江南大学：《生物化学》课程PPT教学课件（讲稿）现代生化工程（主讲：堵国成）

生化工程进展 堵国成 江南大学生物工程学院

生化工程进展 堵国成 江南大学 生物工程学院

现代生化工程的主要研究内容 1.发酵过程的优化控制技术 2,生化过程的模型化 3高密度培养技术 4代谢工程和代谢网络控制 5新型生化反应器的研究和开发 6新型发酵和产品分离技术

现代生化工程的主要研究内容 1. 发酵过程的优化控制技术 2.生化过程的模型化 3.高密度培养技术 4.代谢工程和代谢网络控制 5.新型生化反应器的研究和开发 6.新型发酵和产品分离技术

发酵过程的优化控制 第一部分绪论 发酵过程优化在生化工程中的地位 发酵过程优化的目标和研究内容 发酵过程优化的研究进展 流加发酵过程的优化控制

发酵过程的优化控制 第一部分 绪论 • 一. 发酵过程优化在生化工程中的地位 • 二. 发酵过程优化的目标和研究内容 • 三. 发酵过程优化的研究进展 • 四. 流加发酵过程的优化控制

发酵过程优化在生化工程中的地位 ·现代生物技术不仅能在生产新型食品、饲料添加剂、 药物的过程中发挥重要的作用,还能经济、清洁地生 产传统生物技术或一般化学方法很难生产的特殊化学 品,在解决人类面临的人口、粮食、健康、环境等重 大问题的过程中必将发挥积极的作用 如何才能更好地发挥现代生物技术的作用? ·以工业微生物为例,选育或构建一株优良菌株仅仅是 个开始,要使优良菌株的潜力充分发挥出来,还必 须优化其发酵过程,以获得较高的产物浓度(便于下游 处理)、较高的底物转化率(降低原料成本)和较高的生 强度(缩短发酵周期)

一. 发酵过程优化在生化工程中的地位 • 现代生物技术不仅能在生产新型食品、饲料添加剂、 药物的过程中发挥重要的作用，还能经济、清洁地生 产传统生物技术或一般化学方法很难生产的特殊化学 品，在解决人类面临的人口、粮食、健康、环境等重 大问题的过程中必将发挥积极的作用 • 如何才能更好地发挥现代生物技术的作用？ • 以工业微生物为例，选育或构建一株优良菌株仅仅是 一个开始，要使优良菌株的潜力充分发挥出来，还必 须优化其发酵过程，以获得较高的产物浓度(便于下游 处理)、较高的底物转化率(降低原料成本)和较高的生 产强度(缩短发酵周期)

二.发酵过程优化的研究内容和目标 发酵过程优化的主要研究内容 第一个方面是细胞生长过程研究 第二个方面是微生物反应的化学计量 第三个方面是生物反应过程动力学的研究 (主要研究生物反应速率及其影响因素) 第四个方面的内容是生物反应器工程(包括 生物反应器及参数的检测与控制)

发酵过程优化的主要研究内容 • 第一个方面是细胞生长过程研究 • 第二个方面是微生物反应的化学计量 • 第三个方面是生物反应过程动力学的研究 （主要研究生物反应速率及其影响因素） • 第四个方面的内容是生物反应器工程（包括 生物反应器及参数的检测与控制） 二. 发酵过程优化的研究内容和目标

发酵过程优化的目标 使细胞生理调节、细胞环境、反应器特性 工艺操作条件与反应器控制之间这种复杂 的相互作用尽可能地简化,并对这些条件 和相互关系进行优化,使之最适于特定发 酵过程的进行 发酵过程优化的基础是进行生物反应宏观 动力学和生物反应器的研究

发酵过程优化的目标 • 使细胞生理调节、细胞环境、反应器特性、 工艺操作条件与反应器控制之间这种复杂 的相互作用尽可能地简化，并对这些条件 和相互关系进行优化，使之最适于特定发 酵过程的进行 • 发酵过程优化的基础是进行生物反应宏观 动力学和生物反应器的研究

如何奥现发酵过程的优化控制?

如何实现发酵过程的优化控制？

生物反应过程动力学 动力学模型的建立 发酵过程优化控制 实现发酵过程优化控制的过程

生物反应过程动力学 动力学模型的建立 发酵过程优化控制 实现发酵过程优化控制的过程

生物反应动力学的研究内容:是有关 生物的、化学的与物理过程之间的相互 作用,诸如生物反应器中发生的细胞生 长、产物生成、传递过程等 生物反应动力学研究的目的:是为描 述细胞动态行为提供数学依据,以便进 行数量化处理

•生物反应动力学的研究内容：是有关 生物的、化学的与物理过程之间的相互 作用，诸如生物反应器中发生的细胞生 长、产物生成、传递过程等 •生物反应动力学研究的目的：是为描 述细胞动态行为提供数学依据，以便进 行数量化处理

建立动力学模型的目的:是为了模拟实 验过程,对适用性很强的动力学模型, 还可以推测待测数据,进而确定最佳生 产条件 发酵过程优化涉及非结构模型和结构模 型的建立

• 建立动力学模型的目的：是为了模拟实 验过程，对适用性很强的动力学模型， 还可以推测待测数据，进而确定最佳生 产条件 • 发酵过程优化涉及非结构模型和结构模 型的建立