《生物医药绪论》演示PPT

1、生命科学与生物制药学院 周 林 发 酵 工 艺 原 理 课程任务及内容 发酵工程的沿革与进展 微生物发酵类型 发酵培养方法与过程 第一章绪论 一.课程任务及内容 工艺？ 产品的生产过程，必须按照 一定的规范标准来实施，这一规范标 准称之为工艺。 包括生产过程过程中所采取的 技术步骤和操作流程。 2.发酵工艺原理与发酵工 程 课程内容（前者是“1，2， 2”） 发 酵 工 程 一条主线：发酵工艺过程 两个基础：生物学基础 工程学基础 四个层次：初级代谢 次级代谢 基因工程产物 动植物细胞培养 5 发酵工程和其他学科的关系？发酵工程和其他学科的关系？ 基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程基因工程、

2、细胞工程、发酵工程、酶工程 课程的目的和任务 通过课堂讲授与实践教学相结合的方 式，促使学生掌握发酵工艺的基本原理、 技术和方法，为学生将来进入研究生阶段 的课题研究、进入发酵及相关行业工作以 及新产品开发打下基础。 课程的基本内容： 重点掌握重点掌握：菌种诱变和筛选、培养基的配制、 灭菌与除菌、生产菌种的制备和保藏、发 酵过程的控制、发酵动力学、微生物代谢 产物的生物合成与调控、 一般掌握一般掌握： 发酵过程检测与自控、发酵的实 验室研究和中试及放大、 发酵过程经济学 8 如何学习这门课程？如何学习这门课程？ 二.发酵工程的沿革与进展 发酵发酵 巴斯德：发酵是酵母在无氧状态巴斯德：发酵是酵母

3、在无氧状态 下的呼吸过程，是生物获得能量的一种形下的呼吸过程，是生物获得能量的一种形 式。式。 1.1. 现代发酵：利用微生物的生命现代发酵：利用微生物的生命 活动来制造产品的过程。活动来制造产品的过程。 l 发酵工程发酵工程 发酵工程（微生物工程，发酵技发酵工程（微生物工程，发酵技 术），是指利用微生物的特定性状，通术），是指利用微生物的特定性状，通 过现代工程技术，在生物的反应器中生过现代工程技术，在生物的反应器中生 产有用物质的一种技术系统。产有用物质的一种技术系统。 发酵工程是发酵工程是“研究利用微生物的工研究利用微生物的工 业，即微生物参与的工艺过程业，即微生物参与的工艺过程”。 发

4、酵工程的发展历史发酵工程的发展历史 古代发酵古代发酵 只知现象，不知本质只知现象，不知本质 酿酒、制醋、制酱、制奶酪酿酒、制醋、制酱、制奶酪 近代发酵近代发酵 纯培养技术的建立纯培养技术的建立 天然发酵向纯种发酵转变天然发酵向纯种发酵转变 ( (第一次技术转折第一次技术转折) ) 酒精酒精、丙酮、丁醇、甘油丙酮、丁醇、甘油 巴斯德，科赫巴斯德，科赫 13 1676年，微生物学的先驱年，微生物学的先驱 荷兰人列文虎克（荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次）首次 观察到了细菌。他没有上观察到了细菌。他没有上 过大学，是一个只会荷兰过大学，是一个只会荷兰 语的小商人，但

5、却在语的小商人，但却在1680 年被选为英国皇家学会的年被选为英国皇家学会的 会员。会员。 14 微生物的发现微生物的发现 法国人巴斯德（法国人巴斯德（Louis Pasteur） （18221895） 德国人柯赫（德国人柯赫（Robert Koch） （ 18431910） 现代发酵现代发酵 发酵工程发酵工程 通气搅拌发酵通气搅拌发酵( (第二次技术转折第二次技术转折) ) 搅拌培养的好气性发酵搅拌培养的好气性发酵 关键：关键：无菌空气的制备，通风搅拌发酵无菌空气的制备，通风搅拌发酵 、激素激素、酶制剂酶制剂、有机有机 酸酸 代谢控制发酵代谢控制发酵 、核苷酸核苷酸 基因工程发酵基因工程发酵

