发酵工程绪论共42页
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绪论-发酵工程技术(一)
白兰地
为了突出贮陈年限，抬高酒价，酒瓶的商标上还要有醒 目的特殊标记，这些标记各有不同的意义。 ★3年陈 ，★★4年陈，★★★5年陈 V.O. 10一12年陈，V.S.O. 12一20年陈，V.S.O.P. 20一30 年陈，F.O.V. 30一50年陈，X.O. 50年陈，X. 70年陈 E.Especial 特别的，O.Old 老陈，P.Pale 浅色、清澈的、 指米加焦糖色，S.Superior 优越的或soft柔顺的，V.Very 非常，X.Extra 格外的，特高档的，C.Cognal 干邑， F.Fine 好的、精美的 这些标记的含义不都是很严格的，不仅代表的酒龄没 有严格的确定，相同的标记在不同的地区和厂家所代表的 意义也不尽相同。
人类有意识地酿酒,是从模仿大自然的杰作开始的。 我国古代书籍中就有不少关于水果自然发酵成酒 的记载,如宋代周密在《癸辛杂识》中曾记载,山梨 被人们贮藏在陶缸中后竟变成了清香扑鼻的梨酒。 远在旧石器时代,人们以采集野果和狩猎为生,水果 自然是主食之一。水果中含有较多的糖分(如葡萄 糖、果糖)及其他成分,在自然界中微生物的作用下, 很容易自然发酵生成香气扑鼻、美味可口的果酒。 另外,动物的乳汁中含有丰富的蛋白质、乳糖,极易 发酵成酒,以狩猎为生的先民们也有可能意外地从 留存的乳汁中得到乳酒。在《黄帝内经》中记载 有一种“醴酪”,即是我国乳酒的最早记载。
威士忌（whisky）
一、定义
威士忌是以粮谷(包括麦芽)为原料，以麦芽为糖化剂， 经过糖化、发酵、蒸馏、后熟、勾兑而制成含有高酒精(38— 48％)和芳香性挥发物的蒸馏洒。世界上生产威士忌主要国家 有英国、美国、加拿大、爱尔兰和日本。其主体香味成份为 月桂酸乙酯。
蒸馏酒起源的种种观点
发酵工程 第一章绪论
engineering principles to systems using a biocatalyst to bring about desired chemical transformation. 生化工程（酶工程）：利用生物催化剂（活细胞或酶） 从事生物技术产品的生产过程。
生物酶是生化工程的灵魂
Maintain NAD+ / NADH ratio ( redox balance ) . 糖酵解途径积累生成的NADH不能积存，必须重新氧化为NAD+后，
才能继续反应。同时,细胞的氧化还原状态，特别是NAD+/NADH的水 平直接影响着细胞的节律、衰老、癌变和死亡等重大生命过程。
如酒精发酵：
Concepts》 ，3rd Edition， Prentice Hall，2017。 Pauline M. Doran主编。《Bioprocess engineering principles》 ， 2nd Edition ，Academic Press，
2012。
绪论
第一节 发酵及发酵工程概念 第二节 发酵过程组成（课程体系） 第三节 发酵产品类型 第四节 发酵工程发展简史及发展趋势
Products of microbes under aerobic conditions
有机酸
氨基酸
核苷酸 抗生素
韩国希杰集团
中国英轩集团
荷兰皇家帝斯曼集团
维生素 酶制剂
日本味之素公司
丹麦诺维信公司
美国辉瑞公司
二、什么是发酵工程？
现代意义上的发酵工程：利用微生物的特定性状和机能，通过现代 化工程技术，生产有用物质或直接应用于工业化生产的一种技术体 系；是将传统的发酵技术与现代的基因工程、蛋白质工程、细胞工 程、代谢工程、化学工程、生物信息工程和计算机控制等新技术结 合并迅速发展的现代发酵技术。
生物酶是生化工程的灵魂
Maintain NAD+ / NADH ratio ( redox balance ) . 糖酵解途径积累生成的NADH不能积存，必须重新氧化为NAD+后，
才能继续反应。同时,细胞的氧化还原状态，特别是NAD+/NADH的水 平直接影响着细胞的节律、衰老、癌变和死亡等重大生命过程。
如酒精发酵：
Concepts》 ，3rd Edition， Prentice Hall，2017。 Pauline M. Doran主编。《Bioprocess engineering principles》 ， 2nd Edition ，Academic Press，
