华东理工大学：《发酵工程 Fermentation Engineering》课程教学资源（PPT课件讲稿）绪论（发酵原理，张星元）

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。 2021/2/22 张星元:发酵原理

2021/2/22 张星元：发酵原理 1 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

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。 2021/2/22 张星元:发酵原理 2

2021/2/22 张星元：发酵原理 2 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

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。 2021/2/22 张星元:发酵原理

2021/2/22 张星元：发酵原理 3 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

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 2021/2/22 张星元:发酵原理 4

2021/2/22 张星元：发酵原理 4 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

工业发酵的特征 2021/2/22 张星元:发酵原理

2021/2/22 张星元：发酵原理 5 一、工业发酵的特征

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) 2021/2/22 张星元:发酵原理 6

2021/2/22 张星元：发酵原理 6 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）

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 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。 2021/2/22 张星元:发酵原理

2021/2/22 张星元：发酵原理 7 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

工业发酵的范畴 2021/2/22 张星元:发酵原理 8

2021/2/22 张星元：发酵原理 8 二、工业发酵的范畴

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 2021/2/22 张星元:发酵原理

2021/2/22 张星元：发酵原理 9 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

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 2021/2/22 张星元:发酵原理

2021/2/22 张星元：发酵原理 10 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