《生物医药绪论》PPT课件.ppt

生命科学与生物制药学院周林发 酵 工 艺 原 理课程任务及内容发酵工程的沿革与进展微生物发酵类型发酵培养方法与过程 第一章绪论一.课程任务及内容1.工艺？2.产品的生产过程，必须按照一定的规范标准来实施，这一规范标准称之为工艺。3.包括生产过程过程中所采取的技术步骤和操作流程。1.2.发酵工艺原理与发酵工程课程内容（前者是“1，2，2”）发酵工程一条主线：发酵工艺过程两个基础：生物学基础工程学基础四个层次：初级代谢次级代谢基因工程产物动植物细胞培养发酵工程和其他学科的关系？发酵工程和其他学科的关系？基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程3.课程的目的和任务通过课堂讲授与实践教学相结合的方式，促使学生掌握发酵工艺的基本原理、技术和方法，为学生将来进入研究生阶段的课题研究、进入发酵及相关行业工作以及新产品开发打下基础。4.课程的基本内容：重点掌握重点掌握：菌种诱变和筛选、培养基的配制、灭菌与除菌、生产菌种的制备和保藏、发酵过程的控制、发酵动力学、微生物代谢产物的生物合成与调控、一般掌握一般掌握：发酵过程检测与自控、发酵的实验室研究和中试及放大、发酵过程经济学 如何学习这门课程？如何学习这门课程？二.发酵工程的沿革与进展1.1.发酵发酵2.2.巴斯德：发酵是酵母在无氧状态巴斯德：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下的呼吸过程，是生物获得能量的一种形式。式。3.3.现代发酵：利用微生物的生命现代发酵：利用微生物的生命活动来制造产品的过程。活动来制造产品的过程。2.发酵工程发酵工程 发酵工程（微生物工程，发酵技术），发酵工程（微生物工程，发酵技术），是指利用微生物的特定性状，通过现代是指利用微生物的特定性状，通过现代工程技术，在生物的反应器中生产有用工程技术，在生物的反应器中生产有用物质的一种技术系统。物质的一种技术系统。发酵工程是发酵工程是“研究利用微生物的工研究利用微生物的工业，即微生物参与的工艺过程业，即微生物参与的工艺过程”。3.3.发酵工程的发展历史发酵工程的发展历史a.a.古代发酵古代发酵特点：特点：只知现象，不知本质只知现象，不知本质主要产品：主要产品：酿酒、制醋、制酱、制奶酪酿酒、制醋、制酱、制奶酪b.b.近代发酵近代发酵 纯培养技术的建立纯培养技术的建立c.c.特点：特点：天然发酵向纯种发酵转变天然发酵向纯种发酵转变(第一次技术转折第一次技术转折)主要产品：主要产品：酒精酒精、丙酮、丁醇、甘油丙酮、丁醇、甘油巴斯德，科赫巴斯德，科赫1676年，微生物学的先驱年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次）首次观察到了细菌。他没有上观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的年被选为英国皇家学会的会员。会员。微生物的发现微生物的发现法国人巴斯德（法国人巴斯德（Louis Pasteur）（18221895）德国人柯赫（德国人柯赫（Robert Koch）（18431910）c.c.现代发酵现代发酵 发酵工程发酵工程1)1)通气搅拌发酵通气搅拌发酵(第二次技术转折第二次技术转折)2)2)特点：特点：搅拌培养的好气性发酵搅拌培养的好气性发酵3)3)关键：关键：无菌空气的制备，通风搅拌发酵无菌空气的制备，通风搅拌发酵4)4)主要产品：主要产品：青霉素青霉素、激素激素、酶制剂酶制剂、有机有机酸酸2)代谢控制发酵代谢控制发酵特点：特点：从从 DNA DNA 分子水平上控制分子水平上控制(无无定向诱变定向诱变)微生物代谢途径，进行合微生物代谢途径，进行合理代谢理代谢主要产品：主要产品：氨基酸氨基酸、核苷酸核苷酸3)基因工程发酵基因工程发酵(技术革命技术革命)4)特点：特点：可定向改造生物基因，按可定向改造生物基因，按人们的意志生产产品人们的意志生产产品5)主要产品：主要产品：人生长素人生长素、干扰素干扰素、疫苗疫苗三.