发酵工程ppt课件

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生物人教版(2019)选择性必修3 1.3发酵工程及其应用(共57张ppt)

生物人教版(2019)选择性必修3 1.3发酵工程及其应用(共57张ppt)
2. 基本环节 (6)发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节
①发酵过程的要求: Ⅰ. 发酵过程中,要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等,以 了解发酵进程; Ⅱ. 要及时添加必需的营养物质; Ⅲ. 要严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件。
一、发酵工程的基本环节 2. 基本环节
(6)发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节 ②严格控制发酵条件的原因:环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖, 而且影响微生物代谢物的形成。
发酵工程。即利用微生物的特定的功能,通过现代 工程技术,规模化生产对人类有用的产品。
一、发酵工程的基本环节
1. 发酵工程:是指利用微生物的特定功能,通过现代工程技术,规模化 生产对人类有用的产品。
2. 基本环节
选育菌种 扩大培养
接 种
配置培养基
灭菌
发酵罐 内发酵
分离、 提纯产物
获得 产品
一、发酵工程的基本环节 2. 基本环节 (1)选育菌种
一、发酵工程的基本环节 2. 基本环节 (2)扩大培养
①目的:获得更多的菌种。 ②原因:工业发酵罐的体积一般较大,因此,需要接入的菌种总体积大 (数目多)。 ③3
接入的菌种总体积 几 ~ 几十m3
思考·讨论 思考:扩大培养所用的培养基,从性质上分类,是什么类型的培养基?
一、发酵工程的基本环节
2. 基本环节
(5)接种: 将扩大培养后的菌种投放到 发酵罐中。
发酵罐示意图
①培养物或营养 物质的加入口 ⑤观察孔 ⑥取样管
⑨温度传感器 和控制装置
⑩冷却水 进入口
③阀门
装置编号
主要用途
⑬电动机 ⑫排气管 ⑦pH计
①②③ ④
控制培养物以一定速度进入、 流出发酵罐,实现连续培养

发酵工程课件ppt

发酵工程课件ppt
下降
细胞浓度达 到最大值, 细胞的比生 长速率为0
活细胞浓 度不断下降
延迟期
对数生长期
减速期
静止期
衰亡期
10
5微生物发酵类型及培养基
❖ 对数生长期:

dX /dt =µ X
❖ 其中:
X--- 细胞干重

t--- 时间

µ --- 比生长速率
❖ 微生物的比生长速率µ 与微生物的种类、培养温度、pH 、 培养基成分及限制性基质浓度等因素有关。
把多个发酵罐 串连起来,第 一个罐的情况
与单罐培养相 同,以后下一
罐的进料便是 前一发酵罐的 出料,这样就
组成了多级串 联连续培养。
5微生物发酵类型及培养基
❖ 单级连续培养进入稳定状态后,细胞的比生长速率与稀释率 相等。
❖ 连续培养的最大特点:微生物细胞的生长速率、产物

的代谢均处于恒定状态,可达

养基原料的单耗

减少副产物, 利于产品的 分离纯化


利于提高培养 及产物的浓度
24
利于减少能耗
5微生物发酵类型及培养基
适当 配比
营养 需要
原则
氧化还 原电位
渗透压
pH
25
5微生物发酵类型及培养基
❖ 典型培养基
26
5微生物发酵类型及培养基
5.3 培养基的设计
❖ 完善的培养基设计是实验室的实验,实验工 厂的放大和生产规模中的一个重要步骤。
❖ ❖ 培养基的组成必须满足细胞的生长和代谢所
需的元素,并能提供生物合成和细胞维持活力所 需要的能量。
27
5微生物发酵类型及培养基
一.培养基的成分

