發(fā)酵工程概述

發(fā)酵工程概述1第1頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三第一章發(fā)酵工程概述

第一節(jié)發(fā)酵工藝學(xué)的定義和特點(diǎn)一、生物工藝學(xué)：應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)的原理，依靠生物作用劑的作用將物料進(jìn)行加工以提供產(chǎn)品為社會(huì)服務(wù)。1982年國際合作及發(fā)展組織提出的。生物作用劑（生物催化劑）不單是微生物細(xì)胞，還包括動(dòng)、植物細(xì)胞、酶。二、參考書：《氨基酸發(fā)酵工業(yè)學(xué)》、《酒精與蒸餾酒工藝學(xué)》三、特點(diǎn)1．生物技術(shù)的多學(xué)科性2．生物催化劑的特性3．生物反應(yīng)過程2第2頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三1，發(fā)酵一詞的來源“發(fā)酵”（Fermentation）一詞是拉丁語“沸騰”（fervere）的派生詞，它描述酵母作用于果汁或麥芽浸出液時(shí)產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象。產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象是由浸出液中的糖在缺氧條件下降解而產(chǎn)生的二氧化碳所引起的。3第3頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三2，狹義“發(fā)酵”的定義在生物化學(xué)或生理學(xué)上發(fā)酵是指微生物在無氧條件下，分解各種有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式，或者更嚴(yán)格地說，發(fā)酵是以有機(jī)物作為電子受體的氧化還原產(chǎn)能反應(yīng)。如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精并放出二氧化碳。同時(shí)獲得能量，丙酮酸被還原為乳酸而獲得能量等等。4第4頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三3，廣義“發(fā)酵”的定義工業(yè)上所稱的發(fā)酵是泛指利用生物細(xì)胞制造某些產(chǎn)品或凈化環(huán)境的過程，它包括厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等的生產(chǎn)。產(chǎn)品即有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等。5第5頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三1．生物技術(shù)的多學(xué)科性生物學(xué)：生化、分子生物學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)、生理學(xué)、分類學(xué)?；瘜W(xué)：有機(jī)、無機(jī)、物化、分析化學(xué)。工程學(xué)：化學(xué)工程、機(jī)械工程、電子工程等。

要求知識(shí)全面。6第6頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三1.1.1生物技術(shù)的多學(xué)科性7第7頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三2．生物催化劑的特性生物催化劑是游離的或固定化的細(xì)胞或酶的總稱，它們?cè)谏锓磻?yīng)過程中起著催化劑的作用。生物技術(shù)：具體的技術(shù)手段及對(duì)生物技術(shù)各方面的總和。游離

細(xì)胞（動(dòng)、植、微生物）活細(xì)胞（增殖細(xì)胞）

固定化生物催化劑滅活細(xì)胞（休止細(xì)胞）

游離

酶

固定化8第8頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三活細(xì)胞催劑與酶催化劑的比較。

項(xiàng)目活細(xì)胞催化劑酶催化劑用途系列的串聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)物可以是細(xì)胞本身或簡單以至復(fù)雜的反應(yīng)產(chǎn)物單酶—-單一反應(yīng)多酶---若干串聯(lián)反應(yīng)物或多產(chǎn)物反應(yīng)來源和價(jià)格少量種子液繁殖，價(jià)廉技術(shù)要求高，價(jià)格昂貴穩(wěn)定性略高需不斷維持較差輔酶再生新陳代謝中自行解決技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題難解決原料要求粗放簡單，要高純度底物反應(yīng)時(shí)間長短反應(yīng)器及操作方式體積較大，較簡單體積較小，但復(fù)雜過程控制復(fù)雜簡單產(chǎn)品分離復(fù)雜簡單工業(yè)應(yīng)用較多較少9第9頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三典型的發(fā)酵過程示意圖10第10頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三3．生物反應(yīng)過程：將生物技術(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)工藝及工程開發(fā)，成為可供工業(yè)生產(chǎn)的工藝過程統(tǒng)稱為生物反應(yīng)過程。包括：發(fā)酵過程，酶反應(yīng)過程，動(dòng)、植物細(xì)胞組織培養(yǎng)過程。11第11頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三通常發(fā)酵生產(chǎn)過程是六部分組成原料預(yù)處理、種子培養(yǎng)（擴(kuò)大）、空氣除菌（好氣性發(fā)酵）、發(fā)酵（主要階段）、提煉、成品檢驗(yàn)。上游技術(shù)的人一定要注意在產(chǎn)物提高的同時(shí)，毒素、色素等雜質(zhì)不能太多，注意培養(yǎng)基的配比，為后面提取不產(chǎn)生困難。12第12頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三發(fā)酵生產(chǎn)的條件某種適宜的生物細(xì)胞或酶保證或控制微生物進(jìn)行代謝的各種條件（培養(yǎng)基組成，溫度，溶氧pH等）進(jìn)行發(fā)酵的設(shè)備提取菌體或代謝產(chǎn)物，精制成產(chǎn)品的方法和設(shè)備13第13頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三四、發(fā)酵工程的特點(diǎn)

發(fā)酵和其他化學(xué)工業(yè)的最大區(qū)別在于它是生物體所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。其主要特點(diǎn)如下：1，發(fā)酵過程一般來說都是在常溫常壓下進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)安全，要求條件也比較簡單。2，發(fā)酵所用的原料簡單粗放。通常以淀粉、糖蜜或其他農(nóng)副產(chǎn)品為主，只要加入少量的有機(jī)和無機(jī)氮源就可進(jìn)行反應(yīng)。微生物因不同的類別可以有選擇地去利用它所需要的營養(yǎng)?；谶@一特性，可以利用廢水和廢物等作為發(fā)酵的原料進(jìn)行生物資源的改造和更新。14第14頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三3，發(fā)酵過程是通過生物體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式來完成的，反應(yīng)的專一性強(qiáng)，因而可以得到較為單一的代謝產(chǎn)物。4，發(fā)酵過程中對(duì)雜菌污染的防治至關(guān)重要。除了必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格消毒處理和空氣過濾外，反應(yīng)必須在無菌條件下進(jìn)行。如果污染了雜菌，生產(chǎn)上就要遭到巨大的經(jīng)濟(jì)損失，要是感染了噬菌體，對(duì)發(fā)酵就會(huì)造成更大的危害。因而維持無菌條件是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵。15第15頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三5，由于生物體本身所具有的反應(yīng)機(jī)制，能夠?qū)Ｒ恍缘睾透叨冗x擇性地對(duì)某些較為復(fù)雜的化合物進(jìn)行特定部位地氧化、還原等化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，也可以產(chǎn)生比較復(fù)雜的高分子化合物。6，微生物菌種是進(jìn)行發(fā)酵的根本因素，通過變異和菌種篩選，可以獲得高產(chǎn)的優(yōu)良良菌株并使生產(chǎn)設(shè)備得到充分利用，也可以因此獲得按常規(guī)方法難以生產(chǎn)的產(chǎn)品。7，工業(yè)發(fā)酵與其他工業(yè)相比，投資少，見效快，并可以取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。16第16頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三五、發(fā)酵工程的地位1.生物工程重要的組成部分發(fā)酵工程(Fermentation)

