食品發(fā)酵工藝學實用教案

1、 2000.9 第1頁/共49頁第一頁，共49頁。 發(fā)酵的英文發(fā)酵的英文FermentationFermentation是從拉丁語是從拉丁語ferverferver即即“翻翻騰騰(fn tng)(fn tng)”、“沸涌沸涌”、“發(fā)泡發(fā)泡”而來；因為而來；因為發(fā)酵有鼓泡和類似翻騰發(fā)酵有鼓泡和類似翻騰(fn tng)(fn tng)、沸涌的現(xiàn)象。、沸涌的現(xiàn)象。如中國的黃酒、歐洲的如中國的黃酒、歐洲的beerbeer就以起泡現(xiàn)象作為判斷就以起泡現(xiàn)象作為判斷發(fā)酵進程的標志。發(fā)酵進程的標志。第2頁/共49頁第二頁，共49頁。 最早的發(fā)酵產(chǎn)品據(jù)記載起源與最早的發(fā)酵產(chǎn)品據(jù)記載起源與5000BC5000BC

2、。據(jù)記載。據(jù)記載最早的發(fā)酵食品應是酒類，通常認為是最早的發(fā)酵食品應是酒類，通常認為是wine,wine,因為大因為大自然中具備了野生自然中具備了野生(yshng)(yshng)果類和酵母菌，條件果類和酵母菌，條件適宜情況下即行發(fā)酵。在神話傳說中亦有猿猴釀酒之適宜情況下即行發(fā)酵。在神話傳說中亦有猿猴釀酒之說。由于自然界中資源的多樣性，便有了多種多樣的說。由于自然界中資源的多樣性，便有了多種多樣的發(fā)酵食品。發(fā)酵食品。 5000-6000BCwine 5000-6000BCwine、黃酒、白酒、黃酒、白酒、CheeseCheese4000BCBeer4000BCBeer，至古埃及即出現(xiàn)了麥芽糖化。，

3、至古埃及即出現(xiàn)了麥芽糖化。 ( (醬油、調(diào)味品醬油、調(diào)味品) )白酒：農(nóng)業(yè)社會糧食節(jié)余，生霉、發(fā)酵、蒸餾而得白酒：農(nóng)業(yè)社會糧食節(jié)余，生霉、發(fā)酵、蒸餾而得第3頁/共49頁第三頁，共49頁。 發(fā)酵食品與許多民族文化融為一體。發(fā)酵食品與許多民族文化融為一體。英國的英國的WhiskyWhisky荷蘭荷蘭(h ln)(h ln)的的CheeseCheese俄國的黑面包（大臉面包）俄國的黑面包（大臉面包）德國的啤酒德國的啤酒中國的白酒中國的白酒日本的清酒日本的清酒法國的香檳法國的香檳第4頁/共49頁第四頁，共49頁。 古老的發(fā)酵食品自產(chǎn)生以來，長時間內(nèi)停留在自古老的發(fā)酵食品自產(chǎn)生以來，長時間內(nèi)停留在自然釀

4、造階段。即知其然而不知其所以然，通常以經(jīng)驗掌然釀造階段。即知其然而不知其所以然，通常以經(jīng)驗掌握。由于節(jié)氣、環(huán)境的變化即決定了產(chǎn)品的成敗，因此握。由于節(jié)氣、環(huán)境的變化即決定了產(chǎn)品的成敗，因此食品釀造甚至被賦予很多神秘色彩，甚至出現(xiàn)了對曲的食品釀造甚至被賦予很多神秘色彩，甚至出現(xiàn)了對曲的頂禮膜拜，與一些祭祀活動也連起來。由于其發(fā)酵的機頂禮膜拜，與一些祭祀活動也連起來。由于其發(fā)酵的機理一直未能充分揭示，因此發(fā)酵技術也遲遲未能進一步理一直未能充分揭示，因此發(fā)酵技術也遲遲未能進一步發(fā)揚光大和合理調(diào)控。直到巴斯德、科赫等人的工作成發(fā)揚光大和合理調(diào)控。直到巴斯德、科赫等人的工作成果推動果推動(tu dng)

