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1、发酵工艺 项目一：认识发酵电子课件项目一项目一 认识发酵认识发酵发酵工艺发酵工艺生物工程简介 基因工程：用“剪刀+糨糊”创造新物种的工程。细胞工程：微观水平的嫁接技术 酶工程：让工厂高效、安静、美丽如画的工程。发酵工程：把微生物或细胞造就成无数微型工厂，将神话变为现实的桥梁。蛋白质工程：巧夺天工的技术。生物工程生物工程基因工程基因工程酶工程酶工程细胞工程细胞工程发酵工程发酵工程产物产品产品产品产品生化工程生化工程发酵工艺 项目一项目一 认识发酵认识发酵发酵定义和本质发酵定义和本质1发酵工程简史发酵工程简史2发酵工业过程发酵工业过程3发酵工艺关键技术发酵工艺关键技术 4工业发酵类型工业发酵类型5
2、发酵产品类型发酵产品类型6发酵工业特点发酵工业特点78发酵工业未来展望发酵工业未来展望9发酵工业范围发酵工业范围 发酵定义 狭义发酵狭义发酵广义发酵广义发酵现代发酵现代发酵微生物在厌氧条件下，分解各种有机物，并微生物在厌氧条件下，分解各种有机物，并产生能量的过程产生能量的过程利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来生产目标产物的过程。来生产目标产物的过程。在合适的条件下，利用生物细胞内特定的在合适的条件下，利用生物细胞内特定的代谢途径转变外界底物，生成人类所需要代谢途径转变外界底物，生成人类所需要的目标代谢产物或菌体的过程的目标代谢产物或菌体的过程基本概念
3、发酵本质19世纪之前（“自然发生学说”）：生命有机体可以从一些没有生命的东西中产生19世纪中期（发酵的生命理论）：发酵是通过微生物的代谢活动而进行的化学变化1897年（发酵的酶催化理论）：发酵过程是微生物产生的酶催化所发生的一系列生化反应自然发酵阶段（自然发酵阶段（1900年以前年以前）纯培养阶段（纯培养阶段（1905-1940）酒、酒精、醋、酵母、干酪、酸乳、酱油、泡菜等酒、酒精、醋、酵母、干酪、酸乳、酱油、泡菜等 巴斯德：酒精发酵、活的酵母。揭露发酵真相巴斯德：酒精发酵、活的酵母。揭露发酵真相 巴斯德和科赫建立了微生物分离纯化和纯培养技术巴斯德和科赫建立了微生物分离纯化和纯培养技术 通气搅
4、拌阶段通气搅拌阶段（1940至今）至今）弗莱明：青霉素，通气搅拌发酵罐弗莱明：青霉素，通气搅拌发酵罐 机械搅拌通气技术：抗生素、有机酸、酶、维生素等机械搅拌通气技术：抗生素、有机酸、酶、维生素等代谢控制和原料转变代谢控制和原料转变(1957至今至今)1956:日本日本,谷氨酸的发酵法生产谷氨酸的发酵法生产 氨基酸、肌苷酸（氨基酸、肌苷酸（AMP）、干扰素等新型药物）、干扰素等新型药物基因工程应用阶段基因工程应用阶段(1979至今至今)微生物细胞表达各种异源基因产物微生物细胞表达各种异源基因产物 胰岛素和干扰素的生产胰岛素和干扰素的生产发酵工程简史发酵工程简史发酵工艺过程原料预处理及及发酵生产所
5、需各种培养基的制备；发酵设备和培养基的灭菌；微生物菌种扩大培养；无菌空气的制备；发酵调控管理；发酵产品的分离和纯化；发酵废弃物处理和资源化利用。发酵工艺概要空气空气净化处理保藏菌种斜面活化扩大培养种子罐主发酵碳源、氮源、无机盐等营养物质灭菌产物分离纯化成品发酵工艺中的关键技术发酵工艺中的关键技术主要包括：菌种选育纯培养（灭菌）发酵过程优化发酵过程自动监测和控制发酵过程放大分离纯化等技术。工业发酵的类型发酵工艺中的关键技术主要包括：纯菌/混菌好氧/厌氧/兼性厌氧 固态/半固态/液态 分批/补料分批/连续研究/中试/生产菌种筛选菌种筛选摇瓶试验摇瓶试验发酵罐中试发酵罐中试由实验室研究到产业化的过程
