《生物醫(yī)藥緒論》演示PPT

1、生命科學(xué)與生物制藥學(xué)院 周 林 發(fā) 酵 工 藝 原 理 課程任務(wù)及內(nèi)容 發(fā)酵工程的沿革與進(jìn)展 微生物發(fā)酵類型 發(fā)酵培養(yǎng)方法與過程 第一章緒論 一.課程任務(wù)及內(nèi)容 工藝？ 產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，必須按照 一定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施，這一規(guī)范標(biāo) 準(zhǔn)稱之為工藝。 包括生產(chǎn)過程過程中所采取的 技術(shù)步驟和操作流程。 2.發(fā)酵工藝原理與發(fā)酵工 程 課程內(nèi)容（前者是“1，2， 2”） 發(fā) 酵 工 程 一條主線：發(fā)酵工藝過程 兩個(gè)基礎(chǔ)：生物學(xué)基礎(chǔ) 工程學(xué)基礎(chǔ) 四個(gè)層次：初級代謝 次級代謝 基因工程產(chǎn)物 動植物細(xì)胞培養(yǎng) 5 發(fā)酵工程和其他學(xué)科的關(guān)系？發(fā)酵工程和其他學(xué)科的關(guān)系？ 基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程基因工程、

2、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程 課程的目的和任務(wù) 通過課堂講授與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方 式，促使學(xué)生掌握發(fā)酵工藝的基本原理、 技術(shù)和方法，為學(xué)生將來進(jìn)入研究生階段 的課題研究、進(jìn)入發(fā)酵及相關(guān)行業(yè)工作以 及新產(chǎn)品開發(fā)打下基礎(chǔ)。 課程的基本內(nèi)容： 重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握：菌種誘變和篩選、培養(yǎng)基的配制、 滅菌與除菌、生產(chǎn)菌種的制備和保藏、發(fā) 酵過程的控制、發(fā)酵動力學(xué)、微生物代謝 產(chǎn)物的生物合成與調(diào)控、 一般掌握一般掌握： 發(fā)酵過程檢測與自控、發(fā)酵的實(shí) 驗(yàn)室研究和中試及放大、 發(fā)酵過程經(jīng)濟(jì)學(xué) 8 如何學(xué)習(xí)這門課程？如何學(xué)習(xí)這門課程？ 二.發(fā)酵工程的沿革與進(jìn)展 發(fā)酵發(fā)酵 巴斯德：發(fā)酵是酵母在無氧狀態(tài)巴斯德：發(fā)酵是酵母

3、在無氧狀態(tài) 下的呼吸過程，是生物獲得能量的一種形下的呼吸過程，是生物獲得能量的一種形 式。式。 1.1. 現(xiàn)代發(fā)酵：利用微生物的生命現(xiàn)代發(fā)酵：利用微生物的生命 活動來制造產(chǎn)品的過程?；顒觼碇圃飚a(chǎn)品的過程。 l 發(fā)酵工程發(fā)酵工程 發(fā)酵工程（微生物工程，發(fā)酵技發(fā)酵工程（微生物工程，發(fā)酵技 術(shù)），是指利用微生物的特定性狀，通術(shù)），是指利用微生物的特定性狀，通 過現(xiàn)代工程技術(shù)，在生物的反應(yīng)器中生過現(xiàn)代工程技術(shù)，在生物的反應(yīng)器中生 產(chǎn)有用物質(zhì)的一種技術(shù)系統(tǒng)。產(chǎn)有用物質(zhì)的一種技術(shù)系統(tǒng)。 發(fā)酵工程是發(fā)酵工程是“研究利用微生物的工研究利用微生物的工 業(yè)，即微生物參與的工藝過程業(yè)，即微生物參與的工藝過程”。 發(fā)

