生物工程设备第一章
高中生物第1章发酵工程第1节传统发酵技术的应用课件新人教版选择性必修3
知识点二 制作泡菜
1.与泡菜制作相关的菌类——乳酸菌
生物类型 常见分类
___原__核_____生物 乳酸链球菌、乳酸杆菌
分布 代谢类型 生产应用
广泛分布于空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内
异养___厌__氧_____型 乳制品的发酵、泡菜的腌制等
发酵原理
C6H12O6
2C3H6O3(乳酸)+能量 无氧条件下将葡萄糖分解成乳酸
解析 温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短,容易造成细菌大量繁殖, 而腌制时间过长,由于发酵产物乳酸不断积累,pH降低,不利于细菌大量繁 殖,B项错误。
视角2 结合曲线分析泡菜制作中的菌种、亚硝酸盐及pH变化 3.泡菜是我国的传统食品之一,但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康 有潜在危险。某兴趣小组进行了泡菜制作,并对发酵过程中乳酸菌数量、 泡菜中亚硝酸盐含量以及溶液pH等进行了测量记录,绘制出如下所示曲线 图。下列相关叙述错误的是( B )
第一章 第1节 传统发酵技术的应用
内
01 基础落实•必备知识全过关
容
索
02 重难探究•能力素养全提升
引
课程标准
1.简述传统发酵技术的特点,说出常见的传统发酵食品。 2.概述微生物发酵的原理。 3.尝试制作泡菜、果酒和果醋,说出传统发酵技术应用的优点 与不足。
基础落实•必备知识全过关
知识点一 发酵与传统发酵技术
下降至相对稳定
变化曲线
【视角应用】
视角1 泡菜制作中的过程与条件控制 1.(2021湖南三校高二联考)某节目在讲述四川泡菜时曾强调“腌泡菜也有 大讲究”。下列有关泡菜制作的叙述,正确的是( C ) A.泡菜制作过程中食盐用量越低越有利于乳酸菌的生长 B.制作泡菜时泡菜坛要密封,主要目的是避免外界杂菌的污染 C.蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的亚硝酸盐含量会升高 D.将配制好的盐水煮沸后冷却待用,冷却的目的是降低水中氧气的含量
第一章 生物反应工程
分子生物学面临的挑战 ！？
• 如果生物反应现象仅是通过物理学家或化学家用机械的语 言、化学的语言、物理语言来描述，一定是将生物反应分 解至分子，或更小的单位，然后再以此为基础把生物现象 简化为化学过程或物理过程，这种将生物现象简化的方法， 无疑将抛弃生物反应的本质特征。 • 另外，由于决定生物生命的最小单位是细胞，因此，细胞 个体之间的相互影响也是利用生物过程获得目的产物的技 术人员不得回避的问题，但是，以往由于多种原因，无法 开展相关的研究。细胞之间的相互影响与细胞内部反应的 相互作用必然涉及影响强弱和时间的长短问题，而这必要 需要一些工程学方法来解决，因此，也就给生物反应工程 技术带来新的机遇与挑战。
(2-6)
所以νM可由QM与(XV-X0V0)/μ之间回归直线所得斜率获得。
2.2.6.2 平均比生产速率的计算[129] 在重组蛋白生产过程中，比生产速率通常并不恒定。为便于比较各种发酵策略 的生产效率，本文采用平均比生产速率来表述。 在诱导时间0到t的过程中，重组蛋白积累量的变化△Qp(mg)和重组蛋白 平均比生产速率ρ(mg/(g WCW· h))之间满足下述关系
模型
由复杂代谢网络产生系统生物学
Roche @ ExPASy
应用示例
比生长速率μ(h-1)可表达作：
d( XV ) ( XV ) d t
(2-1)
其中X是细胞密度(g WCW/L)，V是发酵液体积(L)，t是指数生长时间(h)。 对(2-1)在0到t的时间内积分(t=0时，X=X0，V=V0)可得：
生物工程设备课程考试大纲
《生物工程设备》课程考试大纲一、课程基本信息1.课程编号：1201872.课程性质：专业方向课3.适用专业：生物工程4.考试对象：生物工程5.学时/学分：34学时/2学分二、课程考试目的《生物工程设备》是生物工程专业本科学生的专业方向课，课程考试旨在考查学生对生物反应器、空气净化、分离设备的结构、原理、应用、设计的掌握。