6、由实验室研究到产业化的过程发酵生产发酵生产发酵主体设备发酵产品类型发酵产品类型1、微生物菌体、微生物菌体微生态制剂、活性干酵母、食用和药用酵母、单细胞蛋白、其他菌体产品。2、以微生物酶为产品、以微生物酶为产品目前工业化生产的酶主要是各种水解酶目前工业化生产的酶主要是各种水解酶类，如淀粉水解酶、蛋白水解酶、乳糖类，如淀粉水解酶、蛋白水解酶、乳糖酶、青霉素酰化酶等酶、青霉素酰化酶等 初级代谢产物初级代谢产物次级代谢产物次级代谢产物菌体生长进入稳定期，某些菌体生长进入稳定期，某些菌体能合成一些具有特定功菌体能合成一些具有特定功能的产物，这些产物与菌体能的产物，这些产物与菌体生长繁殖无明显关系生长繁殖
7、无明显关系 抗生素、生物碱、细菌毒抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子素、植物生长因子 氨基酸、核苷酸、蛋白质、氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、糖类核酸、糖类 在菌体对数生长期所产生的在菌体对数生长期所产生的产物，是菌体生长繁殖所必产物，是菌体生长繁殖所必需的需的 3、以微生物的代谢产物为产品、以微生物的代谢产物为产品4、通过生物转化得到产品、通过生物转化得到产品生物细胞或其产生的酶能将一种化合物生物细胞或其产生的酶能将一种化合物转化成化学结构相似，但在经济上更有转化成化学结构相似，但在经济上更有价值的化合物。转化反应是催化脱氢、价值的化合物。转化反应是催化脱氢、氧化、羟化、缩合、脱羧、氨化、
8、脱氨氧化、羟化、缩合、脱羧、氨化、脱氨化或同分异构作用。如将甾体化合物的化或同分异构作用。如将甾体化合物的11位进行氧化转化为可的松等位进行氧化转化为可的松等。“二步发酵法”合成维生素C微生物转化发酵生产可的松发酵工业的特点原料廉价而广泛以微生物为主体 反应条件温和 生产的非限制性产物单一，产品多样 发酵工业范围发酵工业范围酿酒工业；食品酿造工业；有机酸发酵工业；淀粉糖工业；酶制剂发酵工业；氨基酸发酵工业；维生素发酵工业；核苷酸类发酵工业；微生物菌体蛋白发酵工业；特种功能性发酵制品工业（低聚糖、真菌多糖、活性肽、红曲色素、辅酶Q10、功能性不饱和脂肪酸等）；食品添加剂发酵工业（黄原胶、海藻糖、
9、食用色素、乳酸链球菌素等）。发酵工业的未来与展望利用遗传工程等先进技术，人工选育和改良菌种采用发酵技术进行高等动动植物细胞培养固定化技术广泛应用开发和采用大型节能高效的发酵装置，自动控制将成为发酵生产控制的主要手段应用代谢控制技术，发酵生产氨基酸将生物技术理广泛地用于环境工程主要参考书主要参考书发酵工艺原理发酵工艺原理中国医药科技出版社中国医药科技出版社新编生物工艺学新编生物工艺学 华东化工大学出版社华东化工大学出版社生物化学工程生物化学工程上海科学技术出版社上海科学技术出版社微生物工程工艺原理微生物工程工艺原理华南理工大学出版社华南理工大学出版社 现代生物技术概论现代生物技术概论北京师范大学出版社北京师范大学出版社 微生物工程微生物工程科学出版社科学出版社 发酵工业概论发酵工业概论中国轻工业出版社中国轻工业出版社 主要专业期刊主要专业期刊微生物学报微生物学报微生物学通报微生物学通报食品与发酵工业食品与发酵工业工业微生物工业微生物生物工程学报生物工程学报生物工程进展生物工程进展食品与生物技术食品与生物技术生物技术通报生物技术通报医药生物技术医药生物技术