生物工程设备4 第四章 动植物细胞培养设备
《细胞工程》第4章动物细胞培养工程4
美国，产业 化规模生产 蛋白质公司
中国 批式培养 （batch） 流加培养 （fed batch） 2-100L 中试规模 5-500L 中试规模 5-30L 中试规模
美国 产业化手段； 12000L工业反应器 产业化手段； 12000L工业反应器 产业化手段； 12000L工业反应器
灌注培养 （perfusion）
● 防止细胞机械破裂的培养液成分——
4．4 动物细胞培养工艺
●动物细胞培养工艺是指动物细胞表达生物技术产品的 生产工艺； ● 动物细胞表达产品的种类繁多，生物合成各具特点， 其培养工艺过程也不同； ●动物细胞培养工艺的设计要根据细胞本身的生长特点、 生长形式、目标产品的表达量、稳定性等进行综合考虑， 以选择相应的生物反应器系统，确定培养条件、培养环 境和各种参数控制指标等； 目前，成熟的蛋白治疗药物生产工艺有：流加培养工 艺、灌注培养工艺、批式培养工艺和反复批式培养工艺。
D、动物细胞培养工程技术是当今生物制药领域最重要 的关键技术之一；（10000L规模、g/L级）
E、大规模动物细胞培养生产中还存在问题需要解决： 去除培养环境中外源因子的污染 在线检测与工艺控制，如O2限定与溶解CO2尝试累 积的控制新细胞生物反应器系统的开发利用
4．2 生产用动物细胞系
4．2．1 生产用动物细胞发展： 生产用动物细胞——是指按生产条件 选择、驯化，适于大量培养，用于生产制备生 物制品的动物细胞。它经历了原代细胞、二倍 体细胞、连续细胞系、融合细胞和重组细胞的 历史演化。
4．3 培养液 与培养 环境
4． 3 ． 1 动物细胞 培养条件
4．3．2 动物细胞培养液和添加剂
4．3．3 无血清无蛋白培养
优点：化学组分明确，批次间重复性 好，易检测，适合特定过程； 缺点：比较贵，针对性强。
细胞培养用的仪器
细胞培养用的仪器
细胞培养用的仪器包括细胞培养皿、细胞摇瓶、细胞计数器、离心机、PCR仪等。
这些仪器的作用分别是：
1. 细胞培养皿：用于细胞培养的实验室器具，一般由玻璃或塑料制成，形状为圆形或方形，用于观察细胞生长和繁殖的情况。
2. 细胞摇瓶：一种用于细胞培养的器具，由玻璃或塑料制成，形状为细长形，内装有细胞和培养基，通过摇晃可以使细胞得到充分的营养和氧气。
3. 细胞计数器：一种用于细胞计数的仪器，可以准确地测定细胞数量，帮助研究人员了解细胞生长和繁殖的情况。
4. 离心机：一种用于分离和纯化细胞的仪器，通过高速旋转将细胞和其他物质分离，可以用于细胞分离、洗涤和浓缩等操作。
5. PCR仪：一种用于DNA扩增的仪器，通过PCR技术可以将特定的DNA片段在短时间内大量扩增，用于基因克隆、突变分析和疾病诊断等领域。
这些仪器在细胞培养实验中是必不可少的，可以帮助研究人员更好地了解细胞生长和繁殖的情况，以及进行基因克隆和疾病诊断等研究工作。
生物工程设备
生物工程设备生物工程设备是指用于生物制造和生物研究的各种仪器和设备，是现代生物技术研究和应用的基础设施之一。
生物工程设备涉及的范围广泛，包括发酵设备、细胞培养设备、分离纯化设备、DNA/RNA提取纯化设备、高通量筛选设备等。
随着生物技术的发展，生物工程设备已经成为生物制造和医药产业的重要支撑，为人类的健康事业做出了巨大的贡献。
1. 发酵设备发酵设备是生物工程设备中的核心设备之一。
在生物制药和食品工业中，微生物发酵已经成为一种广泛应用的技术。
发酵设备主要包括传统的罐式发酵系统、流动床发酵系统、气液固三相流发酵系统等，在不同的应用领域中具有不同的优势。
罐式发酵系统是一种传统的发酵设备，其使用广泛且成熟，适用于生产大量的高品质发酵产品。
该系统主要由发酵罐、搅拌器、加热系统、通气系统等组成。