2012。
绪论
第一节 发酵及发酵工程概念 第二节 发酵过程组成（课程体系） 第三节 发酵产品类型 第四节 发酵工程发展简史及发展趋势
Products of microbes under aerobic conditions
有机酸
氨基酸
核苷酸 抗生素
韩国希杰集团
中国英轩集团
荷兰皇家帝斯曼集团
维生素 酶制剂
日本味之素公司
丹麦诺维信公司
美国辉瑞公司
二、什么是发酵工程？
现代意义上的发酵工程：利用微生物的特定性状和机能，通过现代 化工程技术，生产有用物质或直接应用于工业化生产的一种技术体 系；是将传统的发酵技术与现代的基因工程、蛋白质工程、细胞工 程、代谢工程、化学工程、生物信息工程和计算机控制等新技术结 合并迅速发展的现代发酵技术。
第一章绪论
第一章 绪论发酵工程 ：发酵工程是指采用现代工程技术手段， 利用微生物的某些特定功能， 有用的产品的一种新技术。
发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要技术基础。
应用遍及轻工、食品、化工、能源、环保、农业、医药等国民经济诸多领域 发酵工程组成 从广义上讲，由三部分组成： 一、何为发酵？是利用微生物或其他生物细胞 （动、植物细胞） 的培养， 产生和积累人们所需产品的过程。
二、发酵工业的发展史1. 天然发酵阶段（ 19 世纪以前） 特点 1. 手工作坊或家庭式生产2. 非纯种培养3. 产品质量不稳定4. 凭经验传授技术5.一般为嫌气发酵 17 世纪后叶，列文虎克发明显微镜，首次观察到大量的微生物 19 世纪中叶，巴斯德（微生物学之父 提出了著名的发酵理论： “一切发酵过程都是微生物 作用的结果。
”），发酵是微生物作用的结果，认识了发酵的生理学意义19 世纪后期，柯赫（细菌学之父） ，建立了单种微生物分离和纯培养技术，利用控制特定 微生物发酵生产特定产品2.纯培养技术的建立（ 1905-1940 年 ） 在一次大战时，魏兹曼开拓了丁醇丙酮发酵，并建立了真正的无杂菌发酵。
特点表面培养 生产过程简单，对设备要求不高 生产规模不大 嫌气或好气发酵 3.深层发酵阶段（ 1940 年以后）1943 年，在发酵罐中采用通气搅拌的深层培养法生产青霉素。
青霉素发酵技术成功地建立起深层通气培养法和一套培养技术（包括通无菌空气，搅拌，培养基灭菌和无 菌接种等） 使微生物在培养过程中的温度、pH 、通气量、营养物的供给都受到了严格的控制，厌氧一-好氧，导致一大批新产品的开发这些都为以后的发酵工业提供了新的概念和模型，成为当代发酵工业兴旺发达的开端 4. 开拓发酵原料（1960年以后）60年代，为了解决由于人迅速增长而带来的粮食短缺问题，进行了非碳水化合物代替碳水 化合物的发酵 主要产品为微生物蛋白质（单细胞蛋白 SCP ）特点机械搅拌发酵罐的容积已经从第三阶段时的 80M 3扩大到150M 3 o以烃为碳源生产微生物细胞作为饲料蛋白质的来源 5. 基因工程阶段（1979年以后）这个阶段以基因工程产品的生产为标志。
《发酵工程绪论》PPT课件
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一、发酵工程的特征
（p13）
1、原料：发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他 农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源 就可进行反应。可以利用废水和废物等作为发酵 的原料进行生物资源的改造和更新。
2、菌种：微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过 变异和菌种选育，可以获得高产的优良菌株并使 生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规 方法难以生产的产品。
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4、发酵的现代概念
• 利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程， 统称为发酵。
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利用微生物的特点：
