发酵工程与设备第一章绪论ppt课件

1、发酵的英文发酵的英文FermentationFermentation是从拉丁语是从拉丁语ferverferver即即“翻腾、翻腾、“沸涌、沸涌、“发泡而来，描画酵母发泡而来，描画酵母作用于果汁或麦芽汁浸出液的景象。作用于果汁或麦芽汁浸出液的景象。本质：由于浸出液中糖在缺氧条件下降解而产本质：由于浸出液中糖在缺氧条件下降解而产生生CO2CO2所引起的。所引起的。在生化和生理学意义的发酵指经过有机物间作为电在生化和生理学意义的发酵指经过有机物间作为电子受体和电子供体而产生能量的过程。子受体和电子供体而产生能量的过程。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒

2、精并放出出CO2CO2。 工业上所称的发酵工业上所称的发酵: :泛指将大量培育微生物泛指将大量培育微生物获得产获得产物的过程。物的过程。包括：包括：1. 1. 厌氧培育的消费过程，如酒精，乳酸等。厌氧培育的消费过程，如酒精，乳酸等。2. 2. 通气有氧培育的消费过程，如抗生素、通气有氧培育的消费过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。氨基酸、酶制剂等。 产品既有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、产品既有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。酶等。固态发酵固态发酵SOLID-STATE FERMENTATION PRODUCTION四、发酵工程的运用四、发酵工程的运用食品加工：单细胞蛋白酵母、真菌等食品加工

3、：单细胞蛋白酵母、真菌等含醇饮料：葡萄酒、黄酒、白酒、啤酒、白兰地、威含醇饮料：葡萄酒、黄酒、白酒、啤酒、白兰地、威士忌士忌发酵乳制品：奶酪、酸奶发酵乳制品：奶酪、酸奶调味品：味精、肌苷酸、酱油、醋等调味品：味精、肌苷酸、酱油、醋等食品添加剂：柠檬酸、乳酸、天然色素等食品添加剂：柠檬酸、乳酸、天然色素等食品工业食品工业灰树花螺旋藻乌龙茶红茶黄茶黑茶普洱茶医药工业医药工业 抗生素：抗生素：12 000余种余种青霉素、金霉素、四环素、链霉素、庆大霉素、卡那霉素、青霉素、金霉素、四环素、链霉素、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、螺旋霉素、头孢霉素等。新霉素、螺旋霉素、头孢霉素等。 氨基酸：可发酵消费的有谷

4、、赖、丙、组、异氨基酸：可发酵消费的有谷、赖、丙、组、异亮、亮、苯丙、脯、苏、色、酪、缬、瓜、鸟亮、亮、苯丙、脯、苏、色、酪、缬、瓜、鸟氨酸国内氨酸国内40亿元，占发酵业产值亿元，占发酵业产值12% 维生素：维生素：VB2 、VB12、VC、VA、VD等等 生物制品：亚单位疫苗、重组疫苗、生物制品：亚单位疫苗、重组疫苗、DNA疫苗等。疫苗等。 酶抑制剂：酶抑制剂： -淀粉酶的抑制剂可治疗糖尿病淀粉酶的抑制剂可治疗糖尿病 胆固醇抑制剂可治疗高血压高血脂胆固醇抑制剂可治疗高血压高血脂青霉素干扰素溶菌酶氨基酸生物农药：生物农药： 杀虫剂杀虫剂Bt、白僵菌、病毒、微、白僵菌、病毒、微孢子虫孢子虫 防治

5、植物病害假单孢菌、木霉、防治植物病害假单孢菌、木霉、弱病毒、庆丰霉素弱病毒、庆丰霉素生物除草剂：利用杂草的病原微生物生物除草剂：利用杂草的病原微生物生物增产剂：根瘤菌、蓝细菌、钾细菌、磷细菌等生物增产剂：根瘤菌、蓝细菌、钾细菌、磷细菌等欧盟开展生物能源 试图摆脱对传统能源依赖 2019.11.19巴哈马籍油轮“声威号在西班牙发生断裂沉没导致燃料油走漏。这艘船共装有7.7万吨燃料油。 污水处置污水处置rainbow.www46idc北京高碑店污水处置厂活性污泥法活性污泥法滨洲污水处置厂 8万方/日氧化塘法氧化塘法第一节第一节 发酵过程的范围发酵过程的范围发酵类别发酵类别 面包酵母面包酵母抗生素抗

