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生物工艺学 第一章 绪论 1.1生物技术的定义和性质 1.2 生物技术的发展及应用概况 1.3 生物技术的发展趋势 1.1生物技术的定义和性质 生物工艺学（biotechnology）一门既有悠久历史又有崭新内容的科学技术和生产工艺。 定义 （1）艾里基“凡是以生物机体为原料，无论其用何种生产方法进行产品生产的技术”都属于生物技术。 （2）IECDO，应用自然科学和工程学的原理，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。 生物技术是带动２１世纪经济发展的关键技术之一，它在化工、医药卫生、农林牧渔、轻工食品、能源和环境等领域都将发挥重要作用。它促进了传统产业的改造和新兴产业的形成，将对人类社会产生深远的影响。 21世纪是生物技术世纪；科学家预言： 21世纪世界即将在生物技术上取得重大突破，新世纪之初，科学方面的主要将在生物学、遗传学和医学、新型生物材料、能源、环境保护上有所突破； 经济学家则认为：21世纪20年代，生物经济将由目前的形成阶段进入成长阶段，即工业生产与商业开发阶段。 在世界各国普遍重视高科技发展的今天，生物技术对经济建设和社会进步的深远影响，已越来越被人们认识。有关部门领导在思考着如何用生物技术去振兴部门、地区或国家的经济；工农业、企事业单位在估量着如何用生物技术去调整产业结构，提高产品质量与企业效益；科技人员在探索着如何从生物机能中获得发展生物技术的启发，又如何将生物技术的研究成果转化为生产力；社会公众在关注着生物技术可能给全社会同时带来的福利、问题和灾难。 微生物繁殖非常迅速 微生物培养易于控制 微生物本身也容易改造 生化反应工程 一般生物反应过程可分为四个部分： １、发酵原料的预处理： 发酵原料是很丰富的，如薯类、谷类等，但许多工业微生物都不能直接利用这些发酵原料，通常需要将它们进行粉碎、蒸煮、水解成葡萄糖以供给微生物利用。还可以利用废糖蜜、工农业的下脚料。 ２、发酵过程的准备： 发酵前必须进行种子制备与无菌消毒。无菌消毒是种子制备与发酵的必要条件，一般在发酵前将发酵原料装入发酵罐中，通入98千帕的蒸汽高温灭菌，冷却后，在无菌条件下接入菌种。在发酵过程中要绝对保证无杂菌的污染，即没有目标微生物以外的微生物存在，这是发酵成功与否的关键，对于好氧性发酵，还需要通入无菌空气。 ３、生物反应器及反应条件的选择 由于使用的微生物不同，其代谢规律不一样，因而有厌氧发酵和好氧发酵两种方法。厌氧发酵亦称静置发酵，如酒精(alcohol)、啤酒(beer)、丙酮(acetone)丁醇(butanol)及乳酸(lactic acid)等均为厌氧发酵产品，其发酵设备不需供氧，所以设备和工艺都较好氧发酵简单。好氧发酵，顾名思义，就是微生物发酵过程中需要消耗大量的氧气，以供代谢需要。味精、赤霉素、土霉素等的生产都属此类。 ４、产品的分离与纯化（下游技术) 分离与纯化是从发酵液中制取符合质量指标的制品。 首先，将发酵液进行过滤、离心以除去固体杂质，然后采用吸附法、溶煤萃取法、离子交换法、沉淀法或蒸馏法等，对发酵液中的产品进行进一步的提炼，以得到符合要求的目标产品。 由实验室研究到产业化的过程 大型发酵罐搅拌装置 发酵车间的空气过滤器 发酵工业产品种类 发酵食品 有机酸 氨基酸 核酸类物质 酶制剂 医药工业（抗生素…） 饲料工业（单细胞蛋白) 环境工程（废物处理） 其它 （冶金工业…） Fermentation Industry Fermented Foods Organic Acids Amino Acids Nucleotides Enzymes Pharmaceutical (Antibiotics…) Feedstuff (eg. SCP) Environmental Application (Waste Treatment) Others (eg. Metallurgical industry) 1.2 生物技术的发展及应用概况 生物技术的发展分为四个时期 1.2.1经验生物技术时期 1.2.2近代生物技术的形成和发展时期 1.2.3近代生物技术的全盛时期 1.2.4现代生物技术的建立和发展时期 1.2.1 经验生物技术时期 风干肉 果酒，酱油 酸奶 啤酒，面包 疫苗，麻沸散，本草纲目 偶然的发现 只知其然不知其所以然 1.2.2 近代生物技术时期 显微镜的诞生，微生物的发现。 荷兰人詹生（Janssen） 英国人胡克（Hooke）将细胞命名为：cell 荷兰人列文虎克（Leeuwenhoek），描绘了杆菌、球菌、螺旋菌的形态。 此阶段的大事及学术争议 微生物自发论 德国施莱登和施旺提出动植物的