生物工艺学第一章

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生物工艺学第1章绪论

型公司的产品相比较，竞争困难。中国的制造成本占销售价的75-80%，国外占销售价的30～35%。（2）品种少，产品结构不合理。
有机酸工业的产业状况
▪ 柠檬酸 2006年48万吨，世界柠檬酸120万吨，欧洲约为25万吨，美国43万吨，中国2006年出口51万吨。
▪ 技术水平：国内工业产酸水平12～16%，国外 18～20%。
（2）α-淀粉酶4万吨，6000u/mL，大多由国外引进菌种，其中高温淀粉酶占76%左右。
（3）蛋白酶5万吨，技术水平20000～25000u/mL ，主要是洗涤剂用酶，碱性蛋白酶。
酶制剂行业
（4）其他酶种（小酶种）小酶种:主要有纤维素酶、凝乳酶、脂肪酶、果胶酶、
葡萄糖异构酶等。 2. 国内酶制剂工业的主要困难（1）技术水平低，产品在价格与质量上不能与国外大
▪ 世界苹果酸的需求量约为2.4万吨，日本市场需要 5500～6000吨/年，主要用于食品加工、化妆品、沐浴剂。直接发酵水平10～12%，固定化细胞转化率也为90%左右。
氨基酸工业现状
氨基酸是组成
蛋白质的基本物质，是人体生命活动的必需
食品
医药
氨基酸
饲料
化妆品
保健品
氨基酸工业现状
化学合成法
▪ 3 乙醇汽油：燃料酒精与汽油按一定比例混合并具有汽油用途的醇油混合物。
酒精行业
化工9% 工业溶剂11%
世界酒精应用
情况
食用14%
我国酒精的主要用途：食用、医用、化工；问题：过多依赖食用——80% 以上；燃料酒精是开发方向之一。
燃料66%
世界乙醇应用情况
乙醇的用途以燃料乙醇为主占66%，食用乙醇14%，
指标

生物制药工艺学第一章课件ppt课件

生物药物对热、酸、碱、重金属及pH变化和各种理化因素都较敏感，生物材料又易腐败、染菌、被微生物的活动所分解或被自身的代谢酶所破坏，甚至机械搅拌、压片机冲头的压力、金属器械、空气、日光等对生物活性都会发生影响。
为此，要确保生物药物的有效药理作用，就要从原料制造、工艺过程、制剂、贮存、运输和使用各个环节严加控制。
第二节生物药物的性质和分类
一、生物药物的特点
新陈代谢是生命的基本特征之一，生物体是有组织的统一整体。生物体的组成物质及其在体内进行的一连串代谢过程都是相互联系、相互制约的。
1、所谓疾病——主要是机体受到内外环境的改变而使代谢失常，导致起调控作用的酶、激素及核酸、蛋白质等生物活性物质自身或环境发生障碍。
生物技术作为高技术领域之一，已经越来越为人们所重视。
自七十年代初，以DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志，生物技术诞生了。
由于生物技术对解决人类面临的重大问题如：粮食、健康、环境、能源等将开辟广阔的前景，所以各国政府竟相制定发展计划，国家实行优惠政策，政府和企业界巨资投入，促进生物技术的发展。
鉴于生物药物多数是生物活性分子, 其化学性质与生物学性质都很不稳定，在生产过程中又易受到微生物污染，从其他生物体制取的生物药物对人体往往是异源物质，所以对制品的均一性、有效性、安全性和稳定性等都有严格的要求。
其制造工艺设计与质量标准的制定也就与一般化学药物有较多区别。
根据中华人民共和国卫生部制定发布的《新药审批办法》规定，新药研究内容应包括工艺路线、质量标准、临床前药理及临床研究，同时，必须研究该药的物理、化学性能、纯度及检验方法、药理、毒理、动物药代动力学、临床药理、处方、剂量、剂型、生物利用度、稳定性等并提出药品质量标准草案。

