生化工程第一章

生化工程姚璐曄生化工程主要內容生化工程生化反應動力學生化反應器酶反應動力學細胞生長動力學理想流動生化反應器生化反應器的流動模型工業(yè)化反應器生化工程講授內容

第一章緒論第二章培養(yǎng)基滅菌空氣除菌第三章均相酶催化反應動力學第四章固定化酶第五章微生物反應動力學第六章理想流動反應器第七章傳遞過程第一章緒論一、青霉素、鏈霉素的發(fā)現及其工業(yè)化生產二、發(fā)酵工程的發(fā)展歷程三、生化工程的研究進展和主要研究內容一、青霉素、鏈霉素的發(fā)現及其工業(yè)化生產TheStoryofPenicillinAlexanderFleming青霉素的生產是生物學家和化學工程師展開合作研究的范例：

1928年，英國的微生物學家亞歷山大·弗萊明在分離金黃色葡萄球菌時，發(fā)現其中的一個平板不小心污染了霉菌。一般情況下，這種平板會被當作實驗失敗處理掉，但細心的弗萊明發(fā)現在霉菌菌落周圍，金黃色葡萄球菌的生長受到了抑制，他敏感的意識到可能是霉菌產生了一種能殺死細菌的物質。弗萊明將這個霉菌分離出來進行培養(yǎng)，在霉菌培養(yǎng)液中分離得到這種能殺死細菌的物質——青霉素。

PenicillinInhibitstheBacterialGrowthWhatIsthePenicilliumLike?

弗萊明小心地保存著這株霉菌，但這個發(fā)現在很長的一段時間沒有受到當時學術界的重視。在二次世界大戰(zhàn)期間，人們開始重視弗萊明的發(fā)現，由于磺胺類藥物的副作用較大并且作用范圍較小而受到限制，迫切需要副作用小而且廣譜的抗生素應用于治療傷口感染。

牛津大學的HowardFlorey和ErnstChain決定對弗萊明的發(fā)現進行工程開放。通過幾個月的努力，他們分離得到了一些青霉素用于治療實驗動物，取得較好的效果。不久之后，他們開始將青霉素應用于警察受傷后的血液感染。MorePenicillin=MoreLifeSurvived

青霉素在初期的療效非常好。但遺憾的是，由于青霉素供應不足，常常導致傷員傷口復發(fā)而死亡。為了生產得到大量的青霉素，需要進行青霉素的工程開發(fā)，這需要微生物生理學家、生命科學家和化學工程師的共同參與。當時英國正處于戰(zhàn)爭狀態(tài)，英國的工業(yè)將主要精力都投入到了戰(zhàn)爭狀態(tài)。而美國當時還沒有卷入戰(zhàn)爭，Florey和他的助手力圖勸說美國的公司致力于青霉素的開發(fā)。因此當時的Merck，Pfizer，Squibb和USDA北部研究室等投入到青霉素的工程開發(fā)研究之中。早期青霉素生產技術EarlypenicillinculturefacilityattheSirWilliamDumnSchoolofPathology,Oxford,England.

ResearchrestrictedduetoWorldWarⅡ.Initiallyproducedinmilkbottles.ProductionshiftedtoAmericatoavoidGermanbombs.40年代的青霉素工廠

OneofthefirstPenicillinfactories,TerreHaute,IndianaJune1944青霉素工業(yè)化生產替代了低效的實驗室生產方法，以滿足軍用需求和少量的民用需求。1945年諾貝爾醫(yī)學獎（青霉素的發(fā)現及應用研究）1.英國的亞歷山大·弗萊明（AlexanderFleming）2.澳大利亞病理學家弗洛里（HowardFlorey）和生物學家錢恩（ErnestBorisChain）

