【正文】 產(chǎn) 味精生產(chǎn)萬(wàn)噸以上產(chǎn)量的工廠有家最大規(guī)模是周口蓮花味精集團(tuán)公司，年產(chǎn)萬(wàn)噸 目前年產(chǎn)量多萬(wàn)噸 ．基因工程產(chǎn)品至年，已有種基因工程藥物、個(gè)基因工程疫苗和數(shù)十個(gè)重組診斷試劑投放市場(chǎng)．細(xì)胞工程產(chǎn)品紫草、三七等等植物細(xì)胞已可在發(fā)酵罐種大規(guī)模培養(yǎng)。目前年產(chǎn)量為萬(wàn)噸左右。目前，我國(guó)白酒的產(chǎn)量為余噸。 年新中國(guó)成立時(shí)，我國(guó)白酒的產(chǎn)量只有．萬(wàn) 。 ．白酒中國(guó)的釀酒業(yè)，距今已有數(shù)千年的歷史淵源。直到世紀(jì)中期才建立了一系列新的微生物工業(yè)。在漢武帝時(shí)代開(kāi)始有了葡萄酒，距今已有兩千多年的歷史。白酒的起源，當(dāng)在元朝以前，尚待考證。在以基因工程為主導(dǎo)的現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品中，醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品占％左右。 ．傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)已由基因重組菌種取代或改良。目前，世界上已經(jīng)批準(zhǔn)上市的基因工程藥物就有幾十種，如：胰島素、人生長(zhǎng)激素等等。例如，抗生素。 三、微生物代謝產(chǎn)物 ．代謝產(chǎn)物的類別初級(jí)代謝產(chǎn)物：氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)、核酸、脂類和碳水化合物等。酶的生產(chǎn)是受到微生物本身嚴(yán)格控制。微生物的酶可以用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)，是其最大的優(yōu)點(diǎn)。三、發(fā)酵的類型 ．按發(fā)酵原料來(lái)區(qū)分 糖類物質(zhì)發(fā)酵 石油發(fā)酵 廢水發(fā)酵 ．按發(fā)酵形式來(lái)區(qū)分 固態(tài)發(fā)酵 深層液體發(fā)酵 ．按發(fā)酵產(chǎn)物區(qū)分 氨基酸發(fā)酵有機(jī)酸發(fā)酵抗生素發(fā)酵酒精發(fā)酵維生素發(fā)酵酶制劑發(fā)酵 ．按發(fā)酵工藝流程區(qū)分 分批發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵流加發(fā)酵 ．按發(fā)酵過(guò)程中對(duì)氧的不同需求來(lái)分 厭氧發(fā)酵通風(fēng)發(fā)酵 發(fā)酵產(chǎn)品的類型 工業(yè)上的發(fā)酵，有四個(gè)主要類別： 一、菌體 工業(yè)生產(chǎn)的微生物體，可分為二種：．供制備面包用的酵母；．作為人類或動(dòng)物的食物的微生物細(xì)胞（單細(xì)胞蛋白質(zhì)）。．微生物菌種是進(jìn)行發(fā)酵的根本因素，通過(guò)變異和菌種篩選，可以獲得高產(chǎn)的優(yōu)良菌株并使生產(chǎn)設(shè)備得到充分利用，也可以因此獲得按常規(guī)方法難以生產(chǎn)的產(chǎn)品。因而維持無(wú)菌條件是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵。除了必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格消毒處理和空氣過(guò)濾外，反應(yīng)必須在無(wú)菌條件下進(jìn)行。．發(fā)酵過(guò)程是通過(guò)生物體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式來(lái)完成的，反應(yīng)的專一性強(qiáng)，因而可以得到較為單—的代謝產(chǎn)物。微生物因不同的類別可以有選擇地去利用它所需要的營(yíng)養(yǎng)。其主要特點(diǎn)如下：．發(fā)酵過(guò)程一般來(lái)說(shuō)都是在常溫常壓下進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)安全，要求條件也比較簡(jiǎn)單。發(fā)酵過(guò)程的組成部分 ．發(fā)酵過(guò)程的組成繁殖種子和發(fā)酵生產(chǎn)所用的培養(yǎng)基組份確定；培養(yǎng)基、發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備的滅菌；培養(yǎng)出有活性、適量的純種，接種入生產(chǎn)的容器中；微生物在最適合于產(chǎn)物生長(zhǎng)的條件下，在發(fā)酵罐中生長(zhǎng)；產(chǎn)物提取和精制；過(guò)程中排出的廢棄物的處理。