• 发酵工程所利用的微生物：细菌、放线菌，酵母菌和霉菌等。 • 利用微生物的特点：
(1)对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。 (2)有极强的消化能力。 (3)有极强的繁殖能力。
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（三）发酵工程产品的类型
• 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食品 、医疗保健药物；
• 天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用 生产资料；
• 氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生素； • 单细胞蛋白等微生物菌体。 • 生物能 • 微生物冶炼 • （p3 ）
病用的疫苗等。 • 特点：细胞的生长与产物积累成平行关系，生长速率最大时期也是产物合成速率
最高阶段，生长稳定期产量最高。
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2、微生物代谢产物发酵
• 包括初级代谢产物、中间代谢产物和次级代谢产物。 • 对数生长期形成的产物是细胞自身生长所必需的，称为初级代谢产物或中间代谢
产物。 • 各种次级代谢产物都是在微生物生长缓慢或停止生长时期即稳定期所产生的，来
《发酵工程原理》课件
04
发酵工程应用实例
酒精发酵
酒精发酵简介
酒精发酵原理
酒精发酵是一种通过酵母菌将糖类物质转 化为乙醇和二氧化碳的过程，广泛应用于 酒精饮料、生物能源等领域。
酒精发酵主要基于酵母菌的厌氧代谢，通 过糖酵解途径将葡萄糖转化为乙醇和二氧 化碳。
酒精发酵工艺
酒精发酵的应用
酒精发酵工艺包括原料选择、糖化、发酵 、蒸馏和精馏等步骤，每个步骤都有严格 的操作要求。
生物农药的应用
生物农药广泛应用于农业、林 业等领域，可有效防治病虫害 ，提高农产品质量和产量。
05
发酵工程的前景与挑战
新型生物反应器的研发与应用
总结词
新型生物反应器是发酵工程的重要发 展方向，能够提高发酵效率和产物质 量。
详细描述
新型生物反应器采用先进的材料和设 计，优化了发酵过程中的氧气和营养 物质传递，减少了染菌风险，提高了 产物浓度和收率。
发酵工程通过控制微生物的生长和代谢过程，生产出包括食品、饮料、饲料、医 药品、化学品和农业用化学品等在内的各种有用物质。它具有高度洁净的生产环 境，能够实现高效转化和大规模生产，是现代生物技术的重要组成部分。
发酵工程的发展历程
总结词
发酵工程经历了自然发酵、纯培养技术、通气发酵、 酶工程和基因工程等阶段，发展至今已成为一门高度 综合性的生物工程技术。
02
微生物发酵过程
微生物发酵的类型
厌氧发酵
在无氧条件下，利用厌氧菌进行发酵，产生 乙醇、乳酸等。
兼性厌氧发酵
在有氧和无氧条件下都能进行发酵，产生酒 精、酵母等。
好氧发酵
在有氧条件下，利用好氧菌进行发酵，产生 丙酮、丁醇等。
混合发酵
同时利用多种微生物进行发酵，产生多种代 谢产物。
发酵工程原理 绪论
发酵生产工艺流程
发酵生产过程
5 发酵工程在各学科领域中的应用
医药 食品 化工 农业 能源 环保 冶金
发酵工程在医药工业中的应用
是发酵工程应用最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力最大的领 域。 包括抗生素、氨基酸、维生素、甾体激素、生物制品、治疗 用酶和酶抑制剂等。
部分利用基因工程技术研制的产品
食品加工：以各种原料生产的单细胞蛋白 含醇饮料 发酵乳制品 甜味剂、食品添加剂 食品检验
发酵工程技术在化工能源
－生物酒精
－生物柴油
－甲醇
－氢气
－沼气
化学品 －精细化学品 －大宗化学品 －食品添加剂 －生物塑料 －溶剂 －酚类 －粘合剂 －脂肪酸 －碳黑、颜料 －燃料、香料、墨水 －洗涤剂
基因工程 细胞工程
发酵工程
酶工程
产物
生化工程
产品
产品
产品
4 发酵工业发展简史
▪ 1900以前
自然发酵阶段
▪ 1900—1940 纯培养技术的建立
▪ 1940—1950
通气搅拌纯培养发酵技术的建立
▪ 1950—1960
诱变技术与代谢控制发酵技术的建立
▪ 1960—1970 开拓发酵原料时期（石油发酵时期）
1. 什么是发酵？
微生物的 发酵现象
