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发酵工程 LOGO 第二组 第一页，共四十页。 一、发酵的定义 二、发酵工程 三、发酵方法的类别与流程 四、发酵工程的应用及展望 第二页，共四十页。 一、发酵的定义 1、传统发酵 2、生化和生理学意义的发酵 3、工业上的发酵 　　 ４、发酵食品 第三页，共四十页。 1、传统发酵 来源于拉丁文“fervere（发泡）” 描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象（沸腾现象） 　　　　　　　－酵母在厌氧条件下分解糖产生ＣＯ２ 第四页，共四十页。 2、生化和生理学意义的发酵(狭义的发酵) 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。 第五页，共四十页。 3、工业上的发酵（广义的发酵） 泛指通过大规模培养微生物来制造或生产某些产品的过程 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。 产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等 第六页，共四十页。 ４、发酵食品 包括发酵主食品：面包，馒头 发酵副食品：豆腐乳，泡菜 发酵调味品：醋，酱油 发酵乳制品：酸奶、奶酪 第七页，共四十页。 二、发酵工程 1、定义： 采用现代化工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术 第八页，共四十页。 发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。 现代发酵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、细菌肥料和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。 第九页，共四十页。 2、获得发酵产品的条件 适宜的微生物 保证或控制微生物进行代谢的各种条件 进行微生物发酵的设备 精制成产品的方法的设备 第十页，共四十页。 3、发酵工程组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程 第十一页，共四十页。 （1）上游工程技术 ①物料的输送和原料的预处理 ②发酵培养基的选择、制备和灭菌 ③菌种的选育、保藏、复壮和扩大培养 ④发酵过程的动力学 ⑤发酵醪的特性 ⑥氧的传递、溶解和吸收 ⑦发酵生产设备的设计、选型和计算 ⑧发酵过程的工艺技术控制 第十二页，共四十页。 （2）下游工程技术 ①发酵液的预处理及发酵醪与菌体的分离 ②发酵产物的分离提取 ③发酵产物的精制纯化 ④发酵产物的成品加工 （3）辅助工程技术 ①空气净化除菌与调节系统 ②水处理和供水系统 ③加热和制冷系统 在上述研究内容中，上游工程技术是发酵工程技术研究的主要内容。 第十三页，共四十页。 4、 典型的微生物发酵工艺流程图 第十四页，共四十页。 5、发酵罐示意图 第十五页，共四十页。 6、发酵工程涉及领域 第十六页，共四十页。 三、发酵方法的类别与流程 1、类别： 根据对氧的需要区分： 厌氧和好氧发酵 根据培养基物理性状区分： 液体和固体发酵 根据从微生物生长特性区分： 分批发酵和连续发酵 第十七页，共四十页。 2、液态好氧发酵的流程 空气加热器 油水分离器 冷却器 贮气罐 空气压缩机 空气 总过滤器 分过滤器 发酵液预处理 发酵罐 种子罐 三角瓶或茄子瓶 生产用斜面（多管） 纯化复壮 保存菌种（砂土管、冻干、液氮、斜面） 菌种 预处理 原料 过滤、离心、提取、精制、干燥 包装 补料 调节剂 消泡剂 冷却 灭菌 配料、调浆 灭菌 第十八页，共四十页。 四、发酵工程的应用及展望 一、氨基酸的生产工艺 目前用发酵法生产的氨基酸种类有22 种，其中18种系采用直接发酵法，4种为酶 法转化。谷氨酸是目前氨基酸生产中产量 大，最成熟的一种，现以谷氨酸发酵为例 介绍氨基酸的生产发酵。 第十九页，共四十页。 谷氨酸——味精生产工艺流程 味精是谷氨酸生产菌以葡萄糖为碳源，经ＥＭＰ途径和ＴＣＡ循环生成谷氨酸，再与碱中和而制成。其中包括五个部分： （１）淀粉水解酶的抽取 （２）