，發(fā)酵工程的定義） 國(guó)際純粹及應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(年)將生物化學(xué)、生物學(xué)、微生物學(xué)和化學(xué)工程應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程（包括醫(yī)藥衛(wèi)生、能源及農(nóng)業(yè)產(chǎn)品）及環(huán)境保護(hù)的技術(shù)）.國(guó)際經(jīng)濟(jì)及合作發(fā)展組織(年)應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)原理、依靠生物作用劑（ ）的作用將物料進(jìn)行加工以提供產(chǎn)品或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)的技術(shù)）. （年）對(duì)生物作用和生物物料加以評(píng)價(jià)和利用，并進(jìn)行工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)）. 生物系統(tǒng)或生物過(guò)程的工業(yè)利用，它很大程度上取決于對(duì)生物系統(tǒng)及其催化作用專門(mén)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。，廣義 “發(fā)酵”的定義工業(yè)上所稱的發(fā)酵是泛指利用生物(微生物或動(dòng)植物)細(xì)胞制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過(guò)程，它包括厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等的生產(chǎn)。如葡萄糖在無(wú)氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精并放出二氧化碳。產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象是由浸出液中的糖在缺氧條件下降解而產(chǎn)生的二氧化碳所引起的。教 學(xué)基 本要 求掌握微生物工程的基本原理及規(guī)律，熟悉微生物工程生產(chǎn)的常用設(shè)備，使學(xué)生既學(xué)到比較專業(yè)的微生物學(xué)理論知識(shí)，又掌握工程技術(shù)方面的基本計(jì)算和設(shè)計(jì)工藝流程的原理和方法?！段⑸锕こ獭方贪甘谡n教師：張愛(ài)梅西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院年月課程名稱微生物工程課程代碼學(xué)分總學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)課程性質(zhì)基礎(chǔ)課（ ） 專業(yè)必修課（ ） 專業(yè)限選課（√） 專業(yè)任選課（ ）教案手段多媒體任課教師張愛(ài)梅職稱副教授授課時(shí)間學(xué)年第一學(xué)期授課對(duì)象級(jí)生物技術(shù)班教 學(xué)目的與要 求通過(guò)系統(tǒng)地講授微生物工程的原理、方法、生產(chǎn)設(shè)備、應(yīng)用及進(jìn)展，使生物技術(shù)專業(yè)類的學(xué)生對(duì)微生物工程的最新成就、原理和生產(chǎn)方法等有較全面地了解，擴(kuò)大學(xué)生眼界，使其能夠更加適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生將理科的有關(guān)知識(shí)與必要的工程技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生既能掌握比較專業(yè)的理論知識(shí)，又能掌握工程技術(shù)方面的基本計(jì)算和設(shè)計(jì)工藝流程的原理和方法。教 材曹軍衛(wèi)主編《微生物工程》（第二版）主要參考資料《微生物工程》 (吳松剛） 科學(xué)出版社 《微生物工程工藝原理》 (姚汝華) 華南理工大學(xué)出版社 《新編生物工藝學(xué)》 （俞俊棠） 化學(xué)工業(yè)出版社 《發(fā)酵工藝原理》 （熊宗貴） 中國(guó)藥科大學(xué)出版社 《發(fā)酵工程與設(shè)備》 （邱立友） 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社 《現(xiàn)代生物工藝學(xué)》 （儲(chǔ)炬） 華東理工大學(xué)出版社 《微生物發(fā)酵過(guò)程多尺度研究與優(yōu)化》 （張嗣良） 化學(xué)工業(yè)出版社 《 》(. . . , . . . , . ) 院系審閱意見(jiàn)系主任簽字： 年 月 日教案內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配 