5、了微生物發(fā)酵及工藝調(diào)控的推陳出了微生物發(fā)酵及工藝調(diào)控的推陳出新。新。第5頁/共49頁第五頁，共49頁。 廣義廣義通過微生物的培養(yǎng)使某種特定代謝產(chǎn)通過微生物的培養(yǎng)使某種特定代謝產(chǎn)物或菌體本身大量積累的過程。物或菌體本身大量積累的過程。 狹義狹義厭氧微生物或兼性厭氧微生物在無氧厭氧微生物或兼性厭氧微生物在無氧條件下進行能量代謝并獲得能量的一種方式。條件下進行能量代謝并獲得能量的一種方式。 發(fā)酵工業(yè)：（巴斯德）經(jīng)純種培養(yǎng)和提煉精制發(fā)酵工業(yè)：（巴斯德）經(jīng)純種培養(yǎng)和提煉精制獲得的成分單純、無風味要求獲得的成分單純、無風味要求(yoqi)(yoqi)的產(chǎn)品的產(chǎn)品的生產(chǎn)過程叫發(fā)酵工業(yè)。如酒精、抗生素、檸的生

6、產(chǎn)過程叫發(fā)酵工業(yè)。如酒精、抗生素、檸檬酸、氨基酸、酶、維生素、某些色素等。檬酸、氨基酸、酶、維生素、某些色素等。第6頁/共49頁第六頁，共49頁。2、釀造(ningzo)(brewing)和釀造(ningzo)工業(yè) 釀造釀造(brewing)(brewing)：我國人們對對一些特定產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)的特殊稱法，是未知的混：我國人們對對一些特定產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)的特殊稱法，是未知的混合合(hnh)(hnh)微生物區(qū)系參與的一種自然發(fā)酵。微生物區(qū)系參與的一種自然發(fā)酵。 釀造工業(yè)：經(jīng)自然培養(yǎng)、不需提煉精制、產(chǎn)品由復雜成分構成并對風味有特殊要釀造工業(yè)：經(jīng)自然培養(yǎng)、不需提煉精制、產(chǎn)品由復雜成分構成并對風味有特殊要求

7、的食品或調(diào)味品的生產(chǎn)過程。如黃酒、白酒、清酒、葡萄酒、醬油、醋、腐乳、求的食品或調(diào)味品的生產(chǎn)過程。如黃酒、白酒、清酒、葡萄酒、醬油、醋、腐乳、豆豉、面醬等。豆豉、面醬等。第7頁/共49頁第七頁，共49頁。3.3.發(fā)酵與釀造發(fā)酵與釀造(ningzo)(ningzo)的主要特點的主要特點 1 1）安全簡單）安全簡單 發(fā)酵與釀造過程絕大數(shù)是在常溫壓下進行發(fā)酵與釀造過程絕大數(shù)是在常溫壓下進行的，生產(chǎn)過程安全，所需的生產(chǎn)條件比較簡單。的，生產(chǎn)過程安全，所需的生產(chǎn)條件比較簡單。 2 2）原料廣泛）原料廣泛 發(fā)酵與釀造通常以淀粉、糖蜜或其他農(nóng)副發(fā)酵與釀造通常以淀粉、糖蜜或其他農(nóng)副產(chǎn)品主原料，添加產(chǎn)品主原料，

8、添加(tin ji)(tin ji)少量營養(yǎng)因子，少量營養(yǎng)因子，就可以進行反應了。目前，發(fā)酵與釀造的原料就可以進行反應了。目前，發(fā)酵與釀造的原料范圍已大大擴展，礦產(chǎn)資源和石油產(chǎn)品都可以范圍已大大擴展，礦產(chǎn)資源和石油產(chǎn)品都可以作為發(fā)酵與釀造的原料，甚至生產(chǎn)中的廢水、作為發(fā)酵與釀造的原料，甚至生產(chǎn)中的廢水、廢料都可以作為發(fā)酵與釀造的原料。廢料都可以作為發(fā)酵與釀造的原料。 第8頁/共49頁第八頁，共49頁。 3 3）反應專一）反應專一 食品發(fā)酵與釀造過程是通過生物體的自動調(diào)節(jié)食品發(fā)酵與釀造過程是通過生物體的自動調(diào)節(jié)方式來完成的，反應專一性強。因而，可以得到較方式來完成的，反應專一性強。因而，可以得到

