《发酵工程》 张嗣良 华东理工大学 生物工程学院 2005.2
《发酵工程》 张嗣良 华东理工大学 生物工程学院 2005.2
1.绪论 1.1发酵过程的意义及组成 1.2发酵工程的发展历史 1.3发酵工程的生物学与工程学基础 4本课程的学习内容
1. 绪论 1.1发酵过程的意义及组成 1.2 发酵工程的发展历史 1.3 发酵工程的生物学与工程学基础 1 .4 本课程的学习内容
发酵工程一利用微生物进行产品生产 传统生物 抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、 现代生物技术 有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、 基因工程菌发酵 生物农药、生物肥料等 基因工程药物、疫苗及抗体产品 医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业 化学工程生物化工生物加工行业
发 酵 工 程 ── 利用微生物进行产品生产 抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、 有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、 生物农药、生物肥料等 医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业 基因工程药物、疫苗及抗体产品 化学工程 生物化工 生物加工行业 传统生物技术 现代生物技术 基因工程菌发酵
生物工程 基因工程 发酵工程 细胞工程 酶工程 产物 产 产品
生物工程 基因工程 酶工程 细胞工程 发酵工程 产物 产品 产品
1.2发酵工程的发展历史 发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素→抗 菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵(代谢控制发酵 →基因工程菌→动物细胞大规模培养→植物细胞大规 模培养→藻类细胞大规模培养→转基因动物 第一个转折点:非食品工业 第二个转折点:青霉素→抗菌素发酵工业 第三个转折点:切断支路代谢:酶的活力调控,酶的合成调控(反馈控制 和反馈阻遏),解除菌体自身的反馈调节,突变株的应用 ,前体、终产物、副产物等 近代转折点:基因、动物、海洋
1.2 发酵工程的发展历史 发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素→抗 菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵） →基因工程菌→动物细胞大规模培养→植物细胞大规 模培养→藻类细胞大规模培养→转基因动物 第一个转折点：非食品工业 第二个转折点：青霉素→抗菌素发酵工业 第三个转折点：切断支路代谢:酶的活力调控,酶的合成调控(反馈控制 和反馈阻遏),解除菌体自身的反馈调节, 突变株的应用 ,前体、终产物、副产物等 近代转折点：基因、动物、海洋
发酵现象的早期认识 1680年制成显微镜 微生物的存在 1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵毋发酵引起的 ●1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精 酶
发酵现象的早期认识 ⚫ 1680年制成显微镜 ─── 微生物的存在 ⚫ 1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵毋发酵引起的 ⚫ 1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精 ─── 酶
发酵工程的早期阶段 人们的对发酵技术的认识起始于19世纪末,主要来自于 厌氧发酵,如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发 酵食品 20世纪初期,1916年英国采用梭状芽孢杆菌生产丙酮丁 醇,德国采用亚硫酸盐法生产甘油(第一次世界大战) 由食品工业向非食品工业发展 好氧发酵技术:速酿法从乙醇生产醋酸,通气法大量繁殖酵 母,用米曲霉的麸曲代替麦芽糖作糖化剂生产酒靖,用微小 毛霉生产干酪。 1933年等人发明了摇瓶培养法代替了传统的静置培养 法。生长均匀,增殖时间短
发酵工程的早期阶段 人们的对发酵技术的认识起始于19世纪末，主要来自于 厌氧发酵，如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发 酵食品。 20世纪初期，1916年英国采用梭状芽孢杆菌生产丙酮丁 醇，德国采用亚硫酸盐法生产甘油（第一次世界大战）── 由食品工业向非食品工业发展 好氧发酵技术：速酿法从乙醇生产醋酸，通气法大量繁殖酵 母，用米曲霉的麸曲代替麦芽糖作糖化剂生产酒靖，用微小 毛霉生产干酪。 1933年等人发明了摇瓶培养法代替了传统的静置培养 法。生长均匀，增殖时间短
发酵工程的重大转折点 二十世纪四十年代初,第二次世界大战爆发,青霉素 的发现,迅速形成工业大规摸生产。 1928年由 Fleming发现青霉素 1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究 表面培养:1升扁瓶或锥形瓶,内装200mL麦麸培养基 40u/m1 1943年沉浸培养:5m3 200u/m1 ●当今:100m3-200m3—5-7万u/m1 链霉素、金霉素、新霉索、红霉素
发酵工程的重大转折点 二十世纪四十年代初，第二次世界大战爆发，青霉素 的发现，迅速形成工业大规摸生产。 ⚫ 1928年由 Fleming发现青霉素 ⚫ 1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究 表面培养：1升扁瓶或锥形瓶，内装200mL麦麸培养基 ─── 40u/ml ⚫ 1943年沉浸培养： 5m3 ─── 200u/ml ⚫ 当今：100m3─200m3 ─── 5-7万u/ml 链霉素、金霉素、新霉索、红霉素
主要的技术进展: ●通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题。 ●抗杂菌污染的纯种培养技术:无菌空气、培养基灭菌、无 污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。 意义: ●抗生素工业的发展 建立了一套完整的好氧发酵技术,大型搅拌发酵罐培养方法 ●推动了整个发酵工业的深入发展 ●为现代发酵工程奠定了基础
主要的技术进展： ⚫通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题。 ⚫抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养 基灭菌、无 污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。 意义： ⚫抗生素工业的发展 ⚫建立了一套完整的好氧发酵技术，大型搅拌发酵罐培养方法 ⚫推动了整个发酵工业的深入发展 ⚫为现代发酵工程奠定了基础
大型发酵罐 搅拌装置 ■■ 团
大型发酵罐 搅拌装置