第1页：生化生产工艺学课程教案封面
生化生产工艺学课程教案封面，标明本课程为生化生产工艺课程教案，用于课堂讲授与课后复习。
第2页：生化生产工艺学课程目录
本目录列出《生化生产工艺学》课程的章节构成：
- 第一章 绪论
- 第二章 工业微生物基础
- 第三章 培养基
- 第四章 淀粉水解糖的制备工艺
- 第五章 培养基的灭菌
- 第六章 空气除菌
- 第七章 通气与搅拌
- 第八章 生物反应器
- 第九章 发酵生产染菌及其防治
- 第十章 发酵过程的控制
- 第11章 植物细胞培养技术
- 第12章 动物细胞培养技术
- 第13章 生化产品的分离与纯化
- 第14章 发酵工业与环境保护
- 第15章 生物工艺实例简介
第3页：上课时间安排与课程要求
本周课表中，星期一、星期四上午安排生化生产工艺学，每次 4 学时；另安排食用菌学 20 学时。
- 按时上下课，不得迟到、旷课
- 上课认真听讲、做好笔记，便于掌握补充要点与复习
- 每次课讲授 85—90 分钟，留 10—15 分钟自由看书或整理笔记
- 期末考核办法：考试 + 作业 + 平时（点名）
- 另附值日安排
第4页：第一章绪论教学内容及要求
本章教学内容及要求：
- 生化工艺发展简史
- 微生物工业产品类型
- 生化生产过程的特点
- 生化生产过程的共性
- 生化生产工艺学的定义、内容和任务
第5页：生物技术的定义
- 生物技术的提出
- 匈牙利工程师 Karl Ereky 于 1917 年提出，原指用甜菜作饲料大规模养猪，即利用生物将原材料转变为产品。
- 生物技术的定义（1982 年）
- 应用自然科学及工程学原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料加工以提供产品来为社会服务的技术，如酿酒、味精生产、牛奶、生物碱等。
第6页：生物技术发展大事记
生物技术发展大事记：下表按时间顺序列出传统生物技术发展中的重大事件。
生物技术发展大事记| 时间 | 重大事件 |
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| 石器时代后期 | 我国人民就会利用谷物造酒 |
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| 公元前221年 | 开始制作豆腐、酱和醋 |
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| 公元10世纪 | 有了预防天花的活疫苗 |
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| 明代 | 通过种痘预防天花并广泛使用 |
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| 16世纪 | 知道被疯狗咬伤可传播狂犬病 |
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| 1680年 | 荷兰人制成放大170—300倍显微镜并首先观察到微生物 |
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| 19世纪60年代 | 法国科学家证实酒精发酵由微生物引起，发酵技术纳入科学轨道 |
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| 20世纪20年代 | 利用发酵技术大量生产丙酮、丁醇等化工原料 |
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| 40年代 | 以青霉素为首的抗生素工业大规模发展 |
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| 50年代 | 有了氨基酸发酵工业 |
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| 60年代 | 酶制剂工业大量涌现，遗传育种学被誉为“第一次绿色革命” |
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传统生物技术主要通过微生物的初级发酵生产商品，一般包括 3 个步骤：
- 上游处理过程：对粗材料加工，作为微生物的营养和能量来源
- 发酵和转化
- 下游处理过程
第7页：现代生物技术的产生与意义
现代生物技术以 20 世纪 70 年代 DNA 重组技术的建立为标志，其理论基础与意义如下。
分子生物学与基因工程发展关键节点| 年份 | 重大进展 |
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| 1944年 | Avery 等阐明 DNA 是遗传信息的携带者 |
