生物工艺学复习资料(往届整理)

生物工艺学：应用自然科学及工程学的原理，依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以及提供产品为社会服务。代谢控制发酵：利用生物化学或遗传学的方法，人为地改变或控制微生物代谢，使其有用产物大量积累的方法。生理酸性物质经微生物生理作用（代谢）的能形成酸性的无机氮源称为生理酸性物质

生理碱性物质经微生物生理作用（代谢）的能形成碱性的无机氮源称为生理酸性物质

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）。

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。

代谢产物

糖类厌气代谢产物

特点：（1）微生物类型，厌气性菌或兼性厌气菌，这种类型发酵都在厌气性环境下进行的厌气性发酵；

（2）代谢途径明确，EMP、HMP、丙酮酸循环；

（3）产物率高、产量大、原料广，与消耗碳源有准量关系，产物有：酒精、丙酮。

糖类好气性代谢产物

特点：（1）好气性微生物，有氧呼吸好气发酵。菌体生长速度降低或停止生长时，产物才能大量生长；

（2）代谢途径清楚；

（3）与消耗碳源无准量关系。

次级代谢产物

定义：既不作为细菌或酶的结构成分，也不是一般的细胞储存物质，它对产生菌本身的生理功能物不明确的一类代谢产物。

培养基

定义：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提供除营养外的其他生长所必需的条件。（营养、环境条件）

要求：（1）都必须要含有作为合成细胞组成的原料；

（2）满足一般生化反应的基本条件；

（3）一定的PH条件；

（4）工业生产培养基所用的原材料还必须

①来源丰富，价格低廉，质量稳定；

②根据生产菌的营养特性与产物合成两者兼顾；

③符合工艺、设备的要求（配制培养基时要有利于发酵液质量）。

作用：培养基的组成和配比是否恰当对微生物的生长、产物的形成、提取工艺选择、产品的质量和产量都有很大的影响。

培养基成分

碳源：（1）形式：糖类、油脂、有机酸、低碳醇等

（2）功能：①为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的碳成分；

②为合成目的产物提供所需的碳成分。

1、快速利用的糖为培养基，有时反而会抑制产物合成，在菌体生长过程作为碳源的来源

2、慢速利用的糖为培养基，常会促进产物合成，在产物合成过程作为碳的来源

原因：快速利用碳源的分解产物抑制了产物形成的关键酶

生产上采取的方法：（1）缓慢利用碳源的使用（2）流加葡萄糖（3）用混合碳源

氮源：（1）种类：有机、无机

（2）作用：构成细胞构质，含N代谢物

（3）不同氮源差别①有机氮源

②无机氮源与有机N相比，更容易被微生物吸收

1°生理酸性物质：经微生物生理作用，能形成酸性物质的无机氮源

2°生理碱性物质：经微生物生理作用，能形成碱性物质的无机氮源

无机盐及微量元素：

（1）作用：为微生物生理活性物质的组成或生理活性作用的调节物。一般低浓度时，对微生物合成产物促进，高浓度对微生物合成产物形成抑制。

（2）各元素作用①P：核酸和蛋白质必要成分，ATP，代谢调节

②Ca：细胞透性

③Mg：多数酶激活剂，芽孢的重要成分

④S：含硫AA的组成和某些酶（CoA）活性剂

⑤Fe：细胞色素，细胞色素氧化酶和过氧化酶成分

⑥Cl：啫盐菌必需，改善啤酒味

⑦Na+，K+：Na维持渗透性，K渗透压和透性

⑧微量元素：酶的辅基和激活剂，机体对其需求很少

前体：某些化合物加入到发酵培养基中可直接被微生物合成中结合到产物中去，而其自身的结构并没有多大变化，但产物的产量却因加入前体而有较大提高。

促进剂：非常营养，非前体物，却能提高产量的添加剂。

抑制剂：发酵中加入抑制剂会抑制某些代谢途径进行，同时使另一代谢途径活跃，从而获得人们所需的某种产物，或使正常代谢的某一中间代谢产物积累起来。

生长因子：生物素、VB1、提供成长因子的农副产物

培养基配置原则：

（1）营养物质应满足微生物需要；（2）营养物浓度及配比应当适当；

（3）物理化学条件合适；（4）根据培养基的目的。

培养基种类：（1）天然培养基：凡利用生物的组织、器官及其他抽取或制品配成的培养基。

优点：配制方便，经济，营养

缺点：化学成分不清楚或不稳定

（2）合成培养基：使用成分完全了解的化学药物配制而成的培养基。

优点：成分已知，精确，重复性好

缺点：价格昂贵，培养微生物生长较慢

（3）半合成培养基：由部分天然材料和部分已知的纯化药物组成的培养基。

（4）液体培养基：各营养成分按一定比例配制而成的液体状态或水溶液状的培养基。

（5）固体培养基：液体培养基中加入一定量的凝固剂配制而成的固体状态的培养基，此外，固体

营养物与水和盐等混合构成的疏松状培养基也属于固体培养基。

理想固体培养基凝固剂条件：

1、不被微生物液化、分解和利用

2、在微生物生长的温度范围内保持固体状态，凝固点温度对微生物无害

3、不会因消毒、灭菌而破坏

4、配制方便，价格低，透明性好

（6）半固体培养基：指琼脂加入量为0.2~0.5%而配制的固体状态的培养基

（7）种子培养基：是为下一步发酵提供数量较多、强壮而整齐的种子细胞。一般要求氮源、维生

素丰富、原料要精

（8）发酵培养基：碳为主要元素，用于生产预定发酵产物的培养基

（9）繁殖和保藏培养基：用于菌种保藏，采用斜面培养基

（10）基本培养基：满足某种野生型菌株最低营养要求的合成的培养基

（11）加富培养基：普通培养基加入血、血清、动植物组织液或其他营养物，用于培养某种或某些

营养要求苛刻的异样型微生物或选择性培养（分离、富集）某种微生物使本

身大量繁殖，其他菌受抑制。

（12）选择性培养基：根据微生物某种对特定营养要求或物化条件，利用此根据把某种或某类微

生物从混杂的微生物群体中分离出来。

（13）鉴别培养基：一类在成分中加有能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，从而

达到只须用肉眼判别颜色就能方便地从近似菌落中找出目的菌菌落的培养基。

种子扩大培养

定义：将休眠的生产菌种经斜面培养基活化，经扁平或摇瓶及种子罐逐级扩大数量，至一定数量和质量的纯种的过程。

种子培养任务：保持生产菌种的优良生产性能，得到比较纯净的种子，菌健壮，还要有足够的量，以供大规模生产用，好坏关系到产物产量和质量。

生产菌种的基本要求：

一个发酵产物可有多种生产菌，但产生菌不等同于生产菌，作为生产菌要有一定条件和要求

产生菌：可产出所需代谢产物的菌生产菌：用于生产所用的产生菌

（1）高产稳产性能、合成能力高，遗传性相对稳定，菌种不衰退，难变异；

（2）要求粗放，较易培养，生长繁殖较快，可利用比较多的原料，比原料要求经济易得；

（3）非病原菌，对发酵操作如此，且发酵产品用于食品、医药有很大部分，用于此类的菌还要求不产生毒素；（4）最好能耐受自身代谢产物，最好是可耐高低温，可耐高温则热天可生产，省下冷却水，最好可耐酸、碱，产泡沫少，泡沫多需消耗消泡剂多，产品提炼困难。

发酵生产方法的类型

按发酵过程状态分：（1）间歇①培养基的加入和发酵液放出是一致的

②发酵一次一次进行

（2）连续①培养液加入到放出是连续的

②培养罐中处于稳定状态

（3）半连续发酵：培养基连续加入发酵液分批或分别放出

分批发酵

定义：一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式。

特点：环境在发酵过程中不断变化。物理、化学、生物参数都随时间而变化，是一个不稳定的体系。

优点：操作简单，操作引起染菌的概率低，不会产生菌种老化和变异等稳定。

缺点：非生产时间较长，设备利用率低。

连续发酵

定义：培养基料液连续输入发酵罐并同时放出含有产品的相同体积发酵液，使发酵罐内料液量维持恒定，微生物在近似恒定状态（恒定的基质浓度、恒定的产物浓度、恒定的PH、恒定菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长的发酵方式。

