發(fā)酵工藝學(xué)課件

03四月2024發(fā)酵工藝學(xué)課件02四月2024發(fā)酵工藝學(xué)課件1第一篇發(fā)酵原理第一篇發(fā)酵原理2第一章緒論第一章緒論3主要講述內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)發(fā)酵產(chǎn)品的類型第三節(jié)發(fā)酵工程的地位第四節(jié)發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展史主要講述內(nèi)容第一節(jié)概述4第一節(jié)概述一、基本概念1.發(fā)酵（Fermentation）傳統(tǒng)發(fā)酵：“發(fā)酵”（Fermentation）一詞是拉丁語(yǔ)“沸騰”（fervere）的派生詞，它描述酵母作用于果汁或麥芽浸出液時(shí)產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象?；蛘咧妇频纳a(chǎn)過(guò)程。第一節(jié)概述一、基本概念5生物化學(xué)或生理學(xué)上的發(fā)酵（狹義）：指微生物在無(wú)氧條件下，分解各種有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式。如葡萄糖酒精＋能量;丙酮酸乳酸＋能量。生物化學(xué)或生理學(xué)上的發(fā)酵（狹義）：6

工業(yè)上所稱的發(fā)酵（廣義）：

借助微生物在有氧或無(wú)氧條件下的生命活動(dòng)來(lái)制備微生物菌體本身，或其直接代謝產(chǎn)物或次級(jí)代謝產(chǎn)物的過(guò)程。包括：厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等的生產(chǎn)。產(chǎn)品既有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等。工業(yè)上所稱的發(fā)酵（廣義）：72.發(fā)酵工程（FermentationEngineering）應(yīng)用微生物學(xué)等相關(guān)的自然科學(xué)以及工程學(xué)原理，利用微生物等生物細(xì)胞進(jìn)行酶促轉(zhuǎn)化，將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品或提供社會(huì)性服務(wù)的一門(mén)科學(xué)。利用生物細(xì)胞的某種特性，通過(guò)現(xiàn)代化工程技術(shù)手段進(jìn)行工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)。（公認(rèn)）2.發(fā)酵工程（FermentationEngineerin83.發(fā)酵工業(yè)（FermentationIndustry）

是指利用生物的生命活動(dòng)產(chǎn)生的酶，將無(wú)機(jī)或有機(jī)原料進(jìn)行酶加工(生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程），獲得產(chǎn)品的工業(yè)。經(jīng)純種培養(yǎng)和提煉精制獲得的成分單純、無(wú)風(fēng)味要求的產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程。如酒精、抗生素、檸檬酸、氨基酸、酶、維生素、某些色素等。經(jīng)自然培養(yǎng)、不需提煉精制、產(chǎn)品由復(fù)雜成分構(gòu)成并對(duì)風(fēng)味有特殊要求的食品或調(diào)味品的生產(chǎn)過(guò)程。如黃酒、白酒、清酒、葡萄酒、醬油、醋、腐乳、豆豉、面醬等。釀造(brewing)：我國(guó)人們對(duì)一些特定產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)的特殊稱法，是未知的混合微生物區(qū)系參與的一種自然發(fā)酵。發(fā)酵工業(yè)：釀造工業(yè)：3.發(fā)酵工業(yè)（FermentationIndustry）9發(fā)酵生產(chǎn)的條件某種適宜的微生物保證或控制微生物進(jìn)行代謝的各種條件（培養(yǎng)基組成、溫度、溶氧、pH等）進(jìn)行微生物發(fā)酵的設(shè)備提取菌體或代謝產(chǎn)物，精制成產(chǎn)品的方法和設(shè)備發(fā)酵生產(chǎn)的條件某種適宜的微生物10二、發(fā)酵工程的特點(diǎn)