这种系统的操作简单易行，可控性强，但对于体积较大的生物反应器来说，混合效应差，产物分离困难。
流动床发酵系统和气液固三相流发酵系统相对于传统的罐式发酵系统而言，有着更高的反应效率和更好的产物分离性能。
这些系统的研究和发展，增加了发酵结果的稳定性和可控性，充分利用了微生物的生物活性，以提高生物产品的生产效率和质量。
2. 细胞培养设备细胞培养设备是生物工程设备中的又一重要设备。
随着生物技术的快速发展，细胞培养技术已经广泛应用于生物医药制造和细胞修复等领域。
目前，多种类型的细胞培养设备已经被广泛应用。
常见的细胞培养设备主要包括培养皿、转瓶、振荡培养器、悬浮培养器、生物反应器等。
这些设备能够模拟人体内的生理环境，为细胞的生长和繁殖提供理想的条件。
悬浮培养器和生物反应器能够提供大规模的细胞培养，适用于生产大量的生物制品，如抗体、疫苗等。
在未来，随着生物技术的不断发展，细胞培养设备将会进一步发展和完善，以满足更多生物制药和生命科学的需求。
3. 分离纯化设备分离纯化设备是生物工程设备中的重要组成部分，其主要作用是将生物反应器中生产的产品得到分离、纯化并提纯的生产工艺。
生物工程设备知识点总结
生物工程设备知识点总结生物工程设备是生物工程领域中所使用的各种工具和设备的总称。
这些设备涵盖了从实验室规模到工业生产规模的所有范围，用于生物制药、生物材料、基因工程等领域的研究和生产。
下面是对生物工程设备的一些常见知识点的总结。
一、发酵设备：1.发酵罐：用于培养微生物或细胞系的设备，以产生目标产品。
发酵罐通常包括搅拌装置、温控系统、pH调节系统、通气装置等。
2.培养皿：用于小规模培养细胞系或微生物的设备，可以是培养瓶、培养皿、微孔板等。
3.生物反应器：一种能够控制温度、氧气分压、pH值等参数的设备，用于工业规模的生物制药或发酵过程。
二、分离与纯化设备：1.超高速离心机：用于将混合物中的固体颗粒或细胞沉降至底部，以分离出清液。
2.过滤设备：包括膜过滤器、离心过滤器等，用于将混合物中的颗粒、细胞或溶质分离出来。
3.色谱仪：用于分离混合物中的不同成分，包括气相色谱仪、液相色谱仪等。
4.蒸馏设备：用于分离混合物中的挥发性成分，包括蒸发器、蒸馏塔等。
三、分析与检测设备：1.光谱仪：包括紫外-可见光谱仪、红外光谱仪等，用于分析样品中的化学成分或物理性质。
2.质谱仪：用于分析样品中的化学成分，并确定其分子结构。
3.核磁共振仪：用于分析样品中的原子核的化学环境和结构。
4.电化学分析仪：用于分析样品中的电化学性质，包括pH计、电位计等。
四、生物成像设备：1.激光共聚焦显微镜：用于观察生物样品的高分辨率图像。
2.荧光显微镜：通过激发生物样品中的荧光染料来观察样品的显微图像。
3.电子显微镜：利用电子束来观察生物样品的超高分辨率图像。
五、生物反应器：1.生物化学反应器：用于进行生物化学反应，如酶反应、酶促反应等。
2.细胞培养反应器：用于细胞的生长、分化和扩增，包括培养皿、生物反应器等。
3.基因工程反应器：用于进行基因工程研究和生产，包括DNA合成反应器、基因转染设备等。
六、其他设备：1.冻干机：用于将液体样品冻结并在低真空下去除溶剂，以得到干燥的样品。
生物制药工程：第四章-动物细胞工程制药
③ 保证有适量的氧气供应； ④ 需要随时清除细胞代谢中产生的有害产物； ⑤ 有良好的适于生存的外界环境； ⑥ 及时分种，保持合适的细胞密度；
一、动物细胞的培养条件
1. 器材的清洗和消毒
Sterilization, disinfection: • Spraying Alcohol • UV light • Autoclave • Irradiation • Dry heating • Bleaching?
