文档介绍：生物工程概论生物工程: 也叫生物技术, 是指人们以现代生命科学为基础, 结合其他基础学科的科学原理, 采用先进的工程技术手段, 按照预先的设计改造生物体或加工生物原料, 为人类生产出所需产品或达到某种目的。先进的工程技术:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程发酵工程部分第一节发酵工程概况(绪论) 第二节微生物发酵过程第三节液体深层发酵第四节固体发酵第五节典型实例(啤酒的发酵、青霉素发酵) 第一节绪论一、基本概念(一)发酵工程的定义是利用微生物某种功能, 通过现代工程技术手段, 生产有用物质并直接将微生物应用于工业生产的一种生物技术。又称微生物工程?讨论各单元操作中的工艺和设备的一门科学。?微生物学、生物化学、和化学工程学的基本原理有机结合起来的科学。微生物(anism) : 形体微小具有单细胞或简单的多细胞结构, 或没有专一细胞结构的一群最低等生物。特点: 体形微小、结构简单、肉眼直接看不见, 必须借助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍,甚至数万倍才能观察到的微小生物。微生物的种类三型九大类?真核细胞型微生物——细胞核分化程度高, 有核膜和核仁, 细胞器完整。如酵母菌、霉菌。?原核细胞型微生物——细胞核的分化较低,仅有原始核,无核膜、核仁。细胞器很不完善。 DNA 和 RNA 同时存在。这类微生物众多,有细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。?非细胞型微生物——是最小的一类微生物。无典型的细胞结构,只能在活细胞内生长繁殖。核酸类型为 DNA 或 RNA 。病毒属之。在自然界分布的特征?种类多 10 万多种,目前人类认识的不足 10% ,开发利用不足 1% ; ?分布广空气,土壤,水及极端环境中; ?繁殖快世代时间短,几十分钟至一百多分钟。对发酵工业有重要的意义; ?代谢强吸收多,转化快,效率高,消耗自重几百至上千倍食物; ?易变异单细胞或结构简单易受到外界影响, 有好有坏。( 可以利用此特征将产量提高或增强菌体的抗药性) 微生物与人类的关系绝大多数微生物对人类和动、植物是有益的,而且有些是必需的。 1. 在自然界中元素的循环 2. 在工业方面的作用 3. 在农业方面的作用 4. 在医药方面的作用只有少数的微生物对人类和动、植物是有害的。(二)发酵的概念?传统概念:指酵母作用于果汁或发芽谷物,进行酒精发酵时产生 CO2 的现象。?生物学概念: 发酵是指微生物在无氧条件下分解代谢有机物质释放能量的过程。(生化) ?工业生物学家概念:利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程?现代概念:培养生物细胞(含动植物和微生物)来制取产物的所有过程(三)发酵工业的概念发酵工业( Fermentation Industry ) 是利用微生物生命活动产生的酶, 对无机或有机原料进行酶加工而获得各种发酵产品的工业。其主体是利用微生物进行生物化学反应的工业。二、发酵工业分类、条件及特点主体是利用微生物进行生物化学反应的工业分类: 食品发酵工业( food fermentation industry ) 非食品发酵工业( non-food fermentation industry ) 我国,通常把由复杂成分构成的,并有较高风味要求的发酵食品,如啤酒、白酒、酱、醋、腐乳、腌菜等副食调味品的生产过程称为酿造工业( brewing industry ) 把经过纯种培养,提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的酒精、抗生素、柠檬酸、谷氨酸、酶制剂、单细胞蛋白等的生产叫做发酵工业( fermentation industry ) 发酵过程应具备的条件从发酵和发酵工业的定义可知,要实现发酵过程并得到发酵产品必须具备以下条件: ?具有某种适宜的微生物?要保证控制微生物进行代谢的各种条件( 培养基组成、温度、溶氧浓度、酸碱度等) ?要有进行微生物发酵的设备?要有将菌株或代谢产物提取,精制成产品的方法和设备三、发酵工业的发展历史( History of applied microbiology ) (四次转折) 1.( Ancient times )天然发酵阶段– food preservation (vinegar, cheese) – flavour (bread, soy sauce) – brewing (beer, wine) 特点: ?多数产品为嫌气性发酵?非纯种培养?单凭经验传授技术,使产品质量不稳定(不了解微生物与发酵的关系) 2 、近代发酵工程时期——纯培养技术 1665 英国物理学家 Robert Hooke (罗伯特· 胡克)细胞壁 1680 荷兰列文· 虎克(Antonie vanLeeuwenhoek) 活细胞人类认识到微生物的存在 1850-1880 法国科学家 Louis Pasteu