【正文】 正交試驗設(shè)計、均勻設(shè)計、響應(yīng)面分析正交試驗設(shè)計：利用正交表來安排與分析多因素試驗的一種設(shè)計方法。正交實驗數(shù)據(jù)分析，見教材P112114例題，表416，同時確定因素的主次順序、各因素的優(yōu)水平、各因素水平的最優(yōu)組合。響應(yīng)面分析方法：適宜于解決非線性數(shù)據(jù)處理的相關(guān)問題，它囊括了試驗設(shè)計、建模、檢驗?zāi)Ｐ偷暮线m性、尋求最佳組合條件等眾多試驗和統(tǒng)計技術(shù)；通過對過程的回歸擬合和響應(yīng)曲面、等高線的繪制、可方便地求出相應(yīng)于各因素水平的響應(yīng)值。完整響應(yīng)面分析方法實驗設(shè)計通常包括：（1）Plackett—Burman實驗設(shè)計，（2）最陡爬坡實驗，（3）中心組合實驗設(shè)計三個過程。常用的滅菌方法有：干熱滅菌法、火焰滅菌法、電磁波射線滅菌法、濕熱滅菌法（主要是高壓蒸汽滅菌）、化學(xué)藥劑滅菌法、過濾除菌法等：微生物在某一特定條件下（主要是溫度和加熱方式）下的致死時間。：：隨著溫度升高，滅菌速率常數(shù)增加的倍數(shù)大于培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的分解速率常數(shù)的增加倍數(shù)。高溫瞬時滅菌法可以減少培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的破壞的原理：隨著溫度升高，滅菌速率常數(shù)增加的倍數(shù)大于培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的分解速率常數(shù)的增加倍數(shù)。因此，采用較高的溫度，較短的滅菌時間，可以減少培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的破壞。：指通過除菌處理使空氣中含菌量降低至一個極低的百分?jǐn)?shù)，從而能控制發(fā)酵污染至極小機(jī)會。，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達(dá)到除菌的目的。按除菌機(jī)制可分為：絕對（表面）過濾和深層介質(zhì)過濾。第七章種子的擴(kuò)大培養(yǎng)種子擴(kuò)大培養(yǎng)：指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處于休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。種子罐級數(shù)：是指制備種子需逐級擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)，取決于菌種生長特性、孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度、所采用發(fā)酵罐的容積。級數(shù)大，難控制、易染菌、易變異，管理困難，一般2～4級。種齡：是指種子罐中培養(yǎng)的菌絲體開始移入下一級種子罐或發(fā)酵罐時的培養(yǎng)時間。通常接種量：細(xì)菌15%，酵母菌510%，霉菌715%，有時2025%青霉素生產(chǎn)的種子制備過程：安瓿管→斜面孢子→大米孢子→一級種子→二級種子→發(fā)酵第八章發(fā)酵工藝控制微生物發(fā)酵的生產(chǎn)水平取決于生產(chǎn)菌種本身的性能和合適的環(huán)境條件。在分批培養(yǎng)過程中根據(jù)產(chǎn)物生成是否與菌體生長同步的關(guān)系，將微生物產(chǎn)物形成動力學(xué)分為①生長關(guān)聯(lián)型和②非生長關(guān)聯(lián)型。優(yōu)點在于使發(fā)酵系統(tǒng)中維持很低的基質(zhì)濃度。（2）半連續(xù)發(fā)酵：是指在補(bǔ)料－分批發(fā)酵的基礎(chǔ)上，間歇地放掉部分發(fā)酵液的培養(yǎng)方法。