什么是生物工程

1、生物工程：生物工程：以生物學(xué)的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合化工、機(jī)械、電子計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代工程技術(shù)，定向地改造生物或其功能，再通過(guò)合適的生物反應(yīng)器對(duì)這類“工程菌”或“工程細(xì)胞株”進(jìn)行大規(guī)模的培養(yǎng)，以生產(chǎn)大量有用代謝產(chǎn)物的一門新興技術(shù)。發(fā)酵工程：發(fā)酵工程：將發(fā)酵原理和工程學(xué)相結(jié)合，是研究由生物細(xì)胞參與的工藝過(guò)程的原理和科學(xué)，是研究利用生物材料生產(chǎn)有用產(chǎn)品，服務(wù)于人類的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。發(fā)酵過(guò)程的特點(diǎn)：發(fā)酵過(guò)程的特點(diǎn)：1.反應(yīng)安全，要求條件也比較簡(jiǎn)

2、單。2.反應(yīng)的專一性強(qiáng)，代謝產(chǎn)物較為單一。3.發(fā)酵過(guò)程中對(duì)雜菌污染的防治至關(guān)重要。4.微生物菌種是進(jìn)行發(fā)酵的根本因素。5.投資少，見效快，開可以取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)酵的類型（了解）發(fā)酵的類型（了解）根據(jù)發(fā)酵的特點(diǎn)和微生物對(duì)氧的不同需要，可以將發(fā)酵分成若干類型：1、按發(fā)酵原料來(lái)區(qū)分：糖類物質(zhì)發(fā)酵、烴類物質(zhì)發(fā)酵及廢水發(fā)酵等類型。2、按發(fā)酵產(chǎn)物來(lái)區(qū)分：如氨基酸發(fā)酵、有機(jī)酸發(fā)酵、抗生素發(fā)酵、酒精發(fā)酵、維生素發(fā)酵3、按發(fā)酵形式來(lái)區(qū)分，則有：固態(tài)

3、發(fā)酵和液體發(fā)酵。4、按發(fā)酵工藝流程區(qū)分則有：分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵和流加發(fā)酵。5、按發(fā)酵過(guò)程中對(duì)氧的不同需求來(lái)分，一般可分為：厭氧發(fā)酵和通風(fēng)發(fā)酵兩大類型。發(fā)酵的流程（了解）發(fā)酵的流程（了解）發(fā)酵原料的預(yù)處理（了解）發(fā)酵原料的預(yù)處理（了解）原料不同處理方法也有所差異。（1）淀粉——利用前需變成糊精或葡萄糖方法：酸水解（高壓、耐酸）、酶水解法（2）糖蜜——加熱殺菌和用水沖稀，也可加酸處理后再補(bǔ)充無(wú)機(jī)鹽（3）碳?xì)浠衔铮菏兔撓灐欢s分的石油

4、經(jīng)冷卻脫蠟而獲得的凝固點(diǎn)在10℃的油，加入適量無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行接種發(fā)酵微生物的特點(diǎn)微生物的特點(diǎn)（小、多、快、強(qiáng)、廣）1、體積小，面積大。2、吸收多，轉(zhuǎn)化快。3、生長(zhǎng)旺，繁殖快。4、適應(yīng)強(qiáng)，易變異。5、分布廣，種類多巴斯德：（巴斯德：（法國(guó)）1、發(fā)現(xiàn)并證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的；化學(xué)家出生的巴斯德涉足微生物學(xué)是為了治療“酒病”和“蠶病”2、徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說(shuō)；著名的曲頸瓶試驗(yàn)無(wú)可辯駁地證實(shí)，空氣內(nèi)確實(shí)含有微生物，是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。3

5、、免疫學(xué)——預(yù)防接種首次制成狂犬疫苗4、其他貢獻(xiàn)：巴斯德消毒法：60～65℃作短時(shí)間加熱處理，殺死有害微生物柯赫：柯赫：（德國(guó)）1、微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn)a）細(xì)菌純培養(yǎng)方法的建立：土豆切面→營(yíng)養(yǎng)明膠→營(yíng)養(yǎng)瓊脂（平皿）。11、發(fā)酵培養(yǎng)基：供菌體生長(zhǎng)和合成大量代謝產(chǎn)物用的培養(yǎng)基。將淀粉水解為葡萄糖的過(guò)程稱為淀粉的糖化，制得的糖液叫淀粉水解糖。將淀粉水解為葡萄糖的過(guò)程稱為淀粉的糖化，制得的糖液叫淀粉水解糖。液化液化：利用淀粉酶將淀粉轉(zhuǎn)

