第一章绪论。
第一节生物工程概述。
生物工程的含义。
bioengineering\biotechnology
狭义的生物工程：泛指以基因工程技术为核心的现代生物技术的总称。
广义的生物工程1982年，国际经济合作与发展组织的定义：为生物技术是应用生物学知识及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产品为社会服务的技术。
生物工程的研究内容：
基因工程 ：
基因工程是通过dna重组技术，对生物材料进行改良，构建出新型的微生物菌株、培育出新的动植物品种， 使其具有优良的符合人们意愿的性状，或获得所需要的产物。
细胞工程：高等植物细胞具有全能性。从高等植物的幼胚、根、茎、叶、花和果实等不同器官的组织中分离的单个细胞，经过特殊培养形成愈伤组织，并可进一步诱导生成完整的植株。
发酵工程：现代发酵工程主要指利用微生物、动植物细胞和基因工程菌在在人工生物反应器（发酵罐）中培养而获得产物的工业过程。
现代发酵工程是生物代谢、微生物生长动力学、大型发酵罐或生物反应器研制、化工原理等密切结合和应用的结果。
酶工程：对酶进行开发和应用的产业。
技术范围：自然酶的开发生产、酶的分离纯化技术、酶与细胞的固定化技术及反应器、酶分子修饰改造：利用化学手段或分子定向进化、人工设计与合成模拟酶。
生化工程：将生化反应与化学工程手段相结合，使生化产物得以产业化生产。
研究内容：生物产品的后处理技术、生物反应器的开发研制、生化反应动力学模型。
发酵工程与生物工程的关系：
生物工程源于发酵工程，而广于和高于发酵工程。
由于发酵工程是迄今工业化规模最大、应用最广泛的生物工程，因而也是生物工程专业最重要的学习对象。
生物工程是以现代生物技术对传统发酵工程进行渗透和改造。
第二节发酵工程概述。
一、 发酵的定义（fermentation）
1、原始发酵含义。
最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。
2、生化和生理学意义的发酵。
n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。
n如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出co2。
3、现代含义：
利用微生物、植物、动物及基因工程菌在合适的条件下，经特定的代谢途径转变成所需产物的过程。
包括：1. 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。
2. 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。
一、发酵的分类。
1.按获取能量的方式分——好氧发酵，厌氧发酵。
2.按产物类型分——初级代谢物发酵，次级代谢物发酵；食品发酵，有机酸发酵，氨基酸发酵，维生素发酵，抗生素发酵……
3.按操作类型分——自然发酵，纯种发酵，混种发酵；分批发酵，半连续发酵，连续发酵；固态发酵，液态发酵。
4.按发酵生物类型分——细菌发酵，真菌发酵，基因工程菌发酵，动植物细胞发酵。
二．发酵工程的发展史
发酵现象的早期认识：
1680年制成显微镜 ──微生物的存在。
1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵毋发酵引起的。
1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精 ──酶。
发酵工程的早期阶段：
人们的对发酵技术的认识起始于19世纪末，主要来自于厌氧发酵，如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发酵食品。
20世纪初期，1916年英国采用梭状芽孢杆菌生产丙酮丁醇，德国采用亚硫酸盐法生产甘油（第一次世界大战）──由食品工业向非食品工业发展。
好氧发酵技术，速酿法从乙醇生产醋酸，通气法大量繁殖酵母，用米曲霉的麸曲代替麦芽糖作糖化剂生产酒靖，用微小毛霉生产干酪。
1933年等人发明了摇瓶培养法代替了传统的静置培养法。生长均匀，增殖时间短。
发酵工程的重大转折点：
二十世纪四十年代初，第二次世界大战爆发，青霉素的发现，迅速形成工业大规摸生产。
1928年由 fleming发现青霉素
1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究。
链霉素、金霉素、新霉索、红霉素等发酵品种的开发。
主要的技术进展：
通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题。
抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。
意义：抗生素工业的发展。
建立了一套完整的好氧发酵技术，大型搅拌发酵罐培养方法。
推动了整个发酵工业的深入发展。50年代，瓦克斯曼发现了链霉素，直至60年代后期，先后发现了几千种抗生素，投入生产上百种，可谓是抗生素工业大发展的时代。
为现代发酵工程奠定了基础。
代谢调节控制发酵：