生物工艺学知识点

生物工艺学知识点第一章绪论1、生物工艺学biotechnology：又称为生物技术,它是应用自然科学及工程学原理,依靠生物作用剂biologicalagents的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术;特点：多学科和多技术的结合、生物作用剂生物催化剂的参与、应用大量高、精、尖设备;;2、生物催化剂是游离的或固定化的细胞或酶的总称;生物催化剂特点：优点：①常温、常压下反应②反应速率大③催化作用专一④价格低廉缺点：稳定性差控制条件严格易变异细胞生物反应过程实质是利用生物催化剂以从事生物技术产品的生产过程processengineering;3、生物技术研究的主要内容：基因工程DNA重组技术,geneengineering、细胞工程cellengineering、酶工程enzymeengineering、发酵工程fermentationengineering、蛋白质工程proteinengineering、第二章菌种的来源1、工业生产常用的微生物细菌、酵母菌、霉菌、放线菌、担子菌、藻类;2、分离微生物新种的过程大体可分为采样、增殖、纯化和性能测定;含微生物材料的预处理方法：物理方法加热；化学方法pH；诱饵法;诱饵技术：将固体基质加到待检的土壤或水中,待其菌落长成后再铺平板;分离的效率影响因素：1培养基的养分；2pH；3加入的选择性抑制剂;3、高产培养基成分的选择准则：制备一系列的培养基,其中有各种类型的养分成为生长限制因素C、N、P、O；使用一聚合或复合形式的生长限制养分；避免使用容易同化的碳葡萄糖或氮NH4+,它们可能引起分解代谢物阻遏；确定含有所需的辅因子Co2+,Mg2+,Mn2+,Fe2+加入缓冲溶液以减小pH变化;4、代谢控制发酵MetabolicControlfermentation：用人工诱变的方法,有意识地改变微生物的代谢途径,最大限度地积累产物,这种发酵形象地称为代谢控制发酵,最早在氨基酸发酵中得到成功应用;5、菌种的衰退表观现象有哪些目的产物的产量下降营养物质代谢和生长繁殖能力下降发酵周期延长抗不良环境的性能减弱6、菌种的衰退的原因菌种保藏不当提供不了当的条件或不利的条件经诱变得到的新菌株发生回复突变7、菌种的复壮方法：纯种分离通过寄主体进行复壮淘汰已衰退的个体8、菌种的保藏的原理根据菌种的生理生化特点,人工创造条件,使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低,以减少其变异;一般可通过保持培养基营养成分在最低水平,缺氧状态,干燥和低温,使菌种处于“休眠”状态,抑制其繁殖能力;9、菌种的保藏方法：A斜面冰箱保藏法B沙土管保藏法C石蜡油封存法D真空冷冻干燥保藏法E液氮超低温保藏法第三章菌种选育1、常用菌种选育方法1自然选育:是指在生产过程中,不经过人工处理,利用菌种的自发突变spontaneousmutation而进行菌种筛选的过程;特点：自发突变的频率较低,变异程度不大;所以该法培育新菌种的过程十分缓慢; 2诱变育种:是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群,促进其突变率大幅度提高,然后采用简便、快速和高效的筛选方法,从中挑选少数符合育种目的的突变株,以供生产实践或科学研究使用;诱变育种的理论基础是基因突变;常用诱变剂：物理诱变剂、化学诱变剂碱基类似物、与碱基反应的物质、在DNA分子中插入或缺失一个或几个碱基物质、生物诱变剂3分子育种DNA重组、基因工程：用人为的方法将所需的某一供体生物的遗传物质DNA分子提取出来,在离体条件下切割后,把它与作为载体的DNA分子连接起来,然后导入某一受体细胞中,让外来的遗传物质在其中进行正常的复制和表达,从而获得新物种的一种崭新的育种技术;4杂交育种Hybridization：常规杂交育种Hybridization：一般是指人为利用真核微生物的有性生殖或准性生殖或原核微生物的接合、F因子转移、转导和转化等过程,促使两个具有不同遗传性状的菌株发生基因重组,以获得性能优良的生产菌株;原生质体融合技术：通过人工方法,使遗传性状不同的两个细胞的原生质体发生融合,并产生重组子的过程,亦称为“细胞融合”cellfusion;原生质体融合的基本过程：原生质体形成、原生质体融合、原生质体的再生;3、工程菌的不稳定性表现质粒的不稳定质粒的丢失、重组质粒的DNA片段脱落、表达产物的不稳定第三章微生物的代谢调节1、微生物代谢调节方式代谢流向的调控分为代谢物的合成和代谢物的降解；通过快速启动蛋白质的合成和有关的代谢途径,平衡各代谢物流和反应速率来适应外界环境的变化;代谢速度的调控分为酶量粗调酶合成的诱导和酶合成的阻遏和酶活细调酶活性的激活、酶活性的抑制反馈阻遏是转录水平的调节,产生效应慢；影响催化一系列反应的多个酶反馈抑制是酶活性水平调节,产生效应快;只对是一系列反应中的第一个酶起作用底物对酶的影响称为前馈;产物对酶的影响称为反馈;2、微生物初级代谢调节包括酶活调节、酶合成调节、遗传控制1酶活性的调节细调：一定数量的酶,通过其分子构象或分子结构的改变来调节其催化反应的速率;酶活调节的影响因素包括：底物和产物的性质和浓度、压力、pH、离子强度、辅助因子以及其他酶的存在等等;特点是反应快速;酶活性的调节包括：酶活性的激活和酶活性的抑制反馈抑制2酶合成的调节：通过调节酶合成的量来控制微生物代谢速度的调节机制;这类调节在基因转录水平上进行,对代谢活动的调节是间接的、缓慢的3酶合成的阻遏：在某代谢途径中,当末端产物过量时,微生物的调节体系就会阻止代谢途径中包括关键酶在内的一系列酶的合成,从而彻底地控制代谢,减少末端产物生成,这种现象称为酶合成的阻遏;末端代谢产物阻遏:由于某代谢途径末端产物的过量积累而引起酶合成的反馈阻遏;分解代谢物阻遏：当细胞内同时存在两种可利用底物碳源或氮源时,利用快的底物会阻遏与利用慢的底物有关的酶合成;这种阻遏并不是由于快速利用底物直接作用的结果,而是由这种底物分解过程中产生的中间代谢物引起的,所以称为分解代谢物阻遏过去被称为葡萄糖效应;3、改变细胞膜通透性的方法A限制培养基中生物素浓度在1～5mg/L,控制细胞膜中脂质的合成；B加入青霉素,抑制细胞壁肽聚糖合成中肽链的交联；C加入表面活性剂如吐温80或阳离子表面活性剂如聚氧化乙酰硬脂酰胺,将脂类从细胞壁中溶解出来,使细胞壁疏松,通透性增加；D控制Mn2+、Zn2+的浓度,干扰细胞膜或细胞壁的形成；E可以通过诱变育种的方法,筛选细胞透性突变株;5、人工控制微生物代谢的两种手段：1生物合成途径的遗传控制2发酵条件的控制6.谷氨酸棒杆菌生物素缺陷型生产谷氨酸的调控第四章微生物次级代谢与调节1、次级代谢产物：某些微生物在生命循环的某一个阶段产生的物质,它们一般是在菌生长终止后合成的;其生物合成至少有一部分是与核内和核外的遗传物质有关,同时也与这类遗传信息产生的酶所控制的代谢途径有关;微生物产生的次级代谢物有抗生素、毒素、色素和生物碱等;2、初级与次级代谢途径相互连接次级代谢物通常是由初级代谢中间体经修饰后形成的修饰初级代谢中间体的三种生化过程生物氧化与还原、生物甲基化、生物卤化3、前体：指加入到发酵培养基中的某些化合物,它能被微生物直接结合到产物分子中去,而自身的结构无多大变化有些还具有促进产物合成的作用;中间体是指养分或基质进入一途径后被转化为一种或多种不同的物质,他们均被进一步代谢,最终获得该途径的终产物;4、次级代谢物生物合成的原理①一旦前体被合成,在适当条件下它们便流向次级代谢物生物合成的专用途径;②在某些情况下单体结构单位被聚合,形成聚合物;这些特有的生物合成中间体产物需做后几步的结构修饰,修饰的程度取决于产生菌的生理条件;有些复杂抗生素是由几个来自不同生物合成途径组成的;第五章发酵培养基1、培养基通常指人工配制的供微生物生长、繁殖、代谢和合成所需产物的营养物质和原料,同时,培养基也为微生物等提供除营养外的其它生长所必需的环境条件2、发酵培养基的要求①培养基能够满足产物最经济地合成②发酵后所形成的副产物尽可能的少③培养基的原料应因地制宜,价格低廉；且性能稳定,资源丰富,便于采购运输,适合大规模储藏,能保证生产上的供应;④所用培养基应能满足总体工艺的要求,如不应影响通气、提取、纯化及废物处理等;3、工业上常用的碳源：葡萄糖、乳糖、淀粉、蔗糖工业上常用的氮源：无机氮源：氨水,铵盐,硝酸盐等;有机氮源：玉米浆、豆饼粉、花生饼粉、棉籽粉、鱼粉、酵母浸出液等;生理酸性物质,如硫酸铵;生理碱性物质,如硝酸钠;提供生长因子的农副产品原料：1玉米浆2麸皮水解液3糖蜜4酵母：可用酵母膏、酵母浸出液或直接用酵母粉;产物促进剂是指那些非细胞生长所必需的营养物,又非前体,但加入后却能提高产量的添加剂;4、发酵培养基的设计和优化方法正交试验设计、均匀设计、响应面分析正交试验设计：利用正交表来安排与分析多因素试验的一种设计方法;它是由试验因素的全部水平组合中,挑选部分有代表性的水平组合进行试验,通过对这部分试验结果的分析,了解全面试验的情况,找出最优的水平组合;正交实验数据分析,见教材P112-114例题,表4-16,同时确定因素的主次顺序、各因素的优水平、各因素水平的最优组合;小数点后保留一位;第六章发酵培养基灭菌和空气净化在发酵工业生产中,为了保证纯种培养,在生产菌种接种培养前,要对培养基、空气系统、消泡剂、流加物料、设备、管道等进行灭菌,还要对生产环境进行消毒,防止杂菌和噬菌体的大量繁殖;1.微生物热阻：微生物在某一特定条件下主要是温度和加热方式下的致死时间;2.对数残留定律中各符号的意义;3.理论灭菌时间的计算间歇实罐灭菌时间的计算连续灭菌的灭菌时间计算：4.灭菌温度的选择：随着温度升高,灭菌速率常数增加的倍数大于培养基中营养成分的分解速率常数的增加倍数;即当灭菌温度升高时,微生物杀灭速度提高,培养基营养成分破坏的速度减慢;5.影响培养基灭菌的因素：所污染杂菌的种类、数量、灭菌温度和时间,培养基成分、pH值、培养基中颗粒、泡沫等对培养基灭菌也有影响;6.无菌空气：指通过除菌处理使空气中含菌量降低至一个极低的百分数,从而能控制发酵污染至极小机会;此种空气称为“无菌空气”;7.