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。进行类似新种筛选分离，达到获得新的优良生产菌种的目的。

10.菌种选育：自然界中存在不少低浓度的诱变物质在微生物复制过程中发生影响，所以在生产上经过一段时间都要进行自然选育。选育分为随机选育和定向选育。

11.自然选育（自然分离）：在生产过程中不经人工处理，利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程。

12.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。

13.原生质体融合：是通过人为的方法，使遗传性状不同的两细胞的原生质体发生融合，并进而发生遗传重组以产生同时带有双基因性状的、遗传性能稳定的融合子的过程。

14.杂交育种：将两个基因型不同的菌株经吻合（或接合）使遗传物质重新组合，从中分离和筛选具有新性状的菌株。

15.筛选模型：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。

16.理性化筛选技术：运用遗传学和生物化学方法，科学设计选择性“筛子”，把大部分不符合要求的菌株经过第一轮预筛就淘汰掉，使具有有效性状的突变株很方便地筛选出来，从而大大提高了筛选效率。这种方法就是理性化筛选。

17.培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需的一组营养物质和原料。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。

18..葡萄糖值（DE值）：淀粉糖的含糖量，液化液或糖化液中的还原糖含量（所测得的糖以葡萄糖计算）占干物质的百分率为DE值DX值：糖化液中葡萄糖含量占干物质的百分率。19.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。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。作用：前体前体有助于提高产量和组份。产物促进剂: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。

20.理论转化率：理想状态下根据微生物的代谢途径进行物料衡算，所得出的转化率的大小。实际转化率：实际发酵过程中转化率的大小。

21.连续培养：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。分批培养的动力学属于间歇的培养方法，生物反应器中培养基灭菌、接种后，除了无菌空气、消泡剂（好氧过程）和酸碱（维持适当的pH），在培养过程中，不再加入其它物料。在此简单系统内所有液体的流量等于零。反应结束，将培养液全部放出，进行后处理。补料（流加）—分批发酵:在分批发酵过程中补入新鲜料液，以克服由于养分不足导致的发酵过早结束。半连续发酵：在补料—分批发酵的基础上加上间歇放掉部分发酵液（行业中称为带放）。带放：是指放掉的发酵液和其他正常的放罐的发酵液一起送去提炼工段。

22.透析培养：透析培养是对微生物培养用透析膜包裹，并使外部有新鲜培养液流动着的一种培养方法。过滤培养：过滤与培养相耦合的培养方法。过滤操作时，培养液中的培养基成分和溶解的胞外产物都随滤液排出，同时补充补充培养液的体积和营养的缺失，即不断添加培养基。

23.微生物培养过程的动力学:研究细胞的生长繁殖、基质的消耗和产物生成之间关系和规律。有助于对生物反应的了解，以便制定最佳控制策略提高过程经济效率。

24.维持消耗(m)：指维持细胞最低活性所需消耗的能量，一般来讲，单位重量的细胞在单位时间内用于维持消耗所需的基质的量是一个常数。

1.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

2.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。

•生物催化剂a.酶游离酶/固定化酶---酶反应过程b.细胞固定化细胞/游离细胞--发酵过程•生物反应过程：（1）动、植物细胞（组织）培养过程（2）污水生化处理过程（3）从天然物质中应用生物技术提取有效成分

•生物反应过程可分为四个部分A.发酵原料的预处理：发酵原料是很丰富的，如薯类、谷类等，但许多工业微生物都不能直接利用这些发酵原料，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。还可以利用废糖蜜、工农业的下脚料。B.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，一般在发酵前对发酵原料蒸汽高温灭菌，冷却后，在无菌条件下接入菌种。在发酵过程中要绝对保证无杂菌的污染，即没有目标微生物以外的微生物存在，这是发酵成功与否的关键，对于好氧性发酵，还需要通入无菌空气。C.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。厌氧发酵亦称静置发酵，如酒精、啤酒、丙酮,丁醇及乳酸等均为厌氧发酵产品，其发酵设备不需供氧，所以设备和工艺都较好氧发酵简单。好氧发酵，顾名思义，就是微生物发酵过程中需要消耗大量的氧气，以供代谢需要。味精、赤霉素、土霉素等的生产都属此类。D.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。首先，将发酵液进行过滤、离心以除去固体杂质，然后采用吸附法、溶煤萃取法、离子交换法、沉淀法或蒸馏法等，对发酵液中的