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生物工艺学 陈莉 2015年8 月~ 2016年1月  生化生产工艺学——科学出版社 生化反应动力学与反应器——化学工业出版社 细胞工程——科学出版社 生物过程工程：基本概念（原著第二版）——化学工业出版社 总学时72；讲课44；习题课6；考试2；实验24； 实验内容：黑曲霉发酵提取柠檬酸 包括发酵的全部过程和产物的提取鉴定。其中有培养基的配制、种子的选取、产物的提取、定性和定量的鉴定等。并进行反应动力学的计算。 实验从9月25日开始。要求在开始前要提交实验预习报告。（实验材料、实验设备、实验目的、实验方法和预期实验结果。） 实验要求： 1、提前5分钟进实验室，更换白大褂，衣着整齐 2、实验前要写实验预习报告 3、实验等待阶段不得打闹、嬉戏 4、认真完成实验报告，没有做出实验结果的，要做8000字以内的课程论文 5、实验结束要完成实验总结 成绩=平时成绩10%+实验成绩30%+期中成绩10%+期末成绩50% 平时成绩： 出勤情况（旷课、迟到、早退）30%+作业情况50%+讨论与回答问题20% 实验成绩： 实验预习20%+实验报告20%+实验操作10%+实验总结10%+实验态度10%+实验分析20%+实验设计及实施10% 第一章 生物工艺学慨论 1.1 生物工艺学（biotechnology） 的定义和 特点 生物技术是应用自然科学及工程学原理，依靠生物作用剂（biological agents) 的作用将物料进行加工以提供产品或社会服务的技术。 生物作用剂可以是：酶、整体细胞或多细胞，一般称生物催化剂。 生物技术是将生物化学、生物学、微生物学和化学工程应用于关于工业生产过程（医药卫生、能源及农业的产品）及环境保护的技术。 国际纯粹及应用化学联合会，1981 生物技术是对生物作用和生物物料加以评价和应用，并进行工业产品生产的技术。 Moo-Youg 生物技术是生物系统或生物过程的工业利用。 Higgins 生物工艺学的实质 是利用生物催化剂以从事生物工程产品生产的过程。即生物工艺学的核心内容是生物催化剂和生物反应过程。 生物催化剂的定义： 游离的或固定化的细胞或酶的总称。 生物催化剂分类 游离 细胞 活细胞 固定化 生物催化剂 灭活细胞 游离 酶 固定化 生物工艺学 由四个部分组成 （1）原材料预处理 选择 物理、化学方法加工 培养基（发酵过程、动植物细胞或组织培养）的配制和灭菌、底物（酶反应过程）的准备。 （2） 生物催化剂的制备 发酵过程：筛选高产、稳定、易培养的菌种；制备种子。 酶反应过程：选择相应的酶，考虑纯度、添加量等；固定化应提前进行，然后装入酶反应器。 动植物细胞：建立稳定的细胞系。 污水处理：选择适当的降解污染的微生物。 （3） 生物反应器及反应条件 的选择 主要为活细胞生长或酶反应提供适宜的条件。如温度、pH、DO等。 建立稳定的条件控制系统。 具有方便的参数检测系统。 （4）产物的分离纯化 又称：下游过程：用适当的方法将含量比较少的产物从反应液（胞外产物）、细胞中（胞内产物）初步提取出来，然后加以精制，达到最后产品的要求。 一些手段：物理方法、物理化学方法、化学方法、生物方法 1.2 生物工艺学的特点 （1）采用生物催化剂，因此要在常温常压下进行反应。 （2）可以通过DNA转移、细胞融合、诱变育种等手段创造新产品。 （3）生物催化剂易失活，稳定性差。 （4）采用一些可再生资源如：碳水化合物、蛋白质等为主要原料，成本低，废物危害性小。但是原料成分难以控制，质量不稳定。 （5）与一般化工生产相比，设备简单，能耗较低。往往反应罐体积很大，仍需要无菌操作。 （6）酶反应过程专一性强，转化率高，但成本高。 （7）发酵过程成本低，应用广，但反应机理复杂，较难控制；反应液杂质多，提纯麻烦。 1.3 生物工艺学的分类 （1）发酵过程 采用游离或