优点：能维持低基质浓度，可提高设备利用率和单位时间产量，便于自动控制。

缺点：菌种发生变异可能性大，要求严格的无菌条件。

半连续（补料分配比）发酵

定义：在发酵过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的发酵方式。

优点：使发酵系统中维持很低的基质浓度和连续相比，不需要严格的无菌不产生菌种老化、变异等问题。

缺点：存在一定的非生产时间和分批发酵比，中途要流加新鲜培养基，增加了染菌的危险。

类型：（1）补料方式：连续流加、不连续流加、多周期流加

（2）补料成分：单一组分流加多组分流加

（3）控制方式：反馈控制、无反馈控制

发酵过程的动力学类型

发酵动力学：各种发酵中变量在活细胞下变化规律，以及各种条件对变量变化速度的影响，以数学、工程学的原理定量描述。

产量常数=产物的量/基质的量=Z/S

类型Ⅰ类型Ⅱ类型Ⅲ

（一）类型Ⅰ乳酸发酵

1、特点：①菌生长的比碳源消耗速率Mc比，产物形成速率Mp都有一个高峰；

②三个高峰同时出现，基本平行；

③产物和碳源消耗有一定的化学剂量关系，可进行理论计算。

2、产物类型：菌体、代谢产物、次级代谢产物

（二）类型Ⅱ谷氨酸发酵

1、特点：①分为两个时期：菌体生长期、产物形成期；

②c源利用的比速度有两个高峰，在产物形成期菌株第二次生长；

③c源利用和产物形成无明确的化学剂量关系，但还是有一定关系。

2、产物类型：①在产物形成时有中间产物积累

②无中间产物积累

（三）类型Ⅲ大多次级代谢产物（抗生素）

1、特点：①分为两个时期，但产物形成比类型Ⅱ早，在菌体接近或达到最大值时产物开始生长；

②菌体生长碳源利用无第二个高峰；

③c源利用与产物形成无量化关系，为次级代谢产物，产物量占发酵液0.1~2%。

2、产物类型：①将预知某个发酵按什么情况进展

②作为发酵的中间产物控制的理论基础，实践上指导生产、监督生产

③连续发酵的设计上，（Ⅰ）用于单级，（Ⅱ）（Ⅲ）用于二级以上使菌体生长和产物形成都得到保证连续发酵动力学

连续发酵优点：

1、提高了生产率，罐利用率上升，减少菌的非旺盛生长期

2、便于管理控制

T温度对发酵的影响及其控制

一、影响发酵温度的因素

（1）产热因素：生物热，搅拌热

（2）散热因素：蒸发热，辐射热

生物热

定义：分解营养物释放出大量能量

用途：高能化合物，生长代谢，热量散发

影响因素：利用营养速率越大，培养基成分越丰富，旺盛期，呼吸强度

发酵热的测定：

（1）冷却水流量，进出口温度；

（2）罐温自动控制，罐温达到恒定再关闭，测温度随时间上升的速率。

二、温度对发酵的影响

1、T低，反应速度低，周期长

2、T高，反应速度低，但菌易衰老，影响产量

3、菌合成与产物合成温度要求不同

三、影响途径

1、影响各种酶的反应速率和蛋白质性质；

2、影响发酵液物理性质；

3、影响生物合成的方向。

四、最适温度的确定：在该温度下最适干菌的生长或发酵产物的生成。

五、温度的控制发酵罐：夹套（10立方米以下）、盘管（10立方米以上）

微生物的耗氧量及氧的供给

影响：生长代谢、改变代谢途径

需氧量与以下因素有关

（1）菌种特性（2）生理状态（3）培养基成分与浓度（4）细胞浓度（5）温度

氧的溶解度：

25℃ 1atm 氧气水 1.26mmol/l

25℃ 1atm 空气水 0.26mmol/l

25℃ 1atm 空气发酵液 0.20mmol/l

氧的传递：（1）搅拌成为细胞，阻力有培养液和微生物细胞

（2）氧不足，微生物缺氧窒息

（3）耗氧，溶氧要平衡

（4）溶氧低于耗氧，氧下降生长受影响

溶氧速率：单位体积的培养液在单位时间里溶耗的氧量，单位mM/l.h

提高培养液溶解氧速率常用方法：

1、提高氧分压（1）通入的空气中掺入纯氧（2）提高罐压；

2、提高氧的吸收速率（最重要的一种方法）

（1）搅拌，适合细菌生产（2）提高通气量，带走液体水分使发酵液浓缩；

3、降低培养液粘度，粘度越大，就湍流下降，液膜变厚，气泡越稳定性；

4、降低培养液温度，在允许的条件下降低，可增加溶解速率；

5、添加某些物质增加溶氧。表面活性剂可增加溶氧，但不得对菌生长产生影响，不使产物提纯度难，要经济；

6、与培养液液柱体积有关。

PH值、二氧化碳、基质浓度对发酵的影响

PH影响及控制

背景（1）菌类在一定的PH内繁殖代谢（2）发酵过程中PH变化。外界变化不大时，菌本身可以调节，但有限引起PH下降的因素：（1）CN比C过多，中间补空气溶氧不足

（2）消泡油过多

（3）生理酸性物存在，氨被利用

引起PH上升的因素：（1）CN比N过多，AA释放

（2）中间补料中氨水或尿素等碱性物加入过多

（3）生理碱性物质过多

PH值控制：（1）培养基的配比

（2）中间补料控制PH值，补Glc或补氨水、尿素

（3）PH电极控制加补料或酸、碱来控制PH

二氧化碳和呼吸商

RE＝CER／OUR

CER：二氧化碳释放率 RQ：呼吸商 OUR：菌的耗氧速率

对发酵影响：

（1）对菌体有抑制作用微生物的糖代谢和呼吸率下降，对产物合成影响着具体产品，多为抑制，少为促进（2）对发酵的促进作用半链球菌发酵生产多糖

（3）影响发酵液酸碱平衡

控制：通常通过调节痛通风和搅拌来控制

基质浓度对发酵影响及补料控制

补料：（1）采用丰富培养基，成分全，浓度高达10~15%

（2）补料：在发酵过程中，中途补加的料液，补偿作用

优点：（1）控制营养物质浓度控制菌生长速率，不致太快衰老，自溶推迟，达到增加合成时间，提高产量作用（2）作为控制，扭生异常发酵的手段

（3）增加发酵液的总体积

泡沫的产生影响、控制

产生：通气搅拌，代谢气体逸出，培养基中糖、蛋白质、代谢物等表面活性剂促进

影响：（1）降低装料系数；（2）增加菌群非均一性；（3）增加染菌机会；

（4）产物损失；（5）消泡剂的加入增加提取困难。

控制：机械搅拌、消泡剂、分散剂

发酵终点的判断：

（1）放罐时间晚，菌自溶，延长过滤处理时间，产物不稳定；

（2）放罐时间早，残留过多养分，不利提取；

（3）缩短发酵周期，可提高总得生产率；

（4）放罐前，补料慎重。

生产率（kg/m3h）得率（kg产物/kg基质）发酵系数（kg产物/罐容积m3发酵周期h）

污染的防止与挽救

污染：微生物发酵为纯种发酵，如有其他菌侵入称为污染（杂菌污染、噬菌体污染）

杂菌污染的防治与挽救

表现：（1）生产菌生产受抑制，测OD值，菌浓度下降；

（2）C、N消耗加速，PH值的不正常变化；

（3）泡沫一般增多，粘稠颜色加深，使培养液发酵发臭；

（4）发酵周期缩短，产量下降。

影响：

1、产物产量

2、影响产物提炼，使产物质量不得保证，如溶媒存在，使培养液乳化，不易分层

①有机溶剂萃取工艺；②离子交换工艺

3、对产品质量的影响（内在质量和产品外观）

4、对过滤的影响粘度提高，菌体大多自溶，发酵不彻底，基质的残留浓度

影响设备的周转使用，破坏生产平衡，大幅度降低过滤吸率

5、染菌对三废处理的影响

与危害程度相关的几个方面

①与产品的品种有关，酒精和丙酮丁酸较小，AA破坏严重

②染菌与发酵周期有关，发酵周期长，较易染菌，如前中期染菌后果较严重

③染菌类型时间越早、量多，危害越大

④染菌原因：公共系数引起染菌，影响面大，后果严重，公共系数为空气，总过滤器，空气管道不严密、公

共补料系数、公共系统染菌就会引起连续染菌、大面积染菌。

发酵过程染菌的检查判断

检查方法：①显微镜检查②平板划线检查③肉汤培养检查

检查中注意事项：（1）检查结果以A B结果为主要根据

（2）做三个平行样

（3）定期取样

（4）放罐后12h，确定为无菌时方可弃去

（5）取样时防外界杂菌混入

引起染菌的主要途径和原因

生产环节

1、种子培养阶段可能染菌

①生产菌种在保存、转移时

②种子扩大培养，种子罐可能染菌，培养基带菌

防治方法：

抗污染强的菌株，定期进行分离，严格无菌操作，培养基首先要进行无菌试验，种子本身也要无菌试验。

2、培养基要求灭菌彻底，培养基尽量不能破坏，灭菌过程中培养基要达到预定体积，培养基灭菌后泡沫不可太多。

培养基灭菌方法：连续灭菌（优点：高温、短时间、培养基破坏小）、实罐灭菌、空消

培养基灭菌的几个环节易造成染菌的：

①冷空气排除不彻底造成假压，有空气混入水蒸汽（三路进气：列管、排料管、进空气管）

②防止蒸汽走短路，由于空气走阻力小的管路

③负压抽吸，无菌空气保压

④泡沫过多（由于其传热性差，使其中杂质保留）

3、空气系数过滤系统出问题，主要是过滤介质失效

4、设备渗透安装不当，有死角存在

情况分析

1、杂菌类型

染芽孢：设备死角，使芽孢存活，培养基不彻底

染霉菌：培养基灭菌不彻底

染球菌：大部分从空气来，主要是空气过滤系数失效

染G-：大部分从水中来，是由于设备的渗透

2、染菌规模

多罐：同时，同类型——公共系统染菌

单罐连续——大多设备问题，染菌时间会往前推

偶然染菌情况较复杂，几种情况都可能，偶尔单罐染菌，操作不慎引起

3、从染菌时间来分析

（1）早期：可能是种子罐培养基灭菌不彻底，设备渗透，管道有死角，操作不慎，染菌防治，以防为主；（2）应把染菌的位置时间和染菌的类型等各种现象加以综合分析，才能正确判断从而采取相应的对策和措施；（3）严格无菌操作，加强对染菌的检测。

发酵染菌的原因及防止

1、种子带菌的原因

①无菌室的无菌条件不符合要求；②培养基灭菌不彻底；③操作不当。

2、种子带菌的防止

种子带杂菌是发酵前期染菌的主要原因之一

每次接种后，取少量的种子悬浮液进行平板检测，肉汤培养基说明是否染菌

染菌后的挽救措施

种子罐染菌：先灭菌再倒灌，再空消取用备种或倒种

发酵罐染菌：根据染菌时间不同采取相应的方法

前期染菌：染菌危害不大，采取补种方法，使生产菌在发酵罐中占绝对优势

染菌危害大，先补加营养再重新灭菌，再接种

染菌危害极大，先放掉一部分发酵液，新配培养基加入，先灭菌接种，再发酵中后期发酵：①用降低罐温，调PH，改变通气量，降低染菌繁殖发酵；

②对分法，降低染菌数量及有害物质浓度；

③加抑菌体、杀菌剂，如抗生素、添加量根据实验来定；

④提前放罐提炼杂菌会分解产物情况下，可加磷、玉米浆，让菌加速代谢，提前放罐。噬菌体的污染防治

比染菌要严重得多，极其普通

①其个体极小，过滤介质都易受之污染，甚至厌气性发酵也会受之污染；

②其繁殖快，引起生产菌大量裂解，子代数量大；

③会产生发酵侵染噬菌体的恶性循环，可能引起整个车间连续倒灌。

污染途径：

①溶源菌为生产菌，其感染的温和噬菌体，在转移中，由于条件的改变，可能发生变异，可能变为裂解性或烈

性噬菌体，从而引起危害

②感染的三个基本条件：环境中有噬菌体，环境中有活菌体，要有接解条件

工厂周围一般都有噬菌体，通过气流、尘埃、人车来往，因而可能从生产的各种环节中侵染

环境中活菌体，随排气，从泡沫中排出，倒灌中取样口，洗罐液中

预防方法：

①消灭噬菌体，检查出噬菌体，对周围环境普查，琼脂平板，生产菌为指标菌，检查噬菌斑。

有威胁时，经常检查种子液、发酵液是否正常

倒灌前要灭菌，洗罐取样要集中在一个地方，废气也要药物处理

②选育抗噬菌体的菌株

注意：（1）耐受性因变异而消失（2）噬菌体变异

③采取专一性不同的生产菌株

选噬菌体不侵染的种，噬菌体侵染特性不同的菌株

④采取药物防治的办法

在生产已受到噬菌体的威胁和侵染时，可采用药物防治，螯合剂、表面活性剂、抗生素、聚胺类

挽救方法：

种子罐：重消→倒罐→空消

前期：补料→重消（温度可低一点80~90℃）课接入抗性菌株

中后期：加热处理再提取，适于产物耐热

耐热，药物处理染了噬菌体都要灭菌，最好用甲醛熏蒸

氨基酸工艺学

氨基酸发酵工业是利用微生物的生长和代谢活动生产各种AA的现代工业。

氨基酸发酵代谢控制

（1）控制发酵条件（2）控制细胞渗透性（3）控制旁路代谢（4）降低反馈作用物浓度

（5）消除终产物的反馈抑制与阻遏作用（6）促进ATP的积累，以利氨基酸的生物合成

谷氨酸发酵机制

（1）菌体代谢调节机制；（2）细胞膜通透性的特异调节；（3）菌种选育模型与控制方法。

谷氨酸生长水平好坏有关因素：（1）菌种、工艺、设备条件协同配合

（2）正常条件下，菌体产生谷氨酸在发酵液中为1mg/ml（1%）

（3）谷氨酸代谢调节，细胞膜透性调节与环境条件协调配合

谷氨酸生物合成途径（1）二氧化碳固定 1Glc~1Glc 81.7%

（2）乙醛酸循环 1.5Glc~1Glc 54.4%

包括EMP、HMP、TCA、DCA（乙醛酸循环）、二氧化碳固定

谷氨酸合成的理想途径：

（1）产生菌必须具备（内在因素）

①a-kGAC脱氢酶活性微弱或缺失

②谷氨酸产生菌体内的NADPH的氧化能力欠缺或丧失

③DCA关键酶—异柠檬酸裂解酶

④菌有强烈的谷氨酸脱氢酶活性

体系中存在二氧化碳固定反应，二氧化碳酶需Mn离子，培养基中加入微量Mn离子

生物素：由一个噻吩环和一个脲基构成的双环化合物，作为羧基的载体在多种酶促催化反应中接受和供出羧基提高生产能力具体表现：①强化二氧化碳固定，具体措施，控制好Mn离子和生物素浓度

