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文檔簡介

1、生物工程設備生物工程設備Bioengineering equipment 李玉芹李玉芹 (Yuqin Li, Ph D) 湘潭大學湘潭大學 化工學院化工學院 (College of Chemical Engineering) Tel:E-mail: 教材教材 到課到課 考試考試緒 論 一、現(xiàn)代生物技術產生的背景一、現(xiàn)代生物技術產生的背景 生物技術三個發(fā)展階段:生物技術三個發(fā)展階段: 傳統(tǒng)生物技術傳統(tǒng)生物技術-釀造技術(酒、醛、醬)第一次世界大戰(zhàn)釀造技術(酒、醛、醬)第一次世界大戰(zhàn)前。前。 緒 論 一、現(xiàn)代生物技術產生的背景一、現(xiàn)代生物技術產生的背景 生物技術三個發(fā)展階

2、段:生物技術三個發(fā)展階段: 近代生物技術近代生物技術-微生物發(fā)酵技術微生物發(fā)酵技術 (醋、檸檬酸、青霉素等醋、檸檬酸、青霉素等)一戰(zhàn)后至一戰(zhàn)后至20世紀七十年代。世紀七十年代。 緒 論 一、現(xiàn)代生物技術產生的背景一、現(xiàn)代生物技術產生的背景 生物技術三個發(fā)展階段:生物技術三個發(fā)展階段: 現(xiàn)代生物技術現(xiàn)代生物技術-DNA重組及轉基因、細胞和原生質體融合、重組及轉基因、細胞和原生質體融合、酶和細胞固定化、動植物細胞培養(yǎng)、動物胚胎工程、現(xiàn)代酶和細胞固定化、動植物細胞培養(yǎng)、動物胚胎工程、現(xiàn)代微生物發(fā)酵、現(xiàn)代生物反應和分離工程、蛋白質工程等微生物發(fā)酵、現(xiàn)代生物反應和分離工程、蛋白質工程等緒 論 一、現(xiàn)代生

3、物技術產生的背景一、現(xiàn)代生物技術產生的背景 生物技術三個發(fā)展階段:生物技術三個發(fā)展階段: (新物種、轉基因動植物、克隆動物、新型酶制劑、新型發(fā)(新物種、轉基因動植物、克隆動物、新型酶制劑、新型發(fā)酵產品、新型反應器、基因工程藥物等)酵產品、新型反應器、基因工程藥物等)20世紀七十年代世紀七十年代后。后。多利和它的孩子多利和它的孩子 緒 論 一、現(xiàn)代生物技術產生的背景一、現(xiàn)代生物技術產生的背景 生物技術生物技術成為成為21世紀科技發(fā)展的帶頭學科,是世界高新技世紀科技發(fā)展的帶頭學科,是世界高新技術的制高點。術的制高點。 人口、食物、資源、環(huán)保、能源是人口、食物、資源、環(huán)保、能源是21世紀困擾人類的大

4、問世紀困擾人類的大問題。題。 解決上述難題的根本出路在于解決上述難題的根本出路在于生物技術生物技術。 生物科學帶動行為科學、生態(tài)學發(fā)展,生物科學與信息論、生物科學帶動行為科學、生態(tài)學發(fā)展,生物科學與信息論、控制論、系統(tǒng)論、核技術結合,推動社會進步??刂普?、系統(tǒng)論、核技術結合,推動社會進步。 生物技術生物技術是是21世紀對我國經(jīng)濟產生巨大貢獻的產業(yè),世紀對我國經(jīng)濟產生巨大貢獻的產業(yè),20世世紀是研究為主,產業(yè)處于初級階段,紀是研究為主,產業(yè)處于初級階段, 21世紀進入大規(guī)模產世紀進入大規(guī)模產業(yè)化階段。業(yè)化階段。緒 論一、現(xiàn)代生物技術產生的背景一、現(xiàn)代生物技術產生的背景 主要體現(xiàn)在三大領域:主要體

