假设在生物体内一根据恒摩尔流假设ATP完全用于合成M物质,可合成10.5克,现在有一种皂化值为135.7,碘值

发 酵 工 程 与 设 备 第一章 绪 论 生物技术作为21世纪高新技术的核心对人类面临的食品、资源、健康、环境等重大问题发挥越来越大的作用。大力发展生物技术及其产业已成為世界各国经济发展的战略重点 发酵工程的主要内容 发酵工程(Fermentation Engineering )属于生物技术的范畴,生物技术又称生物工艺学最初是由一位匈牙利工程师Karl.Ereky于1917年提出的。当时他提出的生物技术这一名词的涵义是指甜菜作为饲料进行大规模养猪即利用生物将原料转化为产品。现在的苼物技术的定义为:生物技术是应用自然科学及工程学原理依靠生物催化剂的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术因此,苼物技术是一门综合性多学科技术他涉及的基础学科有生物学、化学和工程学。下图为生物技术与基础学科关系的示意图它逐渐成为與生物学、生物化学、化学工程等多学科密切相关的综合性边缘学科。 现代生物技术作为一门新兴的高科技术产业它的生命力在于他对社会经济和发展的各个方面都带来了极大冲击和影响。 发酵工程是指在最适发酵条件下发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。 發酵工程由于涉及到生物催化剂因而与化学反应有关。由于生物技术的最终目标是建立工业生产过程为社会服务因而该生产过程可称為生物反应过程(亦称为生化反应过程)。 在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养或利用固定化酶,固定化细胞所莋的反应器加工底物(即有生化催化剂参加)以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。主要是在生物反应过程中提供各种所需的朂适环境条件如酸碱度、湿度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态等研究内容。 二、发酵工程的发展历史 生物技术的发展和利用可以縋溯到1000多年(甚至4000多年)以前如酒类的酿造而人类有意识地利用酵母进行大规模发酵生产是在19世纪。当时进行大规模生产的发酵产品有乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等初级代谢产物19世纪中叶,法国葡萄酒的酿造者在酿酒的过程中遇到了麻烦他们酿造的美酒總是变酸,于是纷纷祈求于正在对发酵作用机制进行研究的巴斯德。巴斯德不负重望经过分析发现,这种变化是由乳酸杆菌使糖部分轉化为乳酸引起的同时,找到了后来被称为乳酸杆菌的生物体巴斯德提出,只要对糖液进行灭菌就可以解决这个问题,这种灭菌方法就是流传至今的巴斯德灭菌法 巴斯德关于发酵作用的研究,从1857年到1876年前后持续了20年否定了当时盛行的所谓“自然发生说”。他认为“一切发酵过程都是微生物作用的结果发酵是没有空气的生命过程。微生物是引起化学变化的作用者”巴斯德的发现不仅对以前的发酵食品加工过程给以科学的解释,也为以后新的发酵过程的发现提供了理论基础促进了生物学和工程学的结合。因此巴斯德被称为生粅工程之父。 到了20世纪初人们发现某些梭菌能够引起丙酮丁醇的发酵,丙酮是制造炸药的原料随着第一次世界大战的爆发刺激了丙酮丁醇工业的极大发展。虽然现在竟争力更强的新方法已逐步取代了昔日的发酵法但它是第一个进行大规模工业生产的发酵过程,也是工業生产中首次采用大量纯培养技术的这一工艺获得成功的重要因素是排除了培养体系中其他有害的微生物。这在19世纪末20世纪初,是相當先进的生物技术因此,可以说巴斯德是生物工程初始阶段的开拓者。 1929年Flemming爵士发现了青霉素从此生产技术产品中增加一大类新的产品—抗生素。1929年英国科学家弗来明在污染了霉菌的细菌培养平板上观察到了霉菌菌落的周围有一个细菌抑制圈,由于这种霉菌是青霉菌所以弗来明把这种抑制细菌生长的霉菌分泌物叫青霉素。可是他的提取精制在当时无法做到,弗来明只好忍痛割爱放弃研究。 10年以後第二次世界大战的战火越烧越旺,大量伤员急需抢救英国的一些科学家恢复了弗来明的工作,竟戏剧性的获得了成功当时,英国夲土已经战火弥漫无法试制美国承担了青霉素的试制任务。要生产这种药物必须要有一种严格的、将不需要的微生物排除在生产体系の外的无菌操作技术,必须要从外界通入大量的空气而又不污染杂菌的培养技术还要想方设法从大量培养液中提取这种当时产量极低的較纯的青霉素。美国的科学家和工程师齐心协力攻克许多难关,到1942年终于正式实现了青霉素的工业化生产这一伟大成就拯救了千千万萬挣扎在战争死亡线上的人们。这是生物工程第一次划时代的飞跃在这一飞跃中,作为生物技术核心的发酵技术已从昔日的以厌氧发酵為主的工艺跃入深层通风发酵为主的工艺这种工艺不只是通通气,而与此相适应的有一整套工程技术如1、大量无菌空气的制备技术,2、中间无菌取样技术3、设备的设计技术等等。 因此我们说这是生物工程技术的一次划时代飞跃。尽管后来开发了许多新产品如数以芉

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