發(fā)酵工程的發(fā)展進(jìn)程

發(fā)酵工程的發(fā)展進(jìn)程鄧毛程授課教師發(fā)酵工程的發(fā)展進(jìn)程緒論重點(diǎn)掌握發(fā)酵工程發(fā)展各階段的重要標(biāo)志。教學(xué)目的發(fā)酵與發(fā)酵工程的概念各發(fā)展階段的主要特征發(fā)酵工程的歷程

發(fā)酵與發(fā)酵工程的概念發(fā)酵工業(yè)上泛指利用微生物制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過(guò)程，包括厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程和好氧培養(yǎng)的生產(chǎn)工程。發(fā)酵工程是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的一種新技術(shù)。

發(fā)酵工程的歷程天然發(fā)酵時(shí)期純培養(yǎng)技術(shù)建立時(shí)期通氣攪拌培養(yǎng)技術(shù)建立時(shí)期代謝調(diào)控發(fā)酵技術(shù)建立時(shí)期基因工程引入發(fā)酵工程時(shí)期1863年以前1863-1941年1941-1956年1956-1973年1973年以后

各發(fā)展階段的主要特征1.天然發(fā)酵時(shí)期

1863年以前早在公元前6000年，古代薩馬人和巴比倫人已經(jīng)開(kāi)始釀造啤酒，我國(guó)利用谷物釀酒的歷史至少可追溯到4000年前的龍山文化時(shí)期，而釀制醬油、醋等食品在《周禮》中已有記載，距今也有二千多年的歷史。

各發(fā)展階段的主要特征1.天然發(fā)酵時(shí)期

在19世紀(jì)末以前，“發(fā)酵”的本質(zhì)及微生物的性質(zhì)尚未被人們所認(rèn)識(shí)，人們利用自然接種方法生產(chǎn)酒、醋、醬油、干酪、酸乳等發(fā)酵制品，完全依靠人們積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。特征

各發(fā)展階段的主要特征2.純培養(yǎng)技術(shù)建立時(shí)期

1863-1941年1675年，荷蘭人列文虎克（AntonyVanLeeuwenhoek）制成了能放大200~300倍的顯微鏡，通過(guò)顯微鏡觀察了污水、牙垢、腐敗有機(jī)物等，認(rèn)識(shí)到微生物的存在，并對(duì)桿菌、球菌、螺旋菌等作了正確的描述。

各發(fā)展階段的主要特征2.純培養(yǎng)技術(shù)建立時(shí)期

1857~1861年，法國(guó)的巴斯德(LouisPasteur)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明酒精發(fā)酵是由于酵母菌的作用，揭示了發(fā)酵是由微生物的活動(dòng)引起的；隨后，他對(duì)乳酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵、葡萄酒釀造、食醋制造等進(jìn)行了研究，明確了這些不同類型的發(fā)酵是由不同形態(tài)類群的微生物引起的。

各發(fā)展階段的主要特征1881年，德國(guó)的羅伯特·科赫(RobertKoch)首先發(fā)明了固體培養(yǎng)基，并應(yīng)用固體培養(yǎng)基分離培養(yǎng)出炭疽芽孢桿菌、結(jié)核分枝桿菌、霍亂弧菌等病原細(xì)菌，建立了一套微生物純培養(yǎng)的技術(shù)方法。由于結(jié)核菌研究工作相當(dāng)出色，科赫在1905年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。2.純培養(yǎng)技術(shù)建立時(shí)期

此外，丹麥的漢遜（Hansen）在研究啤酒酵母時(shí)，建立了啤酒酵母的純培養(yǎng)方法。

各發(fā)展階段的主要特征2.純培養(yǎng)技術(shù)建立時(shí)期

此時(shí)期的發(fā)酵主要是厭氧發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物主要是初級(jí)代謝產(chǎn)物，產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。特征建立了一套微生物純培養(yǎng)的技術(shù)方法建立了適用于工業(yè)化生產(chǎn)的滅菌技術(shù)將密閉發(fā)酵罐應(yīng)用于生產(chǎn)，使生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量提高。例如，第一次世界大戰(zhàn)期間（1914-1918），丙酮、丁醇、甘油等發(fā)酵工業(yè)得到了發(fā)展。