②控制溶氧浓度

氨导入：还原氨基化反应为主导

（2）外在因素

1、生物素对GA发酵的影响：①参与糖代谢，影响糖降解速度，不影响EMP、HMP比率

②控制生物素浓度，以实现对DCA的封闭

当生物素缺乏时：①PEP有氧氧化就会减弱，则乙酰辅酶A的生成就会少，醋酸浓度降低，它的诱导作用降低；控制生物素，异柠檬酸裂解酶活性消失；

②生物素对TCA的促进作用下降，使琥珀酸上升，阻遏作用加强。乙醛酸循环基本上是

封闭的，代谢流向异柠檬酸→a-kGAC→谷氨酸，两者作用使异柠檬酸丧失，DCA封闭；

③生物素对氮代谢的影响。生物素丰富时，出现“只张菌，不产酸”现象，GA发酵中晚

期，一定量的生物素是必须的，但在产物合成期，则要限制生物素浓度，以保证产物

正常合成。

生物素缺乏时，铵离子影响N代谢速度

生物素丰富时，铵离子不影响N代谢速度

④生物素对菌的细胞膜通透性，生物素是菌体合成细胞膜的必需物

2、供氧浓度：低，需氧发酵；

高，NADPH氧化，产物少。

3、铵离子浓度①PH②产物形成低，不利于a-kGAC还原氨基化；高，产生Gln

铵离子的供给体：液氨、流加尿素

4、磷酸盐过量①促EMP，积累PEP，产生乳酸；②产生并积累缬氨酸

缬氨酸①抑制Glc→PEP，使GA的生物合成受到阻止；

②消耗了PEP，降低了糖酸化；

③缬氨酸严重影响了GA结晶提取。

谷氨酸生产菌的特征、育种及扩大培养

谷氨酸生产菌的主要特征与菌学性质

现有葡萄糖生产主要是四个属：短杆菌属（短杆菌科），棒杆菌属、小杆菌属、节杆菌属（棒杆菌科）

现有谷氨酸生产菌的主要特征：

1、细胞形态为球形，棒形以至短杆

2、G+无芽孢，无鞭毛，不能运动

3、都是需氧型微生物

4、都是生物素缺陷型

5、腺酶强阳性

6、不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白及明胶等

7、发酵中菌体发生明显的形态变化，同时发生细胞渗透性的变化

8、、二氧化碳固定酶系活力强

9、异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循环弱

10、a-酮戊二酸能力缺失或微弱

11、还原性辅酶Ⅱ进入呼吸链能力弱

12、柠檬酸合成酶、乌头羧酶，异柠檬酸脱氢酶以及谷氨酸脱氢酶活力强

13、能利用醋酸，不能利用石蜡

14、具有向环境中泄露谷氨酸的能力

15、不分解利用谷氨酸，并能耐高浓度谷氨酸，产生谷氨酸5%以上

国内谷氨酸生产菌及其比较

发酵过程中形态变化

Glu菌对生物素有蓄积，所以在种子罐中适量不过量

1、种子的菌体形态斜面菌稍小，一、二级种子菌体大而粗壮

0~7h 生物素处于贫乏

16~20h 生物素耗完非积累型→积累型

2、Glu发酵不同阶段的菌体形态

0~8h/0~10h 长菌型细胞：短杆至棒状，单个/成对/“V”字型

8~18h/10~20h 转移期细胞：伸长、膨大，长菌型与产酸型同存

16~20h 产酸型细胞（含磷脂不足），伸长、膨大、不规则，细胞长，多呈现明显的多节细胞，类似花生状，产酸高

3、Glu发酵代谢控制育种

（1）日常菌种工作①定期分纯；②小剂量诱变剂刺激，淘汰生长微弱菌株；③高产菌种制作安培瓶。

（2）选育耐高渗透压菌株

①耐高温选育在20~30%葡萄糖的平板上生长好的突变株

②耐高谷氨酸选育15~20%味精的平板上

（3）选育不分解利用谷氨酸的突变株

使用不分解利用的GA切断a-酮戊二酸继续向下氧化的反应，即选育以葡萄糖为唯一碳源，菌体不长或生长微弱的突变株

（4）选育细胞膜渗透性好的突变株①抗Vp类衍生物；②溶菌酶敏感突变株；③选育温度敏感突变株（5）选育强化二氧化碳固定反应的突变株

①选育以琥珀酸为唯一碳源的培养基上生长快、大的菌株；②选育氟丙酮酸脱氢酶敏感的菌株。

（6）选育减弱乙醛酸循环的突变株

①选育琥珀酸敏感型突变型；②选育不利用醋酸的突变株。

（7）选育强化TCA中从柠檬酸酸-a-酮戊二酸代谢的突变株

①选育柠檬酸合成酶强的突变株；②选育抗氟乙酸、氟化钠、氟柠檬酸等突变株。

（8）选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株

（9）选育强化能量代谢的突变株

①抗呼吸链抑制剂突变株；②抗ADP磷酸化抑制的突变株；③抗抑制能量代谢抗生素的突变株。

（10）选育减弱HMP途径后段酶活性的突变株

①选育莽草酸缺陷型或添加芳香族AA能促进生长的突变株；

②抗嘌呤、嘧啶类似物的突变株；

③选育抗核酸类抗生素突变株。

菌种的扩大培养和种子质量要求

斜面菌株→一级种子培养→二级种子培养→发酵罐

种子的扩大培养

1、斜面的扩大培养：

有利于菌种生长而不长酸，菌种纯度高，不得有杂菌、噬菌体，培养基多含有机氮而不含或少含糖为原则

①斜面培养基葡萄糖0.1%，蛋白胨1.0%，牛肉膏1.0%，氯化钠0.5%，琼脂2.0~75%，PH7.0~7.2

②培养条件 7338、B9 30~32℃ T6-13 33~34℃ 18~21h

一级种子

目的：培养大量繁殖活力强的菌体

培养基：少含糖，多含有机氮，利于菌体生长

培养条件：1000ml三角瓶，灭菌后置于冲程7.6cm,频率96次/min往复式摇床，（10~20%）震荡培养12h

一级种子的质量要求：种龄12h，PH值6.3~6.5，光密度净增OD值0.5以上，残糖0.5%以下

无菌检查、噬菌体检查镜检：菌体生长均匀、粗壮、排列整齐

二级种子

种子罐容积取决于发酵罐容积大小和接种量比例

培养基组成：根据菌种生长情况增减生物素用量，随时间整培养基组成

培养条件接近于发酵生产的条件：接种量0.8~1.0%，温度32℃

无菌检查、噬菌体检查、残粒0.1%左右，镜检：生长旺盛、排列整齐

影响种子质量的因素：培养基构成、温度、PH值、溶解度、接种量、培养时间

淀粉水解糖制备

意义及要求

1、意义：碳源是构成葡萄糖的碳架，同时提供能量

糖需预处理：降低生物素含量→活性炭处理、水解活性炭处理、树脂处理

2、具备要求：①含糖量>16%；②糖液清净；③糖液不能含糊精；

④糖液不变质；⑤分光率90%以上；⑥转化率90%左右。

转化率=水解糖液数量（升）*含糖量（%）*100%/(投入淀粉量*原料淀粉中含纯淀粉*1.11)

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。DE值=还原糖/干物质*100%

DX值：糖化液中葡萄糖含量占干物质的百分率。

淀粉水解糖的制备方法

1、酸水解、

原理：以无机酸或有机酸为催化剂，在高温高压下将淀粉转化为葡萄糖的方法。

特点：生产方便、设备简单，水解时间短，设备生产能力大

要求：设备耐腐蚀、耐高温、耐高压，对原料要求严格

淀粉酸水解工艺

（1）工艺流程

①淀粉乳浓度的选择淀粉水解时，淀粉乳的浓度越低，水解液的Glc值越高，糖液色泽越浅，淀粉乳的浓度越高，易发生复合

分解反应，故一般控制在10~11°Beˊ。

②酸种类的影响

常用的酸：盐酸、硫酸和草酸

催化效率：盐酸最强，其次是硫酸、草酸

加酸量—加盐酸0.5~0.8%，控制PH值在1.5左右

酸添加方法：

③压力和时间的选择

④糖化设备的选择

2、酶解法 a-淀粉酶液化后在酸水解葡萄糖

3、双酶法淀粉酶+糖化酶条件温和、原料粗放、生产周期长

4、酸酶法先将淀粉水解制成糊精、低聚糖，再水解成Glc

酶解法制糖工艺

原料（淀粉、水、盐酸）→液化→糖化→冷却→中和、脱色→过滤→糖液

（1）淀粉乳溶度的选择，10~11°Be′

淀粉乳浓度越低，水解液的葡萄糖值越高，糖液色泽越低

淀粉乳浓度越高，易发生复合分解反应

（2）酸的种类和影响

催化效率：盐酸最强，其次是硫酸、草酸

盐酸：产生氯化物，增加糖液灰分，影响结晶、分离和收率，颜色浅

硫酸：用硫酸钙中和时，生成的硫酸钙在蒸发时易生成结垢，影响传热

草酸：用碳酸钙中和时，生成的草酸可基本除去，糖液纯度高，颜色浅，但催化能力较低加酸量：以淀粉的PH值为指标，当采用10~11°Be′的淀粉乳时，加盐酸0.5~0.8%，控制PH在1.5左右添加方法：一般先将1/3的酸稀释放入锅内，其余酸放入粉浆中，再泵入

