发酵工程 课件

发酵工程PPT课件目录CONTENCT发酵工程简介发酵工程的基本原理发酵工程的主要技术发酵工程的应用实例发酵工程的未来发展与挑战01发酵工程简介发酵工程：利用微生物的代谢活动，通过现代工程技术手段，生产出人类所需产品的过程。发酵工程是生物工程的一个重要分支，涉及到微生物学、化学工程、生物化学等多个学科领域。发酵工程定义古代酿造19世纪末20世纪中叶人类最早利用发酵技术的实例是酿酒和制酱，可以追溯到公元前几千年。工业微生物学和发酵工艺学开始形成，并逐渐发展成为一门独立的学科。随着基因工程、酶工程等生物技术的飞速发展，发酵工程进入了一个全新的发展阶段。发酵工程的历史与发展01020304食品工业医药工业化学工业环境治理发酵工程的应用领域生产燃料、化学品、塑料等物质。生产抗生素、疫苗、干扰素等生物药物。利用发酵技术生产面包、啤酒、酸奶等食品。利用微生物处理废水、废气，实现环境保护和治理。02发酵工程的基本原理80%80%100%微生物的种类与特性根据形态可分为球菌、杆菌、螺旋菌等，根据对人类的关系可分为致病菌、条件致病菌和益生菌。单细胞真菌，具有真核细胞结构，有产孢子繁殖和水生、好气性生长及醇发酵和糖发酵等类型。丝状真菌的俗称，意即多细胞的真菌，在自然界中广泛存在。细菌酵母菌霉菌水无机盐有机物微生物的营养需求参与细胞构成和代谢反应，对细胞的渗透压平衡和酸碱平衡起着重要作用。提供碳源、氮源、生长因子等。微生物细胞的主要组成部分，是良好的溶剂，能维持酶活性，参与代谢反应。微生物的生长分为适应期、对数生长期、稳定期和衰亡期。细菌通过二分裂法进行繁殖，酵母菌通过出芽方式进行无性繁殖，霉菌通过孢子繁殖。微生物的生长与繁殖繁殖方式生长曲线010203分解代谢合成代谢物质代谢与能量代谢的关系微生物的代谢过程将大分子物质分解为小分子物质的过程，产生能量。利用分解代谢产生的能量合成细胞组分的过程。物质代谢伴随着能量代谢，能量代谢又推动着物质代谢。03发酵工程的主要技术总结词野生菌株的筛选诱变育种基因工程育种菌种选育与改良01020304菌种是发酵工程的核心，通过选育和改良菌种可以提高发酵效率、优化产物质量和产量。从自然界中筛选具有优良性状的野生菌株。通过物理、化学等方法对菌株进行诱变，再从中筛选具有优良性状的突变株。通过基因克隆、基因编辑等技术对菌株进行遗传改良，定向提高其发酵性能。培养基是菌株生长和产物合成的介质，其配制与灭菌是发酵工程的重要环节。总结词根据菌株生长和产物合成的需要，选择和确定培养基的成分，如碳源、氮源、无机盐等。培养基成分根据确定的成分，按照一定比例配制培养基。培养基配制通过高温或高压等手段杀灭培养基中的微生物，确保发酵过程中不发生杂菌污染。灭菌处理培养基的配制与灭菌0102030405总结词发酵过程的控制与优化是提高发酵效率和产物质量的关键。温度控制根据菌株的生长和产物合成阶段，调整发酵温度，以满足菌株代谢的需求。pH调节通过添加酸或碱来调节发酵液的pH值，维持菌株生长和产物合成的最佳环境。溶氧控制通过搅拌速度和通气量的调节，控制发酵液中的溶氧浓度，以满足菌株的需氧需求。补料策略根据菌株的生长和产物合成情况，适时添加碳源、氮源等营养成分，以维持发酵过程的稳定进行。发酵过程的控制与优化总结词细胞分离产物提取产物纯化产物分离与提取将菌株在发酵过程中合成的产物从发酵液中分离和提取出来，是发酵工程的最终目的。通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出来。根据产物的性质，采用萃取、沉淀、吸附等方法从细胞或发酵液中提取产物。通过一系列的分离纯化技术，如蒸馏、结晶、色谱等，将产物纯化至所需的规格和纯度。04发酵工程的应用实例酒精发酵是一种通过酵母菌将糖类物质转化为乙醇的过程，广泛应用于酒精饮料、化工等领域。酒精发酵简介酒精发酵工艺流程酒精发酵的应用主要包括原料选择、糖化、发酵、蒸馏等步骤，其中发酵是核心环节。用于生产白酒、啤酒、葡萄酒等酒精饮料，也是生物能源的重要来源之一。030201酒精发酵乳酸发酵是指乳酸菌将糖类物质转化为乳酸的过程，广泛应用于食品、医药等领域。乳酸发酵简介主要包括原料选择、糖化、乳酸发酵、后处理等步骤。乳酸发酵工艺流程用于生产酸奶、乳酪等乳制品，以及用于食品添加剂和药品的生产。乳酸发酵的应用乳酸发酵01酶制剂是指通过生物工程技术制备的酶，具有高效性和专一性，广泛应用于化工、食品、医药等领域。酶制剂生产简介02主要包括菌种筛选、基因克隆、酶的表达和纯化等步骤。酶制剂生产工艺流程03用于催化各种化学反应，提高生产效率和产品质量，减少环境污染。酶制剂的应用酶制剂的生产03有机酸的应用用于生产醋酸、柠檬酸等调味品和食品添加剂，以及用于合成其他有机化合物。01有机酸生产简介有机酸是指含有羧基的化合物，具有多种用途，如调味品、食品添加剂、药品等。02有机酸生产工艺流程主要包括原料选择、氧化、水解、脱色和精制等步骤。有机酸的生产其他发酵工程应用包括氨基酸、维生素、抗生素等药物的生产，以及生物塑料、生物燃料等生物材料的应用。这些应用都基于微生物的代谢机制和生物转化能力，通过发酵工程实现大规模生产和应用。其他应用实例05发酵工程的未来发展与挑战利用CRISPR-Cas9等基因编辑工具，对微生物进行精确的基因改造，提高发酵产物的产量和质量。基因编辑技术运用合成生物学原理和技术，设计和构建新型微生物，实现特定代谢产物的优化生产。合成生物学通过人工智能算法和大数据分析，优化发酵过程控制，提高生产效率和产物质量。人工智能与大数据新技术的应用与研发代谢工程过程控制提高产物的产量与质量通过代谢工程手段，对微生物的代谢途径进行优化，提高目标产物的产量和纯度。采用先进的传感器和在线监测技术，实时监测发酵过程，实现精准控制，提高产物质量。节能减排技术采用新型发酵设备，提高设备利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。废弃物资源化利用将发酵过程中的废弃物转化为有价值的产品或能源，实现废弃物的资源