第4章 发酵工程

1、第四章第四章 发酵工程发酵工程发酵工程:是利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。 又称微生物工程。发酵（fermentation）微生物在无氧时的代谢过程 生物化学利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程 现在定义“发泡”（fervere） 发酵工程的内容发酵工程的内容包括三部分包括三部分: :1.上游工程：优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等 。2.中游工程：在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术 。3.下游工程：从发酵液中分离和纯化产品的技术 发酵的发展简史发酵的发展简史

2、传统型传统型天然发酵天然发酵 第一代第一代纯培养技术的建立纯培养技术的建立 第二代第二代深层培养技术深层培养技术 第三代第三代微生物工程微生物工程1 1 天然发酵天然发酵 原始社会就会利用含糖果实进行酒精发酵。原始社会就会利用含糖果实进行酒精发酵。 公元前公元前4000-3000年年,古埃及人熟悉了酒、醋的古埃及人熟悉了酒、醋的酿造方法。酿造方法。 我国在我国在4200-4000年前的龙山文化时期已有酒年前的龙山文化时期已有酒器出现。器出现。 主要产品有：酒、酱油、泡菜、奶酒、干酪等。 特点：不能控制发酵过程，生产只能凭经验。 第一代第一代纯培养技术的建立纯培养技术的建立1680年年,荷兰的列

3、文虎克荷兰的列文虎克(Anthony Leeuwenhoek)制成了制成了显微镜显微镜,并通过显微镜观察到了微生物并通过显微镜观察到了微生物.19世纪中期，法国的巴斯德（世纪中期，法国的巴斯德（Louis Pasteur)证明了酒证明了酒精发酵是由活酵母引起的，各种不同的发酵产物是由精发酵是由活酵母引起的，各种不同的发酵产物是由不同的微生物产生的。不同的微生物产生的。德国的柯赫（德国的柯赫（Robert Koch)发明了固体培养基，得到了发明了固体培养基，得到了细菌的纯培养物，由此建立了微生物的纯培养技术。细菌的纯培养物，由此建立了微生物的纯培养技术。 产品主要有：酵母、酒精、丁醇、有机酸、酶

4、制剂等。 特点：靠厌氧发酵和表面固体发酵。第二代第二代深层培养技术深层培养技术 1928年，英国的细菌学家弗莱明年，英国的细菌学家弗莱明(Fleming)发现了能发现了能够抑制葡萄球菌的点青霉，其产物称为青霉素。够抑制葡萄球菌的点青霉，其产物称为青霉素。 第二次世界大战中对于抗感染药物的极大需求，促第二次世界大战中对于抗感染药物的极大需求，促使人们重新研究青霉素。至使人们重新研究青霉素。至1945年，采用了深层培年，采用了深层培养技术，将青霉素进行大规模生产。养技术，将青霉素进行大规模生产。 主要产品：各种抗生素、氨基酸、酶制剂、维生素等。 特点：发酵产量大大提高，可选择性地发酵所需产物第三代

5、第三代微生物工程微生物工程 1953年，美国的年，美国的Watson 和和Crick发现了发现了DNA双双螺旋结构。螺旋结构。 70年代，年代，DNA体外重组技术的建立。体外重组技术的建立。 主要产品：胰岛素、生长激素、细胞因子、单克隆抗体等 特点：采用基因工程技术对微生物进行改造，使微生物生产出他们本身不能生产出的产品。1 1 微生物菌体发酵微生物菌体发酵发酵目的：获得多种用途的微生物菌体发酵目的：获得多种用途的微生物菌体发酵工艺发酵工艺酵母发酵酵母发酵 微生物菌体蛋白发酵微生物菌体蛋白发酵 药用真菌药用真菌发酵发酵微生物杀虫剂的发酵微生物杀虫剂的发酵 传统菌体发酵传统菌体发酵一一 发酵类型

