生物工艺学名词解释
生物制药工艺学名词解释
1 Biologics 生物制品：一般指的是用微生物（包括细菌，噬菌体，立克次体病毒等）为生物代谢产物，动物毒素，人或动物的血液或组织等加工而制成的预防，治疗和诊断特定传染病或其他有关疾病的免疫制剂，主要指菌苗，疫苗，毒素，应变原与血液制品等。
2 Electroporation 电穿孔：是指在高压电脉冲的作用下使细胞膜上出现微小的孔洞，外界环境中的DNA穿孔而入，进入细胞，最终进入细胞核内部得的方法。
该方法既适合于贴壁生长的细胞，也适合用于悬浮生长的细胞，既可用于瞬时表达也可用于稳定转染。
3 Microcarrier culture 微载体培养：微载体培养是使细胞贴附在微小颗粒载体上，它创造了相当大的贴附面积，供细胞贴附生长、增殖。
载体体积很小，比重较轻，在轻度搅拌下即可使细胞自由悬浮于培养基内，充分发挥悬浮培养的优点。
4 Conventional filtration 常规过滤：是指料液流动方向和过滤介质垂直的过滤方式。
常规过滤时，固体颗粒易被填塞在过滤介质上，形成滤饼。
料液必须穿过滤饼和过滤介质的微孔。
恒压下，随着滤饼厚度的增加，滤液不断减慢。
5 SCF 超临界流体：是指处于超临界温度（TC）和超临界压力（PC）以上的特殊流体。
当气体物质处于其临界温度和临界压力以上时，不会凝缩为液体，只是密度增大，因此，超临界流体相既不同于一般的液相，也有别于一般的气相，具有许多特殊的物理化学性质。
6 Adsorption method 吸附法：指利用吸附作用，将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物和其他物质分离，达到浓缩和提纯目的的方法。
7 Compound affinity 复合亲和力：即吸附剂的亲和结合过程，既涉及离子效应的应用，又有疏水作用，且这两种弱的作用还彼此增强，其结果使亲和力大大增强。
8 Thymus hormones 胸腺激素：胸腺是一个激素分泌器官，对免疫功能有多方面的影响。
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;。
生物工艺学名词解释教案资料
名词解释：1、初级代谢产物：细胞通过代谢活动产生的均匀生长和繁殖的必须物质，如蛋白质、氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、维生素等。
2、次级代谢产物：细胞在生长的稳定期所产生的化学结构复杂，对细胞本身无明显生理功能的物质，如抗生素、毒素、激素、色素、生物碱素。
3、基因工程菌：主要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换个酵母、丝状真菌等真核细胞微生物。
4、诱变育种：指采用物理、化学的因素使微生物DNA的碱基排列发生改变，以使排列错误的DNA模板形成异常的遗传信息，造成某些蛋白质结构变异，而使细胞功能发生改变。
5、前体：某些化合物加到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产物分子中去，而其自身的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。
在一定条件下前体物质可控制生产菌的合成方向和增加抗生素的产量6、糖化：利用糖化酶（也称葡萄糖淀粉酶）将淀粉液化产物糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程。
液化：用a-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖，使淀粉可溶性增加的过程。
7、淀粉的糊化：是指淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，互相接触变成糊状液体，即使停止搅拌，淀粉也不会再沉淀的现象。
8、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，即复结晶过程。
9、初级代谢：与生物生存有关的，涉及能量产生和能量消耗的代谢类型，产物都是有机体且是必不可少的物质，如单糖、核苷酸、脂肪酸以及蛋白质、核酸、多糖、脂类等。
10、次级代谢：某些微生物为了避免代谢过程中，某种代谢产物的积累造成的不利作用，而产生的一类有利于生存的代谢类型，通常是在生长后期产生，产物种类很多著名的是抗生素。
11、菌种衰退：菌种在培养或保藏过程中，由于自发突变的存在，出现某些原有优良生产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象，称为菌种衰退。
12、菌种的保藏：主要是通过控制低温、干燥、缺氧等条件，使微生物营养体或休眠体处于不活泼状态，维持最低代谢水平，尽可能保证活力和不发生变异。
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。
