发酵工程 ppt课件.ppt

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1、4发酵工程掌握发酵工程的基本类型和基本原理。了解典型发酵产品的生产工艺。认识发酵的基本过程及常用的发酵设备。【学习目的】发酵（Fermentation）最初来自拉丁语“发泡”（fervere），是指酵母作用于果汁或者发芽谷物产生CO2的现象。巴斯德：酵母在无氧环境下的呼吸过程。生物化学：微生物在无氧时的代谢过程。利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程。路易斯·巴斯德（LouisPasteur)近代微生物奠基人巴氏消毒法每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展。每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发

2、展。传染病的微菌，在特殊的培养之下可以减轻毒力，病菌可以被改造成防病的疫苗。上海巴斯德研究所2004年10月11日，中科院上海巴斯德研究所举行揭牌仪式，法国总统希拉克、中科院副院长陈竺、上海市副市长唐登杰共同为研究所揭牌。上海巴斯德所研究的战略方向主要集中在基础研究和转化型研究：-病毒的分子生物学，急性或慢性感染的机制；-免疫应答机制和病毒感染调节；-新型疫苗研发。4.1主要发酵类型微生物菌体发酵以获得具有某种用途的菌体为目的。例如：①酵母的生产。②生物防治。鳞翅目、双翅目害虫苏云金杆菌、蜡样芽胞杆菌、侧孢芽孢杆菌松毛虫——白

3、僵菌、绿僵菌问题草莓据中国之声《新闻纵横》报道，日前一则关于草莓的报道让不少消费者感到担心——报道说，记者随机在北京新发地农产品批发市场、美廉美超市、昌平采摘园以及路边的草莓摊购买了8份草莓样品，送到北京农学院检测，结果都检出了乙草胺成分，它被列为b－2类致癌物。但对于这个结果，很多业内人士都觉得不可思议，理论上，乙草胺不应该出现在草莓里。草莓栽培微生物酶发酵酶普遍存在于动植物中，在人类生活中发挥着非常重要的作用。微生物代谢产物发酵①氨基酸、蛋白质、核酸——初级代谢产物②抗生素、生长因子等——次级代谢产物微生物转化发酵利用微生

4、物把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。葡萄糖→Grapevine生物工程发酵DNA重组的“工程菌”理论上可以生产出多种代谢产物。4.1.2发酵技术的特点发酵过程以生命体的自动调节的方式进行，数十个反应可以在发酵设备中一次完成。反应通常在常温常压下进行，条件温和，能耗少。发酵原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品、工业废水。能够生产复杂的高分子化合物。发酵过程需要防止杂菌污染。4.2发酵过程依据微生物种类不同好氧性发酵、厌氧性发酵酵母厌氧时→积累酒精；有氧→大量繁殖菌体细胞依据培养基状态不同：固体培养、

5、液体培养按发酵设备来分：敞口、密闭、浅盘、深层敞口发酵设备简单，有利于好氧菌迅速繁殖4.2.1常用微生物土壤中有丰富的微生物青霉素的提纯葡萄等避雨栽培①细菌乳酸杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌②放线菌微生物中发现的抗生素60%以上来自放线菌链霉素、金霉素、红霉素、庆大霉素主要来自以下几个属：链霉属、小单胞菌属、诺卡氏菌属③酵母菌单细胞真核生物酿酒酵母、假丝酵母和类酵母④霉菌⑤其他微生物A.担子菌B.藻类4.2.2培养基（1）孢子培养基形成大量优质孢子（2）种子培养基孢子萌发（3）发酵培养基菌体生长繁殖，合成大量代谢产物发酵培养基的组成

6、碳源、氮源、无机盐类和生长因子碳源：快速利用的类型——单糖、双糖缓慢利用：淀粉、纤维素氮源：有机态、无机态无机盐和微量元素生长因子水产物形成的诱导物、前体和促进剂摇瓶种子罐生产罐培养液细胞分离菌体培养基灭菌培养基配制培养基原料无细胞上清液产品抽提产品精制产品包装废水处理储备菌种4.2.3发酵的一般过程4.3液体深层发酵4.3.1发酵的操作方式分批发酵连续发酵补料分批发酵4.3液体深层发酵4.3.1发酵的操作方式4.3.1.1分批发酵营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放罐，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没有物料交换。传统

7、的生物产品发酵多用此过程。分批发酵的优缺点优点操作简单操作引起染菌的概率低不会产生菌种老化和变异问题缺点非生产时间较长、设备利用率低根据不同发酵类型，每批发酵需要十几个小时到几周时间。全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐，所需时间的总和为一个发酵周期。典型的分批发酵工艺流程图微生物分批培养的生长曲线1.延滞期2.加速生长期3.指数生长期4.减速期5.稳定期6.衰亡期4.3.1.2连续发酵以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持，微生物在稳定状态（恒

8、定的基质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定的菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长。连续发酵的优缺点优点能维持基质浓度可以提高设备利用率和单位时间的产量便于自动控制缺点菌种发生变异的可能性较大要求严格的无菌条件4.3.1.3补料分批发酵又称半连续发酵，是介于分批发酵和连续发酵