6、：发酵类型：5 5种种2 2 微生物酶发酵微生物酶发酵 ：淀粉酶，氨基酰化酶淀粉酶，氨基酰化酶3 3 微生物代谢产物发酵微生物代谢产物发酵 微生物产物类型：微生物产物类型：微生物发育周期微生物发育周期适应期适应期对数期：对数期：静止期：静止期：死亡期死亡期 产生菌广泛产生菌广泛产生菌稀少产生菌稀少初级代谢产物初级代谢产物次级代谢产物次级代谢产物（中间体或产物中间体或产物）（前体或起始物前体或起始物）3 3 微生物代谢产物发酵微生物代谢产物发酵 次级代谢产物：次级代谢产物：微生物细胞形成的对细胞的生长繁殖没有明微生物细胞形成的对细胞的生长繁殖没有明 显影响的一类化合物，一般是在稳定期形成，显影响

7、的一类化合物，一般是在稳定期形成， 如抗生素等，称为次级代谢产物。如抗生素等，称为次级代谢产物。初级代谢产物：初级代谢产物：微生物合成的为细胞生长繁殖所必需的物质。微生物合成的为细胞生长繁殖所必需的物质。 如氨基酸、核苷酸等，称为初级代谢产物如氨基酸、核苷酸等，称为初级代谢产物。4 微生物的转化发酵微生物的转化发酵 甾类转化甾类转化抗生素转化抗生素转化乙醇乙醇异丙醇异丙醇甘油甘油乙酸乙酸丙醇丙醇二羟基丙酮二羟基丙酮5 5 生物工程细胞的发酵生物工程细胞的发酵 进行培养的新型发酵进行培养的新型发酵杂交瘤细胞杂交瘤细胞“工程菌工程菌”“杂交杂交”细胞细胞动、植物细胞动、植物细胞固定化的活细胞等固定

8、化的活细胞等基因工程菌基因工程菌t-PA、凝乳酶、胰岛素、干扰素、凝乳酶、胰岛素、干扰素单克隆抗体单克隆抗体发酵技术的特点发酵技术的特点发酵过程以生命体的自动调节方式进行，数十个发酵过程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够在发酵设备中一次完成；反应过程能够在发酵设备中一次完成；发酵过程在常温常压下进行的，条件温和，能耗发酵过程在常温常压下进行的，条件温和，能耗少，设备简单；少，设备简单；原料通常以糖蜜，淀粉为主；原料通常以糖蜜，淀粉为主；容易产生高分子复杂的化合物，能高度选择性地容易产生高分子复杂的化合物，能高度选择性地在复杂花和无的特定部位进行氧化，还原；在复杂花和无的特定部位进行

9、氧化，还原；发酵过程中需要防止杂菌污染。发酵过程中需要防止杂菌污染。发酵技术的应用发酵技术的应用1.1. 医药工业：抗生素，维生素，疫苗等医药工业：抗生素，维生素，疫苗等2.2. 食品工业：微生物蛋白，氨基酸，饮料等食品工业：微生物蛋白，氨基酸，饮料等3.3. 能源工业：气体燃料，酒精等能源工业：气体燃料，酒精等4.4. 化学工业：生物塑料，化工原料等化学工业：生物塑料，化工原料等5.5. 冶金工业：矿场的开采，金属的浸提等冶金工业：矿场的开采，金属的浸提等6.6. 农业：生物固氮，生物杀虫剂，微生物饲料农业：生物固氮，生物杀虫剂，微生物饲料7.7. 环境保护：环境保护：第二节第二节 微生物发

10、酵过程微生物发酵过程 酵母菌酵母菌缺氧：酒精缺氧：酒精有氧：菌体有氧：菌体微生物发酵过程是指由微生物在生长繁殖过程中所引微生物发酵过程是指由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应的过程。起的生化反应的过程。发酵类型发酵类型微生物微生物黑曲霉：柠檬酸黑曲霉：柠檬酸 棒状杆菌：谷氨酸棒状杆菌：谷氨酸乳酸杆菌：乳酸乳酸杆菌：乳酸好氧好氧厌氧厌氧兼性厌氧兼性厌氧好氧发酵好氧发酵厌氧发酵厌氧发酵兼性发酵兼性发酵第二节第二节 微生物发酵过程微生物发酵过程 培养基状态培养基状态 固体固体液体液体发酵设备发酵设备敞口发酵：敞口发酵：繁殖快并且进行好氧发酵类型的。繁殖快并且进行好氧发酵类型的。密闭发酵：密闭发酵

