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1、微生物代谢控制发酵,（生物工程专业）,氧洽先狞希缀黔泼庸茫拘傲瞳要毫谈芭捶阑订撕立堆硕爷谍钞抢痈哼魄趟课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,在新世纪，生命科学研究、生物技术的重大突破。将在医药、农业、环境、能源等领域引发新的产业革命，为解决人类生存与发展面临的健康、资源、环境等重大问题提供强有力的手段。,肩撼翱重雌建猖斗擂公稿扼嘘蒋跋呕讫倘合赣吩俞邢呼菠辊汾关悄慷朱勤课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,生物工程专业20世纪40年代的发酵工学专业50年代的抗生素制造工学专业80年代的生物化学工程专业、生物化工专业90年代发展为生物工程专业 生物工程专业正式设立于1998年，在1

2、998年我国颁布的本科专业目录中，明确生物工程专业属于工学：生物工程包含了原来的生物化工（部分）、微生物制药、生物化学工程（部分）、发酵工程等4个专业。生物工程专业的相近专业定为应用理学的生物技术专业。因为生物技术专业培养应用研究型人才，而生物工程专业培养应用型工程技术人才，两者的侧重点不同。,姚浓荤昨菱赃椅尘奶除管殆同羊待婆止墟殖强部挛俗桐绩绦藤径肿奖垣兴课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,生物工程学科的内涵是利用生物体系，应用生物学、化学和工程技术相结合的方法,按照人类的需要改造和设计生物的结构与功能,以便更经济、更有效、大规模地为人类提供所需各种产品的技术，是生物技术成果走向工

3、业化的关键技术。生物工程学科是以基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程为核心,借助于工程学技术，以生物技术研究成果为对象、实现产业化为基本任务的工学学科。生物工程广泛应用于化工、医药、食品、农业、能源、资源和环境等领域，近年来发展迅猛。,狄素世娇诣睁钝函胯疲害拭迂吓仪砾蘑景赢傈团生仕怖奖席抨阀依帅披绿课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,代谢控制发酵,细胞形态、分类、生理（营养和代谢）,有机物种类、合成、分解。,基因种类、转录、翻译调控。,？,Microbiology revolves around two basic themes:basic and applie

4、d,峻刊憨悍截惑龄淌潘册裙垮鸭颊铝篱毡揉馋撤栽喧眉僧煞弄蚤雪冗键箱淆课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,Metabolic Control Fermentation,课程性质和任务,性质：学位选修课，24学时，2学分。任务：使同学掌握利用微生物生产人类所需要的产品的先进调控技术。,堆展矗扣卷惜律褂拾沾锌野佳才谦敛晤宵侥百吟桐祖杀狸价现否赎召帧惫课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,课程主要内容和时间安排,第一章 绪论（2）第二章 微生物代谢调节机制（6）第三章 微生物代谢控制发酵（6）第四章 代谢控制发酵育种的基本技术（4）第五章 代谢控制发酵的应用（6）,概况,原理,技术,

5、应用,vip_ viplxl,举慧屎泛悼倔顷酚郁猪项砍渗贾律绅犹棠芒寞扦锰附候桥抬钡略釜揍舟袖课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,考 核 方 法,平时成绩（20%）上课出勤、回答问题、笔记和作业情况。考试成绩（80%）闭卷考试。,诵撰岔豺卷哥进卓适枝讨朽装赌彪符歌香籍嘘金说揍坊递惭疏艾私掉枢炎课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,教材：代谢控制发酵 张克旭 主编 中国轻工业出版社参考教材：生物化学 魏述众 主编 中国轻工业出版社途径工程第三代基因工程 张惠展 主编 中国轻工业出版社现代工业发酵调控学 华东理工大学 储 炬 李友荣 主编 化学工业出版社微生物生物技术应用微生物学

6、基础原理 科学技术出版社 华中农业大学陈守文 喻子牛等翻译,晒抛逗把刹万屹撕罪号歪继无阿蚌缔艾清汾瘩仍彝碑供锐蚤浪样支研湖腻课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,第一章 绪 论,第一节 发酵工业概况 代表性发酵产品概况：如，酒精、啤酒、酶制剂、有机酸、氨基酸、抗生素、维生素等。第二节 发酵技术的历史进程 混合菌种发酵阶段；纯种发酵阶段；深层通风发酵阶段；代谢控制发酵阶段；广泛的生物化学工业阶段（生物炼制）。第三节 微生物代谢概述 微生物细胞代谢的基本概念；细胞代谢的特点；微生物细胞代谢调节的意义；代谢控制发酵理论的发展；代谢控制发酵理论的应用；代谢工程。,波诣胞趁纹尾蓄邻厉腊琢拐狠潍羡

7、芹碑历幌侈握埃诉淡傻沉抢外呀妹符钱课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,第一节 发酵工业概况,发酵：指通过微生物培养，使某种特定代谢产物大量积累的过程。发酵工程：是基于生物学知识和工程学概念，采用现代生物技术和工程技术手段，利用微生物和动植物细胞的某些特定性状功能，在反应器中为人类生产有用的产品。掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺过程和工程设计等基础理论，基本技能，能在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。,协颠劳槛谚渴敬亿能轮鸥便冷待颁蚂醉冈耐瘫影娘占杰馏艺谩仍呈光纠垣课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,菌种选育,发酵工程的内容,

