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《发酵工程》
张嗣良华东理工大学
生物工程学院

1. 绪论

发酵工程的发展历史
发酵工程的生物学与工程学基础
1 .4 本课程的学习内容
发酵工程──利用微生物进行产品生产
抗生素、生物制药、氨基酸、核苷酸、
有机酸、饲料添加剂、微生态制剂、
生物农药、生物肥料等
医药、轻工、食品、农业、环保、能源等行业
基因工程药物、疫苗及抗体产品
化学工程生物化工生物加工行业
传统生物技术
现代生物技术
基因工程菌发酵
生物工程
基因工程
酶工程
细胞工程
发酵工程
产物
产品
产品
发酵工程的发展历史
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
第一个转折点:非食品工业
第二个转折点:青霉素→抗菌素发酵工业
第三个转折点:切断支路代谢: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
近代转折点:基因、动物、海洋
发酵现象的早期认识
1680年制成显微镜───微生物的存在
1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵毋发酵引起的
1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精───酶
发酵工程的早期阶段
人们的对发酵技术的认识起始于19世纪末,主要来自于厌氧发酵,如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发酵食品。
20世纪初期,1916年英国采用梭状芽孢杆菌生产丙酮丁醇,德国采用亚硫酸盐法生产甘油(第一次世界大战)──由食品工业向非食品工业发展
好氧发酵技术:速酿法从乙醇生产醋酸,通气法大量繁殖酵母,用米曲霉的麸曲代替麦芽糖作糖化剂生产酒靖,用微小毛霉生产干酪。
1933年等人发明了摇瓶培养法代替了传统的静置培养法。生长均匀,增殖时间短。
发酵工程的重大转折点
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
表面培养:1升扁瓶或锥形瓶,内装200mL麦麸培养基─── 40u/ml
1943年沉浸培养: 5m3 ─── 200u/ml
当今:100m3─200m3 ─── 5-7万u/ml
链霉素、金霉素、新霉索、红霉素
主要的技术进展:
通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题。
抗杂菌污染的纯种培养技术: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制造。
意义:
抗生素工业的发展
建立了一套完整的好氧发酵技术,大型搅拌发酵罐培养方法
推动了整个发酵工业的深入发展
为现代发酵工程奠定了基础
大型发酵罐搅拌装置