生物工程复习资料
生物工程概论
生物工程：也叫生物技术，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。
先进的工程技术：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程
发酵工程部分
第一节发酵工程概况（绪论）
第二节微生物发酵过程
第三节液体深层发酵
第四节固体发酵
第五节典型实例（啤酒的发酵、青霉素发酵）
第一节绪论
一、基本概念
（一）发酵工程的定义
是利用微生物某种功能，通过现代工程技术手段，生产有用物质并直接将微生物应用于工业生产的一种生物技术。又称微生物工程
?讨论各单元操作中的工艺和设备的一门科学。
?微生物学、生物化学、和化学工程学的基本原理有机结合起来的科学。
微生物(microorganism)：形体微小具有单细胞或简单的多细胞结构，或没有专一细胞结构的一群最低等生物。
特点：体形微小、结构简单、肉眼直接看不见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍，甚至数万倍才能观察到的微小生物。
微生物的种类
三型九大类
?真核细胞型微生物——细胞核分化程度高，有核膜和核仁，细胞器完整。如酵母菌、霉菌。
?原核细胞型微生物——细胞核的分化较低，仅有原始核，无核膜、核仁。细胞器很不完善。DNA和RNA同时存在。这类微生物众多，有细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。
?非细胞型微生物——是最小的一类微生物。无典型的细胞结构，只能在活细胞内生长繁殖。核酸类型为DNA或RNA。病毒属之。
在自然界分布的特征
?种类多 10万多种，目前人类认识的不足10%，开发利用不足1%；
?分布广空气，土壤，水及极端环境中；
?繁殖快世代时间短，几十分钟至一百多分钟。对发酵工业有重要的意义；
?代谢强吸收多，转化快，效率高，消耗自重几百至上千倍食物；
?易变异单细胞或结构简单易受到外界影响，有好有坏。（可以利用此特征将产量提高或增强菌体的抗药性）
微生物与人类的关系
绝大多数微生物对人类和动、植物是有益的，而且有些是必需的。
1.在自然界中元素的循环
2.在工业方面的作用
3.在农业方面的作用
4.在医药方面的作用
只有少数的微生物对人类和动、植物是有害的。
（二）发酵的概念
?传统概念：指酵母作用于果汁或发芽谷物，进行酒精发酵时产生CO2的现象。
?生物学概念：发酵是指微生物在无氧条件下分解代谢有机物质释放能量的过程。（生化）
?工业生物学家概念：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程
?现代概念：培养生物细胞（含动植物和微生物）来制取产物的所有过程
（三）发酵工业的概念
发酵工业（Fermentation Industry）是利用微生物生命活动产生的酶，对无机或有机原料进行酶加工而获得各种发酵产品的工业。其主体是利用微生物进行生物化学反应的工业。二、发酵工业分类、条件及特点
主体是利用微生物进行生物化学反应的工业
分类：
食品发酵工业（food fermentation industry）
非食品发酵工业（non-food fermentation industry）
我国，通常把由复杂成分构成的，并有较高风味要求的发酵食品，如啤酒、白酒、酱、醋、腐乳、腌菜等副食调味品的生产过程称为酿造工业（brewing industry）
把经过纯种培养，提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的酒精、抗生素、柠檬酸、谷氨酸、酶制剂、单细胞蛋白等的生产叫做发酵工业（fermentation industry）
发酵过程应具备的条件
从发酵和发酵工业的定义可知，要实现发酵过程并得到发酵产品必须具备以下条件：
●具有某种适宜的微生物
●要保证控制微生物进行代谢的各种条件（培养基组成、温度、溶氧浓度、酸碱度等）
●要有进行微生物发酵的设备
●要有将菌株或代谢产物提取，精制成产品的方法和设备
三、发酵工业的发展历史（History of applied microbiology）（四次转折）
1.（Ancient times）天然发酵阶段
–food preservation (vinegar, cheese)
–flavour (bread, soy sauce)
–brewing (beer, wine)
特点：
?多数产品为嫌气性发酵
?非纯种培养
?单凭经验传授技术，使产品质量不稳定
（不了解微生物与发酵的关系）
2、近代发酵工程时期——纯培养技术
1665 英国物理学家 Robert Hooke（罗伯特·胡克）细胞壁
1680 荷兰列文·虎克(Antonie vanLeeuwenhoek) 活细胞
人类认识到微生物的存在
1850-1880 法国科学家Louis Pasteur 揭示了发酵的秘密，确定了微生物与发酵的关系否定“微生物的自生说”，发明了一种有效的灭菌法---巴斯德灭菌法
(a)无菌营养液通向空气，则出现微生物。巴斯德认为是空气中微生物进入烧瓶，而反对者认为是空气中生命力进入烧瓶；
(b)烧瓶被加热和密封后，无生命出现。巴斯德认为是热杀死了微生物，而反对者认为是热破坏了生命力，且生命的产生需空气；
(c)烧瓶开口，通入的空气被加热，无生命出现。巴斯德认为是热杀死了空气中微生物，而反对者认为生命力被破坏；
(d)雁颈使空气自由进入烧瓶，但微生物被截留，无生命出现。巴斯德观点被证实。
19世纪70-80年代，微生物纯种培养技术取得了很大的进步
1872年 Brefeld（布雷菲尔德）进行了霉菌纯种分离和培养
1878年 Lister（李斯特）纯培养乳酸菌并测定了菌数
1881年德国Robert Koch（科赫）发明用明胶斜面分离和坚
定菌种的纯培养技术，并发现了多种致病菌，还提
出科赫条件，证明了特定的微生物引起特定的疾病
Koch’ postulate
1.在患病的动物体内总能发现特定微生物，而健康的动物体内则没有
2.在动物体外可以纯培养此微生物
3.将该培养物接种到易感动物体内会引起同样的疾病
4.从试验动物及实验室培养物种重新分离得到的微生物应该是同种微生物
1887年 Petri （皮特里）改用玻璃平皿取代试管进行分离培
养单菌落，Petri皿（皮式培养皿）（一直使用）
上述研究成果使发酵技术的最基本手段——微生物的分离和纯种培养方法建立起来。
使发酵技术由天然发酵阶段转向纯培养发酵（第一次转折）
此阶段特点：
产品的生产过程较为简单，对生产要求不高，规模不大
产品：
乳酸、酒精、面包酵母、丙酮酸、柠檬酸、淀粉酶、
蛋白酶
3、近代发酵工程时期——深层培养技术
? 出现于20世纪40年代，以抗生素的生产为标志
? 青霉素的发现与大量需求
表面培养法(surface culture) 效价40U/mL，纯度20%，收率30%
? 二战期间，青霉素发酵生产成功
青霉素发酵生产的成功，给发酵工业带来两大功绩：
? 开拓了以青霉素为先锋的庞大抗生素发酵工业
? 建立深层培养法（submerged fermentation），把通气搅拌技术引入发酵工业。它使得需氧菌的发酵生产从此走上了大规模工业化生产途径。通气搅拌液体深层发酵技术是现代发酵工业最主要的生产方式
深层培养技术的意义
——机械搅拌通气发酵
? 40-50年代，链霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四环素等相继问世，使这一时期成为抗
生素工业的黄金时代
? 促进了其他发酵产品的出现，如氨基酸发酵工业
? 好氧发酵，初级、次级代谢产物
机械搅拌通气发酵技术的建立是第二次转折
4、近代发酵工程时期——代谢控制发酵技术
?定义：以动态生物化学和微生物遗传学为基础，将微生物进行人工诱变，得到适合于生产某种产品的突变株，再在人工控制的条件下培养，即能选择性地大量生产人们所需要的物质。
?1956 日本人Kinoshita（木下祝郎）谷氨酸发酵
?已有22种氨基酸用发酵法生产，其中18种直接发酵，4种酶法转化
?已用于氨基酸、核苷酸、有机酸以及一部分抗生素的发酵
?代谢控制发酵技术的建立是第三次转折
5、近代发酵工程时期——连续化、自动化发酵技术
?学科交叉之间的应用：数学、动力学、化学工程原理、电子计算机技术、自动化控制
?新设备层出不穷 -----大大提高生产效率
6、近代发酵工程时期——开拓发酵原料时期
?1960-1970期间，为解决粮食危机，出现了以正烷烃为原料生产单细胞蛋白即石油蛋白的研究和生产
?石油代粮发酵
?＞粮食生产工业化
?纤维素代粮发酵
7、现代发酵工程时期——现代分子生物学技术
? （1972）DNA 重组技术、原生质体融合技术等应用
? 1982，第一个基因工程产品——利用工程菌生产的人胰岛素问世
? 现有许多种类的产品:
红细胞生成素 ( 治疗贫血)
生长激素 ( 促进生长)
胰岛素 (治疗糖尿病)
干扰素 (抗病毒、抗肿瘤)
?定义：应用分子生物学和分子遗传学的方法，人为的将任意生物的特定又有用的遗传基因组合到特定微生物的基因中去，在分子水平上选育新的物种，创造新的微生物，从而达到定向改变自然界微生物所不能合成的产物。（基因工程阶段）
?现代分子生物学技术的应用是第四次转折
四、微生物工程的应用
（一）微生物工程应用领域
1、在食品工业的应用
微生物技术最早开发应用的领域，至今产量和产值仍占微生物工程的首位微生物技术最早开发应用的领域，至今产量和产值仍占微生物工程的首位
食品加工：单细胞蛋白（酵母、真菌等）
含醇饮料：葡萄酒、黄酒、白酒、啤酒、白兰地、威士忌
发酵乳制品：奶酪、酸奶
调味品：味精、肌苷酸、酱油、醋等
2、在医药卫生中的应用
? 抗生素：12 000余种
青霉素、金霉素、四环素、链霉素、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、螺旋霉素、头孢霉素等? 氨基酸：可发酵生产的有谷、赖、丙、组、异亮、亮、苯丙、脯、苏、色、酪、缬、瓜、鸟氨酸（国内40亿元，占发酵业产值12%）
维生素：VB2 、VB12、Vc、VA、VD等
? 生物制品：亚单位疫苗、重组疫苗、DNA疫苗等
? 酶抑制剂：
棒酸（可抑制b-内酰胺酶对青霉素的破坏）
a-淀粉酶的抑制剂可治疗糖尿病
胆固醇抑制剂可治疗高血压高血脂
3、在轻工业中的应用
糖酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶、凝乳酶、氨基酰化酶、甘露聚糖酶等
4、在化工能源中的应用
醇及溶剂：乙醇、甘油、异丙醇、丙酮、丁醇、丁二醇等
有机酸：醋酸、丙酸、乳酸、琥珀酸、苹果酸、衣康酸、水杨酸等
多糖：黄原胶、海藻糖等
清洁能源：氢气、微生物燃料电池等
5、在农业中的应用
生物农药：
杀虫剂（Bt、白僵菌、病毒、微孢子虫）
防治植物病害（假单孢菌、木霉、弱病毒、庆丰霉素）
生物除草剂：利用杂草的病原微生物
生物增产剂：根瘤菌、蓝细菌、钾细菌、磷细菌等
6、在环境保护中的作用
污水处理（厌气法、好气法）
7、在高技术领域中的应用
基因工程的各种工具酶等
（二）微生物工程产品类型
1、微生物菌体的发酵
SCP、药用真菌（冬虫夏草、茯苓等）
生物防治制剂（如苏云金杆菌）
活性乳制剂
细胞的生长与产物的积累成平行关系，
生长速率最大的时期也是产物合成最高阶段
2、微生物酶发酵
1894 日本高峰米曲霉→高峰淀粉酶
各种酶制剂
糖化酶、氨基酰化酶（DL氨基酸光学拆分）、蛋白酶、脂肪酶等
与动植物酶相比：
易于进行大规模生产
易于改善工艺
3、微生物代谢产物发酵
初级代谢产物：
F 指微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所需要的物质，如氨基酸、核苷酸、脂类、有机酸、糖等，即为初级代谢产物
次级代谢产物：
F 指某些微生物在一定的生长时期（通常是稳定期），能合成一些具有特定功能的产物，而这些产物与微生物的生长繁殖无明显关系，如抗生素、色素、生物碱、胞外多糖等，即为次级代谢产物
比较初级代谢产物和次级代谢产物
初级代谢产物：
F 与菌体生长相伴随的产物，
F 氨基酸、核苷酸、维生素、有机酸、溶剂
F 菌体对其合成反馈控制严密，一般不过量积累
次级代谢产物：
F 与菌体生长不相伴随，以初级代谢产物为原料而合成
F 抗生素、生物碱、毒素、胞外多糖等
F 结构常较复杂对环境条件敏感
4、微生物的生物转化
利用微生物细胞的一种或几种酶，作用于一些化合物的特定部位（基团），使它变成结构相类似，但具有更大经济价值的化合物的生化反应。如脱氢、氧化、脱羧、脱水、氨化、异构化等。最突出的生物转化是甾体转化。
反应最显著的特点是特异性强，包括反应特异性、结构位置特异性、立体特异性
5、微生物特殊机能的利用
利用微生物消除环境污染（污水、废料处理）
保持生态平衡（生物固氮）
探矿冶金（硫化细菌）
石油脱蜡（深层石油由于吸附在岩石空隙间，难以开采，微生物分解蜡质
增加石油流动性而使石油产量增加）
利用基因工程菌开拓发酵工程新领域
五、发酵工业的特征
1、发酵原料的选择和预处理
2、微生物菌种的选育及扩大培养
3、发酵工艺控制及设备选择
4、发酵产物的分离提取
5、发酵废物的回收及利用
六、微生物工程面临的挑战和发展趋向
(一）面临的挑战
1、化学合成工业的竞争
有机溶剂，如丙酮、丁醇发酵法产品所占份额已很少
当然也有多种原来通过化工合成的产品逐渐被发酵法所取代，如乳酸
2、农业生物工程的冲击
转基因植物中表达生产
PHB、抗体、药物、植酸酶（将饲料中的有机磷转变为动物可以利用的形式，减少粪便中的磷，降低饲养场地区的污染）等
二）微生物工程发展趋向
1、利用基因工程等先进技术，人工选育和改良菌种，提高现有发酵工业水平
利用基因工程技术，可以根据人们的意愿创造新的物种，这些新物种将为人类做出不可估量的贡献
2、利用发酵技术进行高等动植物细胞培养
3、固定化酶和细胞技术广泛应用
将酶固定在不溶解的膜状或颗粒状聚合物上，使其在连续的催化反应中不流失，从而可以回收并反复利用
4、广泛应用于环境工程
5、开拓极端酶
极端酶
由于极端酶的极端稳定性，为开拓新的生物催化和生物转化提供了广阔的应用前景。
本章重点
?重要概念：发酵、发酵工程、微生物工程、发酵工业、初级代谢产物、次级代谢产物、代谢控制发酵技术、
?了解发酵工业的分类、应具备的条件和特点
?了解发酵工程的发展史，掌握四个转折点
?熟悉微生物工程产品的类型
第二节微生物的发酵过程
?定义：由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应的过程。又叫微生物反应过程。
?分类(三种分类方式)：
–微生物的种类（好氧、厌氧、兼性厌氧）
–培养基状态
–发酵设备
?根据微生物的种类不同，微生物发酵过程可以分为：
–好氧性发酵：在发酵过程中需要不断的通入一定量的无菌空气。
?黑曲霉柠檬酸发酵
?棒状杆菌谷氨酸发酵
?黄单孢菌多糖发酵
–厌氧性发酵：在发酵时不需要供给空气。
?乳酸杆菌乳酸发酵
?梭状芽孢杆菌丙酮、丁醇发酵
?根据培养基状态的不同，微生物发酵分
–固体发酵
–液体发酵
?根据发酵设备的不同，微生物发酵分
–敞口发酵：设备简单，繁殖快，好氧
–密闭发酵：密闭设备，要求严格，工艺复杂
–浅盘发酵：（表面培养法）
–深层发酵：（常用）（重点）
液体深层发酵同其他发酵方法相比，优点：
?液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境
?易于扩散；易于扩大生产规模
?液体运输方便，易于机械化操作
?厂房面积小，生产效率高，易进行自动化控制，产品质量稳定
?产品易于提取、精制等等
因此，液体深层发酵在发酵工业中被广泛应用
本节主要内容
一、发酵工业中常用的微生物
二、培养基
三、发酵的一般过程
一、发酵工业中常用的微生物
?已经探明的微生物有10万种之多，用到的只有10％，常用的仅有100多种，能代谢出产物1300种，形成工业生产的有150多种；微生物产生的酶有1000多种，形成工业生产的酶有40多种。
?常用的工业微生物菌种有：
细菌、放线菌、酵母菌、霉菌
（一）细菌
?自然界中分布最广、数量最多的一类，单细胞原核生物
?基本结构：细胞壁、细胞膜和核区
?繁殖：主要是二分裂方式
?菌落：菌种鉴定的重要方式
?发酵工业中常用的细菌有：
?枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等
?主要用于生产：
?淀粉酶、乳酸、醋酸、氨基酸、肌苷酸等
1,细菌的结构
2、细菌的繁殖：
细菌主要是以二分裂的方式进行繁殖
3、细菌的菌落
①定义：单个或者少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，会形成一个肉眼可见
的、具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落。
②特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等。
③功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可以作为菌种鉴定的重要依据。
④举例：如金黄色葡萄球菌落、枯草芽孢杆菌落等。
（二）放线菌
?自然界中分布最广，在有机质丰富的微碱性土壤中大量存在。属原核生物类群。大多腐生，少数寄生。
?结构：营养菌丝（基内菌丝）、气生菌丝、孢子丝
?繁殖：主要是无性孢子繁殖，菌丝断片繁殖（液体）
?发酵工业中常用的放线菌有：
?链霉菌属、小单孢菌属和诺卡氏菌属等
?主要用于生产：
?链霉素、金霉素、土霉素、庆大霉素等
2、放线菌的结构
3、放线菌的工业应用
（三）酵母菌