（3）压力和时间的选择 245~392Kpa 高温短时，压力大水解快

（4）糖化设备的选择高径比

中和、脱色、除杂

中和：纯碱，氢氧化钠，温度140~150℃

脱色、除杂：活性炭用量0.2~0.8%，温度70~80℃，离子交换树脂

双酶法制糖工艺

（1）淀粉液化方法：升温液化法，高温液化法，喷射液化法、分段液化法

（2）糖化：曲霉糖化剂：60℃，PH 4.0~4.5

跟酶：55℃，PH 5.0

Glu发酵控制

（一）发酵培养基：需要大量C、N源，控制生物素

（1）碳源淀粉水解糖

要求：①糖浓度高：影响氧溶解浓度，Glu对糖的转化率低

②淀粉水解糖的质量：水解不足利用率低，产泡沫

水解过分复合水解产生龙胆二糖、异麦芽糖等物质（2）氮源

作用：合成菌体Pro、核酸等合成物质，一部分用于调节PH。

一般发酵工业C/N为100:0.2~2.0

Glu C/N 100:15~30 当C/N在100:1以上才开始积累GA C/N对发酵的影响极大

GA发酵合成菌长菌：铵离子过量会抑制菌生长

产酸：铵离子不足会使a-酮戊二酸积累

菌利用无机N比有机N快：铵盐、尿素、氨水

①尿素高浓度尿素抑菌，灭菌温度不宜过高

作用：组成菌体含氮物质；组成GA的氨基；调节PH值，可分批流加

②液氨 99~99.8%含氨量，20%含氨水

③碳酸氢铵 N 17.6%

有机氮有利于长菌，GA发酵对有机氮需要量不多

（3）无机盐

① P 过高——转向合成缬氨酸、Ala 过低——菌生长，代谢不好

②硫酸镁 Mg最低25PPmm 酶的激活剂

③ K 酶的激活剂菌生长0.1g/L GA生成0.2~1.0g/L 少——长菌体多——产GA

④微量元素酶的激活剂量多既有有毒性

⑤有害元素 Hg、硫酸铜

（4）生长因子

定义：微生物生长不可缺少的微量的有机物

目前以糖质原料为碳源的Glu生产菌均为生物素缺陷型，以生物素为生长因子，有些还以硫胺素为生长因子，油酸缺陷型则以油酸为生长因子。

①生物素作用：影响到细胞透性及代谢途径

菌体吸收培养液中生物素的速度是极高，远超过菌体所需

②维生素B1 硫胺素

③提供生长因子的原料：玉米浆亚硫酸浸泡玉米面得到浸泡水浓缩物 0.4~0.8%用量

麸皮水解液 Pro、AA等成分较玉米浆少 1%左右用量便宜

糖蜜 AA、有机氮低 0.1~0.4%用量

酵母酵母膏、酵母浸出粉

(二)PH对GA发酵影响

（1）影响酶活性；

（2）影响微生物细胞膜电荷；

（3）影响培养基某些培养物中产物代谢物的离解，既而影响微生物对这些物质的利用；

（4）往往引起代谢途径的改变。

采用尿素流加方法来控制（分批次）

优点：由于尿素分解，利用及PH值变化有一定规律易控制

流加量和次数根据：PH值变化和菌生长消耗、发酵不同阶段来决定

前期PH7.5（控制杂菌）中期PH7.2 后期PH7.0 放罐PH6.5~6.8（以利于提取）

①菌生长较慢、耗糖慢，应少量多次 PH低以利长菌，脲酶活力弱，耐尿力强

②生长和耗糖快，流加尿素可多，一直菌体生长

③后期，少加还是不加残糖少，接近放罐时，防止造成提取困难

④氨水对PH值影响大，连续流加

（三）温度对GA发酵的影响

GA发酵属动力学类型Ⅱ，菌生长到一定阶段再生产GA，最适温度30~32℃

GA合成温度34~37℃在前期温度过高，菌易衰老，PH高，糖耗慢，周期长，产酸量低

采取措施：少量多次流加尿素，维持最适温度，减少风量等

（四）供氧对GA发酵的影响

当Pl

一般培养基丰富、糖浓度高、生物素含量高、需氧量大

长菌阶段，供氧过量，生物素限量下，一直菌体生长，表现为耗糖慢、长菌慢，PH较高，且不易下降发酵阶段，供氧过量，竞争氢离子，阻碍代谢造成a-酮的积累

发酵前期以低通风量为宜；发酵中、后期为高通风量

（五）泡沫的形成和消除

发酵中PH前高后低（原因：发酵前期细菌生长需要较高PH，也可以抑制杂菌生长，后期抑制其生长需要降低PH）；温度前低后高（原因：在前期温度过高，菌易衰老，PH高，糖耗慢，周期长，产酸量低）

谷氨酸发酵

（一）发酵过程主要变化和中间代谢物的控制

（1）适应期（3h） PH上升，糖不利用

（2）对数生长期（3~8/4~10h）长菌期，糖耗快，尿素大量分解使PH上升，氨被利用后PH又下降。溶氧急剧下降后维持在一定水平，菌体浓度增大，形态为排列整齐的八字形，不产酸。

及时供给菌体生长必须的氮源及调节PH，维持30~32℃

（3）转化期（8~14/10~18h）繁殖型变为产酸型，膜变得不完整

（4）产酸期（14~32/18~36h）提高温度为36~37℃，谷氨酸合成

提供必须的氨及PH维持在7.2~7.4，大量通气，控制温度34~37℃

（二）提高发酵产率的安全措施

（1）优良的高产菌种；（2）适宜的环境条件；（3）原料质量好；（4）合理的发酵设备；（5）有效的管理措施。（三）异常现象及处理

异常现象原因分析处理方法

0时PH过高（1）初尿过多停搅拌、小通风、待菌体生长、

（2）尿素灭菌温度过高、时间过长 PH下降以后按正常发酵进行发酵前期PH过高（1）初尿过高（2）菌种被烧死

（3）感染噬菌体（4）培养基缺乏或抑制生长

14h后OD值继上升（1）生物素过量（2）染菌

（四）发展方向

（1）一次性高糖发酵；（2）降低初糖浓度、连续流加糖发酵；（3）混合碳源发酵；

（4）应用电子计算机控制和管理工艺；（5）固定化细胞连续发酵产Glu。

（五）噬菌体的污染与防治

谷氨酸噬菌体的特征：

具有非常专一的寄生性；不耐热性（在70℃,5min即死亡）；PH稳定性：PH7~9时稳定，低于6或高于10时失活，小于4时完全失活；嗜氧性：在低溶氧情况下抑制生长；对干燥的稳定性：环境越干燥越不易死，在潮湿情况下易死亡；不耐药性：甲醛0.5%，苯酚0.5%，漂白粉1.5%，石灰水1%下均可杀死。

