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第－节 微生物及其特点
在生命世界中, 各种生物的体形大小相差极大，植物中的红杉高达350米，动物中的蓝鲸长达34米，而目前知道的最小微生物是病毒，如细小病毒的直径只有20 nm。
微生物是无所不在的物种，布满在自然界、动植物及人体，不过因其极为微小，看不见，摸不着，因此必须用显微镜放大几倍、几百倍、上千倍，乃至用电子显微镜放大数万倍、上百万倍才能看清。表示微生物大小的单位是μm（1 m＝106 μm）或nm（1 m＝109 nm）。球菌的直径是0.5 μm，因此80个球菌“肩并肩”地排列成横队，也只有一根头发丝的宽度。杆菌的长度约2 μm，故1500个杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。最近在南极一个冰湖中发现了至少有2800岁的藻类和细菌，并成功使这些冰冻千年的微生物“苏醒”。 继续阅读《第一章 绪 论》
主要以外观形态而将微生物分类的方法称为形态分类法。实际上自发明了显微镜后，就开始以形态对观察到的微生物进行分类，方便直观的特点是较早为大家所接受的原因，且至今仍在普遍采用（表2-1）。此外，由于微生物的形态由其生理结构组成所决定，而结构组成又是基因的直接表达，所以形态相同的微生物有着相同或相似的基因组成。微生物形态 是一种相当稳定的特征，在通常情况下，它不会因暂时的环境改变或少量基因突变而改变。但由于微生物种类多，个体微小，结构较简单，所以单靠观察形态来决定分类是不够的，还 必须结合其生理代谢、细胞化学和遗传方面的特征来进行分类。
第一节 微生物的营养
在微生物生命活动的过程中，必须从环境中吸取一些物质，以获得能量、进行新陈代谢并合成细胞物质，表现出微生物的生长与繁殖。这些物质统称为营养物质，吸取和利用营养物质的过程成为营养过程。
营养物质是微生物生命活动的物质基础，没有这个基础，生命活动就无法进行。营养过程是微生物生命活动的重要特征，没有营养过程，也就没有生长。
对微生物提供营养使其进行营养过程就必须知道微生物的营养类型，不同类型的微生物有不同类型的营养类型。 继续阅读《第三章 微生物的营养生长及培养基制备》
第一节 工业生产常用的微生物及要求
微生物的资源非常丰富，广泛分布于土壤、水和空气中，尤以土壤中最多。有的微生物从自然界中分离出来就能被利用，有的需要对分离到的野生菌株进行人工诱变，得到突变株才能被利用。当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向突变菌，自然选育转向代谢育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。由于发酵工程本身的发展以及基因工程的介入，藻类、病毒等也正在逐步地变为工业生产用的微生物。尽管如此，目前人们对微生物的认识还是十分不够的。已经初步研究的不超过自然界微生物总量的10％左右。微生物的代谢产物据统计已超过一千三百多种，而大规模生产的不超过一百多种；微生物酶有近千种，而工业利用的不过四五十种。可见潜力是很大的。 继续阅读《第四章 生物工业菌种与种子的扩大培养》
在工业微生物培养过程中，只允许生产菌存在和生长繁殖，不允许其他微生物共存，因此所有发酵过程，必须进行纯种培养。特别是在种子移植过程、扩大培养过程以及发酵前期，如果杂菌一旦侵入生产系统，就会在短期内与生产菌争夺养料，严重影响生产菌正常生长和发酵作用，以致造成发酵异常。所以整个发酵过程必须牢固树立无菌观念，强调无菌操作。除了设备应严格按规定保证没有死角，没有构成染菌可能的因素外，还必须对培养基和生产环境进行严格的灭菌和消毒，防止杂菌和噬菌体的污染。
在好氧发酵时，通入发酵系统的空气，如果夹带有各类其他的微生物，这些微生物便会在培养系统合适的条件下大量繁殖，从而干扰纯种培养过程的正常进行，甚至使培养过程彻底失败导致倒罐，造成严重的经济损失。空气除菌不彻底是发酵染菌的主要原因之一。比如一个通气量为40 m3／min的发酵罐，一天所需要的空气量高达5.76
生物反应动力学研究生物反应的规律。生物反应基本上有两种情况：一种是使底物在酶(游离酶或固定化酶)的作用下进行反应，如淀粉的液化、异构糖的生产、无侧链青霉素(6-APA)的制造等；另一种是通过细胞的培养，利用细胞中的酶系，把培养基中的物质通过复杂的生物反应转化成新的细胞及其代谢产物。本章主要讨论是后一种情况，即微生物发酵生产过程中菌体生长、基质消耗、产物生成的动态平衡及其内在规律，具体内容有微生物生长过程中质量的平衡、发酵过程中菌体的生长速率、基质消耗速率和产物生成速率的相互关系、环境因素对三者的影响以及影响反应速率的因素。
通过对生物反应动力学的研究，进行最佳发酵生产工艺条件的控制。发酵过程中，菌体的浓度、基质浓度、温度、pH值、溶解氧等工艺参数的控制方案，也可在这研究的基础上进行优选。另外设计合理的发酵过程，也必须以发酵动力学模型作为依据，利用计算机进行程序设计、模拟最合适的工艺流程和发酵工艺参数，从而使生产控制达到最优化。发酵动力学的研究还在为试验工厂比拟放大，为分批发酵过渡到连续发酵提供理论依据。 [separator]
第一节 生物反应过程动力学描述
菌体生长速率
微生物进行发酵过程反应系统的动力学描述常采用群体来表示。微生物群体的生长速率反映群体生物量的生长速率。因此，菌体量的生长概念是生产速率的核心。菌体量一般指其干重，在液体培养基中的群体生长，其生长速率通常用单位体积来表示，指单位体积、单位时间里生长的菌体量；在表面上的群体生长，其生长速率应以单位表面积来表示，生长的微生物群体存在着细胞大小的分布。由于单细胞的生长速率与细胞的大小直接相关，因此也存在生长速率分布。下面所讨论的微生物生长速率是指具有这种分布的群体平均值。群体的繁殖速率是群体的各个新单体的生长速率。
菌体比生长速率是菌体浓度除菌体的生长速率或菌体浓度除菌体的繁殖速率。在平衡条件下，菌体比生长速率μ的定义式为： 
式中 t——时间，h；
c(X)——菌体浓度，g／L；
μ——菌体比生长速率，h-1；
vx——菌体生长速率，g／(L
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