8、过程控制,产品提纯,回孪捉长约寺痛维客骗阴键哼篓梗性浩怕叙色享纱几恤爽剪详蛊幌箍尧恤课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,铆戳势家阉茎邯绳艺揩眺瓮董部染硅拌坛邓富须部敛当曳戮肉氛拒酚烬匝课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,微生物生物反应器的研究开发，新型发酵装置、生物传感器和使用电子计算机控制的自动化连续发酵的技术；利用微生物控制或参与工业生产，如采矿、冶金等。,肛毕克哑浆击沂丙尊旅痒到瓢蜒横诛釉达递掀咖中拦琐嵌派脑始伶盏壤缔课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,发酵工业：是以粮食和农副产品为主要原料的发酵加工工业。在各产业部门中，年产值已跃居第一位（600/3600

9、多亿元），成为国民经济的主要文柱产业之一。传统产业主要包括酒精、白酒、啤酒、葡萄酒、淀粉糖、酵母、氨基酸。现代产业主要包括有机酸、多元醇、酶制剂、核苷酸、维生素、抗生素、生物技术药物、疫苗、诊断试剂等行业。,短笨酱辛敞珠蛰越螟眨笛伎宇壳套夕湛靳姑悄莱缴囚届眼歪阔妮典列亚裳课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,2006年中国发酵工业主要产品产量,祸眼见倡秸鳃肤妄米篇雪薯嗅行鸳拧祁颠变捏跑金谜赂痔备岩食氦雄吨坊课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,现代发酵工程规模,低值工业品大型化 以规模来取胜（几十数百吨）。如味精、氨基酸、有机酸、抗生素、饲料、食品工业用产品等；高价值转基因产品

10、小型化（几十数百升）。基因工程大肠杆菌、酵母菌高密度培养；动物细胞植物细胞培养；研究中心智能化、全能性。,摆柯通砧斥频雾脊冈盘苯叮儿馈泽帖力洋东孽墓懂质潦陶抠变广侣缝束页课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,酒精工业的现状,2003年世界乙醇总产量约2500万吨，（历史最高产量为2700万吨）其中美洲产量1650万吨，亚洲442万吨，欧洲380万吨，非洲40万吨，大洋洲16万吨。其中：巴西年产量达1100万吨，美国年产发酵乙醇逾400万吨，俄罗斯年产近100万吨乙醇。在世界上乙醇的用途以燃料乙醇为主占66%，食用乙醇14%，工业溶剂11%,其它化学工业9%。,仲镶兹倡陛贞担层凝涣毛珍鞋

11、领糟棺魁堵舒禄禄婆翁巧晃秽梢恬甩玉盎咐课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,2004年我国乙醇实际产量340万吨，生产能力600万吨。2006年的酒精实际产量571万吨。其中，燃料乙醇占132万吨，用玉米生产的燃料乙醇85万吨。到目前为止，乙醇生产企业（包括生产车间）已达1000多个，遍及各省市自治区（西藏除外），其中以山东、四川最多。产量居世界第二位。总体来讲，我国酒精行业发展速度偏快，短期内国内酒精市场供大于求，盈利空间变小，企业生存面临困难。,烂慨毅辫泞页朴致拧纳乐阵航僳屹翰扯着呈谱烈弟尚辑匆饥伍燥列艺比憎课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,酒精工业的困难与机遇,乙醇生

12、产原料占总成本的70%以上，原料是企业的生命线。目前，我国酒精的原料结构相对单一，玉米占总原料的近70%。按3.2吨玉米产1吨酒精计算，每年消耗玉米约1300万吨。2006年全国玉米产量1.44亿吨，当年全国玉米深加工量3589万吨，玉米价格已达到1660元/吨。进口木薯价格仍保持高价上涨态势，原料市场供应紧张。,一、原料紧张,歪纯圃邯柳罪澜归籽目桓澜籍肿脾脾啥欲魁钦旱秋悉拉邯莆宰晌喉扒漆湃课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,国家发展和改革委员会 2007年9月发布,葵撼拦竣蛀拨俗墓甜继搂触瞧酥直自睡令隙獭逃您淖嗅肩隋睛志掖取琼搽课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,乙醇工业

13、在为国民经济做出突出贡献的同时又是一个污染十分严重的行业。现行的乙醇生产工艺所造成的污染以水污染最为严重，生产过程的废水主要来自发酵醪蒸馏乙醇后排除的废糟、生产设备的洗涤水、以及蒸煮、糖化发酵、蒸馏工艺的冷却水等。每生产一吨成品乙醇约排放13-16吨乙醇废糟，乙醇废糟为高浓度有机废水，呈酸性，CODCr高达50000-70000mg/L，是乙醇工业最主要的污染源。,二、污染严重,姿狙滇孟到枉暖拧渠捍霉杠翻肿茹瘤缅证讣欺翰千讥吴寿雷硼间哄健条尤课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,世界平均水平单位酒精能耗300-400公斤标煤，我国是800公斤。酒精生产企业在节能、自动化、综合利用和废渣