9、較為單一的代謝產(chǎn)物，避免不利或有害副產(chǎn)物混雜其為單一的代謝產(chǎn)物，避免不利或有害副產(chǎn)物混雜其中。中。 4 4）代謝多樣）代謝多樣 由于各種各樣生物體代謝方式、代謝過程的多由于各種各樣生物體代謝方式、代謝過程的多樣化，以及生物體化學反應的高度選擇性，即使是樣化，以及生物體化學反應的高度選擇性，即使是極其復雜極其復雜(fz)(fz)的高分子化合物，也能在自然界找的高分子化合物，也能在自然界找到所需的代謝產(chǎn)物。因而，發(fā)酵與釀造適應的范圍到所需的代謝產(chǎn)物。因而，發(fā)酵與釀造適應的范圍非常廣。非常廣。 第9頁/共49頁第九頁，共49頁。 5 5）易受污染）易受污染 由于發(fā)酵培養(yǎng)基營養(yǎng)豐富，各種來源的微生由于

10、發(fā)酵培養(yǎng)基營養(yǎng)豐富，各種來源的微生物都很容易生長，發(fā)酵與釀造過程要嚴格控制雜菌物都很容易生長，發(fā)酵與釀造過程要嚴格控制雜菌污染，有許多產(chǎn)品必須在密閉條件下進行發(fā)酵，在污染，有許多產(chǎn)品必須在密閉條件下進行發(fā)酵，在接種前設備和培養(yǎng)基必須滅菌，反應過程中所需空接種前設備和培養(yǎng)基必須滅菌，反應過程中所需空氣或流加營養(yǎng)物必須保持無菌狀態(tài)。發(fā)酵過程避免氣或流加營養(yǎng)物必須保持無菌狀態(tài)。發(fā)酵過程避免雜菌污染是發(fā)酵成功的關鍵。雜菌污染是發(fā)酵成功的關鍵。 6 6）菌種選育）菌種選育 發(fā)酵與釀造最重要的因素發(fā)酵與釀造最重要的因素(yn s)(yn s)是菌種，是菌種，通過各種菌種選育手段得到高產(chǎn)的優(yōu)良菌種，是能通過

11、各種菌種選育手段得到高產(chǎn)的優(yōu)良菌種，是能否創(chuàng)造顯著經(jīng)濟效益的關鍵。另外，生產(chǎn)過程中菌否創(chuàng)造顯著經(jīng)濟效益的關鍵。另外，生產(chǎn)過程中菌種會不斷地變異，因此，自始至終都要進行菌種的種會不斷地變異，因此，自始至終都要進行菌種的選育和優(yōu)化工作，以保持菌種的基本特征和優(yōu)良性選育和優(yōu)化工作，以保持菌種的基本特征和優(yōu)良性狀。狀。 第10頁/共49頁第十頁，共49頁。1 1）采用多種原料，且多以淀粉質原料為主。）采用多種原料，且多以淀粉質原料為主。植物性原料：植物性原料：麥麥 ：beerbeer、breadbread豆：豆： 醬油、豆豉、腐乳醬油、豆豉、腐乳(fr)(fr)、納豆、納豆水果：酒、果醋水果：酒、果醋

12、茶葉：紅茶、茶菌（海寶，醋酸菌、酵母、乳酸茶葉：紅茶、茶菌（海寶，醋酸菌、酵母、乳酸菌菌+ +紅茶水紅茶水+ +糖）糖）動物性原料：動物性原料：乳：酸奶、乳：酸奶、CheeseCheese肉：香腸肉：香腸 第11頁/共49頁第十一頁，共49頁。2）多菌種混合發(fā)酵，且多以霉菌為主的微生物群。（國外多以細菌、乳酸菌） 3）工藝(gngy)復雜、多用曲：董酒生產(chǎn)制的曲用72味中藥。曲（Koji）4）多為固態(tài)發(fā)酵：醅、醪第12頁/共49頁第十二頁，共49頁。1665年羅伯特虎克 （Robert Hooke ）1676年列文虎克（Leewenhoch）1856-1857年巴斯德(Pasteur)1870

