第一章 绪论02(发酵工艺学 夏焕章 第三版)

1、第一章第一章 绪论绪论（2 2学时）学时）学习目标1. 掌握发酵和发酵工程的的基本含义，发酵的重要技术2. 熟悉发酵生产的主要药物类型3. 了解发酵工业的发展历史 3 3 一、 发酵的概念第二节 发酵工业的发展史原始天然发酵阶段发酵工业初创阶段发酵工业全盛阶段现代发酵工业阶段 4 4 4特点手 工 业 生 产多数为厌氧发酵非 纯 种 培 养凭经验传授技术产品质量不稳定一、发展简史一、发展简史原始天然发酵阶段 5 5 5一、发展简史一、发展简史发酵工业初创阶段 19001940年期间，随着微生物培养技术的不断进步，新的发酵产品不断问世。 新产品主要有酵母、甘油、乳酸、柠檬酸、丁醇和丙酮等。 6

2、6 6一、发展简史一、发展简史发酵工业全盛阶段抗生素氨基酸生物转化 7 7 7一、发展简史一、发展简史现代发酵工业阶段 20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等生物工程技术的开发，使发酵工程进入了定向育种的新阶段，新产品层出不穷。 20世纪80年代以来，随着学科之间的不断交叉和渗透，微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，使得对发酵过程的控制更为合理。 8 8 8二、重要发酵技术的建立二、重要发酵技术的建立纯培养技术 纯培养技术始于19世纪末至20世纪初，主要特征为人类在显微镜的帮助下，把单一的微生物进行纯培养，在密闭容器中进行厌氧发酵生产酒精等工业产品

3、。 微生物纯培养技术的建立是发酵技术发展的第一个转折时期，发酵工程技术得到改进，发酵效率得到提高，生产过程中的腐败现象大大减少，厌气性发酵技术得以发展。 9 9 9二、重要发酵技术的建立二、重要发酵技术的建立通气搅拌发酵技术 1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究，建立了深层 通气培养技术深层培养，解决了深层培养的供氧问题。 成功建立起深层通气培养法及整套工艺，包括向发酵罐内通 入大量无菌空气、通过搅拌使空气分布均匀、培养基的灭菌 和无菌接种、通氧量、pH、培养物供给等均已解决，刺激了 有机酸、酶制剂、维生素、激素等的大规模生产。 10 10 10二、重要发酵技术的建立二、重要发酵技术的

4、建立代谢调控发酵技术v 1957年以后，以动态生物化学和遗传学为基础，将微生物进行人工诱变，选育高产菌株，实现有选择地大量生产目的产物。v 2020世纪世纪6060年代，发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动年代，发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动化方面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括化方面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括T T、pHpH、罐压、溶罐压、溶O O2 2、空气流量、泡沫、空气流量、泡沫、COCO2 2含量等均可自动记录和含量等均可自动记录和控制。控制。 11 11 11二、重要发酵技术的建立二、重要发酵技术的建立发酵放大技术v 20世纪60年代，发酵罐的大型化、多样化、连

5、续化和自动化方面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括温度、pH、罐压、溶O2、空气流量、泡沫、CO2含量等均可自动记录和控制。 12 12 12二、重要发酵技术的建立二、重要发酵技术的建立基因工程等多种技术引入发酵 1979年以后，随着基因重组技术的出现，促进了重组微生物（工程菌）的产生，并打破了传统的生物反应器的概念。 基因工程技术，简而言之，就是采用酶学的方法，将不同来源的 DNA 进行体外重组，再把重组 DNA设法转入受体细胞内，并进行繁殖和遗传下去。 13 13 菌菌 种种 选选 育育 生产用菌种培养生产用菌种培养种子制备发 酵发酵液预处理发酵液预处理提取和精制提取和精制成品检定产品包

6、装 培养基配制培养基配制培养基灭菌 原原 料料第三节 发酵生产过程和方式 14 14 四、 发酵工艺过程菌菌 种种斜面培养斜面培养种子制备种子制备发发 酵酵自然界分离选育、人为改造的优良菌株，以冷藏形式保存。将休眠状态的孢子经过固体表面进行扩大繁殖再形成成熟孢子的过程。孢子或菌丝接入种子罐后，在种子罐中繁殖成大量菌丝或菌体的过程。在发酵罐中生产目标产物。第三节 发酵生产过程和方式 15 15 发酵液预处理发酵液预处理提取和精制提取和精制成品检查成品检查成品包装成品包装改变发酵液的性质，以利于固液分离。 从发酵液中分离、浓缩、精制目标产物。按药典规定的质量标准逐项对产品进行检验分析。依产品的稳定

7、性采用不同的包装材料和包装形式出厂。第三节 发酵生产过程和方式 16 16 一、 发酵的概念第四节 发酵生产的药物抗生素 微生物产生的次级代谢产物具有各种不同的生物活性，如抗生素就是人们熟悉的具有抗感染、抗肿瘤作用的微生物次级代谢产物。 青霉素、头孢菌素、红霉素、两性霉素B和阿霉素 17 17 一、 发酵的概念第四节 发酵生产的药物酶抑制剂- 糖苷酶抑制剂HMG-CoA还原酶抑制剂-内酰胺酶抑制剂洛伐他丁、辛伐他丁、普伐他丁阿卡波糖、米格列醇、伏格列波糖克拉维酸 18 18 一、 发酵的概念第四节 发酵生产的药物免疫抑制剂 免疫抑制剂用于临床抗器官移植排斥反应，取得了惊人的效果，是临床免疫抑制

8、疗法的一场革命。 目前，在临床应用的免疫抑制剂中，来自于微生物次级代谢产物的微生物药物起到了极其重要的作用。 已经被应用于临床的这些药物包括：西罗莫司（雷帕霉素）、他克莫司（FK-506）、霉酚酸。 19 19 一、 发酵的概念第四节 发酵生产的药物维生素 维生素是人体生命活动必需的要素，主要以辅酶或辅基的形式参与生物体各种化合反应。维生素在医疗中发挥了重要作用。 目前维生素C、维生素B2、维生素B12、维生素D、-胡萝卜素等维生素可完全或部分地利用微生物进行工业生产 20 20 一、 发酵的概念第四节 发酵生产的药物氨基酸广泛应用于医药、食品及调味剂、动物饲料、化妆品的制造。发酵生产的氨基酸： 谷氨酸、丙氨酸、精氨酸、瓜氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸。 21 21 一、 发酵的概念第五节 发酵工业的发展展望1基因工程的发展为发酵工程带来新的活力2深入研究发酵过程3设计适合于合成目的产物的反应器4发酵工程领域新技术5再生资源的利用给人们带来了希望 22 22 绪论发酵工业的发展史重要发酵技术原始天然发酵阶段发酵工业初创阶段发酵工业全盛阶段现代发酵