发酵工程原理及技术第一章绪论.ppt

发酵工程原理及技术应用主讲教师：樊俊华发酵工程原理与技术应用1武汉生物工程学院生物技术系.绪论.发酵工程的定义及在生物科学中的位置发酵工程的定义及在生物科学中的位置.发酵工程的发展史发酵工程的发展史.发酵工程的特点及研究内容发酵工程的特点及研究内容.工业发酵的类型与工艺流程工业发酵的类型与工艺流程.发酵工程在国民经济中的应用发酵工程在国民经济中的应用发酵工程原理与技术应用2武汉生物工程学院生物技术系.发酵工程的定义及在生物科学中的位置发酵工程的定义及在生物科学中的位置发酵工程定义：发酵：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。工程：综合应用各种专门知识和技术，把生产要素组成更有效的系统。发酵工程：利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需要产品过程所需要应用的专门理论和技术组成的体系。发酵工程原理与技术应用3武汉生物工程学院生物技术系发酵工程与其他学科的关系：发酵工程发酵工程上游工程上游工程基因工程基因工程细胞工程细胞工程酶工程酶工程下游工程下游工程生化工程生化工程发酵工程组成从广义上讲，由三部分组成：从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程发酵工程原理与技术应用4武汉生物工程学院生物技术系.发酵工程的发展史1）自然发酵时期：产品是粗制品，酒、酱、醋等2）纯培养时期：发明啤酒酵母纯培养，实现啤酒大规模工业化生产3）通风搅拌发酵时期：以青霉素为代表的现代发酵工业4）代谢控制发酵时期：以谷氨酸为代表的代谢控制发酵方式5）基因工程时代：工程菌发酵工程原理与技术应用5武汉生物工程学院生物技术系.发酵工程的特点及研究内容特点：发酵工业是利用微生物所具有的生物加工与生物转化能力，将廉价的原料转变为高附加值产品，其主要特点：1）发酵过程一般都在常温常压下进行的生化反应，反应条件比较温和。2）可采用廉价原材料，甚至可以利用废物为发酵原材料生产高附加值的产品。3）发酵过程是通过生物体的自适应调节来完成的，反应的专一性强，因而，可以得到单一的代谢产物。4）由于生物体本身具有的反应机制，能专一地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物特定部位的生物转化修饰，也可产生较为复杂的高分子化合物。5）发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件的限制，可按定单安排发酵产品生产。发酵工程原理与技术应用6武汉生物工程学院生物技术系微生物工业产品的类型微生物工业产品的类型1.微生物菌体的发酵微生物菌体的发酵2.微生物酶发酵微生物酶发酵3.微生物代谢产物发酵生产微生物代谢产物发酵生产4.4.微生物的生物转化微生物的生物转化5.5.微生物特殊机能微生物特殊机能初级代谢物：氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸等；初级代谢物：氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸等；次级代谢产物：抗生素、生物碱、细菌素、植物生长因子等次级代谢产物：抗生素、生物碱、细菌素、植物生长因子等甾体转化甾体转化利用微生物消除环境污染；利用微生物发酵保持生态平衡；利用微生物消除环境污染；利用微生物发酵保持生态平衡；利用微生物进行金属的浸沥回收；利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域利用微生物进行金属的浸沥回收；利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域菌体蛋白食品，药用真菌发酵，生物防治剂，活性乳酸菌制剂等菌体蛋白食品，药用真菌发酵，生物防治剂，活性乳酸菌制剂等淀粉酶、糖化酶、胆固醇氧化酶、纤维素酶、果胶酶等淀粉酶、糖化酶、胆固醇氧化酶、纤维素酶、果胶酶等发酵工程的范围：发酵工程原理与技术应用7武汉生物工程学院生物技术系.工业发酵的类型与工艺流程发酵的分类发酵的分类1.按按基质的形态基质的形态分：分：2.按按呼吸方式呼吸方式分：分：3.按按产品产品分：分：4.按按过程（生长动力学）过程（生长动力学）分：分：5.5.按按发酵工艺流程发酵工艺流程分：分：固体发酵、液体发酵固体发酵、液体发酵好氧发酵、厌氧发酵好氧发酵、厌氧发酵传统发酵传统发酵醋、酒醋、酒现代发酵现代发酵丙酮丁醇、工程菌的疫苗丙酮丁醇、工程菌的疫苗v生长连动型生长连动型产物的产生和菌体的形成同时进行：单细胞蛋白，产物的产生和菌体的形成同时进行：单细胞蛋白，酵母菌和乙醇的产生酵母菌和乙醇的产生v生长非连动型生长非连动型产物的产生在菌体的生长后形成：抗生素，毒产物的产生在菌体的生长后形成：抗生素，毒素等次生代谢物素等次生代谢物v中间型中间型无特定的关系：有机酸、氨基酸发酵无特定的关系：有机酸、氨基酸发酵分批发酵、连续发酵和补料分批发酵分批发酵、连续发酵和补料分批发酵 发酵工程原理与技术应用8武汉生物工程学院生物技术系1 1、菌种、菌种的选育的选育2 2、3 3、4 4、5 5、发酵过程、发酵过程（中心阶段）（中心阶段）6 6、产品的、产品的分离提纯分离提纯发酵工程原理与技术应用9武汉生物工程学院生物技术系.发酵工程在国民经济中的应用发酵工程在国民经济中的应用冶金工业、农业、环境保护等冶金工业、农业、环境保护等发酵工业在国民经济中应用非常广泛，在不同的工业领域中豆油重要应用。发酵工业在国民经济中应用非常广泛，在不同的工业领域中豆油重要应用。医药工业（抗生素、维生素、药用蛋白等）医药工业（抗生素、维生素、药用蛋白等）食品工业（菌体蛋白、氨基酸、酒等）食品工业（菌体蛋白、氨基酸、酒等）能源工业（燃料乙醇等）能源工业（燃料乙醇等）化学工业（可降解塑料等）化学工业（可降解塑料等）发酵工程原理与技术应用10武汉生物工程学院生物技术系