生化工程第一章

生化工程姚璐晔生化工程主要内容生化工程生化反应动力学生化反应器酶反应动力学细胞生长动力学理想流动生化反应器生化反应器的流动模型工业化反应器生化工程讲授内容

第一章绪论第二章培养基灭菌空气除菌第三章均相酶催化反应动力学第四章固定化酶第五章微生物反应动力学第六章理想流动反应器第七章传递过程第一章绪论一、青霉素、链霉素的发现及其工业化生产二、发酵工程的发展历程三、生化工程的研究进展和主要研究内容一、青霉素、链霉素的发现及其工业化生产TheStoryofPenicillinAlexanderFleming青霉素的生产是生物学家和化学工程师展开合作研究的范例：

1928年，英国的微生物学家亚历山大·弗莱明在分离金黄色葡萄球菌时，发现其中的一个平板不小心污染了霉菌。一般情况下，这种平板会被当作实验失败处理掉，但细心的弗莱明发现在霉菌菌落周围，金黄色葡萄球菌的生长受到了抑制，他敏感的意识到可能是霉菌产生了一种能杀死细菌的物质。弗莱明将这个霉菌分离出来进行培养，在霉菌培养液中分离得到这种能杀死细菌的物质——青霉素。

PenicillinInhibitstheBacterialGrowthWhatIsthePenicilliumLike?

弗莱明小心地保存着这株霉菌，但这个发现在很长的一段时间没有受到当时学术界的重视。在二次世界大战期间，人们开始重视弗莱明的发现，由于磺胺类药物的副作用较大并且作用范围较小而受到限制，迫切需要副作用小而且广谱的抗生素应用于治疗伤口感染。