（與化學(xué)工程相比）1.安全簡(jiǎn)單：發(fā)酵過(guò)程通常是在常溫常壓下進(jìn)行，反應(yīng)安全，要求條件簡(jiǎn)單、溫和。2.原料廣泛：發(fā)酵所用的原料簡(jiǎn)單粗放。通常以淀粉質(zhì)、糖蜜或其他農(nóng)副產(chǎn)品為主，只要加入少量的有機(jī)和無(wú)機(jī)氮源就可進(jìn)行反應(yīng)。另外，可以利用礦產(chǎn)資源、石油、廢水和廢物等作為發(fā)酵的原料。二、發(fā)酵工程的特點(diǎn)（與化學(xué)工程相比）113.反應(yīng)專一：發(fā)酵過(guò)程是通過(guò)生物體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式來(lái)完成的，因此多個(gè)反應(yīng)就象一個(gè)反應(yīng)一樣，因而可以得到較為單一的代謝產(chǎn)物，可在單一設(shè)備（發(fā)酵罐）中進(jìn)行。4.易受污染：由于發(fā)酵培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富，各種來(lái)源的微生物都很容易生長(zhǎng)，發(fā)酵過(guò)程中對(duì)雜菌污染的防治至關(guān)重要。3.反應(yīng)專一：發(fā)酵過(guò)程是通過(guò)生物體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式來(lái)完成的，因125.代謝多樣：由于各種各樣生物體代謝方式、代謝過(guò)程的多樣化，以及生物體化學(xué)反應(yīng)的高度選擇性，能夠?qū)Ｒ恍缘睾透叨冗x擇性地對(duì)復(fù)雜的化合物進(jìn)行特定部位的氧化、還原等反應(yīng)；也能容易地產(chǎn)生比較復(fù)雜的高分子化合物（如酶等）。6.菌種選育：菌種是進(jìn)行發(fā)酵的根本因素，高產(chǎn)的優(yōu)良菌株即可使生產(chǎn)設(shè)備得到充分利用，也是創(chuàng)造顯著經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵，還可以獲得按常規(guī)方法難以生產(chǎn)的產(chǎn)品。因此，自始至終都要進(jìn)行菌種的選育和優(yōu)化工作。7.投資少，見(jiàn)效快，效益高：可以取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。5.代謝多樣：由于各種各樣生物體代謝方式、代謝過(guò)程的多樣化，13三、發(fā)酵的類型

1.按發(fā)酵原料來(lái)區(qū)分

糖類物質(zhì)發(fā)酵石油發(fā)酵廢水發(fā)酵2.按發(fā)酵形式來(lái)區(qū)分固態(tài)發(fā)酵

液體發(fā)酵

根據(jù)物料堆放的厚薄分為:

薄層發(fā)酵：

木盤(pán)或葦簾，1～2cm

厚層發(fā)酵：

深槽或池，30cm以上，接種后通氣根據(jù)培養(yǎng)液的深淺分

表面培養(yǎng)法深層培養(yǎng)法三、發(fā)酵的類型1.按發(fā)酵原料來(lái)區(qū)分2.按發(fā)酵形式來(lái)區(qū)分固143.按發(fā)酵產(chǎn)物區(qū)分

氨基酸發(fā)酵有機(jī)酸發(fā)酵抗生素發(fā)酵酒精發(fā)酵維生素發(fā)酵酶制劑發(fā)酵

3.按發(fā)酵產(chǎn)物區(qū)分氨基酸發(fā)酵154.按發(fā)酵工藝流程區(qū)分

分批發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵流加發(fā)酵5.按發(fā)酵過(guò)程中對(duì)氧的不同需求來(lái)分

厭氧發(fā)酵通風(fēng)發(fā)酵◆

需不斷通入無(wú)菌空氣◆

如：利用黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸利用棒桿菌發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸利用黃單胞菌生產(chǎn)黃原膠抗生素發(fā)酵生產(chǎn)◆

不需供氧◆

如：乳酸桿菌的乳酸發(fā)酵梭狀芽孢桿菌的丙酮丁醇發(fā)酵4.按發(fā)酵工藝流程區(qū)分分批發(fā)酵5.按發(fā)酵過(guò)程中對(duì)氧的不同需16四、發(fā)酵工程的組成部分四、發(fā)酵工程的組成部分17四部分組成1.菌種選育及擴(kuò)大培養(yǎng)2.原料預(yù)處理及培養(yǎng)基的制備3.發(fā)酵設(shè)備及反應(yīng)條件的選擇4.產(chǎn)品的分離與純化（提取和精制）四部分組成18Fermentationengineering上游工程UPSTREAMPROCESSESFERMENTATIONProcessControl下游工程DOWNSTREAMPROCESSES發(fā)酵工程組成

