《发酵工程》课件

《发酵工程》课件•发酵工程概述•发酵微生物•发酵原料与预处理•发酵设备与工艺控制目•产物提取与精制•发酵工程的应用实例录contents01发酵工程概述发酵工程定义发酵工程发酵工程的特点发酵工程的应用范围利用微生物的代谢过程，通过现代工以微生物为原料，利用现代工程技术食品、饮料、饲料、医药、化工、环程技术手段，生产有用物质或直接应手段，实现生物转化和大规模生产保等领域用于工业化生产的一种技术发酵工程发展历程古代酿造技术20世纪初的发酵罐人类最早利用发酵技术于酿造随着工业技术的发展，出现了啤酒和葡萄酒大规模的发酵罐，实现了发酵生产的大规模化和自动化微生物学的建立现代发酵工程19世纪中叶，Pasteur证实发酵随着基因工程、蛋白质工程和是一个纯生物学过程，为发酵代谢工程等生物技术的不断发工程的发展奠定了基础展，发酵工程进入了一个全新的发展阶段发酵工程的应用领域食品工业医药工业利用微生物发酵生产的食品有酸奶、面包、利用微生物发酵生产的药物有抗生素、维生酒类、酱油等素、氨基酸等化学工业环保领域利用微生物发酵生产的化学品有燃料、溶剂、利用微生物处理废水、废气等污染物，实现塑料等环保和资源化利用02发酵微生物发酵微生物种类010203细菌酵母菌霉菌如乳酸菌、醋酸菌等，是如酿酒酵母、毕赤酵母等，如黑曲霉、米曲霉等，常发酵工程中常用的微生物常用于酒精发酵、面包制用于生产淀粉酶、蛋白酶种类作等领域等酶制剂微生物的代谢途径糖酵解途径三羧酸循环葡萄糖经过糖酵解途径转化为丙酮酸，释放能在线粒体中，丙酮酸经过三羧酸循环彻底氧化量分解，释放能量磷酸戊糖途径葡萄糖经过磷酸戊糖途径转化为五碳糖和六碳糖等中间产物微生物的生长与繁殖微生物的生长曲线01微生物的生长曲线分为延滞期、对数生长期、稳定期和衰亡期微生物的繁殖方式02细菌主要通过二分裂法进行无性繁殖，酵母菌和霉菌则通过孢子生殖进行有性繁殖微生物的培养基03根据不同微生物的生长需求，选择合适的培养基配方微生物的遗传与变异基因突变基因编辑技术利用基因编辑技术如CRISPR-Cas9等微生物的基因突变会导致其性状发生对微生物基因进行精确编辑，以改良改变，如抗药性的产生其性状或生产特定产物基因重组通过同源重组、转化等方式实现基因在不同微生物之间的转移03发酵原料与预处理发酵原料种类谷物类糖蜜类如玉米、小麦、大麦等，是常用的发酵原料，含如甘蔗汁、甜菜汁等，富含糖类物质，是生产酒有丰富的淀粉和蛋白质精和酵母的常用原料A BC D豆类纤维素类如黄豆、绿豆、红豆等，含有较高的蛋白质和油如木材、稻草等，通过纤维素酶水解后可转化为脂，是生产氨基酸和脂肪酸的良好原料可发酵的糖类物质原料的预处理方法破碎筛分将大块原料破碎成小块，以增加原料去除原料中的杂质和不可利用的部分，的表面积，有利于酶解和发酵保证发酵原料的质量浸泡蒸煮将原料浸泡在适量的水中，使其软化，高温高压下使原料软化，同时灭菌并有利于酶解和发酵使部分淀粉、蛋白质等物质水解原料的灭菌方法高温灭菌将原料加热至高温，杀死其中的微生物和酶，常用的方法有间歇灭菌和连续灭菌射线灭菌利用紫外线、X射线或γ射线等灭菌，具有不加热、不损伤原料的优点化学药剂灭菌使用甲醛、苯酚等化学药剂抑制或杀死原料中的微生物04发酵设备与工艺控制发酵设备种类种子罐发酵罐用于扩大培养微生物种子，为发酵罐提