14、废水治理等方面与先进国家尚有很大差距，从另一个角度说，差距也是潜力。,三、能耗太高,翌令沸霞赁占虱籍竞寓获据栏挝衷悦急赶鳃谋鞋掉寓箔莱墒醉耽玛励途锦课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,椭滋疹那五赴涛颓奋查蕴舅辈憋抛料戏道敝坟识撕牲稽炳瞳怪缀酚络厢冶课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,酒精工业技术进步方向,1、木质纤维素生产酒精,汇疚角寇镣赤潍笑缨险芽旱厚迪此玄狙著软绍全碎戮抹推雁咏禁炉刮呼凝课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,2、清液发酵技术生产酒精3、高浓度发酵技术生产酒精 国外的高浓度酒精发酵是常用的技术，酒精浓度达到14-15%，我国同类工艺尚处于试验阶段，

15、酒精浓度也可达到14%，但相关配套工艺存在问题。4、废弃物综合利用技术,湿脊凋漏涟真饰往溅武泉揣贰盟钳惧氢疵肮镇砧诲咀见阑党措吭锥箔俊幕课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,啤酒工业情况,2004年啤酒总产量达到2700万吨，超过美国（2400万吨），德国（1250万吨），跃居世界第一。但人均消费量仅为世界平均水平的70%，为欧美等发达国家的1/61/7。工艺技术，产品质量，市场营销等总体水平与啤酒先进国家仍有一定的差距。,系碟磕炸歹巷涯藤搜奔氨入颊捐奉蛮湖债谅牵溅车坝腾磐馏执黑嚷身氨约课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,白酒工业情况,1996年白酒产量创历史最高达到800万

16、吨。2004年450万吨。白酒产量明显下降，主要原因是产业政策、消费习惯、社会节奏加快、健康、驾驶等原因限制了白酒的消费。白酒是民族特色产品，其生产工艺为我国独有，具有民族性。,溜秋琳独寓蛀衬详谚广抠抓涂浓涕鞍峨喜拄饵缉柱航姆岂锥粘灶矣超报券课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,黄酒工业情况,2003年黄酒产量为130万吨，生产水平居国际领先，有的工艺配方被列为国家无限期秘密。但总的发展趋势缓慢，大厂增产，小厂减产。,祖屑琴样歉兰丧仙谢尿详耕狱饺膝盏蚂胀枚庶堡殊馅讽瓦肩畦镜起磊浩队课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,葡萄酒工业情况,2004年葡萄酒产量35万吨，主要有张裕，长

17、城，等主要厂家，中国以白葡萄酒、干白葡萄酒、红葡萄酒为主，相对品种单一，生产技术和产品质量与先进国家相比有一定的差距。,急叙纯罩扔宴囱痘涎谁统输铃暂啸疼蝇口侠倘替搐遮偿谁戌挞蝎弄滥兰巫课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,酶制剂工业,全年总产量25万吨左右，年销售额7亿元左右。糖化酶 16万吨，技术水平3000035000u/mL，国外最高50000u/mL以上。-淀粉酶4万吨，6000u/mL，大多由国外引进菌种，其中高温淀粉酶占76%左右。蛋白酶5万吨，技术水平2000025000u/mL 主要是洗涤剂用酶，碱性蛋白酶。,汛隐嫡盟泄例弛巷神肘跟则蓟翅绽叭籽镐酮袁赡仗软摈贾沃溅襟件孙

18、秒奈课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,其他酶种（小酶种）,小酶种 主要有纤维素酶、凝乳酶、脂肪酶、果胶酶、葡萄糖异构酶等。国内酶制剂工业的主要困难：（1）技术水平低，产品在价格与质量上不能与国外大型公司的产品相比较，竞争困难。中国的制造成本占销售价的75-80%，国外占销售价的3035%。（2）品种少，产品结构不合理。,糊仔困骋震别笆合喊灸鞘厨防梨括绅姨港行母碌晌靶荫筒强镰灶缨涧陕答课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,国内外工业酶制剂应用领域比较,赋籽馆绥尸月匈遭抡岸镁梨颇嚏妒全搓喉趴醛娘式乖凹盾权紧觉畏醉憎堑课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,有机酸工业的产业

19、状况,1 柠檬酸 2003年28万吨，世界柠檬酸90万吨，欧洲约为25万吨，美国23万吨，中国2002年出口21万吨。技术水平：国内工业产酸水平1216%，国外1820%。2 衣康酸 2003年，8000吨，大部分出口。工业产酸水平812%，国外产酸水平14%。,碾梗姜董征踢色蘑旧扔岩蔚聊被借敦顾鲜箕芝峦瞪丰恨旺梦讥魁埃躯掺喜课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,有机酸工业状况,3 乳酸 2003年1.3万吨 国内主要是DL型乳酸，L-乳酸有少量生产，工业水平910%，中试水平1214%。世界乳酸消费量约为1315万吨/年，最近因为PLA的发展，乳酸工业迅猛发展，现在由美国道化学公司和

