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)酵工程的主要技術發(fā)酵工程的應用實例發(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，通過現代工程技術手段，生產出人類所需產品的過程。發(fā)酵工程是生物工程的一個重要分支，涉及到微生物學、化學工程、生物化學等多個學科領域。發(fā)酵工程定義古代釀造19世紀末20世紀中葉人類最早利用發(fā)酵技術的實例是釀酒和制醬，可以追溯到公元前幾千年。工業(yè)微生物學和發(fā)酵工藝學開始形成，并逐漸發(fā)展成為一門獨立的學科。隨著基因工程、酶工程等生物技術的飛速發(fā)展，發(fā)酵工程進入了一個全新的發(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)化學工業(yè)環(huán)境治理發(fā)酵工程的應用領域生產燃料、化學品、塑料等物質。生產抗生素、疫苗、干擾素等生物藥物。利用發(fā)酵技術生產面包、啤酒、酸奶等食品。利用微生物處理廢水、廢氣，實現環(huán)境保護和治理。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形態(tài)可分為球菌、桿菌、螺旋菌等，根據對人類的關系可分為致病菌、條件致病菌和益生菌。單細胞真菌，具有真核細胞結構，有產孢子繁殖和水生、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，意即多細胞的真菌，在自然界中廣泛存在。細菌酵母菌霉菌水無機鹽有機物微生物的營養(yǎng)需求參與細胞構成和代謝反應，對細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。微生物的生長分為適應期、對數生長期、穩(wěn)定期和衰亡期。細菌通過二分裂法進行繁殖，酵母菌通過出芽方式進行無性繁殖，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代謝與能量代謝的關系微生物的代謝過程將大分子物質分解為小分子物質的過程，產生能量。利用分解代謝產生的能量合成細胞組分的過程。物質代謝伴隨著能量代謝，能量代謝又推動著物質代謝。03發(fā)酵工程的主要技術總結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)化產物質量和產量。從自然界中篩選具有優(yōu)良性狀的野生菌株。通過物理、化學等方法對菌株進行誘變，再從中篩選具有優(yōu)良性狀的突變株。通過基因克隆、基因編輯等技術對菌株進行遺傳改良，定向提高其發(fā)酵性能。培養(yǎng)基是菌株生長和產物合成的介質，其配制與滅菌是發(fā)酵工程的重要環(huán)節(jié)。總結詞根據菌株生長和產物合成的需要，選擇和確定培養(yǎng)基的成分，如碳源、氮源、無機鹽等。培養(yǎng)基成分根據確定的成分，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總結詞發(fā)酵過程的控制與優(yōu)化是提高發(fā)酵效率和產物質量的關鍵。溫度控制根據菌株的生長和產物合成階段，調整發(fā)酵溫度，以滿足菌株代謝的需求。pH調節(jié)通過添加酸或堿來調節(jié)發(fā)酵液的pH值，維持菌株生長和產物合成的最佳環(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。補料策略根據菌株的生長和產物合成情況，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)定進行。發(fā)酵過程的控制與優(yōu)化總結詞細胞分離產物提取產物純化產物分離與提取將菌株在發(fā)酵過程中合成的產物從發(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、過濾等技術將菌體從發(fā)酵液中分離出來。根據產物的性質，采用萃取、沉淀、吸附等方法從細胞或發(fā)酵液中提取產物。通過一系列的分離純化技術，如蒸餾、結晶、色譜等，將產物純化至所需的規(guī)格和純度。04發(fā)酵工程的應用實例酒精發(fā)酵是一種通過酵母菌將糖類物質轉化為乙醇的過程，廣泛應用于酒精飲料、化工等領域。酒精發(fā)酵簡介酒精發(fā)酵工藝流程酒精發(fā)酵的應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轉化為乳酸的過程，廣泛應用于食品、醫(yī)藥等領域。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酸奶、乳酪等乳制品，以及用于食品添加劑和藥品的生產。乳酸發(fā)酵的應用乳酸發(fā)酵01酶制劑是指通過生物工程技術制備的酶，具有高效性和專一性，廣泛應用于化工、食品、醫(yī)藥等領域。酶制劑生產簡介02主要包括菌種篩選、基因克隆、酶的表達和純化等步驟。酶制劑生產工藝流程03用于催化各種化學反應，提高生產效率和產品質量，減少環(huán)境污染。酶制劑的應用酶制劑的生產03有機酸的應用用于生產醋酸、檸檬酸等調味品和食品添加劑，以及用于合成其他有機化合物。01有機酸生產簡介有機酸是指含有羧基的化合物，具有多種用途，如調味品、食品添加劑、藥品等。02有機酸生產工藝流程主要包括原料選擇、氧化、水解、脫色和精制等步驟。有機酸的生產其他發(fā)酵工程應用包括氨基酸、維生素、抗生素等藥物的生產，以及生物塑料、生物燃料等生物材料的應用。這些應用都基于微生物的代謝機制和生物轉化能力，通過發(fā)酵工程實現大規(guī)模生產和應用。其他應用實例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，對微生物進行精確的基因改造，提高發(fā)酵產物的產量和質量。基因編輯技術運用合成生物學原理和技術，設計和構建新型微生物，實現特定代謝產物的優(yōu)化生產。合成生物學通過人工智能算法和大數據分析，優(yōu)化發(fā)酵過程控制，提高生產效率和產物質量。人工智能與大數據新技術的應用與研發(fā)代謝工程過程控制提高產物的產量與質量通過代謝工程手段，對微生物的代謝途徑進行優(yōu)化，提高目標產物的產量和純度。采用先進的傳感器和在線監(jiān)測技術，實時監(jiān)測發(fā)酵過程，實現精準控制，提高產物質量。節(jié)能減排技術采用新型發(fā)酵設備，提高設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化為有價值的產品或能源，實現廢棄物的資源