【正文】 速率問題是理論上正確性和技術(shù)上可行性的一個(gè)重要衡量標(biāo)志和判斷標(biāo)準(zhǔn)，也是技術(shù)先進(jìn)性的反映， 更是生物反應(yīng)工藝、工程探索結(jié)果的表現(xiàn)。 一般來講，過程速率與過程推動(dòng)力（ driving force）成正比，與過程阻力成反比。即： 過程速率＝ f（過程推動(dòng)率 /過程阻力） 最優(yōu)化概念 生物技術(shù)反應(yīng)過程優(yōu)化中，目前主要采用基于動(dòng)力學(xué)（ kiics）的最佳工藝控制點(diǎn)為依據(jù)的靜態(tài)（ static state）操作方法，是化學(xué)工程宏觀動(dòng)力學(xué)概念在發(fā)酵工程（ fermentation technology）上的延伸?，F(xiàn)在，以細(xì)胞代謝流分析與控制為核心的生物反應(yīng)最優(yōu)化觀點(diǎn)正日益受到重視。生物反應(yīng)過程中的基因、細(xì)胞、工程三個(gè)水平上進(jìn)行過程優(yōu)化。從單元操作到系統(tǒng)工程，從宏觀經(jīng)驗(yàn)描述到微觀的本質(zhì)認(rèn)識(shí)，對于過程工藝優(yōu)化具有重要意義。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)概念 技術(shù)經(jīng)濟(jì)概念始終貫穿于生物技術(shù)產(chǎn)品的整個(gè)開發(fā)中，對于不同階段，均應(yīng)有技術(shù)評價(jià)（ estimates of technical economics）。特別在小試（ smallscale production）階段，往往不容忽視?？梢酝ㄟ^技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析判斷科學(xué)自由探索中的潛在應(yīng)用價(jià)值，以便進(jìn)一步開發(fā)。在中試（ pilotscale production）和示范工程建設(shè)（ demonstrating engineering construction）中，更不能離開技術(shù)經(jīng)濟(jì)的參與。只有經(jīng)過反復(fù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)。才能確保所開發(fā)的生物技術(shù)方案的科學(xué)性和合理性。 上游生物技術(shù)工程化的概念 隨著基因重組（ gene rebination）技術(shù)、蛋白修飾（ protein modification）技術(shù)，細(xì)胞融合（ cell conjugation）技術(shù)和固定化（ immobilization）技術(shù)的逐步成熟，上游生物技術(shù)（ upstream bioprocessing）已經(jīng)進(jìn)入工程化階段。特征是可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)改進(jìn)天然的或構(gòu)建新的生化物質(zhì)或體系（核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)體及多糖復(fù)合物等）以及新的代謝步驟與途徑，并對他們在生物體內(nèi)外的作用加以研究與應(yīng)用。 細(xì)胞代謝與培養(yǎng)工藝過程一體化的概念 生物反應(yīng)過程產(chǎn)物實(shí)質(zhì)上是細(xì)胞代謝產(chǎn)物，胞內(nèi)基因水平（ intracellular gene level）的信息流決定了細(xì)胞代謝流分布的空間與時(shí)間的基本特征，而生物反應(yīng)器只是在環(huán)境條件和過程傳遞特征上，從物料和能量供應(yīng)上對這一代謝流產(chǎn)生影響。當(dāng)前生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的特點(diǎn)是必須將細(xì)胞代謝過程（微觀分子細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié)）與培養(yǎng)工藝過程（宏觀工程水平的傳遞特性）進(jìn)行深度結(jié)合；由宏觀推向微觀，強(qiáng)調(diào)在對細(xì)胞代謝深入發(fā)展的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，以多尺度的工程學(xué)觀點(diǎn)研究過程特性。 