從廣義上講，由三部分組成：

上游工程、發(fā)酵過(guò)程、下游工程Fermentationengineering上游工程FE19上游工程UPSTREAMPROCESSES-genetics,cell…-inoculumdevelopmentmediaformulationsterilization-inoculationFERMENTATIONProcessControl上游工程UPSTREAMPROCESSESFERMENTA20FERMENTATIONProcessControl下游工程DOWNSTREAMPROCESSES-productextraction,purification&assay-wastetreatmentbyproductrecoveryFERMENTATION下游工程DOWNSTREAM21五.發(fā)酵工業(yè)范圍（研究對(duì)象）按部門(mén)分：1.釀酒工業(yè)(啤酒、葡萄酒、白酒等)2.食品工業(yè)(醬、醬油、醋、腐乳、面包、酸乳等)3.有機(jī)溶劑發(fā)酵工業(yè)(酒精、丙酮、丁醇等)4.抗生素發(fā)酵工業(yè)(青霉素、鏈霉素、土霉素等)5.有機(jī)酸發(fā)酵工業(yè)(檸檬酸、葡萄糖酸等)6.酶制劑發(fā)酵工業(yè)(淀粉酶、蛋白酶等)7.氨基酸發(fā)酵工業(yè)(谷氨酸，賴氨酸等)五.發(fā)酵工業(yè)范圍（研究對(duì)象）按部門(mén)分：228.核苷酸類物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)(肌苷酸、肌苷等)9.維生素發(fā)酵工業(yè)(維生素C、維生素B等)10.生理活性物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)(激素、赤霉素等)11.微生物菌體蛋白發(fā)酵工業(yè)(酵母、單細(xì)胞蛋白等)12.微生物環(huán)境凈化工業(yè)(利用微生物處理廢水、污水等)13.生物能工業(yè)(沼氣、纖維素等天然原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等，能源物質(zhì))14.微生物冶金工業(yè)(利用微生物探礦、冶金、石油脫硫等)8.核苷酸類物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)(肌苷酸、肌苷等)23按產(chǎn)品類型分1、以微生物細(xì)胞為產(chǎn)品的發(fā)酵工業(yè)2、以微生物代謝產(chǎn)物為產(chǎn)品的發(fā)酵工業(yè)3、以微生物酶為產(chǎn)品的發(fā)酵工業(yè)4、生物轉(zhuǎn)化或修飾化合物的發(fā)酵工業(yè)5、微生物廢水處理和其他按產(chǎn)品類型分1、以微生物細(xì)胞為產(chǎn)品的發(fā)酵工業(yè)24六、發(fā)酵工業(yè)特征發(fā)酵過(guò)程中離不開(kāi)微生物的作用1、發(fā)酵原料的選擇及預(yù)處理原料不同處理方法也有所差異。淀粉——利用前需變成糊精或葡萄糖。方法：酸水解（高壓、耐酸）、酶水解法。糖蜜——加熱殺菌和用水沖稀，也可加酸處理后再補(bǔ)充無(wú)機(jī)鹽。碳?xì)浠衔铮菏兔撓灐欢s分的石油經(jīng)冷卻脫蠟而獲得的凝固點(diǎn)在-10℃的油，加入適量無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行接種發(fā)酵。六、發(fā)酵工業(yè)特征發(fā)酵過(guò)程中離不開(kāi)微生物的作用252、微生物菌種的選育及擴(kuò)大培養(yǎng)菌種：已有的優(yōu)良生產(chǎn)菌種和選育的新菌種擴(kuò)大培養(yǎng)：“量”3、發(fā)酵設(shè)備選擇及工藝條件控制：常溫、常壓。4、發(fā)酵產(chǎn)物的分離、提取5、發(fā)酵廢物的回收和利用2、微生物菌種的選育及擴(kuò)大培養(yǎng)3、發(fā)酵設(shè)備選擇及工藝條件控制26第二節(jié)發(fā)酵產(chǎn)品的類型第二節(jié)發(fā)酵產(chǎn)品的類型27一、菌體工業(yè)生產(chǎn)的微生物體，可分為二種：1.供制備面包等用的酵母；2.作為人類或動(dòng)物的食物的微生物細(xì)胞（SCP

）。以獲得微生物菌體細(xì)胞為目的產(chǎn)品，包括單細(xì)胞的酵母和藻類、擔(dān)子菌（冬蟲(chóng)夏草、茯苓），生物防治的蘇云金桿菌以及人、畜防治疾病用的疫苗等。特點(diǎn)：細(xì)胞的生長(zhǎng)與產(chǎn)物積累成平行關(guān)系，生長(zhǎng)速率最大時(shí)期也是產(chǎn)物合成速率最高階段，生長(zhǎng)穩(wěn)定期產(chǎn)量最高。一、菌體工業(yè)生產(chǎn)的微生物體，可分為二種：以獲得微生物菌體細(xì)胞28二、微生物的酶

工業(yè)上，可由植物、動(dòng)物和微生物生產(chǎn)酶。與植物或動(dòng)物相比，微生物的酶可以用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)，而且改進(jìn)微生物的生產(chǎn)能力也方便得多。各種酶制劑糖化酶、蛋白酶、脂肪酶、氨基酰化酶等二、微生物的酶工業(yè)上，可由植物、動(dòng)物和微生物生產(chǎn)酶。與29三、微生物代謝產(chǎn)物

1.代謝產(chǎn)物的類別通過(guò)微生物的代謝活動(dòng)產(chǎn)生、細(xì)胞自身生長(zhǎng)和繁殖所必需的物質(zhì)，稱為初級(jí)代謝產(chǎn)物或中間代謝產(chǎn)物。氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)、維生素、脂類和碳水化合物等。在微生物生長(zhǎng)緩慢或停止生長(zhǎng)時(shí)期即穩(wěn)定期所產(chǎn)生的，來(lái)自于中間代謝產(chǎn)物和初級(jí)代謝產(chǎn)物。如抗生素、生物堿、細(xì)菌毒素、植物生長(zhǎng)因子、色素等。初級(jí)代謝產(chǎn)物：次級(jí)代謝產(chǎn)物：三、微生物代謝產(chǎn)物1.代謝產(chǎn)物的類別初級(jí)代謝產(chǎn)物：次級(jí)30初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物的異同初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物的異同31四、生物轉(zhuǎn)化定義：利用微生物細(xì)胞的一種或多種酶，作用于一些化合物（外源化合物）的特定部位（或基團(tuán)），使它轉(zhuǎn)化成化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，并具有更大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的化合物的生化反應(yīng)。