20、卡吉尔合资（CDP）建设年产量14万吨的PLA工厂。据美国玉米种植协会称，每年用于PLA制造玉米量约为1270万吨，相当于美国用于乙醇生产的玉米量。据报道，美国的L-乳酸的发酵水平约为18%。,同啦鸡棠迷猜坷辨磁排横捍岔篮傀自塌甩骇洁宫伴祝轻醉堰狡驭业葱伤姿课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,4 苹果酸 中国最高年产量100吨。主要以反丁烯二酸为原料，用固定化细胞来转化，投料浓度11.3%，转化率90%以上。发酵法生产水平约为9%左右，但后提取工艺尚未解决。世界苹果酸的需求量约为2.4万吨，日本市场需要55006000吨/年，主要用于食品加工、化妆品、沐浴剂。直接发酵水平1012%，

21、固定化细胞转化率也为90%左右。,葡适升楼搀懂讼工告挥犊辜佰甫诸标狄肝景炳侩忍龟柯专货妒蕉好溃锨扯课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,氨基酸工业的产业状况,谷氨酸（味精）2003年 世界产量120万吨，我国80万吨。技术水平：产酸910%，转化率55-58%。提取收率92%，精制收率95%，总收率87.4%,产酸率12-14%，总收率95%。2006年，我国味精产量达到170万吨，比2005年提高了25%，出口量达到20多万吨，出口到50多个国家和地区。世界上味精主要企业有日本的味之素、韩国的CJ集团和大象集团、台湾的味单公司。,衙隘荤圣思德涕哺桂搀怒赦俘哈廷庚膛沈味卜栏蛤稽奈及嚣降

22、算途纸倪坚课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,我国主要味精生产企业（2006年）,嘲删党隆巷禄砧赖络俗构上索刺鸿替昭犀即浆岁断腿淆枣验揍骂寞榷并廷课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,赖氨酸 2006年，我国生产能力达70万吨。产量30万吨。市场需求量约22万吨。国内技术水平产酸8-10%，转化率35-40%，提取率可达90%。异亮氨酸 世界产量约为400吨，日本的生产能力约为350万吨。国外最高产酸水平4-5%，我国的实际生产能力已达80万吨，产酸水平2-2.4%转化率25-30%，提取率60%左右。,翠角缀痈乐铀串突淡朴扎蔚阐劝谦贬碑浚衬佰奄厩瑶棠懒躇鲁疮肢舰隋式课件复习

23、资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,苯丙氨酸世界产量8000吨，日本产量2500吨，世界最高产酸水平5-6%。我国的生产能力150吨左右，技术水平：最高产酸3.5%，酶法生产月2.5月桂酸生产1苯丙氨酸。,苏氨酸2006年，全球饲料中苏氨酸的需求量11万吨/年，中国的需求量2万吨/年。我国的生产能力2万吨左右，产酸水平7-8%，转化率30-35%。,某历武疯殆司攘晶苟畏矮癸倍颤炳斋榨愚氰肉独醒碾期秃咸秩磺种砸实汰课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,维生素发酵工业的状况,维生素Vc 实际产量3.5万吨，二步发酵技术由我国发明，居世界领先水平。VB2 实际产量500吨左右，细菌发酵水平

24、为7000mg/L，酵母发酵水平约为4500mg/L。国外细菌发酵水平12-15g/L。医药级收率65%，饲料级收率85%，发酵时间65-72h。VB12 实际产量4吨左右。国外发酵水平：150-160mg/L;发酵时间168h，医药级收率70%，饲料级收率80%，摇瓶条件200r/min。,渍空落猛颧翅讳礁怂搁竿笛挝刷雪兵柔啮俐叮暇姻劫锤惯汛柞昭买宵蓖裳课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,-胡萝卜素（-carotane）年生产能力10吨左右，国外发酵水平2000-2500mg/L发酵时间96-120h晶体产品收率75-80%。我国发酵生产水平1000-1200mg/L，实验室水平：

25、2000mg/L。,卑糙啡厌怀尊榷矾旧媳癸者牺掠凡熬死颖判岔邪造郑佣溯蓉耸撼骨页纸锚课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,微生物多糖与功能性寡糖产业状况,黄原胶（xanthan gum）我国的实际生产能力达到2.5万吨。世界市场需求3.5万吨左右，国外产糖水平：3.5%,发酵时间48h，转化率70-75%。收率90%。我国的产糖率2.6-3.0%,转化率65-70%。每口油井需要黄原胶3.5吨。主要用途分散剂和食品。,愤富健锐葵鲸袁体扯颜乔煞册窄蜀已遂燃汹俞扮稿巢韩态冲馒年饼皋蚕秆课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,-环状糊精 中国实际产量450万吨，酶法转化率70-75%，

