生物工艺学最终版.docVIP

生物技术：应用自然科学及工程学的原理，依靠生化催化剂的应用，将物料进行加工以提供产品货位社会服务的技术 发酵：一切依靠微生物的生命活动来获取产品 培养基：提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质的混合物 生理酸性盐：经过微生物生理代谢后，生成酸性物质的无机盐 致死温度：杀死微生物的极限温度 致死时间：致死温度下杀死所有微生物的时间 灭菌：利用物理和化学的方法灭菌或除去物料及设备中一切生命物质的过程 消毒：用物理或化学的方法杀死物料.容器.溶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。 相对热阻：某一微生物在某些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。 生长因子：构成细胞的组分，促成生命活动的进行的物质。 相对浓度：指空气的饱和度百分数，在一定温度，罐压和通气搅拌下，以消后培养基被100%饱和为基准，发酵液中溶解氧所占比例。 热阻：微生物在某条件下的致死时间 连消灭菌：也叫连续灭菌，培养基在通入到发酵罐的过程中进行加热，保温，降温的过程 共价修饰：通过酶蛋白中的残基与一些化学基团的共价解离 变构效应：又称别构效应，一种小分子物质与酶分子上的相应部位非共价结合后改变酶分子构想，从而改变酶的催化活性 初级代谢：微生物在生命活动前期进行的与其生长繁殖相关的活动 初级产物：微生物在生命活动前期产生的与其生长繁殖密切相关的产物 次级代谢：微生物在生命活动后期进行的与其生长繁殖无关的活动 OD：光密度（反映条件） 种子扩培级数：是指制备种子需逐级扩大培养的次数％℃下1-2h使蛋白质变性；适用保持干燥的实验器具②湿热灭菌：121℃水蒸气汽化放热使蛋白质变性；适用培养基，设备和管道；③灼烧法灭菌：适用接种针/环/口及空气④电磁波和射线：适用固体表面，空间⑤化学法灭菌：浸泡化学试剂反应使遗传物质变性，适用器具，材料，环境⑥过滤除菌：适用热敏性的液/气体 工业生产中培养基的灭菌：1.湿热灭菌：⑴实消灭菌：适用于小型黏度大，固形物多培养基灭菌流程：配料罐-发酵罐-通蒸汽-140℃维持一阵时间-通气-降温⑵连消灭菌：适合大型黏度小的培养基灭菌流程：配料罐-预热器/残热回收器（90-120℃）-加热器（40℃）-维持管 实消和连消的特点对比： 优点 缺点 实消 附属设备少；二次污染几率低 营养成分损失多；发酵罐利用率低，能耗利用低 连消 高温瞬时灭菌，营养成分损失较少；发酵罐的利用率高，能耗利用高；分开灭菌，避免反应，提高利用率 设备多；二次污染几率大；不适合黏度过大，固形物含量高 基本代谢调控：1.酶活性调节：⑴共价修饰；⑵变构控制：I变构酶的特性：①多亚基结构：a.活性中心：起催化作用b.调解中心：与效应物结合（可逆）②反馈抑制作用：产物会抑制酶的活性③脱敏作用：经过特定处理后，不丧失酶的活性而失去对效应物的敏感性II方法：①变构酶解聚：保留活性中心，解离调节中心从而失去对效应物的敏感性②基因突变：使编码基因突变2.酶合成的调节：⑴酶合成的诱导代谢调控：①微生物的发酵过程中添加诱导类似物②敲除调节基因⑵代谢产物的反馈阻遏代谢调控：①降低胞内产物浓度，增加细胞通透性②敲除调节基因⑶分解代谢物阻遏3.针对基本代谢的调控思路：⑴改变酶活性⑵变构酶的脱敏作用⑶基因水平去阻遏⑷添加诱导物⑸降低终产物在胞内浓度：①添加表面活性剂②使细胞膜合成适当受阻③降低发酵液中终产物浓度造成浓度差 初级代谢的特点：代谢产物生成速率越大，细胞生长速率越快 次级代谢的特点：①产物不参与细胞的生长繁殖②产物合成至少部分受到与初级代谢无关的遗传物质控制③产物发酵经历菌体生长期和生产期两个阶段：④代谢过程中酶系的专一性差 次级代谢调控：①基本代谢调控②前提物质调控 工业生产常用的微生物：1.细菌：营养特性：不能利用多糖，工业上用淀粉水解糖质为碳源；培养特性：个体小①菌体浓度升高不易引起发酵液黏度增加，不致引起太大的供氧压力②对搅拌引起的剪切力不敏感，供养无太高要求（工程菌除外）；主要产品：氨基酸，维生素，蛋白质；2.放线菌：营养特性：可利用多糖（微碱性）；培养特性：丝状菌①菌体浓度升高对培养基黏度影响大，不能大量使用快速碳源②对搅拌引起的剪切力敏感，纵向挡板可减轻剪切力；主要产品：抗生素，链霉素，四环素；3.霉菌：营养特性：可利用多糖；培养特性：同放线菌；主要产品：酶制剂，青霉素，头孢菌素，生物碱；4.酵母菌：活菌制剂；5.担子菌：萜类化合物 工业发酵对菌种的要求 ：1.生长速度快，发酵单位高；2.遗传性能稳定3.具备抗感染能力4.能量要求低，工艺易于控制5.代谢产物无毒害作用 生物工艺发酵过程控制参数：⑴pH值⑵温度⑶溶氧⑷基质含量：主要是残糖和残氮⑸空气流量⑹压力⑺搅拌转速⑻搅拌功率⑼黏度⑽浊度⑾料液流