發(fā)酵工程緒論[1]

1、 1.1 發(fā)酵工程的定義及其與其它相關(guān)學(xué)科發(fā)酵工程的定義及其與其它相關(guān)學(xué)科 的關(guān)系的關(guān)系 一、定義一、定義 1、 發(fā)酵發(fā)酵 ：通過微生物的生長繁殖和代謝活動：通過微生物的生長繁殖和代謝活動 產(chǎn)生和積累人們所需產(chǎn)品的生物產(chǎn)生和積累人們所需產(chǎn)品的生物反反 2、 發(fā)酵工程：指發(fā)酵工程：指利用微生物的生長繁殖和代利用微生物的生長繁殖和代 謝活動來大量產(chǎn)生人們所需產(chǎn)謝活動來大量產(chǎn)生人們所需產(chǎn) 品過程品過程的理論和工程技術(shù)體的理論和工程技術(shù)體 系，是生物工程與生物技術(shù)學(xué)系，是生物工程與生物技術(shù)學(xué) 科的重要組成部分。科的重要組成部分。 由于發(fā)酵的主體是微生物，即以微生物由于發(fā)酵的主體是微生物，即以微生物為主

2、要操作對象，因此為主要操作對象，因此發(fā)酵工程發(fā)酵工程又稱作又稱作微生物微生物工程。工程。 1 基因工程基因工程 2 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 3 發(fā)酵工程發(fā)酵工程 4 酶工程酶工程 5 生化工程生化工程 發(fā)酵工程具有連接生物技術(shù)上下游的發(fā)酵工程具有連接生物技術(shù)上下游的紐帶作用。紐帶作用。上游生物技術(shù)上游生物技術(shù)中游生物技術(shù)中游生物技術(shù)下游生物技術(shù)下游生物技術(shù)二、與其它學(xué)科的關(guān)系二、與其它學(xué)科的關(guān)系 1.2 發(fā)酵工程的發(fā)展史發(fā)酵工程的發(fā)展史 一、一、 發(fā)酵本質(zhì)的認(rèn)識過程發(fā)酵本質(zhì)的認(rèn)識過程 自然發(fā)生說自然發(fā)生說與與發(fā)酵本質(zhì)理論發(fā)酵本質(zhì)理論的爭論不休的爭論不休 1 公元前，亞里士多德公元前，亞里士多德 自然

3、發(fā)生說自然發(fā)生說 2 1688年，弗朗西斯科年，弗朗西斯科雷迪雷迪 反對反對 3 1745年，尼達(dá)姆年，尼達(dá)姆 支持支持 4 1747年，史派蘭珊尼年，史派蘭珊尼 反對反對 5 1836年，弗蘭茲年，弗蘭茲舒爾茨舒爾茨 反對反對 6 1839年，施旺、施羅德年，施旺、施羅德 反對反對 7 之后幾年，支持者之后幾年，支持者 支持支持 8 1857年，巴斯德年，巴斯德 徹底反對徹底反對 二、二、 發(fā)展史發(fā)展史 6個階段，個階段，5個里程碑個里程碑 1 自然發(fā)酵時期自然發(fā)酵時期 1900年以前年以前 2 微生物純培養(yǎng)技術(shù)的建立微生物純培養(yǎng)技術(shù)的建立 第第1個里程碑個里程碑 3 微生物液態(tài)深層發(fā)酵技術(shù)

4、的建立微生物液態(tài)深層發(fā)酵技術(shù)的建立 第第2個個 4 微生物酶轉(zhuǎn)化及代謝調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用微生物酶轉(zhuǎn)化及代謝調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用 3 5 微生物發(fā)酵原料的拓寬微生物發(fā)酵原料的拓寬 4 6 微生物基因工程育種技術(shù)的應(yīng)用微生物基因工程育種技術(shù)的應(yīng)用 51.3 發(fā)酵工業(yè)的特點及其研究范疇發(fā)酵工業(yè)的特點及其研究范疇 一、一、 發(fā)酵工業(yè)特點發(fā)酵工業(yè)特點 二、二、 發(fā)酵工業(yè)的范疇發(fā)酵工業(yè)的范疇 按其產(chǎn)品類型可分為按其產(chǎn)品類型可分為4大類：大類： 1 微生物菌體發(fā)酵微生物菌體發(fā)酵 以獲得菌體為目的以獲得菌體為目的 2 微生物酶發(fā)酵微生物酶發(fā)酵 獲得微生物酶為目的獲得微生物酶為目的 3 微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵微生物代謝產(chǎn)物發(fā)

5、酵 獲得微生物獲得微生物生長代謝過程中的代謝產(chǎn)物生長代謝過程中的代謝產(chǎn)物 4 微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵 通過微生物細(xì)胞將通過微生物細(xì)胞將一個化合物轉(zhuǎn)變成另一個結(jié)構(gòu)相關(guān)更具一個化合物轉(zhuǎn)變成另一個結(jié)構(gòu)相關(guān)更具經(jīng)濟價值的化合物。經(jīng)濟價值的化合物。 按其產(chǎn)品涉及到的行業(yè)可分為以下幾類：按其產(chǎn)品涉及到的行業(yè)可分為以下幾類：1 釀酒工業(yè)釀酒工業(yè) 啤酒、白酒、米酒等啤酒、白酒、米酒等2 食品工業(yè)食品工業(yè) 醬、醬油、面包、酸奶醬、醬油、面包、酸奶3 有機溶劑有機溶劑 酒精、丙酮、丁醇酒精、丙酮、丁醇4 抗生素工業(yè)抗生素工業(yè) 青霉素、土霉素、鏈霉素等青霉素、土霉素、鏈霉素等 5 有機酸工業(yè)有機酸工業(yè) 檸檬酸

