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第五章发酵工程.ppt

泰然健康网
2024-12-12 19:56

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1、第五章发酵工程发酵工程本章主要内容：本章主要内容：本章主要内容：本章主要内容：第一节第一节概述概述第二节第二节发酵基本原理与方法发酵基本原理与方法第三节第三节发酵产品下游处理技术发酵产品下游处理技术第一节第一节第一节第一节概述概述概述概述 5.1.1 概念概念发酵（fermintation）：是利用微生物的生命活动来生产微生物菌体或其代谢产物的过程。发酵工程是利用发酵原理，结合工业化设计进行规模化生产各种有用物质的技术体系。它是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。基本专业知识要求：微生物学、生化、化工等。5.1.2 发酵类型发酵类型1)微生物菌体发酵：以获得具有某种用

2、途的菌体为目的的发酵。2)微生物酶发酵3)代谢产物发酵：初级代谢物、次级代谢产物4)转化发酵：利用细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。可进行的转化反应包括：脱氢反应、氧化反应、脱水反应、缩合反应、脱羧反应、氨化反应、脱氨反应和异构化反应等。5.1.3发酵技术特点发酵技术特点发酵是自主性综合生化反应系统；反应条件温和，能耗少，设备较简单；细胞能在所加原料中自主选择摄取所需成分；容易生产复杂的高分子化合物；发酵过程中需要防止杂菌污染，设备需要进行严格的冲洗、灭菌；空气需要过滤等。5.1.4 发酵技术的应用发酵技术的应用医医药药工工业业：用于生产抗生素、维生素等常用药

3、物和人胰岛素、乙肝疫苗、干扰素、透明质酸等新药。食食品品工工业业：用于微生物蛋白、氨基酸、新糖原、饮料、酒类和一些食品添加剂（柠檬酸、乳酸、天然色素等）的生产。能能源源工工业业：通过微生物发酵，可将绿色植物的秸杆、木屑、工农业生产中的纤维素、半纤维素、木质素等废弃物转化为液体或气体燃料（酒精或沼气）。还可利用微生物采油、产氢、产石油以及制成微生物电池。化化学学工工业业：用于生产可降解的生物塑料、化工原料（乙醇、丙酮、丁醇、癸二酸等）和一些生物表面活性剂及生物凝集剂。冶金工业冶金工业：微生物可用于黄金开采和铜、铀等金属的浸提。农农、牧牧业业：生物固氮、生物杀虫剂的应用和微生物饲料的生产，为农业和

4、畜牧业的增产发挥了巨大作用。环保：环保：第二节第二节发酵基本原理与方法发酵基本原理与方法5.2.1发酵工程一般过程5.2.2发酵生产菌及其培养基v工业生产上常用的微生物主要是细菌、工业生产上常用的微生物主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌。放线菌、酵母菌和霉菌。v培养基的营养成分，是碳源、氮源、培养基的营养成分，是碳源、氮源、无机盐类、生长因子等几类。无机盐类、生长因子等几类。1.1.孢子培养基孢子培养基2.2.种子培养基种子培养基3.3.发酵培养基发酵培养基5.2.2发酵方法与工艺控制1)1)分批发酵：分批发酵：营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没有

5、物料交换。2)连续发酵连续发酵：是指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恒定，微生物在稳定状态下生长。3)补料分批发酵补料分批发酵：补料分批发酵又称半连续发酵，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术。发酵工艺控制发酵工艺控制反反映映发发酵酵过过程程变变化化的的参参数数可可分分为为两两类类：i.特特定定的的传传感感器器检检测测直直接接获获取取的的参参数数；ii.由由计计算算机机用用特特定定的的数数学学模模型型计计算算获获得得的的间间接接参参数数，包包括括细细胞胞生生长长速

6、速率率、产产物物合合成成速速率率和和呼呼吸熵等。吸熵等。发发酵酵工工艺艺控控制制即即是是对对这这两两类类参参数数进进行行检检测测与与调调控控使使微微生生物生长正常，产品产量最大化。物生长正常，产品产量最大化。5.2.2 发酵设备主体是发酵罐，并应具有配套而又可靠的检测及控制仪表。发酵装置有好氧与厌氧之分，好氧发酵设备又可分为机械搅拌式发罐和通风搅拌式发酵罐。第三节第三节发酵产品下游处理技术发酵产品下游处理技术发酵液发酵液制剂制剂高度纯化高度纯化初步分离初步分离浓缩浓缩复性复性变性变性包涵体包涵体细胞破碎细胞破碎胞内产物胞内产物固液分离固液分离胞外产物胞外产物细胞分离细胞分离产品产品细胞碎片分离细胞碎片分离分离纯化技术非蛋白质类杂质的去除：非蛋白质类杂质的去除：DNA、热原物质、病毒方法方法目的目的离心过滤离心过滤阴离子交换层析阴离子交换层析4040nmnm微孔过滤微孔过滤阳离子交换层析阳离子交换层析超滤超滤疏水层析疏水层析凝胶过滤凝胶过滤0.220.22umum微孔过滤微孔过滤去除细胞、细胞碎片、颗粒性杂质（如病毒）去除细胞、细胞碎片、颗粒性杂质（如病毒）除去杂质蛋白、脂质、除去杂质蛋白、脂质、DNADNA和病毒和病毒除去病毒除去病毒除去牛血清蛋白、转铁蛋白等除去牛血清蛋白、转铁蛋白等除去沉淀物和病毒除去沉淀物和病毒除去残余杂蛋白除去残余杂蛋白与多聚体分离与多聚体分离除菌除菌