教案時(shí)數(shù)教案內(nèi)容講課實(shí)驗(yàn)小計(jì)備 注緒論學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)開(kāi)設(shè)第一章 菌種的來(lái)源學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第二章 優(yōu)良菌種的選育學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第三章 菌種保藏的原理及方法學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第四章 微生物的代謝調(diào)節(jié)和代謝工程學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第五章 微生物發(fā)酵培養(yǎng)基學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第六章 發(fā)酵工藝控制學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第七章 發(fā)酵過(guò)程的參數(shù)檢測(cè)學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第八章 微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第九章 培養(yǎng)基滅菌及滅菌設(shè)備學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第十章 發(fā)酵設(shè)備學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第十一章 發(fā)酵設(shè)備過(guò)程的優(yōu)化與放大概論學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第十二章 空氣除菌設(shè)備學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第十三章 微生物工程展望學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)緒論 發(fā)酵及發(fā)酵工程一. 發(fā)酵的定義，發(fā)酵一詞的來(lái)源 “發(fā)酵”（）一詞是拉丁語(yǔ)“沸騰”（）的派生詞，它描述酵母作用于果汁或麥芽浸出液時(shí)產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象。，狹義 “發(fā)酵”的定義在生物化學(xué)或生理學(xué)上發(fā)酵是指微生物在無(wú)氧條件下，分解各種有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式，或者更嚴(yán)格地說(shuō)，發(fā)酵是以有機(jī)物作為電子受體的氧化還原產(chǎn)能反應(yīng)。同時(shí)獲得能量，丙酮酸被還原為乳酸而獲得能量等等。產(chǎn)品既有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等。發(fā)酵工程（ ）應(yīng)用微生物學(xué)等相關(guān)的自然科學(xué)以及工程學(xué)原理，利用微生物等生物細(xì)胞進(jìn)行酶促轉(zhuǎn)化，將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品或提供社會(huì)性服務(wù)的一門(mén)科學(xué)。 ．發(fā)酵生產(chǎn)的條件某種適宜的微生物保證或控制微生物進(jìn)行代謝的各種條件（培養(yǎng)基組成，溫度，溶氧等）進(jìn)行微生物發(fā)酵的設(shè)備提取菌體或代謝產(chǎn)物，精制成產(chǎn)品的方法和設(shè)備發(fā)酵工程的地位. 生物工程重要的組成部分 發(fā)酵工程( ) 酶工程 (蛋白質(zhì)工程) ( ) 基因工程 ( ) 細(xì)胞工程 ( ). 生物工程中其他技術(shù)產(chǎn)業(yè)化表達(dá)的重要手段基因工程菌動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng). 生命科學(xué)研究的對(duì)象或載體地位基因工程細(xì)胞工程酶工程發(fā)酵工程二．發(fā)酵工程的特點(diǎn) 發(fā)酵和其他化學(xué)工業(yè)的最大區(qū)別在于它是生物體所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。．發(fā)酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他農(nóng)副產(chǎn)品為主，只要加入少量的有機(jī)和無(wú)機(jī)氮源就可進(jìn)行反應(yīng)?