华东理工大学：《发酵工程 Fermentation Engineering》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章（1.3）发酵工程的生物学与工程学基础

大规模基因 测序 基因组科学:有数据才是硬道理 300 成 拥 有 个 人 国产化留■a 人民中/人份是甜组 基 因 组 自动化 数 50方城屈/天 据

大规模基因 测序

人类总蛋白质表达生产平台 蛋白质——生物功能的主要执行者 目标——3-5年克隆、表达、生产全部人类蛋白质 (非冗余的全长CDN或0RF活性片段,约 4,0个 诊断 小 药物研发 抗体制备 押省 蛋白质芯片 基础研究 规模化蛋白质生产平台—一高通量、低成本 回回回回 ATG 凹一喙 高通量测序、分析 高通量基因扩增、克隆 方通量蛋白质生产 500个蛋白质/月 高通量蛋白生产

高通量蛋白生产

细胞大规模培养技术 ●细胞大规模培养 微生物、动植物细 胞、藻类细胞等 ●细胞代谢产物、生物转化、酶、基因表达 产物和基因质粒等 占生物技术产品的40%以上,达1000亿美元

细胞大规模培养技术 ⚫ 细胞大规模培养 ── 微生物、动植物细 胞、藻类细胞等 ⚫ 细胞代谢产物、生物转化、酶、基因表达 产物和基因质粒等 ⚫ 占生物技术产品的40%以上，达1OOO亿美元

发酵工程产业化发展 目前,全球发酵产品的年销售额在400亿美元左右,并以每 年约7%~8%的速率增长。 我国发酵行业生产企业有5000多家,主要发酵产品的年产 值高达1300亿元。 发酵工程技术给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力 涉及到解决人类所面临的食品 与环境、 资源与能源等重大问题

发酵工程产业化发展 目前，全球发酵产品的年销售额在400亿美元左右，并以每 年约7％～8％的速率增长。 我国发酵行业生产企业有5000多家，主要发酵产品的年产 值高达1300亿元。 发酵工程技术给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力 涉及到解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、 资源与能源等重大问题

人类社会经济发展的危机 随着人类社会经济发展,当前的能源结构、资源结构、 环境状态已不能支撑现有的发展模式。特别重要的是随着 煤、石油等能源的耗竭以及环境保护的急需,如果没有基 于科技进步的大力开发,能源和资源将难以支撑人类社会 进一步发展的目标。 传统的粗放型经济增长方式必定走到尽头,必 需走资源节约型、环境友好型的道路

人类社会经济发展的危机 随着人类社会经济发展，当前的能源结构、资源结构、 环境状态已不能支撑现有的发展模式。特别重要的是随着 煤、石油等能源的耗竭以及环境保护的急需，如果没有基 于科技进步的大力开发，能源和资源将难以支撑人类社会 进一步发展的目标。 传统的粗放型经济增长方式必定走到尽头，必 需走资源节约型、环境友好型的道路

基于碳氢化合物的经济转变为 基于碳水化合物的经济 将工业革命世纪转变到生物技术世纪 只有工业微生物才能将来源于太阳能的可再 生资源碳水化合物转变为现代社会所需要的化工 原料和能源。这种能源结构和资源结构的转变直 接关系到我国经济的可持续发展,社会的稳定 和国家安全

基于碳氢化合物的经济转变为 基于碳水化合物的经济 将工业革命世纪转变到生物技术世纪 只有工业微生物才能将来源于太阳能的可再 生资源碳水化合物转变为现代社会所需要的化工 原料和能源。这种能源结构和资源结构的转变直 接关系到我国经济的可持续发展，社会的稳定、 和国家安全

carbon Dioxide Mineral Fuel/Power/ Heat and New New Biomass Crop Bioproduct conventional Blomass Recycle Wood Products and Energy or Food/Feed Chemicals Figure 1. Idealized biorefinery concept. (Image courtesy of Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, tN USA)

Figure 1. Idealized biorefinery concept. (Image courtesy of Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, USA.)

21世纪是生物技术世纪 未来学家说:21世纪是生物技术世纪; 科学家预言:21世纪世界即将在生物技术上取得 重大突破,新世纪之初,科学方面的主要将在生物 学、遗传学和医学、新型生物材料、能源、环境保 护上有所突破; 经济学家则认为:21世纪20年代,生物经济将由目 前的形成阶段进入成长阶段,即工业生产与商业开 发阶段

21世纪是生物技术世纪 未来学家说：21世纪是生物技术世纪； 科学家预言： 21世纪世界即将在生物技术上取得 重大突破，新世纪之初，科学方面的主要将在生物 学、遗传学和医学、新型生物材料、能源、环境保 护上有所突破； 经济学家则认为：21世纪20年代，生物经济将由目 前的形成阶段进入成长阶段，即工业生产与商业开 发阶段

1.3发酵工程的生物学与 工程学基础

1.3 发酵工程的生物学与 工程学基础

发酵工程的主要问题 过程优化与放大 在已提供高产菌株的基础上,如何把这些高产菌种在培 养过程中进一步考察它的生理生化特性,稳定或改进微 生物反应工艺过程,这里要求对生物物性的动态有详尽 的了解,对生化反应做定量的和动力学方面的考察 发酵过程是以微生物反应为核心的,有很多过程环节参与 的综合结果,整个过程贯穿着以速率"为内容的基础研究

发酵工程的主要问题 过程优化与放大 • 在已提供高产菌株的基础上，如何把这些高产菌种在培 养过程中进一步考察它的生理生化特性，稳定或改进微 生物反应工艺过程，这里要求对生物物性的动态有详尽 的了解，对生化反应做定量的和动力学方面的考察 •发酵过程是以微生物反应为核心的，有很多过程环节参与 的综合结果，整个过程贯穿着以"速率"为内容的基础研究