生物工艺学期末复资料
生物工艺学知识点总结
第章 绪
1生物工艺学（biotechnology）：
称生物技术应然科学工程学原理生物作剂(biological agents)作物料进行加工提供产品社会服务技术
特点：学科技术结合生物作剂（生物催化剂）参应量高精尖设备建立工业生产程进行社会服务
生物工艺学包含四块容：原料预处理培养基制备菌种选育代谢调节生物反应程工艺控制游加工
2生物催化剂游离固定化细胞酶总称
生物催化剂特点：
优点：①常温常压反应 ②反应速率 ③催化作专 ④价格低廉
缺点：稳定性差 控制条件严格 易变异（细胞）
生物反应程实质利生物催化剂事生物技术产品生产程(process engineering)
3生物技术研究容：
基工程(DNA重组技术gene engineering) 细胞工程(cell engineering)酶工程(enzyme engineering)发酵工程(fermentation engineering)蛋白质工程(protein engineering)
第二章 菌种源
1工业生产常微生物
细菌酵母菌霉菌放线菌担子菌藻类
2 工业生产微生物菌种求
培养基成分简单廉价源广
生长迅速发酵周期较短抗杂菌噬菌体力强
目产物产量高产物类似物产量低目产物分泌胞外利产物分离
温度pH离子强度剪切力等环境素敏感
溶氧求低便培养降低耗
菌种遗传性稳定易变异退化产生害生物活性物质毒素
3分离微生物新种程体分采样增殖纯化性测定
含微生物材料预处理方法：物理方法（加热）化学方法（pH）诱饵法
诱饵技术：固体基质加检土壤水中菌落长成铺板
分离效率影响素 ： 1）培养基养分 2）pH 3）加入选择性抑制剂
4高产培养基成分选择准：
制备系列培养基中种类型养分成生长限制素（CNPO）
聚合复合形式生长限制养分
避免容易化碳（葡萄糖）氮（NH4+）引起分解代谢物阻遏
确定含需辅子(Co2+Mg2+Mn2+Fe2+)
加入缓溶液减pH变化
5代谢控制发酵（Metabolic Control fermentation）：工诱变方法意识改变微生物代谢途径限度积累产物种发酵形象称代谢控制发酵早氨基酸发酵中成功应
6菌种衰退表观现象？
目产物产量降
营养物质代谢生长繁殖力降
发酵周期延长
抗良环境性减弱
7菌种衰退原
菌种保藏
提供条件利条件
诱变新菌株发生回复突变
8菌种复壮方法：
纯种分离
通寄体进行复壮
淘汰已衰退体
9菌种保藏原理
根菌种生理生化特点工创造条件孢子菌体生长代谢活动量降低减少变异般通保持培养基营养成分低水缺氧状态干燥低温菌种处休眠状态抑制繁殖力
10菌种保藏方法：
A 斜面冰箱保藏法
B 沙土保藏法
C 石蜡油封存法
D 真空冷冻干燥保藏法
E 液氮超低温保藏法
11生物工程相关性较国菌种保藏机构包括：
工业微生物菌种保臧理中心农业微生物菌种保藏理中心普通微生物菌种保臧理中心抗生素菌种保藏理中心
11 然环境中分离微生物菌种工艺程
12 生物工程专业相关数库？
维普中文科技期刊数库中国期刊全文数库万方系列数库science onlinespringer link等
第三章 菌种选育
1 常菌种选育方法
（1）然选育指生产程中工处理利菌种发突变(spontaneous mutation)进行菌种筛选程
特点：发突变频率较低变异程度该法培育新菌种程十分缓慢
应：然选育工业生产中达纯化菌种防止菌种衰退稳定生产提高产量目
（2）诱变育种利物理化学诱变剂处理均匀分散微生物细胞群促进突变率幅度提高然采简便快速高效筛选方法中挑选少数符合育种目突变株供生产实践科学研究诱变育种理基础基突变
诱变育种典型流程
常诱变剂：物理诱变剂化学诱变剂（碱基类似物碱基反应物质DNA分子中插入缺失碱基物质）生物诱变剂
（3）分子育种（DNA重组基工程）：方法需某供体生物遗传物质DNA分子提取出离体条件切割作载体DNA分子连接起然导入某受体细胞中外遗传物质中进行正常复制表达获新物种种崭新育种技术
（4）杂交育种(Hybridization)：
常规杂交育种(Hybridization)：般指利真核微生物性生殖准性生殖原核微生物接合F子转移转导转化等程促两具遗传性状菌株发生基重组获性优良生产菌株
原生质体融合技术：通工方法遗传性状两细胞原生质体发生融合产生重组子程称细胞融合(cell fusion)
原生质体融合基程：原生质体形成原生质体融合原生质体生
3抗噬菌体菌株检出方法：
板点滴法单层琼脂法双层琼脂法
4 工程菌稳定性表现
质粒稳定（质粒丢失重组质粒DNA片段脱落）表达产物稳定
第三章 微生物代谢调节
1微生物代谢调节方式
概念：微生物生长程中机体复杂代谢程相互协调高度序外界环境改变够迅速做出反应原济合理利合成需种物质量细胞处衡生长状态微生物代谢分初级代谢次级代谢
代谢流调控分代谢物合成代谢物降解通快速启动蛋白质合成关代谢途径衡代谢物流反应速率适应外界环境变化
代谢速度调控分酶量（粗调）（酶合成诱导酶合成阻遏）酶活（细调）（酶活性激活酶活性抑制）
反馈阻遏转录水调节产生效应慢影响催化系列反应酶
反馈抑制酶活性水调节产生效应快系列反应中第酶起作
2微生物初级代谢调节包括酶活调节酶合成调节遗传控制
（1）酶活性调节（细调）：定数量酶通分子构象分子结构改变调节催化反应速率酶活调节影响素包括：底物产物性质浓度压力pH离子强度辅助子酶存等等特点反应快速
酶活性调节包括：酶活性激活酶活性抑制（反馈抑制）
（2）酶合成调节：通调节酶合成量控制微生物代谢速度调节机制类调节基转录水进行代谢活动调节间接缓慢
（3）酶合成阻遏：某代谢途径中末端产物量时微生物调节体系会阻止代谢途径中包括关键酶系列酶合成彻底控制代谢减少末端产物生成种现象称酶合成阻遏
末端代谢产物阻遏某代谢途径末端产物量积累引起酶合成(反馈)阻遏
分解代谢物阻遏：细胞时存两种利底物（碳源氮源）时利快底物会阻遏利慢底物关酶合成 种阻遏快速利底物直接作结果种底物分解程中产生中间代谢物引起称分解代谢物阻遏（称葡萄糖效应）
3改变细胞膜通透性方法
A限制培养基中生物素浓度1～5mgL控制细胞膜中脂质合成
B 加入青霉素抑制细胞壁肽聚糖合成中肽链交联
C 加入表面活性剂吐温80阳离子表面活性剂(聚氧化乙酰硬脂酰胺)脂类细胞壁中溶解出细胞壁疏松通透性增加
D 控制Mn2+Zn2+浓度干扰细胞膜细胞壁形成
E 通诱变育种方法筛选细胞透性突变株
5工控制微生物代谢两种手段：
（1）生物合成途径遗传控制
（2）发酵条件控制
6 生物素谷氨酸合成影响
（1）生物素丙酮酸羧化酶辅酶生物素低亚适浓度前增加生物素利丙酮酸羧化产生草酰乙酸进利谷氨酸合成
（2）生物素催化脂肪酸生物合成初始酶乙酰辅酶A羧化酶辅酶该酶催化乙酰辅酶A羧化生成丙二酸单酰辅酶A系列转化合成脂肪酸脂肪酸构成细胞膜磷脂成分生物素间接影响细胞膜透性
第四章 微生物次级代谢调节
1次级代谢产物：某微生物生命循环某阶段产生物质般菌生长终止合成生物合成少部分核核外遗传物质关时类遗传信息产生酶控制代谢途径关微生物产生次级代谢物抗生素毒素色素生物碱等
2初级次级代谢途径相互连接 次级代谢物通常初级代谢中间体修饰形成
修饰初级代谢中间体三种生化程 生物氧化原生物甲基化生物卤化
3前体：指加入发酵培养基中某化合物微生物直接结合产物分子中身结构变化具促进产物合成作
中间体指养分基质进入途径转化种种物质均进步代谢终获该途径终产物
4次级代谢物生物合成原理
①旦前体合成适条件便流次级代谢物生物合成专途径
②某情况单体结构单位聚合形成聚合物特生物合成中间体产物需做步结构修饰修饰程度取决产生菌生理条件复杂抗生素生物合成途径组成
第五章 发酵培养基
1培养基通常指工配制供微生物生长繁殖代谢合成需产物营养物质原料时培养基微生物等提供营养外生长必需环境条件
培养基提供微生物生长繁殖产物合成需碳源氮源机盐生长子水氧气等
2工业发酵培养基求 ：
①培养基够满足产物济合成
②发酵形成副产物少
③培养基原料应制宜价格低廉性稳定资源丰富便采购运输适合规模储藏保证生产供应
④培养基应满足总体工艺求应影响通气提取纯化废物处理等
3工业常碳源：葡萄糖乳糖淀粉蔗糖
工业常氮源：机氮源：氨水铵盐硝酸盐等机氮源：玉米浆豆饼粉花生饼粉棉籽粉鱼粉酵母浸出液等生理酸性物质硫酸铵生理碱性物质硝酸钠
提供生长子农副产品原料：
1) 玉米浆
2) 麸皮水解液
3) 糖蜜
4) 酵母：酵母膏酵母浸出液直接酵母粉
产物促进剂指非细胞生长必需营养物非前体加入提高产量添加剂
4发酵培养基设计优化方法
正交试验设计均匀设计响应面分析
正交试验设计：利正交表安排分析素试验种设计方法试验素全部水组合中挑选部分代表性水组合进行试验通部分试验结果分析解全面试验情况找出优水组合
正交实验数分析见教材P112114例题表416时确定素次序素优水素水优组合数点保留位
响应面分析方法：适宜解决非线性数处理相关问题囊括试验设计 建模检验模型合适性 寻求佳组合条件等众试验统计技术通程回拟合响应曲面等高线绘制方便求出相应素水响应值素水响应值基础找出预测响应优值相应实验条件
完整响应面分析方法实验设计通常包括：（1）Plackett—Burman实验设计 （2）陡爬坡实验（3）中心组合实验设计三程
第六章 发酵培养基灭菌空气净化
发酵工业生产中保证纯种培养生产菌种接种培养前培养基空气系统消泡剂流加物料设备道等进行灭菌生产环境进行消毒防止杂菌噬菌体量繁殖