介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层,将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中,而达到除菌的目的;是大多数发酵厂广泛采用的方法;按除菌机制可分为：绝对表面过滤和深层介质过滤;介质过滤除菌的机理：空气流通过这种介质过滤层时,借助惯性碰撞、拦截滞流、静电吸附、扩散等作用,将其尘埃和微生物截留在介质层内,达到过滤除菌目的;第七章种子的扩大培养1、种子扩大培养：指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程;这些纯种培养物称为种子2、种子扩大培养的目的与要求1种子扩培的目的①接种量的需要②菌种的驯化③缩短发酵时间、保证生产水平2种子的要求①菌种细胞的生长活力强,移种至发酵罐后能迅速生长,延迟期短②生理性状稳定③菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求④无杂菌污染⑤保持稳定的生产能力;3、种子罐级数：是指制备种子需逐级扩大培养的次数,取决于菌种生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度、所采用发酵罐的容积;种子罐级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响;级数大,难控制、易染菌、易变异,管理困难,一般2～4级;4、种子制备分两个阶段：实验室种子制备阶段生产车间种子制备阶段5、种龄：是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间;接种量：是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例;通常接种量：细菌1-5%,酵母菌5-10%,霉菌7-15%,有时20-25%青霉素生产的种子制备过程：安瓿管→斜面孢子→大米孢子→一级种子→二级种子→发酵第八章发酵工艺控制1、微生物发酵的生产水平取决于生产菌种本身的性能和合适的环境条件;2、发酵过程的代谢变化从产物形成来说,代谢变化就是反映发酵中的菌体生长、发酵参数的变化培养基和培养条件和产物形成速率这三者之间的关系;在分批培养过程中根据产物生成是否与菌体生长同步的关系,将微生物产物形成动力学分为①生长关联型和②非生长关联型;3、发酵方式1补料－分批发酵：指分批培养过程中,间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法;优点在于使发酵系统中维持很低的基质浓度;低基质浓度的优点：①可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾；②克服养分的不足,避免发酵过早结束;2半连续发酵：是指在补料－分批发酵的基础上,间歇地放掉部分发酵液的培养方法;优点：①可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾；②克服养分的不足,避免发酵过早结束；③缓解有害代谢产物的积累;3连续发酵：指培养基料液连续输入发酵罐,并同时放出含有产品的发酵液的培养方法;在这样的环境中培养,菌的生长就受到所提供基质的限制,培养液中的菌体浓度能保持一定的稳定状态;与传统的分批发酵相比,连续培养有以下优点：①维持低基质浓度：可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾；②避免培养基积累有毒代谢物；③可以提高设备利用率和单位时间的产量,节省发酵罐的非生产时间；④便于自动控制;4、发酵控制参数按性质分类：物理参数、化学参数、生物参数按检测手段分类：①直接参数：⑴在线检测参数⑵离线检测参数②间接参数5、发酵热发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量;Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q显-Q辐射生物热biologicalheat是菌体生长过程中直接释放到体外的热能,使发酵液温度升高;搅拌热agitationheat是搅拌器引起的液体之间和液体与设备之间的摩擦所产生的热量;6、发酵过程pH值的一般变化规律1生长阶段：菌体产生蛋白酶水解培养基中的蛋白质,生成铵离子,使pH上升至碱性；随着菌体量增多,铵离子的消耗也增多,另外糖利用过程中有机酸的积累使pH 值下降;2生产阶段：这个阶段pH值趋于稳定;3自溶阶段：随着养分的耗尽,菌体蛋白酶的活跃,培养液中氨基氮增加,致使pH又上升,此时菌体趋于自溶而代谢活动终止;7、引起发酵液pH值异常波动的因素pH值的变化决定于所用的菌种、培养基的成分和培养条件pH下降：①培养基中碳、氮比例不当;碳源过多,特别是葡萄糖过量,或者中间补糖过多加上溶氧不足,致使有机酸大量积累而pH下降；②消泡剂加得过多；③生理酸性物质的存在,铵被利用,pH下降;pH上升：①培养基中碳、氮比例不当;氮源过多,氨基氮释放,使pH上升；②生理碱性物质存在；③中间补料氨水或尿素等碱性物质加入过多;8、临界氧浓度criticalvalueofdissolvedoxygenconcentration：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度;如对产物形成而言便称为产物合成的临界氧浓度;呼吸强度又称氧比消耗速率,是指单位质量的干菌体在单位时间内所吸取的氧量,以QO2表示,单位为mmolO2／g干菌体·h;耗氧速率又称摄氧率,是指单位体积培养液在单位时间内的吸氧量,以r表示,单位为mmolO2／L·h;9、引起溶氧异常下降,可能有下列几种原因：①污染好气性杂菌,大量的溶氧被消耗掉,可能使溶氧在较短时间内下降到零附近,如果杂菌本身耗氧能力不强,溶氧变化就可能不明显；②菌体代谢发生异常现象,需氧要求增加,使溶氧下降；③某些设备或工艺控制发生故障或变化,也可能引起溶氧下降,如搅拌功率消耗变小或搅拌速度变慢,影响供氧能力,使溶氧降低;10、泡沫的形成及其对发酵的影响在大多数微生物发酵过程中,通气、搅拌以及代谢气体的逸出,再加上培养基中糖、蛋白质、代谢物等表面活性剂的存在,培养液中就形成了泡沫;形成的泡沫有两种类型：一种是发酵液液面上的泡沫,气相所占的比例特别大,与液体有较明显的界限,如发酵前期的泡沫；另一种是发酵液中的泡沫,又称流态泡沫fluidfoam,分散在发酵液中,比较稳定,与液体之间无明显的界限大量的泡沫引起的负作用：发酵罐的装料系数减少、氧传递系统减小；增加了菌群的非均一性；造成大量逃液,增加染菌机会；严重时通气搅拌无法进行,菌体呼吸受到阻碍,导致代谢异常或菌体自溶；消泡剂的添加将给提取工序带来困难;泡沫的消除调整培养基中的成分如少加或缓加易起泡的原料或改变某些物理化学参数如pH 值、温度、通气和搅拌或者改变发酵工艺如采用分次投料来控制,以减少泡沫形成的机会;采用菌种选育的方法,筛选不产生流态泡沫的菌种,来消除起泡的内在因素;采用机械消泡或消泡剂来消除已形成的泡沫;常用的消泡剂有4大类：天然油脂类、脂肪酸和酯类、聚醚类、硅酮类11、造成染菌的主要原因设备渗漏空气带菌种子带菌灭菌不彻底技术管理不善第十章下游加工过程概论1、下游技术工程downstreamprocessing：对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料,经提取分离、加工并精制目的成分,最终使其成为产品的技术;2.发酵液的特点1含水多,产物含量低；2含菌体蛋白；3溶有原来培养基成分；4相当多的副产物和色素；5易被杂菌污染或使产物进一步分解；6易起泡,粘性物质多;3、整个下游加工过程应遵循下列四个原则1时间短；2温度低,选择在生物物质的温度范围内；3pH适中;4严格清洗消毒包括厂房、设备及管路,注意死角;4、一般下游加工过程可分为4个阶段1培养液发酵液的预处理和固液分离；2初步纯化提取；3高度纯化精制；4成品加工;5、下游加工过程的一般流程第十二章发酵液的预处理和固液分离方法1、改善发酵液过滤特性的物理化学方法：调酸等电点、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加反应剂、冷冻-解冻及添加助滤剂等;2、凝聚——指在电解质作用下,由于胶粒之间双电层电排斥作用降低,电位下降,而使胶体体系不稳定的现象；常用的凝聚剂电解质有：硫酸铝Al2SO4318H2O明矾；氯化铝AlCl36H2O;三氯化铁FeCl3;硫酸亚铁FeSO4·7H2O；石灰；ZnSO4；MgCO3絮凝——指在某些高分子絮凝剂存在下,基于桥架作用,使胶粒形成较大絮凝团的过程;工业上使用的絮凝剂可分为三类：1有机高分子聚合物,如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物；2无机高分子聚合物,如聚合铝盐、聚合铁盐等；3天然有机高分子絮凝剂,如聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等;目前最常见的高分子聚合物絮凝剂有机合成的聚丙烯酰胺polyacrylamide类衍生物3、杂蛋白的去除方法有沉淀法、变性法、吸附法4、固液分离的方法：重力沉降、浮选、旋液分离、介质过滤、离心;5、根据过滤机理,过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤;第十三章细胞破碎1、细胞破碎的阻力：细菌破碎的主要阻力:肽聚糖的网状结构,网状结构越致密,破碎的难度越大,革兰氏阴性细菌网状结构不及革兰氏阳性细菌的坚固；酵母细胞壁破碎的阻力:主要决定于壁结构交联的紧密程度和它的厚度；霉菌细胞壁中含有几丁质或纤维素的纤维状结构,其强度比细菌和酵母菌的细胞壁有所提高;2、常用破碎方法机械法：珠磨法固体剪切作用、高压匀浆法液体剪切作用、超声破碎法液体剪切作用、X-press法固体剪切作用;非机械法：酶溶法酶分解作用、化学渗透法改变细胞膜的渗透性、渗透压法渗透压剧烈改变、冻结融化法反复冻结-融化、干燥法改变细胞膜渗透性3、破碎率的测定方法1直接测定法2目的产物测定法3导电率测定法第十四章沉淀法Precipitation1、固相析出技术：通过加入某种试剂或改变溶液条件,使生化产物溶解度降低,以固体形式沉淀和晶体从溶液中沉降析出的分离纯化技术;结晶法：在固相析出过程中,析出物为晶体称为结晶法;沉淀法：在固相析出过程中,析出物为无定形固体称为沉淀法;常用的沉淀法：盐析法、有机溶剂沉淀法和等电点沉淀法等;2、盐析Saltinducedprecipitation：在高浓度的中性盐存在下,蛋白质酶等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低,产生沉淀的过程;原因如下：1无机离子与蛋白质表面电荷中和,形成离子对,部分中和了蛋白质的电性,使蛋白质分子之间的排斥力减弱,从而能够相互靠拢；2中性盐的亲水性大,使蛋白质脱去水化膜,疏水区暴露,由于疏水区的相互作用导致沉淀；Ks盐析法：在一定pH和温度下,改变体系离子强度进行盐析的方法；β盐析法：在一定离子强度下,改变pH和温度进行盐析；常用的盐析用盐：硫酸铵、硫酸钠,磷酸盐,柠檬酸盐;3、有机溶剂沉淀：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂,降低溶质的溶解度,使其沉淀析出;原理：1降低了溶质的介电常数,使溶质之间的静电引力增加,从而出现聚集现象,导致沉淀;2有机溶剂的水合作用,降低了自由水的浓度,降低了亲水溶质表面水化层的厚度,降低了亲水性,导致脱水凝聚;常用的有机溶剂沉析剂：乙醇：沉析作用强,挥发性适中,无毒常用于蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的沉析；丙酮：沉析作用更强,用量省,但毒性大,应用范围不广；4、等电点沉淀：调节体系pH值,使两性电解质的溶解度下降,析出的操作称为等电点沉淀;原理：蛋白质是两性电解质,当溶液pH值处于等电点时,分子表面净电荷为0,双电层和水化膜结构被破坏,由于分子间引力,形成蛋白质聚集体,进而产生沉淀;第十五章膜过滤法1、膜过滤法指以压力为推动力,依靠膜的选择性,将液体中的组分进行分离的方法;基本原理是筛孔分离过程;在压差的推动下,原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧,所得到的液体一般称为滤出液或透过液,而大的粒子组分被膜截留;包括微滤MF、超滤UF、纳滤NF和反渗透RO四种过程;在工业上用得最广的膜材料是醋酸纤维素和聚砜;浓差极化：当溶剂透过膜,而溶质留在膜上,使膜面浓度增大,并高于主体中浓度,这种浓度差导致溶质自膜面反扩散至主体中,这种现象称为浓差极化;在超滤中,为减少浓差极化,通常采用错流操作;膜的污染：膜在使用中,尽管操作条件保持不变,但通量仍逐渐降低的现象;污染原因：膜与料液中某一溶质的相互作用；吸附在膜上的溶质和其它溶质的相互作用;。