13、年巴斯德(Pasteur)1880年科赫（Robert Koch）1897年，Buchner（布赫納）1928年，F(xiàn)leming(弗萊明)1940年，F(xiàn)lorery(弗洛里) and Chain (錢恩 ) 1945年，抗生素工業(yè)(gngy)第13頁/共49頁第十三頁，共49頁。 第14頁/共49頁第十四頁，共49頁。列文虎克（Leewenhoch,1632-1723） 荷蘭業(yè)余科學家，1676年，用自磨鏡片創(chuàng)造了一架能放大 266倍的原始顯微鏡一生制作了419臺顯微鏡； 發(fā)表(fbio)論文400余篇，375篇寄往英國皇家學會發(fā)表(fbio)。第15頁/共49頁第十五頁，共49頁。Anthn

14、oy van Leeuwenhoek與他的顯微鏡Leeuwenhoek 1684年寄給皇家協(xié)會信的部分(b fen)內(nèi)容第16頁/共49頁第十六頁，共49頁。2.微生物生理學發(fā)展(fzhn)階段生理學發(fā)展階段代表人物(rnw)和重要事：細菌學（巴斯德、科赫）外科消毒術(Lister，1865）和乳酸菌的分離根瘤菌等土壤微生物的研究（MW貝，CH維）無酵母菌壓汁酶功能的發(fā)現(xiàn)（E.Buchner,1897)化學藥劑和抗生素發(fā)現(xiàn)和臨床應用（1909-1935）釀造技術日趨完美第17頁/共49頁第十七頁，共49頁。巴斯德的功績：徹底否定了自然發(fā)生說證實發(fā)酵由微生物引起(ynq)免疫學預防接種發(fā)明巴氏消

15、毒法第18頁/共49頁第十八頁，共49頁。巴斯德的曲頸瓶實驗(shyn)曲頸瓶試驗裝置 第19頁/共49頁第十九頁，共49頁。巴斯德發(fā)現(xiàn)免疫(miny)現(xiàn)象幾星期后42-43oC下培養(yǎng)的老齡炭疽菌獲免疫力37oC下培養(yǎng)的新鮮炭疽菌第20頁/共49頁第二十頁，共49頁?？坪盏墓?gngj)證實炭疽(tnj)病因 炭疽(tnj)桿菌發(fā)現(xiàn)結核病原菌結核桿菌科赫法則(fz)發(fā)明培養(yǎng)基并用其純化微生物等一系列研究方法的創(chuàng)立第21頁/共49頁第二十一頁，共49頁。 1880年，發(fā)現(xiàn)可以通過稀釋把多種微生物分離(fnl)開來，建立了單種微生物的分離(fnl)和純培養(yǎng)技術。 建立了研究的微生物一系列方法，把

16、早年在馬鈴薯塊上的培養(yǎng)技術改為明膠平板（1881）和 瓊脂平板（1882） 顯微鏡技術：包括細菌鞭毛在內(nèi)的許多染色方法、懸滴培養(yǎng)法以及顯微攝影技術。 利用平板分離(fnl)方法找到并分離(fnl)許多傳染病的病源菌（炭疽、結核、鏈球、） 1884年提出了科赫法則（Kochs ostulates）：病原微生物存在于病體而非健康體；可純培養(yǎng)；純培養(yǎng)物接種后染??；可重新分離(fnl)再培養(yǎng)。第22頁/共49頁第二十二頁，共49頁。劃線法獲得(hud)單菌落 科赫法則圖示單菌落(jnlu)第23頁/共49頁第二十三頁，共49頁。(Joseph Lister,18271912)首創(chuàng)用石炭酸噴灑手術室和煮