常灭菌方法：干热灭菌法火焰灭菌法电磁波射线灭菌法 湿热灭菌法（高压蒸汽灭菌）化学药剂灭菌法滤菌法等
1 微生物热阻：微生物某特定条件（温度加热方式）致死时间
2数残留定律中符号意义
3 理灭菌时间计算
31间歇实罐灭菌时间计算
32连续灭菌灭菌时间计算：
4 灭菌温度选择：着温度升高灭菌速率常数增加倍数培养基中营养成分分解速率常数增加倍数灭菌温度升高时微生物杀灭速度提高培养基营养成分破坏速度减慢
高温瞬时灭菌法减少培养基营养成分破坏原理：
着温度升高灭菌速率常数增加倍数培养基中营养成分分解速率常数增加倍数灭菌温度升高时微生物杀灭速度增加较快培养基营养成分破坏速度增加较慢采较高温度较短灭菌时间减少培养基营养成分破坏
5 影响培养基灭菌素 ：污染杂菌种类数量灭菌温度时间培养基成分pH值培养基中颗粒泡沫等培养基灭菌影响
6菌空气：指通菌处理空气中含菌量降低极低百分数控制发酵污染极机会种空气称菌空气
7 介质滤菌空气通高温灭菌介质滤层空气中微生物等颗粒阻截介质层中达菌目数发酵厂广泛采方法菌机制分： 绝（表面）滤深层介质滤
介质滤菌机理：空气流通种介质滤层时助惯性碰撞拦截滞流静电吸附扩散等作尘埃微生物截留介质层达滤菌目
第七章 种子扩培养
1种子扩培养：指保存砂土冷冻干燥中处休眠状态生产菌种接入试斜面活化扁瓶摇瓶种子罐逐级扩培养获定数量质量纯种程 纯种培养物称种子
2 种子扩培养目求
（1）种子扩培目 ①接种量需 ② 菌种驯化 ③缩短发酵时间保证生产水
（2）种子求 ①菌种细胞生长活力强移种发酵罐迅速生长延迟期短 ② 生理性状稳定③菌体总量浓度满足容量发酵罐求④杂菌污染⑤保持稳定生产力
3种子罐级数：指制备种子需逐级扩培养次数取决菌种生长特性孢子发芽菌体繁殖速度采发酵罐容积
种子罐级数受发酵规模菌体生长特性接种量影响级数难控制易染菌易变异理困难般2～4级
4种子制备分两阶段：实验室种子制备阶段 生产车间种子制备阶段
氧微生物菌种扩培常设备：超净工作台震荡培养箱种子罐等
5种龄：指种子罐中培养菌丝体开始移入级种子罐发酵罐时培养时间
接种量：指移入种子液体积接种培养液体积例
通常接种量：细菌15酵母菌510霉菌715时2025
青霉素生产种子制备程：
安瓿→斜面孢子→米孢子→级种子→二级种子→发酵
第八章 发酵工艺控制
1微生物发酵生产水取决生产菌种身性合适环境条件
2发酵程代谢变化
产物形成说代谢变化反映发酵中菌体生长发酵参数变化（培养基培养条件）产物形成速率三者间关系分批培养程中根产物生成否菌体生长步关系微生物产物形成动力学分① 生长关联型 ② 非生长关联型
3发酵方式
（1）补料－分批发酵：指分批培养程中间歇连续补加新鲜培养基培养方法
优点发酵系统中维持低基质浓度
低基质浓度优点：① 快速利碳源阻遏效应维持适菌体浓度加剧供氧矛盾② 克服养分足避免发酵早结束
（2）半连续发酵：指补料－分批发酵基础间歇放掉部分发酵液培养方法
优点：① 快速利碳源阻遏效应维持适菌体浓度加剧供氧矛盾② 克服养分足避免发酵早结束③缓解害代谢产物积累
（3）连续发酵：指培养基料液连续输入发酵罐时放出含产品发酵液培养方法样环境中培养菌生长受提供基质限制培养液中菌体浓度保持定稳定状态
传统分批发酵相连续培养优点：
① 维持低基质浓度：快速利碳源阻遏效应维持适菌体浓度加剧供氧矛盾
② 避免培养基积累毒代谢物
③ 提高设备利率单位时间产量节省发酵罐非生产时间
④ 便动控制
4发酵控制参数
性质分类：物理参数化学参数生物参数
检测手段分类：①直接参数：⑴线检测参数 ⑵ 离线检测参数 ②间接参数
5发酵热
发酵热发酵程中释放出净热量
Q发酵Q生物+ Q搅拌 Q蒸发 Q显 Q辐射
生物热(biological heat)菌体生长程中直接释放体外热发酵液温度升高
搅拌热(agitation heat)搅拌器引起液体间液体设备间摩擦产生热量
6 pH值发酵影响
（1）影响酶活性pH值抑制菌体中某酶活性时会阻碍菌体新陈代谢
（2）影响微生物细胞膜带电荷状态改变细胞膜通透性影响微生物营养物吸收代谢产物排泄影响培养基中某组分解离进微生物成分吸收
（3）pH值引起菌体代谢程代谢产物质量例发生改变
7引起发酵液pH值异常波动素
pH值变化决定菌种培养基成分培养条件
pH降：
① 培养基中碳氮例碳源特葡萄糖量者中间补糖加溶氧足致机酸量积累pH降
② 消泡剂加
③ 生理酸性物质存铵利pH降
pH升：
① 培养基中碳氮例氮源氨基氮释放pH升
② 生理碱性物质存
③ 中间补料氨水尿素等碱性物质加入
8界氧浓度(critical value of dissolved oxygen concentration) ：指影响菌呼吸允许低氧浓度产物形成言便称产物合成界氧浓度
呼吸强度称氧消耗速率指单位质量干菌体单位时间吸取氧量 Q O2表示单位mmolO2／(g干菌体·h)
耗氧速率称摄氧率指单位体积培养液单位时间吸氧量r表示单位mmol O2／(L·h)
9引起溶氧异常降列种原：
① 污染气性杂菌量溶氧消耗掉溶氧较短时间降零附果杂菌身耗氧力强溶氧变化明显
② 菌体代谢发生异常现象需氧求增加溶氧降
③ 某设备工艺控制发生障变化引起溶氧降搅拌功率消耗变搅拌速度变慢影响供氧力溶氧降低
10 泡沫形成发酵影响
数微生物发酵程中通气搅拌代谢气体逸出加培养基中糖蛋白质代谢物等表面活性剂存培养液中形成泡沫
形成泡沫两种类型：
种发酵液液面泡沫气相占例特液体较明显界限发酵前期泡沫
种发酵液中泡沫称流态泡沫(fluid foam)分散发酵液中较稳定液体间明显界限
量泡沫引起负作：
发酵罐装料系数减少氧传递系统减
增加菌群非均性
造成量逃液增加染菌机会
严重时通气搅拌法进行菌体呼吸受阻碍导致代谢异常菌体溶
消泡剂添加提取工序带困难
泡沫消
调整培养基中成分（少加缓加易起泡原料）改变某物理化学参数（pH值温度通气搅拌）者改变发酵工艺（采分次投料）控制减少泡沫形成机会
采菌种选育方法筛选产生流态泡沫菌种消起泡素
采机械消泡消泡剂消已形成泡沫
常消泡剂4类：
天然油脂类脂肪酸酯类聚醚类硅酮类
11造成染菌原 设备渗漏 空气带菌 种子带菌 灭菌彻底 技术理善
第九章 生物反应动力学
1微生物反应动力学
研究种环境素微生物代谢活动间相互作时间变化规律
具体研究容：微生物生长程中质量衡发酵程中菌体生长速率基质消耗速率产物生成速率相互关系 环境素三种速率影响
2 分批发酵工艺中缩短消延迟期方法：
增加接种量采适种龄选繁殖速度快菌种量保持接种前处培养基介质条件致
3 Monod方程参数求解：
µmS
KS+S
µ
S限制性基质浓度molm3KS饱常数molm3
例：定条件培养肠杆菌数：
S(mgl) 6 33 64 153 221
μ(h1) 006 024 043 066 070
利MONOD方程作图求该培养条件求肠杆菌μmaxKStd
解：图知：
1µmax095KSµmax90根
求：
μmax＝11 (h1)
KS＝99mgL
td＝ln2μmax＝063h
4 连续培养动力学
稀释率：单位时间加入培养基体积占发酵罐培养基体积分率
5 细胞物料衡
单级连续培养细胞物料衡方程：
根单级连续培养细胞物料衡方程生长速率μ稀释率D关系讨培养罐细胞浓度营养物质浓度变化情况
答：
μ > D dXdt >0培养罐细胞浓度断增加营养物质浓度减少
μ < D：dXdt <0罐细胞浓度断减少导致X趋0
μ D：dXdt 0细胞浓度时间变化培养达稳定状态
6 限制性基质物料衡
界稀释率（DC） 发生洗出时稀释率
操作稀释率意改变限度超稀释率时连续培养法进行界稀释率取决加料中限制性基质浓度细胞培养基中达生长速率DC μmS (KS+S)
第十章 游加工程概
1游技术（工程） （downstream processing）：生物界然产生微生物菌体发酵动植物细胞组织培养酶反应等种生物工业生产程获生物原料提取分离加工精制目成分终成产品技术
2 发酵液特点
1）含水产物含量低
2）含菌体蛋白
3）溶原培养基成分
4）相副产物色素
5）易杂菌污染产物进步分解
6）易起泡粘性物质
3整游加工程应遵循列四原
1) 时间短2) 温度低 （选择生物物质温度范围）3) pH适中4) 严格清洗消毒（包括厂房设备路注意死角）
4般游加工程分4阶段
1)培养液（发酵液）预处理固液分离2)初步纯化（提取）3)高度纯化（精制）4)成品加工
5游加工程般流程
第十二章 发酵液预处理固液分离方法
1改善发酵液滤特性物理化学方法：
调酸（等电点）热处理电解质处理添加凝聚剂添加表面活性物质添加反应剂冷冻解冻添加助滤剂等
2凝聚——指电解质作胶粒间双电层电排斥作降低电位降胶体体系稳定现象常凝聚剂电解质：硫酸铝 Al2(SO4)3•18H2O（明矾）氯化铝 AlCl3•6H2O三氯化铁 FeCl3硫酸亚铁 FeSO4·7H2O 石灰ZnSO4MgCO3
絮凝——指某高分子絮凝剂存基桥架作胶粒形成较絮凝团程工业絮凝剂分三类：
1）机高分子聚合物聚丙烯酰胺类衍生物聚苯乙烯类衍生物
2）机高分子聚合物聚合铝盐聚合铁盐等
3）天然机高分子絮凝剂聚糖类胶粘物海藻酸钠明胶骨胶壳糖脱乙酰壳糖等
目前常见高分子聚合物絮凝剂机合成聚丙烯酰胺（polyacrylamide）类衍生物
3杂蛋白方法沉淀法变性法 吸附法
4固液分离方法：重力沉降浮选旋液分离介质滤离心
5根滤机理滤操作分澄清滤滤饼滤
第十三章 细胞破碎
1细胞破碎阻力：
