發(fā)酵工程學習

1、發(fā)酵工程學習第1頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二發(fā)酵工程 發(fā)酵工程是生物技術的重要組成部分，是生物技術產業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。它將微生物學、生物化學和化學工程學的基本原理有機地結合起來，是一門利用微生物的生長和代謝活動來生產各種有用物質的工程技術。又稱為微生物工程。 目前，人們把利用生物細胞的生命活動來制備目的產物的過程統(tǒng)稱為發(fā)酵。第2頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二發(fā)酵工程的發(fā)展簡史 1.自然發(fā)酵階段。發(fā)酵技術有著悠久的歷史，早在幾千年前，人們就開始從事釀酒、制醬、制奶酪等生產。 2.純培養(yǎng)技術的建立。 3.深層通風培養(yǎng)技術的建立。4.代謝控制發(fā)酵技

2、術的建立。 5.固定化酶技術、細胞工程技術、基因工程技術的建立。第3頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二發(fā)酵工程的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 在發(fā)達國家，發(fā)酵工業(yè)的產值占國民生產總值的5%。在醫(yī)藥產品中，發(fā)酵產品的產值占20%。在醫(yī)藥、食品、化工、冶金、資源、能源、環(huán)境等諸多領域有著廣泛的應用。第4頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二第一節(jié) 發(fā)酵工程概況一、發(fā)酵生產類型1.微生物菌體發(fā)酵（酵母、單細胞蛋白、藥用真菌、殺蟲劑等）；2.微生物酶發(fā)酵（淀粉酶、糖化酶、氨基?；?、青霉素?；傅龋?.微生物代謝產物發(fā)酵（初級代謝產物、次級代謝產物）；4.微生物的轉化發(fā)酵：

3、微生物轉化是利用微生物細胞的一種或多種酶，把一種化合物轉變成更有經濟價值的產物。5.生物工程細胞的發(fā)酵，是指利用生物工程技術所獲得的細胞進行培養(yǎng)的新型發(fā)酵，其產物多種多樣。第5頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二初級代謝產物和次級代謝產物 在菌體對數(shù)生長期所產生的產物，如氨基酸、核苷酸、蛋白質、核酸、糖類等，是菌體生長繁殖所必需的，這些產物叫做初級代謝產物。 在菌體生長靜止期，某些菌體能合成一些具有特定功能的產物，如抗生素、生物堿、植物生長因子等，這些產物與菌體的生長繁殖無明顯關系，叫做次級代謝產物。第6頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二二、發(fā)酵技術的

4、特點1.多個反應過程可在發(fā)酵過程中一次完成；2.反應通產在常溫常壓下進行，條件溫和，能耗少，設備很簡單；3.原料來源廣泛，可再生；4.可特異性地進行復雜的化學反應；5.要求無菌操作。第7頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二三、發(fā)酵技術的應用 發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術的重要組成部分制以，得到越來越廣泛的應用。 1.醫(yī)藥工業(yè)：抗生素、維生素、胰島素、乙肝疫苗、干擾素等； 2.食品工業(yè)：微生物蛋白、氨基酸、飲料、酒類和一些食品添加劑（檸檬酸、乳酸、天然色素等）； 3.能源工業(yè)：酒精、沼氣、微生物采油； 4.化學工業(yè)：化工原料（乙醇、丙酮、丁醇）、生物表面活性劑； 5.農牧業(yè)：生物

5、固氮、生物殺蟲劑、微生物飼料； 6.冶金工業(yè)和環(huán)境保護。第8頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二第二節(jié) 微生物發(fā)酵過程 根據微生物的種類不同（好氧、厭氧、兼性厭氧），可以分為好氧性發(fā)酵、厭氧性發(fā)酵和兼性發(fā)酵三大類：（1）好氧性發(fā)酵，如檸檬酸發(fā)酵，谷氨酸發(fā)酵。（2）厭氧性發(fā)酵，如乳酸發(fā)酵，丙酮、丁醇發(fā)酵。（3）兼性發(fā)酵，如酵母菌卻氧條件下發(fā)酵生產酒精，有氧條件下繁殖菌體。第9頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二一、工業(yè)生產常用微生物 當前發(fā)酵工業(yè)所用菌種的總趨勢：從野生菌轉向變異菌；從自然選育轉向代謝控制育種；從誘發(fā)基因突變轉向基因工程的定向育種。工業(yè)上常

6、用的微生物是：（1）細菌 （2）放線菌（3）酵母菌 （4）霉菌（5）其他微生物 a 擔子菌 b 藻類第10頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二二、培養(yǎng)基 培養(yǎng)基是提供微生物生長繁殖和生物合成各種代謝產物需要的多種營養(yǎng)物質的混合物。培養(yǎng)基的成分和配比，對微生物的生長、繁育、代謝及產物的積累，甚至對發(fā)酵工業(yè)的生產工藝都有很大的影響。 1、培養(yǎng)集的種類，依據其在生長中的用途，可將培養(yǎng)基分成： （1）孢子培養(yǎng)基，是供制備孢子用的 。 （2）種子培養(yǎng)基，是供孢子發(fā)芽和菌體生長繁殖用的。 （3）發(fā)酵培養(yǎng)基，是供菌體生長繁殖和合成大量代謝產物用的。 2、發(fā)酵培養(yǎng)基的組成 （1）碳源 （2