三、考试内容与要求第一章生物反应器设计基础（一）考试内容考查生物反应器设计的有关基础知识。
（二）考试要求1.了解生物反应器的设计基础2.掌握生物反应器的化学计量、动力学、氧的溶解与传递和热量传递基础第二章通风发酵设备（一）考试内容考查通风发酵设备设计的有关基础知识。
（二）考试要求1.了解通风发酵设备的结构2.理解通风发酵设备的工作原理3.掌握通风发酵设备的相关设计计算第三章嫌气发酵设备（一）考试内容考查嫌气发酵设备设计的有关基础知识。
（二）考试要求1.了解嫌气发酵设备的结构2.理解嫌气发酵设备的工作原理3.掌握嫌气发酵设备：酒精发酵罐、啤酒发酵罐的相关设计计算植物细胞（组织）和动物细胞培养反应器第四章．（一）考试内容考查嫌气发酵设备设计的有关基础知识。
（二）考试要求1.了解细胞培养器的结构2.理解细胞培养器的工作原理3.掌握细胞培养器的相关设计计算第五章固体物料的处理与粉碎设备（一）考试内容考查固体物料的筛选除杂设备及粉碎设备、加水设备等；液体培养基的制备及杀菌设备。
（二）考试要求1.了解固体物料的筛选除杂设备及粉碎设备、加水设备2.掌握液体培养基的制备及杀菌设备的相关设计计算第六章过滤、离心与膜分离设备（一）考试内容考查过滤速度的强化，过滤设备，离心分离设备，膜分离设备的特点及工作原理。
（二）考试要求1.了解过滤速度的强化2.理解膜分离设备的工作原理3.掌握过滤设备，离心分离设备，膜分离设备的特点和应用第七章萃取与色谱分离设备（一）考试内容考查萃取分离原理及设备的结构。
（二）考试要求1.了解分离技术的应用2.理解分离设备的工作原理3.掌握离子交换分离原理及设备、吸附分离设备、色谱分离设备的特点和应用第八章蒸发与结晶设备（一）考试内容考查常压与真空蒸发设备的特点及原理，了解结晶设备的特点。
生物技术与生物工程专业技能作业指导书
生物技术与生物工程专业技能作业指导书第一章生物技术基础 (2)1.1 生物技术概述 (2)1.2 基因工程技术 (3)1.3 细胞工程技术 (3)1.4 生物信息学基础 (3)第二章生物工程原理 (4)2.1 生物反应工程 (4)2.2 生物分离工程 (4)2.3 生物传感器原理 (5)2.4 生物制药工程 (5)第三章酶工程 (6)3.1 酶的性质与分类 (6)3.1.1 酶的性质 (6)3.1.2 酶的分类 (6)3.2 酶的提取与纯化 (6)3.2.1 酶的提取 (6)3.2.2 酶的纯化 (6)3.3 酶的固定化技术 (7)3.4 酶的应用 (7)第四章基因工程 (7)4.1 基因克隆技术 (7)4.2 基因编辑技术 (8)4.3 基因表达调控 (8)4.4 基因治疗技术 (8)第五章细胞工程 (9)5.1 细胞培养技术 (9)5.2 细胞融合技术 (9)5.3 细胞信号传导 (9)5.4 细胞治疗技术 (10)第六章生物制药 (10)6.1 生物药物概述 (10)6.2 抗体类药物 (10)6.2.1 单克隆抗体 (10)6.2.2 双特异性抗体 (11)6.2.3 抗体药物偶联物 (11)6.3 疫苗类药物 (11)6.3.1 灭活疫苗 (11)6.3.2 减毒疫苗 (11)6.3.3 基因疫苗 (11)6.4 基因治疗药物 (11)6.4.1 基因替换 (11)6.4.2 基因修复 (11)6.4.3 基因调控 (11)6.4.4 基因递送系统 (12)第七章生物检测与分析 (12)7.1 生物检测技术 (12)7.2 生物传感器 (12)7.3 生物信息学分析 (12)7.4 生物成像技术 (13)第八章生物材料 (13)8.1 生物材料的分类 (13)8.2 生物材料的制备与改性 (14)8.3 生物材料的应用 (14)8.4 生物降解材料 (14)第九章生物安全与伦理 (15)9.1 生物安全概述 (15)9.2 生物安全防护措施 (15)9.3 生物伦理问题 (16)9.4 生物技术法规与标准 (16)第十章生物技术产业发展 (16)10.1 生物技术产业发展现状 (16)10.2 生物技术产业政策与法规 (16)10.3 生物技术企业运营与管理 (17)10.4 生物技术产业前景与挑战 (17)第一章生物技术基础1.1 生物技术概述生物技术是指应用生物学、生物化学、分子生物学和工程学等学科的基本原理和方法，对生物体或其组成部分进行改造、利用和调控的技术体系。
