【正文】 lococcus aureus 16 放線菌（ Actinomyces） 因 菌落呈放射狀而得名，大多數(shù)是腐生菌。 ， 在工業(yè)上利用大腸桿菌的谷氨酸脫羧酶進行谷氨酸定量分析 。按其形態(tài)分為球菌、桿菌和螺旋菌 ? 其中發(fā)酵工業(yè)中常用的為桿菌 。 ◆ 新型分離方法和設備的研發(fā) ， 特別是針對蛋白質(zhì) 、 多肽產(chǎn)品的分離 。 13 生化工程的基本內(nèi)容 ◆ 新型生物反應器的研究開發(fā)，特別是針對基因工程產(chǎn)品和動、植物細胞培養(yǎng)的產(chǎn)品的投產(chǎn)研制新型生物反應器。據(jù)美國和歐盟預測生物技術產(chǎn)業(yè)在未來 10年內(nèi)將增長 1020倍，生物化工產(chǎn)品在化學工業(yè)中的比重也將提高一倍。 ? 現(xiàn)代生物技術包括基因工程，細胞工程，酶工程，蛋白質(zhì)工程和發(fā)酵工程 5 生物反應器 檢測控制系統(tǒng) 細胞 酶 （ 游離或固定化 ） 空氣 生物催化劑 除菌 空氣 能量 提取精制 產(chǎn)品 副產(chǎn)品 廢物 原料 基質(zhì)或培養(yǎng)基 營養(yǎng)物 滅菌 生物反應過程示意圖 下游過程 生物反應過程(中游過程 ) 上游過程 6 7 8 生化工程發(fā)展簡史 傳統(tǒng)的生物技術制品： 如傳統(tǒng)的發(fā)酵制品 , 生產(chǎn)技術帶有濃郁的地方性和經(jīng)驗性的特點 ,設備簡單 . 20世紀初 , 微生物產(chǎn)品有所發(fā)展 ,但主要屬于初級代謝產(chǎn)物 , 厭氣發(fā)酵 , 設備也相對簡單（乳酸，乙醇，丙酮）。它即可視為化學工廠的一個分之，又可認為是生物工程的一個組成部分。是以應用基礎研究為主，是走向產(chǎn)業(yè)化的必由之路。 20世紀 40年代 ,抗生素的發(fā)展 ,使生化工程誕生 . 特點是好氣發(fā)酵 ,產(chǎn)物結構復雜 ,次級代謝物 , 培養(yǎng)液含量低 ,無菌條件高 . 20世紀 50年代 , 氨基酸工業(yè) , 60年代 : 酶制劑 . 70 年代 : 干擾素 , 胰島素 , 生長激素 , 乙肝疫苗 , 單克隆抗體 . 9 1985 年 1996 年 領域 銷售額 / 億元 占總銷售額 /% 銷售額 /億元 占總銷售額 /% 農(nóng)業(yè) 醫(yī)藥 輕化工 合計 1 . 4 0 . 2 1 2 . 6 54 8 38 100 15 2 1 . 2 7 7 . 9 1 1 4 . 1 1 3 . 1 1 8 . 6 6 8 . 3 100 我國現(xiàn)代生物技術產(chǎn)品年銷售情況 10 11 生物化工產(chǎn)品的特定產(chǎn)物和反應條件，決定了常規(guī)工業(yè)反應裝置和分離純化設備必須經(jīng)過專門的設計和改進后才能得以應用，新型高性能的生化反應器和高效分離純化設備、分離介質(zhì)以及反應工藝及分離工藝的研制開發(fā)是生物化工產(chǎn)業(yè)開發(fā)的重點領域。 12 目前生物化工的發(fā)展速度顯然不能適應生物技術產(chǎn)業(yè)化的飛速發(fā)展。重點在于生物安全。 ◆ 各種描述生物反應過程的數(shù)學模型的建立 ， 將有利于過程的控制和優(yōu)化以及計算機的應用 。 包括醋酸桿菌屬 （ Acetobacter） ,乳酸桿菌屬 （ Lactobacillus） ,芽孢桿菌屬 （ Bacillus） ,如枯草芽孢桿菌（ Bacillus subtilis） 可生產(chǎn) α 淀粉酶和蛋白酶和 5’ 核苷酸酶等 。 