微生物发酵类型1.1.微生物菌体发酵微生物菌体发酵目的：目的：获得微生物菌体细胞获得微生物菌体细胞酵母和藻类、担子菌，酵母和藻类、担子菌，举例苏云金芽杆菌、疫苗等苏云金芽杆菌、疫苗等特点：特点：细胞的生长与产物积累成细胞的生长与产物积累成平行平行 关系关系，生长稳定期产量最高。，生长稳定期产量最高。2.2.微生物微生物酶酶发酵发酵3.目的：目的：获得酶制剂和酶调节剂获得酶制剂和酶调节剂青霉素酰化酶、糖苷酶抑制剂青霉素酰化酶、糖苷酶抑制剂血管紧张素转化酶抑制剂血管紧张素转化酶抑制剂氨肽酶抑制剂氨肽酶抑制剂特点：特点：需要诱导作用，或遭受阻遏、抑制需要诱导作用，或遭受阻遏、抑制等调控作用的影响，在等调控作用的影响，在菌种选育、培养基菌种选育、培养基配制配制以及以及发酵条件发酵条件等方面需给予注意。等方面需给予注意。3.3.微生物代谢产物发酵微生物代谢产物发酵初级代谢产物：初级代谢产物：对数生长期对数生长期形成形成的，细胞自身生长所的，细胞自身生长所必需必需的代谢产物。的代谢产物。无种属特异性无种属特异性次级代谢产物：次级代谢产物：在在稳定期稳定期所产生所产生的自身生长的自身生长非必需非必需代谢产物。代谢产物。微量微量、特殊活性特殊活性、明显种属特异性明显种属特异性4.4.微生物的生物转化微生物的生物转化定义：定义：是利用生物细胞对一些化合物某是利用生物细胞对一些化合物某一特定部位一特定部位(基团基团)的作用，使它转变成结构的作用，使它转变成结构相类似但具有更在经济价值的化合物相类似但具有更在经济价值的化合物实质：实质：利用微生物代谢过程中的利用微生物代谢过程中的某一酶某一酶或酶系或酶系将一种化合物转化成含有将一种化合物转化成含有特殊功能集特殊功能集团团产物的生物化学反应。产物的生物化学反应。二步发酵法生产二步发酵法生产维生素维生素C C5.基因工程发酵6.动、植物细胞培养四.发酵培养方法与过程1.表面发酵培养表面发酵培养2.固体表面发酵培养：投资小固体表面发酵培养：投资小、设备设备少少、简单易行简单易行、适于小型化生产适于小型化生产2.液体深层发酵培养液体深层发酵培养3.微生物细胞在液体深层中进行纯种微生物细胞在液体深层中进行纯种培养的过程培养的过程液体深层发酵培养流程空气空气空气净化处理空气净化处理碳源、氮源、碳源、氮源、无机盐等营养无机盐等营养物质物质灭菌灭菌保藏菌种保藏菌种斜面活化斜面活化扩大培养扩大培养种子罐种子罐主发酵主发酵产物分离纯化产物分离纯化成品成品主要教学参考书 1 1）工工业业微微生生物物学学，岑岑沛沛霖霖、蔡蔡谨谨编编著著等等，20002000年年6 6月月，化学工业出版社；化学工业出版社；2 2）微微生生物物工工程程，曹曹军军卫卫、马马辉辉文文编编著著，20022002年年8 8月月，科学出版社；科学出版社；3 3）生生物物技技术术制制药药，熊熊宗宗贵贵主主编编等等，19991999年年9 9月月，高高等等教育出版社；教育出版社；4 4）发发酵酵工工艺艺教教程程，党党建建章章，20032003年年8 8月月，中中国国轻轻工工业业出版社；出版社；5）发发酵酵工工厂厂工工艺艺设设计计概概论论，吴吴思思方方，20022002年年1010月，中国轻工业出版社；月，中国轻工业出版社；6 6）代代谢谢控控制制发发酵酵，张张克克旭旭，陈陈宁宁，20002000年年8 8月月，中国轻工业出版社；中国轻工业出版社；7 7）微微生生物物工工程程工工艺艺原原理理，姚姚汝汝华华，华华南南理理工工大学出版社，大学出版社，20032003年年1 1月；月；8 8）发发酵酵工工业业概概论论，李李艳艳，中中国国轻轻工工业业出出版版社社，19991999；