发酵工艺学演示文稿

具体： 开发新产品、 改造现有生产菌种、 代谢途径工程、 生物转化、 诊断药物的研制及治疗药物的研制、 基因治疗、 转基因动物和转基因植物等。
四、发酵以及发酵工业的范畴
1.发酵（fermentation）
原始定义
现代含义： 是指利用培养微生物来制得产物的需氧
特点： （1）多学科、综合性的科学技术 （2）有生物催化剂的参与
目的：是建立工业生产过程或进行社会服务
。
生物技术的多学科性 生物学、化学、工程学、医学、药学、农
学等。
来自百度文库
生物学
生化
生物工程
化
生物技术
学
化学工 程
工程学
2 生物工程（bioengineering）
一般是指医学工程、环境工程、卫生 工程、农业工程、仿生工程、人体功 能工程等的总称。
发酵工程技术给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力
涉及到解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、 资源与能源等重大问题
21世纪是生物技术世纪
未来学家说：21世纪是生物技术世纪；
科学家预言： 21世纪世界即将在生物技术上取得 重大突破，新世纪之初，科学方面的主要将在生物 学、遗传学和医学、新型生物材料、能源、环境保 护上有所突破；
传统生物技术
抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、
有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、
生物农药、生物肥料等
现代生物技术 基因工程菌发酵
基因工程药物、疫苗及抗体产品
医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业
化学工程 生物化工 生物加工行业
二、生物反应过程的特点
生物反应过程：（1）原材料的预处理
（2）生物催化剂的制备
1 生物技术（Biotechnology） ------是应用自然科学以及工程学的原理，依靠生物
作用剂（biological agents） 的作用将物料进行加工， 以提供产品或为社会服务的技术。 ------是将生物化学、生物学、微生物学和化学工程 应用于工业生产过程（包括医药卫生、能源及农业 的产品）以及环境保护的技术。 ------是对生物作用和生物物料加以评价和应用，并 进行工业产品生产的技术。 ------是生物系统或生物过程的工业利用。
经济学家则认为：21世纪20年代，生物经济将由目 前的形成阶段进入成长阶段，即工业生产与商业开 发阶段。
现代生物技术： 以基因工程为主导，发酵工程为中心，
加上酶工程、细胞工程、蛋白质工程 等的一个综合体系。
主要包括：重组DNA 技术、原生质体 技术、突变生物合成、组合生物合成、 单克隆抗体、组织培养技术。
细胞大规模培养 ── 微生物、动植物细 胞、藻类细胞等
细胞代谢产物、生物转化、酶、基因表达 产物和基因质粒等
占生物技术产品的40%以上，达1OOO亿美元。
发酵工程产业化发展
目前，全球发酵产品的年销售额在400亿美元左右，并以每 年约7％～8％的速率增长。 我国发酵行业生产企业有5000多家，主要发酵产品的年产 值高达1300亿元。
40年代 4 第三代（现代）生物技术产品的出现
发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素 →抗菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵（代谢控 制发酵）→基因工程菌→动物细胞大规模培养→ 植物细胞大规模培养→藻类细胞大规模培养→转
基因动物
第一个转折点：非食品工业 第二个转折点：青霉素→抗菌素发酵工业 第三个转折点：切断支路代谢:酶的活力调控,
发酵工艺学演示文稿
一、教材： 何建勇 主编
《发酵工 艺学》
二、参考书以及文献： 生物工艺学：储炬主编。 生物工程学报 食品与发酵工业 中国抗生素杂志 微生物学学报 应用微生物学杂志 Bioengineering and Biotechnology
第一章 绪论 一、生物技术与生物工程
(3 ) 生物反应器及反应条件
的选择
（4） 产物的分离纯化
特点 （1）常温、常压
（2）原料来源丰富、价廉
（3) 生产设备简单
(4) 酶反应过程和发酵过程各具特
点。
三、生物技术的发展简史
1 传统（古老）的生物技术 2 第一代（初期）生物技术产品的出现：19世纪
末--------20世纪30年代 3 第二代（近代）生物技术产品的发展：20世纪
染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。
意义：
抗生素工业的发展 建立了一套完整的好氧发酵技术，大型搅拌发酵罐培养方法 推动了整个发酵工业的深入发展 为现代发酵工程奠定了基础
大型发酵罐 搅拌装置
180M3发酵罐车间
大型空气压缩机
发酵车间的空气过滤器
20世纪70年代
细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展， 打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用
的微生物：
增加微生物体内控制代谢产物产量的基因拷贝数，可以 大幅度地提高目标产物的产量
将动、植物或某些微生物特有产物的控制基因植入细胞 中，快速经济地大量生产这些产物
将具有不同性能的多种质粒植入，使新菌株在清除污染 或以非粮食物质为原料进行发酵生产或环境保护
动物细胞反应器
细胞大规模培养技术
酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏),解除菌体 自身的反馈调节, 突变株的应用,前体、终产物、 副产物等 近代转折点：基因、动物、海洋
发酵工程的重大转折点
二十世纪四十年代初，第二次世界大战爆发，青霉素的发现，迅速形成 工业大规摸生产。
1928年由 Fleming发现青霉素
1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究
表面培养：1升扁瓶或锥形瓶，内装200mL麦麸培养基 ─── 40u/ml
1943年沉浸培养： 5m3 ─── 200u/ml
当今：100m3─200m3 ─── 5-10万u/ml
链霉素、金霉素、新霉索、红霉素
主要的技术进展：
通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题。 抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养 基灭菌、无污
物理过程与生物学的结合。
3 生物化学工程（biochemical
engineering）
运用化学工程的原理和方法，对实 验室所取得的生物技术成果加以开
发，使之成为生物反应过程的一门 学科。
生物技术工程
基因工程 细胞工程 酶工程
产品
发酵工程
产物 产品
发 酵 工 程 ── 利用微生物进行产品生产