生物技术概论3发酵工程4酶工程5蛋白质工程6生物技术与食品

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1、第三章发酵工程第一节发酵工程概述一、发酵工程的概念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环节它将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机地结合起来，是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。由于它以培养微生物为主，所以又称微生物工程。人们把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。第一节发酵工程概述一、发酵工程的概念现代的发酵工程不仅包括包括菌体生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物机能的利用。其主要内容包括生产菌种的选育，发酵条件的优化与控制

2、，反应器的设计及产物的分离、提取与精制等。第一节发酵工程概述二、发酵类型（一）微生物菌体发酵是以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。传统的菌体发酵工业：有用于面包制作的酵母发酵及用于人类或动物食品的微生物菌体蛋白（单细胞蛋白）发酵两种类型。新的菌体发酵可用来生产一些药用真菌药用真菌可以通过发酵培养的手段来生产出与天然产品具有同等疗效的产物。有的微生物菌体还可用作生物防治剂第一节发酵工程概述（二）微生物酶发酵（三）微生物代谢产物发酵（四）微生物的转化发酵微生物转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成结构相关的更有经

3、济价值的产物。可进行的转化反应包括：脱氢反应、氧化反应、脱水反应、缩合反应、脱梭反应、氨化反应、脱氨反应和异构化反应等。第一节发酵工程概述（五）生物工程细胞的发酵是指利用生物工程技术所获得的细胞，如DNA重组的“工程菌”及细胞融合所得的“杂交”细胞等进行培养的新型发酵，其产物多种多样。第一节发酵工程概述三、发酵技术的特点及应用①发酵过程以生物体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够在发酵设备中一次完成。②反应通常在常温常压下进行，条件温和，能耗少，设备较简单。③原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品、工业废水或可

4、再生资源（植物秸杆、木屑等），微生物本身能有选择地摄取所需物质。④容易生产复杂的高分子化合物，能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团引人或去除等反应。⑤发酵过程中需要防止杂菌污染，设备需要进行严格的冲洗、灭菌；空气需要过滤等。应用：①医药工业。用于生产抗生素、维生素等常用药物和人胰岛素、乙肝疫苗、干扰素、透明质酸等新药。②食品工业。用于微生物蛋白、氨基酸、新糖源、饮料、酒类和一些食品添加剂（柠檬酸、乳酸、天然色素等）的生产。③能源工业。通过微生物发酵，可将绿色植物的秸杆、木屑、工农业生产中的纤维素、半纤维素、

5、木质素等废弃物转化为液体或气体燃料（酒精或沼气），还可利用微生物采油、产氢、产石油以及制成微生物电池。④化学工业。用于生产可降解的生物塑料、化工原料（乙醇、丙酮、丁醇和癸二酸等）和一些生物表面活性剂及生物凝集剂。⑤冶金工业。微生物可用于黄金开采和铜、钢等金属的浸提。⑥农业。用于生物固氮、生产生物杀虫剂及微生物饲料，为农业和畜牧业的增产发挥了巨大作用。⑦环境保护。可用微生物来净化有毒的高分子化合物，降解海上浮油，清除有毒气体和恶臭物质以及处理有机废水、废渣等。第二节微生物发酵过程微生物发酵过程即微生物反应过程，是指微生物在生长繁

6、殖过程中所引起的生化反应过程。根据微生物的种类不同（好氧、厌氧、兼性厌氧），可以分为好氧性发酵和厌氧性发酵两大类。第二节微生物发酵过程按照设备来分，发酵又可分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。液体深层发酵优点：①液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境。②在液体中，菌体及营养物、产物（包括热量）易于扩散，使发酵可在均质或拟均质条件下进行，便于控制，易于扩大生产规模。③液体输送方便，易于机械化操作。④厂房面积小，生产效率高，易进行自动化控制，产品质量稳定。⑤产品易于提取、精制等。第二节微生物发酵过程一、工业生产常用微生物工

7、业生产上常用的微生物主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌，由于发酵工程本身的发展以及遗传工程的介人，藻类、病毒等也正在逐步地变为工业生产用的微生物。第二节微生物发酵过程二、培养基（一）培养基的种类①孢子培养基：是供制备孢子用的。②种子培养基：是供孢子发芽和菌体生长繁殖用的。③发酵培养基：是供菌体生长繁殖和合成大量代谢产物用的。第二节微生物发酵过程二、培养基（二）发酵培养基的组成1.碳源2.氮源3.无机盐和微量元素4.生长因子5.水6.产物形成的诱导物、前体和促进剂许多胞外酶的合成需要适当的诱导物存在。第二节微生物发酵过程三、发酵的

8、一般过程（一）菌种（二）种子扩大培养种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管或冰箱中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过茄子瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养，获得一定数量和质量的纯种的过程。这些纯种培养物称为种子种子扩大培养流程图1．砂土孢子；2.冷冻孢子；3.斜面