發(fā)酵基礎(chǔ)知識(shí)題庫

發(fā)酵工程一、名詞解釋1、分批發(fā)酵：在發(fā)酵中，營養(yǎng)物和菌種一次加入進(jìn)行培養(yǎng)，直到結(jié)束放出，中間除了空氣進(jìn)入和尾氣排出外，與外部沒有物料交換。2、補(bǔ)料分批發(fā)酵：又稱半連續(xù)發(fā)酵，是指在微生物分批發(fā)酵中，以某種方式向培養(yǎng)系統(tǒng)不加一定物料的培養(yǎng)技術(shù)。3、絮凝：在某些高分子絮凝劑的作用下，溶液中的較小膠粒聚合形成較大絮凝團(tuán)的過程。二、填空1、生物發(fā)酵工藝多種多樣，但基本上包括菌種制備、種子培養(yǎng)、發(fā)酵和提取精制等下游處理幾個(gè)過程。2、根據(jù)過濾介質(zhì)截留的物質(zhì)顆粒大小的不同，過濾可分為粗濾、微濾、超濾和反滲透四大類。3、微生物的育種方法主要有三類：誘變法，細(xì)胞融合法，基因工程法。4發(fā)酵培養(yǎng)基主要由碳源，氮源，無機(jī)鹽，生長因子組成。5、青霉素發(fā)酵生產(chǎn)中，發(fā)酵后的處理包括：過濾、提煉，脫色，結(jié)晶。6、利用專門的滅菌設(shè)備進(jìn)行連續(xù)滅菌稱為連消，用高壓蒸汽進(jìn)行空曜滅菌稱為空消。7、可用于生產(chǎn)酶的微生物有細(xì)菌、真菌、酵母菌。常用的發(fā)酵液的預(yù)處理方法有酸化、加熱、加絮凝劑。8、根據(jù)攪拌方式的不同，好氧發(fā)酵設(shè)備可分為機(jī)械攪拌式發(fā)酵曜和通風(fēng)攪拌式發(fā)酵曜兩種。9、依據(jù)培養(yǎng)基在生產(chǎn)中的用途，可將其分成匏子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基三種。10.現(xiàn)代發(fā)酵工程不僅包括菌體生產(chǎn)和代謝產(chǎn)物的發(fā)酵生產(chǎn)，還包括微生物機(jī)能的利用。1L發(fā)酵工程的主要內(nèi)容包括生產(chǎn)菌種的選育、發(fā)酵條件的優(yōu)化與控制、反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及產(chǎn)物的分離、提取與精制。12、發(fā)酵類型有微生物菌體的發(fā)酵、微生物酶的發(fā)酵、微生物代謝產(chǎn)物的發(fā)酵、微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵、生物工程細(xì)胞的發(fā)酵。13、發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)上常用的微生物主要有細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌。14、當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)所用的菌種總趨勢是從野生菌轉(zhuǎn)向變異菌，從自然選育轉(zhuǎn)向代謝調(diào)控育種，從誘發(fā)基因突變轉(zhuǎn)向基因重組的定向育種。15、根據(jù)操作方式的不同，液體深層發(fā)酵主要有分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵。分批發(fā)酵全過程包括空曜滅菌、加入滅過菌的培養(yǎng)基、接種、發(fā)酵過程、放曜和洗曜，所需的時(shí)間總和為一個(gè)發(fā)酵周期。17、分批發(fā)酵中微生物處于限制性的條件下生長，其生長周期分為延滯期、對(duì)數(shù)生長期、穩(wěn)定期、衰亡期。18、根據(jù)攪拌的方式不同，好氧發(fā)酵設(shè)備又可分為機(jī)械攪拌式發(fā)酵曜、通風(fēng)攪拌式發(fā)酵曜。19.下流加工過程由許多化工單元操作組成，通?？梢苑譃榘l(fā)酵液預(yù)處理和固液分離、提取、精制及成品加工四個(gè)階段。20、當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)所用的菌種總趨勢是從野生菌轉(zhuǎn)向變異菌，從自然選育轉(zhuǎn)向代謝調(diào)控育種，從誘發(fā)基因突變轉(zhuǎn)向基因重組的定向育種。