17、沸手術用具以防術后感染，為防腐(fngf)、消毒，以及無菌操作奠定了基礎。第24頁/共49頁第二十四頁，共49頁。 1878年，李斯特分離乳酸(r sun)鏈球菌時用注射器和酒杯培養(yǎng)裝置第25頁/共49頁第二十五頁，共49頁。第26頁/共49頁第二十六頁，共49頁。弗萊明(18811995) 英國細菌學家第27頁/共49頁第二十七頁，共49頁。 霉菌菌落(jnlu)周圍出現(xiàn)抑制萄葡球菌生長的抑制現(xiàn)象產(chǎn)黃青霉菌(mjn)落細菌生長抑制(yzh)區(qū)域正常細菌生長區(qū)域-抗生素的發(fā)現(xiàn)第28頁/共49頁第二十八頁，共49頁。v19401940年，年， Florery( Florery(弗洛里弗洛里) a

18、nd Chain () and Chain (錢錢恩恩 ) ) ：v碘黃青霉基中得到了純品青霉素，繼而放線菌碘黃青霉基中得到了純品青霉素，繼而放線菌鏈霉素，金、土、卡那、紅、新、慶大鏈霉素，金、土、卡那、紅、新、慶大.等相等相繼發(fā)現(xiàn)繼發(fā)現(xiàn)(fxin)(fxin)。v19841984年達年達90009000多種。多種。v19451945年，抗生素工業(yè)（發(fā)酵工業(yè)正式興起）年，抗生素工業(yè)（發(fā)酵工業(yè)正式興起）第29頁/共49頁第二十九頁，共49頁。J.D.Waston, H.F.C.CrickJ.D.Waston, H.F.C.Crick發(fā)現(xiàn)(fxin)DNA(fxin)DNA雙螺旋模型第30頁/共4

19、9頁第三十頁，共49頁。第31頁/共49頁第三十一頁，共49頁。 第一個轉折點微生物純種分離培養(yǎng)技術建立自然發(fā)酵時期(shq)：知其然而不知其所以然，如厭氣性酒類，好氣性醋。微生物純種分離培養(yǎng)技術，開創(chuàng)了人為控制微生物時代，減少了腐敗現(xiàn)象，實現(xiàn)了無菌操作；發(fā)明了簡便的密封式發(fā)酵罐；人工控制條件，提高發(fā)酵效率，穩(wěn)定產(chǎn)品質量。第32頁/共49頁第三十二頁，共49頁。 20世紀世紀40年代，借助于抗生素工業(yè)的興起，建立了通風年代，借助于抗生素工業(yè)的興起，建立了通風攪拌培養(yǎng)技術。成功建立起深層通氣培養(yǎng)法和一整套培養(yǎng)工藝，攪拌培養(yǎng)技術。成功建立起深層通氣培養(yǎng)法和一整套培養(yǎng)工藝，包括向發(fā)酵罐中通入大量無菌

20、空氣、通過攪拌使空氣均勻分布、包括向發(fā)酵罐中通入大量無菌空氣、通過攪拌使空氣均勻分布、培養(yǎng)基的滅菌和無菌接種等，使微生物在培養(yǎng)過程中的溫度、培養(yǎng)基的滅菌和無菌接種等，使微生物在培養(yǎng)過程中的溫度、pH、通氣量、培養(yǎng)物的供給都受到嚴格的控制。這些、通氣量、培養(yǎng)物的供給都受到嚴格的控制。這些(zhxi)技術極大地促進了發(fā)酵與釀造工業(yè)，各種有機酸、酶制劑、維技術極大地促進了發(fā)酵與釀造工業(yè)，各種有機酸、酶制劑、維生素、激素都可以借助于好氣性發(fā)酵進行大規(guī)模生產(chǎn)。生素、激素都可以借助于好氣性發(fā)酵進行大規(guī)模生產(chǎn)。 第33頁/共49頁第三十三頁，共49頁。 以動態(tài)生物化學和遺傳學為基礎，將微生以動態(tài)生物化學和遺