生物工艺学第一章

生物工程教研室
生物工艺学
1.2 生物技术发展简史
1.2.1 传统经验制造技术传统经验制造技术——天然发酵阶段天然发酵阶段
酿酒制醋是人类最早通过实践所掌握的生物技术之酱油、泡菜、奶酒、一；酱油、泡菜、奶酒、干酪制作、面团发酵、干酪制作、面团发酵、粪便和秸秆的沤制等
生物工程教研室
我国古代的酿酒作坊四川新都县出土的汉代画像）（四川新都县出土的汉代画像）
生物工艺学
废水的生物处理过程细胞反应过程类和规模都在不断地扩大。它是利用微生物本类和规模都在不断地扩大。目前已进行工采用活细胞为催采用游离酶或固化剂时的反应过业生产的主要有以下三种：业生产的主要有以下三种：身的分解能力和净定化酶为催化剂程。包括微生物时的反应过程，时的反应过程，发酵反应过程，化能力，发酵反应过程，化能力，除去废水中污浊物质的过程。固定化细胞反应中污浊物质的过程。称为酶催化反应过程和动植物细过程。过程。胞培养过程。胞培养过程。
年代公元前30～世纪公元前～20世纪公元前10世纪公元前世纪公元前6世纪公元前世纪公元11世纪公元世纪公元12世纪公元世纪公元17世纪公元世纪公元18世纪公元世纪 1880～1920 ～ 1920～1940 ～ 1940～1950 ～ 1950～1960 ～ 1960～1970 ～ 1970～1980 ～ 1980～～酱油以霉治外创人痘接种酒精（从酒中蒸出）酒精（从酒中蒸出）人工培植蘑菇牛痘接种乳酸、面包酵母、乙醇、甘油、丙酮丁醇淀粉酶、丁醇、乳酸、面包酵母、乙醇、甘油、丙酮-丁醇、淀粉酶、转化酶柠檬酸、葡萄糖酸、蛋白酶、核黄素、山梨糖柠檬酸、葡萄糖酸、蛋白酶、核黄素、青霉素、短杆菌肽、链霉素、金霉素、衣康酸、青霉素、短杆菌肽、链霉素、金霉素、衣康酸、纤维素酶等谷氨酸、土霉素、四环素、卡那霉素、葡萄糖酸、谷氨酸、土霉素、四环素、卡那霉素、葡萄糖酸、赤霉素等葡萄糖异构酶、头孢霉素、万古霉素、甾体生物转化、葡萄糖异构酶、头孢霉素、万古霉素、甾体生物转化、黄原胶阿霉素、右旋糖苷酶、维生素、苹果酸、阿霉素、右旋糖苷酶、维生素C、苹果酸、普鲁兰多糖等阿维菌素、苯丙氨酸、环氧乙烷、丙稀酰胺、聚羟基丁酸酯阿维菌素、苯丙氨酸、环氧乙烷、丙稀酰胺、产品面包发酵、果汁酿酒、原始啤酒、醋酱、面包发酵、果汁酿酒、原始啤酒、醋酱、奶酪

