发酵工程技术
认识发酵工程 发酵工程技术的发展简史
利用液体深层通气培养技术大规模发酵 生产抗生素以及各种有机酸、酶制剂、 维生素、激素等产品
该阶段的特点是：微生物发酵的代谢 从分解代谢转变为合成代谢；真正无杂 菌发酵的机械搅拌液体深层发酵罐诞生； 微生物学、生物化学、生化工程三大学 科形成了完整的体系
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发酵阶段 的特点
希望的各种产品，如胰岛素、干扰素等基因工程产品 该阶段的特点是：按照人们的意愿改造物种、发酵
生产人们所希望的各种产品；生物反应器也不再是传 统意义上的钢铁设备，昆虫躯体、动物细胞乳腺、植 物细胞的根茎果实都可以看作是一种生物反应器；基 因工程技术使发酵工业发生了革命性变化
基因工程阶段 (1979～)
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纯培养发酵阶段(1900～1940)
利用微生物纯培养技术发酵生产面包酵母、甘 油、酒精、乳酸、丙酮、丁醇等厌氧发酵产品 和柠檬酸、淀粉酶、蛋白酶等好氧发酵产品
该阶段的特点是：生产过程简单，对发酵设 备要求不高，生产规模不大，发酵产品的结构 比原料简单，属于初级代谢产物
代谢调控发酵阶段(1957～1960)
技术转折点
第一个转折点： 纯培养。
第三个转折点：
代谢控制。 包括：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。
技术转 折点
第二个转折点：
通气搅拌。 青霉素→抗菌素发酵工业。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；1943年沉浸培养体积5m3，产量 为200u/ml；而现在液体培养，培养体 积达100m3─200m3，产量为5-7万 u/ml；链霉素、金霉素、新霉索、红 霉素。
发酵工程技术在制药中的应用
发酵工程技术在制药中的应用前言发酵工程技术是一门应用广泛的学科，它将微生物学、化学、生物化学、化工、质量控制等多个学科的理论和实践相结合，旨在发掘和改善自然界中微生物的利用价值，以解决生产、生态环境和能源等问题。
在制药领域，发酵工程技术已经成为一项不可或缺的技术手段。
本文旨在介绍发酵工程技术在制药中的应用。
制药中的发酵工程技术发酵工程技术已经成为制药过程中不可或缺的关键技术之一。
广义上讲，在制药工业中，发酵工程技术包括基于微生物的药品（如抗生素、生物制剂、酶制剂等）的发酵、微生物的培养、发酵过程控制、微生物组学等多方面。
其中，最为关键的是发酵过程的控制和精确的品质控制。
下面将分别从微生物的发掘、药品的开发以及发酵过程的控制和品质控制等方面细述发酵工程技术在制药领域的应用。
微生物的发掘与药品的开发微生物的开发是制药领域的重要前置技术，它决定了药品的开发和性能。
通过发酵工程技术的应用，制药企业可以发掘和改良大量微生物资源，研究微生物生长、代谢、遗传、调控等机理，以及优化和创新微生物酶制剂生产、甜味剂生产、生物合成等生产技术。
这些技术不仅可以提高药品的产量和纯度，减少废料排放和能源消耗，还可以发掘和改良更多的微生物资源，为制药业的创新和可持续发展带来新的希望。
发酵过程的控制发酵过程控制技术是发酵工程技术中最为重要的技术之一。
在制药工业中，发酵过程的控制和管理是制药产品能否达到良好品质和产量的关键因素之一。
当前，发酵过程控制技术主要分为三个方面：微生物处理和培养；发酵过程的控制；产品的分离和精细加工。
