《发酵工程概述》PPT课件

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1、发酵工程概述基本概念v人们将利用微生物的生命活动，以获得微生物菌体或其代谢、转化产物的过程统称为发酵。v发酵工程是现代生物技术的重要组成部分之一，是一门将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机结合，利用微生物的代谢、转化功能，获得有用物质的工程技术。发酵工程简介v发酵技术有着悠久的历史v作为现代科学概念的微生物发酵工业，就是在20世纪40年代随着抗生素工业的兴起而迅速发展起来的v现代发酵技术是在传统发酵技术的基础上，结合了现代DNA重组，细胞融合、分子修饰改造等新技术。v近年来，由于代谢调控技术，连续发酵技术、高密度培养技

2、术、发酵与产物分离的偶联技术、在线监测技术和发酵过程的计算机自动控制技术等的迅速发展，以及发酵设备、工艺研究的进步，发酵工业发展到了一个新的高度发酵工程的特点v反应条件温和，设备简单，工业上通常采用通气搅拌罐反应器，可以用相同或相似的设备生产不同的发酵产品，使一种设备具有多种用途v微生物生长繁殖迅速，发酵生产周期相对较短，且不受气候、季节等自然条件的影响v发酵原料来源广泛，价格低廉v发酵反应以微生物的自动调控方式进行v通过发酵能够容易地生产复杂的高分子化合物，按照生物体特有的反应机制，能高度选择性地进行复杂化合物特定部位的氧化、

3、还原、官能团导入等反应v通过诱变育种、基因重组、细胞融合和蛋白质工程等手段对微生物菌种进行改良，可以在不增加生产成本的前提下大幅度提高生产效率v利用现代分子生物学手段，向微生物细胞中中引入外源基因，可以大量生产动植物细胞中才有的微量生物活性物质如胰岛素、水蛭素等发酵过程中应注意的问题v发酵原料大多是农副产品，不同批次、产地的原料的化学成分和组成变动较大，对发酵有一定影响。v由于微生物中含有多种酶，发酵过程中副产物的产生不可避免，会对产物的分离纯化带来不利影响v发酵产物的获得除了受环境的影响外，还受细胞内因素的影响，特别是以中间代

4、谢物为目的产物时，如果不能适当控制发酵条件，由于微生物代谢情况的变化，将导致产品数量和质量的下降v微生物容易发生遗传变异，菌种会在生产中失去其优良性状，降低甚至丧失生产能力，难以实现连续操作v发酵生产需要在无菌的条件下进行，整个发酵过程必须在无菌条件下进行，一旦失败，就会遭受重大损失。特别是噬菌体对发酵的危害更大v发酵废水常具有较高的COD和BOD，需要进行处理目前已知具有生产价值的微生物发酵类型v微生物菌体发酵v微生物酶发酵v微生物代谢产物发酵v微生物转化发酵v生物工程的细胞发酵发酵工业中常用的微生物微生物v微生物一词并非生物

5、分类学上的专门名词，而是对所有形体微小，单细胞的或个体结构比较简单的多细胞的或没有细胞结构的低等生物的统称。v自然界中微生物的种类繁多，它们有着不同的形态结构和生理特征，可以分为不同的类群。广义的微生物包括病毒、原生动物、细菌、放线菌、霉菌、单细胞藻类、支原体等，其中细菌、放线菌、酵母和霉菌等广泛地应用于发酵工业。细菌v大肠杆菌（Escherihiacoli）v醋酸杆菌（Acetobacter）v乳酸杆菌（Lactobacillus）v丙酮丁醇梭菌（Clos.acetobutyleum）v肠膜状明串珠菌（Leuconostocm

6、esenteroides）放线菌v放线菌因其在培养基的表面上的菌落呈放射状而得名。放线菌在自然界分布广泛，尤其在含有机质丰富的微碱性土壤中较多。大部分是腐生菌，少数寄生。放线菌有发育良好的菌丝体，菌丝无横隔，为单细胞原核生物。v放线菌最大的经济价值是能产生多种抗生素，如链霉素、土霉素、金霉素、争光霉素、卡那霉素等，据统计，从自然界中发现和分离了五千多种抗生素，其中有四千多种来自于放线菌。放线菌v链霉菌属（Streptomyces）v小单孢菌属（Micromonospora）v若卡氏菌属（Norcardiav游动放线菌属（Acti

7、noplanes）霉菌v霉菌是指在营养基质上形成绒毛状、网状或絮状菌丝的真菌，亦称为丝状真菌。霉菌的菌落特征与放线菌接近，但霉菌的菌落形态较大，一般质地比放线菌疏松，外观干燥不透明。v霉菌在自然界分布广泛，大量存在于土壤、空气、水和生物体内外等处。霉菌喜偏酸性环境，大多数为好氧性微生物，多腐生，少数寄生。工业上常用的霉菌v青霉属（Penicillium）v根霉属（Rhizopus）v曲霉属（Aspergillus）v红曲属（Monascus）酵母（Yeast）v酵母属（Saccharomyces）v假丝酵母属（Candida）v

8、红酵母属（Rhodotorula）培养基培养基的分类v根据培养基营养物质组成的化学成分是否已知，可将培养基分为合成培养基、半合成培养基和天然培养基。v根据培养基制成以后的物理形态，有可将培养基分为液体培养基、固体培养基和半固体培养基。v根据培养基的用途，可将培养