《发酵工程》课件

《发酵工程》课件

产物分离纯化的优化
分离纯化方法
常见的分离纯化方法包括过滤、离心、萃取、蒸馏、膜分离等。
优化策略
根据产物的性质和发酵液的特点,选择合适的分离纯化方法,并优化工艺参数,以提高产物的纯度和收率。
06
未来发酵工程的发展趋势
新技术应用与设备改进
生物信息学
利用生物信息学技术,对微生物基因组学、转录组学和蛋白质组学 进行深入研究,为发酵工程提供更精确的微生物代谢调控手段。
为防止发酵污染,应定期对菌种进行 纯化、复壮,严格控制培养基和设备 的灭菌温度和时间,加强发酵过程中 的监控和检测。
发酵效率的提高
影响因素
影响发酵效率的因素包括菌种特性、培养基成分、发酵温度、pH值、溶解氧浓度等。
优化方法
通过调整培养基成分、控制发酵温度、调节pH值、提高溶解氧浓度等方法,可以有效提高发酵效率。
合成生物学
利用合成生物学技术,设计和构建具有特定功能的微生物细胞工厂, 实现高效、定向的物质转化。
基因编辑技术
通过基因编辑技术,改造和优化微生物的代谢途径,提高发酵产物 的产量和品质。
可持续性与环保
1 2
节能减排
通过优化发酵工艺和设备,降低能源消耗和减少 废弃物排放,实现发酵工程的绿色可持续发展。
抗菌素
抗菌素是一类具有抗菌活性的物质,通过抑制或杀死病原微生物,达到防治病害 的目的。抗菌素在医疗、农业、食品工业等领域广泛应用。
其他发酵产物及其应用
柠檬酸
柠檬酸是发酵工程中重要的有机酸之一,主要用于食品、 化工、医药等领域。柠檬酸具有抗氧化、抗菌、提高口感 等作用。
氨基酸
氨基酸是蛋白质的基本组成单位,通过发酵工程生产出的 各种氨基酸,如谷氨酸、赖氨酸等,在食品、饲料、医药 等领域广泛应用。

发酵工程课件

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因素。
05
发酵工程的未来发展
新技术应用
生物信息学
应用生物信息学技术,解析微生物基因组,发现新的代谢 途径和基因,提高发酵过程的效率和产物的质量。
01
代谢工程
通过代谢工程,改造微生物的代谢途径 ,提高目标产物的产量和纯度,降低副 产品的生成,优化发酵过程。
02
03
过程优化
利用先进的过程控制和优化技术,提 高发酵过程的稳定性和效率,减少能 源消耗和环境污染。
02
发酵工程的基本原理
微生物的代谢与生长
微生物的能量代谢
微生物通过分解底物获取能量,并合成细胞成 分。
微生物的生长
微生物在适宜的环境下生长繁殖,影响发酵过 程。
微生物的代谢产物
微生物在代谢过程中产生的有用物质。
微生物的生长环境与控制
要点一
微生物对环境条件的需求
如温度、湿度、pH值、氧气等。
要点二
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目录
• 发酵工程概述 • 发酵工程的基本原理 • 发酵工程的应用领域 • 发酵工程的研究方法 • 发酵工程的未来发展 • 发酵工程实例分析
01
发酵工程概述
发酵工程的定义与特点
发酵工程定义
发酵工程是通过利用微生物的生长和 代谢活动生产各种有用物质的过程。
发酵工程特点
发酵工程具有高效、节能、环保等优 点,可生产出许多传统化学方法无法 合成的生物活性物质,如抗生素、氨 基酸、有机酸等。
微生物生长环境的控制
通过调节环境条件,促进有益微生物的生长和抑制有害微 生物的生长。
微生物的遗传与育种
微生物遗传学基础
DNA和RNA的结构与功能,基因组与基 因表达等。
VS
微生物育种技术

