绪论生物工艺学

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生物工程下游技术思考题答案

生物工程下游技术思考题答案

⽣物⼯程下游技术思考题答案⼀.绪论1、从某⼀动物培养的细胞中分离某⼀抗体(⼀蛋⽩的代表)的⼀般⼯艺过程。

答:⽣物⼯程下游技术的⼀般⼯艺过程(p12)2、分离纯化某⼀酶制剂的主要步骤和结果如下表:((2)亲和层析的原理是什么?3、产品的分离提取⼯艺应考虑那些因素?答:⽣物分离过纯化过程的选择准则(P16)①步聚少,成本低②次序合理③产品规格(注射,⾮注射)④⽣产规模⑤物料组成⑥产品形式固体:适当结晶,液体:适当浓缩⑦产品稳定性⑧物性溶解度,分⼦电荷,分⼦⼤⼩,功能团,稳定性,挥发性⑨危害性⑩废⽔处理第⼆章发酵液预处理1.沉降速度离⼼的原理。

(p15)答:沉降速度法:主要⽤于分离沉降系数不同的物质。

2.沉降平衡离⼼的原理。

(p15)答:沉降平衡法:⽤于分离密度不同的物质。

如梯度密度离⼼。

3.差速离⼼的概念。

(p15)答:采⽤不同的转速将沉降系数不同的物质分开的⽅法。

4. rpm与RCF的换算关系。

5.已知某⼀离⼼机的转⼦半径为25cm,转速为1200r/min,计算相对离⼼⼒为多⼤?第三章细胞破碎1除去发酵液杂蛋⽩质的常⽤⽅法有那些?答:杂蛋⽩质的除去(p6)(1) 沉淀法:蛋⽩质是两性物质,在酸性溶液中,能与⼀些阴离⼦(三氯⼄酸盐、⽔扬酸盐)形成沉淀;在碱性溶液中,能与⼀些阳离⼦(Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+等)形成沉淀。

(2) 变性法:使蛋⽩质变性的⽅法很多,如:加热,调节pH,有机溶剂,表⾯活性剂等。

其中最常⽤的是加热法。

(3) 吸附法:加⼊某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋⽩质⽽除去。

2产品的分离提取⼯艺应考虑那些因素?答:(1) 是胞内产物还是胞外产物;(2) 原料中产物和主要杂质浓度;(3) 产物和主要杂质的物理化学特性及差异;(4) 产品⽤途和质量标准;(5) 产品的市场价格;(6) 废液的处理⽅法等。

3发酵液过滤与分离的困难的原因及解决⽅法。

答:第⼀节发酵液过滤特性的改变微⽣物发酵液的特性可归纳为: (P3)①发酵产物浓度较低,⼤多为1%⼀10%,悬浮液中⼤部分是⽔;②悬浮物颗粒⼩,相对密度与液相相差不⼤;③固体粒⼦可压缩性⼤;④液相粘度⼤,⼤多为⾮⽜顿型流体;⑤性质不稳定,随时间变化,如易受空⽓氧化、微⽣物污染、蛋⽩酶⽔解等作⽤的影响。

生物制药工艺学第二版各章习题_百度文库

生物制药工艺学第二版各章习题_百度文库

《现代生物制药工艺学》配套习题班级:姓名:学号:第1章绪论习题一、名词解释:1、生物药物:2、生化药物3、生物制品二、填空题:1、按照药物的化学本质,把生物药物分为()、()、()、()、()、()、()七类。

2、生物药物的原料来源分为()、()、()、()、()五大类。

3、肝素的化学成分属于一种(),其最常见的用途是()。

4、SOD的中文全称是(),能专一性清除()。

5、辅酶在人体内的酶促反应中起重要的递H、递e等作用,有药用价值,请任意列举4种人体生化反应中重要的辅酶:()、()、()和()。

6、前列腺素的成分是一大类含五元环的(),重要的天然前列腺素有()、()、()等。

三、选择题1、复方氨基酸注射液临床最主要的用途是()A,治疗肝脏疾病;B,为重症患者提供蛋白类原料;C,为病人提供能量;D,用做稀释抗生素类药物的载体。

2、某些氨基酸的衍生物具有特殊药效,例如()是治疗帕金森病的最有效药物。

A,N-乙酰-Cys;B,S-甲基-Cys;C,S-氨基甲酰-Cys;D,L-多巴(L-二羟-Phe)3、下列药物其本质不属于多肽的为()A,催产素;B,加压素;C,胰岛素;D,胰高血糖素4、细胞因子如EGF、EPO等对特定细胞有重要的调节作用,有重要医用价值,目前发现的细胞因子,其成分主要为()类。

