张嗣同 发酵工程绪论4-1

发酵工程,张嗣良华东理工大学生物工程学院2005.2,1.绪论,1.1发酵过程的意义及组成1.2发酵工程的发展历史1.3发酵工程的生物学与工程学基础1.4本课程的学习内容,发酵工程利用微生物进行产品生产,抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、生物农药、生物肥料等,医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业,基因工程药物、疫苗及抗体产品,化学工程生物化工生物加工行业,传统生物技术,现代生物技术基因工程菌发酵,生物工程,基因工程,酶工程,细胞工程,发酵工程,产物,产品,产品,1.2发酵工程的发展历史,发酵现象酿造食品工业非食品工业青霉素抗菌素发酵工业氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵）基因工程菌动物细胞大规模培养植物细胞大规模培养藻类细胞大规模培养转基因动物,第一个转折点：非食品工业第二个转折点：青霉素抗菌素发酵工业第三个转折点：切断支路代谢:酶的活力调控,酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏),解除菌体自身的反馈调节,突变株的应用,前体、终产物、副产物等近代转折点：基因、动物、海洋,发酵现象的早期认识,1680年制成显微镜微生物的存在1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵毋发酵引起的1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精酶,发酵工程的早期阶段,人们的对发酵技术的认识起始于19世纪末，主要来自于厌氧发酵，如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发酵食品。20世纪初期，1916年英国采用梭状芽孢杆菌生产丙酮丁醇，德国采用亚硫酸盐法生产甘油（第一次世界大战）由食品工业向非食品工业发展好氧发酵技术：速酿法从乙醇生产醋酸，通气法大量繁殖酵母，用米曲霉的麸曲代替麦芽糖作糖化剂生产酒靖，用微小毛霉生产干酪。1933年等人发明了摇瓶培养法代替了传统的静置培养法。生长均匀，增殖时间短。,发酵工程的重大转折点,二十世纪四十年代初，第二次世界大战爆发，青霉素的发现，迅速形成工业大规摸生产。1928年由Fleming发现青霉素1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究表面培养：1升扁瓶或锥形瓶，内装200mL麦麸培养基40u/ml1943年沉浸培养：5m3200u/ml当今：100m3200m35-7万u/ml链霉素、金霉素、新霉索、红霉素,主要的技术进展：通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题。抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。意义：抗生素工业的发展建立了一套完整的好氧发酵技术，大型搅拌发酵罐培养方法推动了整个发酵工业的深入发展为现代发酵工程奠定了基础,大型发酵罐搅拌装置,180M3发酵罐车间,大型空气压缩机,发酵车间的空气过滤器,现代生物技术分子生物学与发酵工程,氨基酸发酵工业谷氨酸、赖氨酸核酸发酵工业肌苷酸、乌苷酸微生物变异株通过代谢调节代谢控制发酵技术切断支路代谢转折点:酶的活力调控,酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏)解除菌体自身的反馈调节,特殊调节控制的利用,突变株的应用,前体、终产物、副产物等,20世纪70年代,细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物：增加微生物体内控制代谢产物产量的基因拷贝数，可以大幅度地提高目标产物的产量将动、植物或某些微生物特有产