发酵工程主要技术进展

发酵工程主要技术进展演讲人：日期:CATALOGUE目录02发酵工艺优化方向01菌种选育技术突破03产物分离纯化进展04设备智能化升级05新型发酵体系开发06绿色生产方向菌种选育技术突破01代谢工程改造策略改造微生物代谢途径通过基因编辑等技术手段，优化微生物代谢途径，提高目标产物的产量和纯度。01定向选育高产菌种利用代谢工程原理，针对目标产物进行定向选育，筛选出高产、高稳定性的菌种。02代谢产物的优化通过调节代谢途径中关键酶的活性，改变代谢产物的种类和数量，提高产物的附加值。03基因组重编程技术利用CRISPR-Cas9等基因编辑技术，对菌种基因组进行精确编辑，实现基因定点突变、插入或敲除。基因组编辑基因组重排基因组复制与转移通过基因组重排技术，将不同基因进行重组，构建具有优良性状的基因组。利用基因组复制和转移技术，实现优良基因在不同菌种之间的转移，扩大基因资源的利用范围。高通量筛选方法基于生物信息学的筛选方法结合生物信息学技术，对筛选结果进行数据分析和挖掘，发现潜在的优良菌种。03利用高效液相色谱、气相色谱等现代检测技术，快速检测代谢产物的种类和数量，评估菌种的性能。02代谢产物的快速检测高通量筛选技术利用自动化、高通量的筛选设备和技术，对大量菌种进行快速筛选，提高筛选效率。01发酵工艺优化方向02连续发酵工艺开发连续发酵过程的优化研究连续发酵过程中微生物的生长、产物合成和底物消耗等参数的变化规律，以及这些因素之间的关系，为优化连续发酵过程提供理论依据。连续发酵设备的设计与创新连续发酵过程的稳定性与可控性开发适合连续发酵的新型生物反应器，如膜生物反应器、固定化细胞反应器等，提高生产效率和产品质量。研究连续发酵过程中微生物的遗传稳定性、代谢稳定性以及环境因素的干扰等，开发相应的控制策略，保证连续发酵过程的稳定性和可控性。123智能参数调控系统利用生物传感器在线监测发酵过程中的关键参数，如溶解氧、pH值、糖浓度等，为智能调控提供实时数据支持。基于生物传感器的参数实时监测建立发酵过程的数学模型，通过模拟和仿真预测发酵过程的变化趋势，为参数调控提供理论依据。发酵过程模型化与优化开发基于模糊控制、神经网络等智能算法的调控系统，实现发酵过程的自动化和智能化控制。智能调控算法的开发与应用根据微生物的生长和产物合成特点，将发酵过程分为不同阶段，分别进行优化和控制，提高产物产量和质量。多阶段发酵策略分批发酵与补料分批发酵在第一阶段进行微生物的快速生长和繁殖，积累大量菌体；在第二阶段调整环境条件，促进产物的合成和分泌。两段发酵法借鉴三次发酵法的工艺流程，通过多次发酵和醒发，提高面团的发酵程度和面包的品质。例如，在主面团发酵之前进行预发酵，以及在成型后进行中间醒发等步骤。三次发酵法及其工艺流程产物分离纯化进展03膜分离技术创新集成膜分离技术将膜分离技术与其他分离技术相结合，实现高效、节能的分离过程。03通过优化膜组件的结构和形式，提高膜通量，降低能耗和污染。02膜组件设计优化膜材料多样化开发了多种新型膜材料，如陶瓷膜、金属膜、有机高分子膜等，提高了分离效率和选择性。01双水相萃取应用双水相体系构建利用两种不相溶的水溶性高分子聚合物或亲水性低分子有机物形成双水相体系。01萃取效率高目标产物在双水相中的分配系数高，可以实现快速、高效的萃取。02操作条件温和双水相萃取通常在常温下进行，避免了高温对生物活性物质的破坏。03原位产物回收技术将产物分离过程与发酵过程相耦合，实现原位产物回收，提高生产效率。发酵与分离耦合开发具有高吸附性、选择性和稳定性的产物捕集材料，实现产物的有效回收。产物捕集材料将生物技术如酶工程、基因工程等与发酵工程相结合，提高产物的回收率和纯度。生物技术融合设备智能化升级04新型生物反应器设计机械搅拌通气生物反应器通过优化搅拌和通气方式，提高溶氧水平和混合效率，适用于大规模发酵生产。气升式生物反应器固体床生物反应器利用气体升力实现发酵液循环，降低剪切力，保护细胞，提高生产效率。以固体颗粒为发酵基质，节省能耗和用水量，提高产物回收率。123在线监测控制系统自动化控制根据监测结果，自动调整发酵条件，如温度、pH、营养物浓度等，实现自动化控制。03通过采集传感器数据，进行实时分析，为优化发酵过程提供有力支持。02数据采集与分析传感器技术利用各类传感器实时监测发酵液中的温度、pH、溶氧等关键参数，确保发酵过程处于最佳状态。01模块化集成装置高度集成化将发酵设备各部分进行模块化设计，便于安装、拆卸和维修。01标准化接口采用标准化接口，方便不同模块之间的连接和数据传输。02自动化程度提高通过模块化集成，提高设备自动化程度，降低操作难度和人力成本。03新型发酵体系开发05通过优化发酵条件，提高固态发酵效率，降低能耗。高效固态发酵工艺设计适用于固态发酵的新型反应器，提高生产效率。新型固态发酵反应器提高原料利用率，降低发酵底物对环境的污染。固态发酵原料的预处理固态发酵技术改进混合菌群协同发酵筛选具有优良性状的混合菌群，提高协同发酵效率。菌群筛选与优化微生物代谢调控微生物菌群稳定性通过调节微生物代谢途径，实现高效协同发酵。研究协同发酵过程中微生物菌群的动态变化，保持菌群稳定性。非水相催化系统催化剂的再生与循环利用研究催化剂的再生方法，实现资源的循环利用。03优化非水相催化的反应条件，提高反应速度和转化率。02催化反应条件的优化非水相催化剂的筛选筛选出适用于非水相催化的催化剂，提高催化效率。01绿色生产方向06废弃物资源化利用农业废弃物发酵将农业废弃物如秸秆、粪便等转化为有机肥料或饲料，实现资源循环利用。01工业废弃物发酵利用工业废弃物如糖蜜、酒糟等生产有机酸、酶制剂等产品，降低废物处理成本。02生活废弃物发酵利用食品废弃物、厨余垃圾等生产可降解塑料、生物燃料等高附加值产品。03能源消耗优化路径通过优化发酵工艺参数、改进发酵设备等方式，降低能源消耗。节能降耗发酵工艺利用发酵过程中产生的热能、生物质能等可再生能源，减少对传统能源的依赖。可再生能源利用建立完善的能源管理体系，实时监测能源消耗情况，提高能源利用效率。能源管