生物工艺学名词解释
名词解释：1、初级代谢产物：细胞通过代谢活动产生的均匀生长和繁殖的必须物质，如蛋白质、氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、维生素等。
2、次级代谢产物：细胞在生长的稳定期所产生的化学结构复杂，对细胞本身无明显生理功能的物质，如抗生素、毒素、激素、色素、生物碱素。
3、基因工程菌：主要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换个酵母、丝状真菌等真核细胞微生物。
4、诱变育种：指采用物理、化学的因素使微生物DNA的碱基排列发生改变，以使排列错误的DNA莫板形成异常的遗传信息，造成某些蛋白质结构变异，而使细胞功能发生改变。
5、前体：某些化合物加到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产物分子中去，而其自身的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。
在一定条件下前体物质可控制生产菌的合成方向和增加抗生素的产量6、糖化：利用糖化酶（也称葡萄糖淀粉酶）将淀粉液化产物糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程。
液化：用a-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖，使淀粉可溶性增加的过程。
7、淀粉的糊化：是指淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，互相接触变成糊状液体，即使停止搅拌，淀粉也不会再沉淀的现象。
8、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，即复结晶过程。
9、初级代谢：与生物生存有关的，涉及能量产生和能量消耗的代谢类型，产物都是有机体且是必不可少的物质，如单糖、核苷酸、脂肪酸以及蛋白质、核酸、多糖、脂类等。
10、次级代谢:某些微生物为了避免代谢过程中，某种代谢产物的积累造成的不利作用，而产生的一类有利于生存的代谢类型，通常是在生长后期产生，产物种类很多著名的是抗生素。
11、菌种衰退：菌种在培养或保藏过程中，由于自发突变的存在，出现某些原有优良生产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象，称为菌种衰退。
12、菌种的保藏：主要是通过控制低温、干燥、缺氧等条件，使微生物营养体或休眠体处于不活泼状态，维持最低代谢水平，尽可能保证活力和不发生变异。
《生物工艺学》试卷A答案【考试试卷答案】
《生物工艺学》课程考试试卷A答案专业：考试日期：试卷所需时间：120分钟闭卷试卷总分：100分一、名词解释（共8小题，任选5题，每小题2分，共10分）1．发酵热：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辐射2．摄氧率：单位体积培养液在单位时间内消耗氧的量。
3．临界氧浓度：当培养基中不存在其他限制性基质时，不影响好氧性微生物生长繁殖的最低溶解氧浓度。
4．缓效氮源：指需要菌体产生蛋白水解酶将之水解后缓慢被菌体利用的氮源。
5．产物得率系数：消耗1g营养物质生成的产物的克数。
6．比基质消耗速率：单位时间内单位菌体消耗的基质量。
7．微生物对数残留定律：在一定温度下，微生物的受热死亡遵照分子反应速度理论。
在灭菌过程中，活菌数逐渐减少，其减少量随残留活菌数的减少而递减，即微生物的死亡速率与任一瞬间残存的活菌数成正比。
8．分批发酵二、填空题（共6小题，每空0.5分，共10分）1．玉米浆、蛋白胨、黄豆饼粉、酵母膏。
（任意三个）2．酸解法；酶解法；酸酶结合法。
3．湿热；过滤。
4．搅拌、空气的线速度、空气分布管、培养液的性质、表面活性剂、离子强度、菌体浓度（4个空中必须含有前2个）5．设备渗漏、空气中有杂菌、种子带菌、灭菌不彻底、技术管理不善（任意四个答案）。
6．基质消耗速率、用于维持的基质消耗速率、用于菌体生长的基质消耗速率、用于产物合成的基质消耗速率。
三、问答题（共8小题，每小题5分，共40分）▲第1小题——斜面培养基：1. 富含有机氮源，少含或不含糖分。
有机氮有利于菌体的生长繁殖，能获得更多的细胞。
2. 对于放线菌或霉菌的产孢子培养基，则氮源和碳源均不宜太丰富，否则容易长菌丝而较少形成孢子。
3. 斜面培养基中宜加少量无机盐类，供给必要的生长因子和微量元素。
种子培养基：1. 必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。
2. 种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。