21、微生物發(fā)酵產(chǎn)酶步驟為先選擇合適的產(chǎn)酶菌株、后采用適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基和培養(yǎng)方式進(jìn)行發(fā)酵、微生物發(fā)酵產(chǎn)酶、酶的分離純化、制成酶制劑。三、判斷1、微生物發(fā)酵的最適氧濃度與臨界氧濃度的概念是完全一樣的（X）2.從微生物中發(fā)現(xiàn)的抗生素，有約90%是由放線菌產(chǎn)生的。（X）3、在微生物殺蟲劑中，引用最廣泛的是蘇云金芽匏桿菌，他用來毒殺鱗翅目和雙翅目的害蟲。M）4、分批發(fā)酵又稱為半連續(xù)發(fā)酵。（X）5、青霉素是由方攵線菌產(chǎn)生的。（X）6、培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌稱為空消（X）7、在微生物殺蟲劑中，引用最廣泛的是蘇云金芽匏桿菌，他用來毒殺鱗翅目和雙翅目的害蟲。M）8、在分批發(fā)酵中，最好的收獲期是指數(shù)生長期。（X）9、奶制品的發(fā)酵主要是一種叫大腸桿菌的微生物的作用。（X）10固體垃圾進(jìn)行填埋處理時(shí)，必須留有排氣孔。（5）11、目前，人們把利用微生物在有氧和無氧條件下的生命活動(dòng)來制備微生物菌體或其代謝產(chǎn)物的過程稱為發(fā)酵。（5）12、在微生物菌體的對(duì)數(shù)生長期所產(chǎn)生的產(chǎn)物如氨基酸、核苷酸等是菌體生長繁殖所必須的，這些產(chǎn)物叫初級(jí)代謝產(chǎn)物。（5）13、微生物轉(zhuǎn)化是利用微生物細(xì)胞的一種或多種酶，把一種化合物轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物。（5）14、發(fā)酵過程中需要防止雜菌污染，大多數(shù)情況下設(shè)備需要進(jìn)行嚴(yán)格的沖洗、滅菌，但空氣不需要過濾。（X）15、酵母菌是兼性厭氧微生物，它在缺氧條件下進(jìn)行厭氧性發(fā)酵積累酒精，在有氧天津下進(jìn)行好氧發(fā)酵，大量產(chǎn)生菌體細(xì)胞。（5）16、發(fā)酵工業(yè)中常用的細(xì)菌有：枯草芽匏桿菌、乳酸桿菌、醋酸桿菌、棒狀桿菌、短桿菌等。（5）17、發(fā)酵培養(yǎng)基的組成和配比由于菌種不同、設(shè)備和工藝不同等有所差異，但都包括碳源、氮源、無機(jī)鹽類、生長因子等幾類。（5）18、發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量與成品的質(zhì)量，與菌種性能及匏子和種子的制備情況密切相關(guān)（5）19.在發(fā)酵過程中要控制溫度和pH，對(duì)于需氧微生物還要進(jìn)行攪拌和通氣。（5）20.通用式發(fā)酵曜和自吸式發(fā)酵曜是機(jī)械攪拌式發(fā)酵曜。（5）簡答1、工業(yè)上常用的菌種保藏方法？①斜面低溫保藏法；②沙土管保藏法；③石蠟油封保藏法；④真空干燥）令凍保藏法；⑤液氮超低溫保藏法2、發(fā)酵培養(yǎng)基由哪些成份組成？（1）碳源構(gòu)成菌體和產(chǎn)物的碳架及能量來源（2）氮源構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)（3）無機(jī)鹽和微量元素（4）生長因子（5）水、產(chǎn)物形成的誘導(dǎo)物、前體和促進(jìn)劑3、根據(jù)操作方式的不同，發(fā)酵類型主要分成哪幾種？（1）分批發(fā)酵（2）連續(xù)發(fā)酵（3）補(bǔ)料分批發(fā)酵（4）固體發(fā)酵4、簡述發(fā)酵工程的類型（1）微生物菌體發(fā)酵：以獲得具有某種用途的菌體為目的的發(fā)酵。（2）微生物酶發(fā)酵：微生物具有種類多、產(chǎn)酶品種多、生產(chǎn)容易和成本低等特點(diǎn)。（3）微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵：初級(jí)代謝產(chǎn)物、次級(jí)代謝產(chǎn)物。