发酵工艺学讲稿.教程分析.ppt

《发酵工艺学》 倪孟祥 张艳锋 　 生命科学与技术学院 微生物制药教研室 Email:nimx_2000@2015.3 一、教材： 何建勇 主编  《发酵工 艺学》 二、参考书以及文献： 生物工艺学：储炬主编。 生物工程学报 食品与发酵工业 中国抗生素杂志 微生物学学报 应用微生物学杂志 Bioengineering and Biotechnology 第一章 绪论 一、生物技术与生物工程 1 生物技术（Biotechnology） ------是应用自然科学以及工程学的原理，依靠生物作用剂（biological agents） 的作用将物料进行加工，以提供产品或为社会服务的技术。 ------是将生物化学、生物学、微生物学和化学工程应用于工业生产过程（包括医药卫生、能源及农业的产品）以及环境保护的技术。 ------是对生物作用和生物物料加以评价和应用，并进行工业产品生产的技术。 ------是生物系统或生物过程的工业利用。 特点： （1）多学科、综合性的科学技术 （2）有生物催化剂的参与 目的：是建立工业生产过程或进行社会服务。 生物技术的多学科性 生物学、化学、工程学、医学、药学、农学等。 2 生物工程（bioengineering） 一般是指医学工程、环境工程、卫生工程、农业工程、仿生工程、人体功能工程等的总称。 物理过程与生物学的结合。 3 生物化学工程（biochemical engineering） 运用化学工程的原理和方法，对实验室所取得的生物技术成果加以开发，使之成为生物反应过程的一门学科。 生物技术工程 发 酵 工 程 ── 利用微生物进行产品生产 二、生物反应过程的特点 生物反应过程：（1）原材料的预处理 （2）生物催化剂的制备 (3 ) 生物反应器及反应条件 的选择 （4） 产物的分离纯化 特点 （1）常温、常压 （2）原料来源丰富、价廉 （3) 生产设备简单 (4) 酶反应过程和发酵过程各具特 点。 三、生物技术的发展简史 1 传统（古老）的生物技术 2 第一代（初期）生物技术产品的出现：19世纪末--------20世纪30年代 3 第二代（近代）生物技术产品的发展：20世纪40年代 4 第三代（现代）生物技术产品的出现 发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素→抗菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵）→基因工程菌→动物细胞大规模培养→植物细胞大规模培养→藻类细胞大规模培养→转基因动物 第一个转折点：非食品工业 第二个转折点：青霉素→抗菌素发酵工业 第三个转折点：切断支路代谢:酶的活力调控,酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏),解除菌体自身的反馈调节, 突变株的应用,前体、终产物、副产物等 近代转折点：基因、动物、海洋 发酵工程的重大转折点 二十世纪四十年代初，第二次世界大战爆发，青霉素的发现，迅速形成工业大规摸生产。 1928年由 Fleming发现青霉素 1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究 表面培养：1升扁瓶或锥形瓶，内装200mL麦麸培养基 ─── 40u/ml 1943年沉浸培养： 5m3 ─── 200u/ml 当今：100m3─200m3 ─── 5-10万u/ml 链霉素、金霉素、新霉索、红霉素 主要的技术进展： 通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题。 抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养 基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。 意义： 抗生素工业的发展 建立了一套完整的好氧发酵技术，大型搅拌发酵罐培养方法 推动了整个发酵工业的深入发展 为现代发酵工程奠定了基础 大型发酵罐搅拌装置 180M3发酵罐车间 发酵车间的空气过滤器 20世纪70年代 细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物： 增加微生物体内控制代谢产物产量的基因拷贝数，可以大幅度地提高目标产物的产量 将动、植物或某些微生物特有产物的控制基因植入细胞中，快速经济地大量生产这些产物 将具有不同性能的多种质粒植入，使新菌株在清