第一章 发酵工程绪论1已.ppt

微生物工程;教材及主要参考书; 学习微生物工程的重要性 微生物工程是生物技术产业化的基础和关键技术，是生物技术四大支柱的核心，无论传统发酵产品，如抗生素、氨基酸等，还是现代基因工程产品，如疫苗、人体蛋白质等，都需要发酵技术进行生产。; 1944年，Waksman发现由链霉菌产生的链霉素用于治疗细菌特别是结核杆菌引起的感染有特效，此后陆续发现了氯霉素、金霉素、制霉菌素等，由此造就了抗生素发展的黄金时代。; 数十年来，微生物来源的酶制剂、氨基酸、有机酸、维生素、核苷酸、激素、色素、生物碱以及其他生理活性物质等发酵产品的生产，已经对人类的经济发展作出了巨大的贡献。 ;第一章 绪论;现代微生物工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料??微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等。 ;BT杀虫剂;2.微生物工程（组成）;从自然界分离的菌种;2.微生物工程（定义）;(4)在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验 室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。 (5)由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是微生物工程工艺放大问题。 ;二、发酵工业的定义与特点 发酵工业定义： 又称微生物工业，是利用微生物具有的生物活性（酶）进行物质转换，从事各种发酵产品生产的工业。 微生物工业的特点： 原料广泛，产品丰富 (病毒、细菌、放线菌、真菌、藻类等) 在常温、常压下完成，设备简单，通用性好;三．发酵工业的范围 （以产品的类型为分类依据：6类） （一） 微生物菌体发酵 1. 生产面包酵母和单细胞蛋白(single-cell protein, SCP)的传统菌体发酵工业； 2. 生产药用功能菌体的发酵工业； 3. 生产微生物杀虫剂的菌体发酵工业。 ; （二）微生物酶发酵 1.广泛用于医药工业、食品和轻工业、石油化工等行业中； 2.现在发展的很多高灵敏度、特异性强的检测手段都有酶参与，在医疗检测、卫生安全、发酵工业，以及多种科研工作中大量应用，具有准确度高、速度快、操作简便等特点； 3.用于基因重组技术的核酸酶（nuclease），包括DNA、RNA的内切酶、外切酶，DNA限制性内切酶、DNA连接酶等。; （三）微生物代谢产物发酵 生产初级代谢产物发酵：在对数生长期大量产生的，是菌体生长繁殖所必须的，如酶、有机酸、维生素、多糖、氨基酸、核酸类等物质的发酵； 次级代谢产物发酵：在菌体生长的稳定期，菌体产生的一些在生长期中不能合成的、具有一些特性的、与菌体生长无明确关系的产物，如抗生素、生物碱、毒素、激素类物质(生长因子等)等的代谢产物发酵。;（四）微生物转化发酵;优点;（五）微生物废水处理和其他;微生物治理电镀废水 微生物治理电镀废水技术从电镀污泥、废水及下水道内，分离、筛选、驯化获得高效去除重金属的复和功能菌，对电镀废水中铬、镉、锌、铜、镍和铅等金属进行净化，净化去除率达99%以上，回收率达80%以上，排放水中各种金属离子的浓度和其它常规指标均低于国家标准。 该方法具有不使用化学药剂，污泥少，无二次污染，对废水的pH、组分和水量的变化适应性强，处理后出水可回用，金属可回收，工艺流程简单、易操作，运行费用低等特点。;微生物治理水华 　 因生活污水导致淡水湖泊水质恶化而产生的蓝藻水华现象，是一直以来困扰全球的问题。 　　蓝藻是淡水水域生长着的一种藻类植物。蓝藻水华是因生活垃圾中富含有适宜蓝藻疯狂生长的营养物质，从而引发的水污染现象。 　　目前世界各地的淡水水域均受到不同程度的影响。我国受这方面污染的主要有云南滇池、太湖、巢湖、淮河等。 　　传统的治理主要是采取引水冲淡富养或填埋、化学处理等，但一般成本过高，而化学剂对水域有轻微污染且效果不太明显。 　　微生物治理方法运用微生物来控制和杀死蓝藻，从而可以达到生态平衡的目的。;（六）生物技术的生物细胞发酵;目前临床上应用的乙肝疫苗： (1)血源性乙肝疫苗：此疫苗是用无症状的乙肝表面抗原 HBsAg携带者的血液制成，故称血源性乙肝疫苗。 (2)基因工程疫苗：利用基因工程研制重组DNA乙肝疫苗，曾先后研制过大肠杆菌系统、啤酒酵母细胞系统、哺乳动物细胞系统和牛痘病毒系统的重组乙肝疫苗。目前多用酵母基因的重组疫苗。 (3)含前S蛋白的乙肝疫苗：目前临床上应用的血源性疫苗与基因工程疫苗，均只含HBsAg蛋白，当证实S蛋白能增强HBsAg的免疫应答后，又注意到单纯只含HBsA