细菌破碎阻力肽聚糖网状结构网状结构越致密破碎难度越革兰氏阴性细菌网状结构革兰氏阳性细菌坚固
酵母细胞壁破碎阻力决定壁结构交联紧密程度厚度
霉菌细胞壁中含丁质纤维素纤维状结构强度细菌酵母菌细胞壁提高
2常破碎方法
机械法：珠磨法（固体剪切作）高压匀浆法（液体剪切作）超声破碎法（液体剪切作）Xpress法（固体剪切作）
非机械法：酶溶法（酶分解作）化学渗透法（改变细胞膜渗透性）渗透压法（渗透压剧烈改变）冻结融化法（反复冻结融化）干燥法（改变细胞膜渗透性）
3破碎率测定方法
1）直接测定法
2）目产物测定法
3）导电率测定法
第十四章 沉 淀 法（Precipitation）
1固相析出技术：通加入某种试剂改变溶液条件生化产物溶解度降低固体形式（沉淀晶体）溶液中沉降析出分离纯化技术
结晶法：固相析出程中析出物晶体称结晶法
沉淀法：固相析出程中析出物定形固体称沉淀法常沉淀法：盐析法机溶剂沉淀法等电点沉淀法等
2盐析(Salt induced precipitation)：高浓度中性盐存蛋白质（酶）等生物分子物质水溶液中溶解度降低产生沉淀程原：
1）机离子蛋白质表面电荷中形成离子部分中蛋白质电性蛋白质分子间排斥力减弱够相互拢
2）中性盐亲水性蛋白质脱水化膜疏水区暴露疏水区相互作导致沉淀
Ks盐析法：定pH温度改变体系离子强度进行盐析方法
β盐析法：定离子强度改变pH温度进行盐析
常盐析盐： 硫酸铵硫酸钠磷酸盐柠檬酸盐
3机溶剂沉淀：含溶质水溶液中加入定量亲水机溶剂降低溶质溶解度沉淀析出
原理：
（1）降低溶质介电常数溶质间静电引力增加出现聚集现象导致沉淀
（2）机溶剂水合作降低水浓度降低亲水溶质表面水化层厚度降低亲水性导致脱水凝聚
常机溶剂沉析剂：
乙醇：沉析作强挥发性适中毒常蛋白质核酸糖等生物分子沉析
丙酮：沉析作更强量省毒性应范围广
4等电点沉淀：调节体系pH值两性电解质溶解度降析出操作称等电点沉淀
原理：蛋白质两性电解质溶液pH值处等电点时分子表面净电荷0双电层水化膜结构破坏分子间引力形成蛋白质聚集体进产生沉淀
第十五章 膜 滤 法
1膜滤法指压力推动力膜选择性液体中组分进行分离方法基原理筛孔分离程压差推动原料液中溶剂溶质粒子高压料液侧透膜低压侧液体般称滤出液透液粒子组分膜截留包括微滤（MF）超滤（UF）纳滤（NF）反渗透（RO）四种程
工业广膜材料醋酸纤维素聚砜
浓差极化：溶剂透膜溶质留膜膜面浓度增高体中浓度种浓度差导致溶质膜面反扩散体中种现象称浓差极化超滤中减少浓差极化通常采错流操作
膜污染：膜中操作条件保持变通量逐渐降低现象
污染原：膜料液中某溶质相互作吸附膜溶质溶质相互作
膜污染消：污染必须通清洗办法消清洗纯水通量达接原水认污染已消
减轻膜污染方法
1）预处理
2）改变膜表面性质
市售超滤器致四种型式：式中空纤维式螺旋卷绕式板式
2 列表示相意义词连线
separation factor 分离子
membrane separation膜分离
ionexchange 离子交换
Biotechnology生物技术
Metabolic Control fermentation 代谢控制发酵
Downstream Processing 游工程
Chromatographic Resolution色谱分离
Biocatalyst生物催化剂
Orthogonal experimental design 正交实验设计
response surface analysis响应面分析方法
Inducible enzyme 诱导酶
末端代谢产物阻遏(Endproduct repression)
分解代谢产物阻遏(Catabolite repression)
代谢工程（metabolic engineering)
界氧浓度(critical value of dissolved oxygen concentration)
补料分批培养（feedbatch culture FBC）
细 胞 破 碎 Cell Disruption
高压匀浆法（Highpressure homogenization
盐析(Salt induced precipitation)
微滤(MicrofiltrationMF)
超 滤 (ultrafiltrationUF )
反渗透（Reverse osmosisRO）
纳滤(nanofiltrationNF)
正相色谱（Normal Phase ChromatographyNPC）
反相色谱（Reversed Phase ChromatographyRPC）
第十六章 溶剂萃取浸取
1溶剂萃取
利种溶质组分（产物）两互混溶液相（水相机溶剂相）中竟争性溶解分配性质差异进行分离操作
2相似相溶原理分子间两方面相似：分子结构相似分子组成官团形态结构相似二量(相互作力)相似相互作力极性非极性分两种物质相互作力相互相溶解水相似物质易溶水油相似物质易溶油相似相溶原理表现
3分配定律分离数
（1 ）分配定律：定温度定压力条件溶质分配两互相溶溶剂中达衡时溶质两相中活度常数果稀溶液活度浓度代达衡时溶质两相中浓度常数称分配系数K
（2）分离数
3乳化乳化
乳化：种液体（分散相）分散种相混溶液体（连续相）中现象乳化结果形成两种形式乳浊液：种水包油型（OW）种油包水型（W O）
生产程出现乳浊液水包油型（OW）油包水型（W O）表面活性剂性质决定
4双水相萃取：定条件水相形成两相(双水相系统)甚相水溶性酶蛋白质等生物活性物质水相转移水相中完成分离务
常聚合物双水相系统：聚乙二醇－葡聚糖聚乙二醇－机盐系统
双水相萃取优点：
1）固液分离纯化两步骤时进行步完成
2）适合热敏物质提取胞酶
3）亲水性聚合物加入水中形成两相两相中水分占例（85～95％）样生物活性蛋白质两相中会失活定例分配两相中
第十七章 离 子 交 换 法
1离子交换原理分类
离子交换树脂种溶酸碱机溶剂固态高分子材料类带官团网状结构高分子化合物结构三部分组成：溶性三维空间网状骨架连接骨架官团官团带相反电荷交换离子骨架活性离子水溶液中发生离解较范围移动扩散溶液中时溶液中类型离子溶液中扩散骨架网格孔两种离子浓度差较时产生种交换推动力间产生交换作利种浓度差推动力树脂交换离子发生逆交换反应
树脂活性离子分类活性离子阳离子（阳离子发生交换）称阳离子交换树脂果阴离子称阴离子交换树脂
2树脂命名
根离子交换树脂官团性质分强酸(0)弱酸(1) 强碱(2) 弱碱(3) 螯合(4) 两性(5)氧化原(6)等7类
3离子交换树脂理化性指标
1）外观2）交联度3）化学稳定性4）机械强度5）交换量
4影响离子交换树脂选择性素
1）离子价数
离子交换树脂总优先选择高价离子低价离子吸附时较弱
阳离子吸附序：Fe3+ >Al3+ >Ca2+ >Mg2+ >Na+
阴离子序：柠檬酸根>硫酸根>硝酸根
2）溶液浓度影响
树脂离子交换吸附选择性稀溶液中较浓溶液中选择性较
3）离子水化半径
水化半径较离子优先吸附
4）机溶剂影响
机溶剂会树脂机离子选择性降低容易吸附机离子利机溶剂树脂洗脱难洗脱机物质
5）树脂交换离子间辅助力
树脂间形成辅助力氢键范德华力等辅助力离子树脂吸附力反破坏辅助力溶液容易离子树脂洗脱
5离子交换树脂工作程：
1）树脂预处理：新树脂装入柱先离子水浸泡12h左右树脂充分吸水膨胀23倍树脂体积10左右食盐水浸泡4h水洗净残留NaCl根树脂类型需型号分酸碱处理调pH值需范围
2）柱交换交换方式：采流逆流进行
3）洗脱：亲力更强性离子取代树脂吸附目产物
4）树脂生：先清水洗涤然生剂生清水洗需pH值
6 ISEP系统种连续离子交换系统
目前已成功应种产业领域中ISEP系统采柱(2030交换柱)吸附稳定状态连续运行需备设备离子交换树脂生必中断正常生产
ISEP系统处理杂质浓度较高物料保证产品具稳定成分浓度采通道逆流动生方式减少离子交换树脂生剂洗涤水量
工作程：
交换：利ISEP离子交换系统膜滤液中赖氨酸离子进行吸附杂质分离吸附分离废水杂质排出柱体吸附饱柱体进入洗脱回填区
回填：通洗脱液回填压出柱体废水杂质提高洗脱液纯度
洗脱：利定浓度氨水消酸性赖氨酸离子树脂解析树脂生
转型：生柱进入生区稀硫酸转型吸附区达佳吸附力
第十八章 色谱分离法
1色谱分离（Chromatographic ResolutionCR）利组分混合物中组分物理化学性质（吸附力分子极性分子形状分子亲合力分配系数等）差组分程度分布固定相流动相中组分混合物流动相流动时组分物理化学性质差速率移动分离
特点分离效率高检测力强样品量少适范围广
2色谱分离程：
两种组分理化性质原存着微差异反复次吸附→解吸→吸附→解吸程微差异累积起结果吸附力弱组分先流出色谱柱吸附力强组分流出色谱柱组分分离
3 检测器
UVVis荧光电化学蒸发光散射示差折光质谱等检测器
4 色谱时间
死时间（Dead time）：固定相吸附溶解惰性组分进样出峰峰顶点间测时间tM表示
保留时间（Retention time）：进样组分峰顶点间测时间tR表示
调整保留时间(Adjusted Retention Time)：调整保留时间指组分保留时间扣死时间时间
5 气相色谱法利物质沸点极性吸附性质差异气体流动相液体固体固定相达分离混合物色谱方法
6 液相色谱：
首先高压泵贮液器中流动相溶剂进样器送入色谱柱然控制器出口流出注入欲分离样品时流进样器贮液器流动相样品时带入色谱柱进行分离然先序进入检测器记录仪检测器送出信号记录液相色谱图
