第一章 发酵工程概述.ppt

发酵工程Fermentation Engineering 课程性质：专业选修课 学 时 数：共 32 学时 实验 6 学时 主讲教师：刘仙俊 (化学与生物工程学院) 《发酵工程》 韦革宏主编 科学技术出版社 《发酵工艺学》 白秀峰主编 中国医药科技出版社 《微生物工程》 曹军卫主编 科学出版社 《发酵工程》 李玉英主编 中国农业大学出版社 《发酵工艺学》 何建勇主编 中国医药科技出版社 平时成绩：70%（作业和小测，辅以点名） 实验成绩：30% 第一章 发酵工程概述 第一节 发酵与发酵工程的概念 一、发酵的概念 二、发酵工程的概念 第二节 发酵工业的发展历史 第三节 发酵工业产品的类型 一、发酵工业产品类型 二、发酵工程/发酵工业应用范围 第四节 发酵的基本方法和过程 一、广义发酵工程组成 二、发酵工程的类型 三、发酵工程产品生产基本流程 四、发酵工程的研究内容 五、发酵工程技术的特点 第五节 发酵工业的发展趋势 第一节 发酵和发酵工程的概念 带着问题来听课： 什么是发酵？ 什么是发酵工程？ 发酵工程研究内容和发酵工艺、发酵原理有何区别？ 发酵工程对我们有什么用？ 一、发酵的概念 1.发酵（fermentation）的传统概念 拉丁语：Fervere 中文：“发泡” 或“翻涌”， 是指酵母菌作用于果汁或发芽谷物汁时产生碳酸气泡并引起翻动的现象。 一、发酵的概念 2.生理学和生物化学意义 巴斯德：研究了酒精发酵的过程，发泡是由浸出液中的糖降解而产生的CO2所引起的。 这个过程是在无氧条件下，糖在酵母菌等生物细胞的作用下进行分解代谢，得到产物酒精和CO2 ，并向菌体提供能量的过程。 生理意义认为：发酵是酵母在无氧条件下的呼吸过程，是“生物获得能量的一种形式”。 一、发酵的概念 生物化学家研究了多种微生物的厌氧、需氧发酵过程，表明：厌氧发酵是微生物体内产生能量的氧化还原反应，同时也是形成多种代谢产物的生物化学过程。 需氧发酵时，微生物体内进行了厌氧发酵和需氧呼吸两种生化代谢过程，其氧化还原反应需要分子氧的参与，同时产生了一系列的微生物代谢产物。 生物化学定义：发酵是指微生物在无氧条件下以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。 如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2 ，同时获得能量； 丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等。 一、发酵的概念 3. 微生物工业角度 通过微生物的生长和代谢活动，产生和积累人们所需代谢产物的一切微生物培养过程(即生物反应过程)通称为发酵。 包括： 厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮丁醇、 乳酸等。 有氧培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、维生素、酶制剂等。 产品即有细胞代谢产物，也包括菌体细胞。 一、发酵的概念 4.发酵的现代概念 培养生物细胞（除微生物外还有动、植物细胞）经特定的代谢途径来产生或转化形成目标产物的过程。 又包括了： 做为发酵主体除微生物外，还有动、植物细胞；除天然生物体外，还有人工修饰的生物体。 除利用生物细胞合成产物外，还包括用生物转化生成有用物质，或转化毒、害物质成无毒、无害物质。 也把固定化(细胞或菌)发酵包含其中。 二、发酵工程的概念 1. 概念：发酵工程是指利用微生物的特定性状和功能，通过现代化工程技术手段生产有用物质或直接应用于工业化生产的工程技术体系。 最初：是微生物学与工程学(工程技术)相互渗透、有机结合形成的，也称之为渗透有工程学的微生物学，是微生物技术的工程化发展，又称为微生物工程。 发酵工程从20世纪40年代随着抗生素发酵工业的建立而产生和发展起来。 二、发酵工程的概念 微生物菌种选育和保藏； 培养基和发酵设备的灭菌技术； 空气净化除菌技术； 菌种的扩大培养； 微生物代谢产物的发酵生产； 产品分离纯化技术； 发酵过程中的补料技术； 发酵过程的参数检测、分析与控制技术。 二、发酵工程的概念 2. 发酵工艺与发酵工程、发酵原理的联系和区别 发酵用于工业生产，是通过微生物群体的生命活动来加工或制造产品，其对应的加工或制造方法与过程被称为“发酵工艺”。——解决产品生产技术路线问题。 为实现工业化生产，就必须解决实现发酵工艺的工业生产环境、设备和过程控制参数等的工程学的问题，即发酵工程——解决按发酵工艺进行产品工业化生产的工程学问题。 对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，从生物学的角度审视发酵工程，发现发酵工程最基本的原理是其生物学原理，