第五节发酵工程简介ppt课件

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灭菌
• 发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种, 整个发酵过程中不能混入杂菌。为什么呢?
– 在发酵过程中如混入其他微生物,将与 菌种形成竞争关系,对发酵过程造成不良 影响。
– 例如:如果在谷氨酸发酵过程中混入放 线菌,则放线菌分泌的抗生素就会使大量 的谷氨酸棒状杆菌死亡。
灭菌
• 那如何防止杂菌的污染呢?
发酵过程(中心阶段)
检测进程,满足营养需要; 严格控制温度、pH、溶氧、 转速等
灭菌
杀灭杂菌(胞体、 孢子及芽孢)
扩大培养和接种
2、培养基的配制
• 这种培养基从组成成分和物理性质上看属于 哪种培养基?
– 从物理性质上成看分是液体培养基,从化学酸成碱分度上看是天 然培养基。问题1:在工业生产过程中常采用这种天然成 豆分饼作水为解营液养、物玉质米的浆液、体尿培素养、基磷,酸这在发p酵H:生7产—中8有什么 二好氢处钾呢、?氧化钾、硫酸镁、生物素
谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径
谷氨酸棒状杆菌在一定 的条件下能够利用环境 中的营养物质来合成谷 氨酸。
在工厂里是 怎样应用谷氨酸 棒状杆菌来生产 谷氨酸的?
• 菌种选育
分离纯化
自然界选种、诱变育种、菌 体:过滤、沉淀
基因工程、细胞工程 代谢产物:蒸馏、萃取、离子
交换
培养基配制
根据培养基的配制原 则制备,实践中需多 次试验
– (1)根据不同的菌种,应选择不同的材料配 制培养基。配制的培养基应满足微生物在碳源、 氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要求, 并为微生物提供适宜的pH。
– (2)培养基的营养要协调,以利于产物的合 成。
3、灭菌
• 配制好培养液后,是否可以立即加入菌种?
– 不能 – 需要进行灭菌

发酵工程PPT教学课件

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15、分解代谢:又称异化作用,是指由复杂的营养物质分 解成简单化合物的过程。
16、合成代谢:又称同化作用,是指由简单化合物合成复 杂的细胞物质的过程。
一 17、代谢控制发酵:是利用遗传学的方法或其他生物化学
、 方法,人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢,
概 述
使有用目的产物大量生成和积累的发酵。

稀释
表型 → 出现表型
2、发酵
(1)发酵生物反应器
二 、
① 类型 p203:搅拌式生物反应器、鼓泡式反应器、
发 气升式反应器


② 优点:染菌率极低、发酵设备大型化、利用生物
程 的
技术提高了产量和降低了本、提高了产品的回收率和
内 质量

③ 要求:内壁与管道焊接部位都要求平整光滑、无
裂缝、无塌陷,便于测量器内的温度、pH值和氧气含量
一 、
有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化
概 的生物化学过程。

21、膜生物反应器:利用膜的阴留性能将生物催化剂限制
在膜组件的固定空间,供给所需的底物和营养物,即可在
固定空间内进行生物反应,而产生的产物造成真空膜,进
入膜的另一侧空间,脱离生物催化剂,达到了生物反应与
产物分离同时进行的目的。
始的。当时主要是以酒精发酵、甘油发酵和丙醇发酵等为
一 、
主。20世纪40年代,弗莱明发现了青霉素,开始采用深层
概 发酵法大量生产。此后,链霉素等几十种重要的抗菌素相
述 继问世,带动了抗菌素工业的诞生。发酵工业由无氧条件
下的发酵发展到了有氧发酵。
长期以来,几乎都是以碳水化合物作为发酵的原料,
而到60年代增加了正烷烃、醋酸、醇类和天然气等。发酵

发酵工程--ppt课件(2024版)

发酵工程--ppt课件(2024版)
罐,中间除了空气进入和尾气排出,与外部没 有物料交换。 ➢ 传统的生物产品发酵多用此过程。
分批发酵的优缺点
➢ 优点 操作简单 操作引起染菌的概率低 不会产生菌种老化和变异问题
➢ 缺点 非生产时间较长、设备利用率低
➢ 根据不同发酵类型,每批发酵需要十 几个小时到几周时间。
➢ 全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的 培养基、接种、发酵过程、放罐和洗 罐,所需时间的总和为一个发酵周期。
典型的分批发酵工艺流程图
微生物分批培养的生长曲线
1.延滞期 2.加速生长期 3.指数生长期 4.减速期 5.稳定期 6.衰亡期
4.3.1.2 连续发酵
以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基, 同时以相同的速度流出培养液,从而使发酵罐 内的液量维持,微生物在稳定状态(恒定的基 质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定的 菌体浓度、恒定的比生长速率)下生长。
4 发酵工程
【学习目的】
1. 掌握发酵工程的基本类型和基本原理。 2. 了解典型发酵产品的生产工艺。 3. 认识发酵的基本过程及常用的发酵设备。
发酵(Fermentation)
最初来自拉丁语“发泡”(fervere),是指酵 母作用于果汁或者发芽谷物产生CO2的现象。
巴斯德:酵母在无氧环境下的呼吸过程。 生物化学:微生物在无氧时的代谢过程。
草莓栽培
微生物酶发酵 酶普遍存在于动植物中,在人类生活中发挥着
非常重要的作用。
微生物代谢产物发酵 ①氨基酸、蛋白质、核酸——初级代谢产物 ②抗生素、生长因子等——次级代谢产物
微生物转化发酵 利用微生物把一种化合物转变成结构相关的更
有经济价值的产物。 葡萄糖→Grapevine
生物工程发酵 DNA重组的“工程菌”理论上可以生产出多种代 谢产物。

