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发酵工程制药生命科学学院刘凤志 2008-04-08 第一节概述 1、发酵工程又称为微生物工程。是利用微生物的作用并通过近代工程技术来实现有用物质向工业化生产或其他产业过程转化的科学技术体系。 2、主要内容⑴有用微生物的筛选和诱变; ⑵菌种工业应用的最佳培养基的选择,代谢的调节和控制,生物反应研究和设计; ⑶发酵工艺各种参数的测试与自控; ⑷产物的分离与提取。第二节发酵工程分类⑴厌氧发酵:在发酵过程中必须隔绝空气,不能有氧的供给。丙酮、丁醇、酒精均属于厌氧发酵。⑵好氧发酵:发酵过程中必须供给氧才能达到目的。医用抗生素的生产、多种有机酸、核酸、氨基酸、维生素、激素、多糖及单细胞蛋白的生产。⑶固体发酵:微生物的生产基质、底物或加工对象为固体状的发酵类型。开发生物能源和单细胞蛋白。⑷液体培养:以水为介质,把微生物的各种营养物质或作用底物配成液体状的发酵类型。⑸分批发酵:在发酵罐每进行一次投料后,都要做一次接种,微生物经过适应期后,开始进行生长繁殖和进行分解、合成反应,最后终止发酵,排出发酵液,进行产物的提取回收。缺点:设备利用率低,生产效率差,不能连续生产。⑹连续发酵:当微生物的生长活力达到最高水平时, 开始连续补加营养物,并同时以相同速度将含有发酵产物的发酵液由罐中移出。特点:缩短周期,效率高,可进行连续化、自动化操作。第三节重组微生物培养的特殊要求培养要求(无菌): ⑴外界的杂菌不得进入发酵体系中去; ⑵防止发酵罐中的生产菌进入周围环境。第四节培养方法的选择发酵罐培养微生物特点:产量高,培养条件稳定。影响因素:菌种的突变,杂菌和噬菌体或支原体污染。生物反应器是利用酶和或生物体所具有的功能,在体外进行化学反应的装置系统。第五节生物反应器⑴膜反应器利用酶及底物的分子量大于膜的分子截留在膜内,产物则排出膜外。①固体膜反应器优点:底物可按需要量进入反应器,亦可补充酶,操作方便;多数可用游离酶;反应器易清洁,消毒,反应条件控制也较方便;膜价格较廉。②中空纤维反应器内层紧密、光滑,并有一定量的分子截留值可截留大分子物质,而允许小分子物质通过;外层以多孔海绵状的支撑层。③液膜反应器含有酶及含有产物-底物的两个相溶液被另一有机相形成的液体表面膜分开。⑵液固反应器①固定床反应器将颗粒状、板状、膜状或纤维状的固定化酶或细胞填充在反应器中,反应液在反应器中流动。类型:上行式、下行式。