5、現(xiàn)在三大領域:生物農業(yè)生物農業(yè)、生物制藥生物制藥、生物工業(yè)生物工業(yè)。 21世紀預期幾大突破:世紀預期幾大突破:人的壽命將延長,對長壽基因和老年生態(tài)學的研究人的壽命將延長,對長壽基因和老年生態(tài)學的研究.農業(yè)工廠化初具規(guī)模,如高產、改性、抗性、功能品種等農業(yè)工廠化初具規(guī)模,如高產、改性、抗性、功能品種等.醫(yī)藥衛(wèi)生領域取得巨大突破,基因工程藥物和基因工程治療,醫(yī)藥衛(wèi)生領域取得巨大突破,基因工程藥物和基因工程治療,DNA藥物和藥物和DNA疫苗大量面世。疫苗大量面世。綠色能源初具規(guī)模,如光合細菌生產氫能源,液體黃金之稱綠色能源初具規(guī)模,如光合細菌生產氫能源,液體黃金之稱的乙醇。的乙醇。緒 論二、生物工程

6、設備重要性二、生物工程設備重要性 實驗室實驗室 產業(yè)化產業(yè)化 涉及工程技術問題:涉及工程技術問題: 生物質原料處理生物質原料處理 生物反應過程的設計生物反應過程的設計 生物產物的分離純化等生物產物的分離純化等第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備概念:概念: 培養(yǎng)基培養(yǎng)基是供特定的微生物、動物細胞是供特定的微生物、動物細胞 、植物細胞、植物細胞 、細、細胞組織胞組織 、微藻生物等進行生長、繁殖、微藻生物等進行生長、繁殖 、代謝和合成產、代謝和合成產物需要的,按一定組成比例配制而成的營養(yǎng)物質。物需要的,按一定組成比例配制而成的營養(yǎng)物質。 第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備主要用于增菌主要用于增菌

7、用于檢測動力及保存菌種用于檢測動力及保存菌種用于分離鑒定細菌用于分離鑒定細菌第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備雙糖鐵培養(yǎng)基雙糖鐵培養(yǎng)基SSSS培養(yǎng)基培養(yǎng)基普通瓊脂培養(yǎng)基普通瓊脂培養(yǎng)基血液瓊脂培養(yǎng)基血液瓊脂培養(yǎng)基 庖肉培養(yǎng)基庖肉培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備1.微生物培養(yǎng)基微生物培養(yǎng)基培養(yǎng)基的制備程序:培養(yǎng)基的制備程序:調配調配 過濾過濾 矯正矯正pH(7.0-7.6) 分裝過濾分裝過濾 滅菌(滅菌(121.3,20-30分鐘)分鐘) 鑒定是否有菌鑒定是否有菌 放入冰箱冷藏備用放入冰箱冷藏備用因高壓之后因高壓之后pH值會下降值會下降0.1左右,

8、所以矯正左右,所以矯正pH時應比所需的時應比所需的pH高高鑒定是否有菌可將培養(yǎng)基置于鑒定是否有菌可將培養(yǎng)基置于37 培養(yǎng)培養(yǎng)24小時,然后觀察。小時,然后觀察。第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備2. 動物培養(yǎng)基動物培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備2. 動物培養(yǎng)基動物培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備2. 動物培養(yǎng)基制

9、備動物培養(yǎng)基制備第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備2. 動物培養(yǎng)基制備動物培養(yǎng)基制備第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備2. 動物培養(yǎng)基動物培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備2. 動物培養(yǎng)基制備動物培養(yǎng)基制備第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備3. 植物培養(yǎng)基植物培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備3. 植物培養(yǎng)基植物培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基

10、的制備3. 植物培養(yǎng)基植物培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備3. 植物培養(yǎng)基植物培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備3. 植物培養(yǎng)基植物培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備4. 微藻培養(yǎng)基微藻培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備4. 微藻培養(yǎng)基微藻培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基的制備培養(yǎng)基的制備4. 微藻培養(yǎng)基微藻培養(yǎng)基第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的滅菌方法及

11、設備培養(yǎng)基的滅菌方法及設備滅菌滅菌方法方法 所有的生物細胞都要不斷地同外界進行所有的生物細胞都要不斷地同外界進行物質和能量交換,都要進行新陳代謝,物質和能量交換,都要進行新陳代謝,才能表現(xiàn)出生命活動,這時,就需要營才能表現(xiàn)出生命活動,這時,就需要營養(yǎng)物質。生物技術產業(yè)中大多數(shù)都利用養(yǎng)物質。生物技術產業(yè)中大多數(shù)都利用純種培養(yǎng)技術,這就要求對培養(yǎng)基中已純種培養(yǎng)技術,這就要求對培養(yǎng)基中已有的雜菌進行去除或殺滅。有的雜菌進行去除或殺滅。第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的滅菌方法及設備培養(yǎng)基的滅菌方法及設備一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素 營養(yǎng)成分