最終產(chǎn)物并不是微生物細(xì)胞利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)細(xì)胞代謝產(chǎn)生，而是微生物細(xì)胞的酶或酶系作用于底物的某一部位，進(jìn)行特定部位的化學(xué)反應(yīng)而形成。轉(zhuǎn)化反應(yīng)：催化脫氫、氧化、羥化、縮合、脫羧、氨化、脫氨化或同分異構(gòu)作用。反應(yīng)最顯著的特點(diǎn)是特異性強(qiáng)，包括反應(yīng)特異性、結(jié)構(gòu)位置特異性、立體特異性。四、生物轉(zhuǎn)化定義：利用微生物細(xì)胞的一種或多種酶，作用于一些化32

甾體化合物（類固醇）：

含環(huán)戊烷多氫菲核的化合物。

甾族激素：分腎上腺皮質(zhì)激素和性激素；重要的生理調(diào)節(jié)作用，在臨床上廣泛用于治療過(guò)敏性皮炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、紅斑狼瘡、支氣管哮喘等。

化學(xué)轉(zhuǎn)化：步驟繁多、得率低、價(jià)格昂貴（Savett,576kg脫氧膽酸，30多步反應(yīng)，兩年→938mg醋酸可的松）

生物轉(zhuǎn)化：高效、收率高（1952年，Munrry等，黑根霉，僅1步就將孕酮11位上導(dǎo)入一個(gè)羥基，使從孕酮合成皮質(zhì)酮只需3步，這樣才使可的松問(wèn)世）發(fā)酵工業(yè)中最重要的生物轉(zhuǎn)化是：甾體轉(zhuǎn)化（即把甾體化合物轉(zhuǎn)化為甾族激素）甾體化合物（類固醇）：含環(huán)戊烷多氫菲核的化合物。發(fā)酵工業(yè)33利用微生物消除環(huán)境污染利用微生物發(fā)酵保持生態(tài)平衡，如生物固氮肥料，生物殺蟲(chóng)劑等。微生物濕法冶金，如細(xì)菌浸礦，即利用細(xì)菌對(duì)礦物或礦石中有用的金屬浸出回收的過(guò)程。細(xì)菌浸出的金屬有Cu、U、Co、Ni、Mn、Zn、Pb等10余種，但大規(guī)模生產(chǎn)的只有銅和鈾。利用基因工程菌株開(kāi)拓發(fā)酵工程新領(lǐng)域。五、微生物特殊機(jī)能的利用利用微生物消除環(huán)境污染五、微生物特殊機(jī)能的利用34微生物分解生物體的排泄物及尸體嫌氣發(fā)酵法：指在嫌氣情況下利用分解碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪的微生物，將有機(jī)廢棄物分解為可溶性物質(zhì)，進(jìn)而通過(guò)產(chǎn)酸菌和甲烷細(xì)菌的作用再分解為甲烷和CO2。好氣發(fā)酵（活性污泥）法：指在曝氣情況下，用某些能降解有機(jī)物質(zhì)的細(xì)菌和某些原蟲(chóng)的混合物(活性污泥)對(duì)工業(yè)或生活污水進(jìn)行處理。

在化學(xué)工業(yè)和環(huán)境保護(hù)等方面，發(fā)酵工程能發(fā)揮獨(dú)持的作用

如：利用微生物來(lái)處理工業(yè)廢水或含毒廢液，乃至構(gòu)建超級(jí)細(xì)菌，處理大面積的海面石油污染等。微生物分解生物體的排泄物及尸體在化學(xué)工業(yè)和環(huán)境保護(hù)等方面，發(fā)35噴灑工程菌清除石油污染噴灑工程菌清除石油污染36微生物與環(huán)保微生物處理腈綸廢水的塔式濾池微生物與環(huán)保微生物處理腈綸廢水的塔式濾池37第三節(jié)發(fā)酵工程的地位1.生物工程重要的組成部分（中心）發(fā)酵工程(Fermentationengineering)酶工程(蛋白質(zhì)工程)(Enzymeengineering&

