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发酵工艺原理 授课人：冯惠勇 地址：生工楼二楼教学办公室 E-mail:h_feng@ 发酵工艺原理 第一章 绪论 第一节生物工程概述 第二节发酵工程概述 第一节生物工程概述 一．生物工程概念： 二．生物工程的研究内容： 三．生物操作的一般过程： 基因工程 基因工程是通过DNA重组技术,对生物材料进行改良,构建出新型的微生物菌株、培育出新的动植物品种, 使其具有优良的符合人们意愿的性状，或获得所需要的产物。 高等植物细胞培养 生物技术的基本内容（几大领域）： 基因工程：用“剪刀+糨糊”创造新物种的工程。 细胞工程：微观水平的嫁接技术 酶工程：让工厂高效、安静、美丽如画的工程。 发酵工程：把微生物或细胞造就成无数微型工厂，将神话变为现实的桥梁。 蛋白质工程： 巧夺天工的技术。 第二节发酵工程概述 一. 什么叫发酵 二．发酵工程的发展史 三. 发酵工业的特点 四. 发酵工业的范围 一、发酵的定义（fermentation) 1、传统发酵 2、生化和生理学意义的发酵 3、工业上的发酵 1、传统发酵 fervere” ?发泡 最初发酵是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。 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。 如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。 3、工业上的发酵 利用微生物、植物、动物，在合适的条件下，经特定的代谢途径转变成所需产物的过程。 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。 发酵的分类 1.??按获取能量的方式分——好氧发酵，厌氧发酵 2.??按产物类型分——初级代谢物发酵，次级代谢物发酵；食品发酵，有机酸发酵，氨基酸发酵，维生素发酵，抗生素发酵…… 3.??按操作类型分——自然发酵，纯种发酵，混种发酵；分批发酵，半连续发酵，连续发酵；固态发酵，液态发酵 4.按发酵生物类型分——细菌发酵，真菌发酵，基因工程菌发酵，动植物细胞发酵 二．发酵工程的发展史 1．发酵现象的发现与利用 2. 小生命体的发现 3. 发酵本质的阐明 4. 纯粹培养技术的开发 5. 发酵中酶催化反应的发现 6. 大规模液体沉没发酵技术的开发 7. 现代生物技术的应用 三、发酵工业的特点 优点 1.产物结构复杂性和特异性： 手性或光学活性 2. 过程安全性：水相、常温、常压、中性、不燃不爆 3.主要原料可再生性：阳光和土地 4.原料可替换性 5.反应自控性 6.设备通用性 7.副产物可综合利用性 8.生产能力可提高性：突变与基因扩赠 9.产物类型可塑性：突变与转基因 缺点 1.副产物多，分离精制困难 2.反应速度慢 3.原料转化率低 4.反应浓度低 5.生产稳定性差 6.设备庞大，辅助设备多，投资大 7.废水、废渣排放量大，处理费用高 8.生产过程容易受到其他微生物的污染 9.通气、搅拌、冷却等能耗大 四 、发酵工业的范围 1．发酵食品工业(Fermented Foods) ：酱油，食醋，豆瓣酱，酸菜，活性酵母，活性乳酸菌，面包，酸奶，奶酪，酱豆腐，纳豆、白酒，黄酒，米酒，葡萄酒，啤酒，果酒。 2．有机酸发酵工业Organic Acids ：醋酸，乳酸，柠檬酸，葡萄糖酸，苹果酸，衣康酸，琥珀酸，丙酮酸，反丁烯二酸等。 3．氨基酸发酵工业Amino Acids ：谷氨酸，赖氨酸，色氨酸，苏氨酸，精氨酸，酪氨酸，异亮氨酸，丙氨酸，苯丙氨酸等。 四、 发酵工业的范围 4．低聚糖与多糖发酵工业oligosaccharides and polysaccharides：低聚果糖，香菇多糖，云芝多糖，葡聚糖，黄原胶等。 5．核苷酸发酵工业Nucleotides ：肌苷酸（IMP），鸟苷酸（GMP），黄苷酸（XMP）。 四、 发酵工业的范围 6．药物发酵工业Pharmaceutical ： 抗生素:青霉素，头孢菌素，链霉素，红霉素，四环素，制霉菌素，丝裂霉素等。 基因工程制药工业：促红细胞生成素（EPO），集落刺激因子（CSF），表皮生长因子（EGF），人生长激素，干扰素，白介素，各种疫苗，单克隆抗体等。 药理活性物质发酵工业：免疫抑制剂，免疫激活剂，糖苷酶抑制剂，脂酶抑制剂，类固醇激素等 四、 发酵工业的范围 7．维生素发酵工业vitamin：维生素C，维生素B