21、傳學為基礎，將微生物進行人工誘變，選育高產(chǎn)菌株，實現(xiàn)有選擇物進行人工誘變，選育高產(chǎn)菌株，實現(xiàn)有選擇地大量生產(chǎn)目的產(chǎn)物地大量生產(chǎn)目的產(chǎn)物(chnw)(chnw)。該技術先在。該技術先在氨基酸生產(chǎn)上獲得成功，而后在核苷酸、有機氨基酸生產(chǎn)上獲得成功，而后在核苷酸、有機酸、抗生素等其它產(chǎn)品中得到應用。酸、抗生素等其它產(chǎn)品中得到應用。第34頁/共49頁第三十四頁，共49頁。 生產(chǎn)廠家既想利用化學合成法降低生產(chǎn)成本，又想使產(chǎn)品擁有較高的質量，于是就采用化學合成結合微生物發(fā)酵的方法。如生產(chǎn)某些有機酸，先采用化學合成法合成其前體物質，然后用微生物轉化法得到最終產(chǎn)品。這樣，將化學合成與微生物發(fā)酵有機地結合起來的

22、工程技術(jsh)就建立起來了，這形成了發(fā)酵與釀造技術(jsh)發(fā)展的第四個轉折點。 第35頁/共49頁第三十五頁，共49頁。 細胞融合技術，得到了許多具有特殊功能和多功能的新菌株，再通過常規(guī)發(fā)酵得到了許多新有用物質?；蚬こ碳夹g，可以在體外重組生物細胞的基因，并克隆到微生物細胞中去構成工程菌，利用工程菌生產(chǎn)原來微生物不能生產(chǎn)的產(chǎn)物，如胰島素、干擾素等，使微生物的發(fā)酵產(chǎn)品大大增加。 酶工程很多產(chǎn)品還采用一步酶法轉化法，即僅僅利用微生物生產(chǎn)的酶進行單一的化學反應。例如，果葡糖槳的生產(chǎn)，就是利用葡萄糖異構酶將葡萄糖轉化為果糖的。 發(fā)酵設備生物反應器也不再是傳統(tǒng)意義上的鋼鐵設備，昆蟲的軀體、動物細胞

23、的乳腺、植物細胞的根莖果實都可以看作是一種生物反應器。 可以說，發(fā)酵和釀造技術已經(jīng)不再是單純的微生物發(fā)酵，已擴展到植物和動物細胞領域，包括天然微生物、人工重組工程菌、動植物細胞等生物細胞的培養(yǎng)。隨著轉基因動植物的問世，因此，隨著基因工程、細胞工程、酶工程和生化工程的發(fā)展，傳統(tǒng)的發(fā)酵與釀造工業(yè)已經(jīng)被賦予嶄新內(nèi)容，現(xiàn)代發(fā)酵與釀造已開辟(kip)了一片嶄新領域。 第36頁/共49頁第三十六頁，共49頁。(一一)按產(chǎn)業(yè)部門來分按產(chǎn)業(yè)部門來分(1)釀酒工業(yè)釀酒工業(yè)(黃酒、啤酒、白酒、葡萄等黃酒、啤酒、白酒、葡萄等)；(2)傳統(tǒng)釀造工業(yè)傳統(tǒng)釀造工業(yè)(醬、醬油、食醋、腐乳、豆豉、酸乳等醬、醬油、食醋、腐乳、

24、豆豉、酸乳等)；(3)有機酸發(fā)酵工業(yè)有機酸發(fā)酵工業(yè)(檸檬酸、蘋果酸、葡萄糖酸等檸檬酸、蘋果酸、葡萄糖酸等)；(4)酶制劑發(fā)酵工業(yè)酶制劑發(fā)酵工業(yè)(淀粉酶、蛋白酶等淀粉酶、蛋白酶等)；(5)氨基酸發(fā)酵工業(yè)氨基酸發(fā)酵工業(yè)(谷氨酸、賴氨酸等谷氨酸、賴氨酸等)；(6)功能性食品生產(chǎn)工業(yè)功能性食品生產(chǎn)工業(yè)(低聚糖、真菌多糖、紅曲等低聚糖、真菌多糖、紅曲等)；(7)食品添加劑生產(chǎn)工業(yè)食品添加劑生產(chǎn)工業(yè)(黃原黃原(hun yun)膠、海藻糖等膠、海藻糖等)；(8)菌體制造工業(yè)菌體制造工業(yè)(單細胞蛋白、酵母等單細胞蛋白、酵母等)；(9)維生素發(fā)酵工業(yè)維生素發(fā)酵工業(yè)(維生素維生素B2、維生素、維生素B12等等)；