12、的減少將影響菌種的培養(yǎng)和產物的生成,所以滅菌程度營養(yǎng)成分的減少將影響菌種的培養(yǎng)和產物的生成,所以滅菌程度和營養(yǎng)成分的破壞成為滅菌工作中的主要矛盾,恰當掌握加熱溫度和營養(yǎng)成分的破壞成為滅菌工作中的主要矛盾,恰當掌握加熱溫度和受熱時間是滅菌工作的關鍵。和受熱時間是滅菌工作的關鍵。第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的滅菌方法及設備培養(yǎng)基的滅菌方法及設備一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素(1)滅菌動力學)滅菌動力學微生物受熱而破壞是指其生活能力微生物受熱而破壞是指其生活能力喪失,微生物受熱死亡原因是細胞喪失,微生物受熱死亡原因是細胞內的反應。內的反應

13、。(2)溫度對死亡速率的影響)溫度對死亡速率的影響圖2-1 大腸桿菌在不同溫度下的死亡曲線t(min)-5-4-3-2-1101010101054566058 8 6 410204.03.02.00.10.20.40.60.81.02.642.622.602.582.562.54斜率= -E/R 微生物死亡與溫度的關系微生物死亡與溫度的關系第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的滅菌方法及設備培養(yǎng)基的滅菌方法及設備一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素連續(xù)滅菌流程連續(xù)滅菌流程及設備及設備 時間(min)溫度圖2-3 培養(yǎng)基連續(xù)滅菌過程中溫度的變化20

14、s20s2-3min14427培養(yǎng)基滅菌應盡量采用高溫短時間的培養(yǎng)基滅菌應盡量采用高溫短時間的連續(xù)滅菌。培養(yǎng)基經(jīng)連續(xù)加熱、維持連續(xù)滅菌。培養(yǎng)基經(jīng)連續(xù)加熱、維持和冷卻后進入發(fā)酵罐。培養(yǎng)基的連續(xù)和冷卻后進入發(fā)酵罐。培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌,就是將配好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵滅菌,就是將配好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時進行加熱、罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時進行加熱、保溫和冷卻而進行滅菌。保溫和冷卻而進行滅菌。 第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的滅菌方法及設備培養(yǎng)基的滅菌方法及設備一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素連續(xù)滅菌流程及連續(xù)滅菌流程及設備設備 (一一)

15、連消塔連消塔-噴淋冷卻流程噴淋冷卻流程1連消塔又稱加熱器,連消塔又稱加熱器,是培養(yǎng)基于蒸汽混合加是培養(yǎng)基于蒸汽混合加熱至滅菌溫度的設備。熱至滅菌溫度的設備。生產中一般用生產中一般用0.50.8Mpa的活蒸汽與的活蒸汽與預熱后的料液直接接觸預熱后的料液直接接觸而加熱。而加熱。 圖 2-4 連 續(xù) 滅 菌 設 備 流 程 示 意 圖1-配 料 罐 ( 拌 料 罐 ) 2-蒸 汽 入 口 3-連 消 塔 4-維 持 罐 5-培 養(yǎng) 基 出 口 6-噴 淋 冷 卻 7-冷 卻 水1234567第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的滅菌方法及設備培養(yǎng)基的滅菌方法及設備一、濕熱滅菌原理

16、和影響滅菌的因素一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素連續(xù)滅菌流程及連續(xù)滅菌流程及設備設備 (二二)噴射加熱噴射加熱-真空冷卻流程真空冷卻流程圖2-5 加熱-真空冷卻連續(xù)滅菌流程生培養(yǎng)液蒸汽噴射加熱器維持管膨脹閥急聚蒸發(fā)室滅菌好的培養(yǎng)液真空 第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的滅菌方法及設備培養(yǎng)基的滅菌方法及設備一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素連續(xù)滅菌流程及連續(xù)滅菌流程及設備設備 (三三) 板式換熱器滅菌流程板式換熱器滅菌流程圖2-6 薄板換熱器連續(xù)滅菌流程維持段蒸汽加熱段熱回收段水冷卻段生培養(yǎng)液冷卻水滅菌好的培養(yǎng)液第一章 培養(yǎng)基制備與培養(yǎng)基滅菌的設備第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基的滅菌方法及設備培養(yǎng)基的滅菌方法及設備一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素一、濕熱滅菌原理和影響滅菌的因素分批滅菌過程與設備分批滅菌過程與設備 培養(yǎng)基的分批滅菌就是將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其他裝置中,通入蒸汽培養(yǎng)基的分

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