该细胞是成纤维细胞，能产生胶原，培养基用 BME （Eagle’s basal medium）加小牛血清，pH控 制 在7.2。细胞的倍增时间为24h，有限寿命为50 代， 上世纪60年代被广泛用于制备疫苗。
（2）BHK-21：
1961年从5只生长1天的地鼠幼鼠的肾脏中分离的。 现在广泛采用的是1963年用单细胞分离的方法经 13次的克隆的细胞。
2.基因载体的导入和高效表达工程细胞株的筛选
DNA导入动物细胞的常用方法
融合法
化学法
物理法
病毒法
细胞融合法 DNA-磷酸钙沉淀法 电穿孔法
脂质体介导法 DEAE-葡聚糖法 显微注射法
原生质融合法 染色体介导法
基因枪法
微细胞介导法
鬼影红细胞介导法
细胞融合法: cell fusion 脂质体介导法: liposome mediated gene transfer 原生质融合法: protoplast fusion 微细胞介导法: microcell mediated method 鬼影红细胞介导法: ghost mediated method
成纤维细胞,通常用的培养基 为DMEM培养基，添加7%胎 牛血清。过去多用于增殖病毒， 包括多瘤病毒、口蹄疫病毒和 狂犬病疫苗，现在已被用于构 建工程细胞。
生物工程设备大纲（郑裕国）
⽣物⼯程设备⼤纲（郑裕国）《⽣物⼯程设备》课程教学⼤纲英⽂名称：Biotechnology Equipment课程编码：B306010课内教学时数：56学时学分：3学分适⽤专业：⽣物⼯程开课单位：⽣物与⾷品⼯程系撰写⼈：曾卫国审核⼈：王娣制定（或修订）时间：2008年6⽉⼀、课程的性质和任务《⽣物⼯程设备》是⽣物⼯程专业的必修专业课，是在学完了专业基础课和技术基础课之后开设的有关⽣物加⼯过程设备的原理、构造、设计及应⽤的⼀门专业课。
为使⽣物技术的实验室成果开发成产业，必须要构造由⽣物⼯程设备构成的⽣产线，是⽣物⼯程专门⾼级⼈才必须掌握的内容之⼀。
本课程的任务主要是通过课堂教学和课外练习，使学⽣掌握⽣物⼯程的设备流程、设备结构及⼯作原理，主要设备的设计计算及选型，了解设备的安装与维修。
同时，了解国内外⽣物⼯程设备的新技术和发展趋势。
通过学习，使学⽣提⾼独⽴分析和解决问题的能⼒，为毕业设计或以后⼯作奠定理论基础。
⼆、课程教学内容的基本要求、重点和难点第⼀篇⽣物质原料处理与设备第⼀章⽣物反应原料预处理设备㈠基本要求掌握物料粉碎原理；掌握锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的⼯作原理、结构和主要构件及参数；了解原料筛选设备、其它类型粉碎机及固体原料间的混合设备。
㈡教学重点粉碎锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的⼯作原理、结构和主要构件。
㈢教学难点锤式粉碎机、棍式粉碎机、湿式粉碎机的参数及选择。
㈣教学内容1、⽣物质原料筛选与分级设备⑴磁⼒除铁器⑵筛选设备⑶精选机2、⽣物质原料的粉碎⑴锤式粉碎机⑵棍式粉碎机⑶湿式粉碎机⑷其它粉碎机3、⽣物质原料混合设备第⼆章⽣物细胞培养基制备设备㈠基本要求掌握淀粉质原料罐式连续蒸煮糖化设备类型、特点、结构与计算；掌握啤酒⽣产设备的作⽤及结构；掌握培养基的理论灭菌时间、连续灭菌流程及主要设备类型、特点。
㈡教学重点罐式连续蒸煮糖化设备类型、特点、结构与计算；啤酒⽣产设备的作⽤及结构；连续灭菌流程及主要设备类型、特点。
生物工程设备 第四章生物反应器(1)
按供氧：厌氧/好氧微生物细胞反应器（发酵罐）
按反应器所需的混合与能量输入方式：