（4）微生物的轉(zhuǎn)化發(fā)酵微生物轉(zhuǎn)化是利用微生物細(xì)胞的一種或多種酶，把一種化合物轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物。（5）生物工程細(xì)胞的發(fā)酵：這是指利用生物工程技術(shù)所獲得的細(xì)胞，如［^入重組的“工程菌”以及細(xì)胞融合所得的“雜交”細(xì)胞等進(jìn)行培養(yǎng)的新型發(fā)酵，其產(chǎn)物多種多樣。簡述發(fā)酵技術(shù)特點(diǎn)發(fā)酵過程以生命體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行，數(shù)十個(gè)反應(yīng)過程能夠在發(fā)酵設(shè)備中一次完成；②在常溫常壓下進(jìn)行，條件溫和，能耗少，設(shè)備較簡單；原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物為主，可以是農(nóng)副產(chǎn)品、工業(yè)廢水或可再生資源，微生物本身能有選擇地?cái)z取所需物質(zhì)；容易生產(chǎn)復(fù)雜的高分子化合物，能高度選擇地在復(fù)雜化合物的特定部位進(jìn)行氧化、還原、官能團(tuán)引入或去除等反應(yīng)；發(fā)酵過程中需要防止雜菌污染，大多情況下設(shè)備需要進(jìn)行嚴(yán)格的沖洗、滅菌，空氣需要過濾等。論述液體深層發(fā)酵有哪些優(yōu)點(diǎn)？發(fā)酵方式分為幾類？優(yōu)點(diǎn)：是很多微生物的最適生長環(huán)境；菌體及營養(yǎng)物、產(chǎn)物易于擴(kuò)散，使在均質(zhì)或擬均質(zhì)條件下進(jìn)行，便于控制，易于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模；液體輸送方便，易于機(jī)械化操作；廠房面積小，生產(chǎn)效率高，易自動(dòng)化控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；⑤產(chǎn)品易于提取、精制等。方式：（1）分批發(fā)酵：營養(yǎng)物和菌種一次加入進(jìn)行培養(yǎng)，直到結(jié)束放曜，中間除了空氣進(jìn)入和尾氣排出，與外部沒有物料交換。（2）連續(xù)發(fā)酵是指以一定的速度向發(fā)酵曜內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基，同時(shí)以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵曜內(nèi)的液量維持恒定，微生物在穩(wěn)定狀態(tài)下生長。可以有效地延長分批培養(yǎng)中的對(duì)數(shù)期。（3）補(bǔ)料分批發(fā)酵又稱半連續(xù)發(fā)酵，是介于分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵之間的一種發(fā)酵技術(shù)，是指在微生物分批發(fā)酵中，以某種方式向培養(yǎng)系統(tǒng)補(bǔ)加一定物料的培養(yǎng)技術(shù)。可以使培養(yǎng)液中的營養(yǎng)物濃度較長時(shí)間地保持在一定范圍內(nèi)，既保證微生物的生長需要，又不造成不利影響，從而達(dá)到提高產(chǎn)率的目的。2、論述發(fā)酵下游加工過程（1）預(yù)處理方法：加熱：適當(dāng)加熱之后，發(fā)酵液中的蛋白由于變性而凝聚，形成較大的顆粒，發(fā)酵液的粘度就會(huì)降低。此法僅適用于對(duì)非熱敏感性產(chǎn)品發(fā)酵液的預(yù)處理。調(diào)節(jié)PH值：適當(dāng)?shù)腜H值可以提高產(chǎn)物的穩(wěn)定性，減少其在隨后的分離純化過程中的損失。此外，發(fā)酵液PH值的改變會(huì)影響發(fā)酵液中某些成分的電離程度，從而降低發(fā)酵液的粘度。注意選擇比較溫和的酸和堿，以防止局部過酸或過堿。草酸較常用。加入絮凝劑：通常情況下，細(xì)菌的表面都帶有負(fù)電荷，可以在發(fā)酵液中加入帶正電荷的絮凝劑，從而使菌體細(xì)胞與絮凝劑結(jié)合形成絮狀沉淀，降低發(fā)酵液的上粘度，利于菌體的收獲。