《生物制药工艺学》学习笔记

第一章生物药物概论1、生物药物的分类：（1）基因重组多肽、蛋白类治疗剂（2）基因药物（3）天然生物药物（4）合成与部分合成的药物。

DNA重组药物和基因药物的区别：DNA重组药物即应用重组DNA技术（包括基因工程技术和蛋白质工程技术）制造的重组多肽、蛋白质类药物和疫苗、单克隆抗体与细胞因子等；基因药物即以基因物质（DNA或RNA）为基础，研究而成的基因治疗剂、基因疫苗、反义药物和核酶等。

2、生物药物的作用特点：药理学特性：（1）药理活性高（2）治疗的针对性强，治疗的生理、生化机制合理，疗效可靠。

（3）毒副作用较少，营养价值高。

（4）生理副作用常用发生。

理化特性：（1）生物材料中的有效物质含量低，杂质种类多且含量相对较高。

（2）生物活性物质组成结构复杂、稳定性差。

（3）生物材料易染菌，腐败。

（4）生物药物制剂的特殊要求。

3．DNA重组药物有：（1）细胞因子干扰素类：α-干扰素、β-干扰素、γ-干扰素（2）细胞因子白介素类和肿瘤坏死因子：白介素-2（IL-2）和突变型白介素-2（Ser125-IL-2）肿瘤坏死因子类主要有TNF-α和TNF-α受体。

（3）造血系统生长因子类：粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）、巨噬细胞粒细胞集落刺激因子（GM-CSF）、促红细胞生成素（EPO）、促血小板生成素（TPO）干细胞生长因子（SCF）（4）生长因子类：胰岛素样生长因子（IGF）、表皮生长因子（EGF）、血小板衍生生长因子（PDFD）、转化生长因子（TGF-α和 TGF- β）、神经生长因子及各种神经营养因子。

（5）重组多肽与蛋白质类激素：重组人胰岛素（rhInsulin）、重组人生长激素（rhGH）、促卵胞激素（FSH）、促黄体生成素（LH）和绒毛膜促性腺激素（HCG）、重组人白蛋白和重组人血红蛋白（6）心血管病治疗剂与酶制剂：Ⅷ因子、水蛭素、tpA、rtpA、尿激酶、链激酶、葡激酶、天冬酰胺酶、超氧化歧化酶、葡萄糖脑苷酶及DNsae等（7）重组疫苗与单抗制品：重组乙肝表面抗原疫苗、乙肝基因疫苗、AIDS疫苗、流感疫苗、痢疾疫苗和肿瘤疫苗。

生物工艺学

生物工艺学(Biotechnology)是一门利用生物代谢过程并借助于对代谢过程的控制来高效获得生物产物和以高效分离目标产物形成产品过程的组装技术为研究对象的应用学科。

生物技术建立时期的技术和理论基础:重要的技术基础：显微镜的发明重要的理论基础：细胞学说和生物酶催化理论乳酸菌:由糖类生成乳酸的一类细菌。

同型乳酸发酵:葡萄糖通过EMP途经，并且只单纯产生两分子乳酸的发酵；异型乳酸发酵：葡萄糖经HMP途径发酵后除主要产生乳酸外还产生乙醇、乙酸、二氧化碳等多种产物的发酵。

微生物育种的几种常规方式：1.自然育种微生物可遗传的特性发生变化称为变异，又称突变，是微生物产生变种的根源，同时也是育种的基础。

自然突变是指在自然条件下出现的基因变化。

从自然界分离新菌种一般包括以下几个步骤：（1）采样（2）增殖培养（3）纯种分离(4) 生产性能的测定一般采用两步法，即初筛和复筛，初筛通常采用较为简单直观的方法，比如透明圈法、抑菌圈法等。

2.诱变育种诱变育种是通过人工处理微生物，使之发生突变，并运用合理的筛选程序和方法，把适合人类需要的伏良菌株选育出来的过程。

人工诱变与自发突变相比可大大提高微生物的突变率，使人们可以简便、快速地筛选出各种类型的突变株，供生产和研究之用。

诱变育种基本程序：（1）出发菌株的挑选（2）敏感菌和适合对象的选择（3）诱变剂的选择：选择原则是使用的方便性和有效性(4)诱变剂量的选择(5)初筛（粗筛）最常用的有透明圈法、抑菌圈法和颜色变化等方法。

(6)复筛（精细筛选）通常选用液体摇瓶培养方法，直接检测所需的产物量。

营养缺陷型的筛选:(1)营养缺陷型是指某一菌株在诱变后丧失了合成某种营养成分的能力，主要是指合成维生素、氨基酸及嘌呤、嘧啶的能力，使其在基本培养基中不能正常生长，而必须在此培养基中加入相应物质才能生长的突变株。

