微生物工程概论ppt课件.ppt

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1、微生物工程主讲教师：魏杰概论1、微生物工程是讨论微生物工业生产各单元的工艺和设备的一种科学，是利用微生物生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品。2、微生物工程的发展简史传统的微生物发酵技术——天然发酵第一代微生物发酵技术——纯培养技术的建立第二代微生物发酵技术——深层培养技术第三代微生物发酵技术——微生物工程发　酵　工　程发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不

2、但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等。在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养，或利用固定化酶，固定化细胞所做的反应器加工底物（即有生化催化剂参加），以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。主要是在生物反应过程中提供各种所需的最适环境条件。如酸碱度、湿度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态。发酵工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产

3、代谢产物的工艺技术(1)有严格的无菌生长环境：包括发酵开始前采用高温高压对发酵罐和发酵原料以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入无菌空气的空气过滤技术；(2)在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；(3)种子培养和生产培养的不同的工艺技术。(4)在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。(5)由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多

4、问题，这就是发酵工程工艺放大问题。FERMENTATIONProcessControlFermentationengineering上游工程UPSTREAMPROCESSES下游工程DOWNSTREAMPROCESSES发酵工程组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程UPSTREAMPROCESSES-genetics,cell…-inoculumdevelopmentmediaformulationsterilization-inoculationFERMENTATIONProcessControl上游工程Fermen

5、tationengineeringDOWNSTREAMPROCESSES-productextraction,purification&assay-wastetreatmentbyproductrecoveryFERMENTATIONProcessControl下游工程TheratioofrecoverytofermentationcostsforL-asparaginase:3.0ethanol:0.16Fermentationengineering菌种筛选摇瓶试验发酵罐试验1857年法国化学家、微生物家巴斯德提出了著名的发酵理论：“一

6、切发酵过程都是微生物作用的结果。”巴斯德认为，酿酒是发酵，是微生物在起作用；酒变质也是发酵，是另一类微生物在作祟；随着科学技术的发展，可以用加热处理等方法来杀死有害的微生物，防止酒发生质变。同时，也可以把发酵的微生物分离出来，通过人工培养，根据不同的要求去诱发各种类型的发酵，获得所需的发酵产品。发酵工程的发展历史1929年Flemming爵士发现了青霉素，从此生产技术产品中增加一大类新的产品—抗生素20世纪40年代，以获取细菌的次生代谢产物—抗生素为主要特征的抗生素工业成为生物发酵工业技术的支柱产业20世纪50年代，氨基酸发酵工业又成为

7、生物技术产业的又一个成员。实现了对微生物的的代谢进行人工调节，这又使生物技术进了一步20世纪60年代，生物技术产业又增加了酶制剂工业这一成员70年代，为了解决由于人迅速增长而带来的粮食短缺问题，进行了非碳水化合物代替碳水化合物的发酵，如利用石油化工原料进行发酵生产，培养单细胞蛋白，进行污水处理，能源开发等80年代以来，随着重组DNA技术的发展，可以按人类社会的需要，定向培养出有用的菌株，这为发酵工程技术引入了遗传程的技术，使生物技术进入了一个新的阶段HistoryofappliedmicrobiologyAncienttimesfoodp

8、reservation(vinegar,cheese)flavour(bread,soysauce)brewing(beer,wine)1861LouisPasteurfirstphasein