ferver：发泡、沸腾 fermentation
发酵现象的本质是什么？
－－两种角度（能量、产物）
侧重能量代谢：
1、能够在氧分子参与下进行有氧呼吸产生能量的生物可以 进行：
生 物 化 学
有氧呼吸、糖酵解、厌氧呼吸（兼性微生物） （1）有氧呼吸（氧供应充分、有机物氧化彻底、产生大量 能量） （2）糖酵解（暂时缺氧、有机物氧化不彻底、产生少量能 量）
发酵工艺学第一章绪论
UPSTREAM PROCESSES - genetics, cell … - inoculum development - media formulation - sterilization - inoculation
2020/8/8
FERMENTATION Process Control
FERMENTATION Process Control
2020/8/8
Fermentation engineering
上游工程
UPSTREAM PROCESSES
发酵工程组成
从广义上讲，由三部分组成： 上游工程、发酵过程、下游工程
2020/8/8
FERMENTATION Process Control
下游工程
DOWNSTREAM PROCESSES
上游工程
梭状芽孢杆菌的丙酮丁醇发酵
• 通风发酵
2020/8/8
◆ 需不断通入无菌空气 ◆ 如：利用黑曲霉发酵生产柠檬酸
利用棒杆菌发酵生产谷氨酸 利用黄单胞菌生产黄原胶 抗生素发酵生产
四、发酵工程的组成部分
2020/8/8
四部分组成 1.菌种选育及扩大培养 2.原料预处理及培养基的制备 3.发酵设备及反应条件的选择 4.产品的分离与纯化（提取和精制）
2020/8/8
5.代谢多样：由于各种各样生物体代谢方式、代谢过程的多样 化，以及生物体化学反应的高度选择性，能够专一性地和 高度选择性地对复杂的化合物进行特定部位的氧化、还原 等反应；也能容易地产生比较复杂的高分子化合物（如酶 等）。
6.菌种选育：菌种是进行发酵的根本因素，高产的优良菌株即 可使生产设备得到充分利用，也是创造显著经济效益的关 键，还可以获得按常规方法难以生产的产品。因此，自始 至终都要进行菌种的选育和优化工作。
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FERMENTATION Process Control
FERMENTATION Process Control
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Fermentation engineering
上游工程
UPSTREAM PROCESSES
发酵工程组成
从广义上讲，由三部分组成： 上游工程、发酵过程、下游工程
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FERMENTATION Process Control
下游工程
DOWNSTREAM PROCESSES
上游工程
梭状芽孢杆菌的丙酮丁醇发酵
• 通风发酵
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◆ 需不断通入无菌空气 ◆ 如：利用黑曲霉发酵生产柠檬酸
利用棒杆菌发酵生产谷氨酸 利用黄单胞菌生产黄原胶 抗生素发酵生产
四、发酵工程的组成部分
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四部分组成 1.菌种选育及扩大培养 2.原料预处理及培养基的制备 3.发酵设备及反应条件的选择 4.产品的分离与纯化（提取和精制）
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5.代谢多样：由于各种各样生物体代谢方式、代谢过程的多样 化，以及生物体化学反应的高度选择性，能够专一性地和 高度选择性地对复杂的化合物进行特定部位的氧化、还原 等反应；也能容易地产生比较复杂的高分子化合物（如酶 等）。
6.菌种选育：菌种是进行发酵的根本因素，高产的优良菌株即 可使生产设备得到充分利用，也是创造显著经济效益的关 键，还可以获得按常规方法难以生产的产品。因此，自始 至终都要进行菌种的选育和优化工作。
发酵工程第一章绪论
27
基因工程阶段（现代发酵工业新阶段）