酶工程(蛋白質(zhì)工程)(Enzymeengineering&

Proteinengineering)

基因工程(Geneticengineering)

細(xì)胞工程(Cellengineering)2.生物工程中其他技術(shù)產(chǎn)業(yè)化表達(dá)的重要手段基因工程菌動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)3.生命科學(xué)研究的對(duì)象或載體17第17頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展簡史18第18頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)——微生物純種分離培養(yǎng)技術(shù)建立自然發(fā)酵時(shí)期：知其然而不知其所以然，如厭氣性——酒類，好氣性——醋。微生物純種分離培養(yǎng)技術(shù)，開創(chuàng)了人為控制微生物時(shí)代，減少了腐敗現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了無菌操作；發(fā)明了簡便的密封式發(fā)酵罐；人工控制條件，提高發(fā)酵效率，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。19第19頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三20世紀(jì)40年代，由于二戰(zhàn)暴發(fā)，刺激了抗生素發(fā)酵工業(yè)的興起，成功建立起深層通氣培養(yǎng)法及整套工藝，包括向發(fā)酵罐內(nèi)通入大量無菌空氣、通過攪拌使空氣分布均勻、培養(yǎng)基的滅菌和無菌接種、通氧量、pH、培養(yǎng)物供給等均已解決，刺激了有機(jī)酸、酶制劑、維生素、激素等的大規(guī)模生產(chǎn)。第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)

——通氣攪拌的好氧發(fā)酵工程技術(shù)建立（深層液態(tài)發(fā)酵）20第20頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三以動(dòng)態(tài)生物化學(xué)和遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，將微生物進(jìn)行人工誘變，選育高產(chǎn)菌株，實(shí)現(xiàn)有選擇地大量生產(chǎn)目的產(chǎn)物。該技術(shù)先在氨基酸生產(chǎn)上獲得成功，而后在核苷酸、有機(jī)酸、抗生素等其它產(chǎn)品中得到應(yīng)用。代謝控制發(fā)酵：利用生物化學(xué)或遺傳學(xué)的方法，人為地改變或控制微生物代謝，使其有用產(chǎn)物大量積累的方法。第三個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)

——人工誘變育種和代謝控制發(fā)酵工程技術(shù)的建立21第21頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三

發(fā)酵罐的大型化、多樣化、連續(xù)化和自動(dòng)化方面有了極大發(fā)展。發(fā)酵過程的基本參數(shù)包括T、Ph、罐壓、溶O2、Eh、空氣流量、泡沫、CO2含量等均可自動(dòng)記錄和控制。（在線測試探頭等）

第四個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)

——發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、發(fā)酵的連續(xù)化自動(dòng)化工程技術(shù)的建立22第22頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三DNA重組技術(shù)大大推動(dòng)了生物技術(shù)的發(fā)展。細(xì)胞融合技術(shù)：基因體外重組與克隆的工程菌株構(gòu)建。DNA重組技術(shù)23第23頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三

針對(duì)單純發(fā)酵法的缺陷，利用發(fā)酵法生產(chǎn)前體，用化學(xué)合成法得到終產(chǎn)品或反之。第五個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)

——微生物生物合成和化學(xué)反應(yīng)合成相結(jié)合工程技術(shù)的建立24第24頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展簡史25第25頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三26第26頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用一、發(fā)酵技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用二、發(fā)酵技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用

三、發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于輕工、食品用酶的生產(chǎn)四、發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于化工能源產(chǎn)品的生產(chǎn)

五、發(fā)酵技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用六、發(fā)酵技術(shù)在環(huán)保中的應(yīng)用七、發(fā)酵技術(shù)用于金屬浸取八、發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于高技術(shù)研究開發(fā)27第27頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三一、發(fā)酵技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用1.含醇飲料2.傳統(tǒng)調(diào)味品及發(fā)酵食品3.發(fā)酵乳品4.新技術(shù)生產(chǎn)的食品原料5.食品添加劑28第28頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三

二、發(fā)酵技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用1．各種抗生素2．各種氨基酸3．維生素4．甾體激素5．生物制品6．單克隆抗體7．其它29第29頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三3.1.2生物技術(shù)在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

基因工程藥物生物工程藥物就是利用生物工程技術(shù)制造的藥物，是生物工程服務(wù)于社會(huì)的一類新產(chǎn)品。它和傳統(tǒng)的化學(xué)藥物以及從動(dòng)、植物中提取藥物的最大區(qū)別在于生產(chǎn)過程。通過基因工程或細(xì)胞工程培養(yǎng)出高產(chǎn)菌種或動(dòng)、植物細(xì)胞株，稱為“工程菌”或“工程細(xì)胞株”，再利用現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)大規(guī)模培養(yǎng)，從中提取出所需藥物。30第30頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三天然稀有的醫(yī)用活性多肽或蛋白質(zhì)：

用于抗病毒、抗腫瘤的藥物干擾素和白細(xì)胞介素等；用于治療心血管系統(tǒng)疾病的藥物有尿激酶原及組織型溶纖蛋白酶原激活因子等；用于防治傳染病的有各種疫苗，如乙型肝炎疫苗、腹瀉苗等；用于體內(nèi)起調(diào)節(jié)作用的激素有胰島素和其它生長激素等。自從1982年美國首次批準(zhǔn)基因工程胰島素上市以來，各國已有十多種基因工程醫(yī)藥產(chǎn)品先后獲準(zhǔn)上市，有更多的基因工程產(chǎn)品正在進(jìn)行不同階段的臨床試驗(yàn)。基因工程制藥產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步形成。31第31頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三通過細(xì)胞工程可以生產(chǎn)醫(yī)藥用的單克隆抗體：