（3）連續(xù)發(fā)酵：指培養(yǎng)基料液連續(xù)輸入發(fā)酵罐，并同時放出含有產(chǎn)品的發(fā)酵液的培養(yǎng)方法。與傳統(tǒng)的分批發(fā)酵相比，連續(xù)培養(yǎng)有以下優(yōu)點：①維持低基質(zhì)濃度：可以除去快速利用碳源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不至于加劇供氧的矛盾；②避免培養(yǎng)基積累有毒代謝物；③可以提高設(shè)備利用率和單位時間的產(chǎn)量，節(jié)省發(fā)酵罐的非生產(chǎn)時間；④便于自動控制。Q發(fā)酵=Q生物+Q攪拌Q蒸發(fā)Q顯Q輻射生物熱(biologicalheat)是菌體生長過程中直接釋放到體外的熱能，使發(fā)酵液溫度升高。（1）影響酶的活性，當(dāng)pH值抑制菌體中某些酶的活性時，會阻礙菌體的新陳代謝；（2）影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的狀態(tài)，改變細(xì)胞膜的通透性，影響微生物對營養(yǎng)物的吸收和代謝產(chǎn)物的排泄；影響培養(yǎng)基中某些組分的解離，進(jìn)而微生物對這些成分的吸收；（3）pH值不同，往往引起菌體代謝過程的不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。碳源過多，特別是葡萄糖過量，或者中間補(bǔ)糖過多加上溶氧不足，致使有機(jī)酸大量積累而pH下降；②消泡劑加得過多；③生理酸性物質(zhì)的存在，銨被利用，pH下降。氮源過多，氨基氮釋放，使pH上升；②生理堿性物質(zhì)存在；③中間補(bǔ)料氨水或尿素等堿性物質(zhì)加入過多。如對產(chǎn)物形成而言便稱為產(chǎn)物合成的臨界氧濃度。h)。h)。泡沫的形成及其對發(fā)酵的影響在大多數(shù)微生物發(fā)酵過程中，通氣、攪拌以及代謝氣體的逸出，再加上培養(yǎng)基中糖、蛋白質(zhì)、代謝物等表面活性劑的存在，培養(yǎng)液中就形成了泡沫。泡沫的消除調(diào)整培養(yǎng)基中的成分（如少加或緩加易起泡的原料）或改變某些物理化學(xué)參數(shù)（如pH值、溫度、通氣和攪拌）或者改變發(fā)酵工藝（如采用分次投料）來控制，以減少泡沫形成的機(jī)會。采用機(jī)械消泡或消泡劑來消除已形成的泡沫。具體研究內(nèi)容：微生物生長過程中質(zhì)量的平衡；發(fā)酵過程中菌體的生長速率、基質(zhì)消耗速率和產(chǎn)物生成速率的相互關(guān)系；環(huán)境因素對這三種速率的影響。：181。=S:限制性基質(zhì)濃度mol/m3；KS:飽和常數(shù)mol/m3例：在一定條件下培養(yǎng)大腸桿菌，得如下數(shù)據(jù)：S(mg/l)153221μ(h1)利用MONOD方程作圖如下，求在該培養(yǎng)條件下，求大腸桿菌的μmax，KS和td?解：據(jù)圖可知，：1/181。max=90；根據(jù)可以求得：μmax＝(h1)。答：μD:則dX/dt0，培養(yǎng)罐內(nèi)細(xì)胞濃度不斷增加，營養(yǎng)物質(zhì)濃度隨之減少μD：則dX/dt=D：則dX/dt=0，細(xì)胞濃度不隨時間而變化，即培養(yǎng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。操作的稀釋率不是可以隨意改變的，而有一個限度。DC=μmS/(KS+S)第十章　下游加工過程概論下游技術(shù)（工程）（downstreamprocessing）：對于由生物界自然產(chǎn)生的或由微生物菌體發(fā)酵的、動植物細(xì)胞組織培養(yǎng)的、酶反應(yīng)等各種生物工業(yè)生產(chǎn)過程獲得的生物原料，經(jīng)提取分離、加工并精制目的成分，最終使其成為產(chǎn)品的技術(shù)。整個下游加工過程應(yīng)遵循下列四個原則1)時間短；2)溫度低,（選擇在生物物質(zhì)的溫度范圍內(nèi)）；3)pH適中。