（獎勵青霉素的發(fā)現及應用研究）青霉素分離流程圖青霉素發(fā)酵液，過濾，溶劑萃取，活性炭處理，結晶，晶體過濾，晶體洗滌，晶體過濾和干燥青霉走素發(fā)寄酵——重大洲貢獻時間隱：20世紀40飲-6循0年代大規(guī)局模液壯體發(fā)巖酵罐攪拌指裝置鈔（攪傘拌槳脾、軸突封）通氣遣裝置止（空拿氣過黨濾、疲分散催器）滅菌前裝置敏（管夠路、默閥門哀、罐房誠內）無菌若狀態(tài)刪（接遷種、采采樣董、隔臺離）控制義裝置延（溫蒸度、pH、溶烈氧、竟消泡改）流加耐裝置用（堿幣、葡抹萄糖皮、前災體）目前朵規(guī)模檔：百尤噸至擺千噸境發(fā)酵面罐鏈霉執(zhí)素的柔發(fā)現——No痛be克l蛋Pr腎iz姐eWA騰KS股MA越N,想S低el輸ma食n獨(1換88漿8.隨7.恨22描-1肅97百3.胡8.嫩16五)美國緣瑞微生者物學攝家。泄生于根烏克誓蘭的恐普里冷魯卡廉。在伙奧德驢賽讀嗽完高停級中舞學，抬于19租10年赴礎美，19災15年畢爐業(yè)于Ru教tg但er惱s籌Co頑ll寒eg笨e19仿25年任揉該學西院副輩教授19灣31年升階任教菌授19眠49桂-1損95賀8年任棄微生糟物學播研究槽所所吉長鏈霉稈素是中第一忘個能釘有效禿治療敬結核糾病的類藥物Wa烈ks榨ma擾n的發(fā)霸現開鹿啟了菊一扇危創(chuàng)新下之門塑，上寸世紀50年代蒸，新謹抗生蹈素陸渠續(xù)出耗現，華彌補童了鏈龜霉素且的缺惜點二旦、發(fā)漫酵工貪程的德發(fā)展屯歷程發(fā)酵多工程叨的過靈去——發(fā)展毯的年銅鑒第一鹿階段19耳00年前白酒榴、醋尚、酒店精使用粱溫度段計、申比重遞計和裂熱交肚換器分批艇培養(yǎng)使用件純酵展母培糟養(yǎng)物飼（18肉96年）輪，用絞優(yōu)質畜醋接電種發(fā)迎酵第二朋階段19糕00吉-1腰94進0面包蜻酵母態(tài)、甘都油、所檸檬艇酸和爐丙酮祝丁醇pH離線還控制困、溫丑度控揉制分批記和補揪料培啄養(yǎng)應用粒純培乒養(yǎng)技怕術第三獨階段19歌40-目前青霉句素、爆氨基薪酸、選核苷喊酸、層酶可滅欺菌的pH和溶獨氧電舒極，謙計算侄機控撿制分批綿和補雀料，遞連續(xù)抽培養(yǎng)凝開始菌種撒篩選督程序鞠重要發(fā)酵勻工程跳的過墓去——發(fā)展夠的年旗鑒第四約階段19享60年-目前用烴看和別蘇的貯嗽存物激生產糟單細鑒胞蛋集白計算桑機控點制連續(xù)康培養(yǎng)+培養(yǎng)撈基再箭循環(huán)生產球菌株亡的遺段傳工達程技箏術第五掙階段19擱79年-目前通常緩微生傷物不箭產生存的異寺質化然合物愧，如綱胰島挽素、脆干擾泰素更先守進的饑控制駐手段杏和傳純感期分批逝，補革料-分批?；蜻B迫續(xù)用基騙因工健程技劫術將腫外源掀基因醬引入峽微生儀物宿身主第六脾階段19海90年-目前解決巧能源黨、資匠源、警環(huán)境拖等問憲題的簽工業(yè)偵應用基因間組學缸、蛋累白組能學、臨代謝孫組學怪等技僅術緊咱密結窗合組學胃技術依與發(fā)路酵工膜程代謝各控制通發(fā)酵上技術發(fā)酵膠工程樂的現上在和皆未來——生物辜技術錘的三淹次浪散潮公司投數量生物窮醫(yī)藥轉基崗因植熟物工業(yè)魂生物咳技術第一蔥次浪雖潮第二你次浪邀潮第三泉次浪懸潮19鹽80撥-1識99偉019償91發(fā)-2暫00鳳020功01縮慧-紅色質生物丙技術綠色洗生物踢技術白色對生物拌技術三、妙生化見工程仍的研旦究進惱展和觀主要斜研究樹內容生化夫工程個的研要究進烈展20世紀40年代徹初抗感生素伏工業(yè)李的興影起，蘿標志先著發(fā)倒酵工霧業(yè)進執(zhí)入了策一個影新階油段40年代鼓末一品門反冷映生禮物和廢化工臨相交洪叉的屠學科——生化晌工程騎誕生19巴54年，Ha賣st啟in結g指出卷，生湊化工盜程要瓦解決暴的十竊大問遭題是舌深層玻培養(yǎng)臟、通玩氣、權空氣殼除菌虜、攪通拌、翁結構捉材料傷、容講器、亭冷卻斧方式宴、設害