利用淋巴細(xì)胞雜交瘤株，通過大量細(xì)胞培養(yǎng)，可制備出高度專一和生物學(xué)結(jié)構(gòu)單一的單克隆抗體。它在生物和醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究、疾病的診斷、預(yù)防和治療中成為有力工具。32第32頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三微生物催化反應(yīng)：

利用微生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)可以對(duì)化學(xué)方法難以合成的中間體進(jìn)行合成，結(jié)合化學(xué)方法研制新的合成路線，從而生產(chǎn)活力更強(qiáng)的衍生物，例如更高效的抗腫瘤藥物羥基喜樹堿和前列腺素；通過基因誘變，使微生物產(chǎn)生新的合成途徑，從而獲得新的代謝產(chǎn)物，例如去甲基四環(huán)素等；利用微生物產(chǎn)生的酶，對(duì)藥物進(jìn)行化學(xué)修飾。33第33頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三基因工程藥物：

1977年美國加洲大學(xué)和國立醫(yī)學(xué)中心將生長激素釋放抑制因子基因與大腸桿菌pBB322質(zhì)粒DNA實(shí)現(xiàn)了體外重組，并從10升這樣大腸桿菌發(fā)酵液中提取到5mg這種激素。按常規(guī)需要50萬只羊的腦才能提取。這是首次得到的基因工程藥物。用于治療心血管系統(tǒng)疾病的藥物有尿激酶原及組織型溶纖蛋白酶原激活因子等；用于防治傳染病的有各種疫苗，如乙型肝炎疫苗、腹瀉苗等；用于體內(nèi)起調(diào)節(jié)作用的激素有胰島素和其它生長激素等,人生長激素、α-干擾素、人絨毛膜生長激素、促紅細(xì)胞生成素、白細(xì)胞介素-2、凝血因子VII、抗胰蛋白酶、尿激酶等。有更多的基因工程產(chǎn)品正在進(jìn)行不同階段的臨床試驗(yàn)。34第34頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三基因診斷：

人類的遺傳病有2000種左右，染色體數(shù)目異常、染色體畸變、基因結(jié)構(gòu)改變都可導(dǎo)致先天性遺傳疾病。如鐮刀型紅細(xì)胞貧血癥就是由于血紅蛋白β-亞基第6位氨基酸密碼突變引起的，苯丙酮酸尿癥則是由于苯丙氨酸羥化酶基因缺失引起。遺傳病很難治，如果在胚胎發(fā)育早期就診斷出，則可以采用人工流產(chǎn)的方法預(yù)防出生，或在出生后早期治療。一般，基因突變會(huì)導(dǎo)致其限制性內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)的丟失或新生。一種稱為“限制酶酶解片段長度多態(tài)性分析”方法可以檢測出突變的基因。對(duì)于那些基因順序明確，致病基因突變點(diǎn)已知的遺傳病，可采用一種“等位特異性寡核苷酸探針檢測法”進(jìn)行診斷?！熬酆厦告湻磻?yīng)”技術(shù)，也常被用于診斷。35第35頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三基因治療：

基因治療是目前醫(yī)學(xué)上最熱門的研究課題，1990年美國成功地為一位患重癥聯(lián)合免疫缺陷（腺苷脫氨酶缺陷）綜合征的小女孩實(shí)施基因治療，原來只能終生在無菌隔離條件下生存，現(xiàn)在回到了自然生活。近10年來，世界上已有近400基因治療方案開始應(yīng)用于臨床，其中美國占了一半。由于起步時(shí)間短，基因治療尚處于基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)階段。我國轉(zhuǎn)基因治療計(jì)劃已列入高科“863”計(jì)劃已取得成果。復(fù)旦大學(xué)在血友病基因治療方面取得進(jìn)展。36第36頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三“生物導(dǎo)彈”：

“生物導(dǎo)彈”是免疫導(dǎo)向藥物的形象稱呼，它由單克隆抗體與藥物、酶或放射性同位素配合而成，因帶有單克隆抗體而能自動(dòng)導(dǎo)向，在生物體內(nèi)與特定目標(biāo)細(xì)胞或組織結(jié)合，并由其攜帶的藥物產(chǎn)生治療作用。生物導(dǎo)彈在核醫(yī)學(xué)上，特別在人體掃描圖技術(shù)和腫瘤定位方面已獲得很大進(jìn)展。例如，向病人血液中注射用示蹤量放射性物質(zhì)標(biāo)記的單克隆抗體，抗體將攜帶放射活性物質(zhì)通過全身血液滲透到所有組織。由于腫瘤細(xì)胞表面有特異性抗原可與單克隆抗體結(jié)合，因而這種抗體一放射性同位素結(jié)合物就不斷積累在腫瘤上。應(yīng)用常規(guī)核醫(yī)學(xué)顯示微儀器掃描病人身體，就可以在攝影底片上得到放射活性圖像，放射活性密集的區(qū)域即腫瘤所在部位。37第37頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三“動(dòng)物藥廠”：

早期的轉(zhuǎn)基因藥物是通過大腸桿菌生產(chǎn)的，分離純化十分困難，所以極其昂貴?，F(xiàn)在則希望從轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的血液或奶中得到。1998年初，上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所傳出了震驚世界的消息：中國科學(xué)家已經(jīng)獲得5只轉(zhuǎn)基因山羊。其中一只奶山羊的乳汁中，含有堪稱血友病人救星的藥物蛋白——有活性的人凝血因子。38第38頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物就像一座天然原料加工廠，可以源源不斷地提供人類所需要的寶貴產(chǎn)品。經(jīng)動(dòng)物體內(nèi)自然加工的產(chǎn)品，可直接分泌到乳汁中，便于收集而不必像“殺雞取卵”一樣傷害動(dòng)物本身，也不需要制造基因藥物花費(fèi)昂貴的投資的特殊設(shè)備。用轉(zhuǎn)基因家畜生產(chǎn)1克藥物蛋白質(zhì)，所需成僅0.2-0.5美元。與傳統(tǒng)的800-5000美元相比，相差竟有千倍萬倍之大。而且，它的產(chǎn)量之高，也出乎意料，科學(xué)家們測算，一只轉(zhuǎn)基因羊提供的活性蛋白，相當(dāng)于上海全年獻(xiàn)血總量所含同蛋白質(zhì)的總和。39第39頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三

