发酵工程
发布时间:2007-10-9 21:32:57

发酵工程学科

本学科坚持与地方经济建设相结合,围绕河北省的生物技术产业,开展了发酵过程优化与工艺创新、酿造工程与食品发酵、植物细胞工程等方面的研究,八五以来完成课题60余项,发表论文200篇。

研究方向之一:发酵过程优化与工艺创新

研究方向之二:酿造工程与食品发酵

研究方向之三:植物细胞工程

发酵过程优化与工艺创新

本研究方向以过程系统优化为核心技术平台,致力于发酵工艺创新,着眼于解决生产中的实际问题,以降低生产成本、提高生产技术水平、提高发酵产品和发酵产业竞争力。多年来的研究,取得了一系列具有学术价值和产业推广价值的成果。

基于生物反应动力学的发酵过程优化控制研究,是本研究方向的特色之一。“抗生素发酵过程数学模拟与计算机优化控制研究”,完全依靠自己的知识和经验,建立了一整套包含描述发酵变量在发酵过程中动态变化的数学模型,编制成计算机应用程序,实施计算机监控下的发酵全过程在线优化控制,以增加抗生素产率,降低生产成本,提高经济效益。此程序已由国家版权局注册,因而具有完整的知识产权。“高密度发酵技术研究”,基于对微生物营养生理和发酵动力学的基础研究成果的理解和运用,将培养基设计与工艺过程控制集成为平台性的“高密度发酵技术”,并在一些战略性发酵品种方面取得实际运用。国家十五攻关项目“发酵法联产丙酸钙和VB12课题,采用发酵与产物提取耦合新技术,一步发酵过程生产两种产品,可大大降低生产成本并实现清洁生产。河北省重大科技攻关课题“维生素B12高密度发酵”研究,达到国内领先水平,并且在2004年实现产业化突破,取得技术转让费超过188万元,生产规模下的技术指标达到国际领先水平。发酵过程的优化不仅在于纯粹的生物过程,而且包括分离过程。河北省重大科技攻关课题“发酵液高效预处理技术”成功解决青霉素、维生素B12等重要品种的过滤问题,取得技术转让费100多万元。

本研究方向从研究内容到课题实施,都坚持致力于发酵工程产业中实际问题的有效解决,特别是规模化地解决,创造更多的经济效益与物质财富。

酿造工程与食品发酵

本研究方向以酿造工程与食品发酵各产品的原料开发,新菌种筛选,新工艺、新技术、新装备应用和新产品开发为主,尤以各种饮料和饮料酒、淀粉及淀粉产品深加工、有机酸、氨基酸等食品发酵为特色。

发酵工程学科是现代生物技术的基础组成部分,发酵工程产业是生物技术产业的主力和主导,多数生物技术需要经过发酵工程得以实现产业化;当今世界所面临的人口、粮食、资源、环境等重大问题的解决,都寄希望于生物技术,这一点又特别地体现在酿造工程与食品发酵领域。本研究方向所涉及的产业与产品,不但与日常生活关系密切,而且在国民经济中占有重要份额,其GDP总值及其在全部GDP中所占比重,排名整个生物技术产业之首,过去、现在、乃至未来的相当长时期内,这一地位将得以保持。

本研究方向借助分子生物学、细胞工程、酶工程、遗传工程等现代生物技术手段,并运用发酵过程与分离工程等系列工程手段,致力于酿造与食品发酵过程的技术改造和技术创新,特别是在饮料酒酿造与农副产品深加工等领域的研究方面取得了系列可喜的成果,例如:在果汁和果酒类产品加工技术方面曾荣获国家外经贸部科技进步一等奖、三等奖,爱人果汁和出口白桃原浆以及浓缩苹果汁技术等实现转让,年经济效益超过千万元。近年浓缩红葡萄汁加工技术、保健型苹果醋等通过了省级技术鉴定,为国内领先水平。啤酒的高浓度酿造技术、啤酒酵母产品的深度开发研究、啤酒防氧化、酶在啤酒生产中的应用、双乙酰的测定等研究项目和论文也具有较高的学术水平,在国内同行中具有重要影响。几年来共发表论文40多篇,出版学术专著和教材6部。同时针对河北省作为我国农业大省的经济特点,课题组在农副产品的深加工方面积极开展研究工作,目前在研课题(包括纵向和横向)10项,内容包括省科技攻关课题超临界CO2流体技术在农产品加工中的作用、威士忌酒的研究、低醇(无醇)葡萄酒的研究、啤酒专用玉米糖浆的开发等,涉及到粮食作物和水果、蔬菜资源等原材料的改造、酿造菌种遗传性能的改造、发酵工艺改造和新产品开发等。本研究方向的深入研究及高层次人才培养对河北省传统发酵产业的改造和发展有着重要的意义。本研究方向稳定,有充足的研究项目来源和科研经费,实验条件具备,学术队伍结构合理,符合河北省的经济发展方向和需求。

植物细胞工程

本研究方向以组织培养、细胞培养、花药培养以及原生质体培养等为手段,进行体细胞无性系变异、细胞工程育种、植物快速大规模繁殖,植物细胞次生代谢产物的发酵法生产;并结合染色体工程的方法,进行种质资源保存、创新。

本研究方向科研人员综合利用分子生物学、细胞工程、染色体工程、遗传工程等高新技术手段,在组织细胞培养、细胞工程育种及资源创新方面作了大量工作,有些研究已达到了国内外领先水平,产生了较大学术影响。在小麦原生质体培养研究方面获重大进展,利用细胞状态调控技术,实现了对细胞培养的定向控制,提高了培养效果,原生质体再生成功,研究成果达国际领先水平,获河北省科技进步一等奖。以此较为成熟的愈伤组织及细胞培养技术为依托,近年来致力于药用植物细胞反应器大规模培养技术研究,在红豆杉、甘草及冬凌草等药用植物细胞培养方面作了大量工作,对细胞的快速增殖大规模培养、有用次生代谢产物的发生规律及提高方法进行了较为系统的研究,发表相关论文10余篇。“植物组织培养和组织分化机理的研究”,为发酵法生产药用植物细胞的次生代谢产物提供了技术基础,通过了农业部组织的成果鉴定,达国际领先水平;另外,在植物组织的超低温保存、细胞悬浮培养动力学研究、植物细胞代谢工程等方面开展了相关研究,发表论文20余篇。

生命科学和生物技术是21世纪影响社会进步和经济发展的关键学科,植物细胞工程等生物技术的研究与应用将为解决资源、环境保护与人类社会发展的矛盾提供有力的武器。同时,植物细胞工程又是利用植物细胞大量培养发酵法生产有用次生代谢产物的技术依托及研究内容。本研究方向综合利用生物技术手段,进行细胞工程方面的研究,与我校发酵工程学科在微生物制药和酿造工程等研究方向已经形成的比较优势呼应互补,有效拓展和充实了发酵工程技术体系。

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