4、酵工程的發(fā)展歷史發(fā)酵工程的發(fā)展歷史 古代發(fā)酵古代發(fā)酵 只知現(xiàn)象，不知本質(zhì)只知現(xiàn)象，不知本質(zhì) 釀酒、制醋、制醬、制奶酪釀酒、制醋、制醬、制奶酪 近代發(fā)酵近代發(fā)酵 純培養(yǎng)技術(shù)的建立純培養(yǎng)技術(shù)的建立 天然發(fā)酵向純種發(fā)酵轉(zhuǎn)變天然發(fā)酵向純種發(fā)酵轉(zhuǎn)變 ( (第一次技術(shù)轉(zhuǎn)折第一次技術(shù)轉(zhuǎn)折) ) 酒精酒精、丙酮、丁醇、甘油丙酮、丁醇、甘油 巴斯德，科赫巴斯德，科赫 13 1676年，微生物學(xué)的先驅(qū)年，微生物學(xué)的先驅(qū) 荷蘭人列文虎克（荷蘭人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次）首次 觀察到了細(xì)菌。他沒有上觀察到了細(xì)菌。他沒有上 過大學(xué)，是一個(gè)只會荷蘭過大學(xué)，是一個(gè)只會荷蘭 語的小商人，但

5、卻在語的小商人，但卻在1680 年被選為英國皇家學(xué)會的年被選為英國皇家學(xué)會的 會員。會員。 14 微生物的發(fā)現(xiàn)微生物的發(fā)現(xiàn) 法國人巴斯德（法國人巴斯德（Louis Pasteur） （18221895） 德國人柯赫（德國人柯赫（Robert Koch） （ 18431910） 現(xiàn)代發(fā)酵現(xiàn)代發(fā)酵 發(fā)酵工程發(fā)酵工程 通氣攪拌發(fā)酵通氣攪拌發(fā)酵( (第二次技術(shù)轉(zhuǎn)折第二次技術(shù)轉(zhuǎn)折) ) 攪拌培養(yǎng)的好氣性發(fā)酵攪拌培養(yǎng)的好氣性發(fā)酵 關(guān)鍵：關(guān)鍵：無菌空氣的制備，通風(fēng)攪拌發(fā)酵無菌空氣的制備，通風(fēng)攪拌發(fā)酵 、激素激素、酶制劑酶制劑、有機(jī)有機(jī) 酸酸 代謝控制發(fā)酵代謝控制發(fā)酵 、核苷酸核苷酸 基因工程發(fā)酵基因工程發(fā)酵

6、( (技術(shù)革命技術(shù)革命) ) 可定向改造生物基因，按可定向改造生物基因，按 人們的意志生產(chǎn)產(chǎn)品人們的意志生產(chǎn)產(chǎn)品 人生長素人生長素、干擾素干擾素、 疫苗疫苗 18 19 三.微生物發(fā)酵類型 微生物菌體發(fā)酵微生物菌體發(fā)酵 目的：目的：獲得微生物菌體細(xì)胞獲得微生物菌體細(xì)胞 酵母和藻類、擔(dān)子菌，酵母和藻類、擔(dān)子菌， 舉例 蘇云金芽桿菌、疫苗等蘇云金芽桿菌、疫苗等 特點(diǎn)：特點(diǎn)：細(xì)胞的生長與產(chǎn)物積累成細(xì)胞的生長與產(chǎn)物積累成平行平行 關(guān)系關(guān)系，生長穩(wěn)定期產(chǎn)量最高。，生長穩(wěn)定期產(chǎn)量最高。 微生物微生物酶酶發(fā)酵發(fā)酵 目的：目的：獲得酶制劑和酶調(diào)節(jié)劑獲得酶制劑和酶調(diào)節(jié)劑 青霉素酰化酶、糖苷酶抑制劑青霉素酰化酶、

7、糖苷酶抑制劑 血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑 氨肽酶抑制劑氨肽酶抑制劑 特點(diǎn)：特點(diǎn)：需要誘導(dǎo)作用，或遭受阻遏、抑制需要誘導(dǎo)作用，或遭受阻遏、抑制 等調(diào)控作用的影響，在等調(diào)控作用的影響，在菌種選育、培養(yǎng)基菌種選育、培養(yǎng)基 配制配制以及以及發(fā)酵條件發(fā)酵條件等方面需給予注意。等方面需給予注意。 微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵 初級代謝產(chǎn)物：初級代謝產(chǎn)物：對數(shù)生長期對數(shù)生長期形成形成 的，細(xì)胞自身生長所的，細(xì)胞自身生長所必需必需的代謝產(chǎn)物。的代謝產(chǎn)物。 無種屬特異性無種屬特異性 次級代謝產(chǎn)物：次級代謝產(chǎn)物：在在穩(wěn)定期穩(wěn)定期所產(chǎn)生所產(chǎn)生 的自身生長的自身生長非必需非必需代謝產(chǎn)物。代謝