发酵工程 ppt课件

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100%
酵母菌
单细胞真菌,具有真核细胞结构 ,有产孢子繁殖和水生、好气性 生长及醇发酵和糖发酵等类型。
80%
霉菌
丝状真菌的俗称,意即多细胞的 真菌,在自然界中广泛存在。
微生物的营养需求

微生物细胞的主要组成部分, 是良好的溶剂,能维持酶活性 ,参与代谢反应。
无机盐
参与细胞构成和代谢反应,对 细胞的渗透压平衡和酸碱平衡 起着重要作用。
利用发酵技术生产面包、啤酒 、酸奶等食品。
医药工业
生产抗生素、疫苗、干扰素等 生物药物。
化学工业
生产燃料、化学品、塑料等物 质。
环境治理
利用微生物处理废水、废气, 实现环境保护和治理。
02
发酵工程的基本原理
微生物的种类与特性
80%
细菌
根据形态可分为球菌、杆菌、螺 旋菌等,根据对人类的关系可分 为致病菌、条件致病菌和益生菌 。
细胞分离
通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出 来。
产物纯化
通过一系列的分离纯化技术,如蒸馏、结晶、色 谱等,将产物纯化至所需的规格和纯度。
04
发酵工程的应用实例
酒精发酵Βιβλιοθήκη 010203
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母 菌将糖类物质转化为乙醇 的过程,广泛应用于酒精 饮料、化工等领域。
酒精发酵工艺流程
提高产物的产量与质量
代谢工程
通过代谢工程手段,对微生物的代谢途径进行优化,提高目标产 物的产量和纯度。
过程控制
采用先进的传感器和在线监测技术,实时监测发酵过程,实现精 准控制,提高产物质量。
降低生产成本与环境污染
节能减排技术
采用新型发酵设备,提高设备利用率和能源利用效率,降低能耗和碳排放。
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Use of Microorganisms • Positive(益处)
• Biomass • Production • Conversion • Negative(危害) • Pathogens
• Spoilage
具有细胞结
细菌、放线菌 支原
原核生物
体、衣原体、 立克
由原核细胞构成的) 次氏体、兰细菌
• 18世纪后期,Ha nsen在Calsberg 酿造厂建立了酵 母纯种培养技术
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科赫 (Koch7 )
科赫的主要贡献
Ø 发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。
Ø 创造了细菌染色方法。 Ø 发现了许多病原菌,为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。
证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌
bifidobacterium
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22
Spirlla (螺 旋 菌)
There are few kinds in bacteria and always pathogeni
c bacteria ; (螺旋菌在细菌中种类较少,通常是病原菌)
vibrio弧菌
spirillum螺旋菌 spirochaeta螺旋菌
它描述酵母作用于果汁 或麦芽浸出液时产生气泡 的现象。产生气泡的现象 是由浸出液中的糖在缺氧 条件下降解而产生的二氧 化碳所引起的。
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3
发酵工程
发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过 程中,各个单元操作的工艺和设备的一门科学。具体包括菌种 选育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
Ø 提出了为证明某种特定细菌 是某种特定疾病的病原菌的
“科赫原则”
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8
用划线法获得单菌落
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9
colony:
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10
bacterial lawn(菌苔)
利用微生物的特点
发酵工程所利用的微生物主要是细菌、放线菌, 酵母菌和霉菌
利用微生物的特点:
(1)对周围环境的温度、 压强、渗透压、酸碱度 等条件有极大适应能力 (2)有极强的消化能力 (3)有极强的繁殖能力
streptococcus (葡萄球菌 )
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18
Bacillus (杆菌) :
流产布鲁氏菌
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escherichia coli 大肠杆菌 19
Electron Micrograph of Clostridium botulinum
肉毒杆菌;肉毒芽孢梭菌
Bacillus anthracis
八叠球菌
葡萄球菌
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15
单球菌
双球菌
肺炎双球菌
Streptococcus pyogenes
streptococcus链球菌 ppt课件. 酿脓链球菌
16
tetrad四联球菌
micrococcus tetragenus 四联微球菌
金属镀膜,×40 000
ppt课件.
tetrad
17
Sarcina(八叠球菌):
• Lactobacillus. Bulgaricus(保加利亚乳杆菌)
• Bacillus thermophilus(嗜热芽孢杆菌)
• Corynebacteriun Pekinensis(北京棒杆菌)

