發(fā)酵工程 課件

發(fā)酵工程PPT課件目錄CONTENCT發(fā)酵工程簡介發(fā)酵工程的基本原理發(fā)酵工程的主要技術(shù)發(fā)酵工程的應(yīng)用實例發(fā)酵工程的未來發(fā)展與挑戰(zhàn)01發(fā)酵工程簡介發(fā)酵工程：利用微生物的代謝活動，通過現(xiàn)代工程技術(shù)手段，生產(chǎn)出人類所需產(chǎn)品的過程。發(fā)酵工程是生物工程的一個重要分支，涉及到微生物學(xué)、化學(xué)工程、生物化學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域。發(fā)酵工程定義古代釀造19世紀(jì)末20世紀(jì)中葉人類最早利用發(fā)酵技術(shù)的實例是釀酒和制醬，可以追溯到公元前幾千年。工業(yè)微生物學(xué)和發(fā)酵工藝學(xué)開始形成，并逐漸發(fā)展成為一門獨立的學(xué)科。隨著基因工程、酶工程等生物技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)酵工程進(jìn)入了一個全新的發(fā)展階段。發(fā)酵工程的歷史與發(fā)展01020304食品工業(yè)醫(yī)藥工業(yè)化學(xué)工業(yè)環(huán)境治理發(fā)酵工程的應(yīng)用領(lǐng)域生產(chǎn)燃料、化學(xué)品、塑料等物質(zhì)。生產(chǎn)抗生素、疫苗、干擾素等生物藥物。利用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)面包、啤酒、酸奶等食品。利用微生物處理廢水、廢氣，實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和治理。02發(fā)酵工程的基本原理80%80%100%微生物的種類與特性根據(jù)形態(tài)可分為球菌、桿菌、螺旋菌等，根據(jù)對人類的關(guān)系可分為致病菌、條件致病菌和益生菌。單細(xì)胞真菌，具有真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有產(chǎn)孢子繁殖和水生、好氣性生長及醇發(fā)酵和糖發(fā)酵等類型。絲狀真菌的俗稱，意即多細(xì)胞的真菌，在自然界中廣泛存在。細(xì)菌酵母菌霉菌水無機(jī)鹽有機(jī)物微生物的營養(yǎng)需求參與細(xì)胞構(gòu)成和代謝反應(yīng)，對細(xì)胞的滲透壓平衡和酸堿平衡起著重要作用。提供碳源、氮源、生長因子等。微生物細(xì)胞的主要組成部分，是良好的溶劑，能維持酶活性，參與代謝反應(yīng)。微生物的生長分為適應(yīng)期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和衰亡期。細(xì)菌通過二分裂法進(jìn)行繁殖，酵母菌通過出芽方式進(jìn)行無性繁殖，霉菌通過孢子繁殖。微生物的生長與繁殖繁殖方式生長曲線010203分解代謝合成代謝物質(zhì)代謝與能量代謝的關(guān)系微生物的代謝過程將大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)的過程，產(chǎn)生能量。利用分解代謝產(chǎn)生的能量合成細(xì)胞組分的過程。物質(zhì)代謝伴隨著能量代謝，能量代謝又推動著物質(zhì)代謝。03發(fā)酵工程的主要技術(shù)總結(jié)詞野生菌株的篩選誘變育種基因工程育種菌種選育與改良01020304菌種是發(fā)酵工程的核心，通過選育和改良菌種可以提高發(fā)酵效率、優(yōu)化產(chǎn)物質(zhì)量和產(chǎn)量。從自然界中篩選具有優(yōu)良性狀的野生菌株。通過物理、化學(xué)等方法對菌株進(jìn)行誘變，再從中篩選具有優(yōu)良性狀的突變株。通過基因克隆、基因編輯等技術(shù)對菌株進(jìn)行遺傳改良，定向提高其發(fā)酵性能。培養(yǎng)基是菌株生長和產(chǎn)物合成的介質(zhì)，其配制與滅菌是發(fā)酵工程的重要環(huán)節(jié)?？偨Y(jié)詞根據(jù)菌株生長和產(chǎn)物合成的需要，選擇和確定培養(yǎng)基的成分，如碳源、氮源、無機(jī)鹽等。培養(yǎng)基成分根據(jù)確定的成分，按照一定比例配制培養(yǎng)基。培養(yǎng)基配制通過高溫或高壓等手段殺滅培養(yǎng)基中的微生物，確保發(fā)酵過程中不發(fā)生雜菌污染。滅菌處理培養(yǎng)基的配制與滅菌0102030405總結(jié)詞發(fā)酵過程的控制與優(yōu)化是提高發(fā)酵效率和產(chǎn)物質(zhì)量的關(guān)鍵。溫度控制根據(jù)菌株的生長和產(chǎn)物合成階段，調(diào)整發(fā)酵溫度，以滿足菌株代謝的需求。pH調(diào)節(jié)通過添加酸或堿來調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值，維持菌株生長和產(chǎn)物合成的最佳環(huán)境。溶氧控制通過攪拌速度和通氣量的調(diào)節(jié)，控制發(fā)酵液中的溶氧濃度，以滿足菌株的需氧需求。