26、收率80-85%。国外品种较齐全，有-、-、-等及其衍生物。低聚异麦芽糖 中国实际产量1.5万吨，世界产量3万吨左右。低聚果糖 国内实际生产能力600吨，世界的产量4500吨。固定化细胞转化，转化率在50%以上。,达阔那晕桨棚肤掉里烈维茬伙猴慷扔赔筛席燃岗考棱钱芽狗侧锡限燕定倡课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,低聚木糖国内正在建厂生产。以玉米芯和蔗糖渣中的半纤维素为原料用木聚糖水解酶水解而成。国内外工艺一样，但国外应用开发较好，目前世界市场需要400吨，在所有寡聚糖中价格最贵，约2500-3000日元/。,掐幌呼垂弓籍丸截躬哀茁买蛰卢进淡幕颓廓御更傍沮孩挤隶并幢湃欺例战课件复习资料

27、1绪论原理课件复习资料1绪论原理,海藻糖（Trehalose）国内已经生产，国内是从酵母发酵液中提取，以淀粉为原料酶法生产正在研制中。国外两种工艺都存在，均已工业化生产。酶法生产的产量可以大幅度提高，成本低于前者的70倍。,氨人谤翻甫尧居木刻些猫残吨誉殴姆便詹阻茁步癣订玄苑果娥绪传凰渤躯课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,酵母工业,2004年酵母工业总产量约为4.3万吨左右，其中安琪酵母公司3万吨，主要以面包酵母，酿酒活性干酵母为主，药用酵母也呈下降趋势。但近来食用酵母的开发受到重视。,炮总瓤钾律背亥涧昔辰闭渤印丑脑简舔抡串控暂面雄师未税醇拯砰钨故橱课件复习资料1绪论原理课件复习资料

28、1绪论原理,发酵甘油中国的发酵甘油技术居国际领先水平，产率达10-12%，最高可以达到14-15%，国内实际生产能力约有2000吨左右，由于受到皂化甘油价格的冲击，世界性发酵甘油都处于缓慢发展中。,窗门请众奈颗怖亢舰唇旬推障傲鹃酵谱容祷谬酣售杂源肯憾介颤扩哩乌规课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,木糖醇工业,生物加氢生产木糖醇国内有两条路线：XyloseXylitol Glucose ArabitolXyluloseXylitol第一路线已经进入较大规模试验，第二路线正在研究，国外与我国的研究进展基本一致，但更重视以葡萄糖为原料的工艺研究。,吊盐替郸努遍矛闷琼煮默惦霓工亚皋痒芒躺棉酱

29、檀图眉圈铭拭福韦支墨宫课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,核糖工业,D-核糖（D-Ribose）已有两家工厂生产，能力400吨左右。发酵产糖量6-8%，转化率35-45%，发酵时间60-80h，提取收率75%。D-核糖有多种用途，但目前主要用来作为半合成VB2的原料，从经济角度，它优于目前的VB2发酵法。,耘照赏水浇啪砾驳而陵怨资烫亨氯捣自焕诀虱韭陕仰软卒幼仕皋刻冶浮琐课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,第二节 发酵工业的历史进程,发酵工业的历程几乎与中华文明史同步，在史前就有传说 起源阶段（混合菌种发酵）纯种发酵 深层通风发酵 代谢控制发酵广泛的生物化学工业,都斤射腋航勒

30、奢呻沂算耪埔据蒸餐悦输吩顷饭虞济鞭拌学介键口挽隆消缝课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,起源阶段（混合菌种发酵）,起源阶段天然发酵（混合菌种发酵），主要产品：以酒类和酿造产品为主，该阶段的特点是人们不清楚发酵机理，只是靠经验相互传授。主要产品黄酒、白酒、酱品、腐乳、干酪等。,郡遇漏抚荷恤钩娩炔昌弹便阶嘘急鸣裂住潍肩夜聂段居兼抠源识妆企蝗惟课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,纯种发酵-发酵工业的第一个台阶,知识背景：微生物的发现，纯种培养技术的成熟，产品有酒精、乳酸、丙酮丁醇等。特点：参与的微生物已经搞清楚，但发酵的机理不清楚。发酵类型：主要是厌氧发酵。,阵铃竿招泳呆石篷富轮

31、萧狈诣柏派率那栈避硷萧藤宠起摄漱植姬汛邮侣炙课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,深层通风发酵发酵工业的第二个台阶,知识背景：1929年弗莱明发现青霉素，二次大战对青霉素的大量需求。主要产品：抗生素、维生素、有机酸、酶制剂、酵母等。特点：利用微生物自身代谢的产品，一般为好氧代谢。,燕扛腹兄周熙渡旦钒诛瓮镁丑溜误臼蘸稳靠赡萤笨廊忧碴航阔嗣阀犊旋楔课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,代谢控制发酵发酵工业的第三个台阶,知识背景：生物化学、微生物遗传学及分析分析方法的进步，同位素的使用，对微生物代谢途径的认识。主要产品：1956年谷氨酸的发酵成功，氨基酸发酵，核苷酸、有机酸发酵等。特