25、(10)核苷酸發(fā)酵工業(yè)核苷酸發(fā)酵工業(yè)(ATP、IMP、GMP等等)。 第37頁/共49頁第三十七頁，共49頁。(二)按產(chǎn)品(chnpn)性質來分 1.生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵 生物細胞將外界物質吸收到體內(nèi)，一面進行分生物細胞將外界物質吸收到體內(nèi)，一面進行分解代謝解代謝(異化作用異化作用)，一面又利用分解代謝中間代謝，一面又利用分解代謝中間代謝產(chǎn)物及能量去合成產(chǎn)物及能量去合成(同化作用同化作用)體內(nèi)所需成分，這一體內(nèi)所需成分，這一過程稱為新陳代謝。在代謝過程中，生物體進行著過程稱為新陳代謝。在代謝過程中，生物體進行著復雜的生物合成，獲得了許多重要的代謝產(chǎn)物。以復雜的生物合成，獲得了許多重

26、要的代謝產(chǎn)物。以生物體代謝產(chǎn)物為產(chǎn)品的發(fā)酵與釀造工業(yè)是該工業(yè)生物體代謝產(chǎn)物為產(chǎn)品的發(fā)酵與釀造工業(yè)是該工業(yè)中數(shù)量中數(shù)量(shling)很多、產(chǎn)量最大、也是最重要的很多、產(chǎn)量最大、也是最重要的部分，產(chǎn)品包括初級代謝產(chǎn)物、中間代謝產(chǎn)物和次部分，產(chǎn)品包括初級代謝產(chǎn)物、中間代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物。級代謝產(chǎn)物。 第38頁/共49頁第三十八頁，共49頁。v 2. 2.酶制劑發(fā)酵酶制劑發(fā)酵v 利用發(fā)酵法制備和生產(chǎn)并提取微生物利用發(fā)酵法制備和生產(chǎn)并提取微生物產(chǎn)生的各種酶，已是當今發(fā)酵工業(yè)的重要組成部分。產(chǎn)生的各種酶，已是當今發(fā)酵工業(yè)的重要組成部分。工業(yè)用酶大多來自于微生物發(fā)酵生產(chǎn)的酶，如：工業(yè)用酶大多來自于微生

27、物發(fā)酵生產(chǎn)的酶，如：-淀粉酶、淀粉酶、-淀粉酶、葡萄糖苷酶、支鏈淀粉酶、轉淀粉酶、葡萄糖苷酶、支鏈淀粉酶、轉化酶、葡萄糖異構酶、纖維素酶，堿性蛋白酶、酸性化酶、葡萄糖異構酶、纖維素酶，堿性蛋白酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶，果膠酶，脂肪酶，凝乳酶，過蛋白酶、中性蛋白酶，果膠酶，脂肪酶，凝乳酶，過氧化氫酶，青霉素酰化酶，膽固醇氧化酶，葡萄糖氧氧化氫酶，青霉素?；福懝檀佳趸?，葡萄糖氧化酶，氨基?；傅?。化酶，氨基?；傅?。v 利用微生物生產(chǎn)的胞內(nèi)酶或胞外酶加利用微生物生產(chǎn)的胞內(nèi)酶或胞外酶加以分離以分離(fnl)(fnl)提取得到的酶制劑。現(xiàn)在已有很多提取得到的酶制劑?，F(xiàn)在已有很多酶制劑被加工成固