補(bǔ)料策略根據(jù)菌株的生長和產(chǎn)物合成情況，適時添加碳源、氮源等營養(yǎng)成分，以維持發(fā)酵過程的穩(wěn)定進(jìn)行。發(fā)酵過程的控制與優(yōu)化總結(jié)詞細(xì)胞分離產(chǎn)物提取產(chǎn)物純化產(chǎn)物分離與提取將菌株在發(fā)酵過程中合成的產(chǎn)物從發(fā)酵液中分離和提取出來，是發(fā)酵工程的最終目的。通過離心、過濾等技術(shù)將菌體從發(fā)酵液中分離出來。根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)，采用萃取、沉淀、吸附等方法從細(xì)胞或發(fā)酵液中提取產(chǎn)物。通過一系列的分離純化技術(shù)，如蒸餾、結(jié)晶、色譜等，將產(chǎn)物純化至所需的規(guī)格和純度。04發(fā)酵工程的應(yīng)用實例酒精發(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、化工等領(lǐng)域。酒精發(fā)酵簡介酒精發(fā)酵工藝流程酒精發(fā)酵的應(yīng)用主要包括原料選擇、糖化、發(fā)酵、蒸餾等步驟，其中發(fā)酵是核心環(huán)節(jié)。用于生產(chǎn)白酒、啤酒、葡萄酒等酒精飲料，也是生物能源的重要來源之一。030201酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵是指乳酸菌將糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乳酸的過程，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。乳酸發(fā)酵簡介主要包括原料選擇、糖化、乳酸發(fā)酵、后處理等步驟。乳酸發(fā)酵工藝流程用于生產(chǎn)酸奶、乳酪等乳制品，以及用于食品添加劑和藥品的生產(chǎn)。乳酸發(fā)酵的應(yīng)用乳酸發(fā)酵01酶制劑是指通過生物工程技術(shù)制備的酶，具有高效性和專一性，廣泛應(yīng)用于化工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。酶制劑生產(chǎn)簡介02主要包括菌種篩選、基因克隆、酶的表達(dá)和純化等步驟。酶制劑生產(chǎn)工藝流程03用于催化各種化學(xué)反應(yīng)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少環(huán)境污染。酶制劑的應(yīng)用酶制劑的生產(chǎn)03有機(jī)酸的應(yīng)用用于生產(chǎn)醋酸、檸檬酸等調(diào)味品和食品添加劑，以及用于合成其他有機(jī)化合物。01有機(jī)酸生產(chǎn)簡介有機(jī)酸是指含有羧基的化合物，具有多種用途，如調(diào)味品、食品添加劑、藥品等。02有機(jī)酸生產(chǎn)工藝流程主要包括原料選擇、氧化、水解、脫色和精制等步驟。有機(jī)酸的生產(chǎn)其他發(fā)酵工程應(yīng)用包括氨基酸、維生素、抗生素等藥物的生產(chǎn)，以及生物塑料、生物燃料等生物材料的應(yīng)用。這些應(yīng)用都基于微生物的代謝機(jī)制和生物轉(zhuǎn)化能力，通過發(fā)酵工程實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。其他應(yīng)用實例05發(fā)酵工程的未來發(fā)展與挑戰(zhàn)利用CRISPR-Cas9等基因編輯工具，對微生物進(jìn)行精確的基因改造，提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量?；蚓庉嫾夹g(shù)運用合成生物學(xué)原理和技術(shù)，設(shè)計和構(gòu)建新型微生物，實現(xiàn)特定代謝產(chǎn)物的優(yōu)化生產(chǎn)。合成生物學(xué)通過人工智能算法和大數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化發(fā)酵過程控制，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)物質(zhì)量。人工智能與大數(shù)據(jù)新技術(shù)的應(yīng)用與研發(fā)代謝工程過程控制提高產(chǎn)物的產(chǎn)量與質(zhì)量通過代謝工程手段，對微生物的代謝途徑進(jìn)行優(yōu)化，提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量和純度。采用先進(jìn)的傳感器和在線監(jiān)測技術(shù)，實時監(jiān)測發(fā)酵過程，實現(xiàn)精準(zhǔn)控制，提高產(chǎn)物質(zhì)量。節(jié)能減排技術(shù)采用新型發(fā)酵設(shè)備，提高設(shè)備利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。廢棄物資源化利用將發(fā)酵過程中的廢棄物轉(zhuǎn)化為有價值的產(chǎn)品或能源，實現(xiàn)廢棄物的資源