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生物化学工程
•2.1.3 酵母菌（yeast）
•单细胞，卵圆形，圆形或圆柱形。酵母对发酵生产特别 有利，自古酿制含酒饮料，而后做面包，发馒头，进行酒 精、甘油的生产，近年又用酵母进行石油发酵脱腊、生产 各种有机酸。又因酵母内含有丰富的蛋白质、维生素和各 种酶，所以酵母本身又是医药、化工和食品工业中的重要 原料。如单细胞蛋白质、酵母片、核糖核酸、核苷酸、辅 酶A、脂肪酸及乳糖酶等。酵母的繁殖通常以芽殖为主。 工业中常用的菌主要有酿酒酵母菌属和假丝酵母菌属，前 者用于酿酒，后者用于其他的发酵生产。
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•目前生物化工的发展速度显然不能适应生物技术产 业化的飞速发展。生物化工面临着改造传统产业和 发展生物高技术产业的双重任务。加强生物技术的 研究开发，大力发展生物化工不仅是化学工业自身 发展的需要，也是生物技术产业化的保证。
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•1.3 生化工程的基本内容
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• Phage reproductive cycle
•Phage attaches to bacterial cell.
•Phage injects DNA.
•Figure 10.1C
•Phage DNA directs host cell to make more phage DNA and protein parts. New phages assemble.
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•1.2 生化工程发展简史
•传统的生物技术制品： 如传统的发酵制品, 生产技术 带有浓郁的地方性和经验性的特点,设备简单.
•20世纪初, 微生物产品有所发展,但主要属于级代谢 产物, 厌气发酵, 设备也相对简单（乳酸，乙醇，丙 酮）。
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•生物化工产品的特定产物和反应条件，决定了常规工 业反应装置和分离纯化设备必须经过专门的设计和改进 后才能得以应用，新型高性能的生化反应器和高效分离 纯化设备、分离介质以及反应工艺及分离工艺的研制开 发是生物化工产业开发的重点领域。生物化工是化学工 业的前沿领域之一，在生物技术转化为生产力的过程中 起决定性的作用。在生物技术发展初期，生物化工的重 要作用并没有得到足够的重视，随着生物技术产业的发 展和化学工业结构和产品结构的调整，越来越多的生物 技术产品极大地依赖生物化工技术才能实现规模化生产， 而且许多化学品的生产工艺有生物法取代，显示了很大 的优势。据美国和欧盟预测生物技术产业在未来10年内 将增长10-20倍，生物化工产品在化学工业中的比重也 将提高一倍。
• ◆生物反应器内重要参数的传感器的研制和有关计算机 控制系统硬件及软件的建立和完善。
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•第二章 工业微生物学概论
• 2.1 工业生产中常见的微生物
• 2.1.1细菌（bacteria）分布广，数量多，与人的关 系密切。按其形态分为球菌、杆菌和螺旋菌
• 其中发酵工业中常用的为杆菌。包括醋酸杆菌属（Acetobacter）,乳酸 杆菌属（Lactobacillus）,芽孢杆菌属（Bacillus）,如枯草芽孢杆菌 （Bacillus subtilis）可生产α-淀粉酶和蛋白酶和5’-核苷酸酶等。 梭 菌 属 （ Clostridium ） 如 丙 酮 — 丁 醇 的 梭 状 芽 孢 杆 菌 （ Clostridium acetobutylium）。大肠杆菌（Escherichia coli）：判断食品被动物 排泄物污染的可能，公共卫生的重要指标。，在工业上利用大肠杆菌的 谷氨酸脱羧酶进行谷氨酸定量分析。利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨 酸和缬氨酸。医药方面用大肠杆菌制造治疗白血病的天冬酰氨酶，基因 工程菌。产氨短杆菌（Brevibacterium ammoniagenes）：短杆菌属， 为氨基酸、核苷酸和酶法生产辅酶A的菌种。
• ◆ 新型生物反应器的研究开发，特别是针对基因工程 产品和动、植物细胞培养的产品的投产研制新型生物反 应器。重点在于生物安全。植物细胞对剪切力和环境敏 感以及培养周期长而防止污染的问题。动物细胞的附壁 生长的特点。
• ◆ 新型分离方法和设备的研发，特别是针对蛋白质、 多肽产品的分离。
• ◆各种描述生物反应过程的数学模型的建立，将有利于 过程的控制和优化以及计算机的应用。
菌体的问题。
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•巨大螺旋蛋白质含量65－70％；含有多种维生素，VB12最 丰富，富含八种必须氨基酸；螺旋藻多糖，多种微量元素， 如铁、钾、钠、镁和钙等；含高量β－胡萝卜素，七是含高 含量的gamma-linoleic acid (gamma-亚麻油酸)，可降低人体血 脂；另外还含有大量的藻胆蛋白，这是一种能促进机体免疫 系统功能增强的生物活性物质。由此可见，螺旋藻是一种高 级营养食品，同时还是多种药品特别是保健药品的重要原料。
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2020/11/26
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•一些与化学和生物技术相关的网络资源索 •http:引//:20/Webpage,html •/dept/chem •/chemistry. html •/chempointers. html •/user/dborza/Bioresources.html •/biopages/biochem.html •/pharmacy/pharmint.html •http://Bic Med Net,com • • •/pharm web
•Cell lyses and releases new phages.
