生物工艺原理考点
生物工艺学原理
生物工艺学原理一、名词解释：1.生物技术：应用自然科学及工程学原理，依靠生物作用剂（biological agents) 的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术。
涵盖生物工程、生化工程、生物系统工程、工业微生物等。
2.原生质体：除去细胞壁的植物、真菌或细菌细胞。
3.遗传育种：又称菌种改良，是指操纵和改良微生物菌种以提高它们的代谢能力的科学技术。
4.分批培养:是将种子接种在培养基以后除了空气流通以外，发酵液始终留在生物反应器内的一种封闭式发酵系统。
5.临界氧：不影响呼吸所容许的最低氧浓度。
6.半衰期:7.合成培养基:又称组合培养基或综合培养基。
是一种按照微生物的营养要求精确设计后用多种高纯度的化学试剂配制成的培养基。
8.补料—分批培养：在分批培养的过程中不如新鲜料液，以克服由于养分不足导致发酵过早结束的一种培养方式。
9.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。
10.载体：是指能够运载外源DNA片段进入宿主细胞，并能稳定遗传的DNA分子。
11.诱变剂：能使细胞或生物个体的突变频率显著高于自发突变水平的物理或化学因子。
12.恒浊器：根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌种密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器。
13.恒化器:使培养液的流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率的条件下进行生长繁殖的连续培养基。
14.耗氧速率：15.基因组文库：含有某种生物体（或组织、细胞）全部基因的随机片段的重组DNA克隆群体。
16.工业微生物：17.限制性核酸酶切酶：是一类由细菌产生的能专一识别双链DNA中的特定碱基序列、并水解该点磷酸二酯键的核酸内切酶，简称限制酶或切割酶。
18.天然培养基:利用动物、植物或微生物包括其提取物制成的培养基。
19.固定化细胞：固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围进行生命活动（生长、繁殖和新陈代谢等）的细胞。
生物工艺学考试重点
一名词解释分配定律：是指在一定温度和压力下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，如果溶质在两相中的相对分子质量相等，该溶质组分在两相中的平衡浓度之比为常数K。
吸附：是指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中分子或离子的现象。
反胶团萃取：利用表面活性剂在有机相中形成的反胶团“水池”的双电层与蛋白质的静电吸引作用，使不同极性（等电点），不同相对分子质量的蛋白质选择性的萃取到有机相中，以实现分离目的。
超临界流体：指处于超过物质本身的临界温度和临界压力状态时的流体。
膜组件：由膜固定膜的支撑体间隔物以及收纳这些部件的容器构成的一个单元，称为膜组件或膜装置。
浓差极化：在分离过程中，由于水和小分子溶质透过膜，大分子溶质被截留而在膜表面处聚积，使得膜表面上被截留的大分子溶质浓度增大，高于主体中大分子溶质的浓度，这一现象称为浓差极化。
错流过滤：在泵的推动下料液平行于膜面流动，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平。
喷雾干燥：是将料液（含水50%以上的溶液悬浮液浆状液等）喷成雾滴分散与热气流中，使水分迅速蒸发而成为粉粒干燥制品。
过滤：是在推动力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而悬浮液中的固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的操作。
过滤介质：多孔介质称为过滤介质，所处理的悬浮液称为滤浆，滤浆中被过滤介质截留的固体颗粒称为滤饼或滤渣，通过过滤介质后的液体称为滤液。
胶团：将表面活性剂溶于水中，当浓度达到一定值后，表面活性剂就会在水溶液中形成聚集体称为胶团。
临界胶束浓度：表面活性剂形成胶团的最低浓度。
二填空题1.预处理的目的：（1）使所制备的目标产物转移到溶液中（2）设法去除其他悬浮颗粒（3）改善溶液的性状，以利于后续各步操作。
2.常用液态物料预处理的方法：加热凝聚和絮凝加入盐类调节PH 加入助滤剂3.固液分离的两个方法：过滤离心4.分配定律的三个条件：必须是稀溶液溶质对溶剂的互溶性没有影响，溶质在两相中必须是同一类型的分子，即不发生缔合或离解。
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;。
生物工艺原理重点
第一章绪论1、生物技术与生物工艺学：应用自然科学及工程学原理，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。
2、Biotechnology 归纳为三点：（1）生物技术是一门多学科、综合性的科学技术（2）过程中需生物催化剂(biological catalyst)参与（3）目的是建立工业生产过程或进行社会服务。
3、生物工艺组成从广义上讲由三部分组成：上游工程，中游工程，下游工程4、生物反应过程生物反应过程的实质是利用生物催化剂从事生物产品的生产过程。
5、一般生物反应过程可分为四个部分：（1）发酵原料的预处理：有些发酵原料工业微生物不能直接利用，通常需要将它们进行粉碎、蒸煮、水解成葡萄糖以供给微生物利用。
（2）发酵过程的准备：发酵前必须进行种子制备与无菌消毒。
无菌消毒是种子制备与发酵的必要条件（高压蒸汽灭菌）（3）生物反应器及反应条件的选择：由于使用的微生物不同，其代谢规律不一样，因而有厌氧发酵和好氧发酵两种方法。
（4）产品的分离与纯化（下游技术)：分离与纯化是从发酵液中制取符合质量指标的制品。
6、生物反应过程的特点：（1）生产过程通常在常温下进行，操作条件温和，不需要考虑防爆问题，一种设备具有多种用途。