苏教版高中生物学选择性必修3生物学技术与工程精品课件 第一章 发酵工程 微专题 发酵工程及相关技术
图1
图2
注:BTB培养基初始pH=6.8。BTB是酸碱指示剂,酸性条件下为黄色,中性
第一章 微专题 发酵工程及相关技术
一、传统发酵技术
1.有关微生物的举例比较
微生物 结构 代谢方式
适宜条件
生殖方式 应用
原核 乳酸菌 细胞
异养 厌氧型
室温或高于室温, 偏酸性环境
二分裂
泡菜、 酸奶制作
酵母菌 真核 细胞
异养兼性 厌氧型
温度:18~30 ℃ 出芽生殖、 果酒、
pH:4.0~5.8
孢子生殖 面包制作
变式训练3研究人员欲从土壤中筛选高淀粉酶活性的细菌,并对其进行研
究。请回答下列问题。
(1)在细菌筛选过程中,将土壤样品稀释液接种至以
为唯一
碳源的固体培养基上进行培养,除碳源外,该培养基还含有氮源、水、无机
盐和
。不同微生物生长所需的pH是不同的,在配制培
养基时,pH的调节应在灭菌
(填“前”或“后”)。
解析 红酸汤制作过程中用到的微生物主要是乳酸菌,A项错误;装坛时加入 成品红酸汤是为了增加发酵菌种的数量,B项正确;装坛时坛口留有一点空 间而不装满的目的是防止番茄发酵后液体膨胀外溢,C项错误;亚硝酸盐含 量随着发酵时间的延长而先增加后减少,D项错误。
二、培养基的种类
划分标准 培养基种类
特点
用途
变式训练1(2022南通一模)红酸汤是苗族的传统食品,它颜色鲜红、气味清 香、味道酸爽,其制作过程类似于泡菜的制作。下图是以番茄和辣椒为原 料的红酸汤制作流程图,下列相关叙述中正确的是( B )
A.红酸汤制作过程中用到的微生物主要是醋酸菌 B.装坛时加入成品红酸汤是为了增加发酵菌种的数量 C.装坛时不装满的原因是促进微生物繁殖 D.红酸汤的制作中随着发酵时间延长,亚硝酸盐的含量一直增加
生物工程细胞工程
细胞工程第一章绪论1、什么是细胞工程？其研究范围有哪些？(cell engineering) ：是指通过无菌操作，大量培养细胞、组织乃至完整个体，或者应用细胞生物学和分子生物学等方法进行细胞水平的遗传操作，以快速繁殖生物个体、改良品种、生产生物产品或活性成分的一门综合性科学技术。
研究范围：据研究水平：个体水平、器官水平、组织水平、细胞水平、细胞器水平、分子水平；据研究生物类型：植物细胞工程、动物细胞工程、微生物细胞工程据实验操作对象：细胞培养，细胞融合，细胞核移植，染色体工程，胚胎工程，干细胞与组织工程2、植物细胞工程技术的发展阶段与标志性成就。
（1）萌芽阶段：理论渊源和早期的尝试（1902-1929）Haberlandt：提出细胞全能性（2）奠基阶段：培养技术建立阶段（1930-1955）①培养基模式的建立。
1934年，White 等用番茄根尖建立了第一个活跃生长的无性繁殖系。
提出植物细胞全能性假设。
②激素调控模式的建立。
40年代末开始，探讨器官再分化的研究。
1948年：Skoog和崔澂培养烟草茎段时，发现腺嘌呤或腺苷可解除生长素对芽生长的抑制作用，腺嘌呤/生长素高，生芽；低，生根；相等，不分化。
1955年：Miller 分离出Kinetin，Kinetin / 生长素培养技术建立阶段（1930-1955）1943年：White植物组织培养手册《A Handbook of Plant Tissue Culture》，标志组织培养成为一门新兴学科组织培养的奠基人（3）蓬勃发展阶段（1956- ）1958年：美国科学家Steward F.C. 用胡萝卜根的细胞悬浮培养，发现单个细胞能象受精卵发育成胚一样的途径，发育成完整植抹。
证实了植物细胞全能性学说。
3、动物细胞工程发展的主要标志性阶段。
1、细胞融合现象的发现2、动物细胞培养技术的建立3、细胞融合技术的建立和杂交瘤技术的诞生4、动物克隆技术的建立4、细胞工程的应用？其中，给一些例子，判断是否是细胞工程或者某种技术的产品？（１）、优质植物快繁：如珍稀名贵树木花卉繁殖；（２）、病毒苗木的脱毒：球根花卉、果蔬的脱毒（３）、动物胚胎工程快速繁殖优良、濒危品种：如试管动物：克隆羊、克隆牛（４）、利用动植物细胞培养生产活性产物、药品：动物细胞药品有单克隆抗体，疫苗、干扰素等；药用植物的代谢产物如皂苷、紫杉醇、紫草宁等（５）、新型动植物品种的培育：通过染色体工程、细胞融合、花粉培养等技术实施新品种培育。
【课堂笔记】《生物工程下游技术》-沉淀分离部分