Proteinengineering)基因工程(Geneticengineering)細(xì)胞工程(Cellengineering)2.生物工程中其他技術(shù)產(chǎn)業(yè)化表達(dá)的重要手段基因工程菌動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)3.生命科學(xué)研究的對(duì)象或載體相互滲透自成體系第三節(jié)發(fā)酵工程的地位1.生物工程重要的組成部分（38地位基因工程細(xì)胞工程酶工程發(fā)酵工程地位基因工程39生物工程（廣義）：運(yùn)用生物科學(xué)知識(shí)和工程學(xué)原理，開(kāi)發(fā)利用生物材料為人類提供產(chǎn)品和社會(huì)服務(wù)的工程技術(shù)。（狹義）：以基因工程為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)的總稱。任務(wù)：研發(fā)最合適的工藝路線和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。生物技術(shù)（廣義）：應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)原理，依靠生物催化劑的作用將物料進(jìn)行加工以提供產(chǎn)品或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)的技術(shù)。（國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織，1982）（狹義）：DNA新技術(shù)、分子生物和繁殖技術(shù)應(yīng)用。涉及各種不同技術(shù)，如動(dòng)植物基因操作和轉(zhuǎn)基因、DNA分類和克隆。（WFO,2000年關(guān)于生物技術(shù)的聲明）特點(diǎn)：多學(xué)科綜合性科學(xué)技術(shù)生物催化劑參與最終目的：生物反應(yīng)過(guò)程，包括工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和社會(huì)服務(wù)。基因工程：又叫遺傳工程、基因克隆，利用基因體外重組技術(shù)，構(gòu)建出新的菌株，培育出新的動(dòng)植物品種或使其具有優(yōu)良性狀。如工程菌生產(chǎn)胰島素。細(xì)胞工程：在細(xì)胞水平上改造細(xì)胞遺傳結(jié)構(gòu)，從而培養(yǎng)具有新性狀的生物個(gè)體或細(xì)胞群體。包括細(xì)胞融合技術(shù)、細(xì)胞重構(gòu)技術(shù)、組織培養(yǎng)技術(shù)。酶工程：研究酶分離、提純及利用酶進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化，合成各種產(chǎn)物或達(dá)到人類所需社會(huì)目標(biāo)的工程科學(xué)。包括酶的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、提純、修飾、固定化、應(yīng)用、酶反應(yīng)器開(kāi)發(fā)。生化工程：指生化反應(yīng)器、生物傳感器，產(chǎn)品分離、提取純化等。生物分離工程：又叫下游技術(shù)或下游工程，即產(chǎn)品分離純化及產(chǎn)品后處理（加工成型）。生物工程（廣義）：運(yùn)用生物科學(xué)知識(shí)和工程學(xué)原理，開(kāi)發(fā)利用生物40第四節(jié)發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展史一、國(guó)外發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展概況1.發(fā)酵工業(yè)發(fā)展的階段：天然發(fā)酵階段（古代~1900年）純培養(yǎng)技術(shù)的建立（1905年~）通氣攪拌發(fā)酵技術(shù)的建立（1940年~）代謝控制發(fā)酵技術(shù)（1957年~）開(kāi)拓發(fā)酵原料時(shí)期（1960年~）基因工程階段（1979~）第四節(jié)發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展史一、國(guó)外發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展概況41（1）第一個(gè)階段（1900年以前）產(chǎn)品只限于含酒精飲料、醋、干酪4000-3000BC——wine、ricewine、beer、Cheese古埃及已經(jīng)能釀造啤酒4000BC——Beer，古埃及蘇美爾人（啤酒）17世紀(jì)能在容量為1500桶（一桶相當(dāng)于110升）的木質(zhì)大桶中進(jìn)行第一次真正的大規(guī)模釀造在1757年已應(yīng)用溫度計(jì)。（1）第一個(gè)階段（1900年以前）產(chǎn)品只限于含酒精飲料、醋、42（2）第二個(gè)階段（1900年~1940年）主要的新產(chǎn)品是酵母、甘油、檸檬酸、乳酸、丁醇和丙酮在面包酵母的生產(chǎn)中首先采用了分批補(bǔ)料培養(yǎng)技術(shù)在第一次大戰(zhàn)時(shí)，Weizmann開(kāi)拓了丁醇丙酮發(fā)酵，并建立了真正的無(wú)雜菌發(fā)酵