4 凝胶色谱介质常葡聚糖凝胶琼脂糖凝胶聚丙烯酰胺凝胶等
分类
吸附色谱分离指混合物流动相通固定相（吸附剂）时固定相物质吸附力混合物分离方法
分配色谱利混合物中物质两液相中分配系数分离根固定相流动相极性非极性差分配色谱分正相色谱反相色谱
离子交换色谱基离子交换树脂电离离子流动相中具相电荷溶质离子进行逆交换混合物中溶质交换剂具亲合力分离
凝胶色谱凝胶固定相种根物质分子进行分离色谱技术称分子筛色谱（Molecular Sieve ChromatographyMSC）空间排阻色谱尺寸排阻色谱（Size Exclusion ChromatographySEC）
第十九章 蒸发蒸馏结晶
1真空蒸发：冷凝器蒸发器溶液侧操作压力低气压时系统中凝性气体必须真空泵抽出
目：降低溶液沸点
优点：
(1)溶液沸点低温度较低低压蒸汽废蒸汽作加热蒸汽
(2)溶液沸点低样蒸汽需传热面
(3)沸点低利处理高温易分解变质热敏性物料
(4)蒸发器操作温度低系统热损失
2效蒸发：第蒸发器(称第效)中蒸出二次蒸汽作第二蒸发器(第二效)加热蒸汽第二蒸发器蒸出二次蒸汽作第三蒸发器 (第三效)加热蒸汽类推
3蒸发器分类：分膜式蒸发器非膜式蒸发器两类膜式蒸发器分升膜蒸发器降膜蒸发器旋转刮板蒸发器板式蒸发器
4酒精发酵醪液蒸馏理基础拉乌尔定律
拉乌尔定律：混合液中蒸气压高组分气相中含量总液相中高反蒸气压低组分液相中含量总气相中高
5饱曲线饱曲线
饱溶液：溶液恰饱溶质溶解结晶溶质溶液处衡状态溶液称饱溶液
未饱溶液：添加固体固体溶解
饱溶液：超饱点溶质迟早溶液中沉淀出
溶质溶液中结晶出须首先溶液成饱状态必须设法产生定饱度作推动力
6
溶液饱度结晶关系：
AB饱曲线CD饱曲线
ABCD图分：稳定区介稳区稳区
稳定区：溶液尚未饱没结晶
介稳区：会发产生晶核已晶核晶核长吸收溶质直浓度回落饱线
稳区：发产生晶核
E点溶液原始末饱状态 E H冷结晶线F点饱点结晶达G点时发产生晶核
7结晶包括三程：形成饱溶液晶核形成晶体生长
8接触成核(碰撞成核)：新生晶核晶浆(晶体存结晶溶液)中已晶体颗粒结晶器中固体接触碰撞时产生晶体表层碎粒中较新晶核
优点：
①动力学级数较低溶液饱度成核影响较
②低饱度进行优质结晶产品
③产生晶核需量非常低碰撞晶体会造成宏观磨损
工业生产中接触成核4种方式：
(1)晶体搅拌螺旋桨间碰撞
(2)湍流晶体结晶器壁间碰撞
(3)湍流晶体晶体碰撞
(4)沉降速度晶体晶体碰撞
中第1种方式
第二十章 典型发酵产品介绍
1酿造酒包括黄酒啤酒葡萄酒酒精含量较低蒸馏酒指白酒白兰等蒸馏酒酒精含量高
2红葡萄酒：果皮带色葡萄带皮发酵制成酒色呈深红鲜红紫红宝石红
白葡萄酒白葡萄红皮白肉葡萄果汁制成酒色呈浅黄禾秆黄金黄色似色
3白兰商标英文缩写：XO（Extra Old）酒龄（贮陈期）规定低10年
4啤酒生产中麦汁煮沸目：蒸发水分浓缩麦汁钝化全部酶麦汁杀菌蛋白质变性絮凝酒花效组分浸出排麦汁中特异异杂臭气
5白酒四香型：
米香型：桂林三花酒发酵完成反复二三次蒸馏酒精度数较高 民间三蒸酒三熬酒酿酒师总结出观花酒验酒度55° 60°时液体表面张力酒面晃动便泛起数层酒花久散酿酒师说起花三花接酒
酱香型 （茅型酒）茅台酒原料高粱曲纯麦制高温曲八次蒸料八次曲八次发酵八次蒸馏（仅取酒7次第次蒸馏出作正品泼回酒窖重新发酵）
浓香型 （庐型酒）：庐州老窖——产四川泸州市千年窖万年糟传统老五甑生产工艺混蒸体香酸乙酯纯麦制曲糯玉米原料根酒质量分特曲头曲二曲三曲五粮液采五种粮食（高梁米糯米麦玉米）原料
清香型 （汾型酒）：汾酒——产山西汾阳县杏花村二次发酵二次勾兑前次发酵21天蒸馏加酒糟发酵21天蒸馏清蒸二次清工艺乙酸乙酯乳酸乙酯两者结合体香
6青霉素生产工艺
青霉素簇头孢菌素簇床重抗生素属β酰胺类抗生素
青霉素(Benzylpenicillin Penicillin)指分子中含青霉烷酸破坏细菌细胞壁细菌细胞繁殖期起杀菌作类抗生素
青霉素生物合成程：
青霉素发酵中已知产黄青霉利葡萄糖氨a—氨基二酸半胱氨酸缬氨酸三肽合成酶催化合成三肽异青霉素N合成酶催化发生环化生成异青霉素N苯乙酸苯乙胺苯乙酰胺苯乙酰甘氨酸等异青霉素N酰基转移酶催化进行转酰基反应产生青霉素G
（1）常菌种产黄青霉
（2）青霉素G合成途径
（2） 发酵工艺
（3）发酵控制
①加糖控制般残糖06％左右pH升时开始加糖
②补氮加前体加硫酸铵氨水尿素发酵液氮源控制001～005％补前体发酵液中残余苯乙酰胺浓度005～008％
③pH控制加酸碱动控制pH般64～66
④温度控制般前期25～26℃期23℃减少期发酵液中青霉素降解破坏
⑤通气搅拌抗生素深层培养需通气搅拌
⑥泡沫消泡天然油脂豆油玉米油化学合成消泡剂泡敌（环氧丙稀环氧乙烯聚醚类）消泡应控制量少量次加入
⑦滤宜采鼓式真空滤器滤前加乳化剂降温
⑧提炼采溶媒萃取法醋酸丁酯（BA）作溶媒
⑨脱色采活性炭进行脱色滤
⑩沸蒸馏直接结晶
7 酶制剂生产方法：固态发酵法深层液体培养法
71利微生物产酶优点
（1）微生物种类酶种丰富菌株易诱变菌种样
（2）微生物生长繁殖快易提取酶特胞外酶
（3）微生物培养基源广泛价格便宜
（4）控制酶发酵生产程生产连续化动化
（5）利现代分子生物学技术选育菌种增加酶产率开发新酶种
枯草杆菌BF7658液体深层发酵生产α淀粉酶发酵控制：
工艺流程：
A种子制备：
孢子培养般采马铃薯培养基37℃培养72 h菌体全部形成孢子成熟
种子培养维持罐温37℃罐压05～08 atm10h加通风菌体处数生长期期立刻接种罐种子培养般14h左右
发酵控制：
通常采低浓度发酵高浓度补料方法
优点：低浓度避免原料中淀粉降解生成糖量堆积引起分解代谢阻遏利pH值控制延长产酶期
温度37℃罐压05 atm通气量0～12 h控制05～06 VVM12 h控制08～10 VVM发酵期控制09 VVM
补料体积基础培养基体积般13左右10 h左右开始补加般前期期少中期根菌体生长情况调整pH低65细胞生长粗壮时酌减pH高65细胞出现衰老空胞时酌增
停止补料68h温度升菌体衰老（80菌体形成空胞）酶活提高发酵结束发酵周期般40 h
提取：工业回收α淀粉酶般采硫酸铵盐析法
8 二步发酵法生产维生素C工艺酸转化工艺碱转化工艺两种
维生素C（23456五羟基2烯酸4酯 ）合成方法莱氏化学合成法微生物发酵合成法两种
酸转化设备简单流程短制维生素C破坏严重质量差设备腐蚀严重三废逐渐淘汰
碱转化然流程较长投资产品质量目前绝部分工厂均采碱转化工艺
1985年转二步发酵法生产维生素C工艺世界生产维生素企业－瑞士霍夫曼•罗氏制药公司——国医药工业史首次出口技术
二步发酵法反应步骤：
D山梨醇
L山梨糖
2酮基
L古龙酸
2酮基L古
龙酸甲酯
维生素C钠
维生素C
生物氧化
黑醋菌
混合菌
生物氧化
甲酯化
H2SO4 CH3OH
酯化
NaHCO3 CH3OH
酸化
H2SO4 CH3OH
二步发酵法整生产工艺流程分发酵提取转化精制四部分
二步发酵：
第步发酵中菌种生黑葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter melagenus）简称黑醋菌常生产菌株R30
第二步发酵采菌种两株细菌组成混合菌种菌氧化葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter oxydans）工业生产程中菌2980152混合菌
9谷氨酸发酵
菌种棒状杆菌属短杆菌属杆菌属节杆菌属细菌菌需氧微生物需生物素生长子
谷氨酸发酵程
1 发酵初期菌体生长迟滞期
糖基没利尿素分解放出氨pH值略升般2～4h
2 数生长期
代谢旺盛糖耗快尿素量分解pH值快升着氨利pH值降溶氧浓度急剧降然维持定水菌体浓度（OD值）迅速增菌体形态排列整齐八字形时供菌体生长必需氮源调节培养液pH值75～80必须流加尿素代谢旺盛泡沫增加放出量发酵热必须进行冷温度维持30～32℃菌体繁殖结果菌体生物素含量丰富转贫乏阶段菌体生长产酸般12h左右
3 谷氨酸合成阶段
菌体生长基停滞转入谷氨酸合成阶段时菌体浓度基变糖尿素分解产生α－酮戊二酸氨合成谷氨酸阶段提供谷氨酸合成必需氨维持谷氨酸合成适pH72～74必须时流加尿素促进谷氨酸合成需加通气量发酵温度提高谷氨酸合成适温度34～37℃
4 发酵期
菌体衰老糖耗缓慢残糖低时流加尿素必须相应减少营养物质耗酸浓度增加时需时放罐
发酵周期般30时
谷氨酸提取新工艺
10 柠檬酸发酵生产工艺
糖质原料发酵生产柠檬酸常菌种黑曲霉
黑曲霉柠檬酸积累机制总结
1) Mn2＋缺乏抑制蛋白质合成导致细胞NH4＋浓度升高解磷酸果糖激酶（PFK）抑制促进EMP途径畅通
2) 丙酮酸羧化酶组成型酶调节控制断提供草酰乙酸时组成型柠檬酸合成酶调节增强合成柠檬酸力
3) 控制Fe2+含量乌头酸酶活力低柠檬酸进步代谢减少柠檬酸积累
4) 柠檬酸积累pH值降低低pH值乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶失活更利柠檬酸积累排出体外
发酵操作方法分置换法置换法两种
柠檬酸提取方法
考试题型：
填空题10题10分选择题10题10分判断题10题10分英汉词语10分简答4题20分分析讨题2题10分应题（计算题工艺流程发酵控制）2题3题30分
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生物工艺学期末复资料
