發(fā)酵工程學(xué)習(xí)第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日發(fā)酵工程

發(fā)酵工程是生物技術(shù)的重要組成部分，是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。它將微生物學(xué)、生物化學(xué)和化學(xué)工程學(xué)的基本原理有機(jī)地結(jié)合起來，是一門利用微生物的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)來生產(chǎn)各種有用物質(zhì)的工程技術(shù)。又稱為微生物工程。目前，人們把利用生物細(xì)胞的生命活動(dòng)來制備目的產(chǎn)物的過程統(tǒng)稱為發(fā)酵。第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日發(fā)酵工程的發(fā)展簡(jiǎn)史

1.自然發(fā)酵階段。發(fā)酵技術(shù)有著悠久的歷史，早在幾千年前，人們就開始從事釀酒、制醬、制奶酪等生產(chǎn)。

2.純培養(yǎng)技術(shù)的建立。

3.深層通風(fēng)培養(yǎng)技術(shù)的建立。

4.代謝控制發(fā)酵技術(shù)的建立。

5.固定化酶技術(shù)、細(xì)胞工程技術(shù)、基因工程技術(shù)的建立。第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日發(fā)酵工程的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

在發(fā)達(dá)國(guó)家，發(fā)酵工業(yè)的產(chǎn)值占國(guó)民生產(chǎn)總值的5%。在醫(yī)藥產(chǎn)品中，發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)值占20%。在醫(yī)藥、食品、化工、冶金、資源、能源、環(huán)境等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)發(fā)酵工程概況一、發(fā)酵生產(chǎn)類型1.微生物菌體發(fā)酵（酵母、單細(xì)胞蛋白、藥用真菌、殺蟲劑等）；2.微生物酶發(fā)酵（淀粉酶、糖化酶、氨基酰化酶、青霉素?；傅龋?.微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵（初級(jí)代謝產(chǎn)物、次級(jí)代謝產(chǎn)物）；4.微生物的轉(zhuǎn)化發(fā)酵：微生物轉(zhuǎn)化是利用微生物細(xì)胞的一種或多種酶，把一種化合物轉(zhuǎn)變成更有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物。5.生物工程細(xì)胞的發(fā)酵，是指利用生物工程技術(shù)所獲得的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)的新型發(fā)酵，其產(chǎn)物多種多樣。第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物

在菌體對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期所產(chǎn)生的產(chǎn)物，如氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)、核酸、糖類等，是菌體生長(zhǎng)繁殖所必需的，這些產(chǎn)物叫做初級(jí)代謝產(chǎn)物。在菌體生長(zhǎng)靜止期，某些菌體能合成一些具有特定功能的產(chǎn)物，如抗生素、生物堿、植物生長(zhǎng)因子等，這些產(chǎn)物與菌體的生長(zhǎng)繁殖無明顯關(guān)系，叫做次級(jí)代謝產(chǎn)物。第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日二、發(fā)酵技術(shù)的特點(diǎn)1.多個(gè)反應(yīng)過程可在發(fā)酵過程中一次完成；2.反應(yīng)通產(chǎn)在常溫常壓下進(jìn)行，條件溫和，能耗少，設(shè)備很簡(jiǎn)單；3.原料來源廣泛，可再生；4.可特異性地進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)；5.要求無菌操作。第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日三、發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分制以，得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1.醫(yī)藥工業(yè)：抗生素、維生素、胰島素、乙肝疫苗、干擾素等；

2.食品工業(yè)：微生物蛋白、氨基酸、飲料、酒類和一些食品添加劑（檸檬酸、乳酸、天然色素等）；

3.能源工業(yè)：酒精、沼氣、微生物采油；

4.化學(xué)工業(yè)：化工原料（乙醇、丙酮、丁醇）、生物表面活性劑；

5.農(nóng)牧業(yè)：生物固氮、生物殺蟲劑、微生物飼料；6.冶金工業(yè)和環(huán)境保護(hù)。第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)微生物發(fā)酵過程

根據(jù)微生物的種類不同（好氧、厭氧、兼性厭氧），可以分為好氧性發(fā)酵、厭氧性發(fā)酵和兼性發(fā)酵三大類：（1）好氧性發(fā)酵，如檸檬酸發(fā)酵，谷氨酸發(fā)酵。（2）厭氧性發(fā)酵，如乳酸發(fā)酵，丙酮、丁醇發(fā)酵。（3）兼性發(fā)酵，如酵母菌卻氧條件下發(fā)酵生產(chǎn)酒精，有氧條件下繁殖菌體。第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日一、工業(yè)生產(chǎn)常用微生物 當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)所用菌種的總趨勢(shì)：從野生菌轉(zhuǎn)向變異菌；從自然選育轉(zhuǎn)向代謝控制育種；從誘發(fā)基因突變轉(zhuǎn)向基因工程的定向育種。工業(yè)上常用的微生物是：（1）細(xì)菌（2）放線菌（3）酵母菌（4）霉菌（5）其他微生物

a擔(dān)子菌b藻類第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日二、培養(yǎng)基

培養(yǎng)基是提供微生物生長(zhǎng)繁殖和生物合成各種代謝產(chǎn)物需要的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的混合物。培養(yǎng)基的成分和配比，對(duì)微生物的生長(zhǎng)、繁育、代謝及產(chǎn)物的積累，甚至對(duì)發(fā)酵工業(yè)的生產(chǎn)工藝都有很大的影響。