供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。
生物工艺学答案
一、名词解释1.菌种的扩大培养：菌种的扩大培养就是把保藏的菌种，即砂土管，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，再经过扁瓶或药瓶和种子罐，逐级扩大培养后达到一定的数量和质量的纯种培养过程。
这些纯种的培养物称为种子。
扩大培养流程：斜面培养→一级种子培养→二级种子培养→发酵2.生长因子：广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量有机物质，如氨基酸，嘌呤，嘧啶，维生素等。
3.临界氧浓度：指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。
对产物而言，便是不影响产物合成所需的最低浓度。
呼吸临界氧值可用氧气含量变化和通气量测定。
也可用一种简便的方法，用响应时间最快（95%的响应在30s内）的溶氧电极测定，其要点是在过程中先加强通气搅拌，使溶氧上升到最高值，然后中止通气，继续搅拌，在罐顶部空间充氧。
4.诱变育种（P37）：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。
诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质称为诱变剂5.培养基（P99）：广义上讲培养基是人工配制的提供微生物或动、植细胞的生长、繁殖、代谢和合成人们所需产物的营养物质和原料，同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。
常用培养基必须具备的基本条件：1）都必须含有合成细胞所必需的原料；2）满足一般生化反应的基本条件；3）一定的PH条件等。
6.前体（P107）：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。
大多数前体如苯乙酸对微生物的生长有毒性，以及菌体具有将前体氧化分解的能力，因此在生产中为了减少毒性和增加前提的利用率常采用少量多次的流加工艺。
为生物合成含有苄基基团的青霉素G，在发酵中加入前体如苯乙酸或苯乙酰胺，加入量不能大于0.1%，采用多次加入方式7.反复补料培养（P219）：随着补料的进行,培养液体积不断增大,达到一定程度时,将部分培养液从反应器中放出,剩下部分继续进行补料分批培养,如此反复进行, 即所谓反复补料分批培养。
生物工艺学
生物工艺学
1. 介绍
生物工艺学是一门融合了生物科学与工程学的学科，可作为独立
的学科学习。
生物工艺学根据具体的生物体的特性和规律，运用工程
学的方法，利用机械、电子、计算机技术充分发挥生物的作用和功能。
2. 学习内容
生物工艺学主要课程有：生物化学、生物物理、微生物学、发酵
工程、生物装备工程、蛋白质工程学、生物工艺等等。
这些课程涉及
了生物质处理技术、生物分离技术和生物检测技术等，其中讨论了生
物工艺学的理论基础及其本质、原理以及疗法技术。
3. 应用领域
生物工艺学的应用可以分成三大类：生物检测、制药和环境护理。
例如，在生物检测方面，可以利用生物工艺学的知识和技术来检
测病原生物和药物;在制药方面，可以利用生物应用工程学的知识和技
术来设计制造各种药物;在环境保护方面，可以应用生物工程技术实现
资源的回收和再利用，以减少资源的浪费。
4. 发展前景
随着科学技术和工程技术的发展，生物技术，尤其是生物工艺学
的发展前景非常广阔，发展速度也越来越快。
生物工艺技术的应用，
已经被广泛应用于食品、制药、日化、农业等众多的领域，把握和开
发这一研究领域，将帮助人类更好的开发利用自然资源，保护环境和改善生活质量。
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:一定剂型与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、生化与病理过程,用以预防、诊断、治疗疾病与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,它就是从应用目的出发,研究酶与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:就是指借助于物理与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。
生物制品工艺学 名词解释
11.连续培养:又称连续发酵，指在分批式液体深层培养至微生物对数后期时，以一定的流速向发酵罐中连续添加灭菌的新鲜液体培养基，同时以相同Βιβλιοθήκη 流速自发酵罐中排出发酵液的发酵方法。
12.发酵热:所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。发酵热包括了生物热、搅拌热、蒸发热以及辐射热.
