微生物工程概論

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1、第一部分微生物工程原理[目的要求]第一部分微生物工程原理包括8章，目的是介紹微生物工程的上游工藝原理。要求學(xué)生掌握生產(chǎn)菌種的分離、優(yōu)良菌種的選育、菌種保藏、微生物的代謝調(diào)節(jié)和代謝工程、培養(yǎng)基配制、發(fā)酵工藝控制、發(fā)酵過(guò)程的微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等原理和方法?！?微生物工程概論微生物工程:微生物工程的主體是利用微生物生長(zhǎng)代謝活動(dòng)生產(chǎn)的各種生理活性物質(zhì)來(lái)生產(chǎn)商業(yè)產(chǎn)品。這項(xiàng)工程需要微生物學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)工程和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)學(xué)等有關(guān)知識(shí)來(lái)共同營(yíng)建。微生物工程已成為微生物學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)工程和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)學(xué)等多學(xué)科密切相關(guān)的交叉性學(xué)科。1.1微生物工程的發(fā)展簡(jiǎn)史1.

2、1.1傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)—天然發(fā)酵人類(lèi)利用微生物的代謝產(chǎn)物作為食品和醫(yī)藥，已有幾千年的歷史了。酒(古埃及公元前4000–3000年；龍山文化4200年）啤酒、黃酒、醬油、泡菜、面包等。1.1.2第一代微生物發(fā)酵技術(shù)——純培養(yǎng)技術(shù)的建立主要是厭氧發(fā)酵和表面固體發(fā)酵產(chǎn)生的初級(jí)代謝產(chǎn)物。出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代，以抗生素的生產(chǎn)為標(biāo)志。青霉素的發(fā)現(xiàn)與大量需求,表面培養(yǎng)法(surfaceculture)效價(jià)40U/mL，純度20%，收率30%1.1.3第二代（近代）微生物發(fā)酵技術(shù)—深層培養(yǎng)技術(shù)(機(jī)械攪拌通氣技術(shù))可以說(shuō),這是一個(gè)近代發(fā)酵工業(yè)的鼎盛時(shí)代。

3、新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝新設(shè)備不斷出現(xiàn),應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大,如廣泛應(yīng)用于能源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)、細(xì)菌冶金和石油勘探等。2、第一代微生物發(fā)酵技術(shù)——純培養(yǎng)技術(shù)鏈霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四環(huán)素等?抗生素工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了其他發(fā)酵產(chǎn)品的出現(xiàn)，如氨基酸發(fā)酵工業(yè)?好氧發(fā)酵，初級(jí)、次級(jí)代謝產(chǎn)物L(fēng)ouisPasteur微生物引起發(fā)酵；酒精發(fā)酵由酵母引起EduardBuchner酒化酶(zymase)RobertKoch發(fā)明了固體培養(yǎng)基；建立了純培養(yǎng)技術(shù)人為控制發(fā)酵過(guò)程?酒精、丙酮、丁醇、有機(jī)酸等（主要是厭氧發(fā)酵；初級(jí)代謝產(chǎn)物）此后很快全世界各國(guó)的研究人員發(fā)展

4、出大量基因分離、鑒定和克隆的方法,不但構(gòu)建出高產(chǎn)量的基因工程菌,還使微生物產(chǎn)生出它們本身不能產(chǎn)生的外源蛋白質(zhì),包括植物、動(dòng)物和人類(lèi)的多種生理活性蛋白。而且很快形成了產(chǎn)品,如胰島素、生長(zhǎng)激素、細(xì)胞因子及多種單克隆抗體等基因工程藥物和產(chǎn)品已正式上市。?（1972）DNA重組技術(shù)、原生質(zhì)體融合技術(shù)等應(yīng)用?1982，第一個(gè)基因工程產(chǎn)品——利用工程菌生產(chǎn)的人胰島素問(wèn)世?現(xiàn)有許多種類(lèi)的產(chǎn)品紅細(xì)胞生成素(治療貧血)生長(zhǎng)激素(促進(jìn)生長(zhǎng))胰島素(治療糖尿病)干擾素(抗病毒、抗腫瘤)1.2微生物工程的應(yīng)用微生物工程在基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程等現(xiàn)代生物技術(shù)的

5、支持下，可以產(chǎn)生眾多新的產(chǎn)品，應(yīng)用的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，已深入到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥保健、環(huán)境保護(hù)、甚至微電子領(lǐng)域，促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和新興產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生，對(duì)人類(lèi)社會(huì)生活將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，同時(shí)也具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益潛力。1.2.1微生物工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用1.2.2微生物工程在醫(yī)藥衛(wèi)生中的應(yīng)用1.2.2、1抗生素1.2.2、2氨基酸1.2.2、3維生素1．2．2、4甾體激素1．2．2、5生物制品1．2．2、6治療用酶1．2．2、7酶抑制劑1．2．2、8其他1．2．3微生物工程在輕工業(yè)中的應(yīng)用糖酶蛋白酶果膠酶脂肪酶氨基?；父事毒厶敲高^(guò)氧化氫酶1．2

6、．4微生物工程在化工能源產(chǎn)品中的應(yīng)用醇及溶劑有機(jī)酸多糖烷烴清潔能源藻類(lèi)產(chǎn)油等1．2．5微生物工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用1．2．5、1生物農(nóng)藥1．2．5、2生物除草劑1．2．5、3生物增強(qiáng)劑1．2．5、4食用菌1．2．6微生物工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用1．2．7微生物工程在細(xì)菌冶金中的應(yīng)用1．2．8微生物工程在高新技術(shù)研究中的應(yīng)用總之,微生物工程技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛,它的發(fā)展推動(dòng)了其他生物技術(shù)的快速發(fā)展,同時(shí)隨著基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程技術(shù)的研究,將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大微生物工程技術(shù)的應(yīng)用范圍,為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)健康做出更為巨大的貢獻(xiàn)。五、微生物工程的應(yīng)用食品

7、加工：?jiǎn)渭?xì)胞蛋白（酵母、真菌等）含醇飲料：葡萄酒、黃酒、白酒、啤酒、白蘭地、威士忌發(fā)酵乳制品：奶酪、酸奶調(diào)味品：味精、肌苷酸、醬油、醋等微生物技術(shù)最早開(kāi)發(fā)應(yīng)用的領(lǐng)域，至今產(chǎn)量和產(chǎn)值仍占微生物工程的首位1、在食品工業(yè)的應(yīng)用微生物工程應(yīng)用領(lǐng)域2、在醫(yī)藥衛(wèi)生中的應(yīng)用2、微生物工程在醫(yī)藥衛(wèi)生中的應(yīng)用抗生素：12000余種青霉素、金霉素、四環(huán)素、鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素、新霉素、螺旋霉素、頭孢霉素等氨基酸：可發(fā)酵生產(chǎn)的有谷、賴(lài)、丙、組、異亮、亮、苯丙、脯、蘇、色、酪、纈、瓜、氨（國(guó)內(nèi)40億元，占發(fā)酵業(yè)產(chǎn)值12%）維生素：VB2、VB12、Vc、VA、

8、VD等酶抑制劑：棒酸（可抑制?-內(nèi)酰胺酶對(duì)青霉素的破壞）?-淀粉酶的抑制劑可治療糖尿病膽固醇抑制劑可治療高血壓高血脂生物制品：亞單位疫苗、重組疫苗、DNA疫苗等3、