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制药工程专业**第一章绪论第一节发酵工业概述一、基本概念1,发酵一词的来源“发酵”(Fermentation)一词是拉丁语“沸腾”(fervere)的派生词,它描述酵母作用于果汁或麦芽浸出液时产生气泡的现象。产生气泡的现象是由浸出液中的糖在缺氧条件下降解而产生的二氧化碳所引起的。*2,狭义“发酵”的定义在生物化学或生理学上发酵是指微生物在无氧条件下,分解各种有机物质产生能量的一种方式,或者更严格地说,发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳。同时获得能量,***酸被还原为乳酸而获得能量等等。*3,广义“发酵”的定义工业上所称的发酵是泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程,它包括厌氧培养的生产过程,如酒精、***丁醇、乳酸等,以及通气(有氧)培养的生产过程,如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品即有细胞代谢产物,也包括菌体细胞、酶等。*4,发酵工程(FermentationEngineering)的定义应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理,利用微生物等生物细胞进行酶促转化,将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。*二、发酵工程概述发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支,成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包,而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物,生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料,在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等。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,固定化细胞所做的反应器加工底物(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最适环境条件。如酸碱度、湿度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态。1,发酵工程主要研究的内容(1)有严格的无菌生长环境:包括发酵开始前采用高温高压对发酵罐和发酵原料以及各种连接管道进行灭菌的技术;在发酵过程中不断向发酵罐中通入无菌空气的空气过滤技术;(2)在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术;(3)种子培养和生产培养的不同的工艺技术。(4)在进行任何大规模工业发酵前,必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验,得到产物形成的动力学模型,并根据这个模型设计中试的发酵要求,最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。(5)由于生物反应的复杂性,在从实验室到中试,从中试到大规模生产过程中会出现许多问题,这就是发酵工程工艺放大问题。