过机械搅拌输入能量的搅拌型发酵罐 利用气体喷射动能的气升式发酵罐和 用泵对液体的喷射作用使液体循环的喷射环流式发酵 罐等。
按反应器的操作方式：间歇式生物反应器、连续式生 物反应器和半间歇式生物反应器。
按生物催化剂在反应器中的分布方式：可以 分为生物团块反应器和生物膜反应器。 按反应物系在反应器内的流动和混合状态： 全混流型生物反应器和活塞流型生物反应 器。 按发酵培养基质的物料状态：液态生物反应 器与固态生物反应器。
3、发酵罐的结构 （1）罐体：
材料为炭钢或不锈钢，且应有一定的承压能力， 2.5kg/cm2。
罐顶上的接管有：进料管、补料管、排气管、接 种管和压力表接管。 罐身上的接管有：冷却水进出管、进空气管、温 度计管和测控仪表接口。
小型发酵罐罐顶和罐身用法兰连接，上设手孔用于 清洗和配料 材料为碳钢或不锈钢，可用衬不锈钢或复合不锈钢， 衬里不锈钢厚度2-3mm，耐压0.25MPa，壁厚取决 于罐径和罐压。 受内压壁厚计算：
通风量在0.02～0.5ml/s时，气泡直径与空气喷口 直径的1/3次方成正比，也就是喷口直径越小，气 泡直径越小，而氧气的传质系数也越大。但是生 产实际的通风量均超过上述范围，此时气泡直径
与风量有关，而与喷口直径无关，所以单管
的分布装臵的分布效果不低于环形管。
(7)轴封
防止染菌和泄漏。搅拌轴的密封为动密封，基本要
机械搅拌通风式生物反应器光照式生物反应器大型啤酒发酵罐内容第一节机械搅拌式生物反应器第二节气升式生物反应器第三节鼓泡塔生物反应器第四节膜生物反应器第五节动植物细胞培养装臵和酶反应器第六节微藻培养反应器第七节嫌气生物反应器第八节固态发酵生物反应器生物反应器的作用生物反应器是生物反应过程中的主要设备在生物反应过程中具有中心的作用是实现生物技术产品产业化的关键设备
生物工程设备教学大纲
生物工程设备教学大纲《生物工程设备与实验操作技术》教学大纲【课程名称】《生物工程设备与实验操作技术》【课程类别】专业基础课【教学时数】 72 学时【课程学分 4学分【开设专业】生物制药、生化制药【开设学期】第五学期【选用教材】《生物工程设备与实验操作技术》.黄亚东.中国轻工业出版社，2008.8.【参考教材】1(梁世中《生物工程设备》北京:中国轻工业出版社，2002，22(段开红《生物工程设备》北京:科学出版社，2008，23(鲍新华《生物工程》北京:化学工业出版社，2008，7【教学性质和目的】本学科为校企合作开发的高职教育教材，较为全面地阐述了生物工程操作原理及典型设备，旨在培养生物技术应用领域高技能应用型专门人才。
全书共分为四篇，第一篇为原料预处理设备，主要包括原料的筛选与分级设备、粉碎设备、水处理系统及设备、空气除菌设备、培养基制备设备;第二篇为生物反应器，主要包括生物反应器设计基础、通风发酵设备、厌氧发酵设备、固态发酵生物反应器、动植物细胞培养反应器、酶反应器、生物反应器的放大与参数检测;第三篇为产物分离提纯设备，主要包括细胞的破碎与分离设备、沉降设备、过滤设备、离心分离设备、压榨设备、膜分离设备、萃取设备、液体吸附设备、浸出设备、离子交换设备、蒸发设备、结晶设备、干燥设备、蒸馏设备;第四篇为附属设备，主要包括物料输送设备、设备与管道的清洗与灭菌、产品包装设备及制冷设备。
【课程的基本要求】《生物工程设备与实验操作技术》是一门实践性很强的课程，要求学生在学过生物工程类基础课的基础上，通过本课程的学习，了解生物工程操作的基本概念和基本原理，掌握典型设备的结构、工作原理、性能特点、操作要点、选用及保养方法，并懂得运用所学知识和技能分析、分析和解决生物工业生产中的一般性技术问题，同时培养学生的工程意识、职业意识和责任意识。
