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1、虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 微生物工程与设备 徐明芳博士 教授 暨南大学生物工程学系 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 生物技术总论 1.生物技术 生物技术（Biotechnology）生物工程(Bioengineerin
2、g) 应用自然科学及工程学的原理，依靠生物催化剂的作用将物 料进行加工以提供产品或为社会服务。 生物技术是一门多学科、综合性的科学技术（见分枝图） 反应中有生物催化剂参加 最后目的是建立工业生产过程或进行社会服务，这一过程可 称为生物反应过程。 第一章：总论 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 菌种筛选 摇瓶试验 发酵罐中试 由实验室研究到产业化的过程 发酵生产 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血
3、管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 对发酵现象的不同理解 两种角度（能量、产物） 生 物 化 学 家 侧重能量代谢： 1、能够在氧分子参与下进行有氧呼吸产生能量的生物可以进行能够在氧分子参与下进行有氧呼吸产生能量的生物可以进行 ： 有氧呼吸、糖酵解、厌氧呼吸（兼性微生物）有氧呼吸、糖酵解、厌氧呼吸（兼性微生物） （1 1）有氧呼吸有氧呼吸（氧供应充分、有机物氧化彻底、产生大量能量（氧供应充分、有机物氧化彻底、产生大量能量 ） （2 2）糖酵解糖酵解（暂时缺氧、有
4、机物氧化不彻底、产生少量能量） 2、无氧呼吸：特指那些不需要氧的微生物所进行的能量代谢。 指有机物经彻底或不彻底氧化，所脱下来的电子最后传给外 源的无机氧化物(个别是有机氧化物)并释放较少能量。 根据最终电子受体不同，无氧呼吸分为：硝酸盐呼吸、硫酸 盐呼吸、硫呼吸、碳酸盐呼吸及延胡索酸呼吸等。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 对发酵现象的不同理解 两种角度（能量、产物） 发酵是指有机化合物进行无氧代谢释放能量
5、释放能量 的过程 厌氧发酵是厌氧菌借助氧化-还原反应释放能量的过程 发酵是酵母无氧呼吸发酵是酵母无氧呼吸产生能量产生能量的过程的过程 需氧发酵是好氧生物在受到分子态氧短缺限制时的不 完全氧化释放能量释放能量的过程 生 物 化 学 家 生物化学家看待微生物发酵过程： 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 工业 微生 物学 家 利用生物细胞（包括动、植物细胞） 培养来生产产物的所有过程？（需氧过程、细胞工程 ） 发酵是
6、利用微生物培养来生产产物 的无氧或需氧的任何过程 侧重产品的生产：侧重产品的生产： 对发酵现象的不同理解对发酵现象的不同理解 两种角度（能量、产物两种角度（能量、产物） 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 2. 微生物工程概念？ 微生物细胞加工技术过程优化与放大 传统发酵工程：利用微生物的生长和代谢活动来大 量生产人们所需产品的过程理论与工程技术体系。 该技术体系主要包括菌种选育与保藏、菌种扩大生 产、代谢产物的
7、生物合成与分离纯化制备等技术集 成。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 现代发酵工程现代发酵工程：是将DNA重组及细胞融合 技术、酶工程技术、组学及代谢网络调控技术、 过程工程优化与放大技术等新技术与传统发酵工 程融合，大大提高传统发酵技术水平，拓展传统 发酵应用领域和产品范围的一种现代工业生物技 术体系（新一代工业生物技术）。 强调现代生物技术、控制技术和装备技术在 传统与现代发酵工业领域的集成应用。 虽然我
8、国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 传统发酵工业：酿造及食品 业、抗生素、氨基酸、核苷 酸、有机酸、饲料添加剂、 微生态制剂、生物农药、生 物肥料等 现代发酵工业：基因工 程药物、细胞工程药物、 疫苗；
9、替代石油工业的 大宗量的生物基化学品等， 以及传统发酵工业升级。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 传统大型发酵工 业的中央控制 现代发酵工业 的中央控制 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 复杂系统多尺度理论的应用复杂系统多尺度
10、理论的应用 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 发酵工程在生物技术中的地位 生物技术：应用自然科学和工程学的原理，依靠 生物及其细胞的催化作用，将物料进行加工以提 供产品或为社会服务的技术。 发酵工程是生物技术的应用基 础，是生物技术产业的核心。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动
11、不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 现代发酵工程主要指利用现代发酵工程主要指利用利用微 生物、动植物细胞和基因工程菌 在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、化工原理等密切物反应器研制、化工原理等密切 结合和应用的结果。结合和应用的结果。 n 发酵工程 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食
12、不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 发酵工程的发展历史(生物技术的历史） 发酵工程的发展历史 发酵现象酿造食品工业非食品工业青霉素抗菌素发酵 工业氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵）基因工程菌动 物细胞大规模培养植物细胞大规模培养藻类细胞大规模培 养转基因动物 第一个转折点：非食品工业 第二个转折点：青霉素抗菌素发酵工业 第三个转折点：切断支路代谢: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, 突变株的应用,前体、终产物、副产物等 近代转折点：基因、动物、海洋 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性
13、病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 发酵工程生产产品的流程图 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 涉及到解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与 能源等重大问题 发酵工程产业化发展 目前，全球发酵产品的年销售额在400亿美元左右，并以每 年约78的速率增长。 我国发酵行业生产企业有5000多家，主要发酵产品的年产值 高达1
14、300亿元。 发酵工程技术给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 传统的粗放型经济增长方式必定走到尽头，必 需走资源节约型、环境友好型的道路 人类社会经济发展的危机 随着人类社会经济发展，当前的能源结构、资源结 构、环境状态已不能支撑现有的发展模式。特别重要的是 随着煤、石油等能源的耗竭以及环境保护的急需，如果没 有基于科技进步的大力开发，能源和资源将难以支撑人类 社会进一步发
15、展的目标。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 基于碳氢化合物的经济转变为 基于碳水化合物的经济 将工业革命世纪转变到生物技术世纪 只有工业微生物才能将来源于太阳能的可再生资 源碳水化合物转变为现代社会所需要的化工原 料和能源。 这种能源结构和资源结构的转变直接关系到我国经济的 可持续发展，社会的稳定、和国家安全。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性
16、病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 21世纪是生物技术世纪 未来学家说：21世纪是生物技术世纪； 科学家预言： 21世纪世界即将在生物技术上取得重 大突破，新世纪之初，科学方面的主要将在生物学、 遗传学和医学、新型生物材料、能源、环境保护上有 所突破 经济学家则认为：21世纪20年代，生物经济将由目 前的形成阶段进入成长阶段，即工业生产与商业开发 阶段。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 1.4 、发酵工业的范围 1发酵食品工业(Fermented Foods) ：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、白酒，黄酒，米酒， 葡萄酒，啤酒，果酒。