28、定化酶，使酶制劑行業(yè)前進一大步。酶制劑被加工成固定化酶，使酶制劑行業(yè)前進一大步。 第39頁/共49頁第三十九頁，共49頁。 3.生物轉化發(fā)酵 生物轉化是指利用生物細胞中的一種(y zhn)或多種酶，作用于一些化合物的特定部位(基團)，使它轉變成結構相類似但具有更大經(jīng)濟價值化合物的生化反應。 可進行的轉化反應包括脫氫、氧化、脫水、縮合、脫羧、羥化、氨化、脫氨、異構化等， 4.菌體制造 這是以獲得具有特定用途的生物細胞為目的產(chǎn)品的一種(y zhn)發(fā)酵，包括單細胞蛋白，藻類，食用菌和人、畜防治疾病用的疫苗，生物殺蟲劑等的生產(chǎn)。細胞物質發(fā)酵生產(chǎn)的特點是細胞的生長與產(chǎn)物積累呈平行關系，生長速率最大時期

29、也是產(chǎn)物合成速率最高階段，剛進入生長穩(wěn)定期時細胞物質濃度最大，同時也是產(chǎn)量最高的收獲時期。 第40頁/共49頁第四十頁，共49頁。 現(xiàn)代生物(shngw)技術即應用生物(shngw)體(微生物(shngw)、動物細胞、植物細胞)或其組成部分(細胞器、酶)，在最適合條件下，生產(chǎn)有價值的產(chǎn)物，或進行有益過程的技術。它是一門涉及分子生物(shngw)學、細胞生物(shngw)學、遺傳學、微生物(shngw)學、化學、物理學、工程學的多學科、綜合性的科學技術。生物(shngw)技術是靠基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程、酶工程和生化工程這五大技術體系支撐起來的。 第41頁/共49頁第四十一頁，共49頁。 現(xiàn)

30、代發(fā)酵技術已超越了微生物工程的范疇。由此可見，發(fā)酵工程(包括酶工程)與細胞工程、基因工程誰也離不開誰，發(fā)酵工程（包括酶工程）需要基因工程、細胞工程為他提供最良好的生物細胞（或酶），而基因工程、細胞工程得到的最良好的細胞(或酶)必須要經(jīng)過(jnggu)發(fā)酵工程(包括酶工程)才能實現(xiàn)其價值。 第42頁/共49頁第四十二頁，共49頁。 若采用的生物催化劑是酶、休止細胞、死細胞或固定化細胞，則反應系統(tǒng)比較簡單，只需考慮溫度、 pH等容易控制的條件。若采用的是生物活細胞，則要為該細胞提供最優(yōu)生長、最優(yōu)形成產(chǎn)物的可控系統(tǒng)和環(huán)境(hunjng)，使溫度、pH、通氣、攪拌、罐壓、溶解氧、二氧化碳含量等物理、化

31、學條件得到有效的維持和控制，從而使該生物細胞呈現(xiàn)出最佳的性能，生成和積累大量產(chǎn)物。這就充分反映出生化工程是發(fā)酵工程轉化為生產(chǎn)力必不可少的重要環(huán)節(jié)。 第43頁/共49頁第四十三頁，共49頁。 (一一)利用基因工程技術，人工選育和改良菌種利用基因工程技術，人工選育和改良菌種 基因工程是一種將目的基因工程是一種將目的(md)基因從基因從DNA上切割下來上切割下來(或人工合成或人工合成)，在體外將該基因，在體外將該基因連接到載體上，通過轉化或轉導等手段將重組的連接到載體上，通過轉化或轉導等手段將重組的基因組導入受體細胞，使后者獲得復制該基因的基因組導入受體細胞，使后者獲得復制該基因的能力，從而達到定向改變菌種遺傳特性或創(chuàng)造新能力，從而達到定向改變菌種遺傳特性或創(chuàng)造新菌種的目的菌種的目的(md)。這種帶有目的。這種帶有目的(md)基因基因的受體細胞，具有我們所希望的新的遺傳性能和的受體細胞，具有我們所希望的新的遺傳性能和生產(chǎn)性能，這是常規(guī)育種方法無法做到的。生產(chǎn)性能，這是常規(guī)育種方法無法做到的。 第44頁/共49頁第四十四頁，共49頁。 (二)結合細胞工程技術，用發(fā)酵技術進行動植物細胞培養(yǎng) 細胞原生質體融合技術使動植物細胞的人工培養(yǎng)技術進入了一個新的階段。借助于微生物細胞培養(yǎng)