主要特点 基因工程技术、细胞工程技术、酶工程技术 以及发酵过程优化及放大技术的全面进步 高产微生物代谢产物及非微生物代谢产物的 基因工程菌构建及产品的发酵生产 主导碳氧经济发展，碳氢经济的替代及生物 炼制技术的兴起
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28
部分利用基因工程技术研制的产品
广 义 发 酵 工 程 对 生 物
分离和纯化产品。 包括固液分离技术、细 胞破壁技术、产物纯化 技术，以及产品检验和 包装技术等
16
生物技术体系
强调过程优 化与控制
基因工程 细胞工程
发酵工程
生化工程
酶工程
产物
产品
产品
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产品
17
（一）发酵工程发展简史
▪ 1900以前
自然发酵阶段
▪ 1900—1940 纯培养技术的建立
人胰岛素 人生长激素(GH) 表皮生长因子(EGF)
肿瘤坏死因子 白细胞介素-2(IL-2)
尿激酶原 猪生长激素(PGH) 牛生长激素(BGH)
纤维素酶 , -干扰素 乙型肝炎疫苗 集落刺激因子(CSF) 促红细胞生成素(EPO) 抗血友病因子 组织溶纤原激活剂(t-PA)
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29
发酵工程的主要前沿进展
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7
对发酵现象的不同理解
－－两种角度（能量、产物）
生物化学家看待微生物发酵过程：
发酵是酵母无氧呼吸产生能量的过程
生
发酵是指有机化合物进行无氧代谢释放能量 的过程
物
化 学
厌氧发酵是厌氧菌借助氧化-还原反应释放能量的过程
家
需氧发酵是好氧生物在受到分子态氧短缺限制时的不
第一章 绪论
➢ 抗生素，如青霉素等产量世界第一
➢ 维生素C、氨基酸(味精) 、有机酸(如柠檬酸）等 ➢ 产量世界第一
➢ 产品种类多
➢ 5000多家, 相关产业年产值超过2万亿元
发酵工业的现在 中国是发酵工业大国
3
一、发酵的基本概念
(一)、发酵一词的来源 (二) 、发酵的定义
4
(一) 、发酵一词的来源
• 最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽 汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。
• 发酵的英文Fermentation是从拉丁语ferver即 “翻腾”、“沸涌”、“发泡”而来；因为发 酵有鼓泡和类似翻腾、沸涌的现象。
丙烯酸
C3
3-羟基丙酸
富马酸
C4
丁二酸
天冬氨酸
苹果酸
C5
衣康酸
乙酰丙酸
C6
柠檬酸
葡萄糖酸 山梨1醇8
发酵工程的现在－－解决的问题
能源问题：大力开发生物能源
Biodiesel cruise boat (Amsterdam, The Netherlands)
Ethanol powered car (Sweden)
产物提取、纯化和评价、 产物精制、废物处理、 发酵副产品的回收等
11
菌种筛选
发酵罐试验
摇瓶试验
Hale Waihona Puke 12（四）发酵工程的范畴
微生物产物：微生物细胞，酶，药物活性物质，特殊化学物质和食品添加剂
13
三、发酵工业的发展历史
• 天然发酵阶段 • 纯培养技术的建立
巴斯德，科赫等。人为地控制微生物的发酵进程。
• 通气搅拌发酵技术的建立
6
2 、广义的发酵
• 泛指利用生物体制造或生产某些产品或净化环境的过 程的过程包括 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
《发酵工程绪论》课件
《发酵工程绪论》ppt课件
目录
• 发酵工程简介 • 发酵工程的基本原理 • 发酵工程的主要技术 • 发酵工程的应用实例 • 发酵工程的未来发展
01
发酵工程简介
发酵工程定义
01
02
03
发酵工程
利用微生物的代谢过程， 通过现代工程技术手段， 生产有用物质或直接应用 于工业生产的一种技术。
发酵工程的核心
氨基酸的生产
氨基酸简介
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，具有氨基和羧基的有机化合物。
氨基酸的生产
通过发酵工程，可以将糖类物质转化为氨基酸。不同的微生物具有不同的氨基酸合成能 力，通过选择适当的菌种和发酵条件，可以生产出各种氨基酸，如谷氨酸、赖氨酸等。