ppt课件.
14
Arrangements of Cocci
球菌
单球菌 链球菌
双球菌 四联球菌
同时,也可以把发酵的微生物分离出来,通过人工培 养,根据不同的要求去诱发各种类型的发酵,获得所需的 发酵产品。
Louis Pasteur 1822-1895
• Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律
• 其后不久,科赫(Koch)建立了单种微生物分离和纯培养技 术,利用这些技术研究炭疽病时,发现动物的传染病是由 特定的细菌引起的。从而得知,微生物也和高等植物一样, 可以根据它们的种属关系明确地加以区分,从此以后,各 种微生物纯培养技术获得成功。单种微生物分离和纯培养 技术的建立,是食品发酵与酿造技术发展的一个转折点。
Vibrio cholerae霍乱弧菌
ppt课件. Leptospira钩端螺旋体23
spirillum volutans
炭疽杆菌;
Escherichia coli
大肠杆菌
rhizobium ppt课件.
银合欢根瘤菌
Bacillus thuringiensis
苏云金芽孢杆菌 20
cyanobacterium
(蓝细菌)
光合微生物,...
ppt课件.
21
mycobacterium
分枝杆菌
Bacillus bifidus双歧杆菌
发酵 工程 内容
1.菌种的选育 2.培养基的配制 3.培养基和设备的灭菌 4.扩大培养和接种 5.发酵过程 6.产品的分离提纯
ppt课件.
5
1.菌种的选育
1857年法国化学家、微生物家巴斯德提出了著名的发酵 理论:“一切发酵过程都是微生物作用的结果。”
巴斯德认为,酿酒是发酵,是微生物在起作用;酒变质 也是发酵,是另一类微生物在作祟;随着科学技术的发展, 可以用加热处理等方法来杀死有害的微生物,防止酒发生 质变。
: Usually microorganism
• Escherichia coli(大肠杆菌) • Salmonella typhimurium(沙门氏菌)
• Bacillus subtilis(枯草芽孢杆菌)
• Clostridium botulinum (肉毒梭状芽孢杆菌)
• Streptococcus lactis(乳酸链球菌)
第四章 发酵工程
Fermentation Engineering
ppt课件.
1
Outline
发酵 工程 内容
1.菌种的选育 2.培养基的配制 3.培养基和设备的灭菌 4.扩大培养和接种 5.发酵过程 6.产品的分离提纯
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2
发酵工程
“发酵”(Fermentation)一词是拉丁语“沸腾” (fervere)的派生词.
构的微生物
微 生
真菌:酵母、霉菌、 担子菌

的 种
真核微生物 (由真核细胞构成的)
显微藻类
水绵

没有细胞结构 的微生物
病毒
原生动物 草履虫
亚病毒
原核微生物----细菌、放线菌 真核微生物----霉菌、酵母
ppt课件.
13
(一)细菌
细菌是单细胞原核微生物,个体微小,形态简单,以二分裂
方式繁殖。在自然界中,细菌分布最广、数量最多。
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