生物工藝原理考試總結

　　生物技術：應用自然科學及工程學的原理，依靠生物催化劑的作用，將物料進行加工以提供產品或為社會服務的技術。

　　涵蓋的學科：基因工程，細胞工程，發酵工程，酶工程，蛋白質工程

　　生物藥物：抗生素（天然抗生素，半合成抗生素）、生化制品（胰島素，酶抑制劑）、生物制品（疫苗，免疫球蛋白，血液制品）

　　發酵：一切依靠微生物的生命活動來獲取產品的過程。

　　生物技術特點：反應條件溫和，原料無毒無害，所用生物體無毒無害，反應過程從生命體自調方式進行調節，容易進行高分子化合物的合成

　　生物工藝原理：一門以生物代謝過程和對代謝過程的控制，獲得生物產品共性原理為研究對象的學科。

　　內容：包括工業微生物菌種的選育與種子培養、發酵、培養基的配制、培養基和空氣的滅菌，發酵的機理，生物反應動力學，生產過程的檢測與控制，發酵生產染菌及防治，固定化酶和固定化細胞及應用，動植物細胞大規模培養等。

　　生物工藝過程：保藏菌種→菌種活化→發酵種子制備→發酵→提取→產品

　　培養基：提供微生物生長繁殖和生物合成各種代謝產物所需要的，按一定比例配制的多種營養物質的混合物

　　1.天然培養基→自來水 合成培養基→純化水

　　2.按形態分為：①固體培養基（進行孢子制備、保藏，有子實體的真菌培養，固體曲）②液體培養基

　　3.按生產工藝分類：

　　(1)孢子培養基（使孢子快速繁殖）：①培養基營養成分不能太豐富②水分適中（20％—25％）③無機鹽—一般不需要額外添加

　　(2)種子培養基（使孢子萌發菌絲體，讓菌絲體成長為種子）：①營養豐富完全②粘度不宜過大③最后一級種子培養基成分與發酵培養基盡量接近（減短適應期，即延滯期，增長生產期）

　　(3)發酵培養基（使種子大量繁殖，合成產物）：①營養滿足菌體細胞的生長，還需有合成產物所需的特定物質②原料的利用率高，發酵副產物少，三廢少③原料因地制宜，價格低廉，性能穩定

　　培養基選擇依據（原則）：不同微生物（酶系不同），不同目的（工藝不同），不同理化性質（PH，滲透壓，水活度不同），經濟節約

　　培養基的設計及確定：調查研究（菌種，代謝途徑，產物的結構和性質，提取方法）→實驗摸索

　　碳源

　　（一）糖類：葡萄糖、乳糖、蔗糖、淀粉、糖蜜

　　葡萄糖（淀粉水解糖）

　　特點：快速利用碳源，促進菌體細胞生長

　　注意：快速利用會抑制產物合成，代謝方向變化，生理環境的不良反應

　　（二）油脂類（微生物能分泌脂肪酶才能利用）

　　（三）有機酸（有機酸的氧化伴隨著堿性物質的生成，是PH升高）

　　（四）烴醇類

　　氮源：構成菌體成分，作為酶的組分或維持酶的活性，合成含氮的產物）

　　（一）有機氮源：為微生物提供營養物質，提供產物的含氮骨架，為產物提供前體物質、金屬離子和維生素，作為輔酶，提高酶的催化活性

　　種類：牛肉膏，蛋白胨，玉米漿，尿素，麩皮，米糠

　　特點：利用速率慢，營養成分全面豐富

　　（二）無機氮源

　　種類：氨水，銨鹽或硝酸鹽等

　　特點：細胞利用速率快，易引起PH變化

　　（三）生理酸/堿性鹽

　　生理酸性鹽：經微生物細胞生理代謝后生成酸性物質的無機氮源（NH4）2SO2

　　生理堿性鹽：經微生物細胞生理代謝后生成堿性物質的無機氮源NaNO3

　　無機鹽及微量元素：構成菌體成分，作為酶的組成部分，酶的激活劑，調節培養基滲透壓，調節ph值

　　（1）磷酸鹽：提供細胞、產物的磷；能量傳遞；磷酸鹽緩沖液調節PH

　　（2）硫酸鹽：構成含S產物，細胞內容物；構成輔酶活性基

　　（3）鎂鹽、鉀鹽、鈉鹽：酶的激活劑；調節細胞滲透壓；改變細胞通透性

　　（4）微量元素：細胞產物的構成

　　生長因子：構成細胞的組分，促進生命活動的進行

　　水：微生物吸收營養物質或排泄代謝廢物的介質；調節細胞生理環境的溫度；作為培養基的溶劑

　　前體、促進劑、抑制劑 前體：加入培養基中，能直接被微生物在生物合成過程結合到產物分子中去，而自身的結構并沒有多大的變化，但產物的量卻因加入而有較大的提高

　　作用：提高產物的產量（提高合成速率，調節代謝方向，減少結構相似的其他產物的合成）有利于提取分離。

　　缺點：細胞毒性→分批添加，定量流加，在產物的生產期添加。 促進劑：對發酵起一定促進作用的物質

　　作用：促進細胞生長；改善細胞通透性；推遲菌體自溶；調節代謝過程；改善發酵液的性質；降低發酵嚴重產物的濃度 抑制劑：抑制一種途徑而使另一種途徑活躍起來

　　制備培養基應該注意的問題：快速利用的碳氮源與慢速利用的碳氮源相結合；適宜的碳氮比；生理酸/堿性鹽與PH調節劑配合使用

　　影響培養基質量的因素：原材料的質量和品種、滅菌操作、水質的影響

　　淀粉水解糖：把淀粉經一定程度水解得到的混合物

　　原料：薯類、玉米、小麥、大米。

　　制備方法：酸解法、酶解法、酸酶結合法。

　　滅菌：利用物理和化學方法殺滅或除去物料及設備中一切有生命物質的過程

　　消毒：用物理或化學的方法殺死無聊、容器、器具內外的病原微生物，一般只能殺死營養細胞而不能殺死芽孢

　　滅菌方法：（1）干熱滅菌法：要求保持干燥的實驗器具和材料

　　（2）火焰滅菌（灼燒法）：接種針、玻璃棒、三角燒瓶

　　（3）電磁波、射線滅菌法：表面滅菌和無菌室、培培養間燈空間的滅菌

　　（4）濕熱滅菌法

　　（5）化學試劑滅菌法：生產車間環境的滅菌，接種操作前小型器具的滅菌

　　（6）過濾滅菌法：熱敏性澄清液體和氣體滅菌

　　致死溫度：殺死微生物的極限溫度。

　　致死時間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需的時間。

　　熱阻：微生物在某一特定條件下的致死時間。

　　相對熱阻：某一微生物在某條件下的致死時間與另一微生物在相同條件下的致死時間的比值。

　　微生物的熱死規律—對數殘留定律： dN/dt=-kN N----培養基中殘留活菌數

　　在相同的溫度下，K值越小則微生物越耐熱；同種微生物在不同的滅菌溫度下，k值不同，滅菌溫度越低，k值越小；溫度越高，K值越大。

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