6.绪论(备用)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,绪 论,随着生物化学、细胞生物学、应用分子生物学、遗传工程和代谢工程等学科和分析、检测技术的发展，工业发酵正在发生一个从技艺走向科学的重大变化，我国大学的发酵工程专业正在融入生物工程专业。在生物工程受到广泛重视的今天，有必要把工业发酵生产中的菌种选育、发酵工艺和微生物的培养设备作为一个整体，在科学的水平上对工业发酵进行重新审视。,2024/9/21,1,微生物是工业发酵的 “灵魂”，这句话强调微生物在近、现代工业发酵中的关键作用, 以及工业发酵与工业化学过程、工业生物化学过程的不同属性。在工业化学过程中没有生物活性物质参与催化，所用催化剂也是无机物。工业生化过程属于由酶催化的体外酶反应过程，酶具有生物活性。当酶失活、辅酶耗尽，过程就停止了。,2024/9/21,2,工业发酵过程属于由活细胞参与的生命活动过程。具有代谢的自动调节、辅酶再生、生物能转换等机制；这个过程原则上可以进行到基质原料耗尽，或因代谢产物在细胞外累积造成环境极度恶化而影响微生物生存之时。,2024/9/21,3,一、工业发酵的特征二、工业发酵的范畴 三、发酵原理及其重要性,2024/9/21,4,一、工业发酵的特征,2024/9/21,5,1、菌种是发酵成功的内因。若设备条件已确定， 可通过改良菌种挖掘生产潜力；在设备、菌种确定的情况下， 可通过优化发酵工艺条件发挥菌种潜力。 优良菌种可大幅度增加生产，提高产品质量，简化操作，提高经济效益。2、维持正常的发酵条件和防止杂菌污染至关重要。3、生产设备单一（这里是指发酵罐，实际上工业发酵生产中 起关键做用的是发酵罐中培养的微生物细胞 微生物生物机器）。,2024/9/21,6,4、与化学工业相比较，对设备材料 的要求不高。5、 发酵原料一般比较粗放。6、 发酵液一般无化学毒性。7、 可进行复杂化合物分子的特定部 位的氧化、还原反应，以及导入 官能团等反应。8、 可生产复杂的有机化合物和特定 光学活性的有机化合物。,2024/9/21,7,二、工业发酵的范畴,2024/9/21,8,1,、,生产能量代谢的副产物2、生产初级代谢产物3、生产次生代谢产物4、生产其它发酵产品5、其它用途,2024/9/21,9,1、能量代谢的副产物（能量代谢的副产物的生成和分泌关系到能量代谢的持续进行问题，能量代谢的副产物并不参与细胞组成）：,乙醇、乳酸、丙酮、丁醇等,返回,2024/9/21,10,2、生产初级代谢产物（进入细胞结构或参与细胞生长的代谢中间产物）：,酵解或,TCA,环中间代谢产物： 糖的磷酸酯，有机酸； ,氨基酸，氨基酰胺；,核苷及核苷酸；,饱和和不饱和脂肪酸；,多元醇；,维生素；,辅酶,2024/9/21,11,3、生产次级代谢产物： 色素； 生物碱 ； 抗生素； 萜类； 毒素 ( 有的与交叉 )； 生物活性物质，包括：,a.,酶抑 制剂；,b.,免疫调节剂；,c.,受体 拮抗剂、激动剂；,d.,离子载体；,e.,类激素；,f.,抗氧剂；,g.,生物 表面活性剂；,h.,抗辐射药物等。,2024/9/21,12,4、其它发酵产品,微生物菌体（白色食品和 蓝色食品）；,微生物酶制剂；,微生物多糖和寡糖；,微生物可降解的多聚物；,微生物农药； 用工业发酵的方法生产的 动、植物基因产物。,2024/9/21,13,5、其它用途：,微生物冶金；,微生物降解；,甾体转化；,动植物细胞培养；,固定化细胞和固定化酶,2024/9/21,14,三、发酵原理及其重要性,2024/9/21,15,工业发酵过程是微生物群体生命活动的动态过程。从工业发酵的现状出发，把依靠化能异养型微生物来合成某代谢中间产物作为目的产物，而且目的产物最终被分泌到细胞外的过程，作为工业发酵的典型过程来研究。建立了工业发酵过程的工作模式。,2024/9/21,16,对这个模式进行深入的研究，发现工业发酵过程靠如下三种流动来维系：即伴随能量形式的转换而发生的电子流动、伴随异化和同化作用而发生的物质流动，以及伴随不同水平上的代谢调节而发生的信息流动。在分析以上三种流动的运行规律,以及归纳工业发酵和生物制药的大量信息的基础上，提出了关于微生物生命活动的三个基本假说：代谢能支撑假说，代谢网络假说， 细胞经济假说。,2024/9/21,17,半个世纪以来，工业发酵领域许多另星的的客观事实，特别是二十多年来国内外在代谢控制发酵、设计育种、代谢工程方面的许多研究（包括本文作者的研究）所反映的客观事实，已为上述三个基本假说提供了充足的论据。,2024/9/21,18,这三个基本假设，以及在此基础上做出的关于发酵工程的八个应用性推理，揭示了工业发酵的生物学属性、工业发酵的代谢本质，以及工业发酵过程中微生物细胞生命活动的规律。从而形成了发酵原理的理论框架。,2024/9/21,19,发酵原理是工业发酵的生物学原理的简称。它研究工业微生物在生长、繁殖与发酵过程中的正常代谢与异常代谢规律，探索提高现有的工业发酵产品的发酵法生产能力，以及开发工业发酵新产品和新原料的理论根据及应用原理。,2024/9/21,20,微生物的生存利益与人类的经济利益，也就是微生物的生命活动规律和人的意志，这两者既是对立的，又是统一的。研究发酵原理的目的就在于为促使对立向统一的转化提供理论依据。,2024/9/21,21,人和微生物同是地球上的居民，在理论上处于平等的地位。人贵有自知之明，因为人有思想。,张星元,2024/9/21,22,