巨大的經(jīng)濟(jì)利益“指揮”著世界各國的科學(xué)家在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究領(lǐng)域內(nèi)孜孜以求。目前，世界上已有數(shù)十家轉(zhuǎn)基因動(dòng)物公司，重點(diǎn)研究通過動(dòng)物乳汁生產(chǎn)貴重的藥用蛋白質(zhì)和營養(yǎng)藥物，一些走在前面的公司已獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。荷蘭一家公司用轉(zhuǎn)基因牛生產(chǎn)乳鐵蛋白，每年銷售額達(dá)數(shù)億美元；英國羅斯林研究所（即第一個(gè)研究出克降羊）用轉(zhuǎn)基因羊生產(chǎn)可治療肺腫的一種蛋白酶，每升羊奶可售6000美元,年銷售額可望達(dá)到250億美元。那時(shí)，因?yàn)轱曫B(yǎng)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，畜牧業(yè)的面貌將大變，成為具有高額利潤的新型高科技產(chǎn)業(yè)。到21世紀(jì)，世界將遍布“動(dòng)物藥廠”。40第40頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三3.1.3生物技術(shù)能源與環(huán)保方面的應(yīng)用

選育可大量生產(chǎn)能源化學(xué)物質(zhì)的工程菌，開發(fā)生物來源的石油替代產(chǎn)品；選育可降解工業(yè)和生活廢棄物的工程菌，用以處理垃圾，變廢為寶；處理工業(yè)“三廢”，石油泄漏等，解決環(huán)境污染問題。生物學(xué)家們正嘗試運(yùn)用生物技術(shù)開發(fā)出能夠?qū)⒅参镏械睦w維素降解進(jìn)而轉(zhuǎn)化為可以燃燒的酒精等新能源。自然界有取之不盡的植物纖維素資源，這項(xiàng)技術(shù)的突破有可能成為能源技術(shù)的新方向。美國科學(xué)家已用基因工程培育出了一種能同時(shí)降解四種烴類的“超級(jí)工程菌”。原先自然菌要用一年才能消化掉的海上浮油，這種細(xì)菌幾個(gè)小時(shí)就能吃光，所以可以利用它來迅速消除因油輪失事造成的海洋各種污染。41第41頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三三、發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于輕工、食品用酶的生產(chǎn)糖酶蛋白酶果膠酶脂肪酶凝乳酶過氧化氫酶42第42頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三四、發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于化工能源產(chǎn)品的生產(chǎn)如在原料的變換與擴(kuò)大，由以往由糖（淀粉）為原料，現(xiàn)可利用石油中的正烷燃、餾份油、天然氣、氣態(tài)烴，還可利用石油的二次制品甲醇、醋酸、乙醇為主要原料，還可用于二次采油，二次采油除可利用注水，注氣外，還可利用一些產(chǎn)酸產(chǎn)氣的菌，經(jīng)人工培養(yǎng)一段時(shí)間，作為種子注入到地下油層，讓微生物大量繁殖，產(chǎn)酸產(chǎn)氣，產(chǎn)氣可使油擠出，也可溶于油，使油粘度降低，脫離地下巖石，酸也可使油脫離巖石。43第43頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三五、發(fā)酵技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用１、無性快速繁殖２、脫毒植株的獲得３、單倍體育種４、原生質(zhì)體融合５、人工種子６、優(yōu)良牲畜的擴(kuò)大培養(yǎng)７、植物品種改良44第44頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

植物基因工程是指植物學(xué)領(lǐng)域的基因工程，其研究對(duì)象是植物。利用植物基因工程技術(shù)，改良作物蛋白質(zhì)成分，提高作物中必需的氨基酸含量，培育抗病毒、抗蟲害、抗除草劑的工程植株以及抗鹽、抗旱等逆境植株，在當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已顯示出巨大的經(jīng)濟(jì)效益，并展示了植物基因工程在未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣闊前景。

45第45頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三品質(zhì)育種

高產(chǎn)作物：最早運(yùn)用基因克隆技術(shù)的基因是植物種子、塊莖等貯藏器官中的貯藏蛋白基因。菲律賓馬尼拉的國際水稻研究所已經(jīng)培育出超級(jí)水稻，1.5萬斤/公傾。非洲培育出超級(jí)木薯增產(chǎn)10倍。我國袁隆平被譽(yù)為“雜交水稻之父”現(xiàn)在培育出的高光效水稻2.25萬公斤/公傾。高光效玉米6萬公斤/公傾。

46第46頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三促進(jìn)健康的食品：杜邦和孟山都公司即將推出多種可榨取有益心臟的食用油的大豆。兩大公司還將聯(lián)手推出味道更鮮美且更容易消化的強(qiáng)化大豆新品種。一般情況下，玉米、小麥、水稻等谷類蛋白中缺乏賴氨酸?，F(xiàn)在已培育出高賴氨酸的玉米、小麥和水稻。

47第47頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三生物改良新飼料：

給家禽和奶牛喂食生物改良飼料，以便為人類提供更優(yōu)良的蛋白質(zhì)并幫助動(dòng)物吸收磷。生物改良飼料可以產(chǎn)生兩項(xiàng)效益，即既能降低飼料成本，又能減少動(dòng)物糞便中磷含量，因而有益于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

48第48頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三含抗疾病物質(zhì)農(nóng)作物：

艾爾姆公司與其它公司合作，正在研究高含量抗癌物質(zhì)的西紅柿，以及可用于生產(chǎn)血紅蛋白的玉米和大豆。杜邦公司正在研究如何使大豆含有異黃酮成分，人們食用這種大豆就可以防止心臟病發(fā)作。此外，內(nèi)含疫苗的香蕉和馬鈴薯也正在加緊研究中。49第49頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三特種轉(zhuǎn)基因棉花和玉米：