原料以碳水化合物为主，并加入少量有机和无机氮源。
不含有毒物质。
（2）生产反应过程是以生命体的自动调节方式进行的，多个反应像一个反应一样，可在单一设备中进行；（3）易于进行复杂的高分子化合物的生产，如酶、光学活性体等（4）能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的反应，如氧化、还原、官能团导入等；（5）生产产品的生物体本身也是产物，富含维生素、蛋白质、酶等；除特殊情况外，培养液一般不会对人和动物造成危害；（6）生产过程中需要注意防止杂菌污染，尤其是噬菌体的侵入，以免造成很大的危害。
（7）通过改良生物体生产性能，可在不增加设备投资的条件下，利用原有的生产设备使生产能力飞跃上升。
7、生物生产过程的共性（1）作为培养基成分有碳源、氮源、微量元素及生长因子等，并确定培养基中各成分的含量及比例;（2）合理设计一级、二级乃之三级种子培养系统，各级培养时间以及种子培养系统要与生产过程合理配套；（3）合理控制不同阶段的环境条件，保证细胞正常生长和所需产物的形成，以最低的消耗获得最大的得率；（4）生产过程需要防止杂菌污染，保证生产正常进行；（5）选择合适的分离方法，使之高效率、低成本地从细胞或培养液中提取、分离、纯化和精制所需产品；8、现代生物技术：以DNA重组为主要手段，依靠清洁、经济的生物反应器，利用可再生性资源加工人类所需产品的具有可持续发展特性的技术。
生物工艺考试重点
⽣物⼯艺考试重点⼗四章：1、下游加⼯过程应遵循的原则有哪些？主要单元操作有哪些？答：原则：⑴时间短；⑵温度低；⑶pH适中；⑷严格清洗消毒。
主要操作单元有：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。
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、下游加⼯过程的⼀般流程：⼗五章：1、凝聚：指向胶体悬浮液中加⼊某种电解质，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，⽽使胶体体系失去稳定性并使粒⼦相互凝聚成1mm左右⼤⼩的块状凝聚体的过程。
2、絮凝：指在某些⾼分⼦絮凝剂存在下，基于桥架作⽤，使胶粒交联成⽹，形成10mm左右形成絮凝团的过程。
3、絮凝剂：是⼀种能溶于⽔的⾼分⼦聚合物，其相对分⼦质量可⾼达数万⾄⼀千万以上，它们具有长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，包括带电荷的阴离⼦或阳离⼦基团以及不带电荷的⾮离⼦型基团。
4、助滤剂：是⼀种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增⼤。
悬浮液中⼤量的细微胶体粒⼦被吸附到助滤剂的表⾯上，改变了滤饼结构，降低了过滤阻⼒。
1、发酵液的成分及预处理⽬的是什么？答：发酵液的成分：微⽣物菌体及残存的培养基外，还有未被微⽣物完全利⽤的糖类、⽆机盐、蛋⽩质，以及微⽣物的各种代谢产物。
预处理的⽬的：分离菌体和其他悬浮颗粒，除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于提取和精制后继各⼯序的顺利进⾏。
2、改善发酵液过滤特性的⽅法有哪些？答：⑴物理化学⽅法：①. 降低液体粘度，加⽔稀释及加热法。
在适当受热温度和时间下可使蛋⽩凝聚，形成较⼤颗粒的凝聚物，能够改善发酵液的过滤特性。
②、调整PH。
pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。
③. 凝聚与絮凝。
采⽤凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细胞碎⽚及溶解⼤分⼦物质的分散状态，使其聚结成较⼤的颗粒，便于提⾼过滤速率。
生物工艺学复习资料
1、固定化增殖细胞：将活细胞固定在载体上并使其在连续反应过程中保持旺盛色生长繁殖能力的一种固定化方法。
2、基因工程菌：是指以微生物为操作对象，通过基因工程技术获得的表达外源基因或过量表达或抑制表达自身基因的工程生物，包括细菌、放线菌等原核细胞微生物和酵母、丝状真菌等真核细胞微生物。
有时也把基因工程茵称为重组菌。
3、生物反应器：利用酶或生物体（如微生物，细胞）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐，固定化酶或固定化细胞反应器等。
4、生物质产业：是指利用可再生或循环的有机质，包括农作物、树木和其他植物及其残体，还有畜禽粪便，有机废弃物，以及利用边缘性土地种植能源植物为原料，利用它们进行生物产品，生物燃料和生物能源生产的产业。
1、如何对基因工程菌发酵工厂进行防护？接种机械密封取样排气排液2、酒精发酵分为哪几个阶段？各有何特征？如何提高酒精发酵的产量？前发酵期：发酵作用不强，酒精和CO2产生少，所以发酵的表面显得比较平静，糖分消耗也比较慢，持续10h 左右，温度控制在26-28℃主发酵期：酵母细胞数可达1亿/mL以上，由于发酵醪中的氧气已经消耗完毕，酵母菌基本停止繁殖而主要进行酒精发酵作用。
醪液中糖分迅速下降，酒精逐渐增多，产生大量CO2，产生很强的CO2泡沫响声，醪液温度迅速上升，生产控制温度在30-34℃。
主发酵时间一般在12h左右后发酵期：发酵作用减弱，产生热量减少，发酵醪的温度逐渐下降，醪液温度控制在30-32℃左右。
产量的提高：（1）在发酵前期，创造条件让酵母继续繁殖到一定数量，使糖化醪中的淀粉和糊精继续被分解，生成发酵的糖分。
（2）在发酵过程中期后期，创造厌氧条件，使酵母在无氧条件下将糖分发酵成酒精。
（3）发酵过程中产生的CO2应设法排除，加强CO2排除时被带走的酒精的捕集回收。
3、生物工艺发展经历了哪几个阶段？分别举例说明。