（2）固液分離方法：常用到過濾、離心等方法。如果欲提取的產(chǎn)物存在于細(xì)胞內(nèi)，還需先對(duì)細(xì)胞進(jìn)行破碎。沉淀提取法、色譜分離法、萃取法、膜分離技術(shù)（3）精制：初步純化中的某些操作，如沉淀、超濾等也可應(yīng)用于精制。大分子蛋白質(zhì)）精制依賴于層析分離，小分子物質(zhì)的精制則可利用結(jié)晶操作（4）成品加工：經(jīng)提取和精制后，根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用要求，有時(shí)還需要濃縮、無菌過濾和去熱原、干燥、加穩(wěn)定劑等加工步驟。第二套—、名稱解釋1、前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接彼微生物在生物合成過程中合成到產(chǎn)物物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提2、發(fā)酵生長因子從廣義上講，凡是微生物生長不可缺少的微量的有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌吟、嘧啶、維生素等均稱生長因子3、菌濃度的測定是衡量產(chǎn)生菌在整個(gè)培養(yǎng)過程中菌體量的變化，一般前期菌濃增長很快，中期菌濃基本恒定。補(bǔ)料會(huì)引起菌濃的波動(dòng)，這也是衡量補(bǔ)料量適合與否的一個(gè)參數(shù)。4、攪拌熱：在機(jī)械攪拌通氣發(fā)酵曜中，由于機(jī)械攪拌帶動(dòng)發(fā)酵液作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，造成液體之間，液體與攪拌器等設(shè)備之間的摩擦，產(chǎn)生可觀的熱量。攪拌熱與攪拌軸功率有關(guān)5、分批培養(yǎng)：簡單的過程，培養(yǎng)基中接入菌種以后，沒有物料的加入和取出，除了空氣的通入和排氣。整個(gè)過程中菌的濃度、營養(yǎng)成分的濃度和產(chǎn)物濃度等參數(shù)都隨時(shí)間變化。6、接種量：移入種子的體積接種量=接種后培養(yǎng)液的體積7、比耗氧速度或呼吸強(qiáng)度單位時(shí)間內(nèi)單位體積重量的細(xì)胞所消耗的氧氣,mmol02g菌-1h-18、次級(jí)代謝產(chǎn)物是指微生物在一定生長時(shí)期，以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體物質(zhì)，合成一些對(duì)微生物的生命活動(dòng)無明確功能的物質(zhì)過程，這一過程的產(chǎn)物，即為次級(jí)代謝產(chǎn)物。9、實(shí)曜滅菌實(shí)曜滅菌（即分批滅菌）將配制好的培養(yǎng)基放入發(fā)酵曜或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備加熱至滅菌溫度后維持一定時(shí)間，在冷卻到接種溫度，這一工藝過程稱為實(shí)曜滅菌，也叫間歇滅菌。10、種子擴(kuò)大培養(yǎng)：指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子曜逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)，最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。11、初級(jí)代謝產(chǎn)物是指微生物從外界吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)，通過分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動(dòng)所需要的物質(zhì)和能量的過程。這一過程的產(chǎn)物即為初級(jí)代謝產(chǎn)物。12.倒種：一部分種子來源于種子曜，一部分來源于發(fā)酵曜。P14713、維持消耗質(zhì)）指維持細(xì)胞最低活性所需消耗的能量，一般來講，單位重量的細(xì)胞在單位時(shí)間內(nèi)用于維持消耗所需的基質(zhì)的量是一個(gè)常數(shù)。