《生化反应工程绪论》PPT课件

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1、生物化学反应工程BiochemicalReactionEngineering东华大学生物科学与技术研究所张兴群2009年09月第一章绪论Ch1Introduction生物技术经济时代的生化反应工程知识经济时代六大技术组成的高技术群支撑：生物技术、信息技术、新材料技术、新能源技术、海洋技术、航空航天技术。生物技术是六大高新技术之首；生物技术是世界各国普遍关注和重视的热点。2005年全球生物技术产业总产值633.1亿美元，增长了15.9%，投资高达320亿美元，其中美国为147亿美元。都市区名称所在州波士顿-渥斯特-劳伦斯马萨诸塞州旧金山-奥克兰-圣何塞加利福

2、尼亚州圣迭戈加利福尼亚州洛丽-杜郎北卡罗来纳州西雅图-塔柯玛-布雷默顿华盛顿州纽约-北新泽西-长岛纽约州、新泽西州费城-威明顿-大西洋城宾西法尼亚州洛杉矶-河滨-佶县加利福尼亚州华盛顿-巴尔的摩哥伦比亚特区、马里兰州美国9大生物技术产业集群中国政府高度重视生物产业发展。2009年6月，国务院常务会议讨论并原则通过《促进生物产业加快发展的若干政策》。会议认为，必须抓住世界生物科技革命和产业革命的机遇，将生物产业培育成为我国高技术领域的支柱产业。以生物医药、生物农业、生物能源、生物制造和生物环保产业为重点，大力发展现代生物产业。《促进生物产业加快发展的若干政策》

3、的颁布，标志着我国生物产业已步入快速发展期。生物技术对解决当今社会发展面临的许多重大问题，如人口、粮食、能源、环境污染、人类健康等的解决具有极重要的作用。TheBiotechnologyCenturyBiochemicalengineeringmaybelooselydefinedastheuseoflivingorganisms,orpartofthem(forexample,enzymes),fortheproductionofchemicalorbiologicalmaterialsorthedevelopmentofnewprocesses.化学生物

4、生物化学反应工程生物化学工程化学工程生物工程生物化学反应工程基因工程现代生物技术产业化ABriefHistoryofBiochemicalengineering经验生化工程时期（人类出现到19世纪中期）近代生化工程建立时期（19世纪50年代到20世纪40年代）近代生化工程全盛时期（20世纪40年代到20世纪70年代末）现代生化工程建立和发展时期（从20世纪70年代末开始）公元前4000～3000年：酒、醋（vinegar=vin+nargre）酿造（埃及人）公元前2000年：葡萄酒酿造（希伯来人）公元前6000～5000年：中国开始酿酒公元前25世纪：黄帝与

5、岐伯谈论醴夏代：仪狄酿酒公元前14世纪：若作酒醴，尔唯曲蘖（诗经）远古人类发现，吃剩的米粥数日后变成了醇香可口的饮料—人类最早发明的酒丰富多彩的酒文化(微生物)发酵我国古代的酿酒作坊（四川新都县出土的汉代画像）↑公元前2300年左右，埃及人酿制啤酒的场面（某金字塔壁画）丰富多彩的酒文化16世纪发明显微镜。1897年Buchner提出酶理论，对发酵机制开始认识。发酵：★有机化合物能同时作为电子供体和最终电子受体并产生能量的过程。（生物化学）★微生物在无外源电子受体时，通过部分氧化有机化合物而获得产物并释放少量能量的过程。（微生物学）★任何通过大规模培养微生物来

6、生产产品的过程生化工程的几个重要转折点第一个转折点：非食品工业(酒精发酵)甘油发酵：第一次世界大战，德国，酵母发酵生产甘油。当时每月生产1000T。目前，美国仍采用耐高渗酵母大规模生产甘油。酵母菌的三型发酵：酵母的第一型发酵(酵母菌的乙醇发酵)乙醇发酵过程只在pH3.5~4.5以及厌氧的条件下发生。乙醇脱氢酶★当发酵液处在碱性条件下，酵母的乙醇发酵会改为甘油发酵。原因：该条件下产生的乙醛不能作为正常受氢体，结果2分子乙醛间发生歧化反应，生成1分子乙醇和1分子乙酸；CH3CHO+H2O+NAD+CH3COOH+NADH+H+CH3CHO+NADH+H+CH3C

7、H2OH+NAD+此时也由磷酸二羟丙酮担任受氢体接受3-磷酸甘油醛脱下的氢而生成-磷酸甘油，后者经-磷酸甘油酯酶催化，生成甘油。2葡萄糖2甘油+乙醇+乙酸+2CO2酵母菌的第二型发酵加入亚硫酸氢钠，与乙醛起加成作用生成难溶的乙醛亚硫酸氢钠加成物酵母菌的第三型发酵当酵母在碱性条件(pH7.6)进行发酵，二个分子乙醛起歧化反应，相互氧化还原，生成等量的乙醇和乙酸第二个转折点：青霉素→抗菌素发酵工业奠定了微生物发酵规模化的基础液体深层培养需解决的两个问题：供氧：高效通气搅拌供氧问题，无菌空气过滤技术纯种培养：大型发酵罐培养基灭菌技术，发酵罐防杂菌污染技术等目前

8、，大型化、高效、自动化、多样化。基本操作模式没有变第