(2)筛选过程在诱变后通常通过中间培养、淘汰野生型、营养缺陷型检出、营养缺陷型鉴定等步骤，最终筛选出营养缺陷型。

生物工艺学

一、名词解释：1、初级代谢产物：是指微生物产生的、生长和繁殖所必需的物质.2、次级代谢产物：是指由微生物产生的，与微生物生长和繁殖无关的一类物质.3、分批培养：将种子和培养液一次性装入反应器内进行培养,细胞不断生长,产物不断形成，经过一段时间的反应后取出整个反应系统.4、连续培养：指以一定的速率向发酵液中添加新鲜培养基的同时，以相同的速率流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定不变，使培养物在近似恒定状态下生长的培养方法.5、基本培养基：仅能满足微生物野生型菌株生长需要的最低成分组合培养基，称为基本培养基.6、选择培养基：用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基.7、突变菌株：通过在实验中诱变而获得的、具有较稳定遗传性的同一菌种的变异类型.8、突变菌落：应用突变技术对微生物进行改造并经过培养形成的肉眼可见有一定形态结构等特征的子细胞的群落.9、原生质：无细胞壁的裸露的球形细胞.（细胞内生命物质的总称）10、厌氧发酵：在缺氧条件下，细胞进行无氧酵解，仅获得有限的能量以维持生命活动，丙酮酸继续进行代谢可产生酒精及其他厌氧代谢产品的发酵方式.11、好氧发酵：在有氧条件下，细胞进行有氧代谢生成丙酮酸后，进入TCA循环，进而产生一系列有氧发酵产品的发酵方式.12、倍增时间：微生物细胞浓度增加一倍所需要的时间.t d=ln2/μ=0.693/μ13、摄氧率（OUR）：单位体积发酵液中的微生物在单位时间内所摄取氧的量. 单位：m mol(O2) /l · h（每小时每立升发酵液中微生物所摄取氧的量.）14、呼吸商：微生物在发酵过程中CO2的释放速率与摄氧率的比值.15、比生长速率：每小时单位质量的菌体所增加的菌体量称为菌体比生长速率.比生长速率μ=1/x·dx/dt16、临界氧浓度：微生物对发酵液中溶解氧浓度的最低要求——临界氧浓度Cc17、前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高.18、连续灭菌：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程.19、种子扩大培养：是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程.20、代谢控制：为了使生产过程达到预期目的，获得较高的产品得率，采取各种不同的方法测定生物代谢过程中代谢变化的各种参数，掌握代谢过程的变化情况，结合代谢控制理论，有效控制发酵过程的方法.21、贴壁生长：细胞离体培养时，必须贴附在固体介质表面上进行生长的细胞生长方式.22、悬浮生长：细胞离体培养时，不需要附着物，只需悬浮于培养液中就可良好生长的细胞生长方式.23、补料分批发酵(FBC)：又称半连续培养或半连续发酵，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法.二、基本过程：1、种子制备过程：菌种的选育：（1）自然选育：①从自然界分离并筛选而获得菌株：采样→增殖培养→纯化→性能鉴定.②从微生物自然突变体获得菌株.（2）诱变育种：出发菌株→斜面培养（或摇瓶培养）→单细胞或单孢子悬液→诱变剂处理→平板分离→斜面培养（或摇瓶培养）→初筛→斜面培养（或摇瓶培养）→复筛→斜面培养（或摇瓶培养）→中试→生产实践.2、菌种保藏方法：培养基传代培养斜面、平板生活态基本方法：寄主传代培养冷冻液氮、低温冰箱休眠态干燥沙土管、冷冻真空干燥具体常用的方法有：1蒸馏水悬浮法；2斜面传代保藏；3矿物油中浸没保藏；4干燥载体保藏；5冷冻保藏：（1）普通冷冻保藏技术（-20︒C）；（2）超低温冷冻保藏技术（-60︒C以下）；（3）液氮冷冻保藏技术；6真空冻干保藏；7寄主保藏3、微生物降解有机物的过程：糖化方法：不完全厌氧消化(酸发酵)（1）煮出糖化法：将部分糖化醪液分批地加热到沸点，与其余未煮沸的醪液混合，使全部醪液的温度分阶段的升高到不同酶分解底物所要求的温度，最后达到糖化终了温度.根据部分醪液煮沸的次数不同可分为一次、二次和三次煮出法.三次煮出糖化法是典型煮出法适合于各种质量麦芽，工艺过程如下：三次煮出法的特点：经历了三次煮沸、三次升温.其中：35℃——浸渍温度，使麦芽中的酶溶出、低温酶发生作用；（浸渍阶段）50℃——蛋白质分解温度，使麦芽中的蛋白质得以分解；（蛋白质分解阶段）65~ 68℃——淀粉转化为糖的适宜温度；（糖化阶段）78℃——终止酶作用、固定麦汁成分的温度.（固定麦汁成分阶段：α-淀粉酶仍起作用，而其它酶则受到抑制或失活.）（2）浸出糖化法：将全部醪液从一定的温度开始，缓慢分段升温到糖化终了温度，利用酶的作用进行糖化，浸出糖化法没有煮沸阶段.5、乙醇、乙酸生产过程（方程式）酒精发酵：C6H12O6+2ADP+2H3PO4→2CH3CH2OH+2CO2+2ATP醋酸发酵：C6H12O6 +2H2O→2CH3COOH+2CO2+8H++8e2CO2+8H++8e→CH3COOH+ 2H2O净反应：C6H12O6→3CH3COOH6、COD、BOD意义：生化需氧量BOD：表示在有氧的情况下,由于微生物的活动,可降解有机物使其稳定化所需要的氧量.实际应用时常用BOD5表示；化学需氧量COD：表示在一定条件下,水中有机物与强氧化剂作用所消耗的氧量.实际应用时常用CODcr 表示.8、在味精生产中，谷氨酸合成期采用的控制过程：①控制发酵的环境条件：溶解氧、NH4+、pH值、磷酸、生物素②控制细胞渗透性：通过改变细胞渗透性，实现谷氨酸的积累.③控制旁路代谢.④促进ATP的积累，以利于谷氨酸的生物合成.9、在发酵过程中，如何控制发酵液的pH值（简述发酵过程中pH的调控方法）：答：（1）调节基础培养基的配方.C/N、碳源种类和浓度（2）补料的控制.①简单的加酸加碱；②补入无机氮源；③同时补入碳氮源.（3）其他：调节温度，调节溶氧等.10、菌种分离方法：①营养缺陷型的筛选：诱变→中间培养、淘汰野生型、检出营养缺陷性、确定生长谱↑↑（抗生素法、菌丝过滤法、（逐个测定法、夹层平板法、限量营养法、影印接种法）差别杀菌法和饥饿法）②突变株的筛选：随机筛选方法、理性化筛选↑↑摇瓶、琼琼脂块初级代谢、次级代谢高产菌株筛选（营养缺陷型突变株的筛选：影印平板法；抗生素方法）六道例题：（x:细胞浓度，g/L;）例 1.以乙醇为唯一碳源进行产气杆菌发酵培养,菌体初始浓度X0= 0.1kg/m3培养至 3.2h,菌体浓度为X t= 8.44kg/m3如果不考虑延迟期,比生长速率m一定,求倍增时间t d，解:t d=ln2/μ=0.693/μln（x/x0）=μtμ= ln(x/x0)·1/tμ=ln(8.44/0.1)·(1/3.2)=1.386(h)t d=ln2/μ=0.693/μ=0.693/μ=0.693/1.386=0.5(h)例2:乙醇为基质,好氧培养酵母,反应方程为:C2H5OH+bNH3+aO2= c[CH1.75O0.5N0.15 ]+eH2O +dCO2呼吸商:RQ=CO2生成速率/O2消耗速率=0.6，求各系数a,b,c,d,e补充：1、灭菌的方法：1、化学试剂灭菌法：化学试剂：甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等；适用范围：环境空气、皮肤及器械的表面消毒2、射线灭菌法：电磁波、紫外线或放射性物质；适用范围：无菌室、接种箱3、干热灭菌法：常用烘箱，灭菌条件为在160℃下保温1h ；适用范围：金属或玻璃器皿4、湿热灭菌法：利用饱和蒸汽进行灭菌、条件为：121℃，30min ；适用范围：广泛应用于生产设备及培养基的灭菌例：高压灭菌锅5、过滤除菌法：利用过滤方法阻留微生物适用范围：制备无菌空气2、啤酒生产工艺过程：大麦→粗选→精选→浸麦→发芽→绿麦芽→干燥→粉碎→糊化、糖化→过滤→煮沸→回旋沉淀→冷却↑↑水酒花、糖→冷麦汁→发酵→成熟→过滤→包装→分销.3、发酵类型：生长关联型、部分生长关联型、非生长关联型.4、工业上常用的氮源：无机氮：氨水，铵盐，硝酸盐；有机氮：玉米浆，豆饼粉，花生饼粉，棉籽粉，鱼粉，酵母浸出液等.工业上常用的碳源：玉米淀粉、马铃薯工业上常用的无机盐：磷酸盐：A TP，ADP是重要的能量专递因子，常用K3PO4·3H2O，Na2HPO4；硫酸镁：是酶的激活剂，一般用MgSO4·7H2O；钾盐：是酶的激活剂，一般用K3PO4·3H2O微量元素：Fe，Mn5、消耗每单位数量的基质所得到的菌体,称为基质的生长得率Y x/s=菌体增加的量/消耗基质的量Y P/s=产物增加的量/消耗基质的量6、泡沫的控制，可以采用三种途径：①调整培养基中的成分或者改变发酵工艺来控制泡沫形成的机会.②采用机械消泡或消泡剂消泡这两种方法来消除已形成的泡沫③采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素对于已形成的泡沫，工业上可以采用机械消泡和化学消泡剂消泡或两者同时使用消泡.7、味精生产工艺流程：（糖化过程加需硫酸镁活化酶制剂）谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A(乙酰COA)，然后进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸.α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下，生成谷氨酸.举出几个发酵参数温度、罐压、空气流量、搅拌转速、pH、溶氧、效价、糖含量、前体浓度、菌体浓度等.。