A,蛋白或多肽;B,多糖;C,固醇;D,核酸5、下列()药品目前已主要使用基因工程方法制备。

(多选)A,乙肝疫苗;B,胰岛素;C,人生长素;D,抗蛇毒血清6、抗生素的成分大多为()A,多糖;B,多肽;C,脂类;D,小分子化学物质7、cty C (细胞色素C)参与代谢的机制是()A,参与细胞内的无氧酵解;B,参与细胞内的有氧呼吸,是呼吸链的组成部分; C,参与氨基酸的转氨基反应;D,参与核苷酸的合成8、胰岛组织中胰岛素的含量仅为()A,0.5%;B,0.2%; C,0.02%; D,0.002%四、简答题1、请说明酶类药物主要有哪几类,并分别举例。

生物工艺学教学大纲

生物工艺学教学大纲

生物工艺学教学大纲
一、引言
A. 目的和背景
生物工艺学是一门研究利用生物体进行工业化生产的学科。

它结合了生物学和工程学的知识,用于开发和应用生物技术来生产药物、食品和其他生物制品。

本教学大纲旨在介绍生物工艺学的基本概念、原理和应用,培养学生的科学研究能力和工程实践能力。

B. 教学目标
1. 了解生物工艺学的定义和发展背景;
2. 掌握生物反应器设计与生物转化过程基础知识;
3. 理解生物工艺技术的应用领域和未来发展方向;
4. 培养学生的科学研究能力和工程实践能力。

二、课程内容
A. 生物工艺学基础
1. 生物工艺学的定义和历史发展
2. 生物工艺学与其他相关学科的关系
3. 生物工艺学发展的驱动因素
B. 生物反应器设计
1. 反应器种类和基本结构
2. 反应器运行参数的选择和优化
3. 反应器控制策略和操作技术
C. 生物转化过程
1. 酒精发酵过程
2. 生物降解过程
3. 生物合成过程
4. 生物转化过程的机理和控制
D. 生物工艺技术的应用
1. 药物生产与工艺优化
2. 食品生产与质量控制。

生物工艺学知识点

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;。

绪论生物工艺学剖析

绪论生物工艺学剖析

第一章绪论生物技术(biolechnology)生物工程(bioengineering)生物工艺学一、生物工艺发展史1.古代传统生物工艺公元前6000年,苏美尔人和巴比伦人开始制作啤酒公元前2000年,中国人已会酿造良酒公元前221年,中国人已懂得制酱、酿醋,制作豆腐公元10世纪,中国就有预防天花的活疫菌2.中世纪后的生物工艺1680年,刘文虎克(Leenvenhoek)制成显微镜,首先观察到了微生物1860年代,巴斯德(pasteur)证实酒楼发酵是由酵母菌引起的,由此建立了纯种培养技术。

1897年,巴克莱(Buchner)发现磨碎的酵母仍能使糖发酵而形成酒精,并称有发酵能力的物质为酶。

19世纪末—20世纪20—30年代,出现发酵工业,产品有:丙酮丁醇、乳酸、酒精、柠檬酸、淀粉酶、蛋白酶等。

19世纪40年代,抗生素的生产发展起来,青霉素从浅层,低效到深层通气,高效的发展,大大提高了单位效价,纯度和产量。

随后链霉素,新霉素相继问世。

1950年代,氨基酸工业出现1960年代,酶制剂工业出现,有机酸工业出现3.现代生物技术主要是以DNA重组技术和原生质体融合技术为代表的新兴技术。

1973年,S.Cohen小组开创了体外重组DNA并成功转化大肠杆菌的先例,随后基因工程问世,按人类的意志将外源基因在体外与截体DNA嵌合,导入宿主细胞,使之形成能复制和表达外源基因的克隆。

1975年,Kohler及Milstein发明了杂交瘤技术,用淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行原生质体融合,获得在体外培养能产生单一抗体的杂交细胞。

1982年,第一个基因工程产品——利用重组体微生物生产的人胰岛素终于问世。

二、生物反应过程生物反应过程——利用生物催化剂从事生物技术产品的生产过程见图生物反应过程的四个组成部分:1.原料的预处理及培养基的制备原材料的粉碎、蒸煮、水解、高压、灭菌等2.生物催化剂的制备发酵过程——选择高产、稳产,培养要求不苛刻的菌种酶反应过程——选择一定量的活力强的酶制剂3.生物反应器及反应条件的选择根据生物类型的不同,代谢规律的不一样,选择不同的生物反应器和反应条件。