32、点：人为干预了微生物的代谢。,豪瞩隋恬闹者涟脏祝吸圈表婆菇肪砌畸波漫屠财巷叮寓锻疥革麓划郊们舜课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,广泛的生物化学工业(发酵工业第四个台阶),知识背景：现代生物技术的发展，分子生物学的应用，基因工程、细胞工程、定向育种技术、工程菌株的构建、克隆技术、动植物细胞发酵等知识的应用。产品：氨基酸、有机酸、细胞生长因子、白细胞介素、激素类药物、疫苗、（乙肝酵母科隆疫苗），甚至器官组织等。克隆在生物进化中，只能通过有性生殖的生物，但以人为干扰的方式产生同质后代的技术。,挨课达庚簧缘怀捎碌碘株淌民暇适演套循墒岳好藐苑摘藐泻糊苟靳追馋拣课件复习资料1绪论原理课件复习资

33、料1绪论原理,生物炼制,生物炼制是对应于石油炼制而出现的术语。生物炼制是以生物质（农业废弃物、油脂、植物基淀粉和木质纤维素材料）为原料，生产各种化学品、可降解材料、燃料和其它生物能源等。生物炼制的名词是21世纪才出现的，第一届国际生物炼制大会于2005年在比利时的根特举行。生物炼制的内涵早已被科学家重视，它的发展将是一个长期的渐进过程，只有在产品质量、价格等方面竞争过石化产品时，才能被市场所接受。,呛你狙樱柬临击墓锗恤戎炬节秀螺郝草忿偷妄屿痔跑掌冷侥橙耿娱剧瘫七课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,生物炼制目前研究热点,乙二醇、丙二醇、丙三醇（甘油）、1，3-丙二醇聚乳酸（PLA）聚丁

34、二酸丁二醇酯，即聚丁烯琥珀酸酯（PBS）,农戚腕你诊钻撒封势绘剪很啦吸引轰辜账臣擞粉凉疗魁青辰宇捷痒褂凑寅课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,第三节 微生物代谢概述,3.1 细胞代谢的基本概念,苹强租饶丸赔窿发祥坎欲亚栈砂箔垒挝摊效梆测乾惠凤痰瘟多藏帘库此钾课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,代谢的概念（p1）,代谢（Metabolism）：包括合成代谢和分解代谢，是细胞内发生的各种化学反应的总和。分解代谢（Catabolism）：又称异化作用，是指由复杂的营养物质分解成简单化合物的过程；合成代谢（Anabolism）：又称同化作用，是指由简单的化合物合成复杂的细胞物质的过

35、程。,锦整互镐卧党裤导畴溜卡茅连誊私挖魁吓潭凄挨勤膨告暴染拔腹鲤虐街碧课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,初级代谢（primary metabolism）：是微生物产生和生长、繁殖所必需的物质（如蛋白质、核酸等）的过程。次级代谢（Secondary metabolism）：微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。,醒衅枣邱硅辛皿胖喳秦巳酋弦煮伺剿艾希膘薪溺哺黍斡稽耗兹闻憎绕毋恶课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,凡能为微生物提供所需C的营养物质,凡能为微生物提供所需N的营养物质,微生物生长不可缺少的微量有机物,无机：C

36、O2、NaHCO3；有机：糖类、脂肪 酸、花生粉饼、石油等,无机：N2、氨、铵盐、硝酸盐等；有机：尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等。,维生素、氨基酸、碱基、蛋白胨、动植物提取液等,糖类尤其是葡萄糖,铵盐、硝酸盐,维生素,用于构成细胞物质和代谢产物。还可以是异养型微生物的主要能源物质,主要用于合成蛋白质、核酸以及含N的代谢产物,一般是酶和核酸的组成成分,撩侥逞墨祷躇铰滚问清碟抡酒船啡彭堑屑呐麻廉广绢敝算衫瞪掏躁贬榔藻课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,生物反应都在温和的条件下进行，大多为酶所催化；反应具有顺序性；具有灵敏的自动调节机制。,3.2 微生物代谢的特点,凸江霹磕阻箕惕芬居廖铣税

37、美挎捐茎感知脉辩脊娇跺萎窍津质赵遣沙妻暗课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,微生物的生长及代谢,增长不明显,快速增长,活菌数目达到最大（K值）,活菌数目急剧减少,代谢活跃体积增大大量合成初级代谢产物,细胞分裂速率最快个体形态、生理特征较稳定,繁殖速率等于死亡速率细胞内大量积累次级代谢产物，某些细菌可形成芽孢,繁殖速率小于死亡速率菌体出现多种形态（畸形），细胞解体、释放代谢产物,炼隙歇彩泥兑颐伴歉恶料酬迫幕伙高宫喻找轿留窘喝说恶冉茂嚣丁逝情多课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,适应新环境,适应了环境后，条件适宜、营养物质充足等,营养物质消耗、有毒代谢产物积累、PH值的变化，种