；谶@—特性，可以利用廢水和廢物等作為發(fā)酵的原料進(jìn)行生物資源的改造和更新。．發(fā)酵過(guò)程中對(duì)雜菌污染的防治至關(guān)重要。如果污染了雜菌，生產(chǎn)上就要遭到巨大的經(jīng)濟(jì)損失，要是感染了噬菌體，對(duì)發(fā)酵就會(huì)造成更大的危害。．由于生物體本身所具有的反應(yīng)機(jī)制，能夠?qū)Ｒ恍缘睾透叨冗x擇性地對(duì)某些較為復(fù)雜的化合物進(jìn)行特定部位地氧化、還原等化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，也可以產(chǎn)生比較復(fù)雜的高分子化合物。．工業(yè)發(fā)酵與其他工業(yè)相比，投資少，見(jiàn)效快，開(kāi)可以取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。二、微生物的酶 工業(yè)上，曾由植物、動(dòng)物和微生物生產(chǎn)酶。而且與植物或動(dòng)物相比，改進(jìn)微生物的生產(chǎn)能力也方便得多。為改進(jìn)酶的生產(chǎn)能力可以改變這些控制，如在培養(yǎng)基中加入誘導(dǎo)物和采用菌株的誘變和篩選技術(shù)，以消除反饋?zhàn)瓒糇饔谩４渭?jí)代謝產(chǎn)物：有些微生物的穩(wěn)定期培養(yǎng)物中所含有的化合物，并不在營(yíng)養(yǎng)期時(shí)出現(xiàn)，而且未見(jiàn)到對(duì)細(xì)胞代謝功能有明顯的影響。．初級(jí)代謝產(chǎn)物及其在工業(yè)上的應(yīng)用（）第一個(gè)階段（世紀(jì)以前）產(chǎn)品只限于含酒精飲料和醋古埃及已經(jīng)能釀造啤酒 （）第二個(gè)階段（年年）主要的新產(chǎn)品是酵母、甘油、檸檬酸、乳酸、丁醇和丙酮 在面包酵母的生產(chǎn)中首先采用了分批補(bǔ)料培養(yǎng) 技術(shù)在一次大戰(zhàn)時(shí)，開(kāi)拓了丁醇丙酮發(fā)酵，并建立了真正的無(wú)雜菌發(fā)酵 （）第三個(gè)階段（年以后）這以階段的標(biāo)志是，在純種培養(yǎng)技術(shù)下，以深層培養(yǎng)生產(chǎn)青霉素解決向培養(yǎng)基中通入大量無(wú)菌空氣和高粘度培養(yǎng)液的攪拌問(wèn)題 （）第四個(gè)階段（年以后）以烴為碳源生產(chǎn)微生物細(xì)胞作為飼料蛋白質(zhì)的來(lái)源 出現(xiàn)了不需要機(jī)械攪拌的高壓噴射和強(qiáng)制循環(huán)的發(fā)酵罐 工業(yè)上普遍采用分批培養(yǎng)和分批補(bǔ)料培養(yǎng)法 （）第五個(gè)階段（年以后）這個(gè)階段以基因工程產(chǎn)品的生產(chǎn)為標(biāo)志。 ．工業(yè)化成功利用催化生產(chǎn)的有機(jī)化合物．微生物酶促轉(zhuǎn)化與化學(xué)合成有機(jī)結(jié)合，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展 發(fā)酵工程的應(yīng)用一．發(fā)酵工程在食品,輕工業(yè)領(lǐng)域的展望高產(chǎn)菌種和特殊環(huán)境微生物的遺傳育種新酶品種開(kāi)發(fā)和應(yīng)用食品添加劑新品種開(kāi)發(fā)和應(yīng)用生物技術(shù)產(chǎn)物工業(yè)規(guī)模的分離和提取二．發(fā)酵工業(yè)范圍. 釀酒工業(yè)(啤酒、葡萄酒、白酒等).食品工業(yè)(醬、醬油、醋、腐乳、面包、酸乳等).有機(jī)溶劑發(fā)酵工業(yè)(酒精、丙酮、丁醇等).抗生素發(fā)酵工業(yè)(青霉素、鏈霉素、土霉素等).有機(jī)酸發(fā)酵工業(yè)(檸檬酸、葡萄糖酸等).酶制劑發(fā)酵工業(yè)(淀粉酶、蛋白酶等). 氨基酸發(fā)酵工業(yè)(谷氨酸，賴氨酸等). 核苷酸類物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)(肌苷酸、肌苷等). 維生素發(fā)酵工業(yè)(維生素、維生素等).生理活性物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)(激素、赤霉素等).微生物菌體蛋白發(fā)酵工業(yè)(酵母、單細(xì)胞蛋白等).微生物環(huán)境凈化工業(yè)(利用微生物處理廢水、污水等).生物能工業(yè)(沼氣、纖維素等天然原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等，能源物質(zhì)).微生物冶金工業(yè)(利用微生物探礦、冶金、石油脫硫等)三．發(fā)酵產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，醫(yī)藥，食品，化工，紡織，輕工，環(huán)保四．