生物反应工程摘要.doc

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1、1.（绪论）生物反应工程：一门以生物学、化学、工程学、计算机与信息技术等多学科为基础，研究反应过程中的共性技术问题的交叉学科。2.生物反应过程与化学反应过程的本质区别：有生物催化剂参与反应。3.生物反应过程效率=产物量/（生产时间*人财物成本）4.生物反应过程分类：酶促反应过程、细胞反应过程、废水的生物处理过程。5.生物反应动力学的基本内容：酶促反应动力学的特点；微生物反应过程的计量关系和能量衡算，发酵动力学和微生物的培养操作技术；动植物细胞反应及其动力学。6.学习生物反应工程理论有必要注意几点：①探讨各种类型生物反应的内在规律②从概念上注意与相关学科的区别③要全

2、面、深入地看待问题④确立评价生物反应过程的标准。7.（酶促反应）酶分类（按催化反应的类型分）：氧化还原酶、水解酶、转移酶、裂合酶、异构酶、连接酶。8.酶的活力单位（IU）：在25摄氏度，最适缓冲液离子强度和PH下，1min能催化1umol底物转化为产物的酶量。1IU=1/60uKat9.引起酶失活的原因：酶活性中心特定氨基酸或其他残基被化学修饰；外部环境的影响，酶活性中心出现空间位阻，不能与底物结合；酶的高级结构发生变化；多肽链断裂。10.酶的固定化技术：将水溶性的酶分子通过一定方式与载体结合，形成固定相。11.细胞固定化的优点：省去酶的提取与精制，减少起始投资；

3、酶活力损失小；细胞保持原始生命活动状态，催化效率高；不易受微生物作用，抗污染能力强；多酶体系可催化一系列反应；活性再生可在原位进行，操作稳定性好。12.酶和细胞的固定化方法：载体结合法、交联法、包埋法。13.影响固定化酶促反应的主要因素：分子构象的改变（酶固定化过程中酶和载体的相互作用引起酶的活性中心或调节中心的构象发生了变化，导致酶与底物的结合活力下降）、位阻效应（载体的遮蔽作用）、微扰效应（由于载体的亲水性、疏水性及介质的介电常数等使紧邻固定化酶的环境区域发生变化，改变了酶的催化能力及酶对效应物作出调节反应的能力）、分配效应（由于固定化载体与底物或效应物之间的

4、疏水性、亲水性及静电作用所引起微环境和宏观环境之间物质的不等分配，改变了酶反应系统的组成平衡，从而影响酶反应速率的一种效应）、扩散限制（底物、产物及其他效应物的迁移和传递速度所受到的一种限制）。14.Da准数：最大反应速率与最大传质速率的之比。15.效率因子：描述固体催化剂颗粒催化反应进行的有效程度。ηout=有外扩散影响时的实际反应速率/无外扩散影响时的固定化酶表面处的反应速率=rout/r016.内扩散效率因子：ηin=颗粒内的实际有效反应速率/颗粒内无浓度梯度时的反应速率=rin/r017.多步失活模型分为多步串联失活模型和同步失活模型。18.（微生物反应动

5、力学）Monod方程基本假设：微生物细胞生长中，生长培养基中只有一种物质的浓度会影响其生长速率，这种物质被称为限制性基质，并且认为微生物为均衡生长且为简单的单一反应。19.微生物反应过程中消耗的基质主要用于：合成新的细胞物质、合成代谢产物、供给能量。20.产物生成速率和细胞生成速率关联模型：相关模型、部分相关模型、非相关模型。21.连续培养两大类型：CSTR(连续搅拌罐式反应）和CPFR（活塞流反应）22.CSTR分三种：恒化器法、恒浊器法、营养物恒定法。23.（动植物细胞培养）动物细胞培养与微生物培养比较：动物细胞无细胞壁，机械强度低，适应环境能力差；生长速度缓

6、慢，易受微生物污染，培养时需要抗生素；大多数哺乳动物的细胞附着在固体和半固体的表面才能生长；对营养物要求严格；大规模培养时，不可简单套用微生物培养的经验。24.植物细胞培养与微生物培养比较：细胞个大，并且细胞壁以纤维素为主要成分，耐拉不耐扭，抗剪切能力低；与动物细胞培养类同，生长速度慢，不抗污染，需加抗生素；细胞培养需氧，且培养液粘度大，不能强力通风搅拌；产物在细胞内且产量低；常形成团块，增加悬浮培养的难度。1.（生物反应器）生物反应器和化学反应器不同点：生物反应都以自催化方式进行；由于生物反应速率较慢，生物反应器的体积反应速率不高；生物反应器体积较大；对好氧反应

7、来说，因通风和混合等原因，动力消耗高；产物浓度低。2.高效生物反应器的特点：设备简单，结构严密，方便灭菌，良好的液体混合性能，较高的三传速率，能耗低，易于放大，具有配套可靠的检测及控制仪表和供料排料通风系统。3.酶反应器操作参数：停留时间τ、转化率χ、生产能力Ργ、选择性[S]p4.生物反应器的放大方法：数学模拟放大、因次分析法放大、经验法则放大5.好氧生物反应器放大的经验准则：以单位发酵体积所消耗的功率为基准；以氧的容积传质系数相等为基准；以搅拌叶端速度相等为基准；以氧的分压相等为基准；以溶解氧浓度相等为基准。6.影响KLa的因素：操作变量、培养液的理化性质、反

8、应器结构。