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目前在国际下备受关注，如澳大利亚、
以色列和日本等国每年都生产出大量的 杜氏藻粉，除进行深加工外还出口到世 界种地。当前这种海洋生物技术也是许 多国家竞争的热点。我国是海洋大国， 海洋生物资源十分丰富，在即新的世纪， 利用我们自身的这种优越的自然条件发 展海洋生物技术，开发海洋生物新产品 已刻不容缓。
•上游过程
•生物反应过程 (中游过程)
•下游过程
•细
•酶
胞 •（ 游 离 或 固 定
•空化）
气
•生物催化
剂
•灭
菌
•空 气 能 量
•除 菌
•生 物 反 应 器
•提取精 制
•原
•基 质 或 培 •检 测 控 制 系
料
养基
统
•营 养
物
•生 物 反 应 过 程 示 意
图
•产 品
•副 产 品
•废 物
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） 属（Aspergillus 如黑曲霉（生产淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、
葡萄糖氧化酶）它的变异株可生产柠檬酸、葡萄糖酸、草酸和抗 坏血酸），米曲霉含有多种酶类，糖化型淀粉酶和蛋白酶都较强 主要用在酿酒的糖化曲和制酱油的酱油曲。黄曲霉，产生液化型 的淀粉酶。但某些菌种产生黄曲霉毒素，特别在花生和花生饼粕 上易形成，导致人蓄中毒或致癌。青霉属1929年Fleming首先发 现青霉素以来，一些典型的青霉菌如产黄青霉（产青霉素），展 开青霉（产灰黄霉素），根霉属（用于制曲和生产乳酸等）。
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• Some fungi produce antibiotics
– Penicillin was the first antibiotic to be discovered
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•Aspergillus
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• 2.1.5其他微生物
• ①：担子菌，即菇类微生物，其资源利用越来越受人们的 重视。如多糖，橡胶物质，抗癌药物的开发“1，2-β葡萄糖 苷酶及某些多糖物质具有抗癌作用。②：藻类，是分布最
广的自养微生物。可作为人类保健品和饲料。培养螺旋藻 60吨（GW）/公顷，大豆4吨/公顷，是大豆的28倍。
• 2.1.6 噬菌体
•
凡用细菌和放线菌为生长菌株的发酵工业，均存在噬
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•2.1.4霉菌（molds）
•凡生长在营养基质上形成绒毛状、网状或絮状菌丝的真菌为霉 菌。在自然界中分布广，存在土壤、空气、水和生物体内外等处， 喜偏酸性环境，多数为好氧性、多腐性，少数寄生。其繁殖能力 强，以无性和有性孢子繁殖，生长方式以菌丝末端伸长和顶端分 支。霉菌是菌丝体结构，呈分支状，它既可以引起食品、衣服、 粮食及生活用品的霉烂，又可以用于发酵生产。例如远古时代， 用霉菌作曲制酱；近代利用霉菌生产酒精、有机酸、抗生素、酶 制剂、维生素及激素等多种制品。发酵工业中常用的霉菌有曲霉
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•生物化学工程
•第一章：绪论 •第二章：工业微生物概论 •第三章：灭菌技术 •第四章：氧的供需与传递 •第五章：生物反应器 •第六章：微生物培养技术与动力学 •第七章：动物细胞大规模培养技术 •第八章：植物细胞大规模培养技术 •第九章：生物物质分离与纯化 •第十章：生化生产工艺实例
• 生物工程则是（biotechnology，又称生物技术）是应用 生物体（包括微生物，动物细胞，植物细胞）或其组成 部分（细胞器和酶），在最适条件下，生产有价值的产 物，或进行有益的过程技术。以生命科学为基础。
• 现代生物技术包括基因工程，细胞工程，酶工程，蛋白 质工程和发酵工程
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•20世纪40年代,抗生素的发展,使生化工程诞生. 特点是 好气发酵,产物结构复杂,次级代谢物, 培养液含量低,无 菌条件高.
•20世纪50年代, 氨基酸工业, 60年代: 酶制剂. 70 年代: 干扰素, 胰岛素, 生长激素, 乙肝疫苗, 单克隆抗体.