答：①古老的生物技术产品食品/食物：制酱、酿醋、做豆腐天花/疫苗：痘衣法、痘浆法、旱苗法②初期的生物技术产品：1680年观察到微生物；19世纪60年代建立了纯培养技术；1897年发现酶；19世纪末出现发酵工业，酒精，乳酸，淀粉酶，蛋白酶等，多为出击代谢产物，厌氧发酵③近代生物技术产品④现代生物技术产品例 1975年英国的Kohler及Milstein发明了杂交瘤技术，他们利用淋巴细胞与骨髓瘤细胞用原生质体融合技术进行细胞融合而获得在体外培养能产生单一抗体的杂交细胞。
生物工艺原理
1.生物催化剂是游离的或者固定化的细胞或者酶的总称。
它们在生物反应过程中起着催化的作用。
生物催化剂：细胞（微生物，动物或植物细胞）游离固定化：活细胞（增值细胞）灭活细胞（休止细胞 酶 游离 固定化2. 凡能提供微生物营养所需的碳元素（碳架）的营养源称为碳源。
分有机碳源和无机碳源.异养微生物的碳源同时又是能源，所以碳源是一种双功能的营养物质。
糖类是最广泛使用的碳源，其次是醇类、有机酸类和脂类。
在糖类中，单糖胜于双糖和多糖；己糖胜于戊糖；葡萄糖、果糖胜于甘露糖、半乳糖；在多糖中，淀粉明显地优于纤维素、几丁质等多糖，纯多糖优于琼脂等杂多糖和其他聚合物（如木素）。
常用糖类碳源有甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、淀粉、葡萄糖、蔗糖和乳糖。
常用淀粉有玉米淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉。
有些微生物可直接利用玉米粉、甘薯粉、土豆粉作为碳源。
许多微生物也可以利用油脂和有机酸作为碳源和能源 .不同的碳源和浓度，不仅对微生物碳代谢有影响，而且对整个发酵过程中的调节和控制也有影响。
不同的微生物由于酶系统不一样，所以对碳源的利用速率和效率也不一样。
3. 生长因子是指对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。
广义的生长因子包括维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、 C4~C6的分枝或直链脂肪酸，以及需要量较大的氨基酸；狭义的生长因子一般仅指维生素。
4. 前体(precursor)某些化合物加入到发酵培养基中能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构没有多大的变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高 促进剂既不是营养物又不是前体，但却能提高产量的添加剂。
在发酵过程中添加这些物质后，能够使阻断突变株恢复其生产能力，或是添加这些物质后，生产菌株能大幅度提高其生产能力。
抑制剂在发酵过程中加入抑制剂会抑制某些代谢途径的进行，同时会使另外一些代谢途径活跃，从而获得人们所需的某种产物或使正常代谢的某一代谢中间物积累起来5. 正交实验具体可以分为下面四步①根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因子水平表； ②根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，并安排实验； ③根据正交表给出的试验方案，进行实验；④对实验结果进行分析，选出较优的试验条件以及对结果有显著的因子。
生物工艺原理 重点1
1.生物工程一般是医学工程、农业工程、环境工程,卫生工程、人体功能工程等的总称，特点是不涉及化学催化反应过程，仅是生物过程与物理过程的结合。
生物技术（又称生物工艺学）则涉及的是生物催化反应过程。
2.生物工艺：生物技术是一门多学科、综合性的科学技术；过程中需生物催化剂参与；目的是建立工业生产过程或进行社会服务。
3.胞内酶：在细胞内起催化作用的酶，这些酶在细胞内常与颗粒体结合并有着一定的分布。
胞外酶：细胞内合成而在细胞外起作用的酶。
4.初级代谢产物：对数生长期形成的产物，如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸等，是菌体自身生长繁殖所必须的，称初级代谢产物或中间代谢产物。
它们受许多调节机制的控制。
次级代谢产物：在生长的稳定期，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物，如抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子等。
它们与菌体生长繁殖无明显关系，称为次级代谢产物，它也受许多调节机制的控制，如诱导调节、分解代谢物的阻遏和反馈调节等。
5.微生物的生物转化：利用微生物细胞的一种或多种酶对一些化合物某一特定部位（基团）的作用，使它转变成结构相类似但具有更在经济价值的化合物。
6.现代生物技术：以DNA重组为主要手段，依靠清洁、经济的生物反应器，利用可再生性资源加工人类所需产品的具有可持续发展特性的技术。
包括：基因工程、细胞工程、酶工程，发酵工程。
基因工程在其中处于主导地位。
7.生物过程工程：尽管生物过程所生产的产品性质、加工方法、工艺流程以及设备型式等完全不同，甚至差异很大。
但却有共同点，即从原料转变为产品，均包括一系列生物反应过程、化学反应过程和物理操作过程，按照不同方式串联或并联而成。
生物反应过程是具有决定意义的一步。
是生物生产过程的核心，其他过程是为生物反应过程服务的。
8.工程理念：研究工业生产过程系统规律性的科学，实际上是探索如何有效地在合理的生产设备将原料转变为工业产品的科学。
对待任何工程问题，均需有以下四种工程理念：理论上的正确性技术上的可行性操作上的安全性经济上的合理性（核心）9.生产选种：是在长年累月的生产实践中，在培养工艺条件没有任何可见变更情况下，突然发现某些批次生产水平提高较大，这就有可能是个别自然变异朝更好的方向变的细胞，在这种条件下很适应于培养条件，并逐渐显示出它的生长优势，这种优势的发展，促使它优良的生产性能表露。
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.。
生物工艺学考试复习重点
生物工艺学考试复习重点生物工艺学考试复习重点工业生物技术：应用化学、生物学及工程学的原理，对生物催化剂进行改造和改良，并依靠生物催化剂的作用，将物料进行加工转化以提供产品或为社会服务的技术。
