第一讲发酵概论.ppt

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1、周华南京工业大学药学院第一讲发酵工程概论制药工程专业课《发酵与酶工程》发酵工程定义严格的无菌生长环境：发酵原料、发酵设备的无菌；无菌空气的提供；(2)种子培养和发酵培养一般采用不同的工艺技术；(3)由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题；在最适发酵条件下，利用发酵罐大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术关键：利用微生物为载体发酵工程所利用的微生物主要是细菌、放线菌，酵母菌和霉菌；微生物的优点：(1)对周围环境因素（温度、渗透压、酸碱度等）的极强适应能力；(

2、2)有极强的消化能力；(3)有极强的繁殖能力；发酵工程的应用医药工业：抗生素、胰岛素、疫苗、干扰素等；食品工业：氨基酸、多糖、饮料、酒类；能源工业：生物汽油、生物燃气、生物制氢；化学工业：大宗化学品、生物塑料、生物絮凝剂等冶金工业：微生物冶金；农畜牧业：微生物饲料、生物杀虫剂环境保护：有毒化合物降解，废水、废渣生物处理发酵工程的地位生物技术的组成：基因工程、蛋白质工程、细胞工程酶工程、发酵工程和生化工程生物技术的上游：基因工程、蛋白质工程、细胞工程生物技术的中游：酶工程和发酵工程生物技术的下游：生化工程发酵工程的关键作用：

3、生物技术的重要组成部分，生物技术产业化的重要环节；一、发酵的定义1、传统发酵（酒的制造）2、生化和生理学意义的发酵以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应；3、工业上的发酵泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程；1)厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。2)通气（好氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸等；二、发酵工业定义：是指利用生物的生命活动产生的酶，无机或有机原料进行酶加工，获得产品的工业。适宜的微生物；保证或控制微生物进行代谢的各种条件；进行微生物发酵的设备；产品的精制方法和设备；三、发酵工业的发展历史天然发酵阶段；纯培

4、养技术的建立：巴斯德，科赫等，人为地控制生物的发酵进程通气搅拌发酵技术的建立：青霉素的生产——深层培养代谢控制发酵技术：甾体化合物的转化，Glu和Lys发酵生产；基因工程发酵阶段：利用DNA重组技术将外源基因导入细胞，改变生物性状与功能，使微生物能够合成出新产物；四、发酵工业的应用范围1、以微生物细胞为产物的发酵工业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、微生物废水处理和其他微生物产物：微生物细胞，酶，药物活性物质，特殊化学物质和食品添加剂1、微生物细胞(菌体

5、）发酵定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞为目的的产品的发酵工业，包括单细胞的酵母和藻类、担子菌，生物防治的苏云金杆菌以及人、畜防治疾病用的疫苗等。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。2、微生物酶发酵酶的特点：易于工业化生产，便于改善工艺提高产量。分类：胞内酶和胞外酶生物合成特点：需要诱导作用，或遭受阻遏、抑制等调控作用的影响，在菌种选育、培养基配制以及发酵条件等方面需给予注意。实例：纤维素酶、－淀粉酶，蛋白酶等3、微生物代谢产物发酵包括初级代谢产物、

6、中间代谢产物和次级代谢产物。对数生长期形成的产物是细胞自身生长所必需的，称为初级代谢产物或中间代谢产物。各种次级代谢产物都是在微生物生长缓慢或停止生长时期即稳定期所产生的，来自于中间代谢产物和初级代谢产物。实例：抗生素、有机酸、氨基酸等4、微生物的生物转化定义：是利用生物细胞对一些化合物某一特定部位（基团）的作用，使它转变成结构相类似但具有更在经济价值的化合物。最终产物是由微生物细胞的酶或酶系对底物某一特定部位进行化学反应而形成的。实例：利用菌体将乙醇乙酸；异丙醇丙醇；甘油二羟丙酮；葡萄糖葡萄糖酸；山梨醇山梨糖；

7、甾类转化；抗生素的生物转化5、微生物特殊机能的利用利用微生物消除环境污染利用微生物发酵保持生态平衡微生物湿法冶金利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域发酵工业行业分类发酵食品有机酸氨基酸核酸类物质酶制剂医药工业（抗生素…）饲料工业（单细胞蛋白环境工程（废物处理）其它（冶金工业…）FermentationIndustryFermentedFoodsOrganicAcidsAminoAcidsNucleotidesEnzymesPharmaceutical(Antibiotics…)Feedstuff(eg.SCP)Environ

8、mentalApplication(WasteTreatment)Others(eg.Metallurgicalindustry)五、发酵的类别与流程1、发酵的类别：根据对氧的需要区分：厌氧和好氧发酵根据培养基物理性状区分：液体和固体发酵根据从微生物生长特性区分：分批发酵和连续发酵空气空气净化处理保藏菌