生物工艺原理考试总结

生物工艺原理考试总结

　　生物技术：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的技术。

　　涵盖的学科：基因工程，细胞工程，发酵工程，酶工程，蛋白质工程

　　生物药物：抗生素（天然抗生素，半合成抗生素）、生化制品（胰岛素，酶抑制剂）、生物制品（疫苗，免疫球蛋白，血液制品）

　　发酵：一切依靠微生物的生命活动来获取产品的过程。

　　生物技术特点：反应条件温和，原料无毒无害，所用生物体无毒无害，反应过程从生命体自调方式进行调节，容易进行高分子化合物的合成

　　生物工艺原理：一门以生物代谢过程和对代谢过程的控制，获得生物产品共性原理为研究对象的学科。

　　内容：包括工业微生物菌种的选育与种子培养、发酵、培养基的配制、培养基和空气的灭菌，发酵的机理，生物反应动力学，生产过程的检测与控制，发酵生产染菌及防治，固定化酶和固定化细胞及应用，动植物细胞大规模培养等。

　　生物工艺过程：保藏菌种→菌种活化→发酵种子制备→发酵→提取→产品

　　培养基：提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的，按一定比例配制的多种营养物质的混合物

　　1.天然培养基→自来水 合成培养基→纯化水

　　2.按形态分为：①固体培养基（进行孢子制备、保藏，有子实体的真菌培养，固体曲）②液体培养基

　　3.按生产工艺分类：

　　(1)孢子培养基（使孢子快速繁殖）：①培养基营养成分不能太丰富②水分适中（20％—25％）③无机盐—一般不需要额外添加

　　(2)种子培养基（使孢子萌发菌丝体，让菌丝体成长为种子）：①营养丰富完全②粘度不宜过大③最后一级种子培养基成分与发酵培养基尽量接近（减短适应期，即延滞期，增长生产期）

　　(3)发酵培养基（使种子大量繁殖，合成产物）：①营养满足菌体细胞的生长，还需有合成产物所需的特定物质②原料的利用率高，发酵副产物少，三废少③原料因地制宜，价格低廉，性能稳定

　　培养基选择依据（原则）：不同微生物（酶系不同），不同目的（工艺不同），不同理化性质（PH，渗透压，水活度不同），经济节约

　　培养基的设计及确定：调查研究（菌种，代谢途径，产物的结构和性质，提取方法）→实验摸索

　　碳源

　　（一）糖类：葡萄糖、乳糖、蔗糖、淀粉、糖蜜

　　葡萄糖（淀粉水解糖）

　　特点：快速利用碳源，促进菌体细胞生长

　　注意：快速利用会抑制产物合成，代谢方向变化，生理环境的不良反应

　　（二）油脂类（微生物能分泌脂肪酶才能利用）

　　（三）有机酸（有机酸的氧化伴随着碱性物质的生成，是PH升高）

　　（四）烃醇类

　　氮源：构成菌体成分，作为酶的组分或维持酶的活性，合成含氮的产物）

　　（一）有机氮源：为微生物提供营养物质，提供产物的含氮骨架，为产物提供前体物质、金属离子和维生素，作为辅酶，提高酶的催化活性

　　种类：牛肉膏，蛋白胨，玉米浆，尿素，麸皮，米糠

　　特点：利用速率慢，营养成分全面丰富

　　（二）无机氮源

　　种类：氨水，铵盐或硝酸盐等

　　特点：细胞利用速率快，易引起PH变化

　　（三）生理酸/碱性盐

　　生理酸性盐：经微生物细胞生理代谢后生成酸性物质的无机氮源（NH4）2SO2

　　生理碱性盐：经微生物细胞生理代谢后生成碱性物质的无机氮源NaNO3

　　无机盐及微量元素：构成菌体成分，作为酶的组成部分，酶的激活剂，调节培养基渗透压，调节ph值

　　（1）磷酸盐：提供细胞、产物的磷；能量传递；磷酸盐缓冲液调节PH

　　（2）硫酸盐：构成含S产物，细胞内容物；构成辅酶活性基

　　（3）镁盐、钾盐、钠盐：酶的激活剂；调节细胞渗透压；改变细胞通透性

　　（4）微量元素：细胞产物的构成

　　生长因子：构成细胞的组分，促进生命活动的进行

　　水：微生物吸收营养物质或排泄代谢废物的介质；调节细胞生理环境的温度；作为培养基的溶剂

　　前体、促进剂、抑制剂 前体：加入培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产物分子中去，而自身的结构并没有多大的变化，但产物的量却因加入而有较大的提高

　　作用：提高产物的产量（提高合成速率，调节代谢方向，减少结构相似的其他产物的合成）有利于提取分离。

　　缺点：细胞毒性→分批添加，定量流加，在产物的生产期添加。 促进剂：对发酵起一定促进作用的物质

　　作用：促进细胞生长；改善细胞通透性；推迟菌体自溶；调节代谢过程；改善发酵液的性质；降低发酵严重产物的浓度 抑制剂：抑制一种途径而使另一种途径活跃起来

　　制备培养基应该注意的问题：快速利用的碳氮源与慢速利用的碳氮源相结合；适宜的碳氮比；生理酸/碱性盐与PH调节剂配合使用

　　影响培养基质量的因素：原材料的质量和品种、灭菌操作、水质的影响

　　淀粉水解糖：把淀粉经一定程度水解得到的混合物

　　原料：薯类、玉米、小麦、大米。

　　制备方法：酸解法、酶解法、酸酶结合法。

　　灭菌：利用物理和化学方法杀灭或除去物料及设备中一切有生命物质的过程

　　消毒：用物理或化学的方法杀死无聊、容器、器具内外的病原微生物，一般只能杀死营养细胞而不能杀死芽孢

　　灭菌方法：（1）干热灭菌法：要求保持干燥的实验器具和材料

　　（2）火焰灭菌（灼烧法）：接种针、玻璃棒、三角烧瓶

　　（3）电磁波、射线灭菌法：表面灭菌和无菌室、培培养间灯空间的灭菌

　　（4）湿热灭菌法

　　（5）化学试剂灭菌法：生产车间环境的灭菌，接种操作前小型器具的灭菌

　　（6）过滤灭菌法：热敏性澄清液体和气体灭菌

　　致死温度：杀死微生物的极限温度。

　　致死时间：在致死温度下，杀死全部微生物所需的时间。

　　热阻：微生物在某一特定条件下的致死时间。

　　相对热阻：某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。

　　微生物的热死规律—对数残留定律： dN/dt=-kN N----培养基中残留活菌数

　　在相同的温度下，K值越小则微生物越耐热；同种微生物在不同的灭菌温度下，k值不同，灭菌温度越低，k值越小；温度越高，K值越大。

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