生物工艺学知识点总结
第章 绪
1生物工艺学（biotechnology）：
称生物技术应然科学工程学原理生物作剂(biological agents)作物料进行加工提供产品社会服务技术
特点：学科技术结合生物作剂（生物催化剂）参应量高精尖设备建立工业生产程进行社会服务
生物工艺学包含四块容：原料预处理培养基制备菌种选育代谢调节生物反应程工艺控制游加工
2生物催化剂游离固定化细胞酶总称
生物催化剂特点：
优点：①常温常压反应 ②反应速率 ③催化作专 ④价格低廉
缺点：稳定性差 控制条件严格 易变异（细胞）
生物反应程实质利生物催化剂事生物技术产品生产程(process engineering)
3生物技术研究容：
基工程(DNA重组技术gene engineering) 细胞工程(cell engineering)酶工程(enzyme engineering)发酵工程(fermentation engineering)蛋白质工程(protein engineering)
第二章 菌种源
1工业生产常微生物
细菌酵母菌霉菌放线菌担子菌藻类
2 工业生产微生物菌种求
培养基成分简单廉价源广
生长迅速发酵周期较短抗杂菌噬菌体力强
目产物产量高产物类似物产量低目产物分泌胞外利产物分离
温度pH离子强度剪切力等环境素敏感
溶氧求低便培养降低耗
菌种遗传性稳定易变异退化产生害生物活性物质毒素
3分离微生物新种程体分采样增殖纯化性测定
含微生物材料预处理方法：物理方法（加热）化学方法（pH）诱饵法
诱饵技术：固体基质加检土壤水中菌落长成铺板
分离效率影响素 ： 1）培养基养分 2）pH 3）加入选择性抑制剂
4高产培养基成分选择准：
制备系列培养基中种类型养分成生长限制素（CNPO）
聚合复合形式生长限制养分
避免容易化碳（葡萄糖）氮（NH4+）引起分解代谢物阻遏
确定含需辅子(Co2+Mg2+Mn2+Fe2+)
加入缓溶液减pH变化
5代谢控制发酵（Metabolic Control fermentation）：工诱变方法意识改变微生物代谢途径限度积累产物种发酵形象称代谢控制发酵早氨基酸发酵中成功应
6菌种衰退表观现象？
目产物产量降
营养物质代谢生长繁殖力降
发酵周期延长
抗良环境性减弱
7菌种衰退原
菌种保藏
提供条件利条件
诱变新菌株发生回复突变
8菌种复壮方法：
纯种分离
通寄体进行复壮
淘汰已衰退体
9菌种保藏原理
根菌种生理生化特点工创造条件孢子菌体生长代谢活动量降低减少变异般通保持培养基营养成分低水缺氧状态干燥低温菌种处休眠状态抑制繁殖力
10菌种保藏方法：
A 斜面冰箱保藏法
B 沙土保藏法
C 石蜡油封存法
D 真空冷冻干燥保藏法
E 液氮超低温保藏法
11生物工程相关性较国菌种保藏机构包括：
工业微生物菌种保臧理中心农业微生物菌种保藏理中心普通微生物菌种保臧理中心抗生素菌种保藏理中心
11 然环境中分离微生物菌种工艺程
12 生物工程专业相关数库？
维普中文科技期刊数库中国期刊全文数库万方系列数库science onlinespringer link等
第三章 菌种选育
1 常菌种选育方法
（1）然选育指生产程中工处理利菌种发突变(spontaneous mutation)进行菌种筛选程
特点：发突变频率较低变异程度该法培育新菌种程十分缓慢
应：然选育工业生产中达纯化菌种防止菌种衰退稳定生产提高产量目
（2）诱变育种利物理化学诱变剂处理均匀分散微生物细胞群促进突变率幅度提高然采简便快速高效筛选方法中挑选少数符合育种目突变株供生产实践科学研究诱变育种理基础基突变
诱变育种典型流程
常诱变剂：物理诱变剂化学诱变剂（碱基类似物碱基反应物质DNA分子中插入缺失碱基物质）生物诱变剂
（3）分子育种（DNA重组基工程）：方法需某供体生物遗传物质DNA分子提取出离体条件切割作载体DNA分子连接起然导入某受体细胞中外遗传物质中进行正常复制表达获新物种种崭新育种技术
（4）杂交育种(Hybridization)：
常规杂交育种(Hybridization)：般指利真核微生物性生殖准性生殖原核微生物接合F子转移转导转化等程促两具遗传性状菌株发生基重组获性优良生产菌株
原生质体融合技术：通工方法遗传性状两细胞原生质体发生融合产生重组子程称细胞融合(cell fusion)
原生质体融合基程：原生质体形成原生质体融合原生质体生
3抗噬菌体菌株检出方法：
板点滴法单层琼脂法双层琼脂法
4 工程菌稳定性表现
质粒稳定（质粒丢失重组质粒DNA片段脱落）表达产物稳定
第三章 微生物代谢调节
1微生物代谢调节方式
概念：微生物生长程中机体复杂代谢程相互协调高度序外界环境改变够迅速做出反应原济合理利合成需种物质量细胞处衡生长状态微生物代谢分初级代谢次级代谢
代谢流调控分代谢物合成代谢物降解通快速启动蛋白质合成关代谢途径衡代谢物流反应速率适应外界环境变化
代谢速度调控分酶量（粗调）（酶合成诱导酶合成阻遏）酶活（细调）（酶活性激活酶活性抑制）
反馈阻遏转录水调节产生效应慢影响催化系列反应酶
反馈抑制酶活性水调节产生效应快系列反应中第酶起作
2微生物初级代谢调节包括酶活调节酶合成调节遗传控制
（1）酶活性调节（细调）：定数量酶通分子构象分子结构改变调节催化反应速率酶活调节影响素包括：底物产物性质浓度压力pH离子强度辅助子酶存等等特点反应快速
酶活性调节包括：酶活性激活酶活性抑制（反馈抑制）
（2）酶合成调节：通调节酶合成量控制微生物代谢速度调节机制类调节基转录水进行代谢活动调节间接缓慢
（3）酶合成阻遏：某代谢途径中末端产物量时微生物调节体系会阻止代谢途径中包括关键酶系列酶合成彻底控制代谢减少末端产物生成种现象称酶合成阻遏
末端代谢产物阻遏某代谢途径末端产物量积累引起酶合成(反馈)阻遏
分解代谢物阻遏：细胞时存两种利底物（碳源氮源）时利快底物会阻遏利慢底物关酶合成 种阻遏快速利底物直接作结果种底物分解程中产生中间代谢物引起称分解代谢物阻遏（称葡萄糖效应）
3改变细胞膜通透性方法
A限制培养基中生物素浓度1～5mgL控制细胞膜中脂质合成
B 加入青霉素抑制细胞壁肽聚糖合成中肽链交联
C 加入表面活性剂吐温80阳离子表面活性剂(聚氧化乙酰硬脂酰胺)脂类细胞壁中溶解出细胞壁疏松通透性增加
D 控制Mn2+Zn2+浓度干扰细胞膜细胞壁形成
E 通诱变育种方法筛选细胞透性突变株
5工控制微生物代谢两种手段：
（1）生物合成途径遗传控制
（2）发酵条件控制
6 生物素谷氨酸合成影响
（1）生物素丙酮酸羧化酶辅酶生物素低亚适浓度前增加生物素利丙酮酸羧化产生草酰乙酸进利谷氨酸合成
（2）生物素催化脂肪酸生物合成初始酶乙酰辅酶A羧化酶辅酶该酶催化乙酰辅酶A羧化生成丙二酸单酰辅酶A系列转化合成脂肪酸脂肪酸构成细胞膜磷脂成分生物素间接影响细胞膜透性
第四章 微生物次级代谢调节
1次级代谢产物：某微生物生命循环某阶段产生物质般菌生长终止合成生物合成少部分核核外遗传物质关时类遗传信息产生酶控制代谢途径关微生物产生次级代谢物抗生素毒素色素生物碱等
2初级次级代谢途径相互连接 次级代谢物通常初级代谢中间体修饰形成
修饰初级代谢中间体三种生化程 生物氧化原生物甲基化生物卤化
3前体：指加入发酵培养基中某化合物微生物直接结合产物分子中身结构变化具促进产物合成作
中间体指养分基质进入途径转化种种物质均进步代谢终获该途径终产物
4次级代谢物生物合成原理
①旦前体合成适条件便流次级代谢物生物合成专途径
②某情况单体结构单位聚合形成聚合物特生物合成中间体产物需做步结构修饰修饰程度取决产生菌生理条件复杂抗生素生物合成途径组成
第五章 发酵培养基
1培养基通常指工配制供微生物生长繁殖代谢合成需产物营养物质原料时培养基微生物等提供营养外生长必需环境条件
培养基提供微生物生长繁殖产物合成需碳源氮源机盐生长子水氧气等
2工业发酵培养基求 ：
①培养基够满足产物济合成
②发酵形成副产物少
③培养基原料应制宜价格低廉性稳定资源丰富便采购运输适合规模储藏保证生产供应
④培养基应满足总体工艺求应影响通气提取纯化废物处理等
3工业常碳源：葡萄糖乳糖淀粉蔗糖
工业常氮源：机氮源：氨水铵盐硝酸盐等机氮源：玉米浆豆饼粉花生饼粉棉籽粉鱼粉酵母浸出液等生理酸性物质硫酸铵生理碱性物质硝酸钠
提供生长子农副产品原料：
1) 玉米浆
2) 麸皮水解液
3) 糖蜜
4) 酵母：酵母膏酵母浸出液直接酵母粉
产物促进剂指非细胞生长必需营养物非前体加入提高产量添加剂
4发酵培养基设计优化方法
正交试验设计均匀设计响应面分析
正交试验设计：利正交表安排分析素试验种设计方法试验素全部水组合中挑选部分代表性水组合进行试验通部分试验结果分析解全面试验情况找出优水组合
正交实验数分析见教材P112114例题表416时确定素次序素优水素水优组合数点保留位
响应面分析方法：适宜解决非线性数处理相关问题囊括试验设计 建模检验模型合适性 寻求佳组合条件等众试验统计技术通程回拟合响应曲面等高线绘制方便求出相应素水响应值素水响应值基础找出预测响应优值相应实验条件
完整响应面分析方法实验设计通常包括：（1）Plackett—Burman实验设计 （2）陡爬坡实验（3）中心组合实验设计三程
第六章 发酵培养基灭菌空气净化
发酵工业生产中保证纯种培养生产菌种接种培养前培养基空气系统消泡剂流加物料设备道等进行灭菌生产环境进行消毒防止杂菌噬菌体量繁殖