异常现象：（1）光密度在初期上升，而后又下降或不上升；

（2）PH逐渐上升，4~8小时内可达8.0以上，且不下降；

（3）不耗糖或浸提；

（4）泡沫大，粘度大，有时呈胶状，可拔丝；

（5）发酵周期长，产酸低或不产酸；

（6）菌体减少，缺少八字排列，菌体变胖，革兰氏染色呈红色片状、网状或鱼翅状；

（7）残糖高，颜色深，发灰。

防治措施：（1）严格控制活菌体的排放；

（2）严防噬菌体进入种子罐或发酵罐，灭菌、卫生。

抢救措施：（1）抗性菌法；（2）轮换菌种法；（3）灭噬菌体法；（4）放罐灭消毒。

谷氨酸染噬菌体异常现象：PH高，残糖高，OD低，温度低，谷氨酸低

主要工艺流程

（一）谷氨酸的中和、脱色和除铁

（1）谷氨酸的中和

1、谷氨酸—钠的等电点→中和反应控制在第二等电点PH6.69高→钠盐多，无鲜味

2、操作

中和剂：氢氧化钠/碳酸钠

谷氨酸加水制成饱和溶液，然后加碱中和。

（2）中和液除铁

①硫酸钠法：橙黄色或微黄色；

②树脂法：弱酸性阳离子交换树脂，吸附铁和锌。提高课味精质量，是一种较为理想的除铁方法。（3）中和液脱色

①物理吸附：活性炭脱色法；②化学脱色：离子交换树脂（弱碱性阴离子交换树脂）

谷氨酸的结晶

（1）GA的结晶型及其性质：型（颗粒大）、型（细小、针状）

要求颗粒大小均匀、透明、光洁

（2）形成GA结晶的主要因素：Glu含量要求（4%）、温度、残糖浓度、中和时加酸的速度、加晶种与否

控制细胞膜透性的方法

1、化学控制细胞膜合成法

（1）控制磷脂合成，生成不完整细胞膜

生物素缺陷型①作用机制：乙酰辅酶A、羧化酶、辅酶，影响磷脂形成

②控制关键：亚适量（5~10mg/l）初始利用，后面不够，所以后面增长的细胞膜不完整，菌

由繁殖型向产酸型转化。

（2）添加表面活性剂或饱和脂肪酸①作用机制：吐温60抗代谢物抑制作用，生物素拮抗

剂

②影响产酸的关键：注意添加的时机和添加量

（3）油酸缺陷限制油酸，亚适量，油酸缺陷型切断了油酸的后期合成，细胞膜下降

（4）甘油缺陷型限制甘油，亚适量

2、阻碍谷氨酸生产菌细胞壁合成

（1）作用机制：添加青霉素抑制G+细胞壁合成导致不完全细胞壁

（2）影响产酸关键：时机、量

物理控制方法

（1）机制：利用温度敏感突变株，在突变位置碱基置换，高温时会使酶失活

（2）关键：控制温度转换时间（30~40℃的时间，并要在温度转换之后进行适度的剩余生

长）

我们所猜测到的重点用红色和下划线标记了，仅仅是猜测，请大家慎

重。至于划去的东西基本上是黄历山把第一页和最后两页去掉的那

些，但是本人认为不是很靠谱。

环境生物技术复习总结

绪论思考题 1我国的环境问题主要体现在哪些方面？ 主要体现在：水土流失严重、荒漠化加剧；包括淡水在内的许多资源短缺；草原退化严重、沙化和碱化面积逐年增加；濒危野生动物、植物物种增多，生物多样性锐减；自然灾害频繁发生，经济损失重大。2什么是环境生物技术？ 广义上讲：凡是涉及环境污染控制的一切与生物技术有关的技术，都可以称为环境生物技术。 严格上讲：环境生物技术指的是直接或间接利用生物或生物体的某些组成部分或某些机能来降低或消除污染物产生的生产工艺或能高效净化环境污染，同时又能生成有用物质的工程技术。 3环境生物技术划分为几个层次？各层次的内容是什么？是否有明显的界限？ 从技术难度和理论深度上环境生物技术一般可划分为三个层次： 第一层次：是指以基因工程为主导的近代污染物防治生物技术。包括构建降解杀虫剂、除草剂、多环芳烃类化合物等高效基因工程学，创造抗污染型转基因植物等。 这个层次是以现代生物技术知识为基础，为寻求快速有效的污染治理与预防途径提供了可能，是解决目前出现的日益严重复杂的环境问题的强有力手段。 第二层次：是以废物的生物处理为主要内容，既包括传统的生物处理技术，如废水的生物处理的活性污泥法、生物膜法等，也包括在新的理论和技术支撑下开发出的废物强化处理技术和工艺，如生物流化床等。这个层次的环境生物技术是当今废物生物处理中应用最广泛的技术，在高新技术不断渗入的过程中，其本身也在不断改进，是目前环境污染治理中的主力军。 第三层次：是指利用天然处理系统进行废物处理的技术，主要包括氧化塘、人工湿地系统和农业生态工程等。这个层次的特点是最大限度地发挥自然界环境中生物生态功能；投资运行费用少，易于操作管理，是一种省力、省费用、省能耗的技术。 在解决实际环境污染问题时，三个层次的技术可能会集于一体，很难有明显的界限。 4环境生物技术主要应用于哪些方面？ 环境生物技术的应用主要包括： 生物工程技术在环境污染防治中的应用；废水生物处理技术； 固体有机废物的生物处理技术；大气污染的生物防治技术； 污染环境的生物修复技术；环境污染预防生物技术；环境生物监测技术等。 5环境生物技术最有应用前景的是在哪个领域？ 环境生物技术最有应用前景的领域是废物高效生物处理技术、污染事故的现场补救、污染环境的现场修复技术、及可降解材料的生物合成技术。 第一章思考题 酶: 酶是动物、植物、微生物等生物体内自身合成的、参与生化反应、并传递电子、原子和化学集团的生物催化剂。 酶工程：是利用酶的催化作用进行物质转化（合成有用物质，分解有害物质）的技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术。 酶工程包括的内容：酶的生成、酶的分离纯化、酶分子的修饰、酶固定化、酶反应动力学、酶反应器、酶的应用等。 酶的固定化： 固定化酶：是指将酶固定在载体上，在一定的空间范围内进行催化反应的酶（其被限制在一定的空间的同时，又不妨碍底物的自由扩散）。 益处：与游离酶相比固定化酶的优势在于： 热稳定性提高；可以重复使用； 不需要在反应后进行催化物质与反应物质的分离； 能够避免外源微生物对酶的污染和降解。

北化生物工艺学问答题与答案1

一．简述微生物的特点及其应用于发酵的优势。 1.种类多，分布广。目前微生物种类在10万种以上，具有多种代谢方式。在生化过程 中积累不同种类的代谢产物，用于多种发酵工业的生产，产品丰富，如（。。。。）。营养谱极广，生长要求不高，繁殖快，自然界分布极广，适宜生产研究就地区取材。 2.高面积-体积比，代谢能力强。其比表面积相当大，利于微生物与环境进行物质、能 量、信息交换，具有高代谢速率。其代谢强度高于高等动物千、万倍。 3.生长迅速，繁殖快。微生物具有最快的繁殖速度，在工业上有重要意义。适宜条件 下能达到几何级数增殖。 4.适应性强，容易培养。代谢灵活，酶系可受诱导，以适应环境变化。其诱导酶可占 蛋白的10%。故其可耐高温、低温、盐高盐，高酸碱、干燥、辐射、毒物等极端环境。 5.易变性。诱变剂容易使其遗传物质变异，改变代谢途径，产生新菌种。而次特性对 菌种保藏、发酵等过程产生不利影响。 用于发酵的优势：不需高温设备，利用原料比较粗放，主要采用低廉的农副产品，不需特殊催化剂、副产品少，无毒性。 二．常用工业微生物的种类有哪些？每种列举三个典型，并说明其主要产品。 1细菌，醋杆菌属有醋化醋杆菌（食醋），巴氏醋杆菌（食醋）。弱氧化醋杆菌（山梨糖、酒石酸等）。 乳杆菌属：德式乳杆菌（左旋乳酸） 芽孢杆菌属：枯草芽孢杆菌（α-淀粉酶，蛋白酶，诱变后生产肌苷，鸟苷） 梭菌属：丙酮丁酸梭菌（丙酮丁醇） 大肠杆菌：（天冬氨酸，缬氨酸，苏氨酸，） 产氨短杆菌：（辅酶A） 2放线菌，链霉菌属：灰色链霉菌（链霉素），金色链霉菌（金霉素），红霉素链霉菌（红霉素） 小单孢菌属：绛红小单胞菌（庆大霉素），棘孢小单孢菌（庆大霉素）。 3霉菌，曲霉属：黑曲霉（酸性蛋白酶，淀粉酶，果胶酶）米曲霉（糖化淀粉酶，蛋白酶）。黄曲霉（液化淀粉酶） 青霉属：产黄青酶（青霉素，葡萄糖氧化酶，柠檬酸，维c），桔青霉（桔霉素，脂 肪酶等），娄地青霉（干酪，天冬氨酸，谷氨酸，丝氨酸） 根酶属：黑根霉（果胶酶），米根霉（酒曲，乳酸），华根酶（液化淀粉酶） 红曲霉属：红曲霉（淀粉酶，麦芽糖酶） 4酵母菌：酵母属：啤酒酵母（啤酒，面包，饮料）。 裂殖酵母属，发酵糊精，菌粉。 假丝酵母属：产朊假丝酵母（饲料、蛋白质），解脂假丝酵母（发酵煤油。石油脱蜡） 毕赤酵母（固醇、苹果酸、） 汉逊氏酵母（乙酸乙酯） 球拟酵母属（多元醇，氧化烃类） 红酵母属（产脂肪） 三．简要说明微生物诱变育种的操作步骤： 1.出发菌株的选择：①自然界分离的野生菌株②通过生产选育，自发诱变的菌株③已 经诱变的菌株。高产菌可先进行杂交再作为出发菌株 2.菌悬液制备：使细菌同步生长，悬液经玻璃珠打散，并用脱脂棉过滤。处理细菌的

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。 利用选择性分离的方法从自然界分离筛选纤维素酶产生菌： ①从富含纤维素原料的加工厂（棉花加工厂、秸秆加工厂）附近的土壤中采集样品分离源。 ②用富含纤维素的原料（秸秆）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纤维素粉为唯一碳源的平板培养基。经保温培养一定时间后，选择分解纤维素形成透明圈的菌落。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纤维素酶活力，筛选出产酶活力高菌株。 3、何谓菌种的分离、筛选？ 分离：是指获得纯的或共生的混合培养物，其目的是将目标菌种与分离源中混杂的其它菌种分开。 筛选：就是鉴别能产生所需产物或具有某种特定生化反应的目标菌。 富集培养：是指能增加混合菌群中所需菌种数量的一种技术。方法要领是给混合菌群提供一些有利于所需菌种生长或不利于其他菌种生长的条件。 5、何谓分批富集培养和连续富集培养？连续富集培养适合分离哪些特性的工业微生物菌种？ 分批富集培养：采用分批培养的方法把富集培养物分次移接到新鲜的同一种培养基并保持相同的培养条件以维持选择压力的培养方法。关键是移种的时间，应在所需菌种占优势的情况下移种。 连续富集培养：采用连续培养法，通过改变限制性基质浓度可以控制不同菌种的比生长速率来富集所需菌种的技

工艺学课程设计分析

《食品工艺学》课程设计 设计题目：4T/班油炸方便面车间工艺流程设计 姓名：叶泳 学号：1201070522 院系：食品科学与工程 专业：食品质量与安全 指导老师：胡秋林 2015年6月

目录 设计计划任务书 2 摘要 3 1 前言 4 2 生产工艺流程论证 5 2.1工艺流程设计的主要依据 5 2.2油炸方便面生产工艺流程的确定 5 2.3 各工序的作用与生产原理 5 3 原辅料配方的计算16 4 设备的选用17 4.1双轴和面机17 4.2 喂料机17 4.3 复合连续压延机18 4.4 方块面切断分排机 1 8 4.5 自动包装机19 小结20 参考文献21

《食品加工概论》课程设计任务书 班级：食安1201 姓名：叶泳 指导教师：胡秋林 一、课题名称：4T/班油炸方便面车间工艺流程设计 二、设计依据： （一）生产规模： 4T/班油炸方便面。 （二）原料情况： 面粉（水分13%）,其它辅料自选取。 （三）产品质量指标： 质量应符合相应产品国家标准。 三、设计内容： （一）工艺流程图图纸一份（CAD或手绘）。 （二）设计说明书一份（打印稿），内容包括：前言、工艺流程确定的基本原理和依据、主要原辅料计算、主要设备原理、结论、参考文献等。 四、交稿时间： 所有任务于2015.6.19完成。

摘要：随着现代化生活节奏的加快，人们越来越渴望从繁重的家务劳动尤其是厨房劳动中解脱出来，更好地利用支配时间，方便食品由此应运而生，并日益为社会所欢迎。方便食品具有省时、省事、体积小、节省原料、便于食用、便于携带和保存等诸多优点。我国方便食品起步于20世纪70年代，从无到有，从少到多进入千家万户。方便食品是优化食品工业结构、产品结构和提高居民食品消费水平的重要措施，是时代的需要，社会的需要。 关键词：方便食品、油炸方便面、工艺、设备