第一章 绪论02(发酵工艺学 夏焕章 第三版)

第一章 绪论02(发酵工艺学 夏焕章 第三版)

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一、发展简史
现代发酵工业阶段
20世纪70年代以后,基因工程、细胞工程等生物工程
技术的开发,使发酵工程进入了定向育种的新阶段,新产 品层出不穷。 20世纪80年代以来,随着学科之间的不断交叉和渗透, 微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机
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技术对发酵过程进行综合研究,使得对发酵过程的控制更
和控制。
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二、重要发酵技术的建立
发酵放大技术
20世纪60年代,发酵罐的大型化、多样化、连续化和自动化 方面有了极大发展。发酵过程的基本参数包括温度、pH、罐 压、溶 O2 、空气流量、泡沫、 CO2 含量等均可自动记录和控 制。
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二、重要发酵技术的建立
基因工程等多种技术引入发酵
绪 论
重要发酵技术
22抗生素
发酵生产的药物
酶抑制剂 免疫抑制剂 维生素 氨基酸 22
思考题
1.发酵和发酵工程的的基本含义是什么? 2.发酵的发展过程建立了那些重要的技术? 3.发酵生产的主要药物类型有哪些?
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1979年以后,随着基因重组技术的出现,促进了重组微生物
(工程菌)的产生,并打破了传统的生物反应器的概念。 基因工程技术,简而言之,就是采用酶学的方法,将不同来 源的 DNA 进行体外重组,再把重组 DNA设法转入受体细胞 内,并进行繁殖和遗传下去。
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第三节 发酵生产过程和方式
上游 下游
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二、重要发酵技术的建立
通气搅拌发酵技术
1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究,建立了深层
通气培养技术——深层培养,解决了深层培养的供氧问题。 成功建立起深层通气培养法及整套工艺,包括向发酵罐内通 入大量无菌空气、通过搅拌使空气分布均匀、培养基的灭菌 和无菌接种、通氧量、pH、培养物供给等均已解决,刺激了

生物技术概论 绪论

生物技术概论 绪论

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生物技术树


生物技术是一门多学 科互相渗透的综合性 学科 生物技术有广阔的应 用前景
各行业的财政支持
1% 4% 13% 8% 5% 农业(植物) 农业(动物) 化学/食品 健康 其他 能源/环境
69%
现代生物技术的应用(一)
1、在农业生产上的应用

转基因技术生产培育抗逆 作物:如抗寒、抗盐、抗 病虫害
杂交水稻

利用不育系,保持系和 恢复系培养出的高产水 稻

解决了全中国人的粮食 危机
转基因抗虫水稻


在水稻中转入抗虫基因如Bt 基因培育成抗虫水稻 Bt基因: 苏云金杆菌 (Bacillus thuringiensis,Bt)毒蛋 白是苏云金杆菌在形成芽孢 时产生的一种蛋白质,以结 晶出现,称为伴孢晶体 (parasporal protein crystal)。 这种毒蛋白对鳞翅目昆虫有 特异的毒性作用。
1、先进的工程技术手段:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工 程、蛋白质工程以及生物分离工程 2、改造生物体:获得优良质量的动物、植物或微生物品系 3、生物原料:指生物体的某一部分或生物生长过程中产生的能利 用的物质,如淀粉、糖蜜、纤维素等有机物,也包括一些无机化 学品,甚至某些矿石。 4、为人类生产出所需产品:粮食、医药、食品、化工原料、能源、 金属等。 5、达到某种目的:包括疾病的预防、诊断与治疗和食品的检验以 及环境污染的检测和治理等。
1、基因工程细胞(细菌)的构建 1) 目的基因的分离 2) 高效表达工程菌株/细胞株的构建 3) 表达产物的鉴定 4) 工程菌株/细胞株培养和遗传稳定性研究 2、实验室小量生产 1) 表达产物有效成分的纯化 2) 有效成分理化和生物学特性的鉴定 3) 产品制备工艺和质量检定的条件和方法 3、中试生产(培养规模、产率、纯化得率、纯度、效价) 1) 其表达量不能低于小试水平 2) 连续三批的产量要能够做临床前研究、质量检定和Ⅰ-Ⅱ期临床试验 用 3 ) 中试确定后不能再做大的变动,要有详细的操作规程和质量指标 (效价、纯度、理化特性)