13.初级代谢产物：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动必需的物质和能量。如蛋白质、核酸等。
6.前体物质：是指当添加到发酵培养基中的某些化学物质基本上不改变其分子结构而直接进入产物中的小分子物质，从而在一定条件下控制产物的合成方向和提高产量。
7.生长因子：广义说，凡是微生物生长不可缺少的微量有机物质都称为生长因子(又称生长素)，包括氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等；狭义说，生长素仅指维生素。其作用是构成细胞的组分，促进生命活动的正常进行。
16.同型乳酸发酵:同型发酵是葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸，丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的催化下还原为乳酸的过程。理论转化率为100%，实际转化率80%以上。
17.异型乳酸发酵:异型发酵是某些乳酸细菌利用HMP途径，分解葡萄糖为5-磷酸核酮糖，再经差向异构酶作用变成5-磷酸木酮糖，然后经磷酸酮解酶催化裂解，生成3-磷酸甘油醛和乙酰磷酸。 3-磷酸甘油醛经EMP途径后半部分转化为乳酸。理论转化率为50%。
4.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。
5.培养基：人工配制的供微生物生长、繁殖、代谢和合成人们所需产物的营养物质和原料，同时，培养基也为微生物提供除营养外的其它生长所必须的环境条件。
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
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。
生物工艺学教案及讲
一、生物工艺学简介1. 教学目标（1）了解生物工艺学的定义、起源和发展历程。
（2）掌握生物工艺学的基本原理和应用领域。
（3）培养对生物工艺学的兴趣和好奇心。
2. 教学内容（1）生物工艺学的定义：利用生物体或其细胞、酶等生物催化剂进行物质转化过程的总称。
（2）生物工艺学的起源和发展：从古代的发酵技术到现代的生物技术。
（3）生物工艺学的基本原理：微生物代谢、酶催化、细胞培养等。
（4）生物工艺学的应用领域：食品工业、制药工业、能源工业等。
3. 教学方法（1）讲解：讲解生物工艺学的定义、起源和发展历程。
（2）案例分析：分析生物工艺学在实际应用中的例子。
（3）讨论：引导学生探讨生物工艺学的未来发展。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对生物工艺学的基本概念的理解。
二、微生物代谢1. 教学目标（1）了解微生物代谢的基本过程和类型。
（2）掌握微生物代谢的关键酶和调控机制。
（3）了解微生物代谢在生物工艺学中的应用。
2. 教学内容（1）微生物代谢的基本过程：糖代谢、氨基酸代谢、脂肪代谢等。
（2）微生物代谢的类型：厌氧代谢、好氧代谢、兼性厌氧代谢等。
（3）微生物代谢的关键酶：糖代谢酶、氨基酸代谢酶、脂肪代谢酶等。
（4）微生物代谢的调控机制：基因调控、酶调控、代谢途径调控等。
3. 教学方法（1）讲解：讲解微生物代谢的基本过程、类型和调控机制。
（2）实验演示：展示微生物代谢的实验现象。
（3）案例分析：分析微生物代谢在生物工艺学中的应用例子。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对微生物代谢的基本概念的理解。
（2）实验报告：要求学生完成微生物代谢的实验并进行报告。
三、发酵技术1. 教学目标（1）了解发酵技术的定义和原理。
（2）掌握发酵过程中的关键因素和调控方法。
（3）了解发酵技术在食品工业和制药工业中的应用。
2. 教学内容（1）发酵技术的定义：利用微生物代谢过程中产生的酶或代谢产物进行物质转化的技术。
（2）发酵过程中的关键因素：微生物种类、培养基、温度、pH、氧气等。
生物工艺学
第一章绪论1.生物工艺学的定义有哪些？P1答：生物工艺学，也称生物技术，是指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，为人类生产所需要产品或达到某种目的的技术。
国际经济合作及发展组织提出的定义是：生物技术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，以提供产品或社会服务的技术。
欧洲生物技术联合会认为：生物技术是自然学科（包括分子生物学，生物化学和物理化学）和工程学（化学反应工程学，电子学等）的综合应用，以便将生物体细胞（微生物细胞和动植物细胞）及其组成物用于为社会提供其所需要的商品和服务。
国际纯粹与应用化学联合会对生物技术的定义是：生物技术是将生物化学、生物学、微生物学和化学工程应用于工业生产过程和环境保护的技术。