生物技术复习资料汇总

第一章生物技术总论 1.生物技术：是指人们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，为人们生产出所需产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。 2.传统生物技术：主要是通过微生物的初级发酵来生产产品，包括制造酱、醋、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺。 3.现代生物技术：指在20世纪中叶后随着一些生物学领域的重要发现，以及随后产生的新手段和新技术，从而形成以现代生物科学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。 4.现代生物技术的标志：是以1953年DNA双螺旋结构模型建立为基础。以70年代DNA重组技术的建立为标志 5.生物技术的重要性：1）生物技术是解决全球性经济问题的关键技术，可以解决人类所面临的诸如食品短缺问题、健康问题、环境问题、及资源问题；2）生物技术广泛应用于医药卫生、农林牧渔、化工和能源等领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成；3）生物技术还与与伦理、道德、法律等社会问题都有着密切的关系，对国计民生产生重大的影响。 6.生物技术的特征：高效益，高智力，高投入，高竞争，高风险，高势能。 7.生物技术的种类：时间上分：传统生物技术，现代生物技术；操作对象和操作对象的不同：基因工程，细胞工程，酶工程，发酵工程，蛋白质工程，生化工程等 8.现代生物技术对经济社会发展的影响：1）改善农业生产、解决食品短缺，包括提高农作物的产量及品质，培育抗逆的作物优良品系，培养动物的优良品系。2）提高生命质量，延长人类寿命。3）解决能源危机、治理环境污染。4）制造工业原料、生产贵重金属。 第二章基因工程 9.基因工程：按照人为的愿望，进行严密的设计，通过体外DNA重组和转移等技术，有目的地改造生物种性，使现有物种在较短的时间内趋于完善，从而创造出新的生物类型，这就是基因工程。 10.基因工程克隆载体：外源基因必须先同某种传递者结合后才能进入细菌和动植物受体细胞，把这种能承载外源DNA片断（基因）带入受体细胞的传递者称之为基因克隆载体。11.目的基因：基因工程的目的是通过优良性状基因的重组，获得有价值的新物质，为此须从现有生物群体中，分离出可用于克隆的相关基因，这样的基因通常称之为目的基因，目的基因主要是结构基因。 12.结构基因：是决定合成某一种蛋白质分子结构相应的一段DNA。结构基因的功能是把携带的遗传信息转录给mRNA（信使核糖核酸）,再以mRNA为模板合成具有特定氨基酸序列的蛋白质。 13.转化：携带基因的外源DNA分子通过与膜结合进入受体细胞，并在其中稳定维持和表达的过程； 14.转导：通过噬菌体颗粒感染，把DNA导入受体细胞的过程。 15.感受态细胞： 16.受体细胞：从技术上讲是能摄取外源基因并能使其稳定维持的细胞；从目的上讲是有应用和研究价值的细胞； 17.植物转基因技术：是将功能基因导入植物的基因组中，从而引起植物体性状的可遗传改变的技术。 13.基因工程的主要操作内容：1）目的基因的获取：从生物基因组中，分离出带有目的基因的DNA片断。2）重组体的制备：将目的基因的DNA片断插入到载体分子上。3）重组体的转化：将重组体转入到受体细胞中。4）克隆鉴定：挑选转化成功的细胞克隆。5）目的基因表达：使导入寄主细胞的目的基因表达出需要的基因产物。 14.基因工程的特征：跨物种性，无性扩增。 跨物种性: 外源基因到另一种不同的生物细胞内进行繁殖。无性扩增: 外源DNA在寄主细胞内可大量扩增和高水平表达 15.基因工程诞生的理论基础：DNA是遗传物质，DNA双螺旋结构，中心法则和遗传密码。 1、DNA是遗传物质：核酸的组成和分类？（DNA和RNA ） 2、DNA双螺旋结构：1953年James D. Watson和Francis H. C. Crick 揭示了DNA分

生物工艺学期末复习资料小字版

生物工艺学上册 1、生物工程与生物技术：p1~2 技术与工程是自然科学因生产实践而派生出的两个分支，“技术”涵盖面较广，有较强的自然科学的探索性和首创性；“工程”面较小，重视过程的可实施性和经济上的合理性。（1分） 生物技术（biotechnology）：应用自然科学与工程学原理，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（国际经济合作与发展组织，IECDO）。（2分） 生物工程（bioengineering）可细分为发酵工程（又称微生物工程）、生化工程、酶工程、基因工程（衍生出蛋白质工程、代谢工程）、细胞工程（衍生出组织工程、生物医学工程）。（2分） 2、发酵与发酵工程：ppt 发酵狭义指在无氧条件下，以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。（1分） 发酵广义上泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程，包括厌氧与好氧培养的生产过程，产品既有细胞代谢产物也包括菌体细胞与酶等。（2分） 发酵工程：通过改造发酵所用的菌及应用技术手段控制发酵过程来大规模工业化生产发酵产品。（1分） 工业生物技术的发展最早始于发酵生产。（1分） 3、Bio-X：p1 指生物学科与其他学科的交叉学科，X泛指物理学、化学、工程学、医学等其它学科。 （2）菌种选育及保藏 1、富集培养：p34，ppt 又称加富培养或集菌培养；（1分） 通过控制培养基组分，培养条件以及加入特定物质，创造有利于目标菌株而不利于杂菌生存的条件，使目标菌株由原来自然条件下的劣势菌株变成人工环境下的优势菌株。（2分） 富集培养仅具有相对选择性，杂菌仍然伴随目标菌株存在，为了获得目标菌株的纯种培养，还必须要进一步进行菌种的分离纯化工作。（2分） 2、自然选育：p36 定义：不经过人工处理，利用菌种的自然突变进行菌种筛选；方向是筛选出维持原有生产水平的菌株或是筛选出正变（产量增加）菌株，淘汰负变（产量降低）菌株。（2分） 特点：自然突变速度慢，产生负变菌株多于正变菌株，因而筛选高产菌株的效率低。（1分） 流程：制备菌悬液→单菌落分离→斜面种子→摇瓶初筛→摇瓶复筛→生产实验→菌种保存。（1分）应用：多用于菌种的复壮。（1分） 3、诱变育种：p37~43 定义：使用诱变剂，人为加速基因突变，通过筛选获得高产菌株的一种育种方法。（1分） 诱变剂种类：物理诱变因子、化学诱变因子、生物诱变因子。（1分） 特点：相对自然选育提高了突变频率、扩大了变异幅度、增加了获得优良特性突变株的概率。不足之处是随机突变，非定向进化、筛选工作量大，需与高通量筛选方法配合使用。多次诱变后，诱变热点钝化、变异幅度下降，菌种生活力逐渐衰退。（2分） 地位：迄今为止，发酵工业所用生产菌种绝大部分是通过人工诱变育种得到，尤其是抗生素工业的生产菌种。由于其方法简单、有效、对实验条件（设备、成本）要求低，至今仍被广泛使用。（1分）4、杂交育种：p43~48 定义：将两个基因型不同的亲株（供体与受体）通过特定杂交方法使遗传物质重新组合，把不同菌株的优良性状集中于组合体中，形成新的遗传型个体的过程。（2分） 特点：具有定向育种的性质。该技术对实验条件要求高，操作复杂，需妥善选择亲本及遗传标记。（1分） 杂交范围：种间、属间。（1分） 杂交方法：真核生物主要包括有性生殖和准性生殖；原核生物有接合、转化、转导等方式。（1分）5、原生质体融合：p48~49 两个带有不同遗传标记（营养缺陷、抗药性、温度敏感、色素等）的亲本通过酶解作用，使其细胞壁脱除或部分脱除，制成原生质体，并在高渗条件下混合，用聚乙二醇（PEG）促进其发生融合，接着两亲本遗传物质交换，从而实现遗传重组。然后高渗条件下，重新生成细胞壁，在筛选培养基上生长

水质工程学课程设计实例

目录 设计任务书 (2) 设计计算说明书 (4) 第一章污水处理厂设计 第一节污水厂选址 (4) 第二节工艺流程 (4) 第二章处理构筑物工艺设计 第一节设计参数 (6) 第二节泵前中格栅设计 (6) 第三节污水提升泵房设计计 (8) 第四节泵后细格栅设计计算 (9) 第五节沉砂池设计计算 (10) 第六节辐流式初沉池设计计算 (12) 反应池设计计算 (14) 第七节O A/ 1 第八节向心辐流式二沉池设计计算 (16) 第九节剩余污泥泵房 (17) 第十节浓缩池 (18) 第十一节贮泥池 (20) 第十二节脱水机房 (21) 第三章处理厂设计 第一节污水处理厂的平面布置 (23) 第二节污水处理厂高程布置 (23) 参考文献 (26)

《水质工程学》课程设计任务书 一、设计题目 某计城市日处理污水量15万m 3污水处理工程设计 二、基本资料 1、污水水量、水质 （1）设计规模 设计日平均污水流量Q=150000m 3/d ； 设计最大小时流量Q max =8125m 3/h （2）进水水质 COD Cr =400mg/L ，BOD 5 =180mg/L ，SS = 300mg/L ，NH 3-N = 35mg/L 2、污水处理要求 污水经过二级处理后应符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准的B 标准 ，即： COD Cr ≤ 60mg/L ，BOD 5≤20mg/L ，SS≤20mg/L ，NH 3-N≤8mg/L 。 3、处理工艺流程 污水拟采用活性污泥法工艺处理，具体流程如下： 4、资料 市区全年主导风向为东北风，频率为18%，年平均风速2.55米/秒。污水处理厂场地标 高384.5~383.5米之间， 5、污水排水接纳河流资料： 该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流，其最高洪水位（50年一遇）为380.0m ，常水位为378.0m ，枯水位为375.0m 。 三、设计任务 1、对处理构筑物选型做说明； 2、对主要处理设施（格栅、沉砂池、初沉池、生化池、污泥浓缩池）进行工艺计算（附必要的计算草图）； 3、按扩初标准，画出污水处理厂平面布置图，内容包括表示出处理厂的范围，全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的可能性； 4、按扩初标准，画出污水处理厂工艺流程高程布置图，表示出原污水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及处理出水的出厂方式； 5、编写设计说明书、计算书。 四、设计成果 1、设计计算说明书一份； 2、设计图纸：污水处理厂平面布置图和污水处理厂工艺流程高程布置图各一张。 五、参考资料 1、《给水排水设计手册》第一、五、十、十一册 2、《环境工程设计手册》（水污染卷） 原污水 污泥浓缩池 污泥脱水机房 出水 格栅 污水泵房 沉砂池 二沉池 泥饼外运 曝气池 回流污泥

食品工艺学知识点总结

食品工艺学知识点总结 食品工艺学是根据技术上先进、经济上合理的原则，研究食品的原材料、半成品和成品的加工过程和方法的一门应用科学。 食品工艺学研究内容 ①食物资源利用②食品科学原理③食品工艺生产④食品安全 ⑤废弃物利用、“三废”处理 食品按原料来源分类：植物性、动物性 引起食品腐败变质的因素(填空/简答) ①微生物污染是引起食物原料变质的第一因素 食品中的高分子物质被分解为各种低分子物质，使食品品质下降，进而发生变质和腐败； 有些微生物会产生气体．使食品呈泡沫状； 有些会形成颜色，使食品变色； 有少数还会产生毒素而导致食物中毒。 ②酶会引起食品品质的严重下降 酶是食品工业不可缺少的重要材料，在食品工业上具有两重性：利用和抑制 使食品中大分子物质发生分解，为细菌生长创造条件。 果蔬类等蛋白含量少的食品，由于氧化酶的催化，促进了其呼吸作用，使温度升高，加速了食品的腐败变质。 ③化学反应 油脂与空气直接接触后发生氧化酸收。 维生素C易被氧化脱氢，并进一步反应生成二酮基古洛糖酸，失去维生素C的生理功能。 类胡萝卜素因其有较多的共轭双键，易被氧化脱色并失去生理功能。 △食品保藏中的品质变化 1、脂肪酸败 2、褐变（酶促褐变、非酶褐变） 3、淀粉老化 4、食品新鲜度下降 5、维生素的降解 食品的保藏方法/途径（填空/简答） 1、维持食品最低生命活动的保藏方法（此方法在冷库的高温库中进行） 2、抑制食品生命活动的保藏方法 3、利用生物发酵保藏的方法 4、利用无菌原理的保藏方法 食品干藏：脱水制品在它的水分降低到足以防止腐败变质的水平后，始终保持低水分进行长期贮藏的过程。 干燥是在自然条件或人工控制条件下促使食品中水分蒸发的工艺过程。 脱水是为保证食品品质变化最小，在人工控制条件下促使食品水分蒸发的工艺过程。 干制过程中食品的变化（填空/简答）P43 物理变化：干缩与干裂，表面硬化，多孔性，热塑性，溶质的迁移 化学变化：营养成分损失（碳水化合物的分解与焦化，油脂的氧化与酸败，蛋白质的凝固、分解，维生素的损失），风味与色泽（褐变）

