生物工艺项学.doc

生物工艺学复习 第一讲 概论 至今生物技术的发展史上经历了三个浪潮，分别是？ 医药生物技术、农业生物技术、工业生物技术 农业生物技术是指运用基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程以及分子育种等生物技术，改良动植物及微生物品种生产性状、培育动植物及微生物新品种、生产生物农药、兽药与疫苗的新技术。2、什么是工业生物技术？ 工业生物技术是利用生化反应进行工业品的生产加工技术，是人类模拟生物体系实现自身发展需求的高级自然过程。以生物催化剂为核心内容的工业生物技术是继医药生物技术、农业生物技术之后，国际生物技术发展的“第三次浪潮”，其地位已经被提到空前的战略高度 3、什么是生物炼制？ 生物炼制是利用农业废弃物、植物基淀粉和木质纤维素材料为原料，生产各种化学品、燃料和生物基材料。生物炼制分为3种系列：①木质纤维素炼制：用自然界中干的原材料如含纤维素的生物质和废弃物作原料；②全谷物炼制：用谷类或玉米作原料；③绿色炼制：用自然界中湿的生物质如青草、苜蓿、三叶草和未成熟谷类作原料。生物炼制大幅扩展可再生植物基原材料的应用，使其成为环境可持续发展的化学和能源经济转变的手段吧 。 4、工业生物技术重大产品系列包括哪些？ 三类：生物化学品(透明质酸)、生物材料(PHA、PBS)、生物能源(乙醇、甲烷) 第二讲 发酵概论 1、发酵的定义 原本指在厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成乳酸或乙醇等的分解代谢过程。 现在从广义将发酵看作是微生物把一些原料养分在合适的发酵条件下经特定的代谢转变成所需产物的过程 有氧发酵与厌氧发酵的区别？介绍的产品中哪些是有氧发酵？哪些是厌氧发酵？ 有氧发酵与厌氧发酵的区别在于，是否有氧参与发酵过程。有氧代谢过程中，好氧微生物将底物分解产生中间代谢产物，在氧气的参与下，进一步氧化生成水和CO2，并释放大量的能量；厌氧代谢过程中，厌氧微生物将底物大部分的分解用于合成代谢产物，仅产生少量的能量。 有氧发酵：柠檬酸深层发酵、青霉素、抗生素、PHA 氨基酸、有机酸、酶制剂、抗生素和单细胞蛋白SCP等的生产 厌氧发酵：丁二酸发酵、肉类食品发酵、酸奶 乙醇、啤酒、丙酮、丁醇 3、发酵过程中菌体生长的阶段？ 延迟期 对数期 稳定期 衰亡期 4、分批发酵、补料分批发酵、连续发酵？ 分批发酵（may take days to months）是一种准封闭式系统，种子接种到培养基后，除了气体流通外发酵液始终留在生物反应器内。优缺点：操作简单、周期短，染菌的机会减少，生产过程、产品质量易掌握，不适用于测定过程动力学，对基质浓度敏感的产物，用分批发酵不合适 补料分批发酵(sterile culture medium is added continuously or periodically to fermentation batch)：在分批发酵中补入新鲜的料液，以克服由于养分的不足，导致发酵过程过早的结束（由于只有料液的输入，没有输出，因此发酵液的体积在增加）优点：补料分批发酵与传统分批发酵相比，其优点在于使发酵系统中维持很低的基质浓度。低基质浓度的优点：1）可解除底物抑制，产物的反馈抑制和快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，使不致于加剧供氧的矛盾；2）可降低培养基的黏度，并尽可能地延长产物的形成时间；3）避免培养基积累有毒代谢物。与连续发酵相比，补料分批发酵不需要严格的无菌条件，也不会产生菌种老化和变异等问题。 连续发酵：（uncommon in food fermentations, but used in some large scale beer brewing processes）发酵过程中一边补入新鲜的料液，一边一相近的流速放料，维持发酵液原来的体积 5、工业发酵的一般流程是什么？ 生物发酵工艺多种多样，但基本上包括工业微生物与育种、菌种培养基的配制与优化、扩大培养和接种、发酵过程控制，下游处理即分离提纯等几个过程。 第三讲 工业微生物 1、常用的发酵工业微生物有哪些？ 原生生物界及非细胞型微生物（病毒、噬菌体），主要是细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、噬菌体、藻类 发酵工业对生产菌种的要求？（10点） 产率高 原料要易得、价廉 发酵条件粗放 菌种生长和发酵速度较快，发酵周期短：感染杂菌的机会减少，提高设备的利用率 尽量诱变次数少，避免选择缺陷型 菌种纯粹，稳定性好 菌种退化，生产性能下降是生产中常碰到的问题。 抗杂菌能力强，如抗噬菌体 不是病原菌，不产生有害物质和毒素 使用新菌种时更应注意；应用食品领域更需经严格鉴定，早期酱油生产采用黄曲霉，现已停止 3、如何筛选出生产目标产品的菌株？菌株筛选的两个关键问题？