14、產(chǎn)物促進(jìn)劑是指那些非細(xì)胞生長所必須的營養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑15、補(bǔ)料分批培養(yǎng)：在分批培養(yǎng)過程中補(bǔ)入新鮮的料液，以克服營養(yǎng)不足而導(dǎo)致的發(fā)酵過早結(jié)束的缺點(diǎn)。在此過程中只有料液的加入沒有料液的取出，所以發(fā)酵結(jié)束時(shí)發(fā)酵液體積比發(fā)酵開始時(shí)有所增加。在工廠的實(shí)際生產(chǎn)中采用這種方法很多。16、發(fā)酵熱：所謂發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。什么叫凈熱量呢？在發(fā)酵過程中產(chǎn)生菌分解基質(zhì)產(chǎn)生熱量，機(jī)械攪拌產(chǎn)生熱量，而曜壁散熱、水分蒸發(fā)、空氣排氣帶走熱量。這各種產(chǎn)生的熱量和各種散失的熱量的代數(shù)和就叫做凈熱量。發(fā)酵熱引起發(fā)酵液的溫度上升。發(fā)酵熱大，溫度上升快，發(fā)酵熱小，溫度上升慢。17、染菌率總?cè)揪手敢荒臧l(fā)酵染菌的批（次）數(shù)與總投料批（次）數(shù)之比的百分率。染菌批次數(shù)應(yīng)包括染菌后培養(yǎng)基經(jīng)重新滅菌，又再次染菌的批次數(shù)在內(nèi)18、連續(xù)培養(yǎng)：發(fā)酵過程中一邊補(bǔ)入新鮮料液一邊放出等量的發(fā)酵液，使發(fā)酵曜內(nèi)的體積維持恒定。達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，整個(gè)過程中菌的濃度，產(chǎn)物濃度，限制性基質(zhì)濃度都是恒定的。19、臨界溶氧濃度指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度20、回復(fù)突變由突變型回到野生型的基因突變21、種子見種子擴(kuò)大培養(yǎng)22、培養(yǎng)基廣義上講培養(yǎng)基是指一切可供微生物細(xì)胞生長繁殖所需的一組營養(yǎng)物質(zhì)和原料。同時(shí)培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)提供除營養(yǎng)外的其它所必須的條件。23、發(fā)酵工程：利用微生物特定性狀和功能，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)生產(chǎn)有用物質(zhì)或直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)體系，是將傳統(tǒng)發(fā)酵于現(xiàn)代的DNA重組、細(xì)胞融合、分子修飾和改造等新技術(shù)集合并發(fā)展起來的發(fā)酵技術(shù)。二、填空題1、微生物發(fā)酵培養(yǎng)（過程）方法主要有分批培養(yǎng)、補(bǔ)料分批培養(yǎng)、連續(xù)培養(yǎng)、半連續(xù)培養(yǎng)四種。2、微生物生長一般可以分為：調(diào)整期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期。3.發(fā)酵過程工藝控制的只要化學(xué)參數(shù)溶解氧、PH、核酸量等.4發(fā)酵過程控制的目的就是得到最大的比生產(chǎn)率和最大的得率。5.菌種分離的一般過程采樣、富集、分離、目的菌的篩選。6、富集培養(yǎng)目的就是讓目的菌在種群中占優(yōu)勢，使篩選變得可能。7、根據(jù)工業(yè)微生物對(duì)氧氣的需求不同，培養(yǎng)法可分為好氧培養(yǎng)和厭氧培養(yǎng)兩種。&微生物的培養(yǎng)基根據(jù)生產(chǎn)用途只要分為匏子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基。9、常用滅菌方法：化學(xué)滅菌、射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌10、常用工業(yè)微生物可分為：細(xì)菌、酵母菌、霉菌、放線菌四大類。