常灭菌方法：干热灭菌法火焰灭菌法电磁波射线灭菌法 湿热灭菌法（高压蒸汽灭菌）化学药剂灭菌法滤菌法等
1 微生物热阻：微生物某特定条件（温度加热方式）致死时间
2数残留定律中符号意义
3 理灭菌时间计算
31间歇实罐灭菌时间计算
32连续灭菌灭菌时间计算：
4 灭菌温度选择：着温度升高灭菌速率常数增加倍数培养基中营养成分分解速率常数增加倍数灭菌温度升高时微生物杀灭速度提高培养基营养成分破坏速度减慢
高温瞬时灭菌法减少培养基营养成分破坏原理：
着温度升高灭菌速率常数增加倍数培养基中营养成分分解速率常数增加倍数灭菌温度升高时微生物杀灭速度增加较快培养基营养成分破坏速度增加较慢采较高温度较短灭菌时间减少培养基营养成分破坏
5 影响培养基灭菌素 ：污染杂菌种类数量灭菌温度时间培养基成分pH值培养基中颗粒泡沫等培养基灭菌影响
6菌空气：指通菌处理空气中含菌量降低极低百分数控制发酵污染极机会种空气称菌空气
7 介质滤菌空气通高温灭菌介质滤层空气中微生物等颗粒阻截介质层中达菌目数发酵厂广泛采方法菌机制分： 绝（表面）滤深层介质滤
介质滤菌机理：空气流通种介质滤层时助惯性碰撞拦截滞流静电吸附扩散等作尘埃微生物截留介质层达滤菌目
第七章 种子扩培养
1种子扩培养：指保存砂土冷冻干燥中处休眠状态生产菌种接入试斜面活化扁瓶摇瓶种子罐逐级扩培养获定数量质量纯种程 纯种培养物称种子
2 种子扩培养目求
（1）种子扩培目 ①接种量需 ② 菌种驯化 ③缩短发酵时间保证生产水
（2）种子求 ①菌种细胞生长活力强移种发酵罐迅速生长延迟期短 ② 生理性状稳定③菌体总量浓度满足容量发酵罐求④杂菌污染⑤保持稳定生产力
3种子罐级数：指制备种子需逐级扩培养次数取决菌种生长特性孢子发芽菌体繁殖速度采发酵罐容积
种子罐级数受发酵规模菌体生长特性接种量影响级数难控制易染菌易变异理困难般2～4级
4种子制备分两阶段：实验室种子制备阶段 生产车间种子制备阶段
氧微生物菌种扩培常设备：超净工作台震荡培养箱种子罐等
5种龄：指种子罐中培养菌丝体开始移入级种子罐发酵罐时培养时间
接种量：指移入种子液体积接种培养液体积例
通常接种量：细菌15酵母菌510霉菌715时2025
青霉素生产种子制备程：
安瓿→斜面孢子→米孢子→级种子→二级种子→发酵
第八章 发酵工艺控制
1微生物发酵生产水取决生产菌种身性合适环境条件
2发酵程代谢变化
产物形成说代谢变化反映发酵中菌体生长发酵参数变化（培养基培养条件）产物形成速率三者间关系分批培养程中根产物生成否菌体生长步关系微生物产物形成动力学分① 生长关联型 ② 非生长关联型
3发酵方式
（1）补料－分批发酵：指分批培养程中间歇连续补加新鲜培养基培养方法
优点发酵系统中维持低基质浓度
低基质浓度优点：① 快速利碳源阻遏效应维持适菌体浓度加剧供氧矛盾② 克服养分足避免发酵早结束
（2）半连续发酵：指补料－分批发酵基础间歇放掉部分发酵液培养方法
优点：① 快速利碳源阻遏效应维持适菌体浓度加剧供氧矛盾② 克服养分足避免发酵早结束③缓解害代谢产物积累
（3）连续发酵：指培养基料液连续输入发酵罐时放出含产品发酵液培养方法样环境中培养菌生长受提供基质限制培养液中菌体浓度保持定稳定状态
传统分批发酵相连续培养优点：
① 维持低基质浓度：快速利碳源阻遏效应维持适菌体浓度加剧供氧矛盾
② 避免培养基积累毒代谢物
③ 提高设备利率单位时间产量节省发酵罐非生产时间
④ 便动控制
4发酵控制参数
性质分类：物理参数化学参数生物参数
检测手段分类：①直接参数：⑴线检测参数 ⑵ 离线检测参数 ②间接参数
5发酵热
发酵热发酵程中释放出净热量
Q发酵Q生物+ Q搅拌 Q蒸发 Q显 Q辐射
生物热(biological heat)菌体生长程中直接释放体外热发酵液温度升高
搅拌热(agitation heat)搅拌器引起液体间液体设备间摩擦产生热量
6 pH值发酵影响
（1）影响酶活性pH值抑制菌体中某酶活性时会阻碍菌体新陈代谢
（2）影响微生物细胞膜带电荷状态改变细胞膜通透性影响微生物营养物吸收代谢产物排泄影响培养基中某组分解离进微生物成分吸收
（3）pH值引起菌体代谢程代谢产物质量例发生改变
7引起发酵液pH值异常波动素
pH值变化决定菌种培养基成分培养条件
pH降：
① 培养基中碳氮例碳源特葡萄糖量者中间补糖加溶氧足致机酸量积累pH降
② 消泡剂加
③ 生理酸性物质存铵利pH降
pH升：
① 培养基中碳氮例氮源氨基氮释放pH升
② 生理碱性物质存
③ 中间补料氨水尿素等碱性物质加入
8界氧浓度(critical value of dissolved oxygen concentration) ：指影响菌呼吸允许低氧浓度产物形成言便称产物合成界氧浓度
呼吸强度称氧消耗速率指单位质量干菌体单位时间吸取氧量 Q O2表示单位mmolO2／(g干菌体·h)
耗氧速率称摄氧率指单位体积培养液单位时间吸氧量r表示单位mmol O2／(L·h)
9引起溶氧异常降列种原：
① 污染气性杂菌量溶氧消耗掉溶氧较短时间降零附果杂菌身耗氧力强溶氧变化明显
② 菌体代谢发生异常现象需氧求增加溶氧降
③ 某设备工艺控制发生障变化引起溶氧降搅拌功率消耗变搅拌速度变慢影响供氧力溶氧降低
10 泡沫形成发酵影响
数微生物发酵程中通气搅拌代谢气体逸出加培养基中糖蛋白质代谢物等表面活性剂存培养液中形成泡沫
形成泡沫两种类型：
种发酵液液面泡沫气相占例特液体较明显界限发酵前期泡沫
种发酵液中泡沫称流态泡沫(fluid foam)分散发酵液中较稳定液体间明显界限
量泡沫引起负作：
发酵罐装料系数减少氧传递系统减
增加菌群非均性
造成量逃液增加染菌机会
严重时通气搅拌法进行菌体呼吸受阻碍导致代谢异常菌体溶
消泡剂添加提取工序带困难
泡沫消
调整培养基中成分（少加缓加易起泡原料）改变某物理化学参数（pH值温度通气搅拌）者改变发酵工艺（采分次投料）控制减少泡沫形成机会
采菌种选育方法筛选产生流态泡沫菌种消起泡素
采机械消泡消泡剂消已形成泡沫
常消泡剂4类：
天然油脂类脂肪酸酯类聚醚类硅酮类
11造成染菌原 设备渗漏 空气带菌 种子带菌 灭菌彻底 技术理善
第九章 生物反应动力学
1微生物反应动力学
研究种环境素微生物代谢活动间相互作时间变化规律
具体研究容：微生物生长程中质量衡发酵程中菌体生长速率基质消耗速率产物生成速率相互关系 环境素三种速率影响
2 分批发酵工艺中缩短消延迟期方法：
增加接种量采适种龄选繁殖速度快菌种量保持接种前处培养基介质条件致
3 Monod方程参数求解：
µmS
KS+S
µ
S限制性基质浓度molm3KS饱常数molm3
例：定条件培养肠杆菌数：
S(mgl) 6 33 64 153 221
μ(h1) 006 024 043 066 070
利MONOD方程作图求该培养条件求肠杆菌μmaxKStd
解：图知：
1µmax095KSµmax90根
求：
μmax＝11 (h1)
KS＝99mgL
td＝ln2μmax＝063h
4 连续培养动力学
稀释率：单位时间加入培养基体积占发酵罐培养基体积分率
5 细胞物料衡
单级连续培养细胞物料衡方程：
根单级连续培养细胞物料衡方程生长速率μ稀释率D关系讨培养罐细胞浓度营养物质浓度变化情况
答：
μ > D dXdt >0培养罐细胞浓度断增加营养物质浓度减少
μ < D：dXdt <0罐细胞浓度断减少导致X趋0
μ D：dXdt 0细胞浓度时间变化培养达稳定状态
6 限制性基质物料衡
界稀释率（DC） 发生洗出时稀释率
操作稀释率意改变限度超稀释率时连续培养法进行界稀释率取决加料中限制性基质浓度细胞培养基中达生长速率DC μmS (KS+S)
第十章 游加工程概
1游技术（工程） （downstream processing）：生物界然产生微生物菌体发酵动植物细胞组织培养酶反应等种生物工业生产程获生物原料提取分离加工精制目成分终成产品技术
2 发酵液特点
1）含水产物含量低
2）含菌体蛋白
3）溶原培养基成分
4）相副产物色素
5）易杂菌污染产物进步分解
6）易起泡粘性物质
3整游加工程应遵循列四原
1) 时间短2) 温度低 （选择生物物质温度范围）3) pH适中4) 严格清洗消毒（包括厂房设备路注意死角）
4般游加工程分4阶段
1)培养液（发酵液）预处理固液分离2)初步纯化（提取）3)高度纯化（精制）4)成品加工
5游加工程般流程
第十二章 发酵液预处理固液分离方法
1改善发酵液滤特性物理化学方法：
调酸（等电点）热处理电解质处理添加凝聚剂添加表面活性物质添加反应剂冷冻解冻添加助滤剂等
2凝聚——指电解质作胶粒间双电层电排斥作降低电位降胶体体系稳定现象常凝聚剂电解质：硫酸铝 Al2(SO4)3•18H2O（明矾）氯化铝 AlCl3•6H2O三氯化铁 FeCl3硫酸亚铁 FeSO4·7H2O 石灰ZnSO4MgCO3
絮凝——指某高分子絮凝剂存基桥架作胶粒形成较絮凝团程工业絮凝剂分三类：
1）机高分子聚合物聚丙烯酰胺类衍生物聚苯乙烯类衍生物
2）机高分子聚合物聚合铝盐聚合铁盐等
3）天然机高分子絮凝剂聚糖类胶粘物海藻酸钠明胶骨胶壳糖脱乙酰壳糖等
目前常见高分子聚合物絮凝剂机合成聚丙烯酰胺（polyacrylamide）类衍生物
3杂蛋白方法沉淀法变性法 吸附法
4固液分离方法：重力沉降浮选旋液分离介质滤离心
5根滤机理滤操作分澄清滤滤饼滤
第十三章 细胞破碎
1细胞破碎阻力：