生化反應(yīng)過程的目的 ： 利用生物體或細(xì)胞或其部分，特別是微生物細(xì)胞本身的代謝（發(fā)酵）能力獲得相應(yīng)產(chǎn)物（品）（ 發(fā)酵產(chǎn)品 ）。 微生物產(chǎn)物 ：微生物細(xì)胞，酶，藥物活性物質(zhì)， 特殊化學(xué)物質(zhì)和食品添加劑 ? 定義： 以獲得具有多種用途的微生物菌體細(xì)胞為 目的產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，包括單細(xì)胞的酵母 和藻類、擔(dān)子菌，生物防治的蘇云金桿菌 以及人、畜防治疾病用的疫苗等。 ? 特 點(diǎn)：細(xì)胞的生長與產(chǎn)物積累成平行關(guān)系，生長速 率最大時(shí)期也是產(chǎn)物合成速率最高階段，生 長穩(wěn)定期產(chǎn)量最高。 ◆ 生產(chǎn)細(xì)胞物質(zhì) ◆ 微生物酶發(fā)酵 ?酶的特點(diǎn)： 易于工業(yè)化生產(chǎn)，便于改善工藝 提高產(chǎn)量。 ?分 類：胞內(nèi)酶和胞外酶 ?生物合成特點(diǎn)：需要誘導(dǎo)作用或阻遏、抑制等 調(diào)控作用的影響，在菌種選育、 培養(yǎng)基配制以及發(fā)酵條件等方面 需給予注意。 ◆ 微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵 ? 包括初級(jí)代謝產(chǎn)物、中間代謝產(chǎn)物和次級(jí) 代謝產(chǎn)物。對數(shù)生長期形成的產(chǎn)物是細(xì)胞 自身生長所必需的，稱為初級(jí)代謝產(chǎn)物或中 間代謝產(chǎn)物。 ? 各種次級(jí)代謝產(chǎn)物都是在微生物生長緩慢或停止生長時(shí)期即穩(wěn)定期所產(chǎn)生的，來自于中間代謝產(chǎn)物和初級(jí)代謝產(chǎn)物。 ◆ 微生物的生物轉(zhuǎn)化 ? 定 義：利用生物細(xì)胞對一些化合物某一特定部 位（基團(tuán)）的作用，使它轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相 類似但具有更在經(jīng)濟(jì)價(jià)值的化合物。 ? 特點(diǎn)： 最終產(chǎn)物是由微生物細(xì)胞的酶或酶系對底 物某一特定部位進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而形成的。 ◆ 微生物特殊機(jī)能的利用 ? 利用微生物消除環(huán)境污染 ? 利用微生物發(fā)酵保持生態(tài)平衡 ? 微生物濕法冶金 ? 利用基因工程菌株開拓發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)的新 領(lǐng)域（新產(chǎn)品、新過程）。 生化工程產(chǎn)品簡介 ? 發(fā)酵食品 ? 有機(jī)酸 ? 氨基酸 ? 核酸類物質(zhì) ? 酶制劑 ? 醫(yī)藥工業(yè) （ 抗生素 … ） ? 飼料工業(yè) （ 單細(xì)胞蛋白 ? 環(huán)境工程 （ 廢物處理 ） ? 其它 （ 冶金工業(yè) … ） biological engineering ? Fermented Foods ? Organic Acids ? Amino Acids ? Nucleotides ? Enzymes ? Pharmaceutical (Antibiotics…) ? Feedstuff (eg. SCP) ? Environmental Application (Waste Treatment) ? Others (eg. Metallurgical industry) ◆ 課程內(nèi)容 ? 微生物生長、 發(fā)酵反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析； ? 生產(chǎn)過程的參數(shù)檢測與控制； ? 反應(yīng)器設(shè)計(jì)與分析 ； ? 固定化酶與固定化細(xì)胞及應(yīng)用； ? 動(dòng)植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)等內(nèi)容 主要參考教材 – 1 新編生物工藝學(xué) 俞俊棠 化工出版社 – 2 微生物工程 曹軍衛(wèi)主編 科學(xué)出版社 – 3 發(fā)酵工藝原理 熊宗貴 醫(yī)藥科技出版社 – 4 生物工藝原理 賀小賢 化工出版社 – 5 氨基酸生產(chǎn)工藝學(xué) 張克旭 – 6 微生物發(fā)酵的代謝與控制 張克旭 輕工出版社 參考期刊雜志 ； ； ； ； ； ； ； ； 。