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| 1953年 | Watson 和 Crick 提出 DNA 双螺旋结构模型，阐明半保留复制模式 |
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| 1961年 | M. Nirenberg 等破译遗传密码 |
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| 1972年 | Berg 首先实现 DNA 体外重组技术，标志基因工程技术开始 |
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基因工程的意义：
- 可在试管内切割 DNA、分离基因并重组后导入其他生物或细胞，改造农作物或畜牧品种
- 可导入细菌，由细菌生产大量有用蛋白质，作为药物或疫苗
- 可直接导入人体内进行基因治疗
以基因工程为核心，带动了现代发酵工程、酶工程、细胞工程及蛋白质工程的发展。
第8页：生化生产工艺学的定义、任务与内容
- 定义
- 是一门利用生物代谢过程并借助于对代谢过程的控制来获得生物产品的过程的共性为研究对象的学科，如甜菜制糖、味精、酿酒、抗生素等。
- 任务
- 探讨生化产品生产过程，从工艺角度阐明细胞生长和代谢产物与细胞培养条件之间的相互关系，为生化生产过程的优化提供理论基础。
- 内容
- 参见本书目录信息，涵盖微生物工业的范围与主要工艺环节。
第9页：微生物工业的范围与产品类型
微生物工业大致可分为下列 14 类：
- 酿酒工业（啤酒、葡萄酒、白酒等）
- 食品工业（酱、酱油、食醋、面包、酸乳等）
- 有机溶剂发酵工业（酒精、丙酮、丁醇等）
- 抗生素发酵工业（青霉素、链霉素、土霉素、庆大霉素等）
- 酸制剂发酵工业（柠檬酸、葡萄糖酸等）
- 酶制剂发酵工业（淀粉酶、蛋白酶等）
- 氨基酸发酵工业（谷氨酸、赖氨酸等）
- 核苷酸类物质发酵工业（肌苷酸、肌苷等）
- 维生素发酵工业（维生素B2、维生素B12等）
- 生物活性物质发酵工业（激素、赤霉素等）
- 微生物菌体蛋白发酵工业（酵母、单细胞蛋白等）
- 微生物环境净化工业（处理废水、污水等）
- 生物能源工业（沼气、纤维素原料发酵生产酒精、乙烯等）
- 微生物冶金工业（探矿、冶金、石油脱硫等）
微生物工业产品类型：菌体细胞、酶、代谢产物、生物转化（甾体化合物，如胆固醇、胆酸、VD、性激素）。
第10页：本课程重点生化生产工艺
本课程提及的几个重点生化生产工艺：
- 抗生素的生产工艺
- 微生物酶制剂的生产工艺
- 氨基酸发酵生产工艺
- 有机酸发酵生产工艺
- 多糖发酵生产工艺
- 类胡萝卜素发酵生产工艺
- 维生素B12（核黄素）发酵生产工艺
- 丙酮丁醇发酵生产工艺
- 葡萄糖糖造生产工艺、谷氨酸和味精生产工艺
第11页：谷氨酸棒杆菌的谷氨酸生物合成途径
谷氨酸棒杆菌的谷氨酸生物合成途径：糖经酵解途径（EMP）和单磷酸己糖途径（HMP）生成丙酮酸。
- 一方面，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA
- 另一方面，经 CO2 固定作用生成草酰乙酸
- 两者合成柠檬酸进入三羧酸循环（TCA）
- TCA 中间产物 α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶催化下还原氨基合成谷氨酸
途径中还涉及 6-磷酸葡萄糖酸、5-磷酸核糖、乙醛酸循环（DCA）等中间代谢产物，并伴随 CO2 的释放与固定。
第12页：生化生产过程的特点
生化生产过程利用生物体的生命活动获得产品，与化学生产过程相比具有以下特点：
- 生产过程在常温下进行，操作条件温和
- 原料常以淀粉、糖蜜为主，并加入少量其他营养物质即可
- 整个过程中的反应在单一的生物反应器中进行
- 能够很容易地生产复杂的高分子化合物，如酶、光学活性体等
- 能够高选择性地生产所需复杂化合物
- 生产产品的生物体有时也是产物，培养液一般不会对人和动物造成危害
- 生产过程的灭菌十分重要，它决定着生产的成败
- 通过改良生物体的生产性能，可利用原有设备使生产能力飞跃上升
此外还能控制在特定部位上的氧化、还原、官能团导入等反应。
第13页：生化生产过程的共性与发酵工艺区别
生化生产过程的共性：
- 确定培养基中各组分的含量及比例
- 必须严格防止杂菌的污染
- 正确确定种子培养系统与生产过程合理配套
- 合理地设计通气搅拌设备
- 合理地控制不同阶段的环境条件及营养物质的浓度
- 选择合适的分离方法以获得产品
发酵工艺与生化工艺的区别：发酵工艺以微生物为主，生化工艺还包括动植物细胞、动物（牛奶）、植物等培养对象。
第14页：第一章绪论结束页
第一章绪论内容结束。本章重点为生物技术的定义与发展简史、生化生产工艺学的定义与任务，下面开始学习第二章工业微生物基础。
