《課用發(fā)酵工程第一章緒論》ppt課件-全文預(yù)覽
【正文】 ? 種子培養(yǎng)和生產(chǎn)培養(yǎng)的不同的工藝技術(shù)； ? 在進行任何大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵前，必須在實驗室規(guī)模小的發(fā)酵罐進行大量的實驗，得到產(chǎn)物形成的動力學(xué)模型，并根據(jù)這個模型設(shè)計中試的發(fā)酵要求，最后從中試數(shù)據(jù)再設(shè)計更大規(guī)模的動力學(xué)模型； ? 由于生物反應(yīng)的復(fù)雜性，在從實驗室到中試，從中試到大規(guī)模生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)許多問題，這就是發(fā)酵工程工藝放大問題。 發(fā)酵工程 改造物種 商品生產(chǎn) 常規(guī)菌（或常規(guī)細胞株） 工程菌（或工程細胞株） ① 基因工程 ②細胞工程 大量產(chǎn)品 ③ 發(fā)酵工程 ④酶工程 ⑤生物反應(yīng)器工程 經(jīng)濟效益 社會效益 生態(tài)效益 1. 發(fā)酵工程的概念 何謂發(fā)酵 ？ ferver： 發(fā)泡、沸騰 fermentation 它描述酵母作用于果汁或麥芽汁浸出液時的現(xiàn)象。 ? 包括酶的發(fā)酵生產(chǎn)、酶的分離純化、酶的結(jié)構(gòu)改造及分子修飾、酶的細胞固定化、酶的應(yīng)用等方面。 生物工程分類 —— 按研究內(nèi)容劃分 酶工程 細胞工程 基因工程 生物 工程 發(fā)酵工程 基因工程 ? 在 體外 對不同生物的 遺傳物質(zhì) （基因）進行 剪切、重組、連接 ，然后插入到 載體 分子中（細菌質(zhì)粒、病毒或噬菌體DNA)， 轉(zhuǎn)入 微生物、植物或動物細胞內(nèi)進行無性繁殖，并 表達出 基因產(chǎn)物。 ? 一般認(rèn)為生物工程是以 生物學(xué) （特別是其中的微生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)和細胞學(xué)）的理論與技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合化工、機械、電子計算機等 現(xiàn)代工程技術(shù) ，充分運用分子生物學(xué)的最新成就，自覺地操縱遺傳物質(zhì)，定向地改造生物或其他功能，短期內(nèi)創(chuàng)造出具有超遠緣性狀的新物種，再通過合造的生物反應(yīng)對這類“工程菌”或“工程細胞株”進行大規(guī)模地培養(yǎng)，以生產(chǎn)大量有用代謝產(chǎn)物或發(fā)揮它們獨特生理功能的一門技術(shù)。 酶工程 ? 酶工程是指酶的結(jié)構(gòu)改造、高效表達以及利用酶的特異催化功能，在常溫常壓下將一種物質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種物質(zhì)，以獲得高純度的適用之物。 ? 這里所說的 產(chǎn)品 ，包括利用基因工程菌生產(chǎn)人的胰島素、干擾素等藥品，也包括人們所熟知的利用發(fā)酵制造酒類產(chǎn)品、發(fā)酵酸制品，利用真菌生產(chǎn)抗生素等。 根據(jù)最終電子受體不同，無氧呼吸分為： 硝酸鹽呼吸 、硫酸鹽呼吸、硫呼吸、碳酸鹽呼吸及延胡索酸呼吸等。 ? 現(xiàn)代發(fā)酵工程 ：是將 DNA重組及細胞融合技術(shù) 、 酶工程技術(shù) 、 組學(xué)及代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控技術(shù) 、過程工程優(yōu)化與放大技術(shù)等新技術(shù)與傳統(tǒng)發(fā)酵工程融合 ， 大大提高傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)水平 ， 拓展傳統(tǒng)發(fā)酵應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)品范圍的一種現(xiàn)代工業(yè)生物技術(shù)體系 （ 新一代工業(yè)生物技術(shù) ） 。 ?發(fā)酵工程是生物技術(shù)的應(yīng)用基 礎(chǔ)，是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心。 自然發(fā)酵階段 ? 主要是釀造工業(yè) ? 主要產(chǎn)品：酒、酒精、醋、 啤酒、干酪、酸乳等 ? 17世紀(jì)，古埃及人在容量為 1500桶（一桶約 136升）的木質(zhì)大桶中進行第一次真正的大規(guī)模釀造 ? 1757年應(yīng)用溫度計； 1801 使用原始熱交換器 主要特點：嫌氣發(fā)酵，非純種培養(yǎng) ，產(chǎn)品質(zhì) 量不穩(wěn)定 純培養(yǎng)技術(shù)的建立 ? Koch首先發(fā)明固體培養(yǎng)基，建立細菌 的純粹培養(yǎng) ? Petri創(chuàng)造一種培養(yǎng)皿 (petri dish)用于 微生物平板分離 ? Winograsky和 Beijerink發(fā)明富集培養(yǎng)法，分離特定的微生物 ? 主要產(chǎn)品：酵母、甘油、乳酸、丙酮丁醇等 微生物學(xué)與第一次世界大戰(zhàn) 德國： (Carl Neuberg) 丙酮酸 CO2 乙醛 NADH NAD+ 乙醇 磷酸二羥基丙酮 NADH NAD+ α 磷酸甘油 甘油 3%的亞硫酸氫鈉 (pH7) Saccharomyces cerevisiae厭氧發(fā)酵 酵母菌的二型發(fā)酵 （磺化羥基乙醛） 第一次世界打戰(zhàn)期間德國主要用這種方法 生產(chǎn)甘油產(chǎn)量： 1000噸 /月 目前的甘油生產(chǎn)方法： 使用的微生物： Dunaliella aslina（ 一種嗜鹽藻類 ） 胞內(nèi)積累高濃度的甘油從而使細胞的 滲透壓保持平衡 生活在鹽湖及海邊的巖池等鹽濃度很高環(huán)境 微生物學(xué)與第一次世界大戰(zhàn) 英國： 有機溶劑丙酮和丁醇的需求增加： 丙酮：用于生產(chǎn)人造橡膠； 丁醇：用于生產(chǎn)無煙火藥； 當(dāng)時的常規(guī)生產(chǎn)方法 : 對木材進行干熱分解 大約 80到 100噸樺樹、山毛櫸、或楓木 生
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