發(fā)酵工程與設(shè)備第一章緒論ppt課件

1、發(fā)酵的英文發(fā)酵的英文FermentationFermentation是從拉丁語是從拉丁語ferverferver即即“翻騰、翻騰、“沸涌、沸涌、“發(fā)泡而來，描畫酵母發(fā)泡而來，描畫酵母作用于果汁或麥芽汁浸出液的景象。作用于果汁或麥芽汁浸出液的景象。本質(zhì)：由于浸出液中糖在缺氧條件下降解而產(chǎn)本質(zhì)：由于浸出液中糖在缺氧條件下降解而產(chǎn)生生CO2CO2所引起的。所引起的。在生化和生理學(xué)意義的發(fā)酵指經(jīng)過有機(jī)物間作為電在生化和生理學(xué)意義的發(fā)酵指經(jīng)過有機(jī)物間作為電子受體和電子供體而產(chǎn)生能量的過程。子受體和電子供體而產(chǎn)生能量的過程。如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精并放如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒

2、精并放出出CO2CO2。 工業(yè)上所稱的發(fā)酵工業(yè)上所稱的發(fā)酵: :泛指將大量培育微生物泛指將大量培育微生物獲得產(chǎn)獲得產(chǎn)物的過程。物的過程。包括：包括：1. 1. 厭氧培育的消費過程，如酒精，乳酸等。厭氧培育的消費過程，如酒精，乳酸等。2. 2. 通氣有氧培育的消費過程，如抗生素、通氣有氧培育的消費過程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等。氨基酸、酶制劑等。 產(chǎn)品既有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、產(chǎn)品既有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等。酶等。固態(tài)發(fā)酵固態(tài)發(fā)酵SOLID-STATE FERMENTATION PRODUCTION四、發(fā)酵工程的運用四、發(fā)酵工程的運用食品加工：單細(xì)胞蛋白酵母、真菌等食品加工

3、：單細(xì)胞蛋白酵母、真菌等含醇飲料：葡萄酒、黃酒、白酒、啤酒、白蘭地、威含醇飲料：葡萄酒、黃酒、白酒、啤酒、白蘭地、威士忌士忌發(fā)酵乳制品：奶酪、酸奶發(fā)酵乳制品：奶酪、酸奶調(diào)味品：味精、肌苷酸、醬油、醋等調(diào)味品：味精、肌苷酸、醬油、醋等食品添加劑：檸檬酸、乳酸、天然色素等食品添加劑：檸檬酸、乳酸、天然色素等食品工業(yè)食品工業(yè)灰樹花螺旋藻烏龍茶紅茶黃茶黑茶普洱茶醫(yī)藥工業(yè)醫(yī)藥工業(yè) 抗生素：抗生素：12 000余種余種青霉素、金霉素、四環(huán)素、鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素、青霉素、金霉素、四環(huán)素、鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素、新霉素、螺旋霉素、頭孢霉素等。新霉素、螺旋霉素、頭孢霉素等。 氨基酸：可發(fā)酵消費的有谷

4、、賴、丙、組、異氨基酸：可發(fā)酵消費的有谷、賴、丙、組、異亮、亮、苯丙、脯、蘇、色、酪、纈、瓜、鳥亮、亮、苯丙、脯、蘇、色、酪、纈、瓜、鳥氨酸國內(nèi)氨酸國內(nèi)40億元，占發(fā)酵業(yè)產(chǎn)值億元，占發(fā)酵業(yè)產(chǎn)值12% 維生素：維生素：VB2 、VB12、VC、VA、VD等等 生物制品：亞單位疫苗、重組疫苗、生物制品：亞單位疫苗、重組疫苗、DNA疫苗等。疫苗等。 酶抑制劑：酶抑制劑： -淀粉酶的抑制劑可治療糖尿病淀粉酶的抑制劑可治療糖尿病 膽固醇抑制劑可治療高血壓高血脂膽固醇抑制劑可治療高血壓高血脂青霉素干擾素溶菌酶氨基酸生物農(nóng)藥：生物農(nóng)藥： 殺蟲劑殺蟲劑Bt、白僵菌、病毒、微、白僵菌、病毒、微孢子蟲孢子蟲 防治