備及趙培養(yǎng)功基除改菌、屬過濾態(tài)、公西害19寶64年Ai遙ba等人奔認為慢通氣農攪拌改與放阿大是毫生化孔工程帖學科詠的核墾心，芒其中幣放大遞是生癥化工強程的辜焦點20世紀60年代錢中期舞，建句立了振無菌銜操作假的一嘩整套榜技術19啟73年Ai瞞ba等人尋進一連步指騰出，化在大惰規(guī)模愧研究蠻方面完，僅憤僅把水重點透放在班無菌崇操作綢、通駛氣攪姓拌等才過程砌的物擴理現賣象解塑析和板設備話的開紗發(fā)上跪是不兩夠的茂，應轟當進蘆一步挎開展怕微生染物反辱應本肺質的養(yǎng)研究19匪79年，姐日本傅學者宇山根消恒夫縮慧編著薦了《生物史反應蒸工程》一書砌，認姥為生得物反箱應工蛙程是落一門敲以速攪度為輛基礎蜂，研孝究酶哪反應裹、微景生物崗反應氧及廢晝水處員理過祥程的嘗合理廊設計坡、操嫩作和們控制雄的工云程學19國85年，離德國巷學者某卡爾·許格橡爾提夜出生筐物反卵應工域程的糞研究璃應當翁包括誕兩個按方面識的內間容：島一是宏觀犧動力放學，它恰涉及傍生物乞、化偶學、牌物理創(chuàng)之間礦的相河互關機系；兄二是生物掏反應鋸器工諒程，它仁主要吼涉及球反應凡器本批身，縫特別貿是不誓同的加反應殼器對皆生物煌化學團和物烘理過某程的戚影響生化敏工程本的研垮究進均展生化斜工程舉的定上義研究培“利獅用生嘗物催逮化劑候（酶摘或細張胞）帆從事風生物助技術興產品余的生隨產過適程”裹的工氧程科酒學。將工銹程原滴理應奧用于吵開發(fā)黑和分膚析生匆物過西程的災科學餐。生物波反應棟工程竭是化學偏工程與生物確技術的交忍叉學原科。屬是應辣用化錫學工跡程的靠原理倡與方政法將灘生物杠技術特的實工驗室跨成果些進行工業(yè)萌開發(fā)的一皆門學駝科。目前笨一般列認為生化獎工程是一巨門以歇生物父反應追動力夾學為地基礎專，研閥究生型物反旅應過勾程優(yōu)躍化和省控制斜以及差生物仿反應導器的離設計甩、放嬌大與蛛操作真的學聚科。生化甚工程的研當究主零要采勿用化味學動膊力學懼、傳稀遞過洽程原山理、硬設備纖工程俊學、趙過程聽動態(tài)顧學及常最優(yōu)菜化原獵理等枝化學競工程賺學原陵理，禿也涉挪及到悉生物弱化學惑、微砍生物友學、蕩微生望物生蒙理學傷和遺山傳學瀉等許刑多學伙科領識域，色因此界是一還門綜柳合性爽很強閣的學翠科。生化蚊工程的核金心是念生物念反應鏟過程便的數錫量化外處理侄和動員力學藍模型率的建癢立，加實現困發(fā)酵偏過程劈燕優(yōu)化鐵則是漠生物薄反應凝工程夠的研疾究目奇標。生化剪工程片主要碎內容生化工程生化反應動力學生化反應器酶反應動力學細胞生長動力學理想流動生化反應器生化反應器的流動模型工業(yè)化反應器生化避反應竿動力棟學的肯研究獎內容均相理酶催陣化反吉應動聚力學固定卸化酶戶催化坊反應薦動力援學游離想細胞莫培養(yǎng)驗過程肯反應吵動力肢學固定俱化細義胞反嫌應動沸力學混合融培養(yǎng)未細胞與反應梨動力攪學生物揭反應滴工程竹的特賊點采用溜生物在催化謝劑原料巧為可糖再生長資源反應毒條件隙溫和產物說濃度售較低生物棄學工程吸學化學生化蠻工程（生祥化反差應工碎程）數學脹模型經驗拖模型半經企驗模神型機理躺模型主要浪包括茄：細仁胞生固長、贈產物稱合成追和基賣質消硬耗三畫類動資力學立模型生物臨反應列器生物僅反應如器的殃傳遞漲特性（傳滔質、羽傳熱副、動邊量傳芽遞）生物藝反應毫器的再設計查與放輩大生物傲反應軟器工情程的槐研究稅內容包括福：生批物反繼應器畝的形紹式、話結構挎、操努作方旁式、盡物料噴的流孩動與族混合屑狀況撲、傳姜遞過面程特系征等以上劃因素狹是影繭響微葡生物盒反應撥宏觀嶄動力到學的枯重要保因素生物譜反應碼器中吩復雜恭的相造互關漸系反應轎器的餅類型通氣貿攪拌喬式反蹤蝶應器氣體括攪拌氏式反液應器梨（氣幣升式蟲反應到器）管式驚反應牙器動、礎植物抗細胞唱培養(yǎng)蔥反應自器反應像器類巧型生物嗚反應宗器的位優(yōu)化尖與控薄制工程塑放大搖瓶位試驗小試中試工業(yè)兵化生漆產現代巾生化吸工程蹈的主五要研