2.生物技术的特点有哪些？P1答：○1是一门综合性学科○2采用生物催化剂○3采用可再生资源为原料，原料来源丰富，价格低廉，过程中产生的废物危害性小○4与一般化工产品相比，其生产设备比较简单，能耗较低3.生物反应的一般过程是什么？可分为哪四个部分？P2-3 答：将生物技术的实验成果经工艺及工程开发为可供工业生产的工艺过程称生化反应过程，也称生物反应过程，其实质是利用生物催化剂进行生物技术产品的生产过程。
可分为：○1原料的预处理○2生物催化剂的设备○3生化反应器及反应条件的选择与控制○4产品的分离纯化第二章菌种选育、制备、保藏1.从自然界中分离菌株的一般流程是什么？P13答：○1采样○2增殖培养○3纯种分离○4性能测定2.写出诱变育种的典型流程P15答：○1出发菌株的挑选○2敏感期和合适对象的选择○3诱变剂的选择○4诱变剂量的选择○5初筛○6复筛3.优良种子的要求是什么？P24答：○1菌种细胞的生长活力强，转种到发酵罐后能迅速生长，延迟期短○2菌种生理状态稳定，菌丝形态、菌丝生长速率和种子培养液的特征等符合要求○3菌体的浓度及总量能满足大容量发酵罐接种量的要求○4无杂菌污染，能保证纯种发酵○5菌种的适应性强，能保持稳定的生长能力4．影响种子的质量因素有哪些？P27答：○1孢子质量○2培养基○3培养条件○4种龄○5接种量第三章培养基及其设计1.制备培养基的基本原则有哪些？P35答：○1目标明确○2营养协调○3条件适宜○4经济合理2.培养基的设计原理有哪些？P40答：一般来讲，培养基的设计首先是确定培养基的组成成分，然后再决定各组分之间的最佳配比。
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名词解释：
1、初级代谢产物：细胞通过代谢活动产生的均匀生长和繁殖的必须物质，如蛋白质、氨基酸、核苷酸、多糖、脂质、维生素等。
2、次级代谢产物：细胞在生长的稳定期所产生的化学结构复杂，对细胞本身无明显生理功能的物质，如抗生素、毒素、激素、色素、生物碱素。
3、基因工程菌：主要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换个酵母、丝状真菌等真核细胞微生物。
4、诱变育种：指采用物理、化学的因素使微生物DNA的碱基排列发生改变，以使排列错误的DNA模板形成异常的遗传信息，造成某些蛋白质结构变异，而使细胞功能发生改变。
5、前体：某些化合物加到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产物分子中去，而其自身的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。
在一定条件下前体物质可控制生产菌的合成方向和增加抗生素的产量
6、糖化：利用糖化酶（也称葡萄糖淀粉酶）将淀粉液化产物糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程。
液化：用a-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖，使淀粉可溶性增加的过程。
7、淀粉的糊化：是指淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，互相接触变成糊状液体，即使停止搅拌，淀粉也不会再沉淀的现象。
8、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，即复结晶过程。
9、初级代谢：与生物生存有关的，涉及能量产生和能量消耗的代谢类型，产物都是有机体且是必不可少的物质，如单糖、核苷酸、脂肪酸以及蛋白质、核酸、多糖、脂类等。
10、次级代谢：某些微生物为了避免代谢过程中，某种代谢产物的积累造成的不利作用，而产生的一类有利于生存的代谢类型，通常是在生长后期产生，产物种类很多著名的是抗生素。
11、菌种衰退：菌种在培养或保藏过程中，由于自发突变的存在，出现某些原有优良生产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象，称为菌种衰退。
12、菌种的保藏：主要是通过控制低温、干燥、缺氧等条件，使微生物营养体或休眠体处于不活泼状态，维持最低代谢水平，尽可能保证活力和不发生变异。
13、菌种的复壮：狭义：菌种已经发生衰退，再通过纯种分离和性能测定等方法，从衰退的群体中找出尚未衰退的少数个体，以达到恢复该菌种原有典型性状的一种措施。
广义：指在菌种的生产性能尚未衰退前就经常有意识地进行纯种分离和生产性的测定工作，使菌种的生产性能逐步提高，所以，这实际上是一种利用自发突变从生产中不断进行选种的工作。
14、回复突变：变异菌株因遗传组成的自身修复，使原有的遗传障碍解除，代谢途径发生变化，从而恢复原有的特性，表现出原育种过程中已获得优良性状的退化。
15、种子的扩大培养：将保存在沙土管和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，最终获得一定数量和质量的纯种过程。
