發(fā)酵工程技術(shù)概論課件

發(fā)酵工程技術(shù)概論課件發(fā)酵工程簡介發(fā)酵工程的基本原理發(fā)酵工藝流程發(fā)酵設(shè)備與操作發(fā)酵工程的應(yīng)用實(shí)例發(fā)酵工程的未來發(fā)展contents目錄01發(fā)酵工程簡介

發(fā)酵工程定義發(fā)酵工程利用微生物的代謝過程，通過現(xiàn)代工程技術(shù)手段，生產(chǎn)有用物質(zhì)或直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)體系。發(fā)酵工程的特點(diǎn)以微生物為生產(chǎn)工具，具有高度潔凈的生產(chǎn)環(huán)境，并通過嚴(yán)格的無菌操作，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高效率的生產(chǎn)。發(fā)酵工程的基本流程菌種選育→種子擴(kuò)大培養(yǎng)→發(fā)酵罐中大量培養(yǎng)→產(chǎn)物提取與精制。人類利用自然發(fā)酵現(xiàn)象，在釀造、食品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)釀造技術(shù)19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，隨著微生物學(xué)的興起，人們開始對微生物進(jìn)行分離、培養(yǎng)和純化。微生物學(xué)的發(fā)展20世紀(jì)40年代，抗生素的發(fā)現(xiàn)和大規(guī)模生產(chǎn)，標(biāo)志著發(fā)酵工程的誕生。發(fā)酵工程誕生隨著基因工程、蛋白質(zhì)工程等生物技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品、能源等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。現(xiàn)代發(fā)酵工程發(fā)酵工程發(fā)展歷程食品工業(yè)酸奶、面包、酒類等食品的制造，以及食品添加劑、調(diào)味品等生產(chǎn)。醫(yī)藥工業(yè)抗生素、維生素、氨基酸、酶制劑等生物藥物的生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)生物農(nóng)藥、生物肥料的生產(chǎn)與應(yīng)用，以及農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用。能源領(lǐng)域生物質(zhì)能源的開發(fā)與利用，如生物柴油、生物乙醇等。環(huán)保領(lǐng)域廢水處理、固體廢棄物處理與資源化利用，以及環(huán)境監(jiān)測與修復(fù)。發(fā)酵工程的應(yīng)用領(lǐng)域02發(fā)酵工程的基本原理微生物通過代謝活動(dòng)將外部物質(zhì)轉(zhuǎn)化為自身所需的能量和物質(zhì)，包括分解代謝和合成代謝兩種方式。微生物的代謝過程受到多種因素的影響，如溫度、pH值、營養(yǎng)物質(zhì)等，通過調(diào)控這些因素可以影響微生物的代謝活動(dòng)。微生物的代謝與調(diào)控代謝調(diào)控微生物的代謝微生物的遺傳微生物具有自己的遺傳物質(zhì)，可以通過基因突變、基因重組等方式改變遺傳信息，進(jìn)而影響其性狀。微生物改良通過遺傳工程手段對微生物進(jìn)行改良，以提高其生產(chǎn)能力、耐受性或降低其對環(huán)境的負(fù)面影響。微生物的遺傳與改良微生物生長微生物通過吸收外部營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)的一系列代謝反應(yīng)，最終合成新的細(xì)胞物質(zhì)和能量，實(shí)現(xiàn)自身的生長和繁殖。生長曲線描述微生物在不同生長條件下的生長規(guī)律，包括延遲期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和衰亡期等階段。微生物的生長與繁殖03發(fā)酵工藝流程根據(jù)生產(chǎn)需要選擇具有優(yōu)良性狀的菌株，通過誘變、基因工程等手段進(jìn)行育種。菌種選育菌種保藏菌種復(fù)壯對選育出的菌種進(jìn)行妥善保藏，保持菌種純度和活性，防止污染和變異。定期對保藏的菌種進(jìn)行復(fù)壯，以保持其生產(chǎn)能力。030201菌種制備根據(jù)菌種生長需要，配制適宜的培養(yǎng)基。培養(yǎng)基制備將保藏的菌種接入培養(yǎng)基中，在適宜的溫度和條件下進(jìn)行培養(yǎng)，使菌種繁殖至適當(dāng)數(shù)量。接種與培養(yǎng)對培養(yǎng)出的種子進(jìn)行質(zhì)量檢測，確保其符合生產(chǎn)要求。種子質(zhì)量檢測種子擴(kuò)大培養(yǎng)根據(jù)生產(chǎn)需要選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵方式，如分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵等。發(fā)酵方式選擇控制發(fā)酵過程中的溫度、pH、溶氧等參數(shù)，以獲得最佳的發(fā)酵效果。發(fā)酵條件控制通過監(jiān)測發(fā)酵過程中的各項(xiàng)指標(biāo)，及時(shí)調(diào)整發(fā)酵條件，確保發(fā)酵過程順利進(jìn)行。