6、生素生物碱、激素生物碱、激素DNA人体细胞人体细胞DNA 质粒质粒细菌细胞细菌细胞控制产生胰岛控制产生胰岛素的基因片段素的基因片段限限制制酶酶限制酶限制酶胰岛素胰岛素利用生物工程获得胰岛素利用生物工程获得胰岛素12单克隆抗体制备单克隆抗体制备 定义：是利用生物细胞或产生的酶对一些化合物定义：是利用生物细胞或产生的酶对一些化合物某一特定部位基团的作用如参与羟基、复原某一特定部位基团的作用如参与羟基、复原双键、脱氧或切断支链等，使它转变成构造相类双键、脱氧或切断支链等，使它转变成构造相类似但具有更大经济价值的化合物。似但具有更大经济价值的化合物。最终产物是由微生物细胞的酶或酶系对底物某一最终产物是

7、由微生物细胞的酶或酶系对底物某一特定部位进展化学反响而构成的。特定部位进展化学反响而构成的。反响最显著的特点是特异性强，包括反响特异性、反响最显著的特点是特异性强，包括反响特异性、构造位置特异性、立体特异性。构造位置特异性、立体特异性。B化合物化合物微生物细胞微生物细胞A化合物化合物固定化技术可加速运用固定化技术可加速运用催化单一反响催化单一反响 甾体激素：分肾上腺皮质激素和性激素；重要的生理调理作用，在临床上广泛用于治疗过敏性皮炎、类风湿性关节炎、红班狼疮、支气管哮喘等 甾体药物的工业消费主要是经过改造天然的甾体产物而获得的；可的松类抗炎激素之所以有杰出的抗炎活力，主因在甾体母核11位上导入

8、一氧原子，最大的困难也正在此。 化学转化：步骤繁多、得率低、价钱昂贵Savett, 576kg脱氧胆酸，30多步反响，两年938mg醋酸可的松 生物法：高效、收率高 1952年，Munrry等，黑根霉，仅1步就将孕酮11位上导入一个羟基，使从孕酮合成皮质酮只需3步，这样才使可的松问世如：如： 甾体转化甾体转化第二节第二节 发酵工业的开展史发酵工业的开展史 7列文虎克与他的显微镜列文虎克与他的显微镜列文虎克列文虎克 1684年寄给皇家年寄给皇家协会信的部分内容协会信的部分内容9 彻底否认了自然发生说证明发酵由微生物引起证明发酵由微生物引起免疫学免疫学预防接种预防接种发明巴氏消毒法发明巴氏消毒法1

9、3无菌营养液出现微生物无菌营养液无生命出现加热无菌营养液无生命出现巴巴 斯斯 德德 的的雁颈瓶实验雁颈瓶实验巴斯德发现免疫景象巴斯德发现免疫景象动物实验动物实验人体实验人体实验几星期后几星期后42-43oC下培育下培育的老龄炭疽菌的老龄炭疽菌获免疫力获免疫力37oC下培育下培育的新颖炭疽菌的新颖炭疽菌病犬延髓几代减毒被疯狗严重咬伤的病犬延髓几代减毒被疯狗严重咬伤的9岁男童岁男童 科赫的功绩科赫的功绩证明炭疽病因证明炭疽病因 炭疽杆菌炭疽杆菌发现结核病原菌发现结核病原菌结核杆菌结核杆菌科赫法那么科赫法那么发明培育基并用其纯化微生发明培育基并用其纯化微生物等一系列研讨方法的创建物等一系列研讨方法的

10、创建划线法获得单菌落划线法获得单菌落科赫定理图示科赫定理图示单菌落单菌落巴斯德巴斯德路易斯路易斯 (1822-1895)(1822-1895)微生物奠基人微生物奠基人Koch,robertKoch,robert(1843-1910)(1843-1910)细菌学奠基人细菌学奠基人(Joseph Lister,18271912)首创用石首创用石炭酸喷洒手术室和煮沸手术器具以炭酸喷洒手术室和煮沸手术器具以防术后感染，为防腐、消毒，以及防术后感染，为防腐、消毒，以及无菌操作奠定了根底。无菌操作奠定了根底。21 1878年，李斯特分别乳酸链球年，李斯特分别乳酸链球菌时用注射器和酒杯培育安装菌时用注射器和酒杯培育安装22弗莱明(18812019) 英国细菌学家产黄青霉菌落产黄青霉菌落细菌生长细菌生长抑制区域抑制区域正常细菌正常细菌生长区域生长区域-抗生素的发现抗生素的发现基因工程的雏形 1972年，美国斯坦年，美国斯坦福大学的福大学的Paul Berg指点的研讨小组，指点的研讨小组，在世界上第一次胜在世界上第一次胜利地实现了利地实现了DNA体体外重组。外重组。 19731973年，斯坦福大