利用大腸桿菌制取天冬氨酸 、 蘇氨酸和纈氨酸 。介于細菌和霉菌呈長的細絲，與霉菌相似，但寬度與細菌相似，無橫隔，為單細胞，菌絲無完整的核，為原核生物。其中鏈霉菌屬（ Streptomyces） 自 1942年， Waksman 發(fā)現(xiàn)灰色鏈霉菌（產(chǎn)鏈霉素）相繼發(fā)現(xiàn)了發(fā)酵工業(yè)中常用的有龜裂鏈霉菌（生產(chǎn)土霉素），紅鏈霉菌（產(chǎn)紅霉素），金黃色鏈霉菌（產(chǎn)金霉素），委內(nèi)瑞拉鏈霉菌（產(chǎn)氯霉素），卡那鏈霉菌（產(chǎn)卡那霉素）。如絳紅小單胞菌和棘孢小單孢菌屬都產(chǎn)（產(chǎn)慶大霉素） 17 單細胞 ， 卵圓形 ， 圓形或圓柱形 。 酵母的繁殖通常以芽殖為主 。其繁殖能力強，以無性和有性孢子繁殖，生長方式以菌絲末端伸長和頂端分支。黃曲霉，產(chǎn)生液化型的淀粉酶。如多糖 ， 橡膠物質(zhì) ， 抗癌藥物的開發(fā) “ 1， 2β葡萄糖苷酶及某些多糖物質(zhì)具有抗癌作用 。 噬菌體 凡用細菌和放線菌為生長菌株的發(fā)酵工業(yè) ， 均存在噬菌體的問題 。 杜氏藻（鹽藻 ) 光能轉(zhuǎn)化率高，生長繁殖快的單細胞藻。我國是海洋大國，海洋生物資源十分豐富，在即新的世紀，利用我們自身的這種優(yōu)越的自然條件發(fā)展海洋生物技術，開發(fā)海洋生物新產(chǎn)品已刻不容緩。 波長在 () 107 m的 X 射線 /γ 射線 (Co60) 在 工業(yè)上還少采用。 ⊙ 濕熱滅菌法：利用飽和蒸汽滅菌。 35 利用過濾的方法截留微生物的方法。方法簡單、滅菌徹底，但適用范圍有限 ◎ .過濾除菌法： 36 表 3 6 各種滅菌方法的特點及適用范圍 滅菌方法 原理及條件 特點 適用范圍 火焰滅菌法 利用火焰直接把微生物殺死。 射線滅菌法 用射線穿透微生物細胞進行滅菌 使用方便，但穿透能力較差，適用范圍有限 一般只適用于無菌室，無菌箱搖瓶間和器皿表面的消毒 化學式劑滅菌法 利用化學試劑對微生物的氧化作用或損傷細胞等進 行滅菌 使用方法較廣，可用于無法用加熱方法進行滅菌的物品 常用于環(huán)境空氣的滅菌及一些表面的滅菌 過濾除菌法 利用過濾介質(zhì)將微生物菌體細胞過濾進行除菌 不改變物性而達到滅菌目的，設備要求高 常用于生產(chǎn)中空氣的凈化除菌，少數(shù)用于容易被熱破壞的培養(yǎng)基的滅菌 37 . 培養(yǎng)基滅菌 培養(yǎng)基中含有豐富的營養(yǎng)，工業(yè)化生產(chǎn)中，體積大，生產(chǎn)的時間長，很易受到雜菌的污染。 常采用的條件為： 121℃ ， 2030 min。 B:非對數(shù)死亡規(guī)律 ： 對于耐熱性的微生物芽孢，其死亡不符合對數(shù)規(guī)律。有耐熱的芽孢（ R型）轉(zhuǎn)變?yōu)樗劳龅难挎?(D型），需經(jīng)過敏感的中間過程（ S型）。其關系用Arrhenius方程表示 : K=Aexp(－ ⊿ E/RT) 41 42 式中： A— 常數(shù)（ s1 or min1)； R— 氣體常數(shù)， J/mol?K。 t — 滅菌時間（ min,s)。滅菌溫度升高時，微生物殺死速率的提高要超過營養(yǎng)成分破壞的速率。 已知 ⊿ ES=283460 J/mol, As= 1036 (min1) ； ⊿ EB=92114 J/mol, AB= 1010 (min1) 解： 由（ 1）式，即㏑ K= ㏑ A－ (⊿ E /RT)得 ㏒ Ks= ㏒ As － ⊿ ES /( RT) ∴ Ks在 120 ℃ 時為 (min1) 150 ℃ 時為 (min1)滅菌速率常數(shù)提高 463倍。