发酵工程 第一章 绪论.ppt

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1、发酵工程授课教师：唐小春动物生物技术系吉林大学畜牧兽医学院食品葡萄酒酱油醋白酒啤酒酵母中含有一定量的麦芽糖及蔗糖，它不能直接使面粉中的大量淀粉发生变化，而面粉本身含有少量淀粉酶，它能使淀粉水解成麦芽糖：酵母中的酶促进面粉中原有的微量蔗糖及新产生的麦芽糖发生水解酵母利用葡萄糖和果糖提供的能量，将两种糖转变成CO2和H2O，受热后CO2发生膨胀。酵母本身含有大量蛋白质及维生素医药氨基酸维生素E胰岛素去痛片干扰素生长激素四霉素疫苗乳酸菌＋酵母菌＋芽孢杆菌＋木霉＋白地霉＋纤维酶＋蛋白酶＋脂肪酶＋糖化酶＋淀粉酶等黄贮可显著增加秸秆饲料的营养

2、成份：粗蛋白11％—14％、粗脂肪3％—4％、有机酸提高10倍以上、维生素B族含量提高几十倍；纤维素酶以及各类消化酶的增加使秸秆利用率高达80％以上，每进食1吨黄贮料奶牛多产奶200公斤以上，肉牛多增加体重6公斤以上。（较不加产品的常规饲喂） 　　有益菌参加了动物肠道菌系平衡调节，增强了机体抗病能力、抗热耐寒能力、抗腹泻能力。肠道疾病治愈率在95％以上。农用生产资料主要内容发酵的定义发酵工程的组成发酵工程发展历史发酵工业的范围一、发酵的定义1、传统发酵2、生化和生理学意义的发酵3、工业上的发酵91、传统发酵最初发酵（fermen

3、tation）是来自于拉丁语“发泡”（fervere），用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。C6H12O62CH3CH2OH+2CO210厌氧2、生化和生理学意义的发酵指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式，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。葡萄糖+2ATP+2ADP+2Pi+2NAD+2丙酮+4ATP+2NADH+2H+2H2O丙酮酸（CH3COCOOH）+2NADH乳酸（CH3CHOHCOOH）+2NAD+11厌氧3、工业上的发酵泛指利用微生物制造

4、或生产某些产品的过程包括：1.厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。2.通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。现代发酵工程：把所有通过利用微生物或其他生物细胞培养来获得产物的过程，统称为发酵。包括：天然发酵过程和人工控制的发酵过程12传统生物技术现代生物技术基因工程菌发酵医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、生物农药、生物肥料等基因工程药物、疫苗及抗体产品14发酵过程控制上游工程UPSTREAMPROCESSES下游工程DOWNSTREAMPROC

5、ESSES发酵工程的组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、中游工程（发酵）、下游工程优良菌株的选育、发酵条件的确定（pH、温度、溶氧和营养）、培养基等营养物质的准备产品分离纯化（固液分离、细胞破壁、蛋白质纯化）、包装处理（真空干燥和冰冻干燥）发酵工业的发展历史151900年以前：自然发酵阶段，微生物的生命活动尚未被认识。酒、醋、干酪、酸乳等。1673年，荷兰人列文虎克发明显微镜。1865年，法国人巴斯德发现啤酒酵母。1881年，科赫发明了固体培养基。1882年，丹麦人汉森发明了固体培养基分离单细胞后，促进了啤酒工业的发展。190

6、0-1940年：纯种培养技术建立，，汉森建立了酵母菌单细胞分离、培养和繁殖技术。一战时建立了低碳钢的圆柱形发酵罐，并采用加压蒸汽灭菌和无菌接种技术，形成无杂菌发酵工艺。酵母菌体、甘油、柠檬酸、乳酸、丁醇、丙酮等。1940年后，深层通气搅拌纯培养。二战期间青霉素的大量生产，借鉴了丙酮、丁醇的纯种培养技术，菌株改良和青霉素的大规模回收萃取技术也取得了很大进展，为其他抗生素及氨基酸等工业的发展起了极大的推动作用。20世纪60年代：利用微生物细胞制取蛋白质的理论研究和实践生产成为主题，特别是日益增长的单细胞蛋白饲料。发酵罐容量发展到前所未

7、有的规模。采用分批培养法和分批补料培养法等，计算机及自动控制技术进行灭菌和控制pH、溶解氧等发酵参数，连续化、自动化方向前进。20世纪70年代，DNA体外重组技术的建立，基因工程不仅能在不相关的生物间转移基因，而且还可以很精确的对一个生物的基因组进行交换，从而达到定向改变生物性状和功能的目的，形成新的发酵产业，如胰岛素和干扰素的生产。发酵工业的范围1、以微生物菌体为产物的发酵工业2、以微生物代谢产物为产品的发酵工业3、以微生物酶为产品的发酵工业4、生物转化或修饰化合物的发酵工业5、生物技术的生物细胞发酵171、微生物菌体生产定义：

8、是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞为目的产品的发酵工业，包括用于面包工业的酵母发酵及用于人类或动物食品的微生物菌体蛋白发酵（香菇类、冬虫夏草等）。特点：细胞的生长与产物积累成平行关系，生长速率最大时期也是产物合成速率最高阶段，生长稳定期产量最高。