【各章节内容及学时分配】备注(教学方法如:一般讲授，课堂讨论，章节教学内容学时作业，实际操作等) 第一篇一般讲授、课堂讨论、作业原料预处理设备 12 第二篇一般讲授、课堂讨论、作业生物反应器 30产物分离提纯设第三篇一般讲授、课堂讨论、作业 20备第四篇一般讲授、课堂讨论、作业附属设备 10合计 72第一篇，原料预处理设备第一章原料的筛选与分级设备【目的要求】1(掌握磁力除铁器的结构和工作原理;筛分的基本概念;常用筛分设备的操作要点 2(熟悉精选机的结构和工作原理;常用筛分设备的结构和工作原理;筛分设备的选用 3(了解磁力除铁的意义和方法;物料粒度分布的测定方法;【教学重点、难点】重点:磁力除铁器的结构和工作原理难点:常用筛分设备的结构和工作原理;筛分设备的选用【教学内容】第一节原料的除铁设备第二节原料的精选设备第三节物料筛分设备第二章粉碎设备【目的要求】1( 掌握原料粉碎的目的和意义;常用粉碎设备的结构和工作原理 2( 熟悉物料粉碎机理;常用粉碎设备的特点、操作要点及有关注意事项 3( 了解粉碎操作在生物工业中的应用;粉碎方法的分类;粉碎设备的选择【教学重点、难点】重点:常用粉碎设备的结构和工作原理难点:常用粉碎设备的特点、操作要点及有关注意事项【教学内容】第一节粉碎的基本概念和理论第二节常用粉碎设备第三章水处理系统及设备【目的要求】1.掌握生物工业中常用的水处理方法;常用水处理装置的结构和工作原理 2(熟悉培养基制备对水的质量要求;常用水处理装置的特点及操作要点 3(了解水的质量分级及质量要求;根据水源状况及生产工艺要求明确水处理方法【教学重点、难点】重点:常用水处理装置的结构和工作原理难点:常用水处理装置的特点及操作要点【教学内容】第一节水质分级及水质要求第二节水的过滤装置第三节水的软化及脱盐第四节水的杀菌第四章空气除菌设备【目的要求】1(掌握生物工业生产对空气质量要求;染菌几率;典型的空气过滤除菌流程2(熟悉空气过滤除菌的机理;空气过滤除菌流程中各附属设备的作用 3(了解空气洁净度等级及要求;空气除菌方法;常用的过滤介质及特点【教学重点、难点】重点:典型的空气过滤除菌流程难点:空气过滤除菌的机理;空气过滤除菌流程中各附属设备的作用【教学内容】第一节空气除菌方法第二节空气过滤除菌流程第三节空气过滤除菌设备培养基制备设备第五章【目的要求】1(掌握淀粉质原料连续蒸煮糖化设备、淀粉水解制糖设备、固体培养基中蒸煮设备的结构、特点及操作要点;培养基连续灭菌设备的结构及灭菌过程2(熟悉淀粉质原料间歇蒸煮糖化设备结构、特点;培养基制备中间灭菌设备、固体培养基制备中的润水设备的结构及操作要点3(了解蒸煮锅数量的确定方法;糖蜜稀释器的类型与结构【教学重点、难点】重点:淀粉质原料连续蒸煮糖化设备、淀粉水解制糖设备、固体培养基中蒸煮设备的结构、特点及操作要点;难点:淀粉质原料连续蒸煮糖化设备、淀粉水解制糖设备、固体培养基中蒸煮设备的结构、特点及操作要点;【教学内容】第一节淀粉质原料蒸煮与糖化设备第二节糖蜜稀释器第三节淀粉水解制糖设备第四节培养基灭菌设备第五节固体培养基制备设备第二篇生物反应器第一章生物反应器设计基础【目的要求】1( 掌握生物反应器的化学计量与动力学基础;生物反应器的质量传递与热量传递2( 熟悉生物反应器的特点及作用3.