7、）氮源 （3）無機鹽和微量元素 （4）生長因子 （5）水 （6）產物形成的誘導物、前體和 促進劑第11頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二三、發(fā)酵的一般過程 發(fā)酵工藝多種多樣，但基本上包括以下幾個過程： 1、菌種制備 2、種子擴大培養(yǎng) 是指將保存的生產菌種逐級擴大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質量的純種的過程。 3、發(fā)酵，是微生物合成大量產物的過程。 4、下游處理 發(fā)酵結束后，要對發(fā)酵液和生物細胞進行分離和提純精制，將發(fā)酵產物制成合乎要求的產品。第12頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二第三節(jié) 發(fā)酵操作方式及工藝控制1、發(fā)酵的操作方式（1）分批發(fā)酵，營養(yǎng)物和菌種一

8、次加入進行培養(yǎng)，直到結束放出。（2）連續(xù)發(fā)酵，是指以一定的速度向發(fā)酵罐內添加新鮮培養(yǎng)基，同時以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內的液量維持穩(wěn)定，微生物在穩(wěn)定狀態(tài)下生長。其反應器有攪拌罐式反應器和管式反應器兩種。（3）補料分批發(fā)酵，是指在微生物分批發(fā)酵中，以某種方式向培養(yǎng)系統(tǒng)補加一定物料的培養(yǎng)技術。第13頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二連續(xù)發(fā)酵與分批發(fā)酵的比較優(yōu)點：1.微生物的生長和產物形成保持穩(wěn)定； 2.能實現(xiàn)機械化和自動化； 3.提高設備利用率，縮短發(fā)酵周期；缺點：1.容易造成雜菌污染； 2.對設備、儀器及控制元件的技術要求 較高；第14頁，共24頁，2022年，5

9、月20日，4點49分，星期二第15頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二第16頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二第17頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二第18頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二2、發(fā)酵工藝控制 發(fā)酵過程中，為了能對生產過程進行控制，需要對有關工藝參數(shù)進行定期取樣測定或進行連續(xù)測量。對發(fā)酵影響較大的參數(shù)有：（1）溫度，影響酶活性，改變菌體代謝方向。（2）pH值，影響酶或性，影響細胞膜的通透性。（3）溶解氧濃度。第19頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二第四節(jié) 發(fā)酵設備 進行微生

10、物深層培養(yǎng)的設備統(tǒng)稱發(fā)酵罐。優(yōu)良的發(fā)酵裝置應具有嚴密的結構，良好的液體混合性能，較高的傳質、傳熱速率，配套的檢測及控制儀表。1、機械攪拌式發(fā)酵罐，利用機械攪拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合，促進氧的溶解。包括：通用式發(fā)酵罐和自吸式發(fā)酵罐。2、通風攪拌式發(fā)酵罐，在通風攪拌式發(fā)酵罐中，通風的目的不僅是供給微生物所需要的氧，同時還利用發(fā)酵罐的空氣，代替攪拌器使發(fā)酵液均勻混合。包括空氣代生式發(fā)酵罐和高位塔式發(fā)酵罐。3、厭氧發(fā)酵設備第20頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二第21頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二第22頁，共24頁，2022年，5月20日，4點

11、49分，星期二第23頁，共24頁，2022年，5月20日，4點49分，星期二藥智網簡介藥智網由重慶康洲科貿有限公司獨家運營中國最大的生物醫(yī)藥在線技術交易平臺如果您需要資料卻找不到？如果您想合成一個化合物卻沒有成功？如果您想降低成本，改進工藝？如果您擔心購買的技術不符合要求？如果藥智網給您提供一個絕佳的平臺！您可以在網站上發(fā)布懸賞任務，向數(shù)十萬專業(yè)技術人員征集解決方案。免收任何手續(xù)費！您將購買的技術實驗驗證后，再行正式付款，確保交易技術的可靠。全國統(tǒng)一客服電話：400-678-0778，QQ: 1667479459國內最大的醫(yī)藥數(shù)據庫-20個數(shù)據庫供免費查詢藥品標準數(shù)據庫系統(tǒng)收錄了2010、2005年藥典、1-75冊新藥轉正標準、中藥成方制劑、中成藥匯編、地標升國標、進口標準、單頁標準在內的全部國家藥品標準。藥材標準數(shù)據庫系統(tǒng)收錄了2010、2005年藥典；蒙藥、藏藥、