11、：密闭的设备进行。密闭的设备进行。浅盘发酵：浅盘发酵：仅装有一薄层营养液的浅层。仅装有一薄层营养液的浅层。深层发酵：深层发酵： 固体发酵固体发酵液体发酵液体发酵一一 发酵工业中的常用微生物发酵工业中的常用微生物 发酵工业常用细菌发酵工业常用细菌 枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌 ：淀粉酶淀粉酶 乳酸杆菌乳酸杆菌 ：乳酸乳酸醋酸杆菌：醋酸醋酸杆菌：醋酸棒状杆菌：氨基酸棒状杆菌：氨基酸短杆菌：肌苷酸短杆菌：肌苷酸细菌、放线菌、酵母菌、霉菌细菌、放线菌、酵母菌、霉菌 1 1 细菌细菌 2 2 放线菌放线菌 原核生物，菌落呈放射状原核生物，菌落呈放射状, ,多存在于微碱性环境中多存在于微碱性环境中 , ,以以

12、无性孢子和菌丝片段（液体沉没培养）进行繁殖。无性孢子和菌丝片段（液体沉没培养）进行繁殖。放线菌的最重要的应用是用来生产多种抗生素：链霉放线菌的最重要的应用是用来生产多种抗生素：链霉素、金霉素、红霉素、庆大霉素素、金霉素、红霉素、庆大霉素. .3 3 酵母菌酵母菌 单细胞真核生物，主要分布在含糖较多的偏酸性环境单细胞真核生物，主要分布在含糖较多的偏酸性环境中，以单细胞存在，以发芽形式进行繁殖中，以单细胞存在，以发芽形式进行繁殖 。常用的酵母菌有：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等常用的酵母菌有：啤酒酵母、假丝酵母、类酵母等 。4 4 霉菌霉菌霉菌喜偏酸性环境，以无性孢子和有性孢子繁殖。霉菌喜偏酸性环境

13、，以无性孢子和有性孢子繁殖。 发酵工业常用的霉菌有：藻状菌纲的根霉、毛霉、发酵工业常用的霉菌有：藻状菌纲的根霉、毛霉、犁头霉，子囊菌纲的红曲霉，半知菌类的曲霉、青犁头霉，子囊菌纲的红曲霉，半知菌类的曲霉、青霉等。霉等。5 5 其他微生物其他微生物 ：担子菌、藻类：担子菌、藻类 担子菌担子菌 （菇类）：多糖及抗癌药物（菇类）：多糖及抗癌药物 藻类藻类 ：保健食品和饲料，如螺旋藻：保健食品和饲料，如螺旋藻培养基培养基孢子培养基孢子培养基 ：制备孢子制备孢子 种子培养基种子培养基 ：孢子发芽和菌体生长繁殖孢子发芽和菌体生长繁殖 发酵培养基发酵培养基 ：菌体生长繁殖和合成代谢产物菌体生长繁殖和合成代谢

14、产物 1.1.培养基培养基按用途（从发酵生产应用考虑）按用途（从发酵生产应用考虑）分为分为3 3种类型：种类型：二二 培养基培养基2 2 发酵培养基的组成发酵培养基的组成 培养基成分培养基成分碳源：单糖、双糖、多糖碳源：单糖、双糖、多糖氮源：有机氮和无机氮氮源：有机氮和无机氮无机盐和微量元素无机盐和微量元素生长因子、前体和产物促进剂生长因子、前体和产物促进剂水水（1）、碳源）、碳源1）作用）作用提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分的碳成分 提供合成目的产物所必须的碳成分提供合成目的产物所必须的碳成分2）来源）来源糖类、油脂

15、、有机酸、正烷烃糖类、油脂、有机酸、正烷烃2、氮源、氮源 氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋白质、氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋白质、核酸等）和含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类：有机核酸等）和含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类：有机氮源和无机氮源。氮源和无机氮源。 1）无机氮源）无机氮源种类：氨盐、硝酸盐和氨水种类：氨盐、硝酸盐和氨水2）有机氮源）有机氮源:花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉等。花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉等。3、无机盐和微量元素、无机盐和微量元素4、生长因子、前体和产物促进剂、生长因子、前体和产物促进剂 从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机从广义上讲，凡