6、化為糊精及低聚糖的過(guò)程叫液化。糖化：糖化：利用糖化酶將糊精及低聚糖進(jìn)一步水解為葡萄糖，這個(gè)過(guò)程叫糖化。酸解法：酸解法：以酸(無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸)為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、水解時(shí)間短，設(shè)備生產(chǎn)能力大缺點(diǎn)：高溫高壓、酸性條件、過(guò)程復(fù)雜、副反應(yīng)多、損失大酶解法：酶解法：利用專一性很強(qiáng)的淀粉酶和糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的工藝。淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下完成的，故酶解法又有雙酶水解法(doub

7、leenzyme)之稱。優(yōu)點(diǎn)：酶反應(yīng)條件溫和，不需要高溫、高壓和耐酸的設(shè)備；酶的作用專一性強(qiáng)，淀粉水解的副反應(yīng)少，水解糖液純；可在較高的淀粉乳濃度下水解；可用粗原料；糖液顏色淺，較純凈、無(wú)苦味、質(zhì)量高。缺點(diǎn)：酶解時(shí)間長(zhǎng)、需要專門的設(shè)備，酶是蛋白質(zhì)，易引起糖液過(guò)濾困難。酸酶法：酸酶法：是先將淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶將其水解為葡萄糖的工藝。優(yōu)點(diǎn)：酸液化速度快，糖化時(shí)可采用較高的淀粉乳濃度。酶酸法：酶酸法：是將淀粉乳先用淀粉酶

8、液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖。優(yōu)點(diǎn)：可采用粗原料淀粉，淀粉濃度較酸法高，生產(chǎn)易控制。時(shí)間短，淀粉水解副反應(yīng)少。糊化糊化是指淀粉受熱后，淀粉顆粒膨脹，晶體結(jié)構(gòu)消失，互相接觸變成湖狀液體，即使停止攪拌，淀粉也不會(huì)再沉淀的現(xiàn)象。老化老化實(shí)際上是分子間已斷裂的氫鍵、糊化淀粉又重新排列形成新的氫鍵的過(guò)程，也就是復(fù)結(jié)晶的過(guò)程。滅菌：滅菌：用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。消滅雜菌和防止雜菌污染除菌的

9、方法除菌的方法：培養(yǎng)基的加熱滅菌、空氣的過(guò)濾除菌、紫外線或電離輻射、化學(xué)藥物滅菌化學(xué)試劑滅菌法甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等。適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒射線滅菌法電磁波、紫外線或放射性物質(zhì)。適用范圍：無(wú)菌室、接種箱干熱滅菌法常用烘箱，滅菌條件：160℃下保溫1h。適用范圍：金屬或玻璃器皿濕熱滅菌法利用飽和蒸汽滅菌，條件：121℃，30min。適用范圍：生產(chǎn)設(shè)備及培養(yǎng)基滅菌過(guò)濾除菌法利用過(guò)濾方法阻留微生物。適用范圍：制備無(wú)菌空

10、氣火焰滅菌法火焰。適用范圍：接種針、玻璃棒、三角瓶口培養(yǎng)基的濕熱滅菌培養(yǎng)基的濕熱滅菌濕熱滅菌原理蒸汽具有很強(qiáng)的穿透能力，而且在冷凝時(shí)會(huì)放出大量的冷凝熱，很容易使蛋白質(zhì)凝固而殺死各種微生物。滅菌條件121℃，30min。滅菌不利方面同時(shí)會(huì)破壞培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分，甚至產(chǎn)生不利于菌體生長(zhǎng)的物質(zhì)培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)連續(xù)滅菌1.高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分損失少。2.發(fā)酵罐占用時(shí)間縮短，利用

11、率高。1.設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩染菌機(jī)會(huì)多。2.不適合含大量固體物料的滅菌。間歇滅菌1.設(shè)備要求低，不需另外加熱、冷卻裝置。2.操作要求低，適合小批量生產(chǎn)規(guī)模3.適合含大量固體物料的滅菌1.培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失大，滅菌后培養(yǎng)基質(zhì)量下降2.發(fā)酵罐的利用率較低3.不適合大規(guī)模生產(chǎn)的滅菌1、間歇滅菌、間歇滅菌（常用）（常用）將配制好的培養(yǎng)基同時(shí)放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過(guò)程，也稱實(shí)罐滅菌。過(guò)程包括：升溫、