?单细胞真核生物，主要分布在含糖质较多的偏酸性环境。
?结构：单个细胞，细胞壁，细胞膜，细胞质，细胞核
?繁殖：通常是出芽繁殖
?鉴定方式：主要是生理生化特性学、分子生物学
?发酵工业中常用的酵母菌有：
?啤酒酵母、假丝酵母、毕氏酵母等
?主要用于生产：
?酿酒、制造面包、生产可食用、药用和饲料用的酵母菌体蛋白等
1、酵母菌的形状、大小
基本特征：单细胞, 椭圆形、圆形或柱形。
宽1-5um,长5-30um。
2、酵母菌的结构
3、酵母菌繁殖 特殊形态：假菌丝
假菌丝是由酵母菌细胞与其子细胞连接而成的链状丝。
4、酵母菌的菌落特征
（四）霉菌
? 在营养基质上形成绒毛状、蜘蛛网状或絮状菌丝体的真菌 ? 分布很广，大量存在于土壤、空气、水和生物体内外等处
? 喜欢偏酸性环境，大多数为好氧性，多腐生，少寄生
? 繁殖：主要是无性孢子繁殖 ? 生长方式：菌丝末端的伸长和顶端分支
? 发酵工业中常用的霉菌有：
? 藻状菌纲的根霉、毛霉、犁头霉，子囊菌纲的红曲霉，半知菌类的曲霉、青霉等 ? 主要用于生产：
? 霉制剂、抗生素、有机酸及甾体激素等
1、基本特征： 菌丝：管状
根据菌丝的基本形态分 }
有隔膜菌丝
根据菌丝的分布和功能分
2、霉菌的繁殖方式：
3、菌落形态：
其它的微生物
? 担子菌、藻类等
? 担子菌即是通常所说的菇类；
? 藻类是自然界分布极广的一大群自养微生物资源，如螺旋藻等；
二、 培养基
定义：人们提供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物需要的多种营养物质的混合物。
卵孢子接合孢子子囊孢子担孢子有性孢子孢囊孢子分生孢子节孢子后垣孢子
无性孢子孢子菌丝片段繁殖方式
成分和配比：生长、发育、代谢及产物积累，乃至发酵工业的生产工艺都有很大影响。1、培养基的类型：
?根据营养物质来源
?天然培养基：采用化学成分还不清楚不稳定的植物浸出物，水解液制成
?合成培养基：化学成分和数量完全不同的物质配成的
?半合成培养基：一部分天然有机物体作碳、氮源，再加入一些化学药品作无机盐。
?根据在生产中的用途不同分（重点）
?孢子培养基：制备孢子用。
?要求：能形成大量优质孢子，且不能引起菌种变异
?通常：基质浓度（特别N）要低，否则影响孢子形成；
无机盐浓度要适量，否则影响孢子的数量和质量。
?常用Medium：麸皮培养基、大（小）米培养基等
?种子培养基：供孢子发芽和菌体生长繁殖用
?要求：营养成分应是易被菌体吸收利用的，同时比较丰富和完整
?通常：N和维生素略高些，总浓度略稀薄
?培养基组成随菌种的不同而不同。
?应考虑种子培养基与发酵培养基组成的内在联系
?发酵培养基：供菌体生长繁殖和合成大量代谢产物
?要求：组成丰富完整；浓度、粘度适中；利于菌体生长，合成大量
代谢产物
?培养基组成须考虑菌体在发酵过程中的各种生化代谢的协调，在产
物合成期，使发酵液pH不出现大的波动
2、发酵培养基的组成：
①碳源：构成菌体和产物的碳架及能量来源。
单糖、多糖；玉米淀粉及其水解液等等
②氮源：凡是构成微生物细胞本身的物质或代谢产物中氮素来源的营养物质。
有机氮和无机氮
③无机盐和微量元素：微生物的生长、繁殖和产物形成需要各种无机盐和微量元素。
?生理功能：构成菌体原生质的成分（如磷、硫等）；作为酶的组成成分或酶的活性（镁、铁、锰、锌、钴等）；调节细胞的渗透压和影响细胞膜的通透
性（NaCl、KCl等）；参与产物的生物合成等。
?对微量元素要求是极微的（ug/ml）
④生长因子：是一类微生物维持正常生活不可缺少，且自身又不能合成的微量有机化
合物。
维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶的衍生物以及脂肪酸等
⑤水：是培养基的主要组成成分。
?构成菌体细胞的主要成分
?一切营养物质传递的介质
?直接参与许多代谢反应
⑥产物形成的诱导物、前体和促进剂：
?许多胞外酶的合成需要适当的诱导物存在
?前体：被菌体直接用于产物合成而自身结构无显著改变的物质
?在有些发酵过程中，添加促进剂能刺激菌株，提高产量
三、发酵的一般过程
以霉菌发酵为例，发酵的一般过程为：
培养基原料→培养基配制→培养基灭菌
↙↘
储备种子→摇瓶→种子罐→生产罐→培养液
↓
产品精制、包装←产品提抽←无细胞醪液←菌体分离
↓
菌体
1、菌种：
?菌种来源：
?自然界中分离、纯化及选育得到
?经基因工程改造后的“工程菌”
?保持稳定的高产菌株
?选育更高产、更高质量的优良菌株
2、种子扩大培养：
定义：将保存在砂土管、冷冻干燥管或冰箱中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面培养基上活化后，再经过茄子瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养，获得一定数量和质量的纯种，这个全过程称为种子扩大培养，这些纯种培养物称为种子。
?种子制备的方式：
?菌丝进罐培养
?孢子进罐培养
3、发酵：
是在无菌状态下对微生物进行纯种培养，本阶段微生物合成大量的产物，是整个发酵工程的中心环节。
?要求无菌
?培养基
?空气
?中间补料
?发酵条件的控制
?温度
?pH值
?罐压
?空气流量
?搅拌等等
4、下游处理：
发酵结束后，要对发酵液进行分离和提取精制，将发酵产物制成符合要求的成品
第三节液体深层发酵
本节主要内容：
一．发酵的操作方式
二．发酵工艺控制
三．发酵设备
四．下游加工过程
发酵的操作方式
液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵和补料分批发酵三种类型
1. 分批发酵
定义：营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放罐，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没有物料交换。
?特点：
?操作简单，除了控制温度和pH及通气以外，不进行任何其他控制
?从细胞所处的环境看，发酵初期营养物质过多，可能抑制微生物生长；发酵中后期又可能因为营养物减少而降低培养效率
?从细胞的增殖来看，初期浓度低，增长慢；后期浓度高，但营养物浓度低，也生长不快；总的生长能力不是很高。
?分批发酵的具体操作过程：
?种子培养系统开始工作（空消、实消）
?接种（摇瓶种子接入种子罐）
?培养（同时进行主发酵罐的准备工作，若为大型发酵罐，则对培养基连消）
?种子转移到主发酵罐中
?发酵（控制温度、pH值；搅拌和通气）
?结束后提取、精制
?一个发酵周期：（定义）（重点）
发酵的全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐，所需要时间的总和。
微生物分批培养的生长曲线（图）
?延滞期：细胞浓度的增加不明显
?加速期：（短暂）细胞开始大量繁殖
?指数生长期：细胞浓度随培养时间呈指数增长
?减速期：细胞的生长速率逐渐下降
?静止期（稳定期）：细胞浓度不再增大
?衰亡期：活细胞浓度不断下降
2. 连续发酵
?定义：以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长。
?特点：
?稳定状态可以有效的延长分批培养中的对数期
?在稳定状态下，微生物所处的环境条件都能保持相对恒定
?微生物细胞的浓度及其比生长速率可维持不变
?可根据需要调节生长速度
分类：按反应器的形状分类、罐式反应器、管式反应器
连续发酵的控制方式
?恒浊器（turbidostat）法：
?利用浊度来检测细胞的生长状况，通过自控仪表调节输入料液的流量，以控制培养液中的菌体浓度达到恒定值
?恒化器（chemostat）法
?与恒浊器法相似之处是维持一定的体积，不同之处是菌体的密度不是直接控制的，而是通过恒定输入的养料中某一种生长限制基质的浓度来控制
生物工程工厂设计-物料衡算
红霉素生产物料衡算 1、红霉素发酵工艺流程示意图 工艺流程如下：沙土管包子母瓶斜面培养子瓶斜面培养种子培养液小罐种子液中罐种子液大罐发酵放罐放罐发酵液预处理碱化（使PH为8.0-8.4）板框过滤滤液（加萃取溶媒）轻液结晶洗水干燥成品检验合格产品包装（不合格产品回收)。 一般红霉素工艺如下图所示： 空气原料孢子 加压配料斜面培养 冷却发酵摇瓶培养 除水碱化一级种子 过滤补萃取补二级种子 料料 豆油离心糖 丙醇成盐水 淋洗 烘干包装销售 图1：红霉素生产工艺流程示意图 2、工艺技术指标及基础数据 （1）主要技术指标见表
