21发酵工程

生化作业药物分析1110班邓培培冯亚娟王楠楠王玉张宁王妘丹发酵工程发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。发酵工程的应用发酵工程的发展简史20世纪20年代的酒精、甘油和丙酮等发酵工程，属于厌氧发酵。从那时起，发酵工程又经历了几次重大的转折，在不断地发展和完善。20世纪40年代初，随着青霉素的发现，抗生素发酵工业逐渐兴起。由于青霉素产生菌是需氧型的，微生物学家就在厌氧发酵技术的基础上，成功地引进了通气搅拌和一整套无菌技术，建立了深层通气发酵技术。它大大促进了发酵工业的发展，使有机酸、微生素、激素等都可以用发酵法大规模生产。1957年，日本用微生物生产谷氨酸成功，如今20种氨基酸都可以用发酵法生产。氨基酸发酵工业的发展，是建立在代谢控制发酵新技术的基础上的。科学家在深入研究微生物代谢途径的基础上，通过对微生物进行人工诱变，先得到适合于生产某种产品的突变类型，再在人工控制的条件下培养，就大量产生人们所需要的物质。目前，代谢控制发酵技术已经与核苷酸、有机酸和部分抗生素等的生产中。20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等生物工程技术的开发，使发酵工程进入了定向育种的新阶段，新产品层出不穷。20世纪80年代以来，随着学科之间的不断交叉和渗透，微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，使得对发酵过程的控制更为合理。在一些国家，已经能够自动记录和自动控制发酵过程的全部参数，明显提高了生产效率。发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取出发酵液。在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），细胞破壁技术（超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等），蛋白质纯化技术（沉淀法、色谱分离法和超滤法等），最后还有产品的包装处理技术（真空干燥和冰冻干事燥等）。此外，在生产药物和食品的发酵工业中，需要严格遵守美国联邦食品和药物管理局所公布发酵工程的三大过程要素1、温度2、PH值3、氧气发酵工程的应用1在医药工业上的应用：基于发酵工程技术，开发了种类繁多的药品，如人类生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素－2、抗血友病因子等。2、在食品工业上的应用：主要有三大类产品，一是生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生产食品添加剂；三是帮助解决粮食问题。3、在环境科学领域的应用：污水处理中微生物的强化。发酵食品中细菌的利用2.醋酸菌发酵醋酸发酵是利用醋酸杆菌进行的有氧发酵.醋酸发酵条件:发酵液一般保持在30℃左右的温度,发酵原料液偏于酸性.因为醋酸杆菌为需氧菌,通常通气进行发酵.在上述条件下,醋酸菌得以大量生长繁殖,使发酵液中乙醇转化为醋酸,酯酸杆菌产酸高的发酵液中醋的含量可达10%以上.发酵原液经过过滤,蒸煮杀菌后,再稀释至2%～3%的醋酸浓度,调味后,即为食用醋.发酵酒和面包中酵母菌的利用酿酒的原料含淀粉较多的谷物和野生植物,如大麦,大米,高粱;植物块根,如红薯,木薯;含糖分较多的水果,如葡萄,山楂,橘子等;凡是供酿酒用的淀粉原料,一般都要先经过糊化及酶的糖化,然后再加入一定的酵母菌种进行酒精发酵.啤酒是以大麦为主要原料,经发芽,糖化,啤酒酵母发酵制成.在酿造啤酒时,通常要加入酒花.酿酒专用的葡萄中含有丰富的糖分,在葡萄酒酵母的作用下可直接酿造葡萄酒.近年来生产葡萄酒多使用以葡萄汁酵母制得的活性干酵母.酒精发酵过程中是进行密闭发酵,在培育酵母菌种时须进行通气发酵利用发酵技术产品展示液体特种-固体发酵设备液体特种-固体发酵设备固体发酵设备•发酵系统的特出优点是：整个生产过程是在封闭可控的条件下进行，人工参与很少，自动化程度高，可以根据生产规模进行放大，满足了固体发酵的工厂化、规模化生产要求。本系统投资成本低，设备可靠。•本系统已成功规模化投入使用，欢迎来电来函，现场实地参观。FBR-GDC系列不锈钢发酵罐FBR-B系列玻璃生物反应器本系列产品适用于科研院所及企业的微生物实验室，可用于绝大多数微生物发酵培养，带有自动加热和水冷却系统，各部件选材均为世界、国内一流品质，能保持连续数百小时的发酵过程顺畅无故障。具有可视性强、成本低的特点。特殊规格可以定制。液体中试型发酵系统设备特点在位灭菌，安全可靠；大视角罐内液位观察耐高温玻璃观测清晰；配备特制放料阀，无死角；接种方式多样可靠；开放式一体化设计，集成度高，使用方便；稳定性好，组合柜操作使用方便。适用范围本产品普遍适用于工业规模的发酵生产，可用于绝大多数微生物发酵培养的培养基配方的筛选，发酵工艺参数的优化以及生产工艺与菌种的验证；其罐体设计采用先进工艺技术，结构与国际接轨。可提供包括设备生产线及厂房的规划、设计、改造、安装、调试，提供完全的交钥匙工程。到此结束谢谢观看