孟山都公司正在采用生物工程技術(shù)改良棉花，以使其出產(chǎn)天然藍(lán)色和黃褐色纖維用于紡織布料。杜邦公司開發(fā)的一種微生物，有助于在棉花中產(chǎn)生超高彈性聚酯纖維，而卡吉爾和道化學(xué)公司則計(jì)劃從玉米中提取塑料。50第50頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三抗性育種

抗蟲植物:

從蘇云金桿菌的細(xì)菌中提出引起鱗翅目昆蟲神經(jīng)中毒而死亡的σ內(nèi)毒素基因，轉(zhuǎn)入煙草、番茄和馬玲薯中，這些轉(zhuǎn)基因的植物殺蟲效果良好。毒素基因還能穩(wěn)定遺傳，而毒素對(duì)人畜無害。51第51頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三抗病毒植物：

日本人從蒼蠅體內(nèi)分離到一種抗菌性很強(qiáng)的蛋白質(zhì)基因，并將這種基因轉(zhuǎn)移到作物細(xì)胞中培養(yǎng)出抗病的煙草、白菜。番茄是世界性水果和蔬菜，全球產(chǎn)量巨大，但最大缺陷是不耐貯運(yùn)，易腐爛?，F(xiàn)已培育出耐貯運(yùn)的轉(zhuǎn)基因番茄。52第52頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三抗鹽堿作物：

一種酵母中發(fā)現(xiàn)了一種抗鹽堿基因?，F(xiàn)在人們已經(jīng)培育出抗鹽堿的大麥、番茄和某些瓜類。

53第53頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三抗旱作物：

人們發(fā)現(xiàn)玉米中4種抗旱基因?？赏ㄟ^基因工程培育出抗旱作物。美國人聲稱能把仙人掌的基因轉(zhuǎn)入小麥玉米大豆中。54第54頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三抗寒作物：

我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生活在寒溫帶的“美洲擬鰈”的冷水魚能抗凍蛋白。把這種基因注入番茄的花粉管，得到轉(zhuǎn)基因抗寒番茄。實(shí)驗(yàn)表明，這種番茄幼苗比對(duì)照品種致死溫度下降2℃，所需積溫減少125℃。并表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗晚霜能力。55第55頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三56第56頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三固氮育種

19世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)有些細(xì)菌具有固定游離氮的能力，特別是生長在豆科植物根部的根瘤菌能有效地將游離氮轉(zhuǎn)變可被作物直接吸收利用的氮。20世紀(jì)50年代又發(fā)現(xiàn)了近百種固氮微生物，有藍(lán)藻、綠藻、細(xì)菌和真菌。這些固氮生物是通過固氮酶完成的。人們正致力于把其基因轉(zhuǎn)移到其它作物上去。并分離出一些有利于硝鹽吸收和利用的基因，這將大大提高肥料的吸收和利用。

57第57頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三六、發(fā)酵技術(shù)在環(huán)保中的應(yīng)用嫌氣發(fā)酵法好氣發(fā)酵法58第58頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三七、發(fā)酵技術(shù)用于金屬浸取如浸銅，可用氧化鐵硫桿菌，這類細(xì)菌都是耐酸性，可在PH1.0以下的環(huán)境下也可生產(chǎn)

細(xì)菌浸礦優(yōu)點(diǎn)：1、溶浸速度快；2、細(xì)菌濃度可很高，可達(dá)106-108個(gè)/mol；3、可適合于溶浸低品位礦（尾礦）或冶煉金屬中的爐渣59第59頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三八、發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于高技術(shù)研究開發(fā)如基因工程中用的限制性內(nèi)切酶、連結(jié)酶DNA探針、生物傳感器等。60第60頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三生物技術(shù)航天技術(shù)信息技術(shù)(bioinformatics)激光技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)新材料技術(shù)新能源技術(shù)并列為七大優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)領(lǐng)域61第61頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)生物技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)聯(lián)想、理想、幻想到2015年，生物技術(shù)將開始改變生物本身。疾病、營養(yǎng)不良、食物生產(chǎn)、污染、人的壽命、生活質(zhì)量、犯罪和安全等問題，將被極大地關(guān)注、處理、改善和爭論。隨著生態(tài)系統(tǒng)的變化，有些進(jìn)步可能被認(rèn)為是人工改良動(dòng)植物的結(jié)果。

62第62頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三

1.優(yōu)生學(xué)。

2.人類克隆，包括道德、失誤、導(dǎo)致醫(yī)學(xué)問題、基因所有權(quán)和人類雜交。

3.基因?qū)＠蚺判蛩袡?quán)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。

4.基因修改生物的安全性和道德規(guī)范。

5.干細(xì)胞用于細(xì)胞工程。

6.動(dòng)物器官移植，及由此帶來的對(duì)動(dòng)物權(quán)利的保護(hù)和物種之間疾病傳染的風(fēng)險(xiǎn)。

7.基因測序結(jié)果的，隱私(例如全國范圍內(nèi)警察局的DNA資料數(shù)據(jù)庫，基于基因預(yù)測遺傳性疾病造成拒絕聘用或者保險(xiǎn))。

8.源于基因改良品種帶來的環(huán)境破壞的危險(xiǎn)。

9.生物技術(shù)應(yīng)用于軍事及生物武器危險(xiǎn)的增加。

在發(fā)達(dá)國家，生物醫(yī)學(xué)的進(jìn)步以及健康方面的其他改進(jìn)，將繼續(xù)增加人類的壽命。與此同時(shí)，將加速人口老齡化、增加退休人員的財(cái)政支出和個(gè)人醫(yī)療保險(xiǎn)成本等問題。63第63頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三

20世紀(jì)八十年代中期開始的基因組的研究，使得生物技術(shù)的研究從作坊式轉(zhuǎn)而進(jìn)入了大科學(xué)的運(yùn)作方式。由于人類基因組計(jì)劃對(duì)產(chǎn)業(yè)的巨大帶動(dòng)作用，引起實(shí)業(yè)界濃厚的投資興趣，投資量逐年遞增。