细菌破碎阻力肽聚糖网状结构网状结构越致密破碎难度越革兰氏阴性细菌网状结构革兰氏阳性细菌坚固
酵母细胞壁破碎阻力决定壁结构交联紧密程度厚度
霉菌细胞壁中含丁质纤维素纤维状结构强度细菌酵母菌细胞壁提高
2常破碎方法
机械法：珠磨法（固体剪切作）高压匀浆法（液体剪切作）超声破碎法（液体剪切作）Xpress法（固体剪切作）
非机械法：酶溶法（酶分解作）化学渗透法（改变细胞膜渗透性）渗透压法（渗透压剧烈改变）冻结融化法（反复冻结融化）干燥法（改变细胞膜渗透性）
3破碎率测定方法
1）直接测定法
2）目产物测定法
3）导电率测定法
第十四章 沉 淀 法（Precipitation）
1固相析出技术：通加入某种试剂改变溶液条件生化产物溶解度降低固体形式（沉淀晶体）溶液中沉降析出分离纯化技术
结晶法：固相析出程中析出物晶体称结晶法
沉淀法：固相析出程中析出物定形固体称沉淀法常沉淀法：盐析法机溶剂沉淀法等电点沉淀法等
2盐析(Salt induced precipitation)：高浓度中性盐存蛋白质（酶）等生物分子物质水溶液中溶解度降低产生沉淀程原：
1）机离子蛋白质表面电荷中形成离子部分中蛋白质电性蛋白质分子间排斥力减弱够相互拢
2）中性盐亲水性蛋白质脱水化膜疏水区暴露疏水区相互作导致沉淀
Ks盐析法：定pH温度改变体系离子强度进行盐析方法
β盐析法：定离子强度改变pH温度进行盐析
常盐析盐： 硫酸铵硫酸钠磷酸盐柠檬酸盐
3机溶剂沉淀：含溶质水溶液中加入定量亲水机溶剂降低溶质溶解度沉淀析出
原理：
（1）降低溶质介电常数溶质间静电引力增加出现聚集现象导致沉淀
（2）机溶剂水合作降低水浓度降低亲水溶质表面水化层厚度降低亲水性导致脱水凝聚
常机溶剂沉析剂：
乙醇：沉析作强挥发性适中毒常蛋白质核酸糖等生物分子沉析
丙酮：沉析作更强量省毒性应范围广
4等电点沉淀：调节体系pH值两性电解质溶解度降析出操作称等电点沉淀
原理：蛋白质两性电解质溶液pH值处等电点时分子表面净电荷0双电层水化膜结构破坏分子间引力形成蛋白质聚集体进产生沉淀
第十五章 膜 滤 法
1膜滤法指压力推动力膜选择性液体中组分进行分离方法基原理筛孔分离程压差推动原料液中溶剂溶质粒子高压料液侧透膜低压侧液体般称滤出液透液粒子组分膜截留包括微滤（MF）超滤（UF）纳滤（NF）反渗透（RO）四种程
工业广膜材料醋酸纤维素聚砜
浓差极化：溶剂透膜溶质留膜膜面浓度增高体中浓度种浓度差导致溶质膜面反扩散体中种现象称浓差极化超滤中减少浓差极化通常采错流操作
膜污染：膜中操作条件保持变通量逐渐降低现象
污染原：膜料液中某溶质相互作吸附膜溶质溶质相互作
膜污染消：污染必须通清洗办法消清洗纯水通量达接原水认污染已消
减轻膜污染方法
1）预处理
2）改变膜表面性质
市售超滤器致四种型式：式中空纤维式螺旋卷绕式板式
2 列表示相意义词连线
separation factor 分离子
membrane separation膜分离
ionexchange 离子交换
Biotechnology生物技术
Metabolic Control fermentation 代谢控制发酵
Downstream Processing 游工程
Chromatographic Resolution色谱分离
Biocatalyst生物催化剂
Orthogonal experimental design 正交实验设计
response surface analysis响应面分析方法
Inducible enzyme 诱导酶
末端代谢产物阻遏(Endproduct repression)
分解代谢产物阻遏(Catabolite repression)
代谢工程（metabolic engineering)
界氧浓度(critical value of dissolved oxygen concentration)
补料分批培养（feedbatch culture FBC）
细 胞 破 碎 Cell Disruption
高压匀浆法（Highpressure homogenization
盐析(Salt induced precipitation)
微滤(MicrofiltrationMF)
超 滤 (ultrafiltrationUF )
反渗透（Reverse osmosisRO）
纳滤(nanofiltrationNF)
正相色谱（Normal Phase ChromatographyNPC）
反相色谱（Reversed Phase ChromatographyRPC）
第十六章 溶剂萃取浸取
1溶剂萃取
利种溶质组分（产物）两互混溶液相（水相机溶剂相）中竟争性溶解分配性质差异进行分离操作
2相似相溶原理分子间两方面相似：分子结构相似分子组成官团形态结构相似二量(相互作力)相似相互作力极性非极性分两种物质相互作力相互相溶解水相似物质易溶水油相似物质易溶油相似相溶原理表现
3分配定律分离数
（1 ）分配定律：定温度定压力条件溶质分配两互相溶溶剂中达衡时溶质两相中活度常数果稀溶液活度浓度代达衡时溶质两相中浓度常数称分配系数K
（2）分离数
3乳化乳化
乳化：种液体（分散相）分散种相混溶液体（连续相）中现象乳化结果形成两种形式乳浊液：种水包油型（OW）种油包水型（W O）
生产程出现乳浊液水包油型（OW）油包水型（W O）表面活性剂性质决定
4双水相萃取：定条件水相形成两相(双水相系统)甚相水溶性酶蛋白质等生物活性物质水相转移水相中完成分离务
常聚合物双水相系统：聚乙二醇－葡聚糖聚乙二醇－机盐系统
双水相萃取优点：
1）固液分离纯化两步骤时进行步完成
2）适合热敏物质提取胞酶
3）亲水性聚合物加入水中形成两相两相中水分占例（85～95％）样生物活性蛋白质两相中会失活定例分配两相中
第十七章 离 子 交 换 法
1离子交换原理分类
离子交换树脂种溶酸碱机溶剂固态高分子材料类带官团网状结构高分子化合物结构三部分组成：溶性三维空间网状骨架连接骨架官团官团带相反电荷交换离子骨架活性离子水溶液中发生离解较范围移动扩散溶液中时溶液中类型离子溶液中扩散骨架网格孔两种离子浓度差较时产生种交换推动力间产生交换作利种浓度差推动力树脂交换离子发生逆交换反应
树脂活性离子分类活性离子阳离子（阳离子发生交换）称阳离子交换树脂果阴离子称阴离子交换树脂
2树脂命名
根离子交换树脂官团性质分强酸(0)弱酸(1) 强碱(2) 弱碱(3) 螯合(4) 两性(5)氧化原(6)等7类
3离子交换树脂理化性指标
1）外观2）交联度3）化学稳定性4）机械强度5）交换量
4影响离子交换树脂选择性素
1）离子价数
离子交换树脂总优先选择高价离子低价离子吸附时较弱
阳离子吸附序：Fe3+ >Al3+ >Ca2+ >Mg2+ >Na+
阴离子序：柠檬酸根>硫酸根>硝酸根
2）溶液浓度影响
树脂离子交换吸附选择性稀溶液中较浓溶液中选择性较
3）离子水化半径
水化半径较离子优先吸附
4）机溶剂影响
机溶剂会树脂机离子选择性降低容易吸附机离子利机溶剂树脂洗脱难洗脱机物质
5）树脂交换离子间辅助力
树脂间形成辅助力氢键范德华力等辅助力离子树脂吸附力反破坏辅助力溶液容易离子树脂洗脱
5离子交换树脂工作程：
1）树脂预处理：新树脂装入柱先离子水浸泡12h左右树脂充分吸水膨胀23倍树脂体积10左右食盐水浸泡4h水洗净残留NaCl根树脂类型需型号分酸碱处理调pH值需范围
2）柱交换交换方式：采流逆流进行
3）洗脱：亲力更强性离子取代树脂吸附目产物
4）树脂生：先清水洗涤然生剂生清水洗需pH值
6 ISEP系统种连续离子交换系统
目前已成功应种产业领域中ISEP系统采柱(2030交换柱)吸附稳定状态连续运行需备设备离子交换树脂生必中断正常生产
ISEP系统处理杂质浓度较高物料保证产品具稳定成分浓度采通道逆流动生方式减少离子交换树脂生剂洗涤水量
工作程：
交换：利ISEP离子交换系统膜滤液中赖氨酸离子进行吸附杂质分离吸附分离废水杂质排出柱体吸附饱柱体进入洗脱回填区
回填：通洗脱液回填压出柱体废水杂质提高洗脱液纯度
洗脱：利定浓度氨水消酸性赖氨酸离子树脂解析树脂生
转型：生柱进入生区稀硫酸转型吸附区达佳吸附力
第十八章 色谱分离法
1色谱分离（Chromatographic ResolutionCR）利组分混合物中组分物理化学性质（吸附力分子极性分子形状分子亲合力分配系数等）差组分程度分布固定相流动相中组分混合物流动相流动时组分物理化学性质差速率移动分离
特点分离效率高检测力强样品量少适范围广
2色谱分离程：
两种组分理化性质原存着微差异反复次吸附→解吸→吸附→解吸程微差异累积起结果吸附力弱组分先流出色谱柱吸附力强组分流出色谱柱组分分离
3 检测器
UVVis荧光电化学蒸发光散射示差折光质谱等检测器
4 色谱时间
死时间（Dead time）：固定相吸附溶解惰性组分进样出峰峰顶点间测时间tM表示
保留时间（Retention time）：进样组分峰顶点间测时间tR表示
调整保留时间(Adjusted Retention Time)：调整保留时间指组分保留时间扣死时间时间
5 气相色谱法利物质沸点极性吸附性质差异气体流动相液体固体固定相达分离混合物色谱方法
6 液相色谱：
首先高压泵贮液器中流动相溶剂进样器送入色谱柱然控制器出口流出注入欲分离样品时流进样器贮液器流动相样品时带入色谱柱进行分离然先序进入检测器记录仪检测器送出信号记录液相色谱图