6、、乳酸、葡萄糖酸檸檬酸、乳酸、葡萄糖酸6 酶制劑工業(yè)酶制劑工業(yè) 淀粉酶、蛋白酶、植酸酶淀粉酶、蛋白酶、植酸酶7 氨基酸工業(yè)氨基酸工業(yè) 谷氨酸、賴氨酸等谷氨酸、賴氨酸等8 核苷酸工業(yè)核苷酸工業(yè) 肌苷、肌苷酸、鳥苷酸等肌苷、肌苷酸、鳥苷酸等 9 維生素工業(yè)維生素工業(yè) VC、VB2、VB12 10 生理活性物質(zhì)生理活性物質(zhì) 激素、赤霉素等激素、赤霉素等 11 微生物菌體蛋白工業(yè)微生物菌體蛋白工業(yè) 酵母、酵母、scp等等 12 微生物環(huán)境凈化工業(yè)微生物環(huán)境凈化工業(yè) 污水及廢水處理污水及廢水處理 13 生物能工業(yè)生物能工業(yè) 沼氣、纖維素發(fā)酵產(chǎn)乙醇沼氣、纖維素發(fā)酵產(chǎn)乙醇 14 微生物冶金微生物冶金 微生物

7、探礦、冶金等微生物探礦、冶金等 15 醫(yī)藥行業(yè)醫(yī)藥行業(yè) 乙肝疫苗、干擾素、乙肝疫苗、干擾素、DHA 16 農(nóng)業(yè)農(nóng)藥農(nóng)業(yè)農(nóng)藥 微生物菌肥、微生物農(nóng)藥等微生物菌肥、微生物農(nóng)藥等 1.4 1.4 工業(yè)發(fā)酵的類型與工藝流程工業(yè)發(fā)酵的類型與工藝流程 一、一、 工業(yè)發(fā)酵類型工業(yè)發(fā)酵類型 根據(jù)微生物的生理特征、營養(yǎng)要求、培養(yǎng)基根據(jù)微生物的生理特征、營養(yǎng)要求、培養(yǎng)基性質(zhì)及發(fā)酵生產(chǎn)方式，可將發(fā)酵粉成若干類型：性質(zhì)及發(fā)酵生產(chǎn)方式，可將發(fā)酵粉成若干類型： 1 1、根據(jù)微生物、根據(jù)微生物對氧的不同需要對氧的不同需要區(qū)分：區(qū)分： 厭氧發(fā)酵、需氧發(fā)酵、兼性厭氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵、需氧發(fā)酵、兼性厭氧發(fā)酵 2 2、根據(jù)、根據(jù)培養(yǎng)基

8、物理性狀培養(yǎng)基物理性狀區(qū)分：區(qū)分： 液體發(fā)酵和固體發(fā)酵液體發(fā)酵和固體發(fā)酵 3 3、根據(jù)、根據(jù)生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程區(qū)分：區(qū)分： 分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵、補料分批發(fā)酵分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵、補料分批發(fā)酵二、二、 發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程典型好氣性發(fā)酵的一般工藝流程：典型好氣性發(fā)酵的一般工藝流程： 原料原料原料處理原料處理培養(yǎng)基配制與滅菌培養(yǎng)基配制與滅菌 成品成品廢棄物回收、利用及處理廢棄物回收、利用及處理空氣凈化空氣凈化無菌空氣無菌空氣保藏菌種保藏菌種斜面活化斜面活化種子擴大培養(yǎng)種子擴大培養(yǎng)發(fā)酵罐發(fā)酵罐發(fā)酵液發(fā)酵液空氣空氣提取、精制提取、精制1.5 發(fā)酵工程在國民經(jīng)濟中的應(yīng)用發(fā)酵工程在國民經(jīng)濟中的應(yīng)用 醫(yī)藥、食品、能源、化工、冶金、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、能源、化工、冶金、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù) 1.6 發(fā)酵工程的應(yīng)用前景發(fā)酵工程的應(yīng)用前景 一、世界范圍產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀一、世界范圍產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 二、我國產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀二、我國產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 三、產(chǎn)業(yè)的未來展望三、產(chǎn)業(yè)的未來展望發(fā)發(fā) 酵酵釀釀 造造歷歷 史史100多年（巴士德多年（巴士德1857） 3000多年多年微生物微生物技術(shù)技術(shù)純培養(yǎng)純培養(yǎng)（封閉式的小系統(tǒng)）（封閉式的小系統(tǒng)）多菌種混合培養(yǎng)（自然多菌種混合培養(yǎng)（自然接種、開放式的大系統(tǒng)）接種、開放式的大系統(tǒng)）產(chǎn)品范圍產(chǎn)品范圍抗菌素、氨基酸、酶制劑、抗菌素