5、植物病害假單孢菌、木霉、防治植物病害假單孢菌、木霉、弱病毒、慶豐霉素弱病毒、慶豐霉素生物除草劑：利用雜草的病原微生物生物除草劑：利用雜草的病原微生物生物增產(chǎn)劑：根瘤菌、藍(lán)細(xì)菌、鉀細(xì)菌、磷細(xì)菌等生物增產(chǎn)劑：根瘤菌、藍(lán)細(xì)菌、鉀細(xì)菌、磷細(xì)菌等歐盟開展生物能源 試圖擺脫對傳統(tǒng)能源依賴 2019.11.19巴哈馬籍油輪“聲威號在西班牙發(fā)生斷裂沉沒導(dǎo)致燃料油走漏。這艘船共裝有7.7萬噸燃料油。 污水處置污水處置rainbow.www46idc北京高碑店污水處置廠活性污泥法活性污泥法濱洲污水處置廠 8萬方/日氧化塘法氧化塘法第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)酵過程的范圍發(fā)酵過程的范圍發(fā)酵類別發(fā)酵類別 面包酵母面包酵母抗生素抗

6、生素生物堿、激素生物堿、激素DNA人體細(xì)胞人體細(xì)胞DNA 質(zhì)粒質(zhì)粒細(xì)菌細(xì)胞細(xì)菌細(xì)胞控制產(chǎn)生胰島控制產(chǎn)生胰島素的基因片段素的基因片段限限制制酶酶限制酶限制酶胰島素胰島素利用生物工程獲得胰島素利用生物工程獲得胰島素12單克隆抗體制備單克隆抗體制備 定義：是利用生物細(xì)胞或產(chǎn)生的酶對一些化合物定義：是利用生物細(xì)胞或產(chǎn)生的酶對一些化合物某一特定部位基團(tuán)的作用如參與羥基、復(fù)原某一特定部位基團(tuán)的作用如參與羥基、復(fù)原雙鍵、脫氧或切斷支鏈等，使它轉(zhuǎn)變成構(gòu)造相類雙鍵、脫氧或切斷支鏈等，使它轉(zhuǎn)變成構(gòu)造相類似但具有更大經(jīng)濟(jì)價值的化合物。似但具有更大經(jīng)濟(jì)價值的化合物。最終產(chǎn)物是由微生物細(xì)胞的酶或酶系對底物某一最終產(chǎn)物是

7、由微生物細(xì)胞的酶或酶系對底物某一特定部位進(jìn)展化學(xué)反響而構(gòu)成的。特定部位進(jìn)展化學(xué)反響而構(gòu)成的。反響最顯著的特點是特異性強(qiáng)，包括反響特異性、反響最顯著的特點是特異性強(qiáng)，包括反響特異性、構(gòu)造位置特異性、立體特異性。構(gòu)造位置特異性、立體特異性。B化合物化合物微生物細(xì)胞微生物細(xì)胞A化合物化合物固定化技術(shù)可加速運用固定化技術(shù)可加速運用催化單一反響催化單一反響 甾體激素：分腎上腺皮質(zhì)激素和性激素；重要的生理調(diào)理作用，在臨床上廣泛用于治療過敏性皮炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、紅班狼瘡、支氣管哮喘等 甾體藥物的工業(yè)消費主要是經(jīng)過改造天然的甾體產(chǎn)物而獲得的；可的松類抗炎激素之所以有杰出的抗炎活力，主因在甾體母核11位上導(dǎo)入

