《生化反應工程緒論》PPT課件

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1、生物化學反應工程BiochemicalReactionEngineering東華大學生物科學與技術(shù)研究所張興群2009年09月第一章緒論Ch1Introduction生物技術(shù)經(jīng)濟時代的生化反應工程知識經(jīng)濟時代六大技術(shù)組成的高技術(shù)群支撐：生物技術(shù)、信息技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、海洋技術(shù)、航空航天技術(shù)。生物技術(shù)是六大高新技術(shù)之首；生物技術(shù)是世界各國普遍關(guān)注和重視的熱點。2005年全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值633.1億美元，增長了15.9%，投資高達320億美元，其中美國為147億美元。都市區(qū)名稱所在州波士頓-渥斯特-勞倫斯馬薩諸塞州舊金山-奧克蘭-圣何塞加利福

2、尼亞州圣迭戈加利福尼亞州洛麗-杜郎北卡羅來納州西雅圖-塔柯瑪-布雷默頓華盛頓州紐約-北新澤西-長島紐約州、新澤西州費城-威明頓-大西洋城賓西法尼亞州洛杉磯-河濱-佶縣加利福尼亞州華盛頓-巴爾的摩哥倫比亞特區(qū)、馬里蘭州美國9大生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群中國政府高度重視生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2009年6月，國務院常務會議討論并原則通過《促進生物產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的若干政策》。會議認為，必須抓住世界生物科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的機遇，將生物產(chǎn)業(yè)培育成為我國高技術(shù)領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)。以生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源、生物制造和生物環(huán)保產(chǎn)業(yè)為重點，大力發(fā)展現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)?！洞龠M生物產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的若干政策》

3、的頒布，標志著我國生物產(chǎn)業(yè)已步入快速發(fā)展期。生物技術(shù)對解決當今社會發(fā)展面臨的許多重大問題，如人口、糧食、能源、環(huán)境污染、人類健康等的解決具有極重要的作用。TheBiotechnologyCenturyBiochemicalengineeringmaybelooselydefinedastheuseoflivingorganisms,orpartofthem(forexample,enzymes),fortheproductionofchemicalorbiologicalmaterialsorthedevelopmentofnewprocesses.化學生物

4、生物化學反應工程生物化學工程化學工程生物工程生物化學反應工程基因工程現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化ABriefHistoryofBiochemicalengineering經(jīng)驗生化工程時期（人類出現(xiàn)到19世紀中期）近代生化工程建立時期（19世紀50年代到20世紀40年代）近代生化工程全盛時期（20世紀40年代到20世紀70年代末）現(xiàn)代生化工程建立和發(fā)展時期（從20世紀70年代末開始）公元前4000～3000年：酒、醋（vinegar=vin+nargre）釀造（埃及人）公元前2000年：葡萄酒釀造（希伯來人）公元前6000～5000年：中國開始釀酒公元前25世紀：黃帝與

5、岐伯談論醴夏代：儀狄釀酒公元前14世紀：若作酒醴，爾唯曲蘗（詩經(jīng)）遠古人類發(fā)現(xiàn)，吃剩的米粥數(shù)日后變成了醇香可口的飲料—人類最早發(fā)明的酒豐富多彩的酒文化(微生物)發(fā)酵我國古代的釀酒作坊（四川新都縣出土的漢代畫像）↑公元前2300年左右，埃及人釀制啤酒的場面（某金字塔壁畫）豐富多彩的酒文化16世紀發(fā)明顯微鏡。1897年Buchner提出酶理論，對發(fā)酵機制開始認識。發(fā)酵：★有機化合物能同時作為電子供體和最終電子受體并產(chǎn)生能量的過程。（生物化學）★微生物在無外源電子受體時，通過部分氧化有機化合物而獲得產(chǎn)物并釋放少量能量的過程。（微生物學）★任何通過大規(guī)模培養(yǎng)微生物來

6、生產(chǎn)產(chǎn)品的過程生化工程的幾個重要轉(zhuǎn)折點第一個轉(zhuǎn)折點：非食品工業(yè)(酒精發(fā)酵)甘油發(fā)酵：第一次世界大戰(zhàn)，德國，酵母發(fā)酵生產(chǎn)甘油。當時每月生產(chǎn)1000T。目前，美國仍采用耐高滲酵母大規(guī)模生產(chǎn)甘油。酵母菌的三型發(fā)酵：酵母的第一型發(fā)酵(酵母菌的乙醇發(fā)酵)乙醇發(fā)酵過程只在pH3.5~4.5以及厭氧的條件下發(fā)生。乙醇脫氫酶★當發(fā)酵液處在堿性條件下，酵母的乙醇發(fā)酵會改為甘油發(fā)酵。原因：該條件下產(chǎn)生的乙醛不能作為正常受氫體，結(jié)果2分子乙醛間發(fā)生歧化反應，生成1分子乙醇和1分子乙酸；CH3CHO+H2O+NAD+CH3COOH+NADH+H+CH3CHO+NADH+H+CH3C

7、H2OH+NAD+此時也由磷酸二羥丙酮擔任受氫體接受3-磷酸甘油醛脫下的氫而生成?-磷酸甘油，后者經(jīng)?-磷酸甘油酯酶催化，生成甘油。2葡萄糖2甘油+乙醇+乙酸+2CO2酵母菌的第二型發(fā)酵加入亞硫酸氫鈉，與乙醛起加成作用生成難溶的乙醛亞硫酸氫鈉加成物酵母菌的第三型發(fā)酵當酵母在堿性條件(pH7.6)進行發(fā)酵，二個分子乙醛起歧化反應，相互氧化還原，生成等量的乙醇和乙酸第二個轉(zhuǎn)折點：青霉素→抗菌素發(fā)酵工業(yè)奠定了微生物發(fā)酵規(guī)?；幕A(chǔ)液體深層培養(yǎng)需解決的兩個問題：供氧：高效通氣攪拌供氧問題，無菌空氣過濾技術(shù)純種培養(yǎng)：大型發(fā)酵罐培養(yǎng)基滅菌技術(shù)，發(fā)酵罐防雜菌污染技術(shù)等目前

8、，大型化、高效、自動化、多樣化。基本操作模式?jīng)]有變第