生物制药工艺学习题选择填空

第一章生物药物概述一、填空：1、我国药物的三大药源指的是化学药物、生物药物、中药2、现代生物药物已形成四大类型，包括基因重组多肽和蛋白质、基因药物、天然生化药物、合成与部分合成的生物药物二、选择题：1、以下能用重组DNA技术生产的药物为（B）A、维生素B、生长素C、肝素D、链霉素2、下面哪一种药物属于多糖类生物药物（C）A、洛伐他汀B、干扰素C、肝素D、细胞色素C3、能用于防治血栓的酶类药物有（D）A、SODB、胰岛素C、L-天冬酰胺酶D、尿激酶4、环孢菌素是微生物产生的（A）A、免疫抑制剂B、酶类药物C、酶抑制剂D、大环内酯类抗生素5、下列属于多肽激素类生物药物的是（D）A、ATPB、四氢叶酸C、透明质酸D、降钙素6、蛋白质工程技术改造的速效胰岛素机理是（D）A. 将猪胰岛素B30位改造为丙氨酸，使之和人胰岛素序列一致B. 将A21位替换成甘氨酸，B链末端增加两个精氨酸，使之在pH4溶液中可溶C. 将B29位赖氨酸用长链脂肪酸修饰，改变其皮下扩散和吸收速度D. 将人胰岛素B28位与B29位氨基酸互换，使之不易形成六聚体第二章生物制药工艺技术基础一、填空题1、从生物材料中提取天然大分子药物时，常采用的措施有采用缓冲系统、添加保护剂、抑制水解酶作用等。

2、生化活性物质浓缩可采用的方法有盐析浓缩、有机溶剂沉淀浓缩、超滤浓缩、真空减压浓缩或薄膜浓缩、用葡聚糖凝胶浓缩、用聚乙二醇浓缩3、生化活性物质常用的干燥方法有减压干燥、喷雾干燥、冷冻干燥4、冷冻干燥是在低温、低压条件下，利用水的升华性能而进行的一种干燥方法。

5、微生物菌种的分离和纯化可以用的方法有平板划线法、稀释后涂布平板法。

6、微生物菌种的自然选育是指利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理，通过分离、筛选排除衰变型菌落，选择维持原有生产水平的菌株。

7、诱变时选择出发菌株时应考虑出发菌株的稳定性、选用具备某种优良特性、对诱变剂敏感、菌种的生理状态及生长发育时间等问题。

生物工艺学

第一章绪论1.生物工艺学：生物技术，以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的过程技术手段，按照设计改造生物体或生物原料，为人类生产出所需要产品或达到某种目的的技术。

2.生物工艺学特点：一门综合性学科，采用生物催化剂，利用可再生资源为主要原料，设备简单，耗能较低。

3.生物催化剂：游离或固定化细胞或酶的总称。

4.1928年英国人弗来明发现青霉素第二章工业微生物菌种选育、制备与保藏1.工程菌：细菌、放线菌（生产各种抗生素）、酵母菌、霉菌2.工程菌的菌种选育：自然育种、诱变育种、杂交育种、基因工程育种3.自然育种步骤：采样、增殖培养、纯种分离（单菌落分离法）和性能测定4.重组DNA技术：目标DNA片段的获得、与载体DNA分子的连接、重组DNA分子引入宿主细胞、选出含有所需重组DNA分子的宿主细胞5.种子制备：摇瓶种子制备、种子罐种子制备6.工业微生物菌种的保藏：冷冻干燥保藏法、液氮保藏法、斜面保藏法、液体石蜡覆盖保藏法、载体保藏法、悬液保藏法第三章工程培养基及其设计1.工业培养基：为微生物提供生长繁殖和生物合成各种代谢所需的，按照一定比例而配置的多种营养物质的混合物。

2.工业大规模发酵培养基配置原则(1)提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分(2)有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物的转化率(3)有利于提高产物的浓度，以提高单位容量发酵罐的生产能力(4)有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期(5)尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化(6)原料价格低廉，质量稳定，取材容易(7)所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗(8)有利于产品的分离纯化，尽可能减少“三废”物质的产生。

3.培养基成分：碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子、水4.蛋白胨为氮源、葡萄糖为碳源、能源5.微量元素：10-8 -10-6mol/L；大量元素：10-4 -10-3mol/L6.制备培养基的基本原则：目标明确、营养协调、条件适宜、经济合理7.C/N低，利于微生物的生长与繁殖；C/N高，有利于获取代谢产物或用作发酵培养基。

生物制药工艺学第一章课件优选演示

1、生物药物——利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。
1980-1982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获
例：干扰素，得生干扰长素素，，1升胰细岛胞培素养，物抗可得生到素20，-40疫毫升苗干，扰白素。蛋1白987等年开始用
气病和脚气病的复发，比欧洲人早一千年
20．首创以砷剂（雄黄等）治疗疟疾病，比英国人用砒霜制成的孚勒氏早一千年；
21．第一个提出“防重于治”的医疗思想； 22．首用羊餍（羊甲状腺）治疗甲状腺肿； 23．是我国历史上第一位深入民间，向群众和同行虚心学习、
收集校验秘方的医生；
24.中西医结合工作第一人。 25.第一个发明导尿术
13．第一个提出“针灸会用，针药兼用”和预防“保健灸法”；
14．系统、全面论述药物种植、采集、收藏的第一人； 15．第一个提出并试验成功野生药物变家种； 16．首创地黄炮制和巴豆去毒炮制方法； 17．首用胎盘粉治病； 18．最早使用动物肝治眼病，动物肝富含维生素A 19．第一个治疗脚气病并最早用彀树皮煎汤煮粥食用预防脚
不仅在药物学方面有巨大成就，在化学、地质、天文等方面，都有突出贡献。它在化学史上，较早地记载了纯金属、金属、金属氯化物、硫化物等一系列的化学反应。同时又记载了蒸馏、结晶、升华、沉淀、干燥等现代化学中应用的一些操作方法。
2.近代生物制药发展阶段
•30年代中期建立了小鼠和鸡胚培养病毒的方法，从而制成黄热病、流感、乙型脑炎、森林脑炎和斑疹伤寒等疫苗。
李时珍 11世纪沈括
1836年，从胃液中提取出了消化蛋白质的物质。解开胃的消化之谜。