新编生物工艺学复习题11

新编生物工艺学复习题2 1、绪论 一、生物技术归纳起来可有三个特点 ?A生物技术是一门多学科、综合性的科学技术； ?B反应中需有生物催化剂的参与； ?C其最后目的是建立工业生产过程或进行社会服务，这一过程可称为生物反应过程二、生物催化剂特点 1）优点 A常温、常压下反应,B反应速率大,C催化作用专一,D大幅度提高效率，成本低廉 2)缺点 A稳定性差.B控制条件严格.C易变异 三、近代生物技术的全盛时期（20世纪40年代初至70年代末）的核心技术和产业： ?青霉素工业化生产； ?微生物次级代谢产物和抗生素产业的兴盛以及新的初级代谢产物开发； ?以酶为催化剂的生物转化及酶和细胞固定化技术及应用。 四、现代生物技术建立和发展时期（20世纪70年代开始） 这一时期，主要是以分子生物学为基础的基因工程技术的发展和应用为特征。 2、生产菌种的来源与菌种选育 1）微生物选择性分离方法大致分为五个步骤： 1、含微生物材料的选择—采样 2、材料的预处理 3、所需菌种的分离 4、菌种的培养 5菌种的选择和纯化 理想的工业发酵菌种-优良菌种应符合以下要求： (1)遗传性状稳定； (2)生长速度快，不易被噬菌体等污染； (3)目标产物的产量尽可能接近理论转化率； (4)目标产物最好能分泌到胞外，以降低产物抑制并利于产物分离； (5)尽可能减少产物类似物的产量，以提高目标产物的产量及利于产物分离； (6)培养基成分简单、来源广、价格低廉； (7)对温度、pH、离子强度、剪切力等环境因素不敏感； (8)对溶氧的要求低，便于培养及降低能耗。 2）液体富集培养，即通过给混合菌群提供一些有利于所需菌株生长，或/和不利于其他菌株生长的条件（供给特殊的基质或加入抑制剂），从而增加混合菌群中所需菌株数量的培养方法。 3）菌种选育是微生物工程的关键技术，主要方法有传统的自然选育、诱变育种、杂交育种以及现代的原生质体融合与基因工程等。 4）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，选择合适的自发突变（spontaneous mutation）体的古老的育种方法。 5）诱变育种是利用物理、化学或生物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，从中挑选符合育种目的的突变株的育种技术。

《生物制药工艺学》复习题.

《生物制药工艺学》复习思考题 第一章生物药物概论 1、生物药物有哪几类？DNA重组药物与基因药物有什么区别？ 2、生物药物有哪些作用特点？ 3、DNA重组药物主要有哪几类？举例说明之。 4、术语：药物与药品，生物药物，DNA重组药物，基因药物，反义药物，核酸疫苗，RNAi 第二章生物制药工艺技术基础 1、生物活性物质的浓缩与干燥有哪些主要方法？ 2、简述生物活性物质分离纯化的特点和分离纯化的主要原理。 3、怎样保存微生物菌种？何谓菌种退化？如何检查菌种退化？ 4、诱变育种的总体流程是怎样的？选择出发菌需注意哪些事项？ 5、生物制药工艺中试放大的目的是什么？ 6、酶固定化的方法有哪些类别？ 7、术语：冷冻干燥，喷雾干燥，薄膜浓缩，自然选育，诱变育种，蛋白质工程，转基因动物，蛋白质组学，酶工程，immobilized enzyme，抗体酶，模拟酶，组合生物合成，药物基因组学，DNA Shuffling，定向进化，甘油冷冻保藏法，液氮保藏法，斜面保藏法，沙土管保藏法 第三章生物材料的预处理 1、去除发酵液中杂蛋白有哪几种方法？ 2、去除发酵液中钙、镁、铁离子的方法有哪些？ 3、影响絮凝效果的主要因素有哪些？ 4、细胞破碎有哪些方法？各有什么特点？

5、超声波破碎细胞的原理？ 6、术语：凝聚作用，絮凝作用，渗透压冲击法，错流过滤，超声波破壁，酶法破壁，高压匀浆法，高速珠磨法，反复冻融法，渗透压冲击法，液氮研磨法，丙酮粉 第四章萃取法 1、溶剂萃取法的基本原理，其特点是什么？ 2、溶剂萃取法按操作方式不同，可分为哪几类？各有什么特点？ 3、影响有机溶剂萃取的因素有哪些？萃取剂的选择需遵循哪些原则？ 4、使用有机溶剂萃取时，改变pH值将如何影响酸性或碱性抗生素的分配系数？ 5、乳化剂为何能使乳状液稳定？ 6、破坏乳状液的方法有哪些？ 7、影响乳状液类型的因素有哪些？ 8、双水相萃取的优缺点有哪些？影响双水相萃取的因素有哪些？ 9、超临界流体萃取有哪些特点？常用的流体为哪种？影响超临界流体萃取的因素有哪些？超临界萃取的流程主要有哪几种类型？ 10、术语：有机溶剂萃取，反萃取，双节线，多级错流萃取，多级逆流萃取，反胶束萃取，超临界流体萃取，双水相萃取，能斯特分配定律，表观分配系数，萃取因素，萃取剂，萃余液，HLB值 第五章沉淀和结晶 1、什么是“盐析沉淀”？盐析的基本原理？ 2、影响盐析效果的因素有哪些？ 3、影响有机溶剂沉淀的因素有哪些？ 4、有哪些方法可形成过饱和溶液？

生物工程设备课程设计

生物工程设备课程设计 单批次发酵 60m3 谷氨酸的发酵工艺设计 院系：生命科学学院 专业：生物工程 班级：122 学号：2012031202 姓名：陈志强 指导老师：张艳梅 日期：2015年6月28日

目录 第1章概述 (1) 1.1发酵罐设计前景 (1) 1.2微生物生物反应器的研究与应用概述 (1) 1.3微生物反应器的研究和应用进展 (2) 第2章设计依据 (3) 2.1、本次设计内容 (3) 2.2、基本参数 (3) 2.2.1 发酵罐的型式 (3) 2.2.2 发酵罐的用途 (3) 2.2.3冷却水及冷却装置 (4) 2.2.4设计压力 (4) 第3章通用发酵罐的系列参考尺寸 (5) 3.1.通用发酵罐的系列尺寸 (5) 3.2 发酵罐主要设计条件 (6) 第4章谷氨酸生产工艺流程简介 (7) 4.1谷氨酸发酵工艺技术参数 (7) 4.2谷氨酸生产原料及处理 (7) 4.3谷氨酸生产工艺流程图 (10) 第5章发酵罐选型及工艺计算 (11) 5.1 发酵罐的设计与选型 (11) 5.1.1 发酵罐的选型 (11) 5.1.2 生产容积的确定 (11) 5.2主要尺寸的计算 (11) 5.3 冷却面积的确定 (12) 5.4 搅拌器设计 (13) 5.5 、搅拌轴功率的确定 (15) (15) 2.5.1 计算Re m 5.5.2不通气条件下的轴功率计算 (16) 5.5.3 通气发酵轴功率计算 (16) P (17) 5.5.4 求电机功率 电 5.6设备结构的工艺设计 (17) 5.7 竖直蛇管冷却装置设计 (18) 5.8备材料的选择 (21) 5.9 发酵罐壁厚的计算 (21) 5.10 接管设计 (23) 第6章设计结果与讨论 (25)

生物制药工艺学复习总结

《生物制药工艺学》 第四章萃取分离法（答案） 一、填空题 1、常用的萃取方法有：单级萃取、多级错流萃取、多级逆流萃取。 2、影响溶剂萃取的因素：乳化和破乳化、PH的影响、温度和萃取时间的影响、盐析作用的影响、溶剂种类、用量及萃取方式的影响。 3、破乳方法有：加入表面活性剂、离心、加电解质、加热、吸附法破乳、高压电破乳、稀释法、超滤、反应萃取。 4、常用的破乳剂有：阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂。 二、名词解释 1、液-液萃取：是指用一种溶剂将物质从另一种溶剂（如发酵液）中提取出来的方法，根据所用溶剂的性质不同或萃取机制不同，可将液-液萃取分为多种类型。 2、萃取：在溶剂萃取中，被提取的溶液称为料液，其中与提取的物质称溶质，而用以进行萃取的溶剂称为萃取剂。料液与萃取剂接触后，料液中的溶质向萃取剂转移的过程称为萃取，达到萃取平衡后，大部分溶质转移到萃取剂中，这种含有溶质的萃取剂溶液称为萃取液，而被萃取出溶质以后的料液称为萃余液。 3、反萃取（stripping）：是将萃取液与反萃取剂（含无机酸或碱的水溶液，有时也可以是水）相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相，可把这种过程看作萃取的逆过程。 4、分配定律：即在一定温度，一定压力下，某一溶质在互不能相溶的两种溶剂间分配时，达到平衡后，在两相中的活度之比为一常数。 5、萃取因素：也称萃取比，其定义为被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，通常以E表示。 6、萃取率（percentage extraction）：生产上常用萃取率来表示一种萃取剂对某种溶质的萃取能力，计算萃取效果，其公式为： 7、分离因素：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。 三、问答 1、简述溶剂萃取法的优点。 答：①操作可连续化，反应速度快，生产周期短；②对热敏物质破坏少；③采用多级萃取时，溶质浓缩倍数大、纯化度高。 2、简述选择萃取溶剂应遵守的原则。 答：①分配系数愈大愈好，若分配系数未知，则可根据“相似相容”的原则，选择与药物结构相近的溶剂；②选择分离因数大于1的溶剂；③料液与萃取溶剂的互溶度愈小愈好；④尽量选择毒性低的溶剂；⑤溶剂的化学稳定性要高，腐蚀性低，沸点不宜太高，挥发性要小，价格便宜，来源方便，便于回收。 第五章沉淀法（答案） 一.填空 1.固相析出法主要包括盐析法，有机溶剂沉淀法，等电点沉淀法，结晶法及其它多种沉淀方法等。 2.按照一般的习惯，析出物为晶体时称为结晶法，析出物为无定形固体则称为沉淀法。 3.影响盐析的因素有：无机盐的种类、溶质（蛋白质等）种类的影响、蛋白质浓度的影响、