特点：①是一门多学科，综合性的科学技术。
②反应过程需有生物催化剂的参与。
③最后目的是建立工业生产过程或进行社会服务(能源、环境保护)。
生物催化剂：是游离的或固定化的酶、单细胞或多细胞生物体的总称，它们在生物反应过程中起催化剂的作用。
4、生物反应过程的定义、类型及其组成单元。
生物反应过程：将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发，成为可供工业生产的工艺过程统称为生物反应过程，其实质是利用生物催化剂以从事生物技术产品的生产过程。
生物反应过程的类型：发酵工程，酶工程，细胞工程，环境生物工程，生化分离工程。
生物反应过程的组成单元：培养基或底物溶液的制备，生物催化剂的制备，生物反应器和反应条件的选择及控制，产物的分离纯化。
1、微生物选择性分离方法包括哪些步骤？如何利用选择性分离的方法从自然界分离筛选到蛋白酶产生菌？如何利用选择性分离的方法从自然界分离筛选到纤维素酶产生菌？微生物选择性分离方法步骤：①含微生物材料(样品分离源)的选择。
②分离源材料的预处理。
③所需菌种的选择性分离。
④所需菌种的选择性培养。
⑤菌落的选择和纯化。
利用选择性分离的方法从自然界分离筛选蛋白酶产生菌：①从蛋白质加工厂（豆制品厂、肉制品厂）附近的土壤中采集样品分离源。
②用富含蛋白质的原料（豆饼）为培养基对样品分离源进行富集培养，使目的菌数量和生长势达到优势。
③样品分离源经富集培养后制成菌悬液，适当稀释后涂布于以酪蛋白为唯一氮源的平板培养基。
经保温培养一定时间后，选择分解酪蛋白形成透明圈的菌落。
将透明圈直径与菌落直径之比值大的菌落编号后移接于试管斜面培养基，经保温培养长出丰厚的菌落。
④将试管斜面培养基长出各菌株，按编号分别进行小型发酵试验，通过测定发酵结果的蛋白酶活力，筛选出产酶活力高菌株。
生物工艺原理
生物工艺学考题一、名词解释1、下游加工过程：产品的回收或分离过程，目地是把生物反应液，如发酵液酶反应液内有用的物质分离出来，获取所需的目标产品。
2、密度梯度离心分离：用一定的介质在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，将细胞混悬液或匀浆置于介质的顶部，通过重力或离心力场的作用使细胞分层、分离。
3、细胞破碎率：被破碎的细胞的数量占原始细胞数量的百分比数。
4、反渗透：反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。
因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。
5、过饱和溶液：一定温度、压力下，当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下溶质的溶解度，而溶质仍不析出的现象叫过饱和现象，此时的溶液称为过饱和溶液。
6、离子交换树脂：有机高分子离子交换剂，包括合成离子交换剂和天然有机大分子离子交换剂，通常是一种典型的凝胶。
7、流化床干燥：要把湿的颗粒物料进行干燥，可以把热空气鼓入放置有湿颗粒的床层中使颗粒流态化，则热量从空气传递到颗粒提供水分蒸发所需热量，使颗粒干燥。
8、冷冻干燥：又称升华干燥，将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。
9、电渗析：利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）的方法称为渗析。
在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子（如离子）通过膜而迁移的现象称为电渗析。
10、制备电泳：11、分配系数：在一定温度和压力下，溶质分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度之比。
12、双水相萃取：又称水溶液两相分配技术，它利用不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，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，称为双水相萃取。
13、大孔树脂：它是一种比一般凝胶型有更多更大的孔道，布满树脂内部，因而是一种表面积大，在离子交换过程中，粒子容易扩散，交换速度快，稳定性好的一种树脂。
生物工艺学复习资料
生物工艺学复习资料1．生物工艺学——生物工艺学是“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。
这里所谓的生物作用剂可以是酶、整体细胞或多细胞生物体，一般也称为生物催化剂。
2．航天育种——主要是利用空间环境高真空、微重力和强辐射的特点，使微生物的遗传特性发生变异，从而选育出优良菌种。
3．种子扩大培养——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。
4．准性生殖——指真菌中不通过有性生殖的基因重组过程。
5．原生质体融合——用脱壁酶处理将微生物细胞壁除去，使菌体细胞在高渗环境中释放出只有原生质膜包裹的球状体(原生质体)，再用诱导融合剂促进原生质体发生融合，两亲本基因组由接触到交换，从而实现基因重组，这一技术叫原生质体融合。
6．抗生素——抗生素是由生物（包括微生物、动物、植物）在其生命活动过程中产生的或用其它方法获得的一种能在低微浓度下选择性地抑制或杀灭它种生物或肿瘤的一类次级代谢产物或其人工衍生物。
如强力霉素。
7．活性污泥——指具有活性的微生物菌胶团或絮状泥粒状的微生物群体。
8．酶的交联法——利用双功能基团试剂或多功能试剂使酶分子间交联因而得到固定的方法。
9．实罐灭菌——间歇灭菌，是指每批培养基全部流入发酵罐后，在罐内通入蒸汽加热至灭菌温度，维持一定时间，在冷却到接种温度的过程。
10．化学需氧量——用强氧化剂来氧化水中污染物时需消耗的氧量。
11．连续发酵——指发酵过程中，一边补入新鲜的料液，一边以相近的流速放料，维持发酵液原来的体积的发酵方式。