供进行大规模微生物发酵的设备，具有搅拌足够数量的菌体装置、温度和压力控制系统等过滤器提取设备用于除去发酵液中的菌体，实现固液分离用于从发酵液中提取和纯化目的产物的设备发酵工艺流程菌种制备发酵过程包括菌种筛选、扩大培养和种子罐培养等步在发酵罐中进行，包括菌体生长、产物合成骤和后处理等阶段产物提取与纯化产物加工与利用通过过滤、萃取、沉淀等方法从发酵液中提将提取的产物加工成所需形式，并进行实际取目的产物，并进行纯化应用发酵工艺控制参数温度影响菌体生长和产物合成的关键因素，需要根据不同菌种和产物进行适当控制压力维持发酵罐内一定压力，以保证罐内气体交换和防止杂菌污染pH值影响微生物生长和代谢的重要因素，需要控制在适宜范围内溶氧浓度影响菌体呼吸和产物合成的关键因素，需要合理控制供氧量05产物提取与精制产物提取方法离心分离法过滤法利用不同物质在离心力场中的沉降速度不同，通过过滤介质将不溶物与溶液分开，常用的实现物质分离过滤介质有滤纸、砂芯等萃取法蒸馏法利用两种不混溶的溶剂，使溶质在两种溶剂利用物质沸点不同，通过加热使溶液蒸发，中的溶解度不同，从而实现分离再冷凝回收产物精制方法离子交换法利用离子交换剂与溶液中的离子进行交换，从而实现产物的分离和纯化沉淀法通过加入沉淀剂使目标产物沉淀下来，再经过过滤、洗涤、干燥等步骤得到精色谱分离法制品利用不同物质在固定相和流动相之间的吸附、分配等作用力不同，从而实吸附法现分离利用吸附剂的吸附作用将目标产物从溶液中吸附出来，常用的吸附剂有活性炭、硅胶等产物分离纯化技术超滤技术利用膜的筛分作用，将溶液中的大分子物质截留下来，从而实现产物的分离和纯化纳滤技术利用膜的筛分和电荷排斥作用，将溶液中的离子和小分子物质截留下来，从而实现产物的分离和纯化反渗透技术利用半透膜，使水分子透过而溶质被截留下来，从而实现产物的分离和纯化06发酵工程的应用实例酒精发酵工艺流程0103原料准备酒精发酵选择优质原料，如玉米、小麦等，在酵母菌的作用下，将可发酵的并进行预处理，如破碎、浸泡、糖类物质转化为乙醇，同时产生蒸煮等二氧化碳0204糖化产物分离与提纯将原料中的淀粉转化为可发酵的通过蒸馏、脱水等方法将乙醇和糖类物质，常用的糖化酶为α-淀水分离开来，得到高浓度的乙醇粉酶和糖化酶酵母菌的工业化生产菌种选育种子制备选择具有优良性状的酵母菌株，如高发酵活在实验室或中试车间中培养种子，保证其质性、高繁殖能力等量和数量发酵罐培养产物提取与加工将种子接种到发酵罐中，在适宜的温度、从发酵液中提取酵母菌体，并进行加工处理，pH、溶氧等条件下进行大规模培养得到所需的酵母产品酶制剂的工业化生产酶种筛选基因克隆与表达从自然界中筛选具有特定催化功能的酶种将酶的基因克隆到表达载体中，并在宿主细胞中进行表达，获得目的酶酶制剂的加工与应用酶的分离与纯化将纯化的酶制剂进行加工处理，制成适合从表达产物中分离纯化出高纯度的酶制剂不同应用需求的酶产品，如淀粉酶、蛋白酶等生物农药的工业化生产微生物选育选择具有杀虫、杀菌或除草等生物活性的微生物菌株发酵培养在适宜的条件下进行大规模培养，获取大量的微生物菌体或代谢产物提取与加工从发酵产物中提取有效成分，并进行加工处理，制成适合使用的生物农药产品生物农药的应用将加工好的生物农药应用到农作物或园林植物上，防治病虫害，提高植物的抗逆性THANKS感谢观看。