21世紀(jì)是生命科學(xué)的時(shí)代，生物技術(shù)在醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、輕化工、食品等重要領(lǐng)域?qū)Ω纳迫祟惤】蹬c生存環(huán)境、提高農(nóng)牧業(yè)和工業(yè)產(chǎn)量與質(zhì)量都開始發(fā)揮越來越重要的作用。生物技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代科技研究和開發(fā)的重點(diǎn)。在發(fā)達(dá)國家，生物技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，其增長速度大致是在25%-30%，是整個(gè)經(jīng)濟(jì)增長平均數(shù)的8-10倍左右。

64第64頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三生物技術(shù)是中國與發(fā)達(dá)國家差距相對(duì)較小的高技術(shù)領(lǐng)域，中國具有發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)和巨大市場需求，大力發(fā)展包括基因技術(shù)在內(nèi)的現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)，是培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)、提升中國產(chǎn)業(yè)國際分工地位和保障國家長遠(yuǎn)發(fā)展的需要。

中國政府高度重視生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2009年6月，國務(wù)院常務(wù)會(huì)議討論并原則通過《促進(jìn)生物產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的若干政策》。會(huì)議認(rèn)為，必須抓住世界生物科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的機(jī)遇，將生物產(chǎn)業(yè)培育成為我國高技術(shù)領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)。以生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源、生物制造和生物環(huán)保產(chǎn)業(yè)為重點(diǎn)，大力發(fā)展現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)?！洞龠M(jìn)生物產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的若干政策》的頒布，標(biāo)志著我國生物產(chǎn)業(yè)已步入快速發(fā)展期。

65第65頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三當(dāng)以生物催化與生物轉(zhuǎn)化為核心的工業(yè)生物技術(shù)成為生物技術(shù)革命的第四個(gè)浪潮時(shí)，白色生物技術(shù)成為生物技術(shù)發(fā)展的一個(gè)節(jié)拍。白色生物技術(shù)即工業(yè)生物技術(shù)，是以微生物或酶為催化劑進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化，大規(guī)模生產(chǎn)人類所需的化學(xué)品、醫(yī)藥、能源、材料等，是解決人類目前面臨的資源、能源及環(huán)境危機(jī)的有效手段。它為醫(yī)藥生物技術(shù)提供下游支撐，為農(nóng)業(yè)生物技術(shù)提供后加工手段。未來20年，中國將利用工業(yè)生物技術(shù)推進(jìn)“綠色制造業(yè)”，發(fā)展綠色GDP，同時(shí)，利用環(huán)境生物技術(shù)再造“秀美山川”，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。據(jù)了解，隨著工業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展，未來20年，中國將在食品工業(yè)中使用新型添加劑、保鮮劑，發(fā)展功能食品，加速第四代食品的形成；飼料生物技術(shù)產(chǎn)品將逐步替代傳統(tǒng)的添加劑，加速飼料工業(yè)與發(fā)達(dá)國家飼料標(biāo)準(zhǔn)的接軌；塑料工業(yè)中利用玉米和大豆等生產(chǎn)“綠色塑料”，減少石油用量；紡織工業(yè)中采用生物技術(shù)，減少紡織品在染色和休整過程中毒性副產(chǎn)品的產(chǎn)生。66第66頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三中國生物產(chǎn)業(yè)規(guī)模近年來不斷擴(kuò)大。首先，生物醫(yī)藥穩(wěn)步增長，經(jīng)濟(jì)效益大幅增加。2000-2008年全國醫(yī)藥工業(yè)產(chǎn)品銷售收入年均增長達(dá)20.45%。2008年生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)抗風(fēng)險(xiǎn)能力表現(xiàn)突出，繼續(xù)保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，全年醫(yī)藥工業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值8666億元，同比2007年增長25.52%。中國生物產(chǎn)業(yè)總規(guī)模超過萬億元，生物產(chǎn)業(yè)正在成為中國高技術(shù)領(lǐng)域新的增長點(diǎn)。

67第67頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三部分利用基因工程技術(shù)研制的產(chǎn)品

人生長激素(GH)表皮生長因子(EGF)

腫瘤壞死因子白細(xì)胞介素-2(IL-2)

尿激酶原豬生長激素(PGH)

牛生長激素(BGH)纖維素酶

,-干擾素乙型肝炎疫苗

集落刺激因子(CSF)促紅細(xì)胞生成素(EPO)

抗血友病因子組織溶纖原激活劑(t-PA)人胰島素68第68頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三第五個(gè)階段（1979年以后）這個(gè)階段以基因工程產(chǎn)品的生產(chǎn)為標(biāo)志。目前，世界上已經(jīng)批準(zhǔn)上市的：胰島素、人生長激素等等。

69第69頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三重要發(fā)酵產(chǎn)品投入生產(chǎn)的年代年代產(chǎn)品1880~1920乳酸、面包酵母、乙醇、甘油、丙酮-丁醇淀粉酶*、轉(zhuǎn)化酶*1920~1940檸檬酸*、葡萄糖酸*、蛋白酶*、核黃素、山梨糖1940~1950青霉素、短桿菌肽、鏈霉素、金霉素、新霉素、兩性霉素、衣康酸、纖維素酶*、果膠酶*、淀粉酶70第70頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三1950~1960谷氨酸、賴氨酸、土霉素、四環(huán)素、新生霉素、紅霉素、制霉菌素、卡那霉素、環(huán)絲霉素、慶黃霉素、曲酸、檸檬素、葡萄糖酸、過氧化氫酶、甾體氧化產(chǎn)物、赤霉素、葡聚糖、單細(xì)胞蛋白、水楊酸1960~1970葡萄糖異構(gòu)酶、糖化酶、氨基?；浮⒅久?、乳糖酶、頭孢霉素、慶大霉素、林可霉素、利福霉素、萬古霉素、核糖霉素、殺稻瘟菌素S、多氧霉素、泰勒霉素、纈氨酸、甾體生物轉(zhuǎn)化物、5’-核苷酸、生物殺蟲劑、黃原膠71第71頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三1970~1980博萊霉素、阿霉素、殺念珠菌素、交殺霉素、西梭霉素、有效霉素、天門冬氨酸、蘇氨酸、凝乳酶、右旋糖苷酶、維生素C、木糖醇、蘋果酸、長鏈二元酸、普魯蘭多糖、井崗霉素1980年以后阿維霉素、苯丙氨酸、環(huán)氧乙（丙）烷、丙烯酰胺、聚羥基丁酸酯（PHB）等72第72頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三3，工業(yè)化成功利用生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的有機(jī)化合物過程催化用酶產(chǎn)品全球產(chǎn)量(噸)水解作用淀粉葡萄糖苷酶葡萄糖10~2000萬腈水化酶丙烯酰胺30000