發(fā)酵罐等生物反應(yīng)器規(guī)模谷氨酸 最大啤 酒 （露天）檸檬酸 酶制劑 酵母培養(yǎng)罐 黃酒 酒精 五．國(guó)外發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) ．生物轉(zhuǎn)化（或生物合成）技術(shù)成為國(guó)外著名化學(xué)公司爭(zhēng)奪的熱點(diǎn)，并逐步從醫(yī)藥領(lǐng)域逐漸向化工領(lǐng)域轉(zhuǎn)移 ．生物催化合成已成為化學(xué)品合成的支柱之一 ．利用生物技術(shù)生產(chǎn)有特殊功能、性能、用途或環(huán)境友好的化工新材料，是化學(xué)工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。許多傳統(tǒng)的發(fā)酵工程產(chǎn)品如檸檬酸、青霉素等都已開(kāi)始采用基因工程手段進(jìn)行改造，大大地提高了產(chǎn)量。 六．國(guó)內(nèi)發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展簡(jiǎn)況 我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵歷史悠久，在《黃帝內(nèi)經(jīng)素向》、 《湯液醪醴論》里，已有釀酒的記載。醬油的釀造，當(dāng)始自周朝。數(shù)千年來(lái)由于科學(xué)技術(shù)進(jìn)步緩慢，各種微生物工業(yè)也未能充分發(fā)展。近幾年來(lái)，由于生物新技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)酵工業(yè)開(kāi)始進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。白酒是我國(guó)特有的、具有悠久歷史的傳統(tǒng)酒種。年，我國(guó)白酒產(chǎn)量達(dá)到歷史高峰，總量達(dá)到．萬(wàn)。 ．黃酒黃酒是我國(guó)最古老的酒種，早在夏、商、周三代就已經(jīng)大量生產(chǎn)了，并流傳至今，據(jù)史料記載已有年左右了。 ．啤酒年我國(guó)最早的啤酒廠于哈爾濱建成 年國(guó)人投資的雙合盛啤酒廠建成 年啤酒產(chǎn)量?jī)H七千余噸 年啤酒產(chǎn)量增至萬(wàn)噸年產(chǎn)量達(dá)到萬(wàn)噸左右 ．葡萄酒年華僑張弼士在煙臺(tái)建立釀酒公司，這是我國(guó)第一個(gè)新型的葡萄酒釀造廠 目前我國(guó)葡萄酒工廠已有近八十家 葡萄酒年產(chǎn)量約萬(wàn)噸 張?jiān)！⑼醭?、長(zhǎng)城三家公司占據(jù)％的市場(chǎng)份額，銷(xiāo)售收入占整個(gè)行業(yè)的％ ．醬油和醋 早在三千年前便已掌握了醬油和醋發(fā)酵的技法，數(shù)千年來(lái)一直沿用自然發(fā)酵法 ，直到世紀(jì)后才開(kāi)始采用純種培養(yǎng)培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)，目前設(shè)備及釀造方法逐步實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化醬油年產(chǎn)量約為萬(wàn)噸，已居世界首位 醋年產(chǎn)量約為萬(wàn)噸．酒精二十世紀(jì)初期，外商在東北設(shè)立哈爾濱和阿城兩個(gè)酒精廠 年山東溥益酒精廠成立，為第一個(gè)由國(guó)人設(shè)立的酒精廠 年華僑投資在上海浦東設(shè)立中國(guó)酒精廠，當(dāng)時(shí)號(hào)稱遠(yuǎn)東第一大型酒精廠 酒精年產(chǎn)量解放前僅萬(wàn)噸左右。我國(guó)的傳統(tǒng)中藥涉及種左右植物，細(xì)胞培養(yǎng)是中藥資源開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要方面。釀酒工業(yè)（不包括酒精）：年產(chǎn)量萬(wàn)噸左右；產(chǎn)值億；利稅億。.積極開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品 特鮮味精；無(wú)水檸檬酸、檸檬酸鹽；高溫α淀粉酶；纖維素酶；β 葡聚糖酶；異淀粉酶等酶制劑；一蘋(píng)果酸；一乳酸；衣康酸；黃原膠。 活性肽；紅曲色素, 低聚異麥芽糖、果糖、半乳糖、木糖；海藻糖等等。年由 發(fā)現(xiàn)青霉素 年美國(guó)和英國(guó)合作對(duì)青霉素進(jìn)行生產(chǎn)研究 表面培養(yǎng)：升扁瓶或錐形瓶，內(nèi)裝麥麩培養(yǎng)基 ─── 年沉浸培養(yǎng)： ─── 當(dāng)今：─ ─── 萬(wàn) 鏈霉素、金霉素、新霉索、紅霉素大型發(fā)酵罐攪拌裝置發(fā)酵罐車(chē)間發(fā)酵車(chē)間的空氣過(guò)濾器現(xiàn)代生物技