生物工藝原理考試總結(jié)

　　生物技術(shù)：應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)的原理，依靠生物催化劑的作用，將物料進(jìn)行加工以提供產(chǎn)品或?yàn)樯鐣�服�?wù)的技術(shù)。

　　涵蓋的學(xué)科：基因工程，細(xì)胞工程，發(fā)酵工程，酶工程，蛋白質(zhì)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(fā)酵：一切依靠微生物的生命活動來獲取產(chǎn)品的過程。

　　生物技術(shù)特點(diǎn)：反應(yīng)條件溫和，原料無毒無害，所用生物體無毒無害，反應(yīng)過程從生命體自調(diào)方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，容易進(jìn)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(chǎn)品共性原理為研究對象的學(xué)科。

　　內(nèi)容：包括工業(yè)微生物菌種的選育與種子培養(yǎng)、發(fā)酵、培養(yǎng)基的配制、培養(yǎng)基和空氣的滅菌，發(fā)酵的機(jī)理，生物反應(yīng)動力學(xué)，生產(chǎn)過程的檢測與控制，發(fā)酵生產(chǎn)染菌及防治，固定化酶和固定化細(xì)胞及應(yīng)用，動植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)等。

　　生物工藝過程：保藏菌種→菌種活化→發(fā)酵種子制備→發(fā)酵→提取→產(chǎn)品

　　培養(yǎng)基：提供微生物生長繁殖和生物合成各種代謝產(chǎn)物所需要的，按一定比例配制的多種營養(yǎng)物質(zhì)的混合物

　　1.天然培養(yǎng)基→自來水 合成培養(yǎng)基→純化水

　　2.按形態(tài)分為：①固體培養(yǎng)基（進(jìn)行孢子制備、保藏，有子實(shí)體的真菌培養(yǎng)，固體曲）②液體培養(yǎng)基

　　3.按生產(chǎn)工藝分類：

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

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

　　(3)發(fā)酵培養(yǎng)基（使種子大量繁殖，合成產(chǎn)物）：①營養(yǎng)滿足菌體細(xì)胞的生長，還需有合成產(chǎn)物所需的特定物質(zhì)②原料的利用率高，發(fā)酵副產(chǎn)物少，三廢少③原料因地制宜，價格低廉，性能穩(wěn)定

　　培養(yǎng)基選擇依據(jù)（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(zhì)（PH，滲透壓，水活度不同），經(jīng)濟(jì)節(jié)約

　　培養(yǎng)基的設(shè)計及確定：調(diào)查研究（菌種，代謝途徑，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，提取方法）→實(shí)驗(yàn)摸索

　　碳源

　�。ㄒ唬┨穷悾浩咸烟�、乳糖、蔗糖、淀粉、糖蜜

　　葡萄糖（淀粉水解糖）

　　特點(diǎn)：快速利用碳源，促進(jìn)菌體細(xì)胞生長

　　注意：快速利用會抑制產(chǎn)物合成，代謝方向變化，生理環(huán)境的不良反應(yīng)

　　（二）油脂類（微生物能分泌脂肪酶才能利用）

　�。ㄈ�）有機(jī)酸（有機(jī)酸的氧化伴隨著堿性物質(zhì)的生成，是PH升高）

　　（四）烴醇類

　　氮源：構(gòu)成菌體成分，作為酶的組分或維持酶的活性，合成含氮的產(chǎn)物）

　�。ㄒ唬┯袡C(jī)氮源：為微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)，提供產(chǎn)物的含氮骨架，為產(chǎn)物提供前體物質(zhì)、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(diǎn)：利用速率慢，營養(yǎng)成分全面豐富

　�。ǘ�）無機(jī)氮源

　　種類：氨水，銨鹽或硝酸鹽等

　　特點(diǎn)：細(xì)胞利用速率快，易引起PH變化

　�。ㄈ�）生理酸/堿性鹽

　　生理酸性鹽：經(jīng)微生物細(xì)胞生理代謝后生成酸性物質(zhì)的無機(jī)氮源（NH4）2SO2

　　生理堿性鹽：經(jīng)微生物細(xì)胞生理代謝后生成堿性物質(zhì)的無機(jī)氮源NaNO3

　　無機(jī)鹽及微量元素：構(gòu)成菌體成分，作為酶的組成部分，酶的激活劑，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基滲透壓，調(diào)節(jié)ph值

　　（1）磷酸鹽：提供細(xì)胞、產(chǎn)物的磷；能量傳遞；磷酸鹽緩沖液調(diào)節(jié)PH

　　（2）硫酸鹽：構(gòu)成含S產(chǎn)物，細(xì)胞內(nèi)容物；構(gòu)成輔酶活性基

　�。�3）鎂鹽、鉀鹽、鈉鹽：酶的激活劑；調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓；改變細(xì)胞通透性

　　（4）微量元素：細(xì)胞產(chǎn)物的構(gòu)成

　　生長因子：構(gòu)成細(xì)胞的組分，促進(jìn)生命活動的進(jìn)行

　　水：微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)或排泄代謝廢物的介質(zhì)；調(diào)節(jié)細(xì)胞生理環(huán)境的溫度；作為培養(yǎng)基的溶劑

　　前體、促進(jìn)劑、抑制劑 前體：加入培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大的變化，但產(chǎn)物的量卻因加入而有較大的提高

　　作用：提高產(chǎn)物的產(chǎn)量（提高合成速率，調(diào)節(jié)代謝方向，減少結(jié)構(gòu)相似的其他產(chǎn)物的合成）有利于提取分離。

　　缺點(diǎn)：細(xì)胞毒性→分批添加，定量流加，在產(chǎn)物的生產(chǎn)期添加。 促進(jìn)劑：對發(fā)酵起一定促進(jìn)作用的物質(zhì)

　　作用：促進(jìn)細(xì)胞生長；改善細(xì)胞通透性；推遲菌體自溶；調(diào)節(jié)代謝過程；改善發(fā)酵液的性質(zhì)；降低發(fā)酵嚴(yán)重產(chǎn)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(yǎng)基應(yīng)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(jié)合；適宜的碳氮比；生理酸/堿性鹽與PH調(diào)節(jié)劑配合使用

　　影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素：原材料的質(zhì)量和品種、滅菌操作、水質(zhì)的影響

　　淀粉水解糖：把淀粉經(jīng)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(jié)合法。

　　滅菌：利用物理和化學(xué)方法殺滅或除去物料及設(shè)備中一切有生命物質(zhì)的過程

　　消毒：用物理或化學(xué)的方法殺死無聊、容器、器具內(nèi)外的病原微生物，一般只能殺死營養(yǎng)細(xì)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(shí)驗(yàn)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(yǎng)間燈空間的滅菌

　�。�4）濕熱滅菌法

　�。�5）化學(xué)試劑滅菌法：生產(chǎn)車間環(huán)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(guī)律—對數(shù)殘留定律： dN/dt=-kN N----培養(yǎng)基中殘留活菌數(shù)

　　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�。粶囟仍礁�，K值越大。

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