第一章沉淀分离技术1.1沉淀的目的1)通过沉淀达到浓缩的目的。
2)通过沉淀、固液分相后，除去留在液相或沉积在固体中的非必要成分3)沉淀可以将已纯化的产品由液态变成固态，加以保存或进一步处理1.2沉淀法的概念沉淀法是指采用适当的措施改变溶液的理化参数，控制溶液的各种成分的溶解度，从而将溶液中的欲提取的成分呢和其他成分分开的技术。
1.3沉淀法操作步骤1)加入沉淀剂2)沉淀剂的陈化促进粒子的生长3)离心或过滤、收集沉淀物PS：陈化是指将有沉淀的溶液静置,使沉淀中的分子等有归律的排列,并排列紧密,还有使沉淀聚沉,颗粒变大1.4沉淀过程应当考虑的问题1)沉淀能否发生2)沉淀剂或沉淀条件下对活性结构是否有破坏作用3)沉淀剂是否容易除去4)沉淀剂是否对人体有害1.5蛋白质的分离提取1.5.1优缺点优点：设备简单，成本低，原材料易得，便于小批量生产缺点：所得沉淀物可能聚集有多种物质，或含有大量的盐类，或包裹着溶剂，产品纯度常比结晶法低，过滤也较困难。
1.5.2沉淀法分离蛋白质的特点1)生产前期可使原料液体体积很快减小10~50倍，从而简化生产工艺、降低生产费用；2)使中间产物保持在一个中性温和的环境；3)可及早将目标蛋白从其与蛋白水解酶混合液中分离出来，避免蛋白质的降解，提高产物稳定性；4)用蛋白质沉淀法作为色谱分离的前处理技术，可使色谱分离使用的限制因素降低到最少。
1.5.3蛋白质的溶解特性1)蛋白质的溶解行为是一个独特的性质，由其组成、构象以及分子周围的环境所决定。
2)蛋白质在自然环境中通常是可溶的，所以其大部分是亲水的，但其内部大部分是疏水的。
3)一般而言，小分子蛋白质比起在化学上类似的大分子蛋白质更易溶解。
1.5.4蛋白质胶体溶液的稳定性1.5.4.1防止蛋白质凝聚沉淀的屏障1)水化层：蛋白质周围的水化层可以使蛋白质形成稳定的胶体溶液2)电荷：蛋白质分子间的静电排斥作用1.5.4.2颗粒间的相互作用1)蛋白质分子间的静电斥力2)范德华力1.6蛋白质的沉淀方法1)中性盐盐析法2)等电点沉淀法3)有机溶剂沉淀法4)非离子型聚合物沉淀法5)聚电解质沉淀法6)金属沉淀法等1.6.1中性盐沉淀法1.6.1.1概念在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程。
苏教版高中生物学选择性必修3生物学技术与工程精品课件 第一章 发酵工程 第四节 发酵工程及其应用
发酵生产 于最佳状态; ②随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进
程,还要及时添加必需的营养组分等
①若发酵产品是微生物细胞本身,采用过滤、沉淀等方法将菌
产物的分 体分离、干燥;
离与提纯 ②若发酵产品是代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、
分离和纯化措施来获得产品
2.发酵过程的影响因素及相应的调节和控制方法 (1)温度。 微生物分解有机物释放的能量,一部分用于合成ATP,另一部分散发到培养 基中时,会引起发酵过程温度升高;机械搅拌也会产生一部分热量引起温度 升高。 调节和控制培养液温度的方法:用冷却水进行温度的调节。 (2)pH。 pH发生变化的主要原因是培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。 如当谷氨酸棒状杆菌利用糖类物质不断生成谷氨酸时,培养液的pH就会下 降;而碱性物质的生成则会导致培养液的pH上升。 调节和控制培养液pH的方法:在培养基中添加缓冲液,在发酵过程中加酸 或加碱。
方法突破
1.发酵工程的基本环节
基本环节
主要方法及目的
菌种选育 从自然界中筛选;诱变育种;基因工程育种 扩大培养 快速增加菌种数量
发酵培养 基的配制 结合菌种的代谢特点配制培养基
灭菌
避免因杂菌污染而影响产品品质和产量
接种
将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中
基本环节
主要方法及目的
①监测并控制温度、pH、溶解氧等发酵条件,使发酵全过程处
第一章 第四节 发酵工程及其应用
内
01 基础落实•必备知识全过关
容
索
02 重难探究•能力素养全提升
引
学习目标