（2）第二個(gè)階段（1900年~1940年）主要的新產(chǎn)品是酵母431676年列文虎克（Leewenhoch）1856—1857年P(guān)asteur1880年科赫（RobertKoch）1905年獲諾貝爾獎(jiǎng)1897年，Buchner（布赫納）1928年，F(xiàn)leming1940年，F(xiàn)lorery和Chain1945年，抗生素工業(yè)1676年列文虎克（Leewenhoch）44列文虎克（Leewenhoch,1632-1723）——微生物形態(tài)學(xué)發(fā)展階段荷蘭業(yè)余科學(xué)家，1676年，用自磨鏡片創(chuàng)造了一架能放大266倍的原始顯微鏡。一生制作了419臺(tái)顯微鏡；發(fā)表論文400余篇，375篇寄往英國(guó)皇家學(xué)會(huì)發(fā)表。列文虎克（Leewenhoch,1632-1723）荷蘭業(yè)余45巴斯德的功績(jī)徹底否定了自然發(fā)生說(shuō)證實(shí)發(fā)酵由微生物引起免疫學(xué)—預(yù)防接種發(fā)明巴氏消毒法巴斯德的功績(jī)徹底否定了自然發(fā)生說(shuō)證實(shí)發(fā)酵由微46無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)液出現(xiàn)微生物無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)液無(wú)生命出現(xiàn)巴斯德的雁頸瓶實(shí)驗(yàn)無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)液出現(xiàn)微生物無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)液無(wú)生命出現(xiàn)巴斯德的47科赫的功績(jī)發(fā)明固體培養(yǎng)基及單種微生物分離和純培養(yǎng)技術(shù)的創(chuàng)立證實(shí)炭疽病因—炭疽桿菌發(fā)現(xiàn)結(jié)核病原菌—結(jié)核桿菌科赫法則科赫的功績(jī)發(fā)明固體培養(yǎng)基及單種微生物分離和純培養(yǎng)技術(shù)的創(chuàng)立證48科赫法則圖示病原微生物存在于病體而非健康體；可純培養(yǎng)；純培養(yǎng)物接種后染??；可重新分離再培養(yǎng)?？坪辗▌t圖示病原微生物存在于病體而非健康體；可純培養(yǎng)；純培養(yǎng)49奠基人巴斯德·路易斯(1822-1895)微生物奠基人Koch,robert(1843-1910)細(xì)菌學(xué)奠基人奠基人巴斯德·路易斯Koch,robert50Buchner（布赫納）

1897年，Buchner（布赫納）闡明了發(fā)酵的化學(xué)本質(zhì)。即發(fā)酵是由酶引起的一類化學(xué)反應(yīng)。導(dǎo)致了當(dāng)代生物化學(xué)誕生。實(shí)驗(yàn)：酵母菌細(xì)胞用石英砂磨碎制成酵母汁（應(yīng)用于醫(yī)學(xué)）+白砂糖（防腐）意外發(fā)現(xiàn)發(fā)酵現(xiàn)象這是無(wú)生物細(xì)胞體系發(fā)酵的最初例子。Buchner（布赫納）1897年，Buchner（51Fleming1928年，F(xiàn)leming發(fā)現(xiàn)了青霉素，開(kāi)創(chuàng)了好氣性發(fā)酵工程，建立了通風(fēng)攪拌技術(shù)。弗萊明(1881～1995)英國(guó)細(xì)菌學(xué)家1928年，F(xiàn)leming將其命名為：青霉素Fleming1928年，F(xiàn)leming發(fā)現(xiàn)了青霉素，開(kāi)創(chuàng)了52霉菌菌落周圍出現(xiàn)抑制萄

葡球菌生長(zhǎng)的抑制現(xiàn)象產(chǎn)黃青霉菌落細(xì)菌生長(zhǎng)抑制區(qū)域正常細(xì)菌生長(zhǎng)區(qū)域---抗生素的發(fā)現(xiàn)霉菌菌落周圍出現(xiàn)抑制萄

葡球菌生長(zhǎng)的抑制現(xiàn)象產(chǎn)黃青霉菌531940年，F(xiàn)lorery和Chain：得到了純品青霉素，繼而放線菌——鏈霉素，金、土、卡那、紅、新、慶大……..等相繼發(fā)現(xiàn)。1984年達(dá)9000多種。功績(jī)：抗生素工業(yè)興起；建立了深層培養(yǎng)法。Florery和Chain1940年，F(xiàn)lorery和Chain：Florery和Ch54（3）第三個(gè)階段（1940年以后）這一階段的標(biāo)志是，在純種培養(yǎng)技術(shù)下，以深層培養(yǎng)生產(chǎn)青霉素解決向培養(yǎng)基中通入大量無(wú)菌空氣和高粘度培養(yǎng)液的攪拌問(wèn)題（4）第四個(gè)階段（1957年后）控制微生物的代謝途徑，使之進(jìn)行最合理的代謝，積累大量有用的發(fā)酵產(chǎn)物。如Glu和Lys發(fā)酵生產(chǎn)。（3）第三個(gè)階段（1940年以后）這一階段的標(biāo)志是，在純種培55檸檬酸合成酶順烏頭酸酶異檸檬酸脫氫酶

-酮戊二酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶異檸檬酸裂解酶NH4＋抑制通過(guò)細(xì)胞膜谷氨酸檸檬酸合成酶順烏頭酸酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶谷氨酸56（5）第五個(gè)階段（1960年以后）以烴、氫氣、甲醇、醋酸等為碳源生產(chǎn)微生物細(xì)胞作為飼料蛋白質(zhì)的來(lái)源出現(xiàn)了不需要機(jī)械攪拌的高壓噴射和強(qiáng)制循環(huán)的發(fā)酵罐

