第一章__微生物工程概论.pdf

教材及参考书目 教材： 微生物工程 第二版 曹军卫 马辉文 编著 主要参考书： （1）生物工艺学. 俞俊棠 （2）多尺度微生物过程优化. 张嗣良 （3）微生物工程概论. 刘如林 （4）发酵过程优化原理与实践. 陈坚 （5）微生物工程工艺原理. 姚汝华 课程概况: 课程学时： 51 课程学分： 3 适用专业： 生物工程、食品工程、 化学工程 需基础课： 微生物学、化工原理、生物化学、 高等数学 课程成绩构成: 期末(闭卷)考试：100% 上课时间： 周一晚6:00 6:00-7:15 7:30-8:45 教学目的: 通过本课程的学习，要求学生掌握微生物工程学 的基本知识、理论和概念，联系其它学科（微生 物学、生物化学、分子生物学和遗传学等）的知 识，较深刻全面的了解微生物工程及发酵工业， 初步具备分析问题及解决问题的能力，为以后进 行微生物工程方面的研究和开发打好坚实的基 础。 第一章 微生物工程概论 第一章 微生物工程概论 主要内容 第一节 概述 第二节 发酵工业的发展史 第一节 概述 一、基本概念 1 “发酵”的来源 “ 发 酵 ” （ Fermentation） 一 词 是 拉 丁 语 “ 沸 腾 ” （fervere）的派生词，描述酵母作用于果汁或麦 芽浸出液时产生气泡的现象。 产生气泡的现象是由浸出液中的糖在缺氧条件下 降解而产生的二氧化碳所引起的。糖酵解途径-EMP 一 基本概念 2 狭义 “发酵”的定义 在 生物化学或生理学上发酵是指微生物在无氧 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二氧化碳，同时获 得能量；丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等。 一 基本概念 3 广义 “发酵”的定义 工业上所称的发酵是泛指利用微生物细胞制造某 些产品或净化环境的过程。 厌氧培养 的生产过程：酒精、丙酮丁醇、乳酸等 通气(有氧)培养 的生产过程：抗生素、氨基酸、 酶制剂等的生产。 产品既有细胞代谢产物，也包括菌体细胞。 一 基本概念 4 发酵工程的定义 （Fermentation Engineering ） 应用微生物学等相关的自然科学以及工 程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶 促转化，将原料转化成产品或提供社会性 服务的一门科学。 发酵工程=微生物工程 典型的发酵过程示意图 二、发酵工程的特点 发酵和其他化学工业的最大区别： 是生物体所进行的化学反应 二、发酵工程的特点 1. 发酵过程一般都是在 常温常压下进行的生物化 学反应，反应安全，要求条件也比较简单。 二、发酵工程的特点 2. 发酵所用的原料简单、廉价。 通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只 要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微 生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要 的营养。 基于这一特性，可以利用废水和废物等作为发 酵的原料进行生物资源的改造和更新。 二、发酵工程的特点 3. 发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完 成的，反应的专一性强，因而可以得到较为 单一的代谢产物。 二、发酵工程的特点 4. 发酵过程中对 杂菌污染的防治非常重要。 除了必须对设备进行严格消毒处理和空气 过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如果 污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济损 失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成更 大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的 关键。 二、发酵工程的特点 5. 由于生物体本身所具有的反应机制，能够 专一性地和高度选择性地对某些较为复杂 的化合物进行特定部位地氧化、还原