青霉素酰胺水解酶青霉素10000~15000拆分作用乙內(nèi)酰酶D-對(duì)-羥基苯甘氨酸100~500(有旋光)拆分作用脫鹵酶(s)-2-氯丙酸2000(無旋光)氧化作用山梨醇脫氫酶L-山梨糖50000還原作用β-酮還原酶L-肉堿(Carnitine)1200073第73頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三過程催化用酶產(chǎn)品全球產(chǎn)量(噸)異構(gòu)作用葡萄糖(木糖)異構(gòu)酶異構(gòu)糖800萬C-C合成丙酮酸脫羧酶苯乙酰甲醇300~500

色氨酸苯基裂解酶L-dopa200非手性富馬酸酶蘋果酸500前驅(qū)物質(zhì)天冬氨酸裂解酶天冬氨酸400肽合成嗜熱菌蛋白酶Aspartame2000

胰蛋白酶胰島素<1葡萄糖基環(huán)狀糊精葡聚糖β-環(huán)狀糊精800~1500轉(zhuǎn)移作用轉(zhuǎn)移酶低聚糖>20萬74第74頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三發(fā)酵罐等生物反應(yīng)器規(guī)模谷氨酸100~200m3最大660m3啤酒600m3（露天）檸檬酸220m3酶制劑90m3

酵母培養(yǎng)罐170m3黃酒200m3酒精1500m375第75頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三一、國外發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

1，生物轉(zhuǎn)化（或生物合成）技術(shù)成為國外著名化學(xué)公司爭奪的熱點(diǎn)，并逐步從醫(yī)藥領(lǐng)域逐漸向化工領(lǐng)域轉(zhuǎn)移2，生物催化合成已成為化學(xué)品合成的支柱之一3，利用生物技術(shù)生產(chǎn)有特殊功能、性能、用途或環(huán)境友好的化工新材料，是化學(xué)工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。76第76頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三4，傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)已由基因重組菌種取代或改良。許多傳統(tǒng)的發(fā)酵工程產(chǎn)品如檸檬酸、青霉素等都已開始采用基因工程手段進(jìn)行改造，大大地提高了產(chǎn)量。在以基因工程為主導(dǎo)的現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品中，醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品占75％左右。77第77頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三四、國內(nèi)發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展概況我國傳統(tǒng)發(fā)酵歷史悠久，在《黃帝內(nèi)經(jīng)素向》、《湯液醪醴論》里，已有釀酒的記載。白酒的起源，當(dāng)在元朝以前，尚待考證。醬油的釀造，當(dāng)始自周朝。在漢武帝時(shí)代開始有了葡萄酒，距今已有兩千多年的歷史。數(shù)千年來由于科學(xué)技術(shù)進(jìn)步緩慢，各種微生物工業(yè)也未能充分發(fā)展。直到20世紀(jì)中期才建立了一系列新的微生物工業(yè)。近幾年來，由于生物新技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)酵工業(yè)開始進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。78第78頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三1，白酒中國的釀酒業(yè)，距今已有數(shù)千年的歷史淵源。白酒是我國特有的、具有悠久歷史的傳統(tǒng)酒種。1949年新中國成立時(shí)，我國白酒的產(chǎn)量只有10．8萬t。1996年，我國白酒產(chǎn)量達(dá)到歷史高峰，總量達(dá)到801．30萬t。目前，我國白酒的產(chǎn)量為400余噸。規(guī)模較大的有五糧液、茅臺(tái)、瀘州老窖、劍南春、汾酒、古井。六家公司占據(jù)約10％的市場份額，銷售收入占整個(gè)行業(yè)的37.9％。

79第79頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三全國白酒產(chǎn)量（單位：萬噸）80第80頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三2，黃酒黃酒是我國最古老的酒種，早在夏、商、周三代就已經(jīng)大量生產(chǎn)了，并流傳至今，據(jù)史料記載已有6000年左右了。目前年產(chǎn)量為130萬噸左右。

81第81頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三3，啤酒1900年我國最早的啤酒廠于哈爾濱建成1915年國人投資的雙合盛啤酒廠建成1949年啤酒產(chǎn)量僅七千余噸1981年啤酒產(chǎn)量增至91萬噸2005年產(chǎn)量達(dá)到3000萬噸左右82第82頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三4，葡萄酒1892年華僑張弼士在煙臺(tái)建立釀酒公司，這是我國第一個(gè)新型的葡萄酒釀造廠目前我國葡萄酒工廠已有近八十家2003年葡萄酒年產(chǎn)量約34萬噸。年產(chǎn)萬噸以上的有張?jiān)?、王朝、華夏、長城、新天酒業(yè)、柳河綠源、煙臺(tái)威龍、煙臺(tái)中梁。八家公司占據(jù)約60％的市場份額，銷售收入占整個(gè)行業(yè)的78.4％。