表1：红霉素发酵工艺主要技术指标 指标名称单位指标数指标名称单位指标数 生产规模m t/a 1600 二级种子罐通气及取样 损失比s 1 % 10 生产方法发酵，萃取，成盐一级种子罐通气及取样 损失比s 2 % 10 年生产天数t d/a 330 发酵罐接种比j0% 14 产品质量μ 1 750 U/mg 二级种子罐接种比j1% 14 倒罐率r % 3 一级种子罐接种比j2% 12 发酵罐发酵周期T1h 168 发酵罐补料比i0% 10 二级种子罐发酵周期T2h 28 发酵罐装料系数k0% 87 一级种子罐发酵周期T3h 30 二级种子罐装料系数k1% 84 发酵液密度ρ Kg/m31050 一级种子罐装料系数k2% 84 二级种子罐发酵液密度ρ 1 Kg/m31150 放罐发酵单位μ2 U/ml 6000 一级种子罐发酵液密度ρ 2 Kg/m31200 提取总收率n % 84 发酵罐通气及取样损失比s % 10 表2：培养基配比（质量分数）： 成分大罐配比% 中罐配比% 小罐配比% 补全料配比% 淀粉 5.00 1.80 1.80 4.380 豆粉 2.20 1.50 1.50 3.000 玉米粉 1.80 0.60 0.60 1.250 氯化钠0.65 0.30 0.30 1.630 豆油0.50 0.60 0.60 0.880 碳酸钙0.65 0.50 0.50 0.063 碳酸铵0.18 0.12 0.12 0.175 生物氮0.80 0.00 0.00 0.000 糊精0.00 1.20 1.20 1.500
食品工厂设计-
《食品工厂设计》复习： 第一章基本建设程序 1.新建一个食品厂的基本建设程序是什么？各主要环节的作用和目 的是什么？ 2.基建的概念及分类？ 3.可行性研究的概念、依据、作用和步骤？可行性研究报告的内容？第二章厂址选择 1. 厂址选择的概念、重要性及原则是什么？ 2. 厂址选择常用方法有哪些？ 3. 食品工厂厂址选择的要求是什么？ 4. 风玫瑰图的概念及判断方法 第三章食品工厂总平面设计 1. 总平面设计的概念、任务 2. 总平面设计的基本内容和基本原则 3. 评价食品工厂平面布置的主要经济技术指标：建筑系数K1和土地利用系数K2的理解 第四章食品工厂工艺设计
1. 食品工厂工艺设计、非工艺设计的概念、内容及相互关系 2. 什么是产品方案？制定产品方案时要遵循哪些原则和要求？ 3. 工艺路线选择的原则及注意事项 4. 生产工艺流程示意图的概念、目的及内容 5. 物料衡算的概念、目的、方法及依据 6. 物料衡算的步骤是什么？ 7. 食品工厂设备选择的原则及依据 8、食品工厂中泵选择的原则是什么？ 9. 车间设备布置设计的概念、任务及内容 10．车间设备布置设计的原则是什么？ 11. 车间设备布置的形式及其特点 12. 车间设备布置平面图的绘制：定位尺寸、“建筑模数制” 第一章 1、①提出项目建议书：根据国民经济和社会发展的长远规划和生产力布局的要求，结合行业和区域发展规划的要求 ②可行性研究：在市场细分的基础上，企业投资新市场、新产品或改变经营策略的依据，是企业内部统一思想，统一认识的工具．是评估项目风险与回报的最初级文件，是对投资者的第一份承诺书
③编写设计计划任务书，进行勘察、设计、施工、安装、试产、验收，最后交付使用： 2、概念：固定资产的建筑、添置与安装 分类：按其经济目的可以分为生产性建设与非生产性建设，按照建设的性质可以分为新建、改建、扩建、重建、迁建、和更新改造3、概念：对拟建项目在工程技术、经济及社会等方面的可行性和合理性进行的研究；对项目的经济效果及价值的研究。 依据：国民经济和社会发展的长远规划及行业和区域发展规划， 根据国家计划部门批准的项目建议书， 市场的供求状况及变化趋势， 可靠的自然、地理、气象、地质、经济、社会等基础资料， 与项目有关的工程技术方面的标准、规范、指标等， 国家公布的关于项目评价的有关参数、指标等。 作用：建设项目投资决策和编制设计任务书的依据， 投资者申请项目贷款的依据， 与建设项目有关部门商谈合同和协议的依据， 建设项目开展初步设计的基础， 投资项目制订技术方案、设备方案的依据，
《生物科学导论》结课论文优秀范本
《生命科学导论》结课报告姓名：詹晓琴 学号：1000530234 专业：商学院10级电子商务 《生命科学导论》主要涵盖的内容，非生命科学专业本科生学习《生命科学导论》课程的意义 所有的生物都是由一个或多个细胞组成的,细胞是一切生命活动的基础，细胞是生物的基本组成单位，生命活动的结构基础是细胞内严密组织和高度有序且动态的结构体系，新陈代谢、生长和运动是生命的本能；生命通过繁殖而延续，遗传和变异是生物进化的基础，DNA 是生物遗传的基本物质；生物具有个体发育的经历和系统进化的历史；生物对外界刺激可产生应激反应并对环境具有适应性。生命是集合这些主要特征的物质存在形式。 “生命科学导论”是生命科学的入门科学。基础生命科学涵盖的基本内容包括：生命的化学组成、细胞的结构与功能、能量与代谢、繁殖与遗传、遗传信息的传递与控制、生物的起源进化与系统分类、生物个体的发育、结构、功能和行为、生态环境、生物技术和生命科学的前沿与新进展等。现代生命科学研究正在由宏观向微观深入发展，分子生物学正在向揭示生命的本质方向迈进。创新性的科学研究推动了生命科学的进步和发展，深刻地影响着人们的世界观、价值观和人生观，也深刻改变了人类文明的发展进程。热爱科学、追求真理、实事求是、团结协作是一些杰出科学家所具备的基本科学态度和精神。 作为非生物学专业的我，认真学好《生命科学导论》主旨在于培养自己对生命科学的兴趣，主动探索生命的奥秘，把握生命科学中的基本概念及其内在联系,建立进化流、信息流和能量流等知识框架，培养自己带着问题去学习，并留出想象的空间的能力，把学习到的生命科学知识与全面提高科学素质相结合，打开生命科学知识创新大门。 根据生物体的元素及分子组成特点，联系实际浅谈我们现代人健康合理的膳食 通过对《生命科学导论》课程的学习，我了解到了生物体的元素及分子组成基本特点和他们对于生物体的重要性，深刻感觉到我们人类也应该根据各类食物构成的不同营养价值合理健康饮食，促进营养需要与饮食供给建立平衡关系，达到合适的热量、合适的蛋白质、合适的无机盐、丰富的维生素、适量的食物纤维、
生物工程工厂设计概论
绪论 生物工程工厂设计概论：是一门以生物工艺学、生物制药学、ＧＭＰ和工程学及相关科学理论和工程技术为基础，综合性、实践性很强的应用性工程学科，是在学生基本学完大学全部课程，扎实掌握基本理论、工程技能及专业理论、专业知识的基础上开设的。其目的是培养学生具备生物工程工厂设计的工程能力和工程素质，结束毕业实习和毕业设计，完成工程师的综合性基本训练。 工厂设计基本的任务：是要作出体现国家有关方针政策，切合实际，安全适用，技术先进，经济效益和环境效益好的设计，为我国社会注意现代化建设服务。 工厂设计工作的内容包括参加建设项目的决策，编制各个阶段设计文件，配合施工和参加验收，进行总结的全过程。 第一章：基本建设程序 一个新建项目从计划建设到建成投产，按照建设项目发展的内在联系和发展过程，建设程序一般要经历：建设前期、建设期和交付使用期三个阶段。 建设前期的工程程序：１、项目建议书２、可行性报告３、设计任务书４、初步设计５、总概算 项目申请报告的主要内容：１、项目申请单位情况２、拟建项目情况３、建设用地及相关规划４、资源利用和能源耗用分析５、生态环境分析６、经济和社会效益分析７、建设与实施８、结论与建设９、有关附件 可行性研究报告内容：１、总类２、根据经济预测、市场预测确定项目建设规模和产品方案３、资源、原材料、动力、运输、供水等配套条件及公用设施落实情况４、建厂条件、厂址选择方案及总图布置方案５、工艺技术、主要设备选型、建设标准和相应的技术经济指标６、主要单项工程、公用辅助设备、总体布置方案和土建工程量估算７、环境保护、安全生产、劳动卫生、消防、ＧＭＰ等要求和采取的相应措施方案８、企业组织、劳动定员和人员培训设想９、建设工期和实施进度１０、投资估算和资金筹措１１、经济效益和社会效益评价１２、总论 设计任务书：是一个指令性的文件，是确定基本建设项目，编制设计文件的主要依据。 第二章：厂址选择与工厂总平面设计 厂址选择的总原则： 第一：厂址选择必须符合工业布局、符合所在地区、城市规划的要求，按照国家有关法律、法规及建设前期工作的规定进行。 第二：充分利用各地区的有利条件，避开或克服不利条件；充分利用当地人力、物力、财力和自然资源，环境保护；节约用地，不占用良田及经济效益高的土地，并符合国家现行土地管理、环境保护、水土保持等法规有关规定。 第三：使企业接近原料、能源产地和产品消费区，消除不合理运输；总体经济效益好，有利于加快国民经济发展和人民生活的提高。 具体厂址所在地点的选择，则要从场地的自然条件、技术经济条件及所在行业的特点三方面考虑，依次满足相应的条件
生物学论文