6、( (技术革命技术革命) ) 可定向改造生物基因，按可定向改造生物基因，按 人们的意志生产产品人们的意志生产产品 人生长素人生长素、干扰素干扰素、 疫苗疫苗 18 19 三.微生物发酵类型 微生物菌体发酵微生物菌体发酵 目的：目的：获得微生物菌体细胞获得微生物菌体细胞 酵母和藻类、担子菌，酵母和藻类、担子菌， 举例 苏云金芽杆菌、疫苗等苏云金芽杆菌、疫苗等 特点：特点：细胞的生长与产物积累成细胞的生长与产物积累成平行平行 关系关系，生长稳定期产量最高。，生长稳定期产量最高。 微生物微生物酶酶发酵发酵 目的：目的：获得酶制剂和酶调节剂获得酶制剂和酶调节剂 青霉素酰化酶、糖苷酶抑制剂青霉素酰化酶、

7、糖苷酶抑制剂 血管紧张素转化酶抑制剂血管紧张素转化酶抑制剂 氨肽酶抑制剂氨肽酶抑制剂 特点：特点：需要诱导作用，或遭受阻遏、抑制需要诱导作用，或遭受阻遏、抑制 等调控作用的影响，在等调控作用的影响，在菌种选育、培养基菌种选育、培养基 配制配制以及以及发酵条件发酵条件等方面需给予注意。等方面需给予注意。 微生物代谢产物发酵微生物代谢产物发酵 初级代谢产物：初级代谢产物：对数生长期对数生长期形成形成 的，细胞自身生长所的，细胞自身生长所必需必需的代谢产物。的代谢产物。 无种属特异性无种属特异性 次级代谢产物：次级代谢产物：在在稳定期稳定期所产生所产生 的自身生长的自身生长非必需非必需代谢产物。代谢

8、产物。 微量微量、特殊活性特殊活性、明显种属特异性明显种属特异性 微生物的生物转化微生物的生物转化 定义：定义：是利用生物细胞对一些化合物某是利用生物细胞对一些化合物某 一特定部位一特定部位(基团基团)的作用，使它转变成结构的作用，使它转变成结构 相类似但具有更在经济价值的化合物相类似但具有更在经济价值的化合物 实质：实质：利用微生物代谢过程中的利用微生物代谢过程中的某一酶某一酶 或酶系或酶系将一种化合物转化成含有将一种化合物转化成含有特殊功能集特殊功能集 团团产物的生物化学反应。产物的生物化学反应。 二步发酵法生产二步发酵法生产维生素维生素C C 基因工程发酵 动、植物细胞培养 四.发酵培养

9、方法与过程 表面发酵培养表面发酵培养 固体表面发酵培养：投资小固体表面发酵培养：投资小、设设 备少备少、简单易行简单易行、适于小型化生产适于小型化生产 液体深层发酵培养液体深层发酵培养 微生物细胞在液体深层中进行纯微生物细胞在液体深层中进行纯 种培养的过程种培养的过程 液体深层发酵培养流程 空气空气 空气净化处理空气净化处理 碳源、氮源、碳源、氮源、 无机盐等营养无机盐等营养 物质物质 灭菌灭菌 保藏菌种保藏菌种 斜面活化斜面活化 扩大培养扩大培养 种子罐种子罐 主发酵主发酵 产物分离纯化产物分离纯化 成品成品 主要教学参考书 1 1）工业微生物学，岑沛霖、蔡谨编著等，）工业微生物学，岑沛霖、

10、蔡谨编著等，20002000年年6 6月，月， 化学工业出版社；化学工业出版社； 2 2）微生物工程，曹军卫、马辉文编著，）微生物工程，曹军卫、马辉文编著，20022002年年8 8月，月， 科学出版社；科学出版社； 3 3）生物技术制药，熊宗贵主编等，）生物技术制药，熊宗贵主编等，19991999年年9 9月，高等月，高等 教育出版社；教育出版社； 4 4）发酵工艺教程，党建章，）发酵工艺教程，党建章，20032003年年8 8月，中国轻工业月，中国轻工业 出版社；出版社； 5）发酵工厂工艺设计概论，吴思方，）发酵工厂工艺设计概论，吴思方，20022002年年 1010月，中国轻工业出版社；月，中国轻工业出版社； 6 6）代谢控制发酵，张克旭，陈宁，）代谢控制发酵，张克旭，陈宁，200