1、培養(yǎng)集的種類，依據(jù)其在生長(zhǎng)中的用途，可將培養(yǎng)基分成：（1）孢子培養(yǎng)基，是供制備孢子用的。（2）種子培養(yǎng)基，是供孢子發(fā)芽和菌體生長(zhǎng)繁殖用的。（3）發(fā)酵培養(yǎng)基，是供菌體生長(zhǎng)繁殖和合成大量代謝產(chǎn)物用的。

2、發(fā)酵培養(yǎng)基的組成（1）碳源（2）氮源（3）無機(jī)鹽和微量元素（4）生長(zhǎng)因子（5）水（6）產(chǎn)物形成的誘導(dǎo)物、前體和促進(jìn)劑第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日三、發(fā)酵的一般過程 發(fā)酵工藝多種多樣，但基本上包括以下幾個(gè)過程：

1、菌種制備

2、種子擴(kuò)大培養(yǎng)

是指將保存的生產(chǎn)菌種逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種的過程。

3、發(fā)酵，是微生物合成大量產(chǎn)物的過程。

4、下游處理

發(fā)酵結(jié)束后，要對(duì)發(fā)酵液和生物細(xì)胞進(jìn)行分離和提純精制，將發(fā)酵產(chǎn)物制成合乎要求的產(chǎn)品。第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)發(fā)酵操作方式及工藝控制1、發(fā)酵的操作方式（1）分批發(fā)酵，營(yíng)養(yǎng)物和菌種一次加入進(jìn)行培養(yǎng)，直到結(jié)束放出。（2）連續(xù)發(fā)酵，是指以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基，同時(shí)以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持穩(wěn)定，微生物在穩(wěn)定狀態(tài)下生長(zhǎng)。其反應(yīng)器有攪拌罐式反應(yīng)器和管式反應(yīng)器兩種。（3）補(bǔ)料分批發(fā)酵，是指在微生物分批發(fā)酵中，以某種方式向培養(yǎng)系統(tǒng)補(bǔ)加一定物料的培養(yǎng)技術(shù)。第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日連續(xù)發(fā)酵與分批發(fā)酵的比較優(yōu)點(diǎn)：1.微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成保持穩(wěn)定；

2.能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；

3.提高設(shè)備利用率，縮短發(fā)酵周期；缺點(diǎn)：1.容易造成雜菌污染；

2.對(duì)設(shè)備、儀器及控制元件的技術(shù)要求 較高；第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日2、發(fā)酵工藝控制

發(fā)酵過程中，為了能對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，需要對(duì)有關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行定期取樣測(cè)定或進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。對(duì)發(fā)酵影響較大的參數(shù)有：（1）溫度，影響酶活性，改變菌體代謝方向。（2）pH值，影響酶或性，影響細(xì)胞膜的通透性。（3）溶解氧濃度。第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)發(fā)酵設(shè)備

進(jìn)行微生物深層培養(yǎng)的設(shè)備統(tǒng)稱發(fā)酵罐。優(yōu)良的發(fā)酵裝置應(yīng)具有嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)，良好的液體混合性能，較高的傳質(zhì)、傳熱速率，配套的檢測(cè)及控制儀表。

1、機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐，利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合，促進(jìn)氧的溶解。包括：通用式發(fā)酵罐和自吸式發(fā)酵罐。

2、通風(fēng)攪拌式發(fā)酵罐，在通風(fēng)攪拌式發(fā)酵罐中，通風(fēng)的目的不僅是供給微生物所需要的氧，同時(shí)還利用發(fā)酵罐的空氣，代替攪拌器使發(fā)酵液均勻混合。包括空氣代生式發(fā)酵罐和高位塔式發(fā)酵罐。

3、厭氧發(fā)酵設(shè)備第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日第二十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日藥智網(wǎng)簡(jiǎn)介藥智網(wǎng)由重慶康洲科貿(mào)有限公司獨(dú)家運(yùn)營(yíng)中國(guó)最大的生物醫(yī)藥在線技術(shù)交易平臺(tái)如果您需要資料卻找不到？如果您想合成一個(gè)化合物卻沒有成功？如果您想降低成本，改進(jìn)工藝？如果您擔(dān)心購(gòu)買的技術(shù)不符合要求？如果……藥智網(wǎng)給您提供一個(gè)絕佳的平臺(tái)！您可以在網(wǎng)站上發(fā)布懸賞任務(wù)，向數(shù)十萬專業(yè)技術(shù)人員征集解決方案。免收任何手續(xù)費(fèi)！您將購(gòu)買的技術(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，再行正式付款，確保交易技術(shù)的可靠。全國(guó)統(tǒng)一客服電話：400-678-0778，QQ:1667479459國(guó)內(nèi)最大的醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫-----20個(gè)數(shù)據(jù)庫供免費(fèi)查詢藥品標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)收錄了2010、2005年藥典、1-75冊(cè)新藥轉(zhuǎn)正標(biāo)準(zhǔn)、中藥成方制劑、中成藥匯編、地標(biāo)升國(guó)標(biāo)、進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)、單頁標(biāo)準(zhǔn)……在內(nèi)的全部國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)。藥材標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)收錄了2010、200