生物制药工艺学复习题

《生物制药工艺学》复习思考题 生物药物概论 生物药物有哪几类？DNA重组药物与基因药物有什么区别？ 生物药物有哪些作用特点？ DNA重组药物主要有哪几类？举例说明之。 术语：药物与药品，生物药物，DNA重组药物，基因药物，反义药物，核酸疫苗，RNAi 生物制药工艺技术基础 生物活性物质的浓缩与干燥有哪些主要方法？ 简述生物活性物质分离纯化的特点和分离纯化的主要原理。 怎样保存微生物菌种？何谓菌种退化？如何检查菌种退化？ 诱变育种的总体流程是怎样的？选择出发菌需注意哪些事项？ 生物制药工艺中试放大的目的是什么？ 酶固定化的方法有哪些类别？ 术语：冷冻干燥，喷雾干燥，薄膜浓缩，自然选育，诱变育种，蛋白质工程，转基因动物，蛋白质组学，酶工程，immobilized enzyme，抗体酶，模拟酶，组合生物合成，药物基因组学，DNA Shuffling，定向进化，甘油冷冻保藏法，液氮保藏法，斜面保藏法，沙土管保藏法 生物材料的预处理 去除发酵液中杂蛋白有哪几种方法？ 去除发酵液中钙、镁、铁离子的方法有哪些？ 影响絮凝效果的主要因素有哪些？ 细胞破碎有哪些方法？各有什么特点？ 超声波破碎细胞的原理？ 术语：凝聚作用，絮凝作用，渗透压冲击法，错流过滤，超声波破壁，酶法破壁，高压匀浆法，高速珠磨法，反复冻融法，渗透压冲击法，液氮研磨法，丙酮粉 萃取法 溶剂萃取法的基本原理，其特点是什么？ 溶剂萃取法按操作方式不同，可分为哪几类？各有什么特点？ 影响有机溶剂萃取的因素有哪些？萃取剂的选择需遵循哪些原则？ 使用有机溶剂萃取时，改变pH值将如何影响酸性或碱性抗生素的分配系数？ 乳化剂为何能使乳状液稳定？ 破坏乳状液的方法有哪些？ 影响乳状液类型的因素有哪些？ 双水相萃取的优缺点有哪些？影响双水相萃取的因素有哪些？ 超临界流体萃取有哪些特点？常用的流体为哪种？影响超临界流体萃取的因素有哪些？超临界萃取的流程主要有哪几种类型？ 术语：有机溶剂萃取，反萃取，双节线，多级错流萃取，多级逆流萃取，反胶束萃取，超临界流体萃取，双水相萃取，能斯特分配定律，表观分配系数，萃取因素，萃取剂，萃余液，HLB值 沉淀和结晶 什么是“盐析沉淀”？盐析的基本原理？ 影响盐析效果的因素有哪些？

生物工艺学2

第一章 1、生物工艺学定义: A 国际经济合作及发展组织定义: 生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠生物作用剂（一般称为生物催化剂，是游离或固定化细胞、酶的总称）的作用将物料进行加工以提供产品和为社会服务的技术。 B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，采用先进的工程技术手段，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、先进的工程技术手段：是指基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程、（生化工程）新技术。 3、发酵工程：是将微生物学、生物化学和化学工程的基本原理有机的结合起来，利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术，是生物技术产业化的重要环节。 发酵(广义):任何通过大规模培养微生物来生产产品的过程。 4、酶工程：它是从应用的角度出发研究酶，是在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质进行生物转化的技术。其内容包括酶的生产、酶的分离纯化、酶分子修饰、酶固定化、酶反应动力学、酶反应器、酶的应用。 5、生物工艺学特点：(1)是一门综合性学科；(2)采用生物催化剂；(3)采用可再生资源为主要原料，原料来源丰富，价格低廉，过程中废物的危害性小，但由于原料成分难以控制，会给产品质量带来一定的影响。 6、生物反应的一般过程： 7、生物反应过程的工业生产主要有以下三种：酶催化反应过程；细胞反应过程；废水的生物处理过程。 第二章 1、醋酸杆菌AS 1.41：是我国酿醋工业常用菌种之一。产醋酸量6%～8%，可将醋酸进一步氧化为CO2和H2O。最适生长温度28～30℃，耐酒精浓度8%。 2、酵母菌：兼性厌氧 有氧条件下，将可发性糖类通过有氧呼吸作用彻底氧化为CO2和H2O，释放大量能量供菌体繁殖； 无氧条件下，使可发酵性糖类通过发酵作用（EMP途径）生成酒精和CO2，释放较少能量供细胞繁殖。 3、工业微生物菌种选育：通过各种手段获得代谢调控机制不完善的菌株，以改良菌种的特性，使其符合工业生产的要求。 4、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。 5、理性筛选：是指运用遗传学、生物化学的原理，根据产物已知的或可能的生物合成途径、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

中国药科大学《生物制药工艺学》ppt上复习题整理-1

复习整理——根据课件后的小结和复习思考题整理 第一章生物药物概述 生物药物 Biopharmaceutics：是以生物体、生物组织或其成份为原料（包括组织、细胞、细胞器、细胞成分、代谢、排泄物）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。 生物药物的特性 一、药理学(pharmacology)特性： 1、活性强: 体内存在的天然活性物质。 2、治疗针对性强,基于生理生化机制。 3、毒 副作用一般较少，营养价值高。4、可能具免疫原性或产生过敏反应。 二、理化特性： 1. 含量低、杂质多、工艺复杂、收率低、技术要求高； 2. 组成结构复杂，具严格空间结构，才有生物活性。对多种物理、化学、生物学因素不稳定。 3. 活性高，有效剂 量小，对制品的有效性，安全性要严格要求（包括标准品的制订）。 微生物药物：微生物药物是一类特异的天然有机化合物，包括微生物的次级代谢产物，初级代谢产物和微生物结构物质，还包括借助微生物转化（microbial transformation）产生的用化学方法难以全合成的药物或中间体。 生化药物：指从生物体（动物、植物、微生物）中获得的天然存在的生化活性物质， 其有效成分和化学本质多数比较清楚。 生物制品：一般把采用DNA重组技术或单克隆抗体技术或其他生物技术制造的蛋白质、抗体或核酸类药物统称为生物技术药物(biotech drug)，在我国又统称为生物制品。 蛋白质工程(protein engineering)：利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基 因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。 RNA干涉（ RNA interference,RNAi）：是指在生物体细胞内，dsRNA(双链RNA) 引起同源mRNA的特异性降解，因而抑制相应基因表达的过程。 1.生物药物有哪几类？重组DNA药物、基因药物、天然生物药物、合成半合成生物 药物 2.DNA重组药物与基因药物有什么区别？ 3.生物药物有哪些作用特点？

制药工艺学课设

制药工艺学课程设计 题目：2,3-亚甲二氧基-10-甲氧基-原小檗碱盐酸盐 的合成路线设计 院系理学院 班级制药101 学生 学号 指导教师赵洁 起止时间2012.12.28——2013.01.04 目录 一．设计名称 (2)

二．课程设计目的与意义 (2) 三．原小檗碱盐酸盐的简单介绍 (2) 3.1 结构式 (3) 3.2 概述 (3) 3.3 小檗碱的简单介绍 (4) 3.4 药代动力学 (4) 3.5 禁忌 (5) 四．工艺路线 (5) 4.1 主要反应物 (5) 4.2 工艺路线 (6) 4.3 去羟基香兰醛的合成 (7) 4.4 胡椒乙胺的合成 (8) 4.5 2,3-亚甲二氧基-10-甲氧基-原小檗碱盐酸盐的合成 (9) 4.6 第二条路线——利用对甲氧基苯乙胺的合成方法 (11) 五．问题讨论 (12) 一、设计名称 2,3-亚甲二氧基-10-甲氧基-原小檗碱盐酸盐的合成 二、课程设计目的与意义

《制药工艺学》是“制药工程”专业的一门专业课，是综合运用药物化学、药剂学、药物合成、制药工艺等基本理论，与生产实践相结合，培养学生具有对化学药物和中药生产的基本理论和技能的一门课程。该课程将制药工程技术、制药工艺设计及GMP在制药行业中的应用有机地融合在一起，形成了一门集制药工程技术、工程技术经济等于一体的理论与实践相结合的应用技术课程。以培养制药技术及制药工程人才为目标，着眼于学科发展和现代教育思想，在注重教学与改革的同时，为实践性教学环节（生产实习、毕业实习、毕业设计等）搭建了很好的理论平台，培养学生理论与实践相结合的能力，突出其工程特色。 除了在理论课堂上掌握有关制药工艺的基本过程之后，另一个主要环节就是能够通过设计一种药物的制备工艺，达到以下目的： 1.以理论课堂上讲解的药物工艺路线设计的基本方法、药物工艺路线的评价与选择的原则和方法，学会设计某一药物制备工艺。 2.通过实现设计某一药物制备工艺，掌握考察和选择工艺路线的基本技术。 3.通过具体问题的解决，掌握解决实际问题的方法。 4. 掌握chemoffice的安装与简单应用并绘出本次合成所需反应方程式。 三、2,3-亚甲二氧基-10-甲氧基-原小檗碱盐酸盐的简单介绍 3.1结构式：

分子生物学终极复习资料汇总

《分子生物学》复习题 1、染色体：是指在细胞分裂期出现的一种能被碱性染料强烈染色，并具有一定 形态、结构特征的物体。携带很多基因的分离单位。只有在细胞分裂中才可见的形态单位。 2、染色质：是指细胞周期间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA 组成的复合结构，因其易被碱性染料染色而得名。 3、核小体：染色质的基本结构亚基，由约200 bp的DNA和组蛋白八聚体所组 成 4、C值谬误：一个有机体的C值与它的编码能力缺乏相关性称为C值矛盾 5、半保留复制：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中， 一条链来自6、亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制 6、DNA重组技术又称基因工程，目的是将不同的DNA片段（如某个基因或基 因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。 7、半不连续复制：DNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的 合成是不连续的，故称半不连续复制。 8、引发酶：此酶以DNA为模板合成一段RNA,这段RNA作为合成DNA的引 物（Primer)。实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。 9、转坐子：存在与染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。 10、多顺反子：一种能作为两种或多种多肽链翻译模板的信使RNA，由DNA 链上的邻近顺反子所界定。 11、基因：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。 12、启动子：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。 13、增强子：能强化转录起始的序列 14、全酶：含有表达其基础酶活力所必需的5个亚基的酶蛋白复合物，拥有σ因子。 （即核心酶+σ因子） 15、核心酶：仅含有表达其基础酶活力所必需亚基的酶蛋白复合物，没有σ因子。 16、核酶：是一类具有催化功能的RNA分子 17、三元复合物：开放复合物与最初的两个NTP相结合，并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后，转变成包括RNA聚合酶，DNA和新生的RNA的三元复合物。 18、SD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。30S亚基通过其