生物工艺学-1(09)(第一章啤酒概述)1

中国人最早自建的啤酒厂是1904年在哈尔滨建立的东北三省啤酒厂﹐其次是1914年建立的五洲啤酒汽水厂( 哈尔滨)﹐1915年建立的北京双合盛啤酒厂﹐1920年建立的山东烟台醴泉啤酒厂(烟台啤酒厂前身)﹐1935年建立的广州五羊啤酒厂(广州啤酒厂前身)。当时中国的啤酒业发展缓慢﹐分布不广﹐产量不大。生产技术掌握在外国人手中﹐生产原料麦芽和酒花都依靠进口。
德国很早就有啤酒行业的组织—德国啤酒协会。这个组织的标志就是啤酒作坊的糖化锅和三件典型工具，外加作为啤酒原料的大麦、啤酒花。是中世纪德国啤酒生产的真实写照，至今德国的啤酒工厂还悬挂这一标志。
4、古啤酒生产技术的发展啤酒的原型到现代啤酒，也并非一蹴而就。原始的啤酒，有的是将发芽的大麦，加水贮于敞口容器中天然发酵而成：有的是先将大麦、小米等物制成面包，粉碎后至于水中发酵而成；还有将发酵后的酒液加入香料，煮热后再饮用。
（6）多种抗氧物质。如从原料麦芽和酒花中得到的多酚或类黄酮，在酿造过程中形成的还原酮和类黑精以及酵母分泌的谷胱甘肽等，都是减少氧自由基积累的最好的还原性物质。特别是多酚中的酚酸、香草酸和阿魏酸，可以避免对人体有益的低密度脂（LD）遭到氧化，防止心血管病的发生。
2、啤酒的饮用啤酒需冷藏后饮用，最佳温度为8 ～ 10°C。温度太低时，啤酒会无味，无泡沫；温度较高时，啤酒味道变苦。
这一带就是今天的伊拉克叙利亚、伊朗等阿拉伯国家所在地。
上古时代，两河流域盛产野生大麦。野生大麦有一特点，一旦成熟，立即脱落，收获不易。苏美尔人的祖先逐步选育出产量高、不易脱粒的大麦品种，进行人工栽培，驯化成优良的二棱大麦品种。在苏美尔人的象形文字中，很早就有大麦的象形符号文字。
大约是8000年前，在两河流域的苏美尔地区发现的石刻壁画，展示了古代啤酒的酿造工艺：

(完整版)生物制药工艺学名词解释

生物制药工艺学名词解释：第一章：1. 药品：一定剂型和规格的药物并赋予一定的形式（如包装），而且经过有关部门的批准,有明确的作用用途。

药物：能影响机体生理、生化和病理过程，用以预防、诊断、治疗疾病和计划生育的化学物质。

2. 生物药物Biopharmaceuticals:以生物体、生物组织或其成份为原料综合应用生物学、物理化学与现代药学的原理与方法加工制成的药物.3. 生物活性Biological activity，Bioactivity：对活组织如疫苗有影响的特性。

4。

酶工程enzyme engineering：酶学与工程学互相渗透结合，发展形成的生物技术，它是从应用目的出发，研究酶和应用酶的特异催化功能，并通过工程化过程将相应原料转化成所需产物的技术。

5。

固定化酶immobilized enzyme：是指借助于物理和化学的方法把酶束缚在一定空间内并具有催化活性的酶制剂.6。

组合生物合成combinatorial biosynthesis（组合生物学combinatorial biology）：应用基因重组技术重新组合微生物药物的基因簇，产生一些非天然的化合物。

7. 药物基因组学：一门研究个人的基因遗传如何影响身体对药物反应的科学。

8。

凝聚作用coagulation：指在电解质作用下,胶粒粒子的扩散双电子层排斥电位降低，破坏了胶体系统的分散状态，使胶体粒子发生聚集的过程.9. 萃取extraction：将物质从基质中分离出来的过程。

一般指有机溶剂将物质从水相转移到有机相的过程.10. 反萃取stripping/back extraction：将萃取液与反萃取剂相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相的过程。

11. 萃取因素/萃取比:萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总量之比。

12. 分离因素separation factor：在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值。

13. 双相萃取技术two—aqueous phase extraction:利用不同的高分子溶液相互混合可产两相或多相系统,静置平衡后,分成互不相溶的两个水相，利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。

生物工艺学课件

近几年来，日本、美国的一些科学家对香菇的抗癌作用进行了深入的研究，发现香菇中的“1， 2-β -葡萄糖苷酶”及两种糖类物质具有抗癌作用。
B：病毒(virus)
其特点如下：
1. 形体微小，体积比细菌小的多。
2. 没有细胞结构，是一种独特分子的生物，主要由核酸和蛋白质构成。
3. 营寄生生活，由于缺乏独立代谢的酶体系，不能脱离寄主而自行生长繁殖，有专一性。
豉等的制作。毛霉的用途很广，常出现在酒药中，能糖化淀粉并能生成少量乙醇，产生蛋白酶，有分解大豆蛋白的能力，我国多用来做豆腐乳、豆豉。许多毛霉能产生草酸、乳酸、琥珀酸及甘油等，有的毛霉能产生脂肪酶、果胶酶、凝乳酶等。常用的毛霉主要有鲁氏毛霉和总状毛霉。
根霉
种类：米根霉、华根霉、少根根霉、爪哇根霉
酵母菌大多为腐生，常以单个细胞存在，以发芽形式进行繁殖。母细胞体积长到一定程度时就开始发芽。芽长大的同时母细胞缩小，在母子细胞间形成隔膜，最后形成同样大小的两个细胞。如果子芽不与母细胞脱离就形成链状细胞，称为假菌丝(pseudomycelium)。
工业上用的酵母菌有：啤酒酵母( Saccharomyces cerevisiae)、假丝酵母(Candida)、类酵母(Saccharomycodes)等，用于酿酒(Brewing) 、制造面包、制造低凝固点石油、生产脂肪酶（lipase），以及生产可食用、药用和饲料用酵母菌体蛋白等。
第二章菌种来源，生物活性物质的筛选和菌种保藏
第一节菌种来源
微生物的特性及工业微生物的要求
一、微生物的特性有些微生物能在厌氧的条件下生长有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身的生长有些微生物能进行复杂的代谢有些微生物能利用较复杂的化合物

生物工艺学第一章

生物工艺学第1章 绪论

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