83第83頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三5，醬油和醋早在三千年前便已掌握了醬油和醋發(fā)酵的技法，數(shù)千年來一直沿用自然發(fā)酵法，直到20世紀(jì)后才開始采用純種培養(yǎng)培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)，目前設(shè)備及釀造方法逐步實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化醬油年產(chǎn)量約為450萬噸，已居世界首位醋年產(chǎn)量約為250萬噸84第84頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三6，酒精二十世紀(jì)初期，外商在東北設(shè)立哈爾濱和阿城兩個(gè)酒精廠1922年山東溥益酒精廠成立，為第一個(gè)由國人設(shè)立的酒精廠1934年華僑投資在上海浦東設(shè)立中國酒精廠，當(dāng)時(shí)號(hào)稱遠(yuǎn)東第一大型酒精廠酒精年產(chǎn)量解放前僅1萬噸左右。2003年酒精產(chǎn)量約為250萬噸左右。85第85頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三7，酶制劑1964年才在無錫建立了第一個(gè)酶制劑工廠目前有酶制劑生產(chǎn)廠家40家左右，其中萬噸以上，銷售額2000萬以上有8家，其余均在萬噸以下目前的年產(chǎn)量為22萬噸左右86第86頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三7，檸檬酸1953年我國曾進(jìn)行淺盤發(fā)酵制檸檬酸的中型生產(chǎn)。1965年前后由上海酵母廠首先采用深層發(fā)酵法，由薯干直接發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。生產(chǎn)能力為56萬t/a，實(shí)際產(chǎn)量達(dá)35萬t/a左右，出口量居世界第一位。87第87頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三9，微生物制藥1951年在上海建立了第一個(gè)抗生素工廠(即后來的上海第三制藥廠)，以生產(chǎn)青霉素為主。1958年我國最大的抗生素工廠——華北制藥廠亦正式投入生產(chǎn)。88第88頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三10，味精1964年我國谷氨酸發(fā)酵研究成功，首先在上海投入生產(chǎn)。味精生產(chǎn)萬噸以上產(chǎn)量的工廠有17家。最大規(guī)模是周口蓮花味精集團(tuán)公司，年產(chǎn)12萬噸。目前年產(chǎn)量130多萬噸。89第89頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三11，基因工程產(chǎn)品我國已經(jīng)開發(fā)成功了２１種基因工程藥物和疫苗，世界上銷售額排名前１０位的基因工程藥物和疫苗，我國已能生產(chǎn)８種。90第90頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三12，細(xì)胞工程產(chǎn)品紫草、三七等等植物細(xì)胞已可在發(fā)酵罐種大規(guī)模培養(yǎng)。我國的傳統(tǒng)中藥涉及5000種左右植物，細(xì)胞培養(yǎng)是中藥資源開發(fā)的一個(gè)重要方面。91第91頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三三、我國發(fā)酵工業(yè)的主要進(jìn)步1.發(fā)酵產(chǎn)品增長快、質(zhì)量明顯提高，在國民經(jīng)濟(jì)中起重要作用新型發(fā)酵工業(yè)：年產(chǎn)量115萬噸；產(chǎn)值150億；利稅50億。釀酒工業(yè)（不包括酒精）：年產(chǎn)量2000萬噸左右；產(chǎn)值450億；利稅120億。2.科技進(jìn)步，技術(shù)水平提高例如：糖化酶的發(fā)酵液酶活力由7000u／ml提高至30000-40000u／ml；味精和檸檬酸三個(gè)主要指標(biāo)：產(chǎn)酸率、轉(zhuǎn)化率和提取率提高5%左右。3.積極開發(fā)新產(chǎn)品特鮮味精；無水檸檬酸、檸檬酸鹽；高溫α-淀粉酶；纖維素酶；β-葡聚糖酶；異淀粉酶等酶制劑；L-蘋果酸；L-乳酸；衣康酸；黃原膠;

功能性發(fā)酵制品:r-亞麻酸；冬蟲夏草；蘑菇、靈芝多糖;活性肽；紅曲色素,低聚異麥芽糖、果糖、半乳糖、木糖；海藻糖等等。92第92頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三六、與國際先進(jìn)水平的差距1，多數(shù)工廠規(guī)模小、效益低2，生產(chǎn)技術(shù)水平比較低味精生產(chǎn)水平的比較

產(chǎn)酸率轉(zhuǎn)化率提取收率國內(nèi)(平均)8．4654．1489．2國外12％以上55-60％90-95％93第93頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三主要酶制劑品種發(fā)酵水平對(duì)比發(fā)酵水平μ／m1國內(nèi)水平國際水平中溫淀粉酶400-5001000以上2709堿性蛋白酶15000-2000030000以上糖化酶30000-4000050000以上94第94頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三3，產(chǎn)品品種單一，結(jié)構(gòu)不合理

國內(nèi)外酶制劑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)比國別／品種國外(占比例)％國內(nèi)(占比例)％蛋白酶3721糖化酶1161淀粉酶1517凝乳酶90果膠酶9少量葡萄糖異構(gòu)酶11少量其他8195第95頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三4，應(yīng)用的深度和廣度不夠5，技術(shù)裝備和檢測手段落后，自動(dòng)化水平低6，綜合利用和環(huán)境治理差96第96頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三第五節(jié)微生物發(fā)酵產(chǎn)品的類型根據(jù)使用目的來分：菌體、酶、代謝產(chǎn)物一、菌體及其利用1．發(fā)酵特點(diǎn)：產(chǎn)量與消化碳源有定量關(guān)系2．利用途徑（1）利用菌體為最終產(chǎn)物如靈芝、磨菇、酵母——食用、藥用作為殺蟲劑的白僵菌，蘇蕓金桿菌等（細(xì)菌農(nóng)藥）單細(xì)胞蛋白、疫苗、菌肥等。97第97頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三（2）酶轉(zhuǎn)化利用菌體轉(zhuǎn)化某些物質(zhì)（底物）生產(chǎn)我們所需產(chǎn)物，這種方法與酶促合成法不同，因它不需要把特定的酶制成粗酶或均質(zhì)的酶制劑再反應(yīng)，它所用的細(xì)胞是有維持其生命活動(dòng)的完整的多酶系統(tǒng)，各酶又基本保持原有生命活動(dòng)的完整的多酶系統(tǒng)，各酶又基本上保持原有生活細(xì)胞所處的狀態(tài)和特定的位置。如用GA產(chǎn)生菌北京棒桿菌1299和齒棒桿菌1.542將福馬酸（反丁烯二酸）生產(chǎn)天冬氨酸菌體可專門培養(yǎng)，也可利用工廠的廢菌體。98第98頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三（3）從菌體中提取生化藥物如酵母——核酸及其降解產(chǎn)物，細(xì)胞色素丙，CoA、麥角固醇，凝血素等十幾種生化藥物。青霉素菌體——VB2、VB6、VD等，且其菌絲含豐富的C、N等必要成分。99第99頁，共110頁，2023年，2月20日，星期三二、代謝產(chǎn)物（一）糖類厭氣代謝物（二）糖類好氣性代謝產(chǎn)物（三）氮代謝產(chǎn)物（四）次級(jí)代謝產(chǎn)物（五）甾體轉(zhuǎn)化物（六）其它：如微生物的脂肪、多糖、色素100第100頁，共110頁，2023年，2月20