牛津大学的HowardFlorey和ErnstChain决定对弗莱明的发现进行工程开放。通过几个月的努力，他们分离得到了一些青霉素用于治疗实验动物，取得较好的效果。不久之后，他们开始将青霉素应用于警察受伤后的血液感染。Mo柔re科P初en膊ic弱il首li妇n死=箱Mo眨re救L愿if更e存Su常rv并iv退ed青霉辽素在百初期战的疗源效非滴常好疲。但总遗憾虑的是贷，由豪于青骆霉素半供应占不足瞎，常鸦常导赚致伤须员伤粮口复赵发而喇死亡贞。为了驳生产遵得到涨大量米的青附霉素欣，需目要进乒行青迫霉素桨的工寺程开请发，散这需莲要微歼生物脖生理喘学家俩、生碍命科问学家趟和化你学工禽程师观的共畜同参篮与。当时弊英国圣正处趣于战弃争状纪态，漏英国粮的工洽业将锣主要凡精力铜都投刺入到旅了战亭争状祖态。土而美割国当盒时还程没有蜘卷入阻战争伙，Fl乏or附ey和他史的助榜手力邮图劝殿说美恢国的剧公司梁致力伙于青贸霉素队的开裁发。但因此勒当时划的Me砍rc候k，Pf舟iz应er，Sq孝ui画bb和US专DA北部帐研究也室等辈投入押到青饮霉素穷的工令程开愿发研率究之真中。早期来青霉倍素生眯产技蹲术Ea瘦rl锯y福pe想ni伯ci重ll拜in砍c用ul左tu罚re预f承ac冲il劳it淘y陆at鬼t稻he间S辜ir浙W冈il掌li颗amDu灶mnSc轻ho反ol听o拳f用Pa雄th丸ol欠og妖y,说O阀xf湖or扔d,呜E售ng至la瞎nd努.Re患se传ar衰ch世re艘st劲ri携ct沉ed判d举ue婚t病o西Wo悠rl器d麻Wa色r堪Ⅱ.In脊it如ia猛ll训y之p份ro而du米ce乏d够in抢m饱il摸k葱bo妇tt蔽le择s.Pr配od炊uc棒ti招on俘s粱hi属ft锤ed拖t累o顶Am乒er需ic股a狼to忍a树vo希id竖G缩慧er右ma竿n失bo忘mb温s.40年代送的青示霉素奖工厂On裂e惭of糕t消he倚f午ir过st爸P庭en旋ic五il钩li蛛n对fa罩ct韵or脚ie转s,烤T女er用re蛮H努au茎te韵,览In腊di弯an烛a个Ju疮ne额1惩94购4青霉筑素工钞业化陷生产笛替代嘱了低筋效的蛾实验旷室生腿产方均法，股以满杏足军报用需愉求和韵少量浩的民惭用需港求。19驰45年诺绕贝尔偷医学遇奖（窃青霉械素的吉发现券及应专用研梨究）1.英国蚁的亚舍历山触大·弗莱珠明（Al辣ex惯an喘de眠r率Fl裙em宋in雄g）2.澳大吉利亚妖病理卸学家象弗洛吉里（Ho降wa查rd钥F印lo愧re夜y）和保生央物烦学家辟钱恩恋（Er情ne屑st版B棵or级is才C肾ha耕in）（奖丝式励青至霉素同的发疤现及啄应用嗓研究怖）青霉弦素分爆离流垮程图青霉赴素发朋酵液彼，过绕滤，做溶剂亏萃取饶，活锤性炭竖处理弃，结热晶，酿晶体筹过滤店，晶感体洗倘涤，贼晶体摘过滤培和干得燥青霉抱素发匪酵——重大氧贡献时间稀：20世纪40拖-6佩0年代大规越模液鄙体发跑酵罐搅拌先装置处（搅舞拌桨评、轴两封）通气谜装置发（空廉气过殊滤、皂分散托器）灭菌英装置瘦（管政路、劈燕阀门卵、罐闻内）无菌并状态韵（接维种、队采样现、隔努离）控制勿装置惯（温朱度、pH、溶摧氧、踪蝶消泡抓）流加逝装置坑（碱朱、葡夸萄糖吐、前乘体）目前受规模夫：百朝吨至诵千吨吗发酵甚罐链霉访素的正发现——No自be是l建Pr抖iz泡eWA某KS院MA迎N,题S鱼el蚊ma声n角(1针88贩8.指7.堪22凶-1姓97满3.滨8.毒16斑)美国运微生骑物学滑家。欧生于锋乌克物兰的由普里抛鲁卡层。在惕奥德拦赛读箭完高蹦级中虏学，求于19京10年赴翠美，19暴15年毕造业于Ru馋tg直er锻s尸Co份ll暴eg愉e19绕25年任略该学姨院副败教授19找31年升黄任教波授19英49便-1族95砌8年任峰微生袖物学映研究贼所所妄长链霉叉素是屿第一徒个能笛有效秤治疗竞结核浅病的钩药物Wa泛ks束ma料n的发燃现开聪启了蒸一扇僵创新期之门瓣，上井世纪50年代泡，新弹抗生陕素陆花续出押现，垒弥补尚了链摆霉素旷的缺勾点二柱、发晒酵工腔程的斯发展浑历程发酵蜡工程欧的过唯去——发展荣的年瞒鉴第一隐阶段19鼠00年前白酒际、醋摇、酒扰精使用璃温度畜计、胞比重稿计和贝热交符换器分批蠢培养使用哄纯酵动母培值养物阴（18冠96年）醋，用喂优质迟醋接嘉种发历酵第二藏阶段19然00真-1蔬94凉0面包棚酵母翅、甘兆油、根柠檬蚁酸和赌丙酮非丁醇pH离线井控制持、温仇度控蹦制分批饱和补波料培肃养应用这纯培蛙养技乞术第三铜阶段19胜40-目前青霉继素、纱氨基税酸、汽核苷俘酸、啦酶可灭厨菌的pH和溶很氧电就极，店计算笼机控那制分批催和补酱料，耍连续遥培养勿开始菌种昼筛选登程序捷重要发酵阁工程邀的过什去——发展给的年领鉴第四甜阶段19轰60年-目前用烃神和别陡的贮尸存物薯生产览单细过胞蛋速白计算位机控室制连续评培养+培养筝基再杆循环生产拖菌株降的遗看传工脸程技浇术第五伐阶段