12．补料分批发酵——又称半连续发酵或半连续培养，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法。
13．次级代谢产物——是指微生物在一定生长时期，以初级代谢产物为前体物质，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质过程，这一过程的产物，即为次级代谢产物。
生物工艺原理
天然稀有的医用活性多肽或蛋白质
用于抗病毒、抗肿瘤的药物干扰素和白细胞介 素等； 用于治疗心血管系统疾病的药物有尿激酶原及 组织型溶纤蛋白酶原激活因子等； 用于防治传染病的有各种疫苗，如乙型肝炎疫 苗、腹泻苗等； 用于体内起调节作用的激素有胰岛素和其它生 长激素等。 自从1982年美国首次批准基因工程胰岛素上市 以来，各国已有十多种基因工程医药产品先后获准 上市，有更多的基因工程产品正在进行不同阶段的 临床试验。基因工程制药产业已经初步形成。
2.1.4 近代生物技术
DNA重组，固定化酶，固定化细胞，细胞融合技术；
2.2 生物技术的基础
2.21 微生物系统
（1）微生物用于生物技术的优势：
①具有很大的表面积体积比；②能进行各式各样的反应；③环境适应性 强；④易于进行体内外遗传改造；⑤筛选方法简单易行；⑥菌种多样性。
（2）微生物的产物通常是蛋白、核酸、多糖、细胞等大分子物质 及小分子的代谢产物。
2.3.1生物技术在食品工业中的应用
含醇饮料：各种酒 传统调味品和发酵食品：酱、酱油、醋、腐乳、 酸奶等 食品原料：葡萄糖、果-葡糖浆等 食品添加剂：面包酵母、味精、红曲、阿斯巴 甜等 活性乳酸饮料：双歧杆菌 大豆多肽、乳链菌肽
2.3.2
生物技术在医药方面的应用
基因工程药物 基因工程药物就是利用生物工程技术制造 的药物，是生物工程服务于社会的一类新产品。 它和传统的化学药物以及从动、植物中提取药 物的最大区别在于生产过程。 通过基因工程或细胞工程培养出高产菌种 或动、植物细胞株，称为“工程菌”或“工程 细胞株”，再利用现代发酵技术大规模培养， 从中提取出所需药物。
——国际纯粹及应用化学联合会，1981
生物技术是对生物作用和生物物料加以评价和 应用，并进行工业产品生产的技术。
生物工艺原理
1共同研制成功的，1888菌。
2、提高杂核二倍体形成频率常用的方法有：3、将初级中间体转化为次级终产物有三个过程：生物氧化和还原、生物甲基化和生物卤化。
4、青霉素发酵中，铁离子的浓度要小于30 μg/m L，发酵罐必须进行表面解决。
5、酶解法是用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。
6、工业发酵中往往要接入处在对数生长期(特别是中期)的菌体，以尽量缩短适应期。
为了获得代谢产物，菌体尚未达成衰退期即进行放罐解决解决。
P1767、种子罐的级数重要决定于菌株性质、菌丝生长速度、发酵设备的合理应用。
8、饵诱技术常用于水中真菌的富集。
9、亚硝基胍（NTG）和甲基磺酸乙酯（EMS）常被称为“超诱变剂”，后者是毒性最小的诱变剂之一。
10、在放线菌和细菌中，制备原生质体重要采用溶菌酶；酵母和霉菌一般可用蜗牛酶或纤维素酶等。
11、代谢控制机制分为两种重要类型：酶活的调节(活化或钝化)和酶合成的调节(诱导或阻遏)。
12、经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺，若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。
13、一般工业发酵培养基的碳氮比为100:(0.2～2.0)。
14、从广义上讲，凡是微生物生长所不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。
15、发酵过程中溶氧异常下降也许是由于污染好气性杂菌大量溶氧被消耗、菌体代谢发生异常需氧规定增长、某些设备或工艺控制发生故障或变化。
16、发酵过程中产生大量泡沫带来的副作用涉及减少了发酵罐的装料系数，增长的机会，也许引起代谢异常和菌体自溶，招致产物的流失。
17、抗生素生产的工艺过程：菌种→孢子制备→种子制备→发酵→发酵液预解决→提取及精制→成品包装。
二、名词解释：原生质体融合：指通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。
生物工程工艺原理复习题
生物工程工艺原理复习题1、诱变育种：用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选，称为诱变育种。
2、自然选育：自然选育就是不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程。
3、生理碱性物质：若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。
正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH 有积极作用。
4、生理酸性物质：无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质5、前体：前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中合成到产物分子中去，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。
6、生长因子：从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。
7．产物促进剂：所谓产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。
8、代谢控制发酵：人为地改变微生物的代谢调控机制，使有用的中间代谢产物过量积累，这种发酵称代谢控制发酵。
9、巴斯德效应：在好气条件下，酵母菌发酵能力下降（细胞内糖代谢降低，乙醇积累减少）；不仅存在于酵母中，也存在于具有呼吸和发酵能力的其他细胞中。
10、葡萄糖效应：又称葡萄糖阻遏。