1.归纳微生物的特定功能,了解其在发酵工程中的应用。 2.结合具体事例,掌握发酵工程的一般过程。 3.掌握发酵工程在医药业、食品业、农业及其他领域的广泛应用。
第一章 发酵工程——2022-2023学年高二生物学人教版(2019)选择性必修三大单元复习
第一章发酵工程—2022-2023学年高二生物学人教版（2019）选择性必修三大单元复习第一步：单元学习目标整合第二步：单元思维导图回顾知识第三步：单元重难知识易混易错（一）传统发酵技术1.发酵：利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程2.实例：腐乳制作（1）参与微生物：毛霉、酵母、曲霉等（2）原理：豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收3.传统发酵技术（1）概念：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术（2）形式：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通过是家庭式或作坊式的（3）产物：腐乳、酱油、醋、泡菜、豆豉、酱等（二）尝试制作传统发酵食品1.泡菜制作的原理（1）菌种：乳酸菌。
a.分布：广泛分布在空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道等处。
b.代谢类型：异养厌氧型。
c.常见种类：乳酸链球菌和乳酸杆菌。
其中乳酸杆菌常用于生产酸奶。
（2）发酵原理：乳酸菌在无氧条件下，将葡萄糖分解为乳酸。
2.泡菜制作的实验设计a.制作流程b.准备材料①选择泡菜坛：选用火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。
①选择原料：质地鲜嫩，肉丰富，无虫咬，无烂痕，无斑点。
c.制作过程①原料处理：将鲜菜修整、清洗、阳光下晾晒到菜表皮萎蔫时收起，切成条状或片状。
①配制盐水：按照清水与盐的质量比为4①1的比例配制盐水，并将盐水煮沸冷却。
①装坛：将经过预处理的新鲜蔬菜混合均匀，装入泡菜坛中，装至半坛时放入香辛料，继续装到八成满，再徐徐注入配制好的盐水，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。
①封坛发酵：向坛盖边沿的水槽中注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。
要注意经常补充水槽中的水。
①成品：将封好的坛子，放在室温环境中约15天，便可制成清脆爽口的泡菜。
d.腌制条件在腌制过程中，要控制腌制的时间、温度和食盐的用量。
1 第一章 绪论 生物分离工程.
原料液中常存在降解目标产物的杂质， 如可水解目标蛋白质的蛋白酶。
4 生物产品要求高质量
生物产物一般用作医药、食品和化妆品， 与人类生命息息相关。因此，要求分离纯 化过程必须除去原料液中含有的热原 （pyrogen)及具有免疫原性的异性蛋白等 有害人类健康的物质，并且防止这类物质 在操作过程中从外界混入。
分离，又称速度分离法。动力为压力差、电位梯度和磁场 梯度，如超滤、反渗析、电渗析、电泳和磁泳
扩散分离根据溶质在两相中分配平衡状态的差异实现分 离，又称平衡分离法。动力为偏离平衡态的浓度差，如蒸 馏、蒸发、吸收、萃取、结晶、吸附和离子交换等。
四、生物分离工程的一般步骤和单元操作
1、一般步骤
1) 发酵液的预处理与固液分离； 2) 初步纯化（或称产物的的提取）； 3) 高度纯化（产物的精制）； 4) 成品加工。
2、一般工艺过程：
发酵液
预处理
加热 调pH值 絮凝
碎片分离
离心分离 萃取 过滤 错流过滤
初步纯化
沉淀 吸附 萃取 超滤
细胞分离
沉降
离心分离 过滤
错流过滤
高度纯化
层析 亲和
离子交换 憎水
吸附 电泳
胞外产物
细胞破碎
匀化 研磨 溶胞
成品加工
无菌过滤 超虑 冷冻干燥 喷雾干燥
结晶
五、生物技术加工过程的选择标准
2 化学性质
化学热力学：化学平衡 反应动力学：反应速率 光化学性质：激光激发、离子化
3 生物学性质
分子识别：生物亲和力、生物学识别 传输性质：生物膜运输 反应、响应、控制：酶反应、免疫系统
机械分离：非均相 大小、密度差异，如过滤、重力沉淀、 离心沉淀