[农学]1发酵绪论.ppt

《现代发酵调控学》 刘建福 天津商业大学 生物技术与食品科学学院 2011.9 1. 绪论 发酵概述 微生物发酵的特点 发酵工程在生物工程中的位置 微生物发酵工程的沿革 发酵产品 发酵调控的目的与意义 1.1 发酵概念 传统发酵 生化和生理学意义的发酵 工业上的发酵 发酵 英语中发酵一词fermentation是从拉丁语fervere派生而来的，原意为“翻腾”，它描述酵母作用于果汁或麦芽浸出液时产生气泡的现象。 巴斯德研究了酒精发酵的生理意义、认为发酵是酵母在无氧状态下的呼吸过程、是“生物获得能量的一种形式”。即：发酵是在厌氧条件下、糖在酵母等生物细胞的作用下进行分解代谢、向菌体提供能量、从而得到产物酒精和CO2的过程 生化和微生物生理学意义的发酵 发酵是生物氧化的一种方式。 有机物被生物体氧化降解成氧化产物并释放能量的过程统称为生物氧化。 工业上的发酵 通过培养微生物（或动植物细胞），大量产生和积累专门的代谢产物的生物化学反应过程。 1.2 微生物发酵的特点 发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。其主要特点如下： 发酵过程一般来说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。 发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，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。 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—的代谢产物。 能选择性地进行复杂化合物的转化反应。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、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。 能生产化工方法无法合成的高分子物质及酶类. 发酵生产易被杂菌或噬菌体污染，菌种易变异，影响生产。 发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。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。 底物不能完全转化成目的产物，副产物不可避免。 微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。微生物是发酵工程的灵魂。 工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快，开可以取得显著的经济效益。 The importance of the fermentation industry Microorganisms are important to us for many reasons, but one of the principal ones is that they produce things of value to us. These may be very large materials such as proteins, nucleic acids, carbohydrate polymers, or even cells, or they can be smaller molecules which we usually separate into metabolites essential for vegetative growth and those inessential (i.e.primary and secondary metabolites, respectively). Gentle conditions (20-100oC，1 atm pressure，aqueous medium) High specificity Optically pure product Cheap substrates（not toxic, not flammable） a high ratio of surface area to volume, which facilitates the rapid uptake of nutrients required to support high rates of metabolism and biosynthesis; a tremendous variety of reactions which microorganisms are capable of carrying out; Most natural products are so complex and contain so many center