酦酵技术.PPT

本課程內容包括發酵菌種的篩選、馴化與保藏；微生物工業菌種與菌種的擴大培養、培養基的特性與配製、培養基和空氣的滅菌或除菌、氧的供需、培養液的流變特性、生化過程的模型化與優化控制、生物回應動力學、生物回應器及培養裝置等主要內容。本課程是應用微生物為工業大規模生產服務的一門綜合性工程技術，對傳統產業的改造和新興產業的形成將發揮重要作用，並對人類社會產生深遠的影響。 參考書目錄 教科書： 黨建章, 賴錫淮. 2008. 發酵技術概論. 新文京圖書出版社. 台北市. 參考書： 李敏雄. 黃健雄. 鍾玉明. 賴喜美. 蘇南維. 邱淑媛. 徐岩. 2006. 發酵食品微生物學. 藝軒圖書出版社. 台北市. 傅俊中, 陳志義. 2007.生物化學工程─發酵與分離純化.新文京圖書出版社. 台北市. 評量比例 平常成績 20 % 心得報告 30 ％ 期中報告 20 ％ 期 末 考 30 ％ 每週授課時間規劃1 每週授課時間規劃2 每週授課時間規劃3 醱酵技術緒論 發酵工程 過去 生產酒精類飲料、生產醋酸和發酵麵包、各類發酵傳統食品 今日 以生物工程為核心，包括了微生物學、化學工程、基因工程、細胞工程、機械工程和電腦軟硬體工程 現代發酵工程 現代發酵工程 生產酒精類飲料、醋酸和麵包 胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫療保健藥物 生產天然殺蟲劑、細菌肥料和微生物除草劑等農用生產資料 化學工業上生產氨基酸、香料、生物高分子、酶以及維生素和單細胞蛋白等 上游工程、發酵工程、下游工程 UPSTREAM PROCESSES genetics, cell … inoculum development media formulation sterilization Inoculation DOWNSTREAM PROCESSES product extraction, purification and assay waste treatment product recovery 發酵工程 在最適發酵條件下，於發酵槽中大量培養細胞和生產代謝產物的技術 需嚴格的無菌生長環境 包括發酵開始前採用高溫高壓對發酵原料和發酵槽以及各種連接管路進行滅菌的技術 在發酵過程中不斷向發酵槽中通入乾燥無菌空氣的空氣過濾技術 在發酵過程中細胞生長的原物料、通氣、攪拌的速度由電腦控制 菌種放大培養和產品生產培養有不同的技術 在進行任何大規模工業發酵前﹐必須在實驗室規模的小發酵槽進行實驗 得到產物形成的動力學模型 根據這個模型設計中型的發酵槽 最後從中型數據再設計更大規模生產的動力學模型 由於生物反應的複雜性，在從實驗室到中型的發酵槽到大規模生產過程中會出現許多問題，這就是發酵技術的奧秘所在 微生物發酵技術 1857年法國微生物家巴斯德提出『發酵理論』一切發酵過程都是微生物作用的結果 釀酒是發酵，微生物在作用 酒變質也是發酵，是另一類微生物在作祟 科學技術的發展以用加熱處理等方法來殺死有害的微生物防止酒發生質變 也可以把發酵的微生物分離出來，透過人工培養，根據不同的要求去誘發各種型式的發酵獲得所需的發酵產品 利用微生物的特點 發酵工程所利用的微生物主要是細菌、放線菌、酵母菌和黴菌 微生物的特點 對周圍環境的溫度﹑壓強﹑滲透壓﹑酸堿度等條件有極大的適應能力 有極強的消化能力 有極強的繁殖能力 發酵的定義 傳統發酵 最初發酵是用來描述酵母菌作用於果汁或麥芽汁產生氣泡的現象﹐或者是指酒的生產過程。 生化和生理學意義的發酵 指微生物在無氧條件下，分解各種有機物質產生能量的一種方式 發酵是以有機物作為電子受體的氧化還原產能反應 如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產生酒精並放出CO2 工業上的發酵 工業上的發酵 泛指利用微生物製造或生產某些產品的過程 厭氧培養的生產過程如酒精、乳酸等 有氧培養的生產過程如抗生素、氨基酸、酶等。 產品有細胞代謝產物、菌體細胞（乳酸菌）、限制酶、蛋白酶、胜肽酶等 發酵工業 定義：指利用生物的生命活動產生的酶、無機或有機原料進行加工獲得產品的工業 適宜的微生物 保證或控制微生物進行代謝的各種條件 進行微生物發酵的設備 精製成產品的方法的設備 發酵工業的發展歷史 天然發酵階段 純培養技術的建立：巴斯德等人控制微生物的發酵進程 通氣攪拌發酵技術的建立 青黴素的生產-深層培養 代謝控制發酵技術 微生物進行化合物的轉化 麩胺酸和離胺酸發酵生產 微生物高度專一性反應進行高產量的代謝產物生產 開拓發酵原料時期： 醋酸 基因工程階段﹕ 將不同來源的DNA進行體外重組 再把重組DNA轉入宿主細胞內，並進行繁殖表現所設計產品 根據自己的意願將微生物以外的基因件導入微生物細胞中 達到改變生物性狀與功能 使發酵工業能夠生產出自然界微生物所不能合