文档介绍：酒类文化
3、发酵工程在生物技术中的地位
生物技术:应用自然科学和工程学的原理,依靠生物及其细胞的催化作用,将物料进行加工以提供产品或为社会服务的技术。
发酵工程是生物技术的应用基
础,是生物技术产业的核心。
生物学
化学
工程酒类文化
3、发酵工程在生物技术中的地位
生物技术:应用自然科学和工程学的原理,依靠生物及其细胞的催化作用,将物料进行加工以提供产品或为社会服务的技术。
发酵工程是生物技术的应用基
础,是生物技术产业的核心。
生物学
化学
工程学
生物
技术
生物技术体系
生化工程
酶工程
细胞工程
发酵工程
产物
产品
产品
基因工程
产品
强调过程优化与控制
分离和纯化产品。
包括固液分离技术、细
胞破壁技术、产物纯化
技术,以及产品检验和
包装技术等
下游
技术
发酵过程控制,主要包
括发酵条件的调控,无
菌环境的控制,过程分
析和控制等
(发酵工程工艺放大)
中游技术
广义发酵工程对生物学和工程学的要求
优良种株的选育,
最适发酵条件的确定,
培养基的准备等
(基因工程育种)
上游
技术
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
二、发酵工程发展简史
(一)发酵工程发展简史
1900以前自然发酵阶段
1900—1940纯培养技术的建立(第一个转折)
1940—1950通气搅拌纯培养发酵技术的建立(第二个转折)
1950—1960诱变技术与代谢控制发酵技术的建立(第三个转折)
1960—1970开拓发酵原料时期(石油发酵时期)
1970年以后进入基因工程菌发酵时期,以及细胞
大规模培养技术的全面发展。
1、自然发酵阶段(农产手工加工)
主要是酿造工业
主要产品:酒、酒精、醋、
啤酒、干酪、酸乳等
17世纪,能在容量为1500桶(一桶约136升)的
木质大桶中进行第一次真正的大规模酿造
1757年应用温度计;1801年使用原始热交换器
主要特点:嫌气发酵,非纯种培养,产品质量不稳定
2、纯培养技术的建立
Koch首先发明固体培养基,建立细菌纯粹培养
Petri创造一种培养皿(petridish)用于微生物平板分离
Winograsky和Beijerink发明富集培养法,分离特定的微生物
主要产品:酵母、甘油、乳酸、***丁醇等
主要特点:纯培养为主、嫌氧发酵,产品产量
质量控制水平大大提高
3、通气搅拌发酵技术的建立
标志:纯种培养深层发酵生产青霉素
主要技术进展:
(1)通气搅拌:解决了液体深层培养的供氧问题。
(2)解决了耗氧发酵中的杂菌污染问题: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
主要特点:耗氧发酵实现规模化纯培养发
酵,一系列过程工程技术创新
意义:
推动抗生素工业乃至整个发酵工业快速发展
建立了完整的好氧发酵放大技术及装备
奠定了现代发酵工业的理论和实践基础
通气搅拌发酵技术的建立
大型发酵罐搅拌装置
4、代谢控制发酵技术的建立
代谢控制发酵技术:应用生物化学的代谢知识和遗传学理论,选育微生物突变株,从而调控微生物代谢,大量积累目标发酵产物。
主要应用:氨基酸及核苷酸等基于初级代谢产物
的发酵生产,以及有机酸、抗生素等
5、开拓新的发酵原料时期
目的:以烃类为碳源生产微生物细胞作为饲料蛋白质的来源(石油发酵)
技术进步:
(1)发展了高压喷射式、强制循环式等多种发
酵罐及其发酵技术
(2)计算机和自动控制技术的运用:灭菌和发
酵过程自动控制,促进发酵工业朝连续化、自动化方向发展
特点:
解决发酵原料及人畜争粮问题;
规模和自动化程度显著提高
能耗过大。
开拓新的发酵原料时期
6、基因工程阶段(现代发酵工业新阶段)
主要标志:基因工程产品生产以及基因工程技术应用
世界上已批准上市的基因工程药物有几十种,如:胰岛素、人生长激素等。
主要特点
基因工程技术、细胞工程技术、酶工程技术以及发酵过程优化及放大技术的全面进步
高产微生物代谢产物及非微生物代谢产物的基因工程菌构建及产品的发酵生产
碳氢经济替代碳氧经济发展,生物炼制技术的兴起
基因工程阶段(现代发酵工业新阶段)
人胰岛素 人生长激素(GH) 表皮生长因子(EGF) 肿瘤坏死因子 白细胞介素-2(IL-2) 尿激酶原 猪生长激素(PGH) 牛生长激素(BGH)
纤维素酶 ,-干扰素 乙型肝炎疫苗 集落刺激因子(CSF) 促红细胞生成素(EPO) 抗血友病因子 组织溶纤原激活剂(t-PA)
部分利用基因工程技术研制的产品
(一)发酵工业的特点
一般是在常温常压下进行的生化反应。