有机酸的生产
有机酸简介
有机酸是指含有羧基的化合物，具有酸味。
THANKS
感谢观看
合成生物学
结合合成生物学技术，设计和构建新型微生物， 实现特定代谢产物的优化生产。
人工智能与大数据
利用人工智能和大数据技术，对发酵过程进行实 时监控、优化和控制，提高发酵效率。
生物资源的利用与保护
要点一
微生物资源的挖掘与利用
深入挖掘各种微生物资源，利用其代谢产物，实现生物资 源的最大化利用。
要点二
乳酸发酵可以用于生产酸奶、乳酪等乳制 品，以及泡菜、酸豆角等蔬菜制品。乳酸 发酵可以提高食品的口感和品质，延长保 质期，同时还有助于维持肠道菌群平衡。
酶制剂的生产
酶制剂简介
酶是一种具有生物催化功能的蛋白质，酶制 剂则是经过加工制成的酶制品。
酶制剂的应用
酶制剂可以用于食品、饲料、纺织、造纸、 制药等领域。例如，淀粉酶可以用于淀粉加 工，提高淀粉的利用率；蛋白酶可以用于蛋 白质水解，生产氨基酸和肽类物质。
目录
• 发酵工程简介 • 发酵工程的基本原理 • 发酵工程的主要技术 • 发酵工程的应用实例 • 发酵工程的未来发展
01
发酵工程简介
发酵工程定义
01
02
03
发酵工程
利用微生物的代谢过程， 通过现代工程技术手段， 生产有用物质或直接应用 于工业生产的一种技术。
发酵工程的核心
氨基酸的生产
氨基酸简介
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，具有氨基和羧基的有机化合物。
氨基酸的生产
通过发酵工程，可以将糖类物质转化为氨基酸。不同的微生物具有不同的氨基酸合成能 力，通过选择适当的菌种和发酵条件，可以生产出各种氨基酸，如谷氨酸、赖氨酸等。
有机酸的生产
有机酸简介
有机酸是指含有羧基的化合物，具有酸味。
THANKS
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合成生物学
结合合成生物学技术，设计和构建新型微生物， 实现特定代谢产物的优化生产。
人工智能与大数据
利用人工智能和大数据技术，对发酵过程进行实 时监控、优化和控制，提高发酵效率。
生物资源的利用与保护
要点一
微生物资源的挖掘与利用
深入挖掘各种微生物资源，利用其代谢产物，实现生物资 源的最大化利用。
要点二
乳酸发酵可以用于生产酸奶、乳酪等乳制 品，以及泡菜、酸豆角等蔬菜制品。乳酸 发酵可以提高食品的口感和品质，延长保 质期，同时还有助于维持肠道菌群平衡。
酶制剂的生产
酶制剂简介
酶是一种具有生物催化功能的蛋白质，酶制 剂则是经过加工制成的酶制品。
酶制剂的应用
酶制剂可以用于食品、饲料、纺织、造纸、 制药等领域。例如，淀粉酶可以用于淀粉加 工，提高淀粉的利用率；蛋白酶可以用于蛋 白质水解，生产氨基酸和肽类物质。
第一章 发酵工程 绪论
发酵工程的产品
微生物菌体细胞 如酵母、食用菌
微生物酶类 各种酶种、酶制剂、曲霉 微生物代谢产物 初级有氨基酸等，次级有抗
生素 微生物转化产物 工程菌发酵产物 动植物细胞大规模培养产物 利用细胞培养生 产木瓜蛋白酶
发酵工程的应用范围
发酵工程在食品工业上的应用 发酵工程在医药卫生中的应用 发酵工程在化工、能源产品中的应用 发酵工程发展
用植物细胞反应器工厂化生产紫杉醇，紫草宁，
麻黄素等。 用动物细胞反应器生产单克隆抗体，干扰素，生 长激素，生长因子和酶等药物。
（三）化工和能源产品中的应用
利用微生物可以生产乙醇，甘油等一些化
工原料，表面活性剂，有机酸和多糖等。 重组微生物对土壤，水和空气中的多种污 染物具有生物降解作用。 生物催化过程简单，成本低，效益高为精 细化工企业带来了丰厚的经济效益。
发酵工程在环境保护中的应用
（一）在食品工业上的应用
主要包括以下三方面。 第一，生产传统的发酵产品，如啤酒、 果酒、食醋等，使产品的产量和质量得 到明显的提高。 第二，生产各种食品的添加剂。 第三，帮助解决粮食问题。
（二）在医药卫生上的应用
1.生产出了种类繁多的药品
如抗生素，半合成抗生素衍生物及盐，氨基酸， 维生素和干扰素等。
发酵工程生产产品的流程图＊
生产的是微生物直接 合成的产物，通过诱 变改良菌种
自然界分 离的菌种
菌种的选育 根据培养基配 制原则配制成 原料 液体培养基 培养基配制
灭菌
诱变育种 基因工程 细胞工程 生产用菌种 扩大培养
菌种的遗传特性进行定向改 造，从而生产出一般微生物 不能合成的产品 将菌种的数量扩大 检测：细菌数目、产物浓度 添加：必需的培养基组分
