发酵理论补充资料讲解.ppt

substrate[?s?b?stre?t] n.（有机体的）培养基；生酶作用物；（供绘画、印刷等的）底面； bioconversion生物转化； 生物能转换；生物转换;微生物转化 ethanol[?eθ?n?l]乙醇； 酒精； 醇 * Biodiesel[ba???di:zl]生物柴油 cruise[kru:z]巡游;;;; Sweden瑞典 * * * 生物质原料 化学品 －精细化学品 －大宗化学品 －食品添加剂 －生物塑料 －溶剂 －酚类 －粘合剂 －脂肪酸 －碳黑、颜料 －燃料、香料、墨水 －洗涤剂 生物能源 －生物酒精 －生物柴油 －甲醇 －氢气 －沼气 发酵工程的地位---工业生物技术主要部分 * 第四节发酵工业的发展史 * 第一阶段 1900年前 ●酒精、醋 ●使用温度计，比重计和热交换器 ●分批培养 ●使用纯酵母培养物(1896), 用优质醋接种发酵 第二阶段 1900－1940 ●面包酵母，甘油，柠檬酸和丙酮丁醇 ●pH离线控制，温度控制 ●分批和补料培养 ●应用纯培养技术 第三阶段 1940－目前 ●青霉素，氨基酸，核苷酸，酶 ●可灭菌的pH和溶氧电极，计算机控制 ●分批和补料，连续培养开始 ●菌种筛选程序重要 发酵工程的过去－－发酵工业发展年鉴 由食品工业向非食品工业发展 抗菌素发酵工业 * 第四阶段 1960－目前 ●用烃和和别的贮存物生产单细胞蛋白 ●计算机控制 ●连续培养+培养基再循环 ●生产菌株的遗传工程技术 第五阶段 1979－目前 ●通常微生物不产生的异质化合物，如胰岛素，干扰素 ●更先进的控制手段和传感器 ●分批，补料-分批或连续 ●用基因工程技术将外源基因引入微生物宿主 第六阶段 1990－目前 ●解决能源、资源、环境等问题的工业应用 ●基因组学、蛋白组学、代谢组学等技术紧密结合 代谢控制发酵技术 组学技术与发酵工程 发酵工程的过去－－发酵工业发展年鉴 * 1980-1990 1991-2000 2001- 生物医药 公 司 数 量 第一 次浪潮 第二 次浪潮 第三 次浪潮 转基因植物 工业生物技术 发酵工程的现在－－生物技术的三次浪潮 * SG C2 C3 C5 C6 C4 淀粉 半纤维素 纤维素 木质素 油脂 蛋白质 碳水化合物 糖平台 葡萄糖 果糖 木糖 阿拉伯糖 热化学平台 生物合成气 生 物 质 H2、甲烷 混合醇 衣康酸 乙酰丙酸 富马酸 丁二酸 天冬氨酸 苹果酸 柠檬酸 葡萄糖酸 山梨醇 乳酸、甘油 丙烯酸 3-羟基丙酸 乙醇、乙烯 资源问题：生活资料和生产资料生产 发酵工程的现在－－解决的问题 * Biodiesel cruise boat (Amsterdam, The Netherlands) Ethanol powered car (Sweden) Royal Nedalco truck at ethanol loading point (The Netherlands) Biodiesel filling station Biodiesel-truck-loading (Germany) 能源问题：大力开发生物能源 发酵工程的现在－－解决的问题 * Oil Consumption and Production in China 2009年进口依存度已超过50% 我国石油储量只有全球的2% Oil Reserves in China 举例：开发生物能源 * 车用燃油占我国石油消费总量的三分之一 车用燃油消耗每年递增15-16% 2015年车用燃油消费量预计将达到全国石油消费量的65% 寻找性能相近、廉价、清洁、可再生的车用替代燃料 用生物质发酵生产生物乙醇、丁醇等！ 举例：开发生物能源 * 环境问题：解决复杂环境问题的最经济有效手段 异位生物修复 原位生物修复 ◆土著原位 ◆工程原位 废水生物处理工程 生物修复 发酵工程的现在－－解决的问题 * 1 微生物菌株选育→ →微生物菌株选育、改造与功能优化技术 工业环境与自然环境的巨大差异 微生物长期进化的经济型生存本能 发酵工程的障碍 微生物及其分子的适应能力 微生物效率与产率 技术手段： 代谢组学 流量组学 代谢工程 生物信息学 高通量筛选 发酵工程的现在－－研究的内容 * 2 发酵工艺→ →发酵过程优化、控制与反应器技术 优化的目标是创造最适合微生物或酶工作的环境 需要发展过程环境参数和微生物生理参数的在线监测技术 基于工业微生物生理的发酵过程模型化、预测和控制技术 基于人工智能的生物转化过程精细控制技术 发酵工程的现在－－研究的内容 * 3 单元操作→ →发酵工程过程工程技术 细胞群体效应及过程放