保护生物多样性，维持生态平衡 摘要：生物多样性受到破坏的例子不胜枚举，而他所带来的负面影响也正慢慢显现出来。保护生物多样性是维持生态平衡的基础，因此保护生物多样性已成为全球共同的呼声，将有利于环境保护和生物资源的持续利用，对人类具有极为重要的意义，需要全人类共同采取迫切行为。 关键词：保护生物多样性维持生态平衡 正文:生命无所不在，从热带雨林上端离地数百尺的地方、澳大利亚的沙漠，到深海火山熔岩的缝隙，处处都有生命。浩瀚多样的生命形态维系人类的生存，也确保清洁的空气与水，这些惊人丰富的多样性如何形成？又是什么神奇的力量使万物凝聚在一起维持平衡？ 人类实在难以尽窥其中的奥秘，但可以确定的是，如果我们拆散了当中的任何一个环节，就永远也不能恢复原状了。 对于现在地球上生存的物种数量，人们一直十分关注，同时也一直是一个无法确切知道的谜。物种统计是一门粗略的科学，据1994 发表的“系统学2000年议程”估算，如今已发现并得到正式命名的物种约160.4万种，尚未发现的约1千万种至1亿种，另据联合国环境署1996年估算，如今得到定义的物种约175万种。 []3生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，包括动物、植物、微生物、和他们所拥有的基因以及他们与其生存环境形成的复杂的生态系统。它是生命系统
的基本特征。生命系统是一个等级系统，包括多个层次和水平——基因、细胞、器官、有机体、种群、群落等。生物多样性也可分为多个组分，每个组分又可分为多个层次。但在理论与实践上较重要、研究较多的主要有基因多样性（或遗传多样性）、物种多样性和生态系统多样性三个水平[]3。 一、生物多样性的价值 []1生物多样性具有直接利用和潜在利用的价值，而对这些价值的研究无不建立在对生物多样性信息充分了解的基础上。生物多样性及其组分在社会、经济、科技、教育、文化、娱乐和美学等方面具有广泛的价值对生物圈生命维持系统的进化和保持具有极其重要的意义，是人类社会持续发展的基础。生物多样性的利用价值可分为直接利用价值、生态价值、科学价值和美学价值四个方面[]1。[]2同时，生物多样性与我国道教发祥地青城山的宗教文明相互相成。道家亲和自然与顺应自然的基本哲学思想，源自对人与自然基本关系的深刻体察与思考，包含了超前的、先进的、合乎科学规律的生态伦理观念和思想遗产。[]2 []3生物多样性的保护是人类管理物种与生态系统，最大限度地发挥它们当前提供的用途，并维持它们的潜力以满足子孙后代的需要，不是单纯消极的保护行动。一个国家的生物多样性保护项目，可能牵扯到挽救、研究和利用该国的本地野生物种，保护和利用栽培与饲养物种的野生亲缘种及其遗传多样性，维护人类生存环境和生物圈的动态平衡，控制对自然和人工生态系统有害的入侵种等方面。可见，生
生物工程工厂设计
生物工程工厂设计概论复习思考题 1、项目建议书和可研报告一般应分别包括哪些内容？ 项目建议书的内容：1、项目名称2、项目建设的必要性和依据3、产品方案、市场预测、拟建规模和建设地点的初步设想；4、资源情况、建设条件、协作关系和技术、设备可能的引 进国别、厂商的初步分析；5、环境保护；6、投资估算和资金筹措设想，包括偿还贷款能力的大体预算；7、项目实施规划设想；8、工厂组织和劳动定员估算；9、经济效果和社会效 益的初步估算。 可行性研究报告的内容：1、总论2、市场需求预测和建设规模3、原材料、燃料及资源情况 4、建厂条件和厂址方案 5、设计方案 6、环境保护调查环境情况，预测项目对环境的影响， 提出环境保护和三废治理的初步方案7、企业组织、劳动定员和人员培训8、投资估算和资 金筹措 2、初步设计可以分为哪三种情况？初步设计阶段包括哪些内容？ 按工程规模的大小、工程的重要性、技术的复杂性、设计条件的成熟度及设计水平的高低分为三阶段设计、两阶段设计、一阶段设计三种情况。 主要内容有：1、设计文件（1）、设计依据及设计范围（2）、设计的指导思想、建设规模和产品方案（3）、生产方法及工艺流程的比较、选择和阐述（4）、主要生产技术经济指标和生 产定额（5）、主要设备的选型及计算（6）、车间布置的说明（7）、存在的问题及解决问题的建议2、设计图纸（1）、生产流程图（2）、车间设备布置图（3）全厂总平面布置图（4）、主要生产设备和电动机一览表（5）、主要材料估算表等。 3、厂址选择的重要性。厂址选择应当考虑哪些因素？ 厂址选择正确与否，不仅关系到建厂过程中能否以最省的投资费用，按质按量按期完成工厂 设计中所提出的各项指标，而且对投产后的长期生产、技术管理和发展远景，都有着很大的影响，并同国家地区的工业布局和城市规划有着密切的关系。因此，厂址选择是百年大计问题，至关重要。 厂址选择的概念包括地点选择和场地选择两个层次。地点选择是对所建厂在某地区内的方位 （即地理坐标）及其所处的自然环境状况，进行勘测调查，对比分析。场地选择是对所建厂 在某地点处的面积大小、场地外形及其潜在的技术经济性，进行周密的调查、预测、对比分析，作为确定厂址的依据。 （1）、厂址位置要符合城市规划和微生物发酵工厂对环境的特殊要求（2）、厂址要接近原料、燃料基地和产品销售市场，还要接近水源和电源（3）、具有良好的交通运输条件（4）、场地有效利用系数高，并有远景规划的总体布局（5）、有一定的基建施工条件和投产后的协作条 件（6）、厂址选择要有利于竺废”处理，保证环境卫生。 4、厂址选择工作一般分为准备工作、现场勘查与编写报告三个阶段，请简单介绍这三个阶段分别应当做些什么工作？ 准备工作阶段：1、组织准备：由主管建厂的国家部门组织建设、设计、勘测等单位有关人员组成选厂工作组。2、技术准备：选厂工作人员在深入了解设计任务书内容和上级机关对建设的指示精神的基础上，拟订选厂工作计划，编制选厂各项指标及收集厂址资料提纲，包括厂区自然条件、技术经济条件的资料提纲。 现场勘查工作阶段：1、选厂工作组向厂址地区有关领导机关说明选厂工作计划。要求给予 支持与协助，听取地区领导介绍厂址地区的政治、经济概况及可能作为几个厂点的具体情况。 2、进行踏测与勘探，摸清厂址厂区的地形、地势、地质、水文、场地外形与面积等自然条件，绘制草测图等。同时摸清厂址环境情况、动力资源、交通运输、给排水、可供利用的公用、生活设施等技术经济条件，以使厂址条件具体落实。
食品工厂设计-重点
一、名词解释 1、工艺设计：就是按工艺要求进行工厂设计，其中又以车间工艺设计为主，并对其他设计部门提出各种数据和要求，作为非工艺的设计依据。 2、非工艺设计：非工艺设计包括：总平面、土建、采暖、通风、给排水、供电及自控、制冷、动力、环保等设计，有时还包括设备的设计，非工艺设计都是根据工艺设计的要求和所提出的数据进行设计的。 3、可行性研究的概念及特点:是对一个项目的经济效果及价值的研究。特点有先行性，不定性，科学性，法定性 4、竖向布置：就是与平面设计相垂直方向的设计，也就是厂区各部分地形标高的设计。 5、风向玫瑰图：表示风向和风向频率。风向频率是在一定时间内各种风向出现的次数占所观测总次数的百分比。根据各方向风的出现频率，以相应的比例长度，以风向中心为中心描在8个或16个方位所表示的图线上，然后将各相邻方向的端点用直线连接起来，绘成为一个形似玫瑰花样的闭合折线，这就是风向玫瑰图。 6、建筑系数：建筑用地范围内所有建筑物占地的面积与用地总面积之比。 7、土地利用系数：土地利用系数=（建、构筑物占地面积+堆场、露天场地、作业场地面积+辅助工程占地面积）÷场地占地面积×100%，能全面反映厂区的场地利用是否经济合理8、生产车间平面布置：是工艺设计的重要组成部分，不仅对建成投产后的生产实践有很大关系，而且影响到工厂的整体布局。车间布置一经施工就不易更改，所以，在设计过程中必须全面考虑。车间布置设计以工艺设计为主导，必须与土建、给排水、供电、供汽、通风采暖、制冷设备、安装、安全、卫生等方面取得统一和协调 9、产品方案：又称生产纲领:它实际上就是食品工厂准备全年哪些品种和各产品的数量、产期、生产班次等的计划安排 10、平面布置图：平面布置图是从楼板或屋面以下用正投影法按比例（通常用1:50，1:100）绘制出设备的水平投影。用稍粗的粗实线表示，建筑轮廓尺寸用细实线表示。 11、采光系数：指采光面积和房间地坪面积的比值 12、变形系数：即轴测单位长度与实长的比值，对于Z轴的管线，变形系数亦有1/2、1/3或3/4的。对于画管路透视图的初学者，可取变形系数为1。 13、辅助部门：从工厂组成的角度来说，除生产车间（物料加工所在的场所）以外的其他部门或设施，都可称之为辅助部门。包括：生产性辅助设施、动力性辅助设施、生活性辅助设施及社会文化福利设施 14、公称直径：管子和管道附件的公称直径是为了设计、制造、安装和维修的方便，而人为规定的一种标准直径。就是常讲的通称直径或公称通径,用DN表示。 15、公用系统：是指与全厂各部门、车间、工段有密切关系的，为这些部门所共有的一类动力辅助设施的总称。对食品厂，这类设施一般包括给排水、供电、供汽、制冷、暖风等工程。 16、建筑模数M0：为了适应建筑工业化的需要，建筑构件就必须是定型化、标准化、预制化的构件。即规定了建筑物的基本尺度，任何房屋的尺寸都必须是基本尺寸的倍数。基本尺度的单位叫做模数Mo，基本的模数Mo=100mm。 17、概算：是在建厂前的设计阶段中，计算出工程建设项目所需的基本建设投资费用。
生物工厂设计概论