16、是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。 1）生长因子）生长因子 前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中合成到物在生物合成过程中合成到产物产物分子中去，而其自身的结构分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。提高。2）前体）前体青霉素：分子量青霉素：分子量356苯乙酸苯乙酸:分子量分子量136 所谓产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养

17、物，所谓产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。 3）产物促进剂）产物促进剂5、水、水三三 发酵的一般过程发酵的一般过程 培养基原料培养基原料菌种菌种 摇瓶摇瓶 种子罐种子罐 生产罐生产罐 培养液培养液菌体菌体分分离离上清液上清液产品抽提、精制产品抽提、精制配制配制灭菌灭菌 灭菌灭菌 灭菌灭菌接种接种扩大扩大发酵发酵接种接种培养基培养基斜面菌种活化斜面菌种活化一级种子培养（摇瓶）一级种子培养（摇瓶）二级种子培养（种子罐）二级种子培养（种子罐）发酵发酵2.种子扩大培养1 菌种实验室阶段：实验室阶段：不用种子罐，所

18、用的设备为培养箱、摇床等不用种子罐，所用的设备为培养箱、摇床等 实验室常见设备。实验室常见设备。生产车间阶段生产车间阶段：种子培养在种子罐里面进行。种子培养在种子罐里面进行。3.3.发酵发酵 XS（底物）（底物） X（菌体）（菌体） P（产物）（产物）发酵研究的内容：发酵研究的内容：菌种的来源菌种的来源找到一个好的菌种找到一个好的菌种发酵过程的工艺控制发酵过程的工艺控制最大限度发挥菌种的潜力最大限度发挥菌种的潜力4. 4. 下游处理下游处理发酵液预处理和固液分离发酵液预处理和固液分离 提取提取 精制精制 成品加工成品加工第三节第三节 液体深层发酵液体深层发酵 一一 发酵的操作方式发酵的操作方式

19、分批发酵、连续发酵、补料分批发酵分批发酵、连续发酵、补料分批发酵 1 1 分批发酵分批发酵营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放罐，中营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放罐，中间除了空气进入和尾气排除，与外部没有物料交换。间除了空气进入和尾气排除，与外部没有物料交换。 第三节第三节 液体深层发酵液体深层发酵 分批发酵工艺流程图分批发酵工艺流程图第三节第三节 液体深层发酵液体深层发酵 微生物分批培养的生长曲线微生物分批培养的生长曲线1.延滞期；延滞期；2.加速生长期；加速生长期；3.指数生长期；指数生长期；4.减速期；减速期；5.稳定期；稳定期；6.衰亡期衰亡期优点优点: 操作简单，周期短

20、，染菌机会少，生产过程和操作简单，周期短，染菌机会少，生产过程和产品质量容易掌握产品质量容易掌握缺点缺点: 产率低，不适于测定动力学数据产率低，不适于测定动力学数据2 2 连续发酵连续发酵 反应器反应器 搅拌罐式反应器搅拌罐式反应器管式反应器管式反应器 是指以一定的速度向发酵灌内添加新鲜培养基，同时以相是指以一定的速度向发酵灌内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发酵灌内的液量维持恒定。同速度流出培养液，从而使发酵灌内的液量维持恒定。一一 发酵的操作方式发酵的操作方式第三节第三节 液体深层发酵液体深层发酵 单罐连续发酵单罐连续发酵 多罐串联连续发酵多罐串联连续发酵管式连续发酵管式连

21、续发酵连续发酵的优点是：连续发酵的优点是：稳态操作，使产品的产率和质量保持稳定；稳态操作，使产品的产率和质量保持稳定；更有效地实现机械化和自动化；更有效地实现机械化和自动化；减少设备清洗、准备和灭菌等非生产占用的时间；减少设备清洗、准备和灭菌等非生产占用的时间；测量仪器由于减少灭菌次数而延长寿命；测量仪器由于减少灭菌次数而延长寿命；容易对过程进行优化，提高发酵产率。容易对过程进行优化，提高发酵产率。连续发酵的缺点：连续发酵的缺点：由于是开放系统，发酵周期长，容易造成杂菌污染；由于是开放系统，发酵周期长，容易造成杂菌污染；微生物易发生变异；微生物易发生变异；对设备、仪器的技术要求较高；对设备、仪

