微生物工程第一章绪论

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1、微生物工程：发酵工程、生物冶金、环境保护、微生物勘探、能源开发等。概念：利用微生物生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品。6狭义“发酵”的泄义：在生物化学或住理学上发酵是指微牛•物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能虽:的一种方式，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如衙萄糖在无氧条件下被微牛•物利用产牛•洒梢并放岀二氧化碳。同时获得能量，丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等等。7广义“发酵”的圧义：工业上所称的发酵是泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培养的生产过程，如

2、洒精、内酮丁醇、乳酸等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品即冇细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。8“发酵工程”的定义：应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。基本概念8发酵工程的特点发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行•的化学反应。其主要特点如下：1・发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较简单。2•发酵所用的原料简单粗放。通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为

3、主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这一特性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行牛物资源的改造和更新。3•发酵过程是通过生物体的口动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物。4•发酵过程屮对杂菌污染的防治至关重要。除了必须对设备进行严格消:毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如果污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济损失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的关键。5・由丁•生物体本身所

4、貝•有的反应机制，能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产牛比较复杂的高分子化合物。6•微牛物菌种是进行发酵的根本因索，通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良良菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以工产的产站。7•工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快，并可以取得显著的经济效益。12发酵的类型按发酵原料來区分糖类物质发酵石汕发酵废水发酵13按发酵形式來区分固态发酵深层液体发酵14按发酵产物区分氨基酸发酵有机酸发酵抗生索发酵酒精发酵维牛•素发酵酶制

5、剂发酵15按发酵工艺流程区分分批发酵分批补料发酵连续发酵发酵的类型16按发酵过程中对氧的不同需求来分好氧发酵厌氧发酵17发酵过程的组成繁殖种子和发酵生产所用的培养慕组份确定；培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；培养出有活性、适量的纯种，接种入生产容器中；微生物在最适合于产物生长的条件下，在发酵罐屮生长；产物提取和精制；过程中排出的废弃物的处理。19发酵牛产的条件某种适宜的微生物保证或控制微生物进行代谢的各种条件（培养基组成，温度，溶氧，pH等）进行微生物发酵的设备提収菌体或代谢产物，梢制成产甜的方法和设备23菌体工业生产的

6、微生物体，可分为二种：供制备面包用的酵母：作为人类或动物的食物的微牛•物细胞（单细胞蛋口质）。24微生物的酶工业上，曾由植物、动物和微牛物牛产酶。微生物的酶可以用发酵技术大量生产，是其最大的优点。而且与植物或动物相比，改进微生物的生产能力也方便得多。卿的生产是受到微牛•物本身严格控制。为改进陆的牛产能力可以改变这些控制，如在培养基中加入诱导物和采用菌株的诱变和筛选技术，以消除反馈阻遏作用。25微生物代谢产物…代谢产物的类別初级代谢产物：氨基酸、核昔酸、蛋白质、核酸、脂类和碳水化合物等。次级代谢产物：有些微牛物的稳定期培养

7、物屮所含有的化合物，并不在营养期时出现,而且未见到对细胞代谢功能有明显的影响。例如，抗工素。26微生物代谢产物…初级代谢产物及其在工业上的用途举例初纺代谏产物用涂乙醇含酒精饮料中的活性成分与石油混合后，可作为汽车燃料柠檬酸食品、化学丁业中多种用途丙fiSTR?溶剂药品、谓味品核昔酸丄田口•/人厂1空u-dhr-、丄斗厶r—iNJ艮&白冰ZJU介9、施rSiYUJ尖凹HX至维下玄食鬲添加剂、药扁28生物转化过程…定义生物细胞或其产生的酶能将一种化合物转化成化学结构相似，但在经济上更有价值的化合物。转化反应是催化脱氢、氧化、

8、梵化、缩合、脱竣、氨化、脱氨化或同分异构作用。29生物转化过程…特点反应条件温和(30-40°C,常压，水相反应)反应选择性高反应产物纯度高(包括光学纯)反M底物简单便宜(一般无毒、不易燃)反应收率主要取决于菌种的性能设备简单31牛物工程重要的组成部分发酵匸程(Fermentation)酶工程(蛋白质工程)(Enzy