了解生物反应器的含义和分类方法【教学重点、难点】重点:生物反应器的化学计量与动力学基础难点:生物反应器的质量传递与热量传递【教学内容】第一节生物反应器概述第二节生物反应器设计基础第二章通风发酵设备【目的要求】1( 掌握种子罐空实消的操作要点;机械搅拌发酵罐罐体结构及设计要求;机械搅拌发酵罐搅拌器的类型;发酵罐换热装置的类型及特点2( 熟悉培养箱的使用注意事项;种子培养罐的结构及特点;轴封的作用及结构;常用联轴器的形式;自吸式发酵罐的结构及充气原理2( 了解培养箱的结构特点;影响带升式发酵罐性能的主要因素;塔式发酵罐的特点;文氏发酵罐的结构、工作机理及优缺点【教学重点、难点】重点:机械搅拌发酵罐罐体结构及设计要求;机械搅拌发酵罐搅拌器的类型;发酵罐换热装置的类型及特点难点:升式发酵罐、塔式发酵罐、文氏发酵罐的特点与结构、工作机理及优缺点【教学内容】第一节菌种培养设备第二节机械搅拌通风种子培养罐第三节机械搅拌通风发酵罐第四节其他通风发酵罐第三章厌氧发酵设备【目的要求】1( 掌握密闭式酒精发酵罐的结构、特点及操作要点;酵母扩大培养罐的结构及操作要点;啤酒锥底罐的结构、特点、安装及使用要求2(熟悉酒精捕集器的作用、类型、工作原理及结构;糖蜜原料制酒精连续发酵的设备组成、特点及操作要点;啤酒大直径露天贮酒罐和朝日罐的结构及特点 3(了解淀粉质原料制酒精连续发酵的设备组成、特点;啤酒连续发酵特点、流程及设备组成。
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紫草细胞培养
LS培养基
诱导培养
悬浮培养
一级培养
紫草种子
无菌幼根
愈伤组织
悬浮细胞
细胞增殖培养
2. 固定 化细胞生物反应器
填充床反应器
流化床反应器
通过流体的上升运动使固体颗粒维持在悬浮 状态进行反应，适合于固定化细胞的培养。
1—旋风分离器 2—筒体扩大段 3—催化剂入口 4—筒体 5—冷却介质出口 6—换热器 7—冷却介质进口 8—气体分布板 9—催化剂出口 10—反应气入口
植物细胞培养流程
蝴蝶兰试管苗工厂化生产
植物细胞培养过程的特点
二、植物细胞培养反应器
悬浮细胞培养反应器
➢ 机械搅拌式反应器 ➢ 非机械搅拌式（气体搅拌式）反应器
固定 化细胞生物反应器
➢ 填充床反应器 ➢ 流化床反应器 ➢ 膜反应器
1.悬浮培养反应器
机械搅拌反应器
日本最早1972培养烟草细胞获取尼古丁； 下图是目前最大的植物细胞培养反应器装置
扩大
体外培养的动物细胞类型
贴壁依赖性细胞：
大多数动物细胞，需附着在带正电荷的固体或半固体表 面生长（多采用贴壁培养）
非贴壁依赖性细胞：
源于血液、淋巴、肿瘤细胞（多采用悬浮培养）
贴壁依赖性细胞
非贴壁依赖性细胞（悬浮细胞）
高密度
低密度
一、动物细胞培养方法
1.贴壁培养
贴壁培养装置
大多数动物细胞如Hela,Vero,BHK,CHO等 常采用的细胞系的常用培养设备：滚瓶
继续培养。
• 细胞增殖快，产量高，培养过程简单，是大规模
养动物细胞的理想模式。 在动物体中只有少数种类的细胞适于悬浮培养
(没有细胞壁、不耐剧烈的通气和搅拌)
3.固定化培养
固定化培养特点
➢ 采用包埋培养，适合两类细胞培养 ➢ 细胞生长密度高,抗剪切力和抗污染力强 ➢ 对非贴壁依赖性细胞 ,采用海藻酸钙包埋
动物细胞体外培养有明显的优势。为传统的微生 物发酵技术无法代替。应用细胞工程技术大规模 培养动物细胞生产各种生物活性物质是一种比较 经济可靠的技术。不完全统计，世界上有10000多 个实验室，400家工厂生产生物技术产品的研究
代表性培养装置：气升式深层培养系统、微载体、 大载体、微囊以及中空纤维培养系统。
螺旋式卷绕反应器
三、植物组织培养反应器
发状根大规模培养 小植物的大规模快速繁殖
• 发状根大规模培养
➢ 由根农杆菌感染双子叶双子叶植物形成的发状根—新的培养系 统
➢ 发状根生长迅速、遗传性稳定、生化特性不易改变、易于遗传 操作
