微生物工程(绪论)

《微生物工程(绪论)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、微生物工程第一章绪论一、微生物工程的概念微生物工程（Microbialengineering）是利用微生物的特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系；是将传统发酵与现代DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的现代发酵技术。微生物工程是渗透有工程学的微生物学，是发酵技术工程化的发展。生物工程(bioengineering)二、微生物工程的地位与作用生物技术(biotechnology)生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容，生物技术产业是21世纪的支柱产业生物技

2、术在迎接人口、资源、能源、食物环境等五大危机的挑战中将大显身手。许多国家都将生物技术确定为增强国力和经济发展的关键技术之一。生物工程微生物工程基因工程细胞工程酶工程微生物工程是生物技术的重要组成和基础，是生物技术产业化的重要环节。它将微生物学、生物化学和化学工程的基本原理有机结合起来，广泛而深入地揭示了发酵过程的本质。三、微生物反应过程的特点一）优点：（与化学工程相比）1、生产过程通常在常温常压下进行，操作条件温和，不需考虑防爆问题，一种设备具有多种用途。2、原料以碳水化合物为主，不含有毒物质。3、生产过程是以生命体的

3、自动调节方式进行的，因此多个反应就象一个反应一样，可在单一设备（发酵罐）中进行。4、能容易地生产复杂的高分子化合物，如酶、光学活性体等。5、能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位反应，如氧化、还原、官能团导入等。6、生产产品的生物体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质；除特殊情况外，培养液一般不会对人和动物造成危害。7、通过微生物菌种改良，能够利用原有设备使生产飞跃上升。发酵过程的这些特性决定了微生物工程的种种优点，使得微生物工程成为生物技术的核心之一而受到广泛重视。二）发酵过程中尚存在的问题：1、底物不

4、能完全转化成目的产物，副产物的产生不可避免，因而造成提取和精制困难，这是目前发酵行业下游操作落后的原因之一。2、微生物反应是活细胞的反应，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞内因素的影响，且菌体易发生变异。3、原料是农副产品，虽然价廉，但质量波动较大。4、生产前准备工作量大，花费高，相对化学反应而言，反应器效率低。5、通常底物浓度不能过高，且要在无杂菌污染情况下进行。6、发酵废水常具有较高的BOD和COD，需处理后排放。四、微生物工程发展简史1、传统的微生物发酵技术——天然发酵几千年酒（古埃及公元前4000–3000

5、年；龙山文化4200年）啤酒、黄酒、酱油、泡菜等2、第一代微生物发酵技术——纯培养技术LouisPasteur微生物引起发酵；酒精发酵由酵母引起EduardBuchner酒化酶(zymase)RobertKoch发明了固体培养基；建立了纯培养技术人为控制发酵过程酒精、丙酮、丁醇、有机酸等（主厌氧发酵；初级代谢产物）3、第二代（近代）微生物发酵技术——深层培养技术出现于20世纪40年代，以抗生素的生产为标志青霉素的发现与大量需求表面培养法(surfaceculture)效价40U/mL，纯度20%，收率30%深层培养技术

6、（submergedfermentation)——机械搅拌通气发酵链霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四环素等抗生素工业的发展促进了其他发酵产品的出现，如氨基酸发酵工业好氧发酵，初级、次级代谢产物4、第三代发酵技术——微生物工程1972，DNA重组技术、原生质体融合技术等应用1982，第一个基因工程产品——利用工程菌生产的人胰岛素问世现有许多种类的产品红细胞生成素(治疗贫血)生长激素(促进生长)胰岛素(治疗糖尿病)干扰素(抗病毒、抗肿瘤)五、微生物工程的应用食品加工：单细胞蛋白（酵母、真菌等）含醇饮料：葡萄酒、黄酒、白酒、

7、啤酒、白兰地、威士忌发酵乳制品：奶酪、酸奶调味品：味精、肌苷酸、酱油、醋等微生物技术最早开发应用的领域，至今产量和产值仍占微生物工程的首位1、在食品工业的应用（一）微生物工程应用领域2、在医药卫生中的应用抗生素：12000余种青霉素、金霉素、四环素、链霉素、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、螺旋霉素、头孢霉素等氨基酸：可发酵生产的有谷、赖、丙、组、异亮、亮、苯丙、脯、苏、色、酪、缬、瓜、鸟氨酸（国内40亿元，占发酵业产值12%）维生素：VB2、VB12、Vc、VA、VD等生物制品：亚单位疫苗、重组疫苗、DNA疫苗等

8、酶抑制剂：棒酸（可抑制-内酰胺酶对青霉素的破坏）-淀粉酶的抑制剂可治疗糖尿病胆固醇抑制剂可治疗高血压高血脂3、在轻工业中的应用糖酶：-淀粉酶、-淀粉酶、异淀粉酶、木聚糖酶、葡萄糖异构酶、半乳糖酶、纤维素酶等蛋白酶：碱性蛋白酶（洗涤剂、皮革鞣化、啤酒去浊）酸性蛋白酶（饮料、制蛋白水解物）中性蛋白酶（皮革脱毛、蚕丝脱胶、蛋白胨