16、生长因子：微生物生长不可缺少的微量的有机物（微量的一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物）。
17、DE值：淀粉水解程度及糖化程度。
是指葡萄糖（所有测定的还原糖权当葡萄糖来计算）占干物质的百分率
21、固态发酵：固态发酵是微生物在没有或基本没有游离水的固态基质上的发酵方式，固态基质中气、液、固三相并存，即多孔性的固态基质中含有水和水不溶性物质同。
22、灭菌：指利用物理和化学的方法杀灭或除去物料及设备中一切生命物质的过程。
而消毒是指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。
23、微生物能量代谢的中心任务：把外界环境中多种形式的最初能源转换成生命活动能使用的通用能源—A TP
24、自然选育定义：在持空环境下长期处理某一微生物培养物，同时不断的接种传代，以达到积累和选择合适的自发突变体的古老育种方法。
25、杂交育种：两个不同基因型的菌株通过通过接合或原生质体，使融合遗传物质重新组合，再从中分离和筛出新性状的菌株。
18、原生质体融合技术：把两个亲本的细胞壁分别使用生物酶制剂酶解，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（即原生质体）。
在融合剂聚乙二醇的作用下，；两亲本的原生质体在高深条件下混合，使其相互聚集发生质配和核配，基因组由接触到交换，从而实现遗传重组。
19、DNA重组技术：在体外重新组合DNA分子，并使它们在适当细胞中增值的遗传操作，这种操作下把待定基因组分到载体上，并使之在受体细胞中增值和表达。
24、灭菌：指利用物理和化学的方法杀灭或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、芽孢和孢子。
消毒：指用物理或化学的方法杀死物料、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。
防腐：利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等发生霉腐的措施。
25、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。
热阻：微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。
26、连续灭菌：指在培养基进入发酵罐前，直接用蒸汽进行空罐灭菌，用无菌空气保压，待培养基流入罐后，开始冷却。
间歇灭菌：即实消，是在每批培养基全部流入发酵罐后，就在罐内通入蒸汽加热至灭菌温度，维持一定时间，再冷却到接种温度。
27、发酵：利用微生物或生物化学的手段，将各种物质加以改变，然后利用由此产生的能量及代谢中间体，而得到各种有用的物质。
28、发酵染菌：指在发酵过程，生产菌以外的其他微生物侵入了发酵系统，从而使发酵过程失去了真正意义的纯种培养。
29、分批发酵：是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖在特定条件下只完成一个生长周期的微生物的培养方法。
30、质粒的复制不稳定：指基因工程复制时出现一定比例不含质粒的子代菌的现象
31、质粒的分配不稳定：指细胞分裂时，质粒也要分配到子代细胞中，但由于在子代细胞中不均一而导致部分细胞完全丢失质粒，结果产生无质粒细胞。
32、质粒结构的不稳定：是DNA从质粒上丢失或碱基重排、缺失所致工程菌性能的改变。
由于质粒中DNA的缺失、插入、突变、重排等使质粒DNA的序列结构发生了变化，引起复制和表达的不稳定性。
33、重组质粒的逃逸率：当含有重组质粒的工程菌在非选择性条件下生长时，培养系统中一部分细胞不再携带重组质粒，这些空载细胞数与总细胞数之比称为重组质粒的逃逸率。
34、固定化酶：是指经物理或化学的方面处理，使酶变成不易随水流失即运动受限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。
固定化细胞：被限制自由移动的细胞，即细胞受物理化学等因素的约束或限制在一定的空间界限内，但细胞仍保留催化活性并能反复连续使用。
35、种子培养和发酵的异常现象：指发酵过程中某些物理、化学或生物参数发生与原有规律不同的改变，这些改变必然影响发酵水平，使生产蒙受损失。
38、包埋法：将酶分子包埋在凝胶的网眼中或半透性的聚合物膜腔中以达到固定化酶的方法
39、动物细胞培养：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜培养基中，让这些细胞生长和增值。
40、植物细胞培养：在离体条件下，将愈伤组织或其他易分散的值置于液体培养基中进行震荡培养，得到分散成游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量细胞群体的一种技术。