其中，微生物处理和培养是发酵过程控制和管理的基础，发酵过程的控制和管理则依赖于先进的传感器、计算机系统和自动化控制技术，产品的分离和精细加工则需要先进的分离技术和纯化技术。
品质控制在制药领域，建立有效的品质控制体系是保障药品质量和可持续发展的重要手段之一。
发酵工程技术在制药中的应用可以帮助制药企业建立有效的品质控制体系，对药品进行准确的评估和测试，从而确保药品的安全有效。
发酵工程知识点总结归纳
发酵工程知识点总结归纳一、发酵工程概述1. 发酵工程的定义发酵工程是一门研究微生物、酶等生物催化剂在工业生产中广泛应用的工程学科。
2. 发酵工程的历史发酵工程的历史可以追溯到几千年前，最早的酿酒技术可以追溯到古代民族。
随着人类对微生物的认识和技术的发展，发酵工程逐渐成为一门系统的学科。
3. 发酵工程的应用领域发酵工程广泛应用于食品、饮料、医药、生物制药、环保等领域，对人类的生活和健康有着重要影响。
二、发酵过程及机理1. 发酵过程发酵过程是利用微生物或酶对有机物进行生物催化反应，产生有机产物或能量的过程。
发酵过程通常包括菌种培养、发酵产物的分离提纯等步骤。
2. 发酵机理发酵的基本机理包括微生物的生长和代谢过程，包括物质的代谢途径、酶的作用、生理生化特性等。
三、发酵工程中的微生物1. 发酵微生物的分类发酵微生物包括细菌、真菌、酵母等。
不同的微生物在发酵过程中起到不同的作用。
2. 发酵微生物的培养发酵微生物的培养包括培养基的配制、发酵罐的设计等环节，培养条件对微生物的生长和代谢具有重要影响。
3. 发酵微生物的选育发酵工程中常用的微生物包括大肠杆菌、酵母菌等，针对不同的产品需要选择适合的微生物用于发酵生产。
四、发酵工程中的酶1. 酶的分类酶是生物催化剂，可以促进化学反应的进行。
按照其作用方式可以分为氧化酶、还原酶、水解酶等。
2. 酶的应用酶在发酵工程中有着广泛的应用，可以用于生产食品、医药、生物燃料等产品。
3. 酶的工程化酶的工程化包括酶的产生、提纯、改良等步骤，使其更好地适用于实际生产。
五、发酵工程中的设备1. 发酵罐发酵罐是用于放置和滋生微生物的设备，包括灭菌、通气、控温等功能。
2. 排气系统排气系统可以有效地排除产生的二氧化碳和其他代谢产物，以保证发酵过程的正常进行。
3. 分离设备分离设备包括离心机、膜分离等，用于分离提纯发酵产物。
六、发酵工程中的工艺控制1. 发酵条件的控制发酵过程中需要控制pH、温度、氧气供应等参数，以保证微生物的生长和产物的产生。
发酵工程原理与技术
第一节
发酵工业微生物菌种的选育
一、工业微生物的特点 工业微生物是指在发酵工业上已经应用的或
具有潜在应用价值的微生物，其范围随科学
技术的发展而不断扩展。
工业微生物的特点：个体小、种类多、繁殖
快、分布广、代谢能力强、易变异改造。
二、发酵工业常用微生物菌种及要求
（一）发酵工业对菌种的要求
1、能在廉价原料制备的培养基上迅速生长并生 成所需的代谢产物，且产量高； 2、培养条件易于控制；
原理二：
生物体中都存在两个以上的DNA修复基因，如果一 个DNA修复基因损伤或变异，通常仍能存活，但对能引 起DNA损伤的化合物十分敏感，易发生死亡，所以可以
利用DNA修复能力突变株筛选抗肿瘤药物。
实践中常使用大肠杆菌或枯草芽孢杆菌的重组缺
失DNA修复基因突变株和亲株作为测试菌来筛选抗肿瘤
三、发酵工业微生物菌种的分离和选育
（一）微生物菌种的分离
1、施加选择压力分离法 施加选择压力分离法是利用不同种类的微生物的
生长繁殖对环境和营养（如温度、pH、渗透压、氧气、