葡萄糖或某些容易利用的碳源，其分解代谢产物阻遏某些诱导酶体系编码的基因转录的现象。
如大肠埃希氏菌培养在含葡萄糖和乳糖的培养基上，在葡萄糖没有被利用完之前，乳糖操纵子就一直被阻遏，不能被利用。
这是因为葡萄糖的分解物引起细胞内cAMP 含量降低，启动子释放cAMP–CAP 蛋白质,RNA 聚合酶不能与乳糖的启动基因结合，以致转录不能发生，直到葡萄糖被利用完，乳糖操纵子才能被转录，形成利用乳糖的酶。
11、发酵热：发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。
在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。
《生物工艺原理》考试总结
《生物工艺原理》考试总结重庆理工大学药学与生物工程学院制药工程 11级202班周伟发酵工程的特点：1、常温常压，2、原料简单粗放，3、反应专一性强，4、反应必须在无菌条件下进行，5、由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物，6、微生物菌种是进行发酵的根本因素，7、经济效益显著微生物工业对菌种的要求：1、原料廉价、生长迅速、目标产物产量高 2、易于控制培养条件，酶活性高，发酵周期较短 3、抗杂菌和噬菌体的能力强 4、菌种遗传性能稳定，不易变异和退化 5、满足代谢控制的要求 6、安全性（不是病原菌，不产毒素） 7、对需添加的前体物质有耐受能力，并不把之作为碳源分解菌种退化的原因：1、基因自发突变：变异菌株性状分离；连续传代（回复突变） 2、菌种保藏不当 3、菌种生长的条件没有得到满足防止菌种退化的措施：1、菌种的分离 2、菌种的复壮 3、提供良好的环境条件 4、用优良的保藏方法 5、定期纯化菌种菌种的保藏原理：根据菌种的生理、生化特性，人工创造条件噬菌体的代谢活动处于休眠状态方法：1、斜面低温保藏法 2、石蜡油封保藏法 3、沙土管保藏法 4、冷冻干燥法 5、液氮超低温保藏法菌种的选育步骤：采样，增殖培养，分离纯化，初筛，复筛，性能鉴定分离性延迟：经诱变处理后，细胞中的基因处于不纯的状态，突变型基因由于属于隐性基因而暂时得不到表达，需要经复制、分离，在细胞中处于纯的状态时，其性状才能得以表达生理性延迟：突变基因由杂合状态变为纯合状态时，还不一定表现突变表型，新的表型必须等到原有基因的产物稀释到某一程度后才能表达出来后培养：将诱变处理过的细胞在营养丰富的培养基中进行培养，使突变基因的稳定、纯合并表达后培养目的：解除突变的表型延迟出发菌株的选择：1、有一定的目标产物的生产能力 2、生长繁殖快、营养要求低、产孢子多且早 3、对诱变剂敏感，变异幅度大 4、要尽量选择单倍体细胞、单核或核少的多细胞体来作出发诱变细胞营养缺陷型：丧失了合成一种或多种必需生长因子能力的菌株，他们只能在补充了相应生长因子的培养基上才能正常生长渗漏缺陷型：遗传性障碍不完全的营养缺陷型，突变使某一种酶的活性下降而不是完全丧失基因工程的基本步骤：1、分离或合成基因 2、通过体外重组将基因插入载体 3、将重组DNA 导入细胞 4、扩增克隆基因 5、筛选目的基因种子罐计数：指制备种子需逐级扩大培养的次数种龄：种子的培养时间接种量：移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例培养基的配置原则：1、营养物质满足微生物需要 2、营养物质浓度适宜 3、物理化学条件适宜 4、考虑培养目的培养基成分选择原则：1、碳氮源相互配合，发挥各自优势，避其所短 2、注意生理酸、生理碱和PH缓冲剂的加入和搭配 3、合适的碳氮比生理酸：经微生物代谢后形成酸性物质的无机氮源生理碱：经微生物代谢后形成碱性物质的无机氮源前体物质：某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产物分子中去，而其自身结构并没有多大变化，但产物的量却因加入而有较大的提高抑制剂：抑制某些代谢途径的进行，使另一代谢途径活跃促进剂：在氨基酸、抗生素和酶制剂发酵生产过程中，对发酵起一定促进作用的物质复合反应：在酸和热的作用下，部分葡萄糖经1.6键结合成龙胆二糖、异麦芽糖和其他低聚糖分解反应：葡萄糖分解为羟甲基糠醛、有机酸和有色物质等非糖物质液化：利用a-淀粉酶淀粉液化转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加糊化：指淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，互相接触变成糊状液体糖化：利用糖化酶将淀粉液化产物胡静及低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程老化：分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程灭菌：只利用物理和化学方法杀灭或除去原料及设备中一切生命物质的过程消毒：用物理或化学的方法杀死物料、容器、器具内外的病源微生物灭菌与消毒区别：消毒不一定达到灭菌的要求，而灭菌则可达到消毒的目的致死温度：杀死微生物的极限温度称为致死温度致死时间：杀死全部微生物所需的时间成为致死时间高温瞬时灭菌原理：在热灭菌过程中，同时发生微生物死亡和培养基成分破坏两个过程。
生物工艺
一、名词解释.1.致死温度：杀死微生物的极限温度。
2.致死时间：某一特定温度条件下微生物对热的抵抗力。
3.对数残留规律：微生物受热死亡的速率在任何瞬间与残留的活菌数成正比。
4.分批发酵：将一定量的培养基一次性的加入发酵罐中，接种后发酵一段时间，一次性的排出发酵成熟液的培养方式。
5.连续发酵：再分批发酵的基础上，以一定的速率连续的流加新鲜培养基并流出等量的发酵液，以维持培养基系统内营养物质的恒定，使细胞处于近似恒定状态下生长的发酵培养方式。
6.分批补料发酵：在分批发酵过程中，间歇的或连续的向培养基中补加新鲜培养基的发酵或培养方式。
7.重复补料发酵：在单一补料分批发酵的基础上，每隔一定时间按一定比例放出一部分发酵液，使发酵液体积始终不超过发酵罐最大工作容积，从而可以延长发酵周期直至发酵产率明显下降，才最终将发酵液全部放出。
