學(xué)院：生工學(xué)院專業(yè)班級(jí)：生物工程092班姓名：XXX學(xué)號(hào)：XXXXXXX發(fā)酵工程簡(jiǎn)介一、 發(fā)酵工程的定義發(fā)酵工程(fermentationengineering｝，是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的一種新技術(shù)。二、 發(fā)酵工程的發(fā)展1早期的發(fā)展早在數(shù)千年前，我國(guó)勞動(dòng)人民就懂得釀酒、制醬油、釀醋等。釀酒工業(yè)是歷史上最古老的微生物工業(yè)，但當(dāng)時(shí)人們并不知道它與微生物的關(guān)系，也不清楚發(fā)酵的原因，只是靠口傳身授，在實(shí)踐中應(yīng)用微生物。2近代的發(fā)展1667年，荷蘭人列文霍克(AntonyVanLeowenhoek)發(fā)明了顯微鏡，揭開(kāi)了微生物世界的秘密。1850-1880年法國(guó)巴斯德(LouisPasteur)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了發(fā)酵原理，認(rèn)識(shí)到發(fā)酵是由微生物的活動(dòng)引起的。導(dǎo)致簡(jiǎn)便的密閉式發(fā)酵罐等技術(shù)設(shè)備。1929年，英國(guó)細(xì)菌學(xué)家傅萊明(Fleming)發(fā)現(xiàn)了青霉素。在20世紀(jì)40年代隨著微生物遺傳學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展，創(chuàng)立了好氣性發(fā)酵通氣攪拌工程技術(shù)。20世紀(jì)60年代遺傳水平上控制生物代謝，建立起氨基酸、核苷酸微生物工業(yè)。日本于1956年用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸獲得成功，氨基酸發(fā)酵工業(yè)采用了人工誘變育種與代謝控制發(fā)酵的新技術(shù)。隨著微生物工業(yè)向大型發(fā)酵罐的連續(xù)化、自動(dòng)化方向發(fā)展，以數(shù)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、化工原理等為基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程自動(dòng)化控制的研究，使發(fā)酵過(guò)程的工藝控制更為合理，相應(yīng)的新工藝、新設(shè)備也層出不窮。目前，發(fā)酵過(guò)程的基本參數(shù)，包括溫度、pH值、罐壓、溶解氧、氧化還原電位、通氣流量、CO2含量等均可自動(dòng)記錄和控制。而微生物酶反應(yīng)生物合成與化學(xué)合成工程技術(shù)的結(jié)合，為生物發(fā)酵的發(fā)展提供了更廣闊的空間。三、發(fā)酵工程的過(guò)程1、菌種的選育自然選育，從大自然中選擇優(yōu)良的菌種。誘變育種：以誘發(fā)基因突變?yōu)榛A(chǔ)的育種。雜交育種和分子育種，包括基因轉(zhuǎn)移，基因重組等基因工程的方法選育菌種。2、 培養(yǎng)基的配制培養(yǎng)基（Medium）是供微生物、植物和動(dòng)物組織生長(zhǎng)和維持用的人工配制的養(yǎng)料，一般都含有碳水化合物、含氮物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽（包括微量元素）以及生長(zhǎng)因子和水等。有的培養(yǎng)基還含有抗菌素和色素，用于單種微生物培養(yǎng)和鑒定。根據(jù)物理狀態(tài)、組成成分、功能及用途的標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為不同的類型。根據(jù)所培養(yǎng)的菌種選擇合適的營(yíng)養(yǎng)成分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度、適宜的物理化學(xué)條件的培養(yǎng)基。3、 滅菌是指用物理或化學(xué)的方法殺滅或去除物料或設(shè)備中所有生命物質(zhì)的過(guò)程。常用的滅菌方法：干熱滅菌、常壓滅菌、過(guò)濾滅菌、射線滅菌、化學(xué)藥物滅菌等。發(fā)酵開(kāi)始前采用高溫高壓對(duì)發(fā)酵原料和發(fā)酵罐以及各種連接管道進(jìn)行滅菌;在發(fā)酵過(guò)程中不斷向發(fā)酵罐中通入干燥無(wú)菌空氣的空氣過(guò)濾。4、 擴(kuò)大培養(yǎng)和接種即把保藏的菌種，接入試管斜面活化，在經(jīng)過(guò)扁瓶或藥瓶和種子罐，逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)后達(dá)到一定的數(shù)量和質(zhì)量的純種培養(yǎng)過(guò)程。選取種菌進(jìn)行下一步的發(fā)酵。過(guò)程中控制適合的條件包括溫度、pH值、含氧量等。5、 發(fā)酵過(guò)程和產(chǎn)品的分離提純用適當(dāng)?shù)姆椒ê褪侄螌⒑枯^低的產(chǎn)物從反應(yīng)液中提取出來(lái)（指胞外產(chǎn)物）或從細(xì)胞中（指胞內(nèi)產(chǎn)物）提取出來(lái)，并加以精制以達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量要求。包括物理方法、化學(xué)方法、生物方法等。常用方法：沉淀法、色譜分離、萃取法、膜分離、結(jié)品法。四、發(fā)酵工程的設(shè)備生物反應(yīng)器是進(jìn)行生物反應(yīng)的核心設(shè)備，生物反應(yīng)主要是在生物反應(yīng)器中進(jìn)行的，它為微生物細(xì)胞或酶提供合適的反應(yīng)條件以達(dá)到細(xì)胞增殖或產(chǎn)品形成的目的。反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、操作方式和操作條件對(duì)反應(yīng)原料的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品成本有著密切關(guān)系。根據(jù)發(fā)酵周期長(zhǎng)短、培養(yǎng)條件等，可采取間歇式操作、多級(jí)反應(yīng)器串聯(lián)的連續(xù)操作等。同時(shí)反應(yīng)參數(shù)的檢測(cè)與控制對(duì)生物反應(yīng)過(guò)程的順利進(jìn)行也是十分重要的。生物反應(yīng)器利用酶或生物體（如微生）所具有的生物功能，在體外進(jìn)行生化反應(yīng)的裝置系統(tǒng)，它是一種生物功能模擬機(jī)，列如機(jī)械攪拌式反應(yīng)器、自吸式充氣發(fā)酵罐、塔式罐。五、 發(fā)酵工程的產(chǎn)品類型菌體為產(chǎn)品，以獲得多種用途的菌體為目的的發(fā)酵。比如用于面包業(yè)的酵母發(fā)酵及用于人類或動(dòng)物食品的微生物菌體蛋白。以微生物酶作為產(chǎn)品，比如用于抗癌天冬酰胺酶和用于醫(yī)藥工業(yè)的青霉素酰化酶。以微生物代謝產(chǎn)物為產(chǎn)品，如抗生素、生物堿、細(xì)菌毒素、植物生長(zhǎng)因工筮等。利用微生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化或改造化合物結(jié)構(gòu)，如最古老的就是利用菌體將乙醇轉(zhuǎn)化為乙酯的醋酸。六、 發(fā)酵工程的作用在食品工業(yè)的應(yīng)用，例如利用酵母菌發(fā)酵制造啤酒、果酒、工業(yè)酒精，乳酸菌發(fā)酵制造奶酪和酸牛奶。在醫(yī)藥生產(chǎn)上的應(yīng)用，例如利用真菌大規(guī)模生產(chǎn)青霉素。在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，生產(chǎn)對(duì)人體無(wú)害的生物農(nóng)藥。解決能源問(wèn)題，比如沼氣池的使用。與其他生物工程的相結(jié)合。參考書籍：《發(fā)酵工程》主編：韓德權(quán)。《發(fā)酵原理》主編