生物制药工艺

生物制药工艺

生物制药工艺第一章绪论第二章微生物发酵制药工艺第三章基因工程制药工艺第四章动物细胞培养制药工艺生物制药工艺第一章绪论制药工艺学1.1.1 制药工艺学的研究对象制药工艺学是研究药物的工业生产过程共性规律及其应用,包括制备原理、工艺路线、质量控制。

现代制药的特点是技术含量高、智力密集,发展方向是全封闭自动化、全程质量控制,大规模反应器生产和新型分离技术综合利用。

制药工艺学的工程性和实用性较强,加之药品种类繁多,生产工艺流程多样,过程复杂。

即使进行仿制药物的生产,也必须要有自主知识产权的工艺。

制药工艺作为把药物产品化的一种技术过程,贯穿于药物研发的整个过程,是现代医药行业的关键技术领域。

制药工艺是药物产业化的桥梁与瓶颈,对工艺的研究是加速产业化的一个重要方面。

因此,学习掌握制药工艺学具有重要意义。

1.1.2 制药工艺学的内容制药工艺学是综合应用化学系列、生物系列、机械设备与工程单元操作等课程的专门知识,深化理解并掌握工艺原理,充分考虑药品的特殊性,针对生产条件、所需环境等的具体要求,研究药物制造原理、工艺路线与过程优化、中试放大、生产技术与质量控制,从而分析和解决生产过程的实际问题。

从工业生产角度,改造、设计和开发药物的生产工艺,制定相应的操作规程。

制药工艺学与其他基础课、专业课联系密切,而且与生产实践紧密相关。

通过设计、研究药物大规模生产的工艺条件与设备选型,从中选出最安全、最经济、最可行的工艺路线。

1.1.3 制药工艺的类别可根据典型的药物生产过程,把制药工艺过程分为4类,生物技术制药工艺学、化学制药工艺学、中药制药工艺学和制剂工艺学。

1.1.3.1 生物技术制药工艺以生物体和生物反应过程为基础,依赖于生物机体或细胞的生长繁殖及其代谢过程,利用工程学原理和方法对实验室所取得的药物研究成果进行开发放大,在反应器内进行生物反应合成,进而生产制造出商品化药物。

细胞生长和药物生产与培养条件之间的相互关系是过程优化的理论基础。

生物制药工艺导论—生物技术及其发展

生物制药工艺导论—生物技术及其发展

事件 发现DNA双螺旋结构 破译遗传密码 发现限制性内切酶 首次完成DNA 的切割和连接 建立了DNA重组技术 杂交瘤技术创立 第一次在细菌中表达人类基因 在大肠杆菌中成功表达基因重组人胰岛素 胰岛素上市
小结
1、生物技术的发展分为三个阶段 2、三个阶段的特点
生物制药工艺绪论
生物技术及特点
01
03
生物制药技术的 发展
生物技术药物02源自04生物制药工艺的
研究内容
一、生物技术的概念
生物技术 又称为生物工程 以现代生命科学为基础,结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理,按
照预先的设计改造生物体或加工生物原料,生产出所需产品或达到某种目的的技术。
二、生物技术的特点 1、生物技术的多学科性
生物学
1857年
巴斯德证明了酒精发酵是活酵母的作用
1897年
德国的毕希纳提出酶催化理论
从19世纪末到20世纪30年代
出现了许多发酵产品:乳酸、酒精、丙酮-丁 醇、柠檬酸、淀粉酶等(微生物的初级代谢 产物)
(二)近代生物技术阶段
时间
事件
1928年
青霉素的发现
1940年
青霉素的提取,临床试验证明高疗效、低毒性
小结
1、生物技术的概念 2、生物技术与其他学科的关系 3、生物技术的特点
生物制药工艺绪论
一、生物技术的发展历程
传统生物技术 01 现代生物技术 03
02 近代生物技术
(一)传统生物技术阶段
1.古老生物技术
公元前6000年古代巴比伦人酿造啤酒
公元前4000年埃及人发酵面包
周朝 制醋
特点:自然发酵、全凭经验