22、器的技术要求较高；黏性丝状菌菌体容易附着在器壁上及在发酵液中结团。黏性丝状菌菌体容易附着在器壁上及在发酵液中结团。连续发酵主要应用于研究，很少用于工业生产。连续发酵主要应用于研究，很少用于工业生产。3 3 补料分批发酵补料分批发酵 补料分批发酵补料分批发酵在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统补加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。一定物料的培养技术。单一补料分批发酵单一补料分批发酵反复补料分批发酵。反复补料分批发酵。 发酵过程工艺控制的目的发酵过程工艺控制的目的: : 创造一个适合菌种生长的最佳条件，使菌种的潜创造一个适合菌种生长的最佳条件，使菌种的潜能发挥出来

23、；从而使目标产品得到能发挥出来；从而使目标产品得到最大的比生产速率最大的比生产速率和最大的生产率。和最大的生产率。二二 发酵工艺控制发酵工艺控制 糖代谢产生的中间物糖代谢产生的中间物合成菌体的前体合成菌体的前体合成产物的前体合成产物的前体合成副产物合成副产物环境环境环境环境环境环境直接参数直接参数: :温度温度、 pH、溶解氧溶解氧浓度浓度、压力、发酵液粘度等；、压力、发酵液粘度等；间接参数间接参数: :细胞生长速率、产物细胞生长速率、产物合成速率和呼吸熵等。合成速率和呼吸熵等。 发酵过程变化的参发酵过程变化的参数数从检测手段分可分为：直接参数、间接参数从检测手段分可分为：直接参数、间接参数(

24、1) 温度对生长的影响温度对生长的影响根据微生物对温度的要求大致可分为四类：根据微生物对温度的要求大致可分为四类： 1 1 温度温度 在在最适温度最适温度下，微生物生长迅速；下，微生物生长迅速；超过超过最高温度最高温度微生物即受到抑制或死亡；微生物即受到抑制或死亡；在在最低温度最低温度范围内微生物尚能生长，但生长速度非常范围内微生物尚能生长，但生长速度非常缓慢，世代时间无限延长。缓慢，世代时间无限延长。在最低和最高温度之间，微生物的生长速率随温度升在最低和最高温度之间，微生物的生长速率随温度升高而增加，超过最适温度后，随温度升高，生长速率高而增加，超过最适温度后，随温度升高，生长速率下降，最后

25、停止生长，引起死亡。下降，最后停止生长，引起死亡。(2) 温度对发酵过程的影响：温度对发酵过程的影响：温度影响反应速率；温度影响反应速率；影响菌体代谢产物的合成方向；影响菌体代谢产物的合成方向；影响发酵液的理化性质等。影响发酵液的理化性质等。调节：向发酵灌的夹套或蛇形管中通入冷水、热水或蒸汽调节：向发酵灌的夹套或蛇形管中通入冷水、热水或蒸汽2 pH2 pHpH对发酵过程的影响：对发酵过程的影响：影响酶的活性；影响酶的活性；影响细胞膜的通透性；影响细胞膜的通透性；影响培养基组份及中间代谢产物的解离；影响培养基组份及中间代谢产物的解离；影响菌体代谢过程的变化影响菌体代谢过程的变化 pH是微生物代谢

26、的综合反映，又影响代谢是微生物代谢的综合反映，又影响代谢的进行，所以是十分重要的参数。的进行，所以是十分重要的参数。例如黑曲霉在例如黑曲霉在pH23时发酵产生柠檬酸，在时发酵产生柠檬酸，在pH近中性时，则产生草酸。近中性时，则产生草酸。谷氨酸发酵，在中性和微碱性条件下积累谷氨谷氨酸发酵，在中性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙乙酰谷氨酰胺酰谷氨酰胺 pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。代谢产物的质量和比例发生改变。细菌的最适细菌的最适pH为为6.3-7.5；酵母菌