碳源、氮源等）的要求不同，人为控制这些条件，使
之利于某类或某种微生物生长，而不利于其它种类微
生物的生存，以达到使目的菌种占优势，而得以快速 分离纯化的目的。
放线菌是介于细菌与丝状真菌之间而又 接近于细菌的一类丝状单细胞原核生物。 因菌落呈放射状而得名
抗生素有60％以上是放线菌产生的 工业生产常用的放线菌主要来自以下 几个属：链霉菌属、小单孢菌属、诺卡菌属
3、酵母菌（Yeast） 酵母菌是单细胞真核生物，
常以出芽方式进行无性繁殖。 根据产生孢子的能力，可将酵母分成三类： a 、形成子囊孢子的株系属于子囊菌门
发酵原料的预处理
现代发酵工程技术
现代发酵工程技术随着科技的进步和工业化的发展，发酵工程技术在许多领域发挥着重要的作用。
发酵工程技术利用微生物的代谢过程，将天然有机物转化为有用的产物，广泛应用于食品、制药、化工等行业。
本文将从发酵工程的基本原理、发酵工程技术的应用和发展趋势等方面进行介绍。
一、发酵工程的基本原理发酵工程是利用微生物在特定条件下生长繁殖和代谢产物的过程。
微生物通过代谢过程中的酶作用，将有机物质转化为其他有用的物质。
发酵过程需要控制温度、pH值、氧气供应等条件，以保证微生物的生长和代谢活动。
发酵工程中常用的微生物有酵母菌、细菌、真菌等。
发酵工程技术的发展主要集中在优化微生物的生长条件、提高产物的得率和纯度等方面。
二、发酵工程技术的应用1. 食品工业：发酵技术在食品工业中得到广泛应用。
例如，酵母菌发酵面团可以产生二氧化碳，使面包蓬松可口；乳酸菌发酵牛奶可以制成酸奶，具有益生菌功效；大豆发酵可以制成豆腐、豆浆等食品。
发酵技术不仅提高了食品的口感和品质，还增加了食品的营养价值。
2. 制药工业：发酵工程在制药工业中起到了关键的作用。
通过发酵技术，可以生产出许多重要的药物，如抗生素、酶类制剂和维生素等。
这些药物的生产通常需要大规模发酵罐和精确的控制系统，以保证微生物的生长和产物的纯度。
3. 化工工业：发酵工程技术在化工工业中也有广泛的应用。
例如，利用微生物发酵产生的有机酸可以用作化学合成的原料；利用微生物发酵产生的有机溶剂可以替代传统的化学溶剂，减少对环境的污染。
发酵工程技术的应用使得化工工业更加环保和可持续发展。
三、发酵工程技术的发展趋势1. 微生物基因工程：利用基因工程技术可以改造微生物的代谢途径，增加产物的得率和纯度。
通过改造微生物的基因组，可以实现对微生物的精确控制和调控，提高发酵过程的效率和产物的质量。
2. 发酵过程的在线监测与控制：发酵过程中的温度、pH值、氧气供应等参数对微生物的生长和产物的得率有着重要的影响。
通过在线监测和控制系统，可以实时调整这些参数，提高发酵过程的效率和稳定性。
发酵工程全部知识点总结
发酵工程全部知识点总结一、发酵工程的基本概念1. 发酵的定义发酵是指利用微生物或其代谢物来改变物质的过程。
主要包括酵母、细菌、真菌等微生物。
2. 发酵工程的定义发酵工程是指利用发酵微生物代谢特性，通过合理调控环境条件，进行微生物发酵过程中的相关技术。
二、发酵微生物1. 酵母酵母是发酵工程中最常用的微生物，广泛应用于酒类、面包、啤酒等食品工业中。
2. 细菌细菌在发酵工程中也有重要的应用，如益生菌、酸奶中的乳酸菌等。
3. 真菌真菌发酵应用广泛，包括酵素生产、抗生素生产、食品添加剂等。
三、发酵工程的基本过程1. 液体发酵液体发酵是将发酵微生物培养在液体培养基中，通过控制培养基成分、通气、温度等条件来进行微生物代谢产物的生产。
2. 固体发酵固体发酵是将发酵微生物培养在固体底物中，通过控制底物成分、湿度、通气等条件来进行微生物代谢产物的生产。