一般下游加工過程可分為4個階段1)培養(yǎng)液（發(fā)酵液）的預(yù)處理和固液分離；2)初步純化（提取）；3)高度純化（精制）；4)成品加工。凝聚——指在電解質(zhì)作用下，由于膠粒之間雙電層電排斥作用降低，電位下降，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象；常用的凝聚劑電解質(zhì)有：硫酸鋁Al2(SO4)3?18H2O（明礬）；氯化鋁AlCl3?6H2O。硫酸亞鐵FeSO4工業(yè)上使用的絮凝劑可分為三類：1）有機(jī)高分子聚合物，如聚丙烯酰胺類衍生物、聚苯乙烯類衍生物；2）無機(jī)高分子聚合物，如聚合鋁鹽、聚合鐵鹽等；3）天然有機(jī)高分子絮凝劑，如聚糖類膠粘物、海藻酸鈉、明膠、骨膠、殼多糖、脫乙酰殼多糖等。根據(jù)過濾機(jī)理，過濾操作可分為澄清過濾和濾餅過濾。常用破碎方法機(jī)械法：珠磨法（固體剪切作用）、高壓勻漿法（液體剪切作用）、超聲破碎法（液體剪切作用）、Xpress法（固體剪切作用）。結(jié)晶法：在固相析出過程中，析出物為晶體稱為結(jié)晶法。常用的沉淀法：鹽析法、有機(jī)溶劑沉淀法和等電點沉淀法等。原因如下：1）無機(jī)離子與蛋白質(zhì)表面電荷中和，形成離子對，部分中和了蛋白質(zhì)的電性，使蛋白質(zhì)分子之間的排斥力減弱，從而能夠相互靠攏；2）中性鹽的親水性大，使蛋白質(zhì)脫去水化膜，疏水區(qū)暴露，由于疏水區(qū)的相互作用導(dǎo)致沉淀；Ks鹽析法：在一定pH和溫度下，改變體系離子強(qiáng)度進(jìn)行鹽析的方法；β鹽析法：在一定離子強(qiáng)度下，改變pH和溫度進(jìn)行鹽析；常用的鹽析用鹽：硫酸銨、硫酸鈉，磷酸鹽，檸檬酸鹽。原理：（1）降低了溶質(zhì)的介電常數(shù)，使溶質(zhì)之間的靜電引力增加，從而出現(xiàn)聚集現(xiàn)象，導(dǎo)致沉淀。常用的有機(jī)溶劑沉析劑：乙醇：沉析作用強(qiáng)，揮發(fā)性適中，無毒常用于蛋白質(zhì)、核酸、多糖等生物大分子的沉析；丙酮：沉析作用更強(qiáng)，用量省，但毒性大，應(yīng)用范圍不廣；等電點沉淀：調(diào)節(jié)體系pH值，使兩性電解質(zhì)的溶解度下降，析出的操作稱為等電點沉淀。第十五章膜過濾法膜過濾法指以壓力為推動力，依靠膜的選擇性，將液體中的組分進(jìn)行分離的方法。在壓差的推動下，原料液中的溶劑和小的溶質(zhì)粒子從高壓的料液側(cè)透過膜到低壓側(cè)，所得到的液體一般稱為濾出液或透過液，而大的粒子組分被膜截留。在工業(yè)上用得最廣的膜材料是醋酸纖維素和聚砜。在超濾中，為減少濃差極化，通常采用錯流操作。污染原因：膜與料液中某一溶質(zhì)的相互作用；吸附在膜上的溶質(zhì)和其它溶質(zhì)的相互作用。經(jīng)清洗后如純水通量達(dá)到或接近原來水平，則認(rèn)為污染已消除。separationfactor分離因子membraneseparation膜分離ionexchange離子交換Biotechnology生物技術(shù)MetabolicControlfermentation代謝控制發(fā)酵DownstreamProcessing下游工程ChromatographicResolution色譜分離Biocatalyst，生物催化劑Orthogonalexperimentaldesign正交實驗設(shè)計responsesurfaceanalysis響應(yīng)面分析方法Inducibleenzyme誘導(dǎo)酶末端代謝產(chǎn)物阻遏(Endproductrepression)分解代謝產(chǎn)物阻遏(Cataboliterepression)代謝工程（metabolicengineering)臨界氧濃度(criticalvalueofdissolvedoxygenconcentration)補(bǔ)料分批培養(yǎng)（feedbatchculture，F(xiàn)BC）