奶酪

生物工程(新)-第一章绪论

生物工程(新)-第一章绪论

传统的酶工程主要是指天然酶制剂在工业上的大规 模生产与应用。随着科学的发展,尤其是基因工程 技术的日趋完善,为酶工程赋予了新的内容,特别 是利用DNA操作技术,修饰改造酶分子的结构或活 性位点、酶与底物作用位点,重组酶的生产,模拟 酶的人工设计与合成等成为新的内容。
4 细胞工程
利用工程学原理进行细胞生物学的基础研究和制 造使用活细胞的产品,如组织工程和生物加工工程。 前者是利用移植的细胞、骨架、DNA、蛋白质或蛋 白质片段替代或修复已受伤或损坏的组织和器官; 后者是 利用活细胞生产生物医药产品。 细胞工程的核心技术:细胞培养与繁殖 目的:获得新性状、新个体、新物质
生物技术是指,人们运用现代生物科学、工程 学和其他基础学科的知识,按照预先的设计,对生 物进行控制和改造或模拟生物及其功能,用来发展 商业性加工、产品生产和社会服务的新兴技术领域。
特征: 21世纪最具潜力的高新技术 多学科、交叉、综合的技术 影响最为深远最广泛的技术
2 生物技术与生物工程的关系
生物化学 微生物学
四 分类
传统生物技术:酿酒、制醋、做酱
工业生物发酵技术:抗生素发酵、氨 基酸发酵等 现代生物技术:基因工程
生物工程的上中下游
上游:菌种,基因工程,分子生物学,遗传学
中游:微生物发酵工程,动植物细胞、 海洋生物培养
下游:生化分离工程
五 生物技术的应用领域
医药:
生物制药;基因治疗;人工器官
5
发酵工程
现代发酵工程主要指利用微 生物、包括利用DNA重组技术 改造的微生物在全自动发酵 罐或生物反应器中生产某种 商品的技术。 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。

生物工艺学教案及讲稿4

生物工艺学教案及讲稿4

第1讲绪论教学内容:1. 绪论§1-1 生物技术的定义和性质§1-2 生物技术的发展及应用概况§1-3 生物技术的发展趋势目的要求:1. 掌握生物工艺学的定义,特点,生物技术概念的范畴2.了解生物技术的发展及应用概况3.了解生物技术在各个领域的应用及发展趋势教学重点和难点:1、生物技术的定义,内涵2、生物技术的发展及应用概况教学方法:课堂讲授为主,自学结合内容提要及课时分配:1、生物技术的定义和性质(20')2、生物技术的发展及应用概况(60')3、生物技术的发展趋势(20,)作业:1.由国际经济与发展组织(IECDO)提出的有关生物技术的定义有何特点?2. 教材中把生物技术的发展分为四个时期,它们各有哪些主要代表性技术和产品?主讲教师:授课班级:授课日期:2010.9.7导入新课:介绍生物工艺学的内涵,教材包括得主要内容,重点要学习的章节和内容,强调学习生物工艺学的重要意义。

1绪论1.1生物技术的定义⑴ 1919年匈牙利艾里基提出:“凡是以生物机体为原料,无论其用何种生产方法进行产品生产的生物技术”都属于生物技术;⑵ 20世纪70年代末,80年代初提出的定义倾向于:必须采用基因工程等一类具有现代生物技术内涵或以分子生物学为基础的技术;⑶ 国际经济合作与发展组织(IECDO)在1982年提出定义:应用自然科学和工程学的原理,依靠生物作用剂的作用,将物料进行加工以提供产品或用以为社会服务的技术;在国际经济合作与发展组织(IECDO)提出生物技术定义的特点:生物作用剂:指从活的或死的微生物、动物或植物的机体、组织、细胞、体液以致分泌物以及上组分中提取出来的生物催化剂——酶或其他生物活性物质;提供的产品:可以是工业、农业、医药、食品等产品;被作用的物料:可以是有关的生物机体或其中的有关器官,如细胞、体液以及极少量必须的无机物质;应用的自然科学:可以是生物学、化学、物理学等以及相关的分支学科,交叉学科;应用的工程学:可以是化学工程、机械工程、电气工程、电子工程;1.2生物技术的发展及应用概况生物技术的发展分为四个时期:经验生物技术时期;近代生物技术的形成和发展时期;近代生物技术的全盛时期,现代生物技术的建立和发展时期;1.2.1经验生物技术时期(人类出现到19世纪中期)生物技术的发展和利用可以追溯到1000多年(甚至4000多年)以前如酒类的酿造,豆粮轮作的方法等,主要产品有果酒、酸奶、啤酒、大豆酿酱油,多种植物配制剂——麻沸散等。