各發(fā)展階段的主要特征3.通氣攪拌培養(yǎng)技術(shù)建立時(shí)期

1941-1956年1929年英國(guó)弗萊明（AlexanderFleming）發(fā)現(xiàn)能夠抑制葡萄球菌的點(diǎn)青霉，其產(chǎn)物被稱為青霉素。當(dāng)時(shí)，弗萊明的成果沒(méi)有引起人們的重視，1940年英國(guó)的弗洛里（HawardFlorey）及錢恩（E.B.Chain）兩人精制分離出青霉素，確認(rèn)青霉素對(duì)傷口感染比當(dāng)時(shí)廣泛使用的磺胺藥更有療效。

各發(fā)展階段的主要特征3.通氣攪拌培養(yǎng)技術(shù)建立時(shí)期

20世紀(jì)40年代初，第二次世界大戰(zhàn)中對(duì)于抗細(xì)菌感染藥物的需求極大，促使英美兩國(guó)合作對(duì)青霉素進(jìn)行深入研究開(kāi)發(fā)，建立了深層液體培養(yǎng)技術(shù)，把通氣攪拌技術(shù)引入發(fā)酵工業(yè)。特征此時(shí)期，開(kāi)始利用通氣攪拌發(fā)酵罐進(jìn)行深層好氧發(fā)酵。發(fā)酵產(chǎn)物除了初級(jí)代謝產(chǎn)物，還有次級(jí)代謝產(chǎn)物，且能夠發(fā)酵生產(chǎn)分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的產(chǎn)品。

各發(fā)展階段的主要特征4.代謝調(diào)控發(fā)酵技術(shù)建立時(shí)期

1910年日本味之素公司以植物蛋白水解生產(chǎn)谷氨酸。1956年日本協(xié)和公司選育出谷氨酸發(fā)酵菌種，并采用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸。20世紀(jì)50年代，氨基酸發(fā)酵工業(yè)引進(jìn)了代謝控制發(fā)酵技術(shù)，根據(jù)氨基酸生物合成途徑用遺傳育種方法進(jìn)行微生物人工誘變，獲得代謝發(fā)生改變的突變株，在控制條件下選擇性地大量生產(chǎn)所需的氨基酸。1956-1973年

各發(fā)展階段的主要特征4.代謝調(diào)控發(fā)酵技術(shù)建立時(shí)期

特征代謝控制發(fā)酵技術(shù)在氨基酸、核苷酸、有機(jī)酸和抗生素等生產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)60年代初期，為了解決微生物與人類爭(zhēng)奪糧食，生物學(xué)家對(duì)發(fā)酵原料的多樣化開(kāi)發(fā)進(jìn)行了研究。隨著石油微生物的發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)了利用烷烴、天然氣、石油等作為原料進(jìn)行發(fā)酵，如美、英、日、中國(guó)等國(guó)家采用烷烴為原料發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。還利用了生物合成與化學(xué)合成相結(jié)合的工程技術(shù)生產(chǎn)維生素、新型抗生素，發(fā)展了循環(huán)式、噴射式等多種發(fā)酵罐，發(fā)酵生產(chǎn)向大型化、多樣化、連續(xù)化、自動(dòng)化等方向發(fā)展。

各發(fā)展階段的主要特征5.基因工程技術(shù)引入發(fā)酵工程時(shí)期

1973年以后DNA體外重組技術(shù)在微生物育種方面得到實(shí)際應(yīng)用，使得任意生物的特定有用基因組合到特定的微生物基因中去，從而獲得新的菌種?；蚬こ痰囊?，使發(fā)酵工程產(chǎn)生革命性的變化，這是發(fā)酵工程發(fā)展史上的第四個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。特征利用基因工程技術(shù)研究微生物代謝調(diào)控，并根據(jù)需要構(gòu)建高產(chǎn)的生產(chǎn)菌種。小結(jié)發(fā)酵與發(fā)酵工程的概念各