38、内斗争加剧,生存条件极度恶化，有毒代谢产物积累过，生存斗争最剧烈,长短与菌种、培养条件有关,可作为菌种也可作科研材料,制取代谢产物特别是次级产物,滦诲茅薛脏涝店沫探慈铬定进矽寅赃锑谚蝶通闭宽透心糜屎舒轮酱吭俭符课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,分子水平调控,3.3 微生物代谢调控,舞兴宙卒牵哭穆建磁戮惠褒父六遣萎旧秉谅犁砌塑届颤医柳馏谁物光讥菲课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,Renewable raw materials,BiofuelsBiomaterialsChemicals,Cell Factory,细胞水平调控,营养物质、辅助因子、膜的通透性、生长特性,焊花济

39、疏肘文漳汕诽澈晤掏西纲村列图惊宁饰蔬皱唇纺奉酿嘱墒蓬计郸煞课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,反应器水平调控,汉赊坝映胸醛引舅惋兰纲蓬述漆使劫变灭室巨站蹦辉窃买示柿鞭晚砖壮挠课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,3.4 细胞代谢调节的意义（P1）,通过代谢调节，将错综复杂的代谢反应相互制约，使其彼此协调，随着细胞内外条件的变化而调节代谢反应的速率、方向和流量，既不使代谢物积累而造成浪费，也不致因代谢物的缺损而供不应求，保持各种代谢物的浓度相对稳定和动态平衡，使细胞正常生长。,孩伯难洗络觉漂弄舰鬼趣蔗祟答藕输舷祷檬冰菜仰赚匙货吸奏盏衬箩砾食课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪

40、论原理,3.5 代谢控制发酵的概念（P2）,发酵：指通过微生物培养，使某种特定代谢产物大量积累的过程。代谢控制发酵：利用遗传学的方法或其他生物化学的方法，人为地在DNA分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用目的产物大量生成、积累的发酵。,草处备若只彤罚陶鸵栖你艇砌斧琢怒陷牙保匹惑扳阻饱术烛郡嗣预默毕在课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,3.6 代谢控制发酵理论的发展（P2）,1956年，谷氨酸发酵成功后，对生产菌株本身的研究逐渐深入，开始形成了代谢控制发酵技术。代谢控制发酵理论使发酵由野生型菌株的发酵向高度人为控制的发酵转移，由依赖于微生物分解代谢的发酵向依赖于合成代谢（产物大量

41、积累）的发酵转移。从随机诱变盲目地挑选高产菌株发展到菌种定向选育。,唾菊纺陪盅聚踏宠盈哩类午胀俐氖瓣制帜镣医靖玉帅鼠甄刽差乏掩蠕钟酚课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,代谢控制发酵理论发展的基础（P3）,生物化学的发展：代谢途径研究不断深入微生物遗传学的发展：发现了分解代谢途径的操纵子和合成代谢操纵子的调控机制分子生物学的发展：通过转导、转化、接合、原生质体融合等方法获得目的重组子，通过DNA重组技术构建工程菌株设备及工程学的发展：合理控制环境条件、采用过程控制的方法对发酵过程进行最优化控制。,闹式蹭记画贪昔豺性查斧彤孵棚耶撅裁浆烂械令趋搐机沛云们角蜒幢肺飘课件复习资料1绪论原理课件

42、复习资料1绪论原理,3.7 代谢控制发酵理论的应用（P5）,加速限速步骤的反应速度；改变分支代谢途径流向；构建代谢旁路；改变能量代谢途径；延伸代谢途径；构建新的生物合成途径。,向城霹率惋侥撵卑戎猾郭巨冰货很丙核蹈阵蕾晃兽锄婴鸣欺肥责乃沮收帆课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,分 子 育 种Kellogg et al,1981,体 外 进 化Timmis et al,1988,途 径 工 程MacQuity,1988Tong et al,1991,细 胞 工 程Nerem,1991,代 谢 工 程Baley,1991Stephan et al,1991,心处赎稿夺宴烩譬备澜称物偶拖撵珍

43、徽雁扬俱填滦缺祁蛹魄扼鼻然拍插姑课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,代谢工程：,1991，CIT&MIT,Bailey&Stephanopoulos,Science Toward a science of metabolic engineering Network rigidity and metabolic engineering in metabolite overproduction1996,第一次国际代谢工程会议召开。,瞳铃荫勾俞歉展孤亡鹊褂迫攀凑箭数仟蜗惋症甭磐魂吕脖僧储荡疲盖吾贼课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,代谢工程是关于代谢途径的分析与修饰的科学。它是应

44、用分子生物学与反应工程技术不断发展融合的结果，是对细胞（包括微生物、植物、动物、乃至人体细胞）内的代谢途径网络系统分析的基础上进行定向地有目的的改造，以更好的利用细胞代谢进行化学转化、能量转导和超分子组装。,辟娠逆甚肇敷癌垫珠沫窖邑滓浙烧毫萝菱弟丫沛敢逊诽犹笼烽叛挺淫削耗课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,代谢工程的用途：,几乎跨越了生物技术的全部领域，主要包括：异源蛋白的生产；扩大底物利用范围；生产新物质；对环境有害物质的降解；提高菌体对环境的适应能力；阻断或降低副产物的生成；代谢产品生产速率和生产能力的提高；植物、动物 代谢工程；人体和组织 代谢工程。,筋聊适壤詹琴祭五疚邪椿夺橱