第一章 1、建设程序的三阶段：建设前期、建设期和交付使用期。 简述发酵工厂建设基本程序 1）建设前期项目建议书可行性研究报告设计任务书初步设计和总概算 2）建设期阶段批准的初步设计和总概算→设计单位、筹建单位、施工单位准备→施工安装总进度表→开工报告→上报→开工建设→单项工厂验收→调试→试运行→主管部门验收→移交生产 3）生产期阶段 2、项目申请报告的内容 1）项目申报单位情况； 2）拟建项目情况； 3）建设用地及相关规划； 4）资源情况利用和能耗分析； 5）生态环境影响分析； 6）经济效益和社会效益分析； 7）建设与实施； 8）结论与建议； 9）有关附件。 3、可行性研究的任务和意义 可行性研究，是按照批准的项目建议书，由上级主管部门组织，也可委托咨询机构或者设计单位进行。其任务是对拟建项目的技术性、经济性和工程可实施性进行全面的调查、分析和论证，做出是否合理可行的科学评价，最后写出可行性研究报告，为国家主管部门对项目做出决策提供可靠依据。 意义是对拟建工程项目进行全面的技术经济分析，从而避免和减少建设项目决策的失误，提高建设投资的综合效益，是决定项目投资命运的关键。 4、可行性研究的内容 1 总论 1）研究工作的目的、依据和范围； 2）项目提出的背景、投资的必要性和经济意义； 3）研究工作概况及结论。 2 市场需求预测和建设规模 1）国内外市场需求情况的预测； 2）国内现有工厂生产能力的估计； 3）销售预测、价格分析、产品竞争能力； 4）产品方案和发展远景的技术经济比较及分析； 5）拟建工程的最佳规模 3 原材料、燃料及资源情况及公共设施落实情况 1）原料、辅助材料、燃料的种类、数量、来源和供应情况； 2）公用资源设施的数量、供应方式和供应条件。 4 建厂条件和厂址方案及总图布置方案 1）厂址地理自然条件（指位置、地形、海拔、地质、气象、水文等）以及社会经济现状； 2）交通、运输及水、汽、电等现状和发展趋势； 3）生活设施状况和协作条件； 4）厂址比较和选择意见。 5 设计方案
生物工程概论结课论文
生物工程概论结课论文 --崔成成化工B092 一、课程简要内容。 1.本课程先从绪论开始，向我们介绍了生物工程与生物技术的含义，即指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合来改造或者重新设计细胞的遗传特性，培育出新的品种；以工业规模利用现有生物体系、生物化学过程来制造工业产品。换句话说，就是将活的生物体、生物体系或生命过程产业化的过程。然后介绍了生物技术的产生及其发展史，大体分为：传统生物技术、近代生物技术和现代生物技术。从生物技术的发展看出，在以生命科学为主要科学的今天，生物技术已经从人们最基本的衣、食、住、行，影响到人们的生活生产，乃至于人类对自身身体奥秘的探索。总之，生物技术影响到各行各业，跃居为21世纪最热门的领域之一。 2.课程第二部分开始详细介绍生物工程的五大基本内容，即基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程。同时也指出是生物技术的六大特征：高效益，高智力，高投入，高竞争，高风险，高势能。 (1).基因工程 基因工程是20世纪70年代以后兴起的一门新兴技术。所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA 分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。以上可以看出基因工程的实施至少四个必要条件：目的基因、工具酶、载体、受体细胞。现阶段基因工程主要应用于农牧业，食品工业。如转基因鱼，转基因牛，转鱼抗寒基因的番茄等；环境保护，基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物；医学。基因工程药品的生产，基因工程胰岛素，基因工程干扰素等。 (2).细胞工程 细胞工程是指在细胞水平上对生物体进行遗传操作的技术，通过离体培养、细胞核移植、细胞融合等技术，使生物的某些特征向人们需要的方向改变，1|华北科技学院
生物技术论文概述
生物技术论文 班级：食品与生物技术系学号：1102040220 姓名：何海慧 摘要：本文主要介绍生物技术的含义、生物技术的概况以及生物技术的发展前景。 关键词：生物技术基因工程细胞工程酶工程发酵工程 生物技术是21世纪的核心技术，是多学科共同努力取得的重大成果，被广泛地应用于农业、医药、食品、能源、环保、化工等多个领域，显示出了十分广阔的发展前景。因此，它必将成为21世纪增强综合国力的支柱产业之一。我国同世界其他国家一样已把生物技术列为高新技术之一，并积极组织力量进行研究和攻关。不过，生物技术并不是一个完全的新兴学科，它是由传统生物技术和现代生物技术两部分构成的。传统生物技术是指制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺；现代生物技术则是指近几十午发展起来的，以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。 一、生物技术的含义 生物技术，也称生物工程。是指以现代生命科学为基础，结合其他学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照人们的预先设计改造生物体或加工生物原料，来生产人们所需要的产品或达到某种目的。它是一门新兴的、综合性的学科。先进的工程技术手段指的是基
因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等新技术。改造生物体是指获得优良的动物、植物及微生物品系或品种。 大规模培养技术是以工业化生产为目的，从大量培养的细胞中获得药物或其他有用物质。植物大规模培养技术是以工业化生产为目的，从大量培养生物原料则指生物体的某一部分或生长过程产生的能利用的物质，如淀粉、糖、纤维素等有机物，也包括一些无机化学品，甚至某些矿石。生产人们所需要的产品包括粮食、医药、食品、化工原料、能源、金属等。达到某种目的则包括疾病的预防、诊断与治疗，食品的检验以及环境污染的检测和治理等。生物技术是由多学科综合集成的一门新兴学科。 根据研究对象的不同，需要以下各个学科的知识作支撑，即普通生物学、分子遗传学和细胞生物学；人类遗传学和分子医学：病毒学、微生物学和生物化学等学科。尤其是现代分子生物学的最新理论成果更是生物技术发展的基础。生命科学的快速发展已经在分子、亚细胞、细胞、组织与个体等不同层次上，揭示了生物的结构与功能的相互关系，进而使人们能够应用其研究成果对生物进行不同层次的设计、控制、改造乃至模拟，同时，产生了巨大的生产效能。 二、现代应用生物技术的内容 现代应用生物技术是在基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等先进的现代应用生物技术手段基础上产生和发展起来的。这些先进的现代生物技术手段构成了现代应用生物技术的重要内容。
生物工程发酵工厂设计概论
生物工程工厂设计概论（考试题） 一、名字解释 柱网：柱子的纵向和横向定位轴线垂直相交，在平面上排列所构成的网格线，称为柱网 柱距：柱距是由横向定位轴线间的尺寸表示的 跨度：跨度是由纵向定位轴线间的尺寸表示的，跨度在18m和18m以下时，应采用3m的倍数，跨度在18m以上时，应采用6m的倍数。设备布置图：设备布置图是用来表示设备与建筑物、设备与设备之间的相对位置，并能直接指导设备的安装的重要技术文件。 相对标高：相对标高是把室内首层地面高度为相对标高的零点，用于建筑物施工图的标高标注。 GMP：药品生产管理规范，是药品生产质量管理的基本准则，适用于药品制剂生产的全过程和原料药生产中影响成品质量的关键工序。公称直径：管子的公称直径是指管子的名义直径，即不是管子内径，也不是它的外径，而是与管子的外径相近又小于外径的一个数值。公称压力：通称压力，一般应大于或等于实际工作的最大压力。 清洁生产：是实现可持续发展战略的需要，它彻底改变了过去被动的、滞后的污染控制手段，从根本上扬弃了末端治理的弊端，强调在污染产生之前就予以削减，即在产品及其生产过程并在服务中减少污染物的产生和对环境的不利影响。 二、填空题 1、生物工程工厂生产车间一般由、、等部分组成。 2、厂房的框架结构是由和组成。 3、生物制药的车间布置设计必须达到对洁净厂房的要求。
4、空气洁净的含义，其一是指，其二是指。 5、生物工程工厂建筑物按厂房的层数分类，可分为，和厂房三类，主要由生产工艺特点和工艺设备布置要求所决定。 6、生物工程工厂厂房外形一般有、、、和型等数种。 7、生物工程工厂常用的管材有、、、。 8、管道布置设计的主要依据是带控制点的、、、等。 9、按锅炉燃用的燃料可分为：、和。 三、简答题 1、车间布置设计的任务 （1）确定车间火灾危险类别、爆炸和火灾危险性场所等级、GMP洁净度等级、卫生等级等 （2）确定车间的结型式及主要尺寸，并对生产区、辅助区、行政生活区位置进行布局； （3）确定车间所有设备在车间建筑平面和空间的相对位置。 2、车间布置设计的内容 （1）厂房整体布置和轮廓设计 厂房边墙的轮廓、车间建筑的轮廓、跨度、柱距等；门窗楼梯的位置；吊装孔、预留孔、地坑等位置尺寸；标高 （2）设备的排列和布置 设备外形的几何轮廓；设备的定位尺寸；操作台位置及标高