8、一氧原子，最大的困難也正在此。 化學(xué)轉(zhuǎn)化：步驟繁多、得率低、價錢昂貴Savett, 576kg脫氧膽酸，30多步反響，兩年938mg醋酸可的松 生物法：高效、收率高 1952年，Munrry等，黑根霉，僅1步就將孕酮11位上導(dǎo)入一個羥基，使從孕酮合成皮質(zhì)酮只需3步，這樣才使可的松問世如：如： 甾體轉(zhuǎn)化甾體轉(zhuǎn)化第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)酵工業(yè)的開展史發(fā)酵工業(yè)的開展史 7列文虎克與他的顯微鏡列文虎克與他的顯微鏡列文虎克列文虎克 1684年寄給皇家年寄給皇家協(xié)會信的部分內(nèi)容協(xié)會信的部分內(nèi)容9 徹底否認(rèn)了自然發(fā)生說證明發(fā)酵由微生物引起證明發(fā)酵由微生物引起免疫學(xué)免疫學(xué)預(yù)防接種預(yù)防接種發(fā)明巴氏消毒法發(fā)明巴氏消毒法1

9、3無菌營養(yǎng)液出現(xiàn)微生物無菌營養(yǎng)液無生命出現(xiàn)加熱無菌營養(yǎng)液無生命出現(xiàn)巴巴 斯斯 德德 的的雁頸瓶實驗雁頸瓶實驗巴斯德發(fā)現(xiàn)免疫景象巴斯德發(fā)現(xiàn)免疫景象動物實驗動物實驗人體實驗人體實驗幾星期后幾星期后42-43oC下培育下培育的老齡炭疽菌的老齡炭疽菌獲免疫力獲免疫力37oC下培育下培育的新穎炭疽菌的新穎炭疽菌病犬延髓幾代減毒被瘋狗嚴(yán)重咬傷的病犬延髓幾代減毒被瘋狗嚴(yán)重咬傷的9歲男童歲男童 科赫的功績科赫的功績證明炭疽病因證明炭疽病因 炭疽桿菌炭疽桿菌發(fā)現(xiàn)結(jié)核病原菌發(fā)現(xiàn)結(jié)核病原菌結(jié)核桿菌結(jié)核桿菌科赫法那么科赫法那么發(fā)明培育基并用其純化微生發(fā)明培育基并用其純化微生物等一系列研討方法的創(chuàng)建物等一系列研討方法的

10、創(chuàng)建劃線法獲得單菌落劃線法獲得單菌落科赫定理圖示科赫定理圖示單菌落單菌落巴斯德巴斯德路易斯路易斯 (1822-1895)(1822-1895)微生物奠基人微生物奠基人Koch,robertKoch,robert(1843-1910)(1843-1910)細(xì)菌學(xué)奠基人細(xì)菌學(xué)奠基人(Joseph Lister,18271912)首創(chuàng)用石首創(chuàng)用石炭酸噴灑手術(shù)室和煮沸手術(shù)器具以炭酸噴灑手術(shù)室和煮沸手術(shù)器具以防術(shù)后感染，為防腐、消毒，以及防術(shù)后感染，為防腐、消毒，以及無菌操作奠定了根底。無菌操作奠定了根底。21 1878年，李斯特分別乳酸鏈球年，李斯特分別乳酸鏈球菌時用注射器和酒杯培育安裝菌時用注射器和酒杯培育安裝22弗萊明(18812019) 英國細(xì)菌學(xué)家產(chǎn)黃青霉菌落產(chǎn)黃青霉菌落細(xì)菌生長細(xì)菌生長抑制區(qū)域抑制區(qū)域正常細(xì)菌正常細(xì)菌生長區(qū)域生長區(qū)域-抗生素的發(fā)現(xiàn)抗生素的發(fā)現(xiàn)基因工程的雛形 1972年，美國斯坦年，美國斯坦福大學(xué)的福大學(xué)的Paul Berg指點的研討小組，指點的研討小組，在世界上第一次勝在世界上第一次勝利地實現(xiàn)了利地實現(xiàn)了DNA體體外重組。外重組。 19731973年，斯坦福大