19泥79年-目前通常谜微生真物不指产生筹的异爹质化冻合物彻，如岛胰岛矛素、妙干扰均素更先激进的求控制挥手段手和传言感期分批取，补防料-分批副或连丽续用基用因工法程技堂术将慨外源奶基因桑引入艰微生抄物宿注主第六麦阶段19快90年-目前解决块能源营、资就源、酬环境柱等问涝题的绒工业枕应用基因修组学戒、蛋打白组箭学、貌代谢涝组学筑等技浇术紧恶密结闪合组学岗技术俯与发爽酵工谁程代谢业控制怕发酵庸技术发酵堂工程际的现茂在和骂未来——生物率技术乔的三庸次浪货潮公司泽数量生物患医药转基凤因植急物工业色生物梦技术第一破次浪态潮第二炭次浪掀潮第三胞次浪买潮19功80恳-1氏99章019砍91侦-2嘉00重020脉01做-红色响生物校技术绿色宽生物选技术白色土生物恒技术三、魄生化顺工程渔的研丈究进阁展和腹主要欠研究削内容生化骂工程诉的研椒究进赢展20世纪40年代役初抗哗生素枪工业员的兴肿起，政标志胖着发种酵工营业进准入了气一个浴新阶戏段40年代糠末一码门反塘映生糖物和拉化工慎相交牛叉的丙学科——生化怖工程躁诞生19袍54年，Ha裕st嫂in音g指出经，生底化工饿程要武解决简的十往大问吵题是连深层扒培养真、通聋气、猴空气淋除菌泪、搅臂拌、某结构妈材料都、容头器、定冷却这方式汇、设忍备及饶培养挥基除遗菌、霸过滤袋、公关害19符64年Ai毕ba等人外认为扰通气值搅拌猫与放娱大是裹生化角工程批学科松的核糕心，香其中好放大其是生题化工箩程的圾焦点20世纪60年代岭中期昌，建集立了腐无菌退操作阿的一离整套雁技术19加73年Ai液ba等人驳进一座步指欧出，鸟在大袜规模妹研究关方面晶，仅涛仅把悠重点六放在仗无菌荣操作慎、通龟气搅列拌等热过程鸟的物业理现伞象解顶析和字设备茄的开敲发上施是不罪够的丑，应村当进智一步奖开展就微生践物反雹应本矩质的妹研究19讲79年，恭日本昌学者插山根映恒夫班编著叶了《生物渐反应链工程》一书柳，认制为生壶物反以应工桐程是嘴一门骆以速浮度为辰基础牲，研膨究酶诸反应歉、微疮生物抵反应稳及废众水处雾理过票程的状合理牺设计艘、操变作和赠控制错的工且程学19些85年，睛德国扒学者济卡尔·许格游尔提奏出生颤物反掠应工父程的适研究膛应当肤包括霜两个饥方面蛛的内你容：岂一是宏观猎动力阶学，它市涉及肉生物染、化诉学、土物理汇之间好的相户互关削系；毫二是生物丙反应击器工哀程，它斩主要蜓涉及企反应列器本胸身，李特别啊是不范同的糊反应悲器对挡生物荡化学罪和物福理过街程的染影响生化穗工程膜的研才究进脂展生化处工程撒的定思义研究进“利酸用生裕物催晚化剂俭（酶陆或细姑胞）氏从事呼生物呢技术雾产品粘的生检产过掘程”杰的工触程科数学。将工旋程原算理应匀用于析开发填和分绣析生申物过卷程的风科学柳。生物奏反应钞工程冠是化学桂工程与生物富技术的交朵叉学亲科。固是应胞用化笔学工薪程的玻原理售与方卖法将冷生物周技术思的实腹验室糕成果碧进行工业刻开发的一撤门学肌科。目前惹一般稀认为生化扒工程是一彼门以重生物盲反应泪动力荡学为指基础恢，研龙究生皇物反敬应过尤程优搜化和疯控制芽以及读生物茄反应抗器的案设计汽、放样大与术操作划的学断科。生化盯工程的研静究主峡要采估用化远学动具力学服、传环递过牺程原站理、纳设备混工程樱学、纽奉过程螺动态翅学及甘最优器化原而理等武化学阀工程常学原逆理，识也涉抬及到守生物秋化学臭、微剧生物陆学、挣微生晒物生寄理学亡和遗寒传学旨等许正多学视科领懂域，铃因此样是一沈门综雄合性警很强性的学带科。生化柱工程的核浮心是场生物艳反应傅过程嫂的数忍量化勾处理怨和动糕力学读模型倡的建萌立，云实现宏发酵仪过程欲优化呢则是太生物烤反应仿工程认的研联究目殿标。生化路工程孝主要镜内容生化工程生化反应动力学生化反应器酶反应动力学细胞生长动力学理想流动生化反应器生化反应器的流动模型工业化反应器生化业反应扔动力生学的归研究盒内容均相简酶催骄化反陷应动辟力学固定烈化酶单催化岁反应破动力碰学游离炊细胞伤培养但过程饿反应榨动力稳学固定作化细任胞反继应动兄力学混合杜培养读细胞命反应晒动力伟学生物莲反应费工程勒的特克点采用疾生物便催化宁剂原料享为可姻再生祸资源反应旁条件氏温和产物座浓度载较低生物驼学工程扔学化学生化偷工程（生金化反酿应工良程）数学昂模型经验惕模型半经晌验模选型机理纽奉模型主要耀包括陵：细银胞生掩长、左产物宵合成疾和基靠质消促耗三随类动棕力学宜模型生物指反应信器生物堆反应限器的乎传递难特性（传服质、辰传热仆、动它量传志递）生物刊反应浆器的讽设计杠与放奖大生物研反应渴器工跪程的秒研究朴内容包括姜：生筋物反赶应器响的形巨式、犬结构穴、操邻作方卖式、遣物料屿的流成动与麦混合藏状况舌、传悉递过裙程特污征等以上且因素偿是影伸响微焦生物怀反应瓦宏观励动力督学的有重要站因素生物仍反应越器中销复杂陶的相粒互关筝系反应皱器的映类型通气们搅拌暖式反脖应器气体柴搅拌区式反狐应器斜（气伸升式坡反应注器）管式族反应瓣器动、打植物傅细胞资培养碑反应域