(完整版)生物技术制药复习资料

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(完整版)生物技术制药复习资料《生物技术制药》复习资料(Biotechnological Pharmaceutics)第一章绪论一、概述1.概念:生物药物(生物制药)是泛指包括生物制品在内的生物体的初级和次级代谢产物或生物体的某一组成部分,甚至整个生物体用作诊断和治疗疾病的医药品。

|采用现代生物技术人为地创造一些条件,借助某些微生物、植物或动物来生产所需的医药品,叫做生物技术制药。

2.技术范畴:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程以及后来衍生出来的第二代、第三代的蛋白质工程、抗体工程、糖链工程和海洋生物技术等。

3.相关学科:有生物学(含微生物学、分子生物学、遗传学等)、化学、工程学(化学工程、电子工程等)、医学、药学、农学等。

但从基础学科来讲,生物学、化学和工程学是其主要的学科。

4.应用范围:(1)医药;(2)农业;(3)食品;(4)工业;(5)环境净化;(6)能源。

二、生物技术的发展简史1.传统生物技术阶段主要产品:乳酸、酒精、丙酮、丁酸、柠檬酸、淀粉酶。

生产的特点:过程简单,大多属兼气发酵或表面培养,生产设备要求不高,产品化学结构简单,属初级代谢产物。

2.近代生物技术阶段主要产品:抗生素、维生素、甾体、氨基酸;食品工业的工业酶制剂、食用氨基酸、酵母、啤酒;化工业的酒精、丙酮、丁醇、沼气;农林业的农药;环境保护业的生物治理污染。

生物技术的特点:(1)产品类型多,初级(氨基酸、酶、有机酸)、次级(抗生素)、生物转化(甾体);(2)生物技术要求高,纯种、无菌、通气,产品质量要求也高;(3)生产设备规模大;(4)技术发展速度快。

3.现代生物技术主要产品:胰岛素、干扰素、生长激素等。

生物技术的内容包括:(1)重组DNA技术及其它转基因技术(基因工程);(2)细胞和原生质体融合技术(细胞工程);(3)酶或细胞的固定化技术(酶工程);(4)植物脱毒和快速繁殖技术;(5)动物细胞大量培养技术;(6)动物胚胎工程技术;(7)现代发酵技术;(8)现代生物反应工程和分离工程技术;(9)蛋白质工程技术;(10)海洋生物技术。

中药生物技术-绪论部分

中药生物技术-绪论部分

发酵工程原理
微生物培养
利用微生物的生长和代谢活动生产各种有用的产品。
微生物选育
通过选择和培养具有优良性状的微生物菌株,提高产 品的产量和质量。
代谢调控
通过调节微生物的代谢途径和代谢产物,实现工业化 生产。
03
中药生物技术的实际应 用
药用植物细胞培养生产次生代谢产物
药用植物细胞培养是中药生物技术的重要应用之一,通过培养药用植物的细胞,可以生产次生代谢产 物,如黄酮类、生物碱类等。
微生物发酵技术具有成本低 、产量高、环保等优点,可 以用于生产一些难以从植物 中提取的活性成分,如黄酮
类、皂苷类等化合物。
在微生物发酵生产中药活性 成分时,需要选择适合的菌 种和发酵条件,以提高产物 的产量和品质。
04
中药生物技术的挑战与 前景
中药生物技术面临的挑战
技术瓶颈
尽管中药生物技术取得了一定的进展,但仍面临许多技术 瓶颈,如有效成分的分离纯化、药效物质基础的研究、生 产工艺的优化等。
有特定功能的蛋白质或细胞。
Байду номын сангаас
基因突变
03
通过改变基因序列,创造新的基因型或表现型,以改良生物性
状或提高生物体的抗逆性。
细胞工程原理
细胞培养
在体外培养细胞,模拟细胞在体 内的生长和分化过程,用于生产 细胞、组织或器官。
细胞融合
将两个或多个细胞融合成一个细 胞,用于生产单克隆抗体、制备 杂交瘤细胞等。
细胞核移植
通过动物细胞培养技术,可 以生产一些具有重要药用价 值的生物制品,如蛋白质类
药物、多肽类药物等。
动物生物技术在中药生物技术 中具有广阔的应用前景,例如 利用动物细胞生产抗癌药物、