27、和霉菌的最适酵母菌和霉菌的最适pH为为3-6；放线菌的最适放线菌的最适pH为为7-8。微生物生长和产物合成阶段的最适微生物生长和产物合成阶段的最适pH往往不同往往不同例例 青霉素：菌体生长最适青霉素：菌体生长最适pH3.56.0,产物合成最适产物合成最适pH7.27.4 四环素：菌体生长最适四环素：菌体生长最适pH6.06.8，产物合成最适，产物合成最适pH5.86.0pHpH的调控的调控 （1 1）调节好基础料的）调节好基础料的pHpH，基础料中若含有，基础料中若含有玉米浆，玉米浆，pH呈酸性，必须调节呈酸性，必须调节pH。（2 2）在基础料中加入维持）在基础料中加入维持pHpH的物质的物质

28、，如，如CaCO3 ，或具有缓冲能力的试剂，如磷酸缓冲液等具有缓冲能力的试剂，如磷酸缓冲液等（3 3）通过补料调节）通过补料调节pHpH 在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。在补料与调在补料与调pH没有矛盾时采用补料调没有矛盾时采用补料调pH（4 4）当补料与调）当补料与调pHpH发生矛盾时，加酸碱调发生矛盾时，加酸碱调pHpH 3 3 溶解氧浓度溶解氧浓度供氧：调节搅拌转速和通气速率供氧：调节搅拌转速和通气速率 大型发酵罐搅拌装置大型发酵罐搅拌装置 发酵车间的空气过滤器发酵车间的空气过滤器需氧：调节菌体浓度、基质浓度及其它工艺措施需氧：调节菌体浓度、基

29、质浓度及其它工艺措施放罐时间要根据发酵罐的放罐时间要根据发酵罐的生产力生产力和和产品成本产品成本来确定。来确定。下表是一发酵罐内葡萄糖含量随时间的变化数据，仔细分析数据，下表是一发酵罐内葡萄糖含量随时间的变化数据，仔细分析数据，回答问题：这是什么发酵操作方式？该操作方式有什么优点？回答问题：这是什么发酵操作方式？该操作方式有什么优点？时间/（d）0135791114葡萄糖含量/（g/L）2018103151041这是补料分批发酵方式。该方法具有如下优点：这是补料分批发酵方式。该方法具有如下优点： 可以解可以解除底物的抑制、产物的反馈抑制和分解代谢物阻遏作用。除底物的抑制、产物的反馈抑制和分解代

30、谢物阻遏作用。 可以减少菌体生长量，提高有用产物的转化率；可以减少菌体生长量，提高有用产物的转化率； 菌菌种的变异及杂菌污染问题易控制；种的变异及杂菌污染问题易控制； 便于自动化控制。便于自动化控制。四四 下游加工过程下游加工过程 从发酵液中分离和精制有关产品的过程称为下从发酵液中分离和精制有关产品的过程称为下游加工工程。游加工工程。下游加工包括：发酵液的预处理，固液分离，下游加工包括：发酵液的预处理，固液分离，提取，精制以及成品加工。提取，精制以及成品加工。四四 下游加工过程下游加工过程 1 1 发酵液预处理和固液分离发酵液预处理和固液分离 预处理预处理: : 酸化、加热、加絮凝剂酸化、加热

31、、加絮凝剂 等等固液分离：固液分离：过滤、离心等方法过滤、离心等方法 2 2 提取提取 （1）吸附法）吸附法（2）离子交换法）离子交换法（3）沉淀法）沉淀法（4）萃取法）萃取法 （5）超滤法）超滤法3 3 精制精制 大分子物质：层析技术大分子物质：层析技术小分子物质：结晶小分子物质：结晶 4 4 成品加工成品加工浓缩、无菌过滤和去热源、干燥、加稳定剂浓缩、无菌过滤和去热源、干燥、加稳定剂 第五节第五节 典型产品的发酵生产典型产品的发酵生产 一一 抗生素发酵生产抗生素发酵生产 抗生素是生物体在生命活动中产生的一种次抗生素是生物体在生命活动中产生的一种次级代谢产物。级代谢产物。青霉素是最早发现并用于临床的一种抗生素，青霉素是最早发现并用于临床的一种抗生素，它于它于19281928年被英国人年被英国人A.FlemingA.Fleming发现的。发现的。青霉素的发酵生产青霉素的发酵生产1.1.青霉素发酵生产菌株青霉素发酵生产菌株A.Fleming A.Fleming 分离的青霉（分离的青霉（Penicillium Penicillium notatumn