3. 半固体发酵半固体发酵是将发酵微生物培养在半固体底物中，采用液态和固态发酵的优点来进行微生物代谢产物的生产。
四、发酵工程的主要设备和工艺1. 发酵罐发酵罐是发酵工程的主要设备之一，根据不同的发酵工艺和需求，可以采用不同类型的发酵罐。
2. 发酵工艺发酵工艺是指在发酵过程中，针对不同的微生物和产物特性，进行合理的发酵条件控制和操作流程。
3. 发酵控制系统发酵控制系统是指在发酵工程中，通过自动化设备和仪器，实现对发酵条件如温度、pH 值、通气、搅拌等的精确控制。
五、发酵工程的应用范围1. 食品工业发酵工程在食品工业中应用广泛，如酿造啤酒、制作酸奶、发酵面包、制作酱油等。
2. 医药工业发酵工程在医药工业中应用广泛，如生产抗生素、激素、酶制剂等。
3. 燃料工业发酵工程在燃料工业中也有应用，如生物乙醇、生物柴油等。
4. 化学工业发酵工程在化学工业中也有应用，如生产乳酸、丙酮、丙二醇等。
六、发酵工程的发展趋势1. 发酵工程技术的进步随着科技的不断进步，发酵工程的技术也在不断提高，发酵设备和工艺不断更新。
发酵工程工艺技术
发酵工程工艺技术发酵工程是一种利用微生物来制造食品、药品和化学产品的工艺技术。
它是一门复杂而有挑战性的学科，涉及微生物学、生物化学、化学工程等多个领域的知识。
发酵工艺技术的主要步骤包括培养选用的微生物菌种、培养基的配置、发酵条件的控制和微生物提取等。
首先，在发酵工程中选择合适的微生物菌种非常重要。
不同的产品需要不同的微生物菌种来发酵。
在选择菌种时，要考虑到其耐受性、产量和产物纯度等因素。
通过实验室的试验和筛选，可以找到最适合生产的菌种。
其次，培养基的配置是发酵工艺过程中的重要环节。
培养基是提供微生物生长所需的营养物质和能量源，也是微生物生成产物的基础。
培养基的配方需要考虑到微生物的营养需求和代谢途径。
要保持培养基的稳定性和适应性，适当调节pH值和温度等参数。
发酵工艺的控制是确保产品质量的关键。
通过调控发酵温度、氧气和营养物质的供应，可以控制微生物的生长和代谢过程。
在发酵过程中，通过监测微生物的生长曲线和产物浓度，可以及时调整发酵条件，以获得最佳的产量和质量。
最后，微生物的提取和精制是发酵工艺的最后一步。
通过离心、过滤、浓缩等操作，可以将微生物分离出来，并提取出产品。
然后，通过洗涤和纯化步骤，可以使产物达到所需的纯度和质量要求。
发酵工程工艺技术的应用非常广泛。
在食品工业中，通过发酵可以生产出酸奶、面包、啤酒等产品。
在药品工业中，发酵工程可用于生产抗生素、酶和抗生物质等药品。
在化学工业中，通过发酵可以生产出乳酸、丙二酸等化学品。
总之，发酵工程工艺技术是一门非常重要的科学和技术。
它通过利用微生物的能力，将自然资源转化为有用的产品，具有巨大的经济和社会效益。
随着科学技术的不断进步，发酵工程工艺技术将不断发展和创新，为我们生产更多更好的产品提供技术支持。
10 现代生物技术_发酵工程
1.2.2基因组学的应用 基因诊断 基因治疗 新药开发 农业育种 1.3生物芯片技术 定义：生物芯片的概念源于计算机芯片。是 指包被在固相载体如硅片、玻璃、塑料和尼 龙膜上的DNA微阵列、寡核苷酸微阵列和蛋 白质微阵列。 1.4 胚胎干细胞
cDNA microarray expression patterns of small (S) and large (L) neurons
• 2.4 生物技术制药
2.4.1 利用发酵工程制药 2.4.2 基因工程药物 2.4.3 细胞工程制药
