发酵工程-2012-生物科学.ppt

《发酵工程-2012-生物科学.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章《发酵工程》细胞工程酶工程发酵工程基因工程生物工程发酵工程是一个历史悠久的行业，与人类生活和健康息息相关。日常的发酵产品？？？发酵工程的定义？？？1发酵工程概论1.1发酵的概念1.1.1传统意义上的“发酵”概念用来描述“酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡”的现象。1.1.2生物化学和生理学意义的“发酵”概念指微生物在无氧条件下，分解各种有机物，产生能量的一种方式。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO21.1.3工业意义上的“发酵”概念泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程，包括：（1）厌氧发酵的生产过程，如酒精，乳酸等。（2）好氧（通气）发酵的生

2、产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。1.1.4现代“发酵”泛指“利用生物细胞（应用生物技术获得的细胞）生产某种产物的过程——又称新型发酵。发酵工程：亦称（微）生物工程，是大规模发酵生产工艺的总称，就是利用生物细胞的生命活动，通过现代工程技术手段来生产有用物质的技术。1.2发酵工程的主要发展阶段1.2.1天然发酵阶段：传统的酿酒、制酱等。1.2.2纯培养阶段：人工控制微生物发酵过程（第一个转折点）1.2.3通气搅拌技术阶段：（第二个转折点）1.2.4代谢控制发酵技术阶段：（第三个转折点）1.2.5利用基因工程菌进行发酵阶段：（第四个转折点）1.3发酵工程技术的应用1

3、.3.1医药工业抗生素、维生素、酶、疫苗、干扰素等1.3.2食品工业SCP、氨基酸、饮料、酒类、添加剂等1.3.3能源工业纤维素、半纤维素的转化、采油、产氢、沼气的生产等。1.3.4化学工业乙醇、丙酮、生物塑料、表面活性剂等。1.3.5冶金工业黄金开采和铜、铀等金属的浸提等。1.3.6农业、牧业生物固氮、生物杀虫剂、微生物农药、微生物饲料等。1.3.7环境保护有机废物（生活垃圾）的微生物的降解。以上这些应用可概括为五个方面的内容：1、微生物菌体发酵2、微生物酶发酵3、微生物代谢产物发酵4、微生物的转化发酵5、生物工程细胞发酵：指“应用生物技术获得的细胞进行培养的新

4、型发酵”（动、植物细胞、杂交瘤细胞等的培养）。这些内容都通过以下两大发酵类型来实现。好氧发酵厌氧发酵在开放或密闭的发酵设备中完成。发酵技术的特点：⑴速度快；⑵条件人工可控；⑶原料可再生（易得）；⑷产物分子复杂；⑸易染菌；2发酵过程及控制2.1发酵一般过程生产者原料场所产品生物细胞培养基发酵罐产品发酵罐(发酵条件控制)产品生物细胞代谢产物分离纯化从自然界分离的菌种基因工程物理诱变化学诱变生产用菌种扩大培养原料培养基配制灭菌除菌空气压缩空气发酵工程的一般过程2.2微生物及菌种微生物广泛地存在于自然界中，与人们生活紧密相关，有的有害，有的有益。如…2.2.1工业生产常用

5、微生物细菌：醋酸、丙酮、丁醇、乳酸以及氨基酸、酶、维生素、酸菜、酸奶；霉菌：酶制剂（制曲）、制药、饲料；酵母菌：单细胞蛋白、酒精生产（酿酒）、疫苗；注意：因类、种不同而有不同的生理生化特性。2.2.1.1细菌类（1）枯草芽孢杆菌（2）大肠杆菌（3）醋酸杆菌（4）棒状杆菌（5）短杆菌（产氨短杆菌）球菌杆菌2.2.1.2、霉菌类（1）黑曲霉（2）米曲霉（3）青霉（4）木霉（5）根霉（6）毛霉黑曲霉的电镜观察图像黑曲霉平板生长菌落图像米曲霉电镜观察图像米曲霉平板培养菌落图青霉木霉根霉毛霉毛霉在PDA培养基上的菌落特征2.2.1.3放线菌类（1）链霉菌属（2）诺卡氏菌属链

6、霉菌属诺卡氏菌2.2.1.4酵母类（1）啤酒酵母第一个完成全基因组序列测定的真核生物（1997）；（2）假丝酵母酿酒酵母2.2.2工业化生产对菌种的要求：(1)能利用廉价原料，产物产率高；(2)条件易掌握和控制；(3)速度快；(4)满足代谢调控要求；(5)抗噬菌体的能力强；(6)优良性能持久、稳定；(7)非病源菌；获得生产用微生物菌种的一般过程:从自然界分离的菌种基因工程物理诱变化学诱变生产用菌种扩大培养原菌种斜面试管液体试管或三角瓶一级种子罐二级种子罐发酵罐接种：可采用菌体或孢子对于细菌、酵母，常采用菌体接种；对于霉菌、放线菌，常采用孢子接种；包括孢子悬浮液的制

7、备2.2.3种子扩大培养过程及控制2.2.3.1工艺过程（1）培养基成分A、因孢子和菌丝体不同而异；B、最后一级种子培养基应尽量与发酵培养基一致；C、配比恰当、新鲜；（2）种龄与种量：对数期、1%-10%；（3）培养条件：温度、pH值、溶解氧；（4）泡沫：泡沫影响氧溶解和传递；（5）染菌：染菌影响（纯、壮、量）；（6）种子罐级数：与“菌种生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度、罐的容积”有关。2.3培养基及其制备生物体主要由：C、H、O、N四种元素组成。发酵培养基的组成和配比，因微生物种类、设备、工艺、原料来源及质量不同而有所差别碳源：碳源是组成培养基的主要成分之一（菌

8、体干物质的