生物工厂工艺设计

生物工厂工艺设计

3. 常减压蒸馏装置的火灾危险性
常减压蒸馏装置是原油加工的第一道工序Байду номын сангаас是石化企业的“龙头”装置, 它为后续的装置提供原料,在石化企业中占有举足轻重的位置。该装置主要 包括电脱盐、常压蒸馏、减压蒸馏。其工艺原理是利用原油中各组分沸点的 不同,
通过加热,使其全部或部分汽化,反复地通过冷凝与汽化,将各种烃类混合 物进行分离。
一、燃烧 燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟 的现象。
燃烧必须同时具备三个条件:可燃物、助燃物、点火源。
二、火灾 在时间和空间上都失去控制的燃烧称为火灾。根据国家标准GB/T4968— 2008 《火灾分类》,将火灾分为六类。
三、爆炸与爆炸极限
爆炸极限是可燃气体(或蒸气、粉尘)在空气中能发生燃烧或爆炸的浓度范围。 如一氧化碳的爆炸极限(体积分数)为12.5%~74.5%,即一氧化碳在空气中的浓度 低于12.5%或高于74.5%都不能燃烧或爆炸。 可燃性混合物的爆炸极限范围越宽、爆炸下限越低和爆炸上限越高时,其爆炸危 险性越大。这是因为爆炸极限越宽则出现爆炸条件的机会就多;爆炸下限越低则可燃 物稍有泄漏就会形成爆炸条件;爆炸上限越高则有少量空气渗入容器,就能与容器内的 可燃物混合形成爆炸条件。应当指出,可燃性混合物的浓度高于爆炸上限时,虽然不会 着火和爆炸,但当它从容器或管道里逸出,重新接触空气时却能燃烧,仍有发生着火的危 险。
五、石油化工火灾的特点
a.爆炸性火灾居多
b.大面积流淌性火灾多
c.立体性火灾多
d.火势发展速度快
e.火情复杂扑救困难
训练内容 对石油化工生产装置火灾危险性进行分析
1.石油化工生产中使用物料的火灾爆炸危险性 石油化工生产中,所用的物料绝大部分都具有火灾爆炸危险性,从防火防爆的角度, 这些物质可分为七大类。 ① 爆炸性物质,如硝化甘油等。 ② 氧化剂,如过氧化钠、亚硝酸钾等。 ③ 可燃气体,如苯蒸气等。 ④ 自燃性物质,如磺磷等。 ⑤ 遇水燃烧物质,如硫的金属化合物等。 ⑥ 易燃与可燃液体,如汽油、丁二烯等。 ⑦ 易燃与可燃固体,如硝基化合物等。
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实践性教学的设计思想与效果
实践性教学的设计主要围绕课程的核心即发酵 过程中的基本原理和参数控制展开,课堂教学 与发酵工艺学实验穿插进行,加深学生对课堂 知识的掌握;训练学生从原料到产品的完整发 酵过程,对于质量和经济技术指标的控制等, 培养学生利用已学的基本原理来解决实际问题 的能力。通过实践性环节的实施,学生能够良 好地掌握书本上的理论知识,同时将这些理论 进行应用。
目前国内外的知名院校如上海华东理工大学、清 华大学、沈阳药科大学等学校的相关专业均把发 酵工艺学这门课程设置为专业的必修课程,本课 程在同类课程中占据相当重要的地位。
我国的发酵技术有着非 常悠久的历史。近年来, 在发酵生产中除采用传 统的工艺外,又引进很 多新的生物技术。
介绍发酵饮料(酸奶、 酸豆奶等)、酒(黄酒、 葡萄酒、啤酒)、调味 剂(味精、酱油、食醋、 柠檬酸、苹果酸)和黄 原胶的发酵技术,以及 目的产物的提取分离技 术。
微生物工程工艺原理,姚淑华:华南理工大学出版社
微生物工程概论,刘如林:南开大学出版社
氨基酸工艺学,张克旭:轻工业出版社
代谢控制发酵,陈宁:轻工业出版社
❖ 参考杂志:
工业微生物
食品与发酵
※<教学内容>
实践教学部分包括:
课程内容包括两个方面 (1)参观实习或借助一些工厂实际生产流
课堂教学部分主要
④ 指出技术的另一重要表现形式—— “规划”,即生产使用的工艺、方法、 制度等知识,是软件。
⑤ 和科学一样,把定义的落脚点放在 “知识体系”上,即技术是成套的知识 系统。
工程概念理解
1.基本概念
科学---探讨是什么?发现自然规律、认识自然 技术---解决如何做? 工程---根据科学原理和有关技术,组合出高效、合
※<课程特色> 1.注重课程内容知识性与实践性相结合,使
学生在对基本理论知识掌握的基础上提高实 践动手能力和解决实际问题的能力。
