第一篇发酵工程.pptx

1 发酵工艺及过程优化 常熟理工学院 生物与食品工程学院 之前课本 陈坚，李寅 化学工业出版社 现在课本 张嗣良 高等教育出版社 4 考核方式 必修课（32学时理论+8学时实验） 考试成绩：50% 实验成绩：20% 平时成绩：30% 学时安排 第一章 绪论（2学时） 第二章 菌种来源与种子培养（4学时） 第三章 发酵培养基（4学时） 第四章 发酵过程的基本工艺与控制（12学时） 第五章 好氧与厌氧发酵（4学时） 第六章 经典发酵过程动力学与反应器基础（2学时） 第七章 发酵工程放大与优化概论（2学时） 过程原理研究的例子（2学时） 1 第一章 绪论 发酵过程的过去、现在和未来 4 何谓发酵？ 微生物的 发酵现象 －－请看下面现象 1 发酵现象的早期认识 1680年制成显微镜 ─── 微生物的存在 1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵毋发酵引起的 1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精 ─── 酶学机制 传统发酵(生物食品)产业 11 生物健康食品业 食用菌业 乳酸菌饮料 生物食品添加剂及配料业 酒 精 业 维生素业 酵 母 业 药膳真菌 生物酿造食品业 啤 酒 业 酱 油 业 白 酒 业 果露酒业 黄 酒 业 葡萄酒业 食 醋 业 其 腐 酱 他 乳 业 行 业 酶制剂业 有机酸业 淀粉糖业 氨基酸业 其 他 生物保健食品 微 藻 业 泡 菜 业 功能脂肪酸 功能肽业 功能糖业 生物防腐剂 其 他 生物增稠剂 生物色素 发酵工业 13 现代发酵工业：基因工程药物、细胞工程药物、疫苗；替代石油工业的大宗量的生物基化学品等，以及传统发酵工业升级。 1580亿(4300万吨)，56% 生物健康食品业 670亿(1000万吨)，24% 生物食品添加剂及配料业 560亿(1000万吨)，20% 中国生物食品产业总规模(2004年)：2810亿元(6300万吨) 12 发酵工业举例—生物食品产业 生物食品酿造业 4 何谓发酵工程？ 广义发酵工程对生物学和工程学的要求 上中下游相互关联！ 优良种株的选育和保 藏（包括菌种筛选、改造， 菌种代谢路径改造等）， 1 发酵工程——利用微生物进行产品生产(狭义) 在发酵 罐中发 生？ 从原料 中得到 糖 发酵后 得到产 品 谷氨酸钠(味精) 7 MSG发酵过程 菌种筛选和 改造 培养基制备 种子制备 产品分离提取 8 发酵罐系统 菌和HA HA发酵过程 9 pH meter Thermo- meter DO sensor Cell sensor O 2 analyzer CO 2 analyzer pH Temp. DO conc. Cell conc. Temp. control system Pump Gas flow controller Acid/base volume Cell conc. CO 2 pressure P P Balance Work station Personal computer Controller Control signal Interface Printer 获得应用价值的微生物 Feed vessel AD converter Feed volume Agitation speed 反应器放大 发酵过程优化和控制 发酵过程研究 发酵产物分离提取 1 发酵工程的过去和现在 第一阶段 1900年前 ●酒精、醋 ●使用温度计， 比重计和热交换 器 ●分批培养 ●使用纯酵母培 养物(1896), 用优 质醋接种发酵 第三阶段 1940－目前 ●青霉素，氨基酸 ，核苷酸，酶 ●可灭菌的pH和溶 氧电极，计算机控 制 ●分批和补料，连 续培养开始 ●菌种筛选程序重 要 14 发酵工程的过去－－发酵工业发展年鉴 第二阶段 1900－1940 ●面包酵母，甘油 ，柠檬酸和丙酮丁 醇 ●pH离线控制， 温度控制 ●分批和补料培养 ●应用纯培养技术 抗菌素发酵工业 酿造食品工业 非食品工业 15 第四阶段 1960－目前 ●用烃和和别的贮 存物生产单细胞蛋 白 ●计算机控制 ●连续培养+培养 基再循环 ●生产菌株的遗传 工程技术 第五阶段 1979－目前 ●通常微生物不产 生的异质化合物， 如胰岛素，干扰素 ●更先进的控制手 段和传感器 ●分批，补料-分批 或连续 ●用基因工程技术 将外源基因引入微 生物宿主 第六阶段 1990－目前 ●解决能源、资源 、环境等问