发酵工程 第一章 绪论
5、生物技术的生物细胞发酵
利用生物技术所获得的生物细胞：工程菌、杂交 细胞等 主要用于医用产品的生产，如胰岛素、生长激素、 血清白蛋白、干扰素等
典型发酵过程基本示意图
菌种分离， 基因改造， 纯化 菌体
储备菌种
摇瓶培养
种子罐培养
发酵罐
培养液
细胞分离
培养基配制、 灭菌
细胞上清液
产品抽提
产品精制 产品包装 废水处理
1900-1940年：纯种培养技术建立，，汉森建立了酵母菌单细胞 分离、培养和繁殖技术。一战时建立了低碳钢的圆柱形发酵罐， 并采用加压蒸汽灭菌和无菌接种技术，形成无杂菌发酵工艺。酵 母菌体、甘油、柠檬酸、乳酸、丁醇、丙酮等。 1940年后，深层通气搅拌纯培养。二战期间青霉素的大量生产， 借鉴了丙酮、丁醇的纯种培养技术，菌株改良和青霉素的大规模 回收萃取技术也取得了很大进展，为其他抗生素及氨基酸等工业 的发展起了极大的推动作用。
发酵工业的范围
1、以微生物菌体为产物的发酵工业 2、以微生物代谢产物为产品的发酵工业 3、以微生物酶为产品的发酵工业 4、生物转化或修饰化合物的发酵工业 5、生物技术的生物细胞发酵
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1、微生物菌体生产
定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞 为目的产品的发酵工业，包括用于面包工业的酵 母发酵及用于人类或动物食品的微生物菌体蛋白 发酵（香菇类、冬虫夏草等）。 特点：细胞的生长与产物积累成平行关系，生长
厌氧
2丙酮+4ATP+2NADH+2H+2H2O 乳酸（CH3CHOHCOOH）+2NAD+
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3、工业上的发酵
泛指利用微生物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。 现代发酵工程：把所有通过利用微生物或其他 生物细胞培养来获得产物的过程，统称为发酵。 包括：天然发酵过程和人工控制的发酵过程
发酵工程原理
发酵工程原理第一章绪论1.发酵（fermentation）:采用现代工程技术手段，利用天然生物体或人工改造的生物体对原料进行加工，为人类生产有用的产品，或直接把生物体应用于工业生产的过程。
【名】2.第一阶段（~1900年）：酒精、醋；第二阶段（1900~1940）：酵母面包、甘油、柠檬酸、丙酮；第三阶段（1940~1960）：青霉素、链霉素、赤霉素、氨基酸、核苷酸、酶【判、单】3.1900~1940年期间是发酵工业的第二阶段【判】4.从发霉的甜瓜中筛选“产黄青霉”菌株，使青霉素效价提高了几百倍。
【判、填】5.现代发酵工程是以基因工程的诞生为标志，以微生物工程为核心内容。
【填】6.发酵工程的6个部分：a.菌种以及确定的种子培养基和发酵培养基的组成；b.培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌；c.大规模的有活性、纯种的种子培养物的生产；d.发酵罐中微生物最优的生长条件下产物的大规模生产；e.产物的提取、纯化；f.发酵废液的处理。
7.选育菌种的基本方法：自然选育、抗噬菌体选育、诱变育种、代谢工程育种、基因定向育种、基因组改组。
【填】8.我国已是发酵工业大国，但不是发酵强国。
【判】9.发酵产业的差距：【解】a.工业生产菌种的技术水平较差b.发酵工业相对落后。
c.产品科技含量低，产品浓度低、能耗高、污染大。
d.装备水平落后。
第二章微生物菌种制备原理与技术1.发酵工业常用的微生物主要有：细菌、放线菌、酵母菌和霉菌。
【填】细菌、放线菌偏碱7~7.5；霉菌和酵母偏酸4.5~6.2.自然界分离筛选目的菌株的一般步骤和方法：【解】a.含微生物样品的采集b.含微生物样品的富集培养c.微生物的分离d.野生型目的菌株的筛选f.野生型目的菌株的菌株鉴定3.菌种退化：生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良菌株，由于进行移接传代或保藏之后，群体中某些生理特征和形态特性逐渐减退或完全丧失的现象。
【名】4.工业微生物菌种的保藏方法：斜面保藏法（1~3个月）、液体石蜡油保藏法、冷冻干燥保藏法、真空干燥法、液氮超低温保藏法、工程菌的保藏。