生物制药概论论文
由于分子生物学、基因工程技术和基因组学研究的飞速发展，蛋白多肽类药物的数目日益增长，治疗疾病种类越来越多，其疗效越来越好。最近3年FDA 批准上市的重组蛋白药物有蛋白同化试剂（克伦特罗、达那唑等）；肽类激素（重组人促红素注射液、重组甘精胰岛素等）；基因重组人血白蛋白；长效重组蛋白药物等。 蛋白质的糖基化是真核生物的一种常见的翻译后修饰方式。目前，随着基因工程技术的发展，已有越来越多的药用重组蛋白被制备。它们多属于糖蛋白，如重组人促红细胞生成素（rhEPO）重组人组织纤溶酶原激活剂(rhPA) 等。目前，随着分析技术的发展已可对糖链结构进行精确分析，并发现经不同宿主细胞表达、培养条件以及纯化工艺制备所得的重组糖蛋白其糖基形式存在着明显差异。这种差异对糖蛋白的理化性质和药理作用等有很大的影响，体现在蛋白的稳定性、溶解性、免疫原性、体内外生物活性、药物动力学和生物分配等方面。由于糖基对重组糖蛋白的功能产生重要作用。因此，糖蛋白类药物审批的要求已越来越高。美国FDA已经要求在申报人用糖蛋白类药物时，须提供糖蛋白的糖形分析结果。在我国已有许多单位开始此类研究工作。重组糖蛋白的质量控制要点是需要完整的糖基化。对repos的研究结果表明：糖链的分枝形式及末端的唾液酸化的程度使其体内外活性产生很大差异,完全或部分失去唾液酸的rhEPO进入体液循环后，可被肝脏中的半乳糖受体结合并迅速降解，从而影响其在体内的半衰期。糖基化与细胞生长状态密切相关，因此培养好细胞是首要的工作。采用连续灌注培养的方式培养基营养成分比较稳定，是较为理想的培养方式。此外，在上游构建研究时，选择好表达系统和宿主细胞是最为重要的步骤。随着基因技术的不断发展，有可能通过基因手段调控得到理想的糖链，例如通过表达某种特定的酶，从而改变或装配得到理想的糖链形式。另外，有可能将抗凋亡基因如bcl-2构建入工程细胞株，使细胞更长时间地稳定表达糖蛋白。 蛋白多肽类药物的临床药代动力学是药物临床研究的重要内容。与化学药物不同，蛋白多肽有些是内源性物质，药代动力学研究时首先需考察基线水平；蛋白可能引发抗体干扰药代动力学过程。最突出特点足蛋白多肽和内源性蛋白多肽都由氨基酸组成，结构相似不易区别。药代动力学研究中，目标蛋白给药量小，血浆浓度极低，在pg/mI,或ng/mI，一水平，而符种内源性蛋白含量要高出数千上万倍，这种干扰使目标分子的准确测量非常困难，其药代动力学研究测定方法必须有高度专属性、灵敏度及较高F1内和日间精密度及准确度。肽类激素主要通过腺苷酸环化酶系统作用。重组活性蛋白多肽的药代动力学受许多变量的影响，如内源性水平、循环内可溶性受体和细胞受体、代谢转化、免疫耐受性和生成被分析蛋白的抗体，都有可能影响蛋白多肽处置过程。对蛋白多肽的模型分析比化学药物更加复杂，可能会涉及模型不容易描述其特征的非线性过程并造成不易预测的后果。给药途径也是重要变量，皮下给药有可能被皮下注射部位的蛋白水解酶部分代谢。目前正在积极研究各种新给药途径。为了优化给药方案设汁，深入了解影响蛋白多肽类药物分析和药代动力学的各种因素是极其重要的。 基因重组人血白蛋白（HSA）结构分析：HSA是常用的临床药物，目前仍以传统力法由人血浆中分离，随着血浆供应日趋紧张以及艾滋病病毒、肝炎椭毒的泛滥；迫切需耍一种既可以阻止艾滋病，肝炎等疾病的传染机会又可以替代pHSA 产品；生产重组HSA就顺应了这一要求。虽然rHSA已经完成了三期临床实验．同时也证实了与pHSA有着相同的疗效。但是要想完全取代pHSA还尚需时日。由于HSA是一种多功能蛋白，因其具有元酶活性且无免疫原性等特点，可作为赋形剂
食品工厂设计复习题及答案
】 绪论 1、食品工厂设计：是指将一个待建项目全部图纸、表格和必要的文字说明，表达出来， 后由施工人员建设完成。（名词解释） 2、一个优秀的工厂设计应该做到：技术上先进，技术上规范，经济上合理。（多选） 3、食品工厂的特点：产品种类复杂、生产季节性强、卫生要求高。（多选） 4、GAP-良好农业规范；GMP-良好生产规范；GHP-良好卫生规范；HACCP-危害分析关键控制点。（多选） 第一章 1、基本建设：指固定资产的建设、添置和安装。（名词解释） ! 2、基本建设按其经济目的可以分为生产性建设与非生产性建设，按建设的性质可以分为新建、改建扩建、重建、迁建、更新改造等。（细节） 3、一本基本建设项目从计划到投产必须经过三个阶段：前期准备阶段、项目实施阶段、竣工验收阶段。 4、项目建议书：是项目构建单位或业主根据国民经济发展规划、行业发展规划和地区经济、产业发展规划以及本单位的具体情况，经初步调查研究，提出的基本项目建设立项建议。（名词解释） 5、可行性研究的作用：（简答） ①是项目进行的投资决策依据； ②向金融机构申请贷款的依据； ③作为与有关部门洽谈合同和协议的依据； ④是项目设计和项目实施的依据； [ ⑤制定技术方案和设备方案的基础； ⑥作为安排基本建设计划和开展各项建设前期工作的参考； ⑦环保当局审查项目对环境影响的依据。 6、可行性研究的依据：（简答） ①根据国民经济和社会发展长远规划及行业区域发展规划进行可行性研究； ②根据市场供求状况及发展变化趋势； ③根据国家计划部门批准的项目建议书； ④根据可靠的地理、自然、气象、地质、经济、经济社会等基础资料； ！ ⑤根据与项目有关的工程技术方面的标准、规范、指标等； ⑥根据国家公布的有关项目评价的有关参数。 7、项目可行性研究的主要内容：市场营销、技术、组织管理、社会与生态环境影响、财务、经济。（选择、填空） 8、市场营销从两方面分析：项目所需要投入物的供给分析；项目产品的销售分析。 9、社会可行性分析应重点考虑的方面：是否有利于提高农民的收入水平，缩小贫富之间的差别；是否能有效地创造就业机会；是否能够提高人们的生活质量；是否能改善生态环境，促进经济可持续发展。 10、项目可行性研究报告的基本内容：文字报告(封面、目录、正文)、附表、附图和附件。 11、封面包括：项目名称、项目执行单位、可行性研究承担单位及各自的负责人，以及可行性研究负责人资格审查单位，最后列出项目建议书的批准单位和批准文号。
现代生物技术选修课论文
XXX 化学化工学院 应化1506班 学号1502150623 讲课教师：余润兰周洪波朱建裕时间：2015年12月20日
现代生物技术结课论文 一、心得 要说自己的专业与生物学科的关系，我身为应用化学专业学子才应该是最有发言权的！ 俗话说“生化一家亲”，都是理科不说，甚至还专门有生物化学这门学科！可见它们之间的联系千丝万缕，互相连接成片。从小生物就是我最喜欢的学科，没有之一。小时字都认不全的我，整天坐在电视机前，盼望着《动物世界》开播，吃饭都喊不应。百科全书里关于生物体的部分也是被我翻得破烂。那时，像达尔文这样的科学家就是我的男神！ 然而上了高中之后，生物对我的意义就变了。它变成了课本上密密麻麻的知识点，被反复背诵反复记忆，大量的题目也渐渐磨灭了我对它的热爱。说实话第一次听您的课，我感到有一丝失望。因为基因工程、蛋白质工程那一部分，是我在高中阶段烂熟于心的知识。ppt上的知识点，都是生物课本上被我拿记号笔重重圈上的句子。 但是随后我接触到了一些新的：生物技术与食品发酵的关系，与医学的关系，与环境治理等等等等，像是为我打开了新世界的大门！原来我只是受了应试教育的迫害，只顾写题从而忽略了生物的趣味性和大自然的神奇之处。那些奇妙的微生物，那些神奇的方法，竟有如此之功效！人类真的是极其具有智慧的生物，在千百万年的进化中对这个领域了解如此之深！ 虽然我的专业不是生物，但总存在着像生物化学这样的交叉学科，也总存在着许多共同的研究领域。上过短短几节生物技术选修课，我不敢不负责任地说它给了我多么多么深刻的影响，但我能很负责任地说，它拓宽了我未来选择就业或者研究方向的视野。 二、现代生物技术目前的进展： 现代生物技术是以生命科学为基础,利用生物或生物组织、细胞及其他组成部分的特性和功能,设计、构建具有预期性能的新物质或新品系,并与工程原理相结合,加工生产生物制品的综合性技术。现代生物技术包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等五个领域。
食品工厂设计