4 凝胶色谱介质常葡聚糖凝胶琼脂糖凝胶聚丙烯酰胺凝胶等
分类
吸附色谱分离指混合物流动相通固定相（吸附剂）时固定相物质吸附力混合物分离方法
分配色谱利混合物中物质两液相中分配系数分离根固定相流动相极性非极性差分配色谱分正相色谱反相色谱
离子交换色谱基离子交换树脂电离离子流动相中具相电荷溶质离子进行逆交换混合物中溶质交换剂具亲合力分离
凝胶色谱凝胶固定相种根物质分子进行分离色谱技术称分子筛色谱（Molecular Sieve ChromatographyMSC）空间排阻色谱尺寸排阻色谱（Size Exclusion ChromatographySEC）
第十九章 蒸发蒸馏结晶
1真空蒸发：冷凝器蒸发器溶液侧操作压力低气压时系统中凝性气体必须真空泵抽出
目：降低溶液沸点
优点：
(1)溶液沸点低温度较低低压蒸汽废蒸汽作加热蒸汽
(2)溶液沸点低样蒸汽需传热面
(3)沸点低利处理高温易分解变质热敏性物料
(4)蒸发器操作温度低系统热损失
2效蒸发：第蒸发器(称第效)中蒸出二次蒸汽作第二蒸发器(第二效)加热蒸汽第二蒸发器蒸出二次蒸汽作第三蒸发器 (第三效)加热蒸汽类推
3蒸发器分类：分膜式蒸发器非膜式蒸发器两类膜式蒸发器分升膜蒸发器降膜蒸发器旋转刮板蒸发器板式蒸发器
4酒精发酵醪液蒸馏理基础拉乌尔定律
拉乌尔定律：混合液中蒸气压高组分气相中含量总液相中高反蒸气压低组分液相中含量总气相中高
5饱曲线饱曲线
饱溶液：溶液恰饱溶质溶解结晶溶质溶液处衡状态溶液称饱溶液
未饱溶液：添加固体固体溶解
饱溶液：超饱点溶质迟早溶液中沉淀出
溶质溶液中结晶出须首先溶液成饱状态必须设法产生定饱度作推动力
6
溶液饱度结晶关系：
AB饱曲线CD饱曲线
ABCD图分：稳定区介稳区稳区
稳定区：溶液尚未饱没结晶
介稳区：会发产生晶核已晶核晶核长吸收溶质直浓度回落饱线
稳区：发产生晶核
E点溶液原始末饱状态 E H冷结晶线F点饱点结晶达G点时发产生晶核
7结晶包括三程：形成饱溶液晶核形成晶体生长
8接触成核(碰撞成核)：新生晶核晶浆(晶体存结晶溶液)中已晶体颗粒结晶器中固体接触碰撞时产生晶体表层碎粒中较新晶核
优点：
①动力学级数较低溶液饱度成核影响较
②低饱度进行优质结晶产品
③产生晶核需量非常低碰撞晶体会造成宏观磨损
工业生产中接触成核4种方式：
(1)晶体搅拌螺旋桨间碰撞
(2)湍流晶体结晶器壁间碰撞
(3)湍流晶体晶体碰撞
(4)沉降速度晶体晶体碰撞
中第1种方式
第二十章 典型发酵产品介绍
1酿造酒包括黄酒啤酒葡萄酒酒精含量较低蒸馏酒指白酒白兰等蒸馏酒酒精含量高
2红葡萄酒：果皮带色葡萄带皮发酵制成酒色呈深红鲜红紫红宝石红
白葡萄酒白葡萄红皮白肉葡萄果汁制成酒色呈浅黄禾秆黄金黄色似色
3白兰商标英文缩写：XO（Extra Old）酒龄（贮陈期）规定低10年
4啤酒生产中麦汁煮沸目：蒸发水分浓缩麦汁钝化全部酶麦汁杀菌蛋白质变性絮凝酒花效组分浸出排麦汁中特异异杂臭气
5白酒四香型：
米香型：桂林三花酒发酵完成反复二三次蒸馏酒精度数较高 民间三蒸酒三熬酒酿酒师总结出观花酒验酒度55° 60°时液体表面张力酒面晃动便泛起数层酒花久散酿酒师说起花三花接酒
酱香型 （茅型酒）茅台酒原料高粱曲纯麦制高温曲八次蒸料八次曲八次发酵八次蒸馏（仅取酒7次第次蒸馏出作正品泼回酒窖重新发酵）
浓香型 （庐型酒）：庐州老窖——产四川泸州市千年窖万年糟传统老五甑生产工艺混蒸体香酸乙酯纯麦制曲糯玉米原料根酒质量分特曲头曲二曲三曲五粮液采五种粮食（高梁米糯米麦玉米）原料
清香型 （汾型酒）：汾酒——产山西汾阳县杏花村二次发酵二次勾兑前次发酵21天蒸馏加酒糟发酵21天蒸馏清蒸二次清工艺乙酸乙酯乳酸乙酯两者结合体香
6青霉素生产工艺
青霉素簇头孢菌素簇床重抗生素属β酰胺类抗生素
青霉素(Benzylpenicillin Penicillin)指分子中含青霉烷酸破坏细菌细胞壁细菌细胞繁殖期起杀菌作类抗生素
青霉素生物合成程：
青霉素发酵中已知产黄青霉利葡萄糖氨a—氨基二酸半胱氨酸缬氨酸三肽合成酶催化合成三肽异青霉素N合成酶催化发生环化生成异青霉素N苯乙酸苯乙胺苯乙酰胺苯乙酰甘氨酸等异青霉素N酰基转移酶催化进行转酰基反应产生青霉素G
（1）常菌种产黄青霉
（2）青霉素G合成途径
（2） 发酵工艺
（3）发酵控制
①加糖控制般残糖06％左右pH升时开始加糖
②补氮加前体加硫酸铵氨水尿素发酵液氮源控制001～005％补前体发酵液中残余苯乙酰胺浓度005～008％
③pH控制加酸碱动控制pH般64～66
④温度控制般前期25～26℃期23℃减少期发酵液中青霉素降解破坏
⑤通气搅拌抗生素深层培养需通气搅拌
⑥泡沫消泡天然油脂豆油玉米油化学合成消泡剂泡敌（环氧丙稀环氧乙烯聚醚类）消泡应控制量少量次加入
⑦滤宜采鼓式真空滤器滤前加乳化剂降温
⑧提炼采溶媒萃取法醋酸丁酯（BA）作溶媒
⑨脱色采活性炭进行脱色滤
⑩沸蒸馏直接结晶
7 酶制剂生产方法：固态发酵法深层液体培养法
71利微生物产酶优点
（1）微生物种类酶种丰富菌株易诱变菌种样
（2）微生物生长繁殖快易提取酶特胞外酶
（3）微生物培养基源广泛价格便宜
（4）控制酶发酵生产程生产连续化动化
（5）利现代分子生物学技术选育菌种增加酶产率开发新酶种
枯草杆菌BF7658液体深层发酵生产α淀粉酶发酵控制：
工艺流程：
A种子制备：
孢子培养般采马铃薯培养基37℃培养72 h菌体全部形成孢子成熟
种子培养维持罐温37℃罐压05～08 atm10h加通风菌体处数生长期期立刻接种罐种子培养般14h左右
发酵控制：
通常采低浓度发酵高浓度补料方法
优点：低浓度避免原料中淀粉降解生成糖量堆积引起分解代谢阻遏利pH值控制延长产酶期
温度37℃罐压05 atm通气量0～12 h控制05～06 VVM12 h控制08～10 VVM发酵期控制09 VVM
补料体积基础培养基体积般13左右10 h左右开始补加般前期期少中期根菌体生长情况调整pH低65细胞生长粗壮时酌减pH高65细胞出现衰老空胞时酌增
停止补料68h温度升菌体衰老（80菌体形成空胞）酶活提高发酵结束发酵周期般40 h
提取：工业回收α淀粉酶般采硫酸铵盐析法
8 二步发酵法生产维生素C工艺酸转化工艺碱转化工艺两种
维生素C（23456五羟基2烯酸4酯 ）合成方法莱氏化学合成法微生物发酵合成法两种
酸转化设备简单流程短制维生素C破坏严重质量差设备腐蚀严重三废逐渐淘汰
碱转化然流程较长投资产品质量目前绝部分工厂均采碱转化工艺
1985年转二步发酵法生产维生素C工艺世界生产维生素企业－瑞士霍夫曼•罗氏制药公司——国医药工业史首次出口技术
二步发酵法反应步骤：
D山梨醇
L山梨糖
2酮基
L古龙酸
2酮基L古
龙酸甲酯
维生素C钠
维生素C
生物氧化
黑醋菌
混合菌
生物氧化
甲酯化
H2SO4 CH3OH
酯化
NaHCO3 CH3OH
酸化
H2SO4 CH3OH
二步发酵法整生产工艺流程分发酵提取转化精制四部分
二步发酵：
第步发酵中菌种生黑葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter melagenus）简称黑醋菌常生产菌株R30
第二步发酵采菌种两株细菌组成混合菌种菌氧化葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter oxydans）工业生产程中菌2980152混合菌
9谷氨酸发酵
菌种棒状杆菌属短杆菌属杆菌属节杆菌属细菌菌需氧微生物需生物素生长子
谷氨酸发酵程
1 发酵初期菌体生长迟滞期
糖基没利尿素分解放出氨pH值略升般2～4h
2 数生长期
代谢旺盛糖耗快尿素量分解pH值快升着氨利pH值降溶氧浓度急剧降然维持定水菌体浓度（OD值）迅速增菌体形态排列整齐八字形时供菌体生长必需氮源调节培养液pH值75～80必须流加尿素代谢旺盛泡沫增加放出量发酵热必须进行冷温度维持30～32℃菌体繁殖结果菌体生物素含量丰富转贫乏阶段菌体生长产酸般12h左右
3 谷氨酸合成阶段
菌体生长基停滞转入谷氨酸合成阶段时菌体浓度基变糖尿素分解产生α－酮戊二酸氨合成谷氨酸阶段提供谷氨酸合成必需氨维持谷氨酸合成适pH72～74必须时流加尿素促进谷氨酸合成需加通气量发酵温度提高谷氨酸合成适温度34～37℃
4 发酵期
菌体衰老糖耗缓慢残糖低时流加尿素必须相应减少营养物质耗酸浓度增加时需时放罐
发酵周期般30时
谷氨酸提取新工艺
10 柠檬酸发酵生产工艺
糖质原料发酵生产柠檬酸常菌种黑曲霉
黑曲霉柠檬酸积累机制总结
1) Mn2＋缺乏抑制蛋白质合成导致细胞NH4＋浓度升高解磷酸果糖激酶（PFK）抑制促进EMP途径畅通
2) 丙酮酸羧化酶组成型酶调节控制断提供草酰乙酸时组成型柠檬酸合成酶调节增强合成柠檬酸力
3) 控制Fe2+含量乌头酸酶活力低柠檬酸进步代谢减少柠檬酸积累
4) 柠檬酸积累pH值降低低pH值乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶失活更利柠檬酸积累排出体外
发酵操作方法分置换法置换法两种
柠檬酸提取方法
考试题型：
填空题10题10分选择题10题10分判断题10题10分英汉词语10分简答4题20分分析讨题2题10分应题（计算题工艺流程发酵控制）2题3题30分
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