發(fā)酵過程監(jiān)測發(fā)酵過程控制對發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理，去除雜質(zhì)，以便后續(xù)提取和精制。發(fā)酵液預(yù)處理采用適當(dāng)?shù)奶崛》椒?，將目?biāo)產(chǎn)物從發(fā)酵液中提取出來。產(chǎn)物提取對提取出的產(chǎn)物進(jìn)行精制，去除雜質(zhì)，提高產(chǎn)物的純度和質(zhì)量。產(chǎn)物精制產(chǎn)物提取與精制04發(fā)酵設(shè)備與操作不同類型的發(fā)酵罐適用于不同的發(fā)酵過程和產(chǎn)品，了解其結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)有助于更好地選擇和使用?？偨Y(jié)詞具有攪拌裝置，適用于混合和傳質(zhì)，適用于大規(guī)模發(fā)酵。機(jī)械攪拌發(fā)酵罐適用于間歇式或半連續(xù)式發(fā)酵，罐內(nèi)無機(jī)械攪拌，結(jié)構(gòu)簡單。分批式發(fā)酵罐適用于連續(xù)式發(fā)酵，具有較高的生產(chǎn)效率和較低的染菌率。連續(xù)式發(fā)酵罐發(fā)酵罐的類型與結(jié)構(gòu)操作注意事項(xiàng)嚴(yán)格控制溫度、壓力、pH等參數(shù)，確保在適宜范圍內(nèi)。維護(hù)保養(yǎng)定期檢查設(shè)備運(yùn)行狀況，及時(shí)清洗和維修，保證設(shè)備正常運(yùn)行。總結(jié)詞正確的操作和維護(hù)發(fā)酵罐是保證發(fā)酵過程順利進(jìn)行和提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。發(fā)酵罐的操作與維護(hù)總結(jié)詞清洗和消毒是保證發(fā)酵設(shè)備衛(wèi)生和防止染菌的重要措施。清洗方法根據(jù)設(shè)備材質(zhì)和結(jié)構(gòu)選擇適當(dāng)?shù)那逑磩┖颓逑捶绞?，如浸泡、噴淋、超聲波清洗等。消毒方式采用物理或化學(xué)方法殺滅設(shè)備表面的微生物，如高溫、紫外線、臭氧等。發(fā)酵設(shè)備的清洗與消毒05發(fā)酵工程的應(yīng)用實(shí)例123酒精發(fā)酵是一種通過酵母菌將糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇的過程，廣泛應(yīng)用于酒精飲料、燃料等領(lǐng)域。酒精發(fā)酵簡介在厭氧條件下，酵母菌通過糖酵解途徑將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳，同時(shí)釋放能量。酒精發(fā)酵原理酒精發(fā)酵工藝包括原料處理、糖化、發(fā)酵、蒸餾和精餾等步驟，最終得到不同濃度的酒精產(chǎn)品。酒精發(fā)酵工藝酒精發(fā)酵03酵母菌的應(yīng)用酵母菌在面包、酒類、飼料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，對提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本具有重要意義。01酵母菌的種類與特性酵母菌是單細(xì)胞真菌，具有發(fā)酵能力強(qiáng)、生長速度快等優(yōu)點(diǎn)，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。02酵母菌的工業(yè)化生產(chǎn)流程包括菌種選育、種子制備、發(fā)酵、分離和干燥等步驟，最終得到活性干酵母或鮮酵母。酵母菌的工業(yè)化生產(chǎn)酶制劑的種類與特性酶制劑是由生物酶經(jīng)過提取和精制得到的產(chǎn)品，具有高效性、專一性和溫和性等特點(diǎn)。酶制劑的生產(chǎn)工藝酶制劑的生產(chǎn)包括微生物發(fā)酵、分離純化、濃縮、干燥等步驟，最終得到高純度、高活性的酶制劑。酶制劑的應(yīng)用酶制劑在食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等，可提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。酶制劑的生產(chǎn)與應(yīng)用06發(fā)酵工程的未來發(fā)展基因編輯技術(shù)利用CRISPR-Cas9等基因編輯技術(shù)，優(yōu)化菌種性能，提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量和品質(zhì)。代謝工程通過代謝工程手段，對微生物的代謝途徑進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)高效合成目標(biāo)產(chǎn)物。合成生物學(xué)利用合成生物學(xué)原理，構(gòu)建人工微生物細(xì)胞工廠，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵產(chǎn)物的定向生產(chǎn)。新技術(shù)與新方法的探索030201微生物資源發(fā)掘和利用具有特殊功能的微生物資源，開發(fā)新型發(fā)酵產(chǎn)品。海洋生物資源利用海洋生物資源，開發(fā)具有高附加值的發(fā)酵產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)廢棄物利用農(nóng)業(yè)廢棄物作為發(fā)酵原料，實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化利用。生物資源的開