名词解释： 一.名词解释 1.产品方案:又称生产纲领，是食品工厂全年生产产品品种、数量、生产周期、生产班次的计划安排。 2.工艺流程：就是各种产品生产所采用的方法、步骤和途径及其各环节必需的技术参数。 3. 风向玫瑰图：在极坐标图上绘出一地在一年中各种风向出现的频率。 4.管道的补偿：防止管道因温度升高引起热伸长产生的应力而遭到破坏所采取的措施。 5.基本建设：是指固定资产的建筑、添置和安装。 6.工艺流程设计：是确定生产过程的具体内容、顺序和组合方式，并最后以工艺流程图的形式表示出整个生产过程的全貌。 7.基本建设程序：是指基本建设项目在整个建设过程中各项工作的先后顺序。 8.建设项目：又称“基本建设项目”。指在一个场地或几个场地上,按照一个总体设计进行施工的各个工程项目的总体。 9、生化需氧量（BOD）：是指水中有机物在好氧菌作用下分解成稳定状态需要的氧气量，单位是mg／l。 10构筑物：一般是指人们不直接在其内进行生产和生活活动的建筑，如水塔、烟囱、堤坝、墙、蓄水池等。 11.管道附件：管路中除管子以外，为满足工艺生产和安装检修的需要，还有许多其他的构件，如短管、弯头、三通、异径管、法兰、盲板、阀门等，通常称这些构件为管路附件，简称管件和阀件。 12.安全阀：进口蒸汽或气体侧介质静压超过其起座压力整定值时能突然全开的自动泄压阀门。是锅炉及压力容器防止超压的重要安全部件。 13.疏水器：排除加热设备或蒸汽管路中的蒸汽凝结水，同时能阻止蒸汽的泄漏的部件。 14.管路的标志：为了区分各种管道，往往在管道外壁或保温层外面涂有各种不同颜色的油漆,这就是管路的标志。 15.CIP清洗装置：即不分离生产设备，又可用简单操作方法安全自动的清洗系统。 16.化学需氧量(COD) : 也称为化学耗氧量，是指用化学氧化剂氧化水中需氧污染物时消耗的氧气量，单位是mg／l。 17.公称直径（DN）: 所谓公称直径，就是为了使管子、法兰和阀门等的连接尺寸统一，将管子和管道用的零部件的直径加以标准化以后的标准直径。 18.公称压力（PN）: 就是通称压力，一般应大于或等于实际工作的最大压力。 19、GMP：指良好操作规范或优良制造标准，是一种特别注重制造过程中产品质量与卫生安全的自主性管理制度。 20 ISO:世界最大的非政府性国际标准化组织。 21、HACCP：危害分析关键控制点，是以科学为基础，通过系统性确定具体危害及其控制措
发酵工厂设计概论
现代生物制药工厂设计理念 姓名：许忠福学号：201011805125 班级：生工101班 1、我国生物制药工厂发展概况 新中国成立后，制药工业取得了有目共睹的巨大成绩，1980年全国制药工厂共有800家，到1996年增至8000多家，2004年通过GMP达标的制约工厂有5000多家。尤其是生物制药异军突起，发展迅速。1953年青霉素在上海第三制药厂正式投产，1958年中国最大的抗生素生产厂华北制药厂建成，随后全国各地陆续建成一批抗生素生产厂，主要品种都能生产，不仅能满足国内需求，还能实现出口创汇。改革开放后，各地又建设了一批高新生物制药工厂，开发生产重组乙肝疫苗、痢疾疫苗、甲肝疫苗、狂犬疫苗、干扰素、重组人生长激素、促红细胞生成素、白细胞介素—2、各种诊断试剂等产品。 我国生物制药企业可分为如下三大类型： 1.1 中小型生化制药企业 在20世纪50--60年代逐步建成和发展起来，主要生产脏器制品和生化药物，如从猪胰脏中生产胰酶和胰岛索，从猪脑垂体中生产后叶针、缩宫素和加压素等。到20世纪80年代以后，随着生物分离工程技术的发展与应用，这类企业逐步壮大、整合、发展成为现代生化制药企业，如生产肝素钠和各种治疗酶的常州干红生化制药公司、生产胰岛素及其制剂的徐州万邦生化制药厂和生产玻璃酸钠及其制剂的山东正大福瑞达制药有限公司。 1.2 大型微生物制药企业 应用发醉工程和晦工程技术生产抗生素、有机酸、维生素和氨基酸类药物，如生产青霉素v甲、7—氨基—3—去乙酰氧基头孢烷酸(7—ADCA)和万古霉素等的华北抗生素制药厂，生产7—氨基头抱烷酸(7—ACA)、辛伐他汀和美伐他汀的浙江海正药业，生产大观霉素和头孢地嗪的山东鲁抗制药，以及中国维生素产业“四大家族”：东北制药总厂、江苏江山制药、维尔康药业和维生药业。氦基酸工业年生产能力已达20多万吨．其生产企业近百家，如湖北八峰氨基酸公司、浙江亚美生物化工股份有限公司、南昌化工(集团)有限责任公司和安徽科苑股份有限公司等。 1.3 现代生物工程制药企业 国内目前至少有3000多家单位从事生物工程研究，有200余家现代生物医药企业，50多家生物工程技术开发公司，已上市近30种生物技术药物，主要有基因工程药物、疫苗和单克隆抗体，并开始步人自主创新研发阶段。企业格局正向群落化、集约化转变，形成生物谷、生物城、生物岛等新模式。这类较大型的生产企业有长春生物制品研究所、成都科奥生物工程有限公司、上海生物制品研究所、沈阳三生制药股份有限公司、海南新大洲药业有限公司、长春长生基因药业股份有限公司、安微安科生物工程有限公司、深圳海王药业有限公司、珠海丽珠医药集团股份有限公司、北京四环生物制药有限公司等。 2、现代生物制药工厂设计理念 生物制药工厂工艺设计是指工艺工程师在一定工程目标的指导下，根据对拟建工程的要求，采用科学方法统筹规划，制定方案，对生物制药工厂进行扩建与技术改造时，从事的一种创造性工作。生物制药工厂工艺设计，不仅要具有一般制药工厂工艺设计知识．如生产工艺流程设
生物医学工程论文
磁性纳米材料在医学中的应用 功能材料2012-1 黄卓2012441113 指导老师:刘雪 摘要磁性纳米生物材料是将纳米材料和生物材料交叉起来组成的一个全新的材料领域，这种材料在医学上有着相当诱人的并且广泛的应用前景。本文将主要针对磁性纳米材料目前的研究以及其在生物医学中的应用做出比较全面的讲述，并展望了纳米生物材料在医学上的发展趋势。 关键词磁性纳米生物材料；医学；应用 Several Nano-Biomaterials for Medical Application Functional Materials 2012-1 Huang Zhuo 2012441113 Tutor：Liu Xue Abstract: Biomaterial and nano-material comprise a bran-new field what named nano-biomaterial which has a comparatively attractive and comprehensive medical application prospect[1]. In this paper, the current researches and applications of magnetic nano-biomaterial will be reviewed all round. And the developmental tendency of nano-biomaterials about medicine is also forecasted[2]. Key words: magnetic nano-biomaterial; medicine; application 一、前言 纳米材料由于具有以下一些特点：①小尺寸效应（结构单元或特征维度尺寸在纳米数量级，即1～100nm）；②存在大量的界面或自由表面；③各个纳米单元之间存在一定的相互作用； ④具有磁导向性能、低毒性、生物相溶性、可注射性等，因此越来越受到生物医学工作者的肯定和关注。由于纳米材料结构的特殊性，使得纳米材料具有一些独特的效应，主要表现为表面或界面效应和小尺寸效应，因而在性能上与相同组成的微米材料有非常显著的差异，拥有许多优异的性能和全新的功能[3]。 当铁磁材料的粒子处于单筹尺寸时，矫顽力将呈现极大值，粒子进入超顺磁性状态。这些特殊性能使各种磁性纳米粒子的制备方法及性质的研究越来越受到重视。开始，以纯铁纳米粒子为研究对象，制备工艺几乎都是采用化学沉积法。后来，出现了许多新的制备方法，如湿化学法和物理方法，或两种及两种以上相结合的方法制备具有特殊性能的磁性纳米材料。磁性纳米材料具有许多不同于常规材料的独特效应，如量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等，这些效应使磁性纳米粒子具有不同于常规材料的声、光、电、磁、热、敏感特性[4]。当磁性纳米粒子的粒径小于其超顺磁性临界尺寸时，粒子进入超顺磁性状态，无矫顽力和剩磁。众所周知，对于块状磁性材料，其体内往往形成多筹结构以降低体系的退磁场能。纳米粒子尺寸处于单筹临界尺寸时具有高的矫顽力。小尺寸效应和表面效应导致磁性纳米粒子具有较低的居里温度。另外，磁性纳米粒子的饱和磁化强度比常规材料低，并且其饱和磁化强度随粒径的减小而减小。当粒子尺寸降低到纳米量级时，磁性材料甚至会发生磁性相变。磁性纳米材料也具有良好的磁导向性、较好的生物相容性、生物降解性和活性能基团等特点，它可结合各种功能分子，如酶、抗体、细胞、DNA或RNA等，因而在靶向药物、控制释放、酶的固定化、免疫测定、DNA和细胞的分离与分类领域有广泛的应用。近十几年来，科学工作者对磁性纳米粒子进行各种化学的、物理的、生物的表面修饰，制备出各种各样的不同用途的具生物活性功能基团的纳米磁粒，极大地拓宽了纳米磁粒在医学上的应用范围。本文拟就近几年来纳米磁粒在医学研究领域的主要进展概述如下[5]。 二、磁性纳米粒子在医学中的应用