工業(yè)上普遍采用分批培養(yǎng)和分批補(bǔ)料培養(yǎng)法（5）第五個(gè)階段（1960年以后）以烴、氫氣、甲醇、醋酸等為57（6）第六個(gè)階段（1979年以后）這個(gè)階段以基因工程產(chǎn)品的生產(chǎn)為標(biāo)志。目前，世界上已經(jīng)批準(zhǔn)上市的基因工程藥物就有幾十種，如：胰島素、人生長(zhǎng)激素等等。

（6）第六個(gè)階段（1979年以后）這個(gè)階段以基因工程產(chǎn)品的生58人胰島素

人生長(zhǎng)激素(GH)

表皮生長(zhǎng)因子(EGF)

腫瘤壞死因子

白細(xì)胞介素-2(IL-2)

尿激酶原

豬生長(zhǎng)激素(PGH)

牛生長(zhǎng)激素(BGH)纖維素酶

,

-干擾素

乙型肝炎疫苗

集落刺激因子(CSF)

促紅細(xì)胞生成素(EPO)

抗血友病因子

組織溶纖原激活劑(t-PA)部分利用基因工程技術(shù)研制的產(chǎn)品人胰島素

人生長(zhǎng)激素(GH)

表皮生長(zhǎng)因子(EGF)

腫瘤壞59時(shí)間發(fā)酵階段主要產(chǎn)品主要技術(shù)-1900天然發(fā)酵酒醋干酪天然分批1905-純培養(yǎng)酒精丙酮丁醇密閉純培養(yǎng)1940-通氣攪拌抗生素有機(jī)酸通氣攪拌酶維生素分批或連續(xù)1957-代謝控制氨基酸核苷酸選育缺陷菌株1960-開(kāi)拓原料單細(xì)胞蛋白連續(xù)發(fā)酵1979-基因工程菌胰島素干擾素DNA重組純培養(yǎng):第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)通氣攪拌:第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)代謝控制：第三個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)基因工程菌：第四個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)

時(shí)間發(fā)酵階段主要產(chǎn)品主要技術(shù)純培養(yǎng):第602、發(fā)酵罐等生物反應(yīng)器規(guī)模谷氨酸100~200m3最大660m3啤酒600m3（露天）檸檬酸220m3酶制劑90m3

酵母培養(yǎng)罐170m3黃酒200m3酒精1500m3反應(yīng)器是發(fā)酵工業(yè)的核心2、發(fā)酵罐等生物反應(yīng)器規(guī)模谷氨酸100~2613、國(guó)外發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

1.生物轉(zhuǎn)化（或生物合成）技術(shù)成為國(guó)外著名化學(xué)公司爭(zhēng)奪的熱點(diǎn)，并逐步從醫(yī)藥領(lǐng)域逐漸向化工領(lǐng)域轉(zhuǎn)移。2.生物催化合成已成為化學(xué)品合成的支柱之一。3.利用生物技術(shù)生產(chǎn)有特殊功能、性能、用途或環(huán)境友好的化工新材料，是化學(xué)工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。4.傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)已由基因重組菌種取代或改良。許多傳統(tǒng)的發(fā)酵工程產(chǎn)品如檸檬酸、青霉素等都已開(kāi)始采用基因工程手段進(jìn)行改造，大大地提高了產(chǎn)量。在以基因工程為主導(dǎo)的現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品中，醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品占75％左右。

3、國(guó)外發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)1.生物轉(zhuǎn)化（或生物合成）技術(shù)62二、國(guó)內(nèi)發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展概況我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵歷史悠久，在《黃帝內(nèi)經(jīng)素向》、《湯液醪醴論》里，已有釀酒的記載。醬油的釀造，當(dāng)始自周朝。在漢武帝時(shí)代開(kāi)始有了葡萄酒，距今已有兩千多年的歷史。數(shù)千年來(lái)由于科學(xué)技術(shù)進(jìn)步緩慢，各種微生物工業(yè)也未能充分發(fā)展。直到20世紀(jì)中期才建立了一系列新的微生物工業(yè)。近幾年來(lái)，由于生物新技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)酵工業(yè)開(kāi)始進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。二、國(guó)內(nèi)發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展概況我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵歷史悠久，在《黃帝內(nèi)經(jīng)631.白酒產(chǎn)量從801萬(wàn)噸下降到2006年的約397萬(wàn)噸；2007年493萬(wàn)噸；2008年569萬(wàn)噸；2009年706萬(wàn)噸，2011年1025余萬(wàn)噸產(chǎn)值2009年1960.21億元，同比增長(zhǎng)27.5%，2010年超過(guò)2000億元的銷售規(guī)模。

