發(fā)酵工程第一章緒論(編輯修改稿)
2024-10-08 20:38 本頁面
【文章內容簡介】 有機酸 、 抗生素等 開拓新的發(fā)酵原料時期 ? 目的 ：以烴類為碳源生產微生物細胞作為飼 料蛋白質的來源 ? 技術進步 ： ? 發(fā)展了高壓噴射式、強制循環(huán)式等多種發(fā) 酵罐及其發(fā)酵技術 ? 計算機和自動控制技術的運用：滅菌和發(fā) 酵過程自動控制，促進發(fā)酵工業(yè)朝 連續(xù)化、 自動化方向 發(fā)展 ? 特點 ： ? 解決發(fā)酵原料及人畜爭糧問題； ? 規(guī)模和自動化程度顯著提高，能耗過大。 開拓新的發(fā)酵原料時期 基因工程階段（現代發(fā)酵工業(yè)新階段） ? 主要標志 基因工程產品生產以及基因工程技術應用 ? 世界上已批準上市的基因工程藥物有幾十種，如：胰島素、人生長激素等。 ? 主要特點 ? 基因工程技術、細胞工程技術、酶工程技術以及發(fā)酵過程優(yōu)化及放大技術的全面進步 ? 高產微生物代謝產物及非微生物代謝產物的基因工程菌構建及產品的發(fā)酵生產 ? 主導碳氧經濟發(fā)展，碳氫經濟的替代及生物煉制技術的興起 基因工程階段（現代發(fā)酵工業(yè)新階段） 人胰島素 人生長激素 (GH) 表皮生長因子 (EGF) 腫瘤壞死因子 白細胞介素 2(IL2) 尿激酶原 豬生長激素 (PGH) 牛生長激素 (BGH) 纖維素酶 ?, ?干擾素 乙型肝炎疫苗 集落刺激因子 (CSF) 促紅細胞生成素 (EPO) 抗血友病因子 組織溶纖原激活劑 (tPA) 部分利用基因工程技術研制的產品 發(fā)酵工程的主要前沿進展 ? 原料拓展： 可再生資源的加工和綜合利用（如纖維素原料） ? 過程優(yōu)化技術 ? 多尺度生物反應器優(yōu)化控制技術 ? 生物煉制 高產量 ： 微生物生理、遺傳、營養(yǎng)及環(huán)境因素 高轉化率 ： 微生物代謝途徑和過程條件 高效率 ： 微生物反應動力學和系統(tǒng)優(yōu)化 以高產量、高轉化率和高效率及低 成本為目標的發(fā)酵過程優(yōu)化技術 低成本 ： 技術綜合及產業(yè)化技術集成 環(huán)境友好 ： 開發(fā)清潔生產技術 發(fā)酵過程優(yōu)化技術 條件確定 過程優(yōu)化 初始條件 過程分析 過程強化 1 基于組學技術的高通量菌種改造和篩選 2 基于組學和生物信息學代謝途徑分析優(yōu)化 菌種改造 3 基于實時代謝流分析、代謝途徑模型 與自動控制技術的發(fā)酵過程優(yōu)化控制 發(fā)酵工藝優(yōu)化 4 基于發(fā)酵液及產品特性的高收率、低 成本、高質量和環(huán)境友好的提取精制 技術集成 發(fā)酵產物分離純化 5 基于源頭防治與過程監(jiān)控的資源節(jié)約 與廢物資源化清潔生產技術集成 綜合治理技術優(yōu)化 細胞代謝網絡示意圖 多層次復雜系 統(tǒng)多尺度優(yōu)化 控制技術 生 物 煉 制 石 油 煉 制 （一）發(fā)酵工業(yè)的特點 ? 發(fā)酵過程 一般是 在 常溫常壓 下進行的生化反應， 反應安全，要求條件較簡單。 ? 可用較廉價原料生產較高價值產品。 ? 反應專一性強。 ? 能夠專一性地和高度選擇性地對某些較為復雜的 化合物進行特定部位的生物轉化修飾。 ? 發(fā)酵過程中對雜菌污染的防治至關重要。 ? 菌種是關鍵。 ? 發(fā)酵生產不受地理、氣候、季節(jié)等自然條件限制。 （一）發(fā)酵工業(yè)的特點 （二）發(fā)酵工業(yè)的范圍 ? 微生物菌體 ? 酶制劑 ? 代謝產物 ? 生物轉化 ? 微生物特殊機能的利用 ? 利用微生物消除環(huán)境污染 ? 利用微生物發(fā)酵保持生態(tài)平衡 ? 微生物濕法冶金 ? 利用基因工程菌株開拓發(fā)酵工程新領域 微生物菌體 ? 傳統(tǒng)菌體發(fā)酵 工業(yè) ? 現代菌體發(fā)酵工業(yè) 酵母發(fā)酵 菌體蛋白（單細胞蛋白）發(fā)酵 殺蟲
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