氨基酸发酵工业──谷氨酸、赖氨酸。
核酸发酵工业──肌苷酸、乌苷酸。
微生物变异株通过代谢调节──代谢控制发酵技术。
切断支路代谢转折点： 酶的活力调控， 酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏) →解除菌体自身的反馈调节，特殊调节控制的利用，突变株的应用，前体、终产物、副产物等。
20世纪70年代：
细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物：
增加微生物体内控制代谢产物产量的基因拷贝数，可以大幅度地提高目标产物的产量。
发酵工艺扩展为包括微生物、工程菌和动植物细胞培养的新型发酵工程菌发酵生产以前不能产生的产物。
三、发酵工业的特点。
1．主要优点 2．缺点。
四 . 发酵在经济发展中的作用。
发酵是工业生物技术（生物制造）的产业化的主要技术。
生物制造是有效的资源替代和文明替代方式。
生物制造是什么？
是生物技术革命的第三次浪潮，是工业可持续发展最有希望的技术，将为人类现代新文明提供充裕的物质财富，是现代新文明的支柱。
五、发酵工业的范围。
1．酿酒和酒精发酵工业：白酒，黄酒，米酒，葡萄酒，啤酒，果酒，工业酒精等。
2．发酵食品工业：酱油，食醋，豆瓣酱，酸菜，活性酵母，活性乳酸菌，面包，酸奶，奶酪，酱豆腐，纳豆等。
3．有机酸发酵工业：醋酸，乳酸，柠檬酸，葡萄糖酸，苹果酸，衣康酸，琥珀酸，丙酮酸，反丁烯二酸，曲酸等。
4．氨基酸发酵工业：谷氨酸，赖氨酸，色氨酸，苏氨酸，精氨酸，酪氨酸，异亮氨酸，丙氨酸，苯丙氨酸等。
5．核苷酸发酵工业：肌苷酸（imp），鸟苷酸（gmp），黄苷酸（xmp）。
6．低聚糖与多糖发酵工业：低聚果糖，香菇多糖，云芝多糖，葡聚糖，出芽短梗孢糖，黄原胶等。
7．抗生素发酵工业：青霉素，头孢菌素，链霉素，红霉素，四环素，制霉菌素，丝裂霉素等。
8．维生素发酵工业：维生素c，异维生素c，维生素b2，维生素b12等。
9．基因工程制药工业：促红细胞生成素（epo），集落刺激因子（csf），表皮生长因子（egf），人生长激素，干扰素，白介素，各种疫苗，单克隆抗体等。
10． 分子量药理活性物质发酵工业：免疫抑制剂，免疫激活剂，hmg-coa还原酶抑制剂，糖苷酶抑制剂，脂酶抑制剂，类固醇激素等。
11． 制剂发酵工业：淀粉酶、蛋白酶、脂酶、青霉素酰化酶、青霉素酶、葡萄糖氧化酶、氨基酸氧化酶、海因酶等。
12． 发酵饲料工业：干酵母、单细胞蛋白、酵素菌、益生菌、青贮饲料、抗生素和维生素饲料添加剂等。
13． 生物肥料与农药工业：细菌肥料、赤霉素、除草菌素、苏云金杆菌、白僵菌、绿僵菌、杀稻瘟菌素、有效霉素、春日霉素等。
14． 其他发酵工业：甘油、乙醇、丙酮、丁醇溶剂等。
15． 植物或中药材细胞培养工业：冬虫夏草，人参皂甙，紫杉醇等。
16． 水生物处理工业：活性污泥、沼气发酵等。
六、发酵工程的基本技术过程流程。
发酵工程工艺原理》课程的内容。
绪论、菌种的筛选与选育、培养基、灭菌与无菌空气的制备、生产菌种的制备、氧的供需与控制、发酵动力学、发酵工艺过程控制、染菌的防治。
主要参考书：
发酵工艺原理》中国医药科技出版社。
新编生物工艺学》 华东化工大学出版社。
生物化学工程》上海科学技术出版社。
微生物工程工艺原理》华南理工大学出版社
现代生物技术概论》北京师范大学出版社
微生物工程》科学出版社
发酵工业概论》中国轻工业出版社。
主要专业期刊。
微生物学报、微生物学通报、食品与发酵工业、工业微生物、生物工程学报、生物工程进展、食品与生物技术、生物技术通报、医药生物技术、生物加工过程。
第二章生产菌种的选育。
第一节工业微生物的分离筛选(separation and screening)
一、菌种的**。
根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；
从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
二、 从自然界中分离筛选菌种的方法步骤。
目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物。
采样。1、采样对象。
以采集土壤为主。
根据微生物营养类型。
根据微生物的生理特性。
极端环境条件下。
2、采样季节：以温度适中，雨量不多的秋初为好。
3、采土方式：
在选好适当地点后，用小铲子除去表土，取离地面5-15cm处的土约10g，盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中，扎好，标记，记录采样时间、地点、环境条件等，以备查考。为了使土样中微生物的数量和类型尽少变化，宜将样品逐步分批寄回，以便及时分离。
富集方法（enrichement）
物理方法：加热、膜过滤等，表2-2 （p31）
通过定向培养的方法：
纯种分离。1．稀释分离法
2．平板划线分离法
⑴ 涂菌： 划线分离：
菌落的筛选-筛选依据。
从产物角度出发。
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