規(guī)模較大的有五糧液、瀘州老窖、茅臺(tái)、劍南春、汾酒、古井六家公司占據(jù)約10％的市場(chǎng)份額，銷售收入占整個(gè)行業(yè)的37.9％。1.白酒產(chǎn)量從801萬(wàn)噸下降到2006年的約397萬(wàn)噸；2064全國(guó)白酒產(chǎn)量（單位：萬(wàn)噸）全國(guó)白酒產(chǎn)量（單位：萬(wàn)噸）651996-2007年7月白酒行業(yè)白酒產(chǎn)量（萬(wàn)噸）

歷史最低1996-2007年7月白酒行業(yè)白酒產(chǎn)量（萬(wàn)噸）歷史最低662.黃酒黃酒是我國(guó)最古老的酒種，早在夏、商、周三代就已經(jīng)大量生產(chǎn)了，并流傳至今，據(jù)史料記載已有6000年左右了。目前年產(chǎn)量為230萬(wàn)噸左右。

2.黃酒黃酒是我國(guó)最古老的酒種，早在夏、商、周三代就已經(jīng)大量673.啤酒1900年我國(guó)最早的啤酒廠于哈爾濱建成1915年國(guó)人投資的雙合盛啤酒廠建成1949年啤酒產(chǎn)量?jī)H七千余噸1981年啤酒產(chǎn)量增至91萬(wàn)噸2005年產(chǎn)量達(dá)到3000萬(wàn)噸左右2011年4898萬(wàn)噸3.啤酒1900年我國(guó)最早的啤酒廠于哈爾濱建成684.葡萄酒1892年華僑張弼士在煙臺(tái)建立釀酒公司，這是我國(guó)第一個(gè)新型的葡萄酒釀造廠。目前我國(guó)葡萄酒工廠已有近八十家。2003年葡萄酒年產(chǎn)量約90萬(wàn)噸。年產(chǎn)萬(wàn)噸以上的有張?jiān)?、王朝、華夏、長(zhǎng)城、新天酒業(yè)、柳河綠源、煙臺(tái)威龍、煙臺(tái)中梁。八家公司占據(jù)約60％的市場(chǎng)份額，銷售收入占整個(gè)行業(yè)的78.4％。

4.葡萄酒1892年華僑張弼士在煙臺(tái)建立釀酒公司，這是我國(guó)第69產(chǎn)量產(chǎn)量705.醬油和醋

早在三千年前便已掌握了醬油和醋發(fā)酵的技法，數(shù)千年來(lái)一直沿用自然發(fā)酵法，直到20世紀(jì)后才開(kāi)始采用純種培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)，目前設(shè)備及釀造方法逐步實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化。醬油年產(chǎn)量約為500萬(wàn)噸，居世界首位。醋年產(chǎn)量約為260萬(wàn)噸。5.醬油和醋早在三千年前便已掌握了醬油和醋發(fā)酵的技法，數(shù)千716.酒精二十世紀(jì)初期，外商在東北設(shè)立哈爾濱和阿城兩個(gè)酒精廠。1922年山東溥益酒精廠成立，為第一個(gè)由國(guó)人設(shè)立的酒精廠。1934年華僑投資在上海浦東設(shè)立中國(guó)酒精廠，當(dāng)時(shí)號(hào)稱遠(yuǎn)東第一大型酒精廠。酒精年產(chǎn)量解放前僅1萬(wàn)噸左右。2003年酒精產(chǎn)量約為250萬(wàn)噸左右。6.酒精二十世紀(jì)初期，外商在東北設(shè)立哈爾濱和阿城兩個(gè)酒精廠。727.酶制劑1964年才在無(wú)錫建立了第一個(gè)酶制劑工廠。目前有酶制劑生產(chǎn)廠家40家左右，其中萬(wàn)噸以上，銷售額2000萬(wàn)以上有8家，其余均在萬(wàn)噸以下。目前的年產(chǎn)量為22萬(wàn)噸左右。8.檸檬酸

1953年我國(guó)曾進(jìn)行淺盤(pán)發(fā)酵制檸檬酸的中型生產(chǎn)。1965年前后由上海工業(yè)微生物研究所首先采用深層發(fā)酵法，由薯干直接發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。生產(chǎn)能力為56萬(wàn)t/a，實(shí)際產(chǎn)量達(dá)35萬(wàn)t/a左右，出口量居世界第一位。7.酶制劑1964年才在無(wú)錫建立了第一個(gè)酶制劑工廠。8.檸檬739.微生物制藥1953年在上海建立了第一個(gè)抗生素工廠(即后來(lái)的上海第三制藥廠)，以生產(chǎn)青霉素為主。“中國(guó)抗生素?fù)u籃”。1958年我國(guó)最大的抗生素工廠——華北制藥廠亦正式投入生產(chǎn)。

10.味精1964年我國(guó)谷氨酸發(fā)酵研究成功，首先在上海投入生產(chǎn)。味精生產(chǎn)萬(wàn)噸以上產(chǎn)量的工廠有17家。最大規(guī)模是周口蓮花味精