名单”。主要研究方向：发酵工程、植物组织培养，长期从事相关课题研究，具有丰富的一线教学与实践经验。

项目一发酵技术岗前准备

【学习·思政育人目标】1

※ 项目说明1

※ 基础知识2

一、发酵与发酵技术2

二、发酵技术的发展历史2

三、发酵工业的特点及其范围5

四、工业发酵的类型与工艺流程6

五、发酵产物的类型7

六、发酵技术的现状及发展趋势9

七、微生物初级代谢产物的生物合成与调控10

八、微生物次级代谢产物的生物合成与调控13

※ 工作任务15

工作任务1参观发酵工业的工厂15

※ 项目小结16

【项目思考】16

项目二发酵工业菌种的选育与保藏

【学习·思政育人目标】17

※ 项目说明17

※ 基础知识18

一、发酵工业常用菌种18

二、发酵工业菌种的分离筛选20

三、发酵工业菌种的鉴定24

四、发酵工业菌种的改良26

五、发酵工业菌种的退化与保藏30

※ 工作任务33

工作任务2-1抗生素产生菌的分离筛选33

工作任务2-2发酵工业菌种的鉴定36

工作任务2-3高产纤维素酶青霉菌的诱变选育38

工作任务2-4发酵工业菌种冷冻真空干燥保藏39

※ 项目小结42

【项目思考】42

项目三发酵工业培养基的制备与优化

【学习·思政育人目标】43

※ 项目说明43

※ 基础知识44

一﹑发酵工业培养基的基本要求和配制原则44

二、发酵工业培养基的成分及来源46

三、微生物培养基的类型50

四、发酵工业培养基的优化方法52

※ 工作任务55

工作任务3-1发酵工业培养基的配制及灭菌55

工作任务3-2发酵工业培养基的优化56

※ 项目小结58

【项目思考】58

项目四发酵工业的无菌操作

【学习·思政育人目标】59

※ 项目说明59

※ 基础知识60

一、发酵工业污染的防治策略60

二、发酵工业无菌操作的基本概念66

三、发酵工业的无菌操作技术66

四、发酵培养基及设备管道灭菌68

五、空气除菌75

※ 工作任务84

工作任务4-1发酵工业的设备管道灭菌84

工作任务4-2发酵工业的分批灭菌85

工作任务4-3发酵工业的连续灭菌87

工作任务4-4发酵工业的空气灭菌89

※ 项目小结90

【项目思考】90

项目五发酵工业的种子制备

【学习·思政育人目标】91

※ 项目说明91

※ 基础知识92

一、种子制备原理与技术92

二、影响种子质量的因素96

三、种子质量控制措施97

四、种子制备实例97

※ 工作任务98

工作任务5发酵工业的种子质量控制及评价98

※ 项目小结100

【项目思考】101

项目六发酵过程的控制

【学习·思政育人目标】103

※ 项目说明103

※ 基础知识104

一、发酵过程控制概述104

二、温度对发酵的影响及其控制105

三、pH对发酵的影响及其控制109

四、溶解氧对发酵的影响及其控制111

五、CO2和呼吸商对发酵的影响及其控制116

六、基质浓度对发酵的影响及其控制118

七、通气搅拌对发酵的影响及其控制120

八、泡沫对发酵的影响及其控制121

九、高密度发酵及过程控制122

十、发酵终点的检测与控制124

※ 工作任务125

工作任务6-1发酵条件的优化125

工作任务6-2发酵过程的参数控制127

※ 项目小结129

【项目思考】129

项目七发酵罐的使用及放大

【学习·思政育人目标】131

※ 项目说明131

※ 基础知识132

一、发酵罐的类型与结构132

二、发酵罐的安装和使用138

三、机械搅拌通风发酵罐的设计与放大140

※ 工作任务142

工作任务7-1发酵罐的使用142

工作任务7-2酵母菌的扩大培养145

※ 项目小结147

【项目思考】147

项目八发酵产物的分离与精制

【学习·思政育人目标】149

※ 项目说明149

※ 基础知识150

一、发酵产物提取与精制的一般工艺流程150

二、发酵液的预处理及固液分离151

三、细胞破碎与浓缩技术154

四、发酵产物分离技术155

五、结晶与干燥技术162

※ 工作任务163

工作任务8-1离子交换法提取抗生素163

工作任务8-2抗生素的结晶164

※ 项目小结165

【项目思考】166

项目九典型发酵产品的生产

【学习·思政育人目标】167

※ 项目说明167

※ 基础知识168

一、 酒类生产168

二、氨基酸生产187

三、酱油和醋生产190

四、抗生素生产198

五、酸乳生产201

六、单细胞蛋白生产204

七、酶制剂生产206

八、基因工程菌的发酵213

※ 工作任务220

工作任务9-1酒精生产220

工作任务9-2葡萄酒生产221

工作任务9-3啤酒生产222

工作任务9-4抗生素生产——青霉素的发酵生产223

工作任务9-5谷氨酸钠（味精）生产225

工作任务9-6酱油生产227

工作任务9-7食醋生产228

工作任务9-8酸乳生产229

工作任务9-9单细胞蛋白生产229

工作任务9-10淀粉酶生产230

※ 项目小结232

【项目思考】232

附表20℃下酒精密度与体积分数质量分数对照表233

参考文献

《发酵技术》（第二版）为“校企双元”合作开发教材，以发酵技术人员的职业岗位为导向，以发酵技术工艺流程为体系，按照发酵技术工作过程设置教学项目，包括发酵技术岗前准备、发酵工业菌种的选育与保藏、发酵工业培养基的制备与优化、发酵工业的无菌操作、发酵工业的种子制备、发酵过程的控制、发酵罐的使用及放大、发酵产物的分离与精制、典型发酵产品的生产。各项目重点阐述了基础知识和工作任务，同时配以视频、微课、音频、课件等数字资源（以二维码形式呈现），以便读者加深对知识点的理解。

本教材本着理论够用，突出实践性、实用性和先进性，可作为高职高专院校生物技术类、食品类及相关专业师生的教材，也可作为从事生物制药、生物技术、食品、发酵等相关职业工作人员的参考书和岗前培训用书。

黄晓梅，黑龙江农业职业技术学院，教授，国家“万人计划”教学名师，黑龙江省领军人才梯队带队人，主持课程入选*“课程思政示范项目名单”。主要研究方向：发酵工程、植物组织培养，长期从事相关课题研究，具有丰富的一线教学与实践经验。