2.在介绍了一般微生物发酵工艺的基础上, 还具体介绍一些产品的发酵。
※<课程地位>
二十一世纪是生命科学时代,生物技术是一颗最 耀眼的明珠。在生物技术的几大工程中,无论是 基因工程,还是细胞工程、酶工程等,最终要实 现产品的工业化生产,都离不开发酵工程。人们 因此说:生物技术中,基因工程是热点,发酵工 程是根本。
程的资料(由于客观条件限制)使学生对 发酵工艺流程、设备有一个感性认识;
讲授:
(2)生物工艺学实验;
(1)初级和次级代谢 产物的生物合成机理与 工业微生物菌种选育;
(2)工业发酵过程中 的基本原理和参数控制;
(3)具体介绍一些发 酵产品的生产工艺。
教学内容组织方式与目的:
在课堂教学内容上强调工业微生物菌种选育和发 酵过程中各类参数的控制等一些共性技术的部分, 同时辅之以有代表性的产品的发酵工艺和方法的 介绍,通过点面结合促进学生理解;另外课程进 一步强化实践教学,借助一些工厂实际生产流程 的资料(由于客观条件限制)结合实验室条件开 展一些实验,进一步促进学生对于课程的理解和 掌握。通过课堂教学与实践教学有机结合,促使 学生掌握发酵工艺的基本原理、技术和方法,为 学生将来进入研究生阶段的课题研究、进入发酵 及相关行业工作及新产品开发打下基础。主编 王复源 中国轻工业出版社
❖ 参考书目:
生物工艺学 作者: 俞俊裳、唐孝萱, 华东理工大学出版社,2004-
11-02
Fundamentals of Food Biotechnology (食品生物工艺学 基础) Byond H.Lee,1996,VCH Publishers,Inc. (美国)出版
理的一定结构的技术系统
2.工程学家的角色 科学--粘合剂 技术---各种材料 工程学家象艺术家一样 ------如何利用好它们雕塑成一副工艺品
工程学家也类似于音乐家一样 ------把七个音符组合出优美的乐曲
工艺品或乐曲---必须具有市场 ---产生经济价值 ---要有经济学家的头脑
要把科学原理、技术和经济综合考虑 ----也有哲学家的思维
工程学家---组合艺术
总之--工程学家 -----即要具有艺术家的眼光 -----又要有哲学家的思维 -----还要有经济学家的头脑 -----同时具有科学家的知识
说明工程学家---重要性 不容易
3.名家的理解
著名的科学家叶渚沛对工程科学的是这样理解的
“自然科学家主要把兴趣集中在自然现象,而工程 科学家则把兴趣集中于解决实际的问题上”。
工艺学是在解决现实难点及问题过程中, 在新产品和新加工工艺的开发研制过程 中,在现有技术发生重大转变过程中所 使用的一门实用的科学知识。
一、什么是技术?
对技术的本质和意义进行考察研究, 始于古希腊。
亚里士多德把技术看作是制作的智 慧。
17世纪,培根(1561-1626)曾提 出要把技术作为操作性学问来研究。
科学方法
绪论
Introduction
工 艺? / 工 艺 学?
工艺是将原材料或半成品加工成产品的 方法、技术等。
技术是在劳动生产方面的经验、知识和 技巧,也泛指其他操作方面的技巧,
方法是现指为达到某种目的而采取的途 径、步骤、手段等。
工艺是生产过程中的程序、方法和技巧, 它体现了生产活动中的技术等;是生产 的艺术。
最古老的工艺:原始的石器制作工艺。
通常工艺定义如下:劳动者利用生产 工具对各种原材料、半成品进行加工 和处理,改变它们的几何形状、外形 尺寸、表面状态、内部组织、物理和 化学性能以及相互关系,最后使之成 为预期产品的方法及过程。
工艺学 technology
是一门工业科学。尤其在采用先进的机 器设备代替手工劳动方面发挥作用。
18世纪,法国科学家狄德罗 (1713-1784)在他主编的《百科全书》 条目中开始列入“技术”条目,他指出 “技术是为某一目的共同协作组成的各 种工具和规划体系”。
现代,许多辞书上的“技术”定义, 基本上没有超出狄德罗的概念范畴。
狄德罗的“技术”概念:
① 把技术与科学区别开,技术是“有 目的”的。 ② 强调技术的实现是通过广泛“社会 协调”完成的。 ③ 指明技术的首要表现是生产“工 具”,是设备、硬件。
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