8、產(chǎn)物。 微量微量、特殊活性特殊活性、明顯種屬特異性明顯種屬特異性 微生物的生物轉(zhuǎn)化微生物的生物轉(zhuǎn)化 定義：定義：是利用生物細(xì)胞對一些化合物某是利用生物細(xì)胞對一些化合物某 一特定部位一特定部位(基團(tuán)基團(tuán))的作用，使它轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)的作用，使它轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu) 相類似但具有更在經(jīng)濟(jì)價(jià)值的化合物相類似但具有更在經(jīng)濟(jì)價(jià)值的化合物 實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：利用微生物代謝過程中的利用微生物代謝過程中的某一酶某一酶 或酶系或酶系將一種化合物轉(zhuǎn)化成含有將一種化合物轉(zhuǎn)化成含有特殊功能集特殊功能集 團(tuán)團(tuán)產(chǎn)物的生物化學(xué)反應(yīng)。產(chǎn)物的生物化學(xué)反應(yīng)。 二步發(fā)酵法生產(chǎn)二步發(fā)酵法生產(chǎn)維生素維生素C C 基因工程發(fā)酵 動、植物細(xì)胞培養(yǎng) 四.發(fā)酵培養(yǎng)

9、方法與過程 表面發(fā)酵培養(yǎng)表面發(fā)酵培養(yǎng) 固體表面發(fā)酵培養(yǎng)：投資小固體表面發(fā)酵培養(yǎng)：投資小、設(shè)設(shè) 備少備少、簡單易行簡單易行、適于小型化生產(chǎn)適于小型化生產(chǎn) 液體深層發(fā)酵培養(yǎng)液體深層發(fā)酵培養(yǎng) 微生物細(xì)胞在液體深層中進(jìn)行純微生物細(xì)胞在液體深層中進(jìn)行純 種培養(yǎng)的過程種培養(yǎng)的過程 液體深層發(fā)酵培養(yǎng)流程 空氣空氣 空氣凈化處理空氣凈化處理 碳源、氮源、碳源、氮源、 無機(jī)鹽等營養(yǎng)無機(jī)鹽等營養(yǎng) 物質(zhì)物質(zhì) 滅菌滅菌 保藏菌種保藏菌種 斜面活化斜面活化 擴(kuò)大培養(yǎng)擴(kuò)大培養(yǎng) 種子罐種子罐 主發(fā)酵主發(fā)酵 產(chǎn)物分離純化產(chǎn)物分離純化 成品成品 主要教學(xué)參考書 1 1）工業(yè)微生物學(xué)，岑沛霖、蔡謹(jǐn)編著等，）工業(yè)微生物學(xué)，岑沛霖、

10、蔡謹(jǐn)編著等，20002000年年6 6月，月， 化學(xué)工業(yè)出版社；化學(xué)工業(yè)出版社； 2 2）微生物工程，曹軍衛(wèi)、馬輝文編著，）微生物工程，曹軍衛(wèi)、馬輝文編著，20022002年年8 8月，月， 科學(xué)出版社；科學(xué)出版社； 3 3）生物技術(shù)制藥，熊宗貴主編等，）生物技術(shù)制藥，熊宗貴主編等，19991999年年9 9月，高等月，高等 教育出版社；教育出版社； 4 4）發(fā)酵工藝教程，黨建章，）發(fā)酵工藝教程，黨建章，20032003年年8 8月，中國輕工業(yè)月，中國輕工業(yè) 出版社；出版社； 5）發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論，吳思方，）發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論，吳思方，20022002年年 1010月，中國輕工業(yè)出版社；月，中國輕工業(yè)出版社； 6 6）代謝控制發(fā)酵，張克旭，陳寧，）代謝控制發(fā)酵，張克旭，陳寧，200