8.理性筛选：运用遗传学，生物化学的原理，根据产物已知的或可能得生物合成途径，代谢调控机制和产物分子结构来进行设计和采用一些筛选方法，以打破原有的代谢调控机制，来获得高产突变株。
9.生长因子：具有刺激细胞生长活性的细胞因子。
10.选择培养基：通过加入妨碍目的微生物生长而抑制非目的微生物生长的物质以达到选择目的。
11.鉴别培养基：是一类在培养基中添加某种化学物而将目的或对象微生物的菌落与同一平板上的其他微生物菌落区别开来的培养基。
二、填空.1.菌种选育：（自然育种诱变育种）选择的两个要点（可选择性灵敏度）2.培养基配制原则：目标明确培养协调条件适宜经济合理3.种子的培养异常现象：菌体生长缓慢菌丝结团泡沫多代谢不正常4.发酵异常：菌体生长差PH过高或过低溶解氧异常菌浓度过高5.四大微生物：细菌放线菌酵母菌霉菌6.培养基的成份：C N 水无机盐生长因子7.发酵结束时间因素：经济因素产品质量特殊因素8.淀粉水解糖液的方法：酵解法酸碱法酶解法酸酶法优点：时间上看（酸解最快，酶解最慢）原料转化率和质量上看（酶解法＞酸酶法＞酸解法）9.灭菌标准：致死时间致死温度对数残留规律10.对数残留公式-Dn/Dt=kN（N 残留活菌数T受热时间k 灭菌速率常数）11.微生物菌体衰退的防治方法：创造良好的条件采用有效的保存方法控制传代次数定期浮状纯化12.糖酵解调节过程中三个激酶：已糖激酶硫酸果糖激酶丙酮酸激酶13.ATP过高抑制硫酸果糖激酶丙酮酸激酶14.目前控制的几个差数：生物化学物理三、简答.1.工业生产中使用的菌种为什么发生衰退？有哪几个方面？防止措施？原因：①基因突变，②分离现象，③连续移代，④培养和保存条件的影响。
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第一章绪论1·生物技术、生物工艺和生物工程异同国际上，生物工程一般是医学工程、农业工程、环境工程、卫生工程、人体功能工程等的总称，特点是不涉及化学催化反应过程，仅是生物过程与物理过程的结合。
生物技术则涉及的是生物催化反应过程。
国外已经将生物技术与生物工程区分开。
国内，一般生物工程为一广义概念。
因为工程是指根据科学原理和有关技术，组合出高效、合理的具有一定结构的技术系统；技术泛指根据生产实践和科学原理发展而成各种工艺操作方法和技能。
这样理解生物技术为狭义上的生物工程。
2·生物技术=生物工艺学定义：1. 应用自然科学及工程学原理，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。
2. 工业规模开发生物细胞及其组分潜在应用的技术。
3. 应用生命科学及某些工程原理操纵生命的一门综合性技术学科。
4. 以生物化学、生物学、微生物学和化学工程学应用于生产过程（医药卫生、能源和农业产品）及环境保护的技术。
3·生物工艺学可归纳为三点：1、生物技术是一门多学科、综合性的科学技术；2、过程中需生物催化剂参与；3、目的是建立工业生产过程或进行社会服务。
4·生物工艺的组成：上游工程--实验室阶段；中游工程--发酵过程，包括各种参数的控制；下游工程--产物提取5·生物反应过程：生物反应过程的实质是利用生物催化剂从事生物产品的生产过程。
6·生物催化剂：酶（游离酶、固定化酶）——酶反应过程细胞（固定化细胞、游离细胞）——发酵过程7·生物反应过程：动、植物细胞（组织）培养过程；污水生化处理过程；从天然物质中应用生物技术提取有效成分。
·生物反应过程分为四个部分：1、发酵原料预处理2、发酵过程准备3、生物反应器及反应条件选择4、产品的分离与纯化·生物反应过程的特点：1、生产过程一般常温下进行，操作条件温和，不需要考虑防爆问题，一种设备具有多种用途。
原料以碳水化合物为主，并加入少量有机和无机氮源。
不含有毒物质；2、生产反应过程是以生命体的自动调节方式进行的，多个反应像一个反应一样，可在单一设备中进行；3、易于进行复杂的高分子化合物的生产，如酶、光学活性体等；4、能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的反应，如氧化、还原、官能团导入等；5、生产产品的生物体本身也是产物，富含维生素、蛋白质、酶等；除特殊情况外，培养液一般不会对人和动物造成危害；6、生产过程中需要注意防止杂菌污染，尤其是噬菌体的侵入，以免造成很大的危害；7、通过改良生物体生产性能，可在不增加设备投资的条件下，利用原有的生产设备使生产能力飞跃上升。
8·生物生产过程的共性1.作为培养基成分有碳源、氮源、微量元素及生长因子等，并确定培养基中各成分的含量及比例；2.合理设计一级、二级乃之三级种子培养系统，各级培养时间以及种子培养系统要与生产过程合理配套；3.合理控制不同阶段的环境条件，保证细胞正常生长和所需产物的形成，以最低的消耗获得最大的得率；4.生产过程需要防止杂菌污染，保证生产正常进行；5.选择合适的分离方法，使之高效率、低成本地从细胞或培养液中提取、分离、纯化和精制所需产品；9·胞内酶：在细胞内起催化作用的酶。
·胞外酶：细胞内合成而在细胞外起作用的酶。
10·生物转化：利用微生物细胞的一种或多种酶对一些化合物某一特定部位（基团）的作用，使它转变成结构相类似但具有更在经济价值的化合物。
11·初、中级代谢产物：对数生长期形成的产物，如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸等，是菌体自身生长繁殖所必须的，称初级代谢产物（primary metabolite ）或中间代谢产物。
·次级代谢产物：在生长的稳定期，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物，如抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子（plant growth factor）等。
它们与菌体生长繁殖无明显关系，称为次级代谢产物。
受到的调节:诱导调节、分解代谢物的阻遏和反馈调节。
12·微生物产物：发酵食品、有机酸、氨基酸、核酸类物质、酶制剂、医药工业（抗生素…）、饲料工业（单细胞蛋白）、环境工程（废物处理）、其它（冶金工业…）13·生物过程工程：包括一系列生物反应过程、化学反应过程和物理操作过程，按照不同方式串联或并联而成。
