发酵工程与设备第1章绪论.ppt

第一章 绪论;发酵的英文Fermentation是从拉丁语ferver即“翻腾”、“沸涌”、“发泡”而来，描述酵母作用于果汁或麦芽汁浸出液的现象。 实质：由于浸出液中糖在缺氧条件下降解而产生CO2所引起的。;在生化和生理学意义的发酵指通过有机物间作为电子受体和电子供体而产生能量的过程。 如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。; 工业上所称的发酵:泛指将大量培养微生物获得产 物的过程。 包括： 1. 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。 2. 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。 产品既有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。;发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。它是应用生物学、化学和工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。 发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。;二、发酵工业的特点;三、发酵的分类;固态发酵;四、发酵工程的应用;灰树花;;;;;;乌龙茶;?面包 ; ;;医药工业;青霉素;;生物农药： 杀虫剂（Bt、白僵菌、病毒、微孢子虫） 防治植物病害（假单孢菌、木霉、弱病毒、庆丰霉素）; 能源工业 ;欧盟发展生物能源 试图摆脱对传统能源依赖 ;; 化学工业 ; 冶金工业 ; 环境保护 ;2002.11.19巴哈马籍油轮“威望号”在西班牙发生断裂沉没导致燃料油泄漏。这艘船共装有7.7万吨燃料油。 ;;污水处理;北京高碑店污水处理厂;;WTO带来的机遇和挑战;WTO带来的机遇和挑战;生产微生物细胞 生产微生物酶 生物微生物代谢产物 生产基因重组产物 将一个化合物经过发酵改造其化学结构—生物转化;微生物生物量;新的菌体发酵可用来生产一些药用真菌，如香菇类、依赖虫蛹而生存的冬虫夏草菌、与天麻共生的密环菌以及从多孔菌科的茯苓菌获得的名贵中药茯苓和担子真菌的灵芝等药用菌。这些药用真菌可以通过发酵培养的手段来生产出与天然产品具有同等疗效的产物。;有的微生物菌体还可用做生物防治剂，如苏云金杆菌、蜡样芽孢杆菌和侧孢芽孢杆菌，其细胞中的伴孢晶体可毒杀鳞翅目、双翅目的害虫。丝状真菌的白僵菌、绿僵菌可??治松毛虫等。所以，某些微生物的剂型产品，可制成新型的微生物杀虫剂，应用于农业生产中。因此，菌体发酵工业还包括微生物杀虫剂的发酵。 ; 酶普遍存在于动物、植物和微生物中。最初，人们都是从动物、植物的组织中提取酶，但现在，工业应用的酶大多来自微生物发酵。;微生物酶制剂有广泛的用途 食品和轻工业： 如微生物生产的淀粉酶和糖化酶用于生产葡萄糖，氨基酰化酶拆分氨基酸等。;酶也用于医药生产和医疗检测： 6-氨基青霉烷酸是青霉素酰化酶用来生产半合成青霉素所用的中间体。 胆固醇氧化酶用于检查血清中胆固醇的含量。 葡萄糖氧化酶用于检查血中葡萄糖的含量等。 角蛋白酶有助于伤口去痂和上皮再生，还用于配制润肤露、浴皂、洗发水和脱毛膏等美容品。因此角蛋白酶是外科手术后刀口缝合不留痂、烧伤病人上皮再生的特效药，也是美容美发的主要生化原材料等。 ;酶的特点：易于工业化生产，便于改善工艺提高产量。 分类：胞内酶 和胞外酶 生物合成特点：需要诱导作用，或遭受阻遏、抑制等调控作用的影响，在菌种选育、培养基配制以及发酵条件等方面需给予注意。;微生物代谢产物 ;抗生素;;微生物代谢产物类型 ;基因重组产物的发酵是指利用生物工程技术所获得的细胞，如DNA重组的工程菌、细胞融合所得的杂交细胞等进行培养的新型发酵，其产物多种多样。如用基因工程菌生产胰岛素、干扰素、青霉素酰化酶等，用杂交瘤细胞生产用于治疗和诊断的各种单克隆抗体等。;;单克隆抗体制备 ;定义：是利用生物细胞或产生的酶对一些化合物某一特定部位（基团）的作用如加入羟基、还原双键、脱氧或切断支链等，使它转变成结构相类似但具有更大经济价值的化合物。 最终产物是由微生物细胞的酶或酶系对底物某一特定部位进行化学反应而形成的。 反应最显著的特点是特异性强，包括反应特异性、结构位置特异性、立体特异性。 ;B化合物;? 甾体激素：分肾上腺皮质激素和性激素；重要的生理调节作用，在临床上广泛用于治疗过敏性皮炎、类风湿性关节炎、红班狼疮、支气管哮喘等 ? 甾体药物的工业生产主要是通过改造天然的甾体产物而获得的；可的松类抗炎激素之所以有卓越的抗炎活力，主因在甾体母核11位上导入一氧原子，最大的困难也正在此。 ? 化学转化：步骤繁多、得率低、价格昂贵（Savett, 576kg脱氧胆酸，30多步反应，两年→938mg醋酸可的松） ? 生物法：高效、收率高 （1952年，Munrry等，黑根霉，仅1步就将孕酮11位上导入一个羟基，使从孕酮合成皮质酮只需3步，这样才使可的松问世）;（1）第一个阶段（1900年以前）;18