• 2.5 基因治疗疾病 • 2.6 生物技术与疾病诊断
3.生物技术与农林业
3.1植物生物技术
3.1.1植物育种 3.1.2植物的抗逆性研究 3.1.3生物农药及生物控制 3.1.4植物再生（快繁）、人造种子 利用组织培养将植物组织培养成有生根发 芽的胚状体，然后再用一种聚合物包裹作为人 造种皮，制成像小鱼肝油一样的人造种子。 3.1.5生物固氮
3.2 微生物发酵过程
根据微生物的种类不同（好氧、厌氧、 兼性厌氧），可以分为好氧性发酵、厌氧性 发酵和兼性发酵三大类： （1）好氧性发酵，如柠檬酸发酵，谷氨酸发酵。 （2）厌氧性发酵，如乳酸发酵，丙酮、丁醇发 酵。 （3）兼性发酵，如酵母菌却氧条件下发酵生产 酒精，有氧条件下繁殖菌体。
工业生产常用微生物
发酵的一般过程
发酵工艺多种多样，但基本上包括以下几个过 程： 1、菌种制备 2、种子扩大培养
是指将保存的生产菌种逐级扩大培养而获得一定数 量和质量的纯种的过程。
3、发酵，是微生物合成大量产物的过程。 4、下游处理
发酵结束后，要对发酵液和生物细胞进行分离和 提纯精制，将发酵产物制成合乎要求的产品。
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发酵工程技术
一、引言
发酵工程技术是指利用微生物进行生物化学反应的技术，是现代生物工程领域中的重要分支之一。
随着人们对生命科学认识的不断深入，发酵工程技术在食品、医药、化工等领域的应用也越来越广泛。
本文将从发酵过程、微生物选育、发酵设备和控制等方面详细介绍发酵工程技术。
二、发酵过程
发酵过程是指利用微生物进行代谢反应，产生有用产物的过程。
发酵过程一般包括以下几个步骤：
1.微生物培养：选取适合的微生物菌株进行培养，使其达到最佳状态。
2.接种：将培养好的微生物菌株加入到合适的基质中。
3.发酵：在适宜的条件下进行反应，如温度、气体含量、pH值等。
4.收获：收集并处理有用产物。
三、微生物选育
微生物选育是指通过筛选和改良微生物菌株，获得更优良的特性和功能的过程。
微生物选育可以通过以下几个方面来进行：
1.筛选：从自然界中或已有菌株中筛选出具有所需特性的菌株。
2.改良：通过基因工程等手段对微生物进行改良，使其具有更优异的性能。
3.培育：对已筛选或改良好的微生物菌株进行培养和保存，以便后续使用。
四、发酵设备
发酵设备是指用于进行发酵反应的设备。
发酵设备一般包括以下几个部分：
1.发酵罐：用于容纳微生物和基质，并提供适宜的环境条件，如温度、气体含量、pH值等。
2.搅拌器：用于将微生物和基质充分混合，以加速反应速率。
3.通气系统：用于提供适宜的气体含量和流速，以保证反应过程中氧气充足。
4.控制系统：用于监测和控制反应过程中各项参数，如温度、pH值、搅拌速度等。
五、发酵控制
发酵控制是指对发酵过程中各项参数进行监测和控制的过程。
发酵控制可以通过以下几个方面来进行：
1.温度控制：保持适宜的温度，以保证微生物菌株处于最佳状态。
2.pH值控制：保持适宜的pH值，以维持反应环境的稳定。
3.气体含量控制：保持适宜的气体含量和流速，以保证反应过程中氧气充足。
4.搅拌速度控制：调节搅拌速度，以加速反应速率。
5.在线监测：通过在线监测各项参数，及时调整反应条件，以提高产物质量和产量。
六、结论
发酵工程技术是一门重要的生物工程技术，在食品、医药、化工等领域有着广泛的应用。
发酵过程、微生物选育、发酵设备和控制是发酵
工程技术中不可或缺的部分。
只有不断改进和完善这些方面，才能满足人们对高品质、高效率生产过程的需求。