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一、发酵工程
二、发酵工程发展的4个阶段
三、发酵工程的研究内容
一、发酵工程
发酵工程(fermentation engineering)又称为微生物工程,是
利用微生物制造工业原料与工业产品并提供服务的技术。
现代发酵工业已经形成完整的工业体系,包括抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、有机溶剂、多糖、酶制剂、单细胞蛋白、基因工程药物、核酸类物质及其他生物活性物质等的生产。
二、发酵工程发展的4个阶段
第一阶段:
20世纪以前时期,人类利用传统的微生物发酵过程来生产葡萄酒、酒、醋、酱、奶酪等食品。
巴斯德关于发酵作用的研究,从 1857年到1876年前后持续了近
20年。巴斯德以自己研究实践的科学结论说服了当时盛行的所谓“自
然发生学说”,他认为:“一切发酵过程都是微生物作用的结果。发
酵是没有空气的生命过程。微生物是引起化学变化的作用者”。
二、发酵工程发展的4个阶段
第二阶段:
1900~1940年期间,随着微生物培养技术的不断进步,新的发酵产品不断问世。新产品主要有甘油、乳酸、柠檬酸、丁醇和丙酮等。
二、发酵工程发展的4个阶段
第三阶段:
发酵工业大发展时期,青霉素工业化成功推动了发酵工业的发展。
主要标志有:深层培养、生产大规模化,多种抗生素、氨基酸、核酸发酵成功,甾体的微生物转化。采用纯种发酵,进行无菌操作,对操作条件有严格的控制,相应地采用较复杂的工艺和装备。
以青霉素工业生产为标志的深层通气培养法的建立标示了发酵工程发展的一次新飞跃,这一飞跃发生在1942年。
二、发酵工程发展的4个阶段
第四阶段:
基因工程等高新技术应用阶段。
分子生物学和基因工程、细胞工程等新技术的发展将进一步加深对微生物代谢产物生物合成的遗传学与调节机制的了解,从而也为这些新技术在此领域中更好地应用创造了条件。
为了提高产物的单位产量,或有可能针对解除某一“限速步骤”,提高有关生物合成酶的表达水平或改变其调节机制,大大减少传统育种方法的随机性。
在开发新品种方面,重组DNA和细胞融合技术不仅能在不同的程度上打破生物种属间的屏障,获得“杂交”分子的新产物,而且通过活化微生物的某些沉默基因,也可能获得一些新结构的活性物质。
三、发酵工程的研究内容
发酵工程内容:
涉及菌种的培养和选育、菌的代谢与调节、培养基灭菌、通气搅拌、溶氧、发酵条件的优化、发酵过程各种参数与动力学、发酵反应器的设计和自动控制、产品的分离纯化和精制等。
发酵工业的生产水平取决于三个要素:
生产菌种、发酵工艺和发酵设备。
第二节 优良菌种的选育
菌种选育包括自然选育、诱变育种、杂交育种等经验
育种方法,还包括控制杂交育种、原生质体融合、基因工程
等定向育种 方法。