➢ 传统药材（根部）：人参、丹参、甘草等。
发状根大规模培养
➢流化床反应器培养黄花蒿发状根
双层板径向流生物反应器培养 唐菖蒲原球茎
发菜管道光生物反应器
第二节 动物细胞培养反应器
动物细胞培养方法 动物细胞培养的操作方式 动物细胞大规模培养反应器 动物细胞大规模培养技术的应用
20世纪70年代以来基因工程和杂交瘤技术的迅速 发展，通过动物细胞培养可得到许多与人类健康 和生存有关的生物技术产品如病毒疫苗、干扰素， 诊断试剂、治疗蛋白等高新技术产业。
滚瓶培养装置
优点：
结构简单，投资少，技术成 熟，重现性好，扩大培养简 单，增瓶。
缺点：
劳动强度大，表面积小，占 用空间大，体积细胞产率低，
监控环境条件限制。
2.悬浮培养
细胞在培养器中自由悬浮生长的过程. 非贴壁依赖性细胞的培养（杂交瘤细胞）
悬浮培养的优点：
• 传代时不需要再分散，只需按比例稀释后即可
第四章 植物细胞（组织）和动物细胞 培养反应器
第一节 植物细胞（组织）培养反应器 第二节 动物细胞培养反应器 第三节 微藻培养反应器
第一节 植物组织（细胞）培养反应器
植物细胞培养过程的特点 植物细胞培养反应器 植物组织培养反应器
一、植物细胞培养过程的特点
细胞与组织培养
细胞培养和组织培养都属于体外培养是指生物细胞和组 织在离体条件下的生长和增殖，是细胞工程的最基本技 术。
流化床反应器：固体颗粒被流体吹起呈悬 浮状态，可作上下左右剧烈运动和翻动， 好象是液体沸腾一样，故流化床反应器又 称沸腾床反应器。
流化床反应器示意图
膜反应器
• 中空纤维生物反应器
中 空 纤 维 反 应 器 的 构 造
中空纤维生物反应器的用途
用途较广，既可用于悬浮细胞的培养，又反应器培养马铃薯无菌芽
小植物的大规模快速培养
从两条不同途径考虑采用组织培养反应器进行植物的快 速繁殖。
➢ 形成不定芽的途径 从植株茎尖诱导不定芽后，在反应器 大规模培养不定芽或不定根。
➢ 形成胚状体的途径 从植株外植体诱导胚性愈伤组织得到 体胚，然后在反应器内大规模培养体胚，最终制成人工 种子。
植物细胞悬浮培养
非机械搅拌式(气体搅拌式)反应器
一般认为，气体搅拌反应器结构简单、传 氧速率高以及剪切力低，更适合于植物细 胞培养，同时需结合植物细胞生长代谢特 性对其加以改造更适合植物细胞的培养。
非机械搅拌（气体搅拌）反应器类型
➢ 鼓泡式反应器 ➢ 气升式反应器（内循环和外循环）
气体搅拌式反应器的优缺点
自1981年报道培养矮牵牛后，已进行草莓、香蕉苗、百 合、兰花、唐菖蒲等的茎、芽、微小块茎、球茎、体细 胞、小植物和合成种子的大规模培养，规模达1000L。
➢ 应用大规模悬浮培养来快速繁殖植物是继试管繁殖后又 一十分有用的技术
浅层循环式植株快速繁殖器
华南理工大学和中科院 华南植物所合作开发适合 香蕉高经济作物的浅层循 环式植株快速繁殖器，获 得实用新型专利。
非机械搅拌反应器的应用
韩国KBT植物细胞反应器
很多研究表明，气体搅拌反应器尤其是气升
搅拌反应器十分适合植物细胞培养与次级代谢 产物的生成。
我国八五期间发明气升内错流反应器生产紫 草宁，细胞量达12gdw/L，紫草宁含量达细胞 干重的10%，是天然植株含量的2~8倍。
下图是新疆紫草细胞培养流程
试管植物
柑橘的组织培养
植物细胞培养技术
在人工控制下高密度大量培养有益植物细 胞技术称之为植物细胞大规模培养，其目 的在于通过细胞工业规模培养，获得细胞 、初级及次级代谢产物，为药品、食品及 化工行业提供服务。 尽管植物细胞实验室与工业化培养在技术 上有许多相似之处，但培养方式、设备及条 件和培养基等亦有很大差别。