生物反应过程是具有决定意义的一步。
是生物生产过程的核心，其他过程是为生物反应过程服务的。
14·四种工程理念：理论上的正确性、技术上的可行性、操作上的安全性、经济上的合理性。
15·生物反应过程应关注的普遍性问题：目的产物中心观点、能量最小的观点、细胞经济与生产经济矛盾的观点。
16·生物技术产业化中工程学基本概念：·恒算概念：通过质量衡算、热量衡算、动量衡算达到物料和能量有效集成。
根据计算达到能量的最大利用。
·速率概念：速率问题是理论上正确性和技术上可行性的一个重要衡量标志和判断标准，也是技术先进性的反映，更是生物反应工艺、工程探索结果的表现。
·最优化概念：生物技术反应过程优化中，目前主要采用基于动力学的最佳工艺控制点为依据的静态操作方法，是化学工程宏观动力学概念在发酵工程上的延伸。
现在，以细胞代谢流分析与控制为核心的生物反应最优化观点正日益受到重视。
生物反应过程中的基因、细胞、工程三个水平上进行过程优化。
从单元操作到系统工程，从宏观经验描述到微观的本质认识，对于过程工艺优化具有重要意义。
17·上游生物技术工程化概念：随着基因重组技术、蛋白修饰技术，细胞融合技术和固定化技术的逐步成熟，上游生物技术已经进入工程化阶段。
特征是可以根据需要设计改进天然的或构建新的生化物质或体系（核酸、蛋白质、脂质体及多糖复合物等）以及新的代谢步骤与途径，并对他们在生物体内外的作用加以研究与应用。
第二章菌种及其扩大培养1·微生物工业对菌种的要求：1、原料廉价、生长迅速、目的产物产量高。
2、培养条件易于控制，酶活性高，发酵周期短；3、抗杂菌和噬菌体的能力强；4、遗传性能稳定，不易变异和退化，不产任何有害生物活性物质和毒素，保证安全生产。
2·获得菌种的主要途径：1、从菌种保藏机构获取；2、从自然界中分离、筛选；3、菌种的基因改造。
3·新种分离与筛选的步骤：定方案：查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
采样：有针对性地采集样品。
增殖：控制培养基成分或培养条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
分离：利用分离技术得到纯种。
性能测定：进行生产性能测定。
这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。
4·筛选模型：筛选模型是用来检测抗生素生产能力的特种微生物。
为避免致病菌的感染与扩散一般不采用致病菌作为试验菌，尽可能选择非致病性又能代表某些类型致病菌的微生物作为试验菌，这些试验菌被称为筛选模型。
5·采集土壤要根据需分离的菌种对土壤作选择。
对有特殊要求的菌种，可选择特殊土壤。
比如：筛选苎麻脱胶细菌就到苎麻园有腐烂麻杆的土壤中取样。
赤霉素由水稻恶苗病菌产生，到患水稻恶苗病的植株或稻田去找。
还可以到生产某一产品的工厂附近采集分解该产品的微生物。
如选可将丙烯腈转化成丙烯酰胺的菌种到生产丙烯腈的化工厂附近采集土壤。
富含碳水化合物的土壤和沼泽地中，酵母和霉菌较多，如一些野果生长区和果园内。
6·控制杂菌生长：限制碳素营养、选择培养基、添加抑制剂7·筛选：经过分离纯化得到的纯种有很多个，这些纯培养先要进行生产性能测定，选择优良者才能用于生产中去。
在测定之前先要肯定所分离的菌种已经确系纯种，因此一般还要用划线法或稀释法在培养基上再纯化一次。
选取单纯的菌落接种到斜面培养基，培养成熟后置冰箱保藏，测定生产性能。
生产性能测定分初筛和复筛。
※采用与生产相近的培养基和培养条件，利用三角瓶进行小型发酵试验。
8·毒性试验：自然界的一些微生物是在一定条件下产毒的，将其作为生产菌种应当十分当心，尤其与食品工业有关的菌种，更应慎重。
据有的国家规定，微生物中除啤酒酵母、脆壁酵母、黑曲霉、米曲霉和枯草杆菌作为食用无须作毒性试验外，其他微生物作为食用，均需通过两年以上的毒性试验。
9·工业育种的方法：诱变育种：采用诱变剂处理可以提高诱变频率，扩大诱变幅度，从而选出优良的突变株。
这种方法就叫做诱变育种。
诱变育种应注意的几个问题：选择好的出发菌株；复合诱变因素的使用；剂量选择；变异菌株的筛选；高产菌株的获得需要筛选条件的配合基因转移基因重组原生质体融合的优点：二个不同性状的细胞破壁成原生质体，没有细胞壁的阻隔，基因交换变得容易，且可以多次交换，可得到不同重组子。
原生质体还可以用紫外线等诱变剂处理，诱变的效果比细胞要好。
操作注意要点：每个亲本要有标记，以便检测细胞有否融合；细胞破壁时必须在高渗条件，否则破壁后的原生质体会因低渗而破裂，不能形成球状原生质体；加入助融剂（聚乙二醇，PEG，促使原生质体融合；得到的原生质体必须能再生，在培养基上长出细胞壁，这样才能繁殖成菌落。
所以必须摸索出一种再生培养基。
10·菌种改良的方法：1、解除或绕过代谢途径中的限速步骤：通过增加特定基因拷贝数或增加相应基因表达能力提高限速酶含量，在代谢途径中引入新代谢步骤，由此提供一个旁路代谢途径；2、改变代谢途径，减少无用副产品的生成量。
3、提高菌种对高浓度的有潜在毒性的底物、前体或产品的耐受力。
4、抑制或消除产品分解酶。
5、改进菌种外泌产物能力。
6、消除代谢产物反馈抑制。
11·种子扩大培养：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。
这些纯种培养物称为种子。
·目的：接种量的需要、菌种的驯化、缩短发酵时间，保证生产水平。
·种子要求：总量及浓度满足要求、个体与群体生理状态稳定、活力强，移种至发酵后，能迅速生长、无杂菌污染。
12·种子制备过程·实验室阶段：不用种子罐，所用的设备为培养箱、摇床等实验室常见设备，在工厂这些培养过程一般都在菌种室完成，因此现象地将这些培养过程称为实验室阶段的种子培养。
·目的：种子扩培到一定的量和质，根据菌种的特点最终的培养物可分为两类：·对于不产孢子和芽胞的微生物：获得一定数量和质量的菌体·对于产孢子的微生物：获得一定数量和质量的孢子——菌丝体培养步骤少，因而更容易获得量和质稳定的种子，但操作繁琐。