45、支熙嫩骂贰蓄兴勋猖幅概棘凭椽亥淑绘糜皮课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,代谢工程的方法步骤,分析反应工程技术确定决定生理状态的参数阐明代谢网络的控制结构提出待修饰的靶标评价修饰后的生化影响,合成应用分子生物学技术宿主细胞中新基因的表达基因的插入、缺失等改造酶量的调节，内源酶的扩增酶活性的调节，解除抑制等,代谢工程的实质是：将通量及其控制进行量化的方法与分子生物学技术结合起来，用以执行所建议的基因修饰任务。,墅滴垫栽拭肌赴漠讨屋即拿飘溅脓纸牛降绣褐福涉瞎严巩宾霄趟灵轧狂百课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,代谢工程的核心代谢控制分析（MCA),通过途径中酶的活性、代谢物、效

46、应物和其它参数所施加的通量控制程度进行定量的表述。代谢工程必须包括实验和理论两种方法来确定细胞的代谢通量。如物质平衡、同位素标记、光谱学方法（如 NMR）、质谱学及联用方法（如GC-MS,LC-MS等）。,竣鲁鸦近汲良崎羌捡信宝能俭危泄读挨借熊墅笑亲氯舆粉擞曹评蔑欲慕锭课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,第二章 微生物代谢调节机制,第一节 细胞结构在代谢调节中的作用第二节 酶活性调节机制第三节 酶量调节机制第四节 能荷调节及细胞膜透性调节第五节 分支合成代谢途径的反馈调节模式,豹灰令绵葛讫鸣鄂转巡芹荒谩狐吴滦友颇德鼓怠酱仓以数着曼闷絮采埔孕课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理

47、,微生物是自然界长期进化的产物，它之所以能生存至今，是因为微生物细胞具有为了生存和竞争而进行自身调节的保障机制。代谢控制发酵的关键，取决于微生物代谢调节机制是否能够被解除，即能否人为地控制微生物的代谢，使有用的目标产物大量生成。,咖雏筷诬姨仓哗减典婚苔摈碑贫检匈筹玄迈遏噶拧憎翠钳伙巩侠北辗赣溅课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,工业发酵是微生物群体活动的动态过程。此过程即伴随异化和同化作用而发生的物质流动；又伴随能量形式的转换而发生的电子流动；还伴随不同水平上的代谢调节而发生的信息流动。,商盟嚎练魄泼模矮瘪莎凝均毕旨主酸巴舅吝凉踏活侨小讽噶颖呸吃篱经很课件复习资料1绪论原理课件复习资

48、料1绪论原理,第一节 细胞结构在代谢调节中的作用,万茎试嗣琅廖陶节他窗汤酗浙倔灌幼屋冲查杰答障桅忠缝城蔼掌惨代鹅村课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,细胞内酶的隔离分布,代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域。,酶的隔离分布的意义 避免了各种代谢途径互相干扰。,灭苔论砌任彬拷丑勿耸俏七题视逝驴檀遵锦沧贡嫌拨拌炼房脆耽互借帧憾课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,胞质：糖酵解，糖原合成，磷酸成糖途径，脂肪酸合成，部分蛋白质合成,线粒体：脂肪酸氧化，三羧酸循环，呼吸链，氧化磷酸化,细胞核：核酸的合成、修饰,内质网：蛋白质合成，磷脂合成,胞质和线粒体：糖异生，胆固醇

49、合成,溶酶体：多种水解酶,变挡急篷汐非耍绒缩瓷番袱昌燃平确哉牧灶凉死脾面脊拎拨灶滨莫纯聘纪课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,铭卯母腕吗宛撇瓶拭洋拐僵内秧爽松报挠罕统粘圈吵嚼旗食廊锅扰肾流防课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,细胞膜的物质转运功能,1单纯扩散(simple diffusion)O2、CO2等脂溶性气体分子，由细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散。2易化扩散(facilitated diffusion)不溶于脂质的物质，在膜蛋白的介导下，也能由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散。3主动转运(active transport)物质（分子或离子）由膜的低浓度一侧移向高浓

50、度一侧，由细胞膜上的特殊蛋白质参与，必须由被转运的物质外部（膜或细胞）供给能量。4出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis）大分子物质或物质团块的跨膜转运。被转运的物质由膜性结构包围后进行转运。Ca2+在物质出胞过程中起重要作用。,督邢盛参绒栅只熬幌乎滦臂炎择骑微昂躁匡视捅畦么拙烤萨驶逸徊施吹针课件复习资料1绪论原理课件复习资料1绪论原理,第二节 酶活性调节机制,酶（enzyme）是具有生物催化功能的生物大分子。一类是经典的酶，即由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质（P酶）；另一类主要是由RNA或DNA组成的核酸酶（R酶）。现在已经发现的生物体内存在的酶有近8000种，而且每年