11、發(fā)酵過程工藝控制的代謝參數(shù)中物理參數(shù)溫度、壓力、攪拌轉(zhuǎn)速、功率輸入、流加數(shù)率和質(zhì)量等12、環(huán)境無菌的檢測方法有：顯微鏡檢查法、肉湯培養(yǎng)法、平板培養(yǎng)法、發(fā)酵過程的異常觀察法等13、染菌原因：發(fā)酵工藝流程中的各環(huán)節(jié)漏洞和發(fā)酵過程管理不善兩個(gè)方面。14、實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的發(fā)酵菌液體發(fā)酵方式主要有四種：試管液體培養(yǎng)、淺層液體培養(yǎng)、搖瓶培養(yǎng)、臺(tái)式發(fā)酵曜15、發(fā)酵高產(chǎn)菌種選育方法包括（自然選育）、（雜交育種）、（誘變育種）、（基因工程育種）、（原生質(zhì)體融合）。16、發(fā)酵產(chǎn)物整個(gè)分離提取路線可分為：預(yù)處理、固液分離、初步純化、精細(xì)純化和成品加工加工等五個(gè)主要過程。17、發(fā)酵過程主要分析項(xiàng)目如下：pH、排氣氧、排氣CO2和呼吸熵、糖含量、氨基氮和氨氮、磷含量、菌濃度和菌形態(tài)。18、微生物調(diào)節(jié)其代謝采用酶活性、酶合成量、細(xì)胞膜的透性。19、工業(yè)微生物菌種可以來自自然分離，也可以來自從微生物菌種保藏機(jī)構(gòu)單位獲取。20.發(fā)酵工業(yè)上常用的糖類主要有葡萄糖、糖蜜。21、工業(yè)發(fā)酵方式根據(jù)所用菌種是單一或是多種可以分為單一純種發(fā)酵和混合發(fā)酵。種子及發(fā)酵液進(jìn)行無菌狀況控制常用的方法顯微鏡檢測法、酚紅肉湯培養(yǎng)基法、平板畫線培養(yǎng)法、發(fā)酵過程的異常觀察法。23、菌種的分離和篩選一般分為采樣、富集、分離、目的菌的篩選步驟。24菌種的分離和篩選一般可分為—?jiǎng)澗€分離法、稀釋分離法。25、常用滅菌方法有：化學(xué)滅菌、射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌三、問答題1、發(fā)酵工程的概念是什么？發(fā)酵工程基本可分為那兩個(gè)大部分，包括哪些內(nèi)容？答：發(fā)酵工程是利用微生物特定性狀好功能，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)生產(chǎn)有用物質(zhì)或其直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)體系，是將傳統(tǒng)發(fā)酵與現(xiàn)代的DNA重組、細(xì)胞融合、分子修飾和改造等新技術(shù)結(jié)合并發(fā)展起來的發(fā)酵技術(shù)。也可以說是滲透有工程學(xué)的微生物學(xué)，是發(fā)酵技術(shù)工程化的發(fā)展，由于主要利用的是微生物發(fā)酵過程來生產(chǎn)產(chǎn)品，因此也稱為微生物工程。一.發(fā)酵部分：菌種的特征和選育培養(yǎng)基的特性，選擇及其滅菌理論3發(fā)酵液的特性4.發(fā)酵機(jī)理。5發(fā)酵過程動(dòng)力學(xué)空.氣中懸浮細(xì)菌微粒的過濾機(jī)理7氧的傳遞。溶解。吸收。理論。8.連續(xù)培養(yǎng)和連續(xù)發(fā)酵的控制二.提純部分細(xì)胞破碎?，分離液輸送，2過濾.除雜離子交換.滲析，逆滲透，超濾凝膠過濾?，沉淀分離溶媒萃取，蒸發(fā)蒸餾結(jié)晶，干燥，包裝等過程和單元操作2、現(xiàn)代發(fā)酵工程所用的發(fā)酵罐應(yīng)具備那些特征？答：（1）、發(fā)酵罐應(yīng)有適宜的徑高比。罐身較長，氧的利用率較高；（2）、發(fā)酵罐應(yīng)能承受一定的壓力。因?yàn)榘l(fā)酵罐在滅菌和正常工作時(shí)，要承受一定的壓力（氣壓和液壓）和溫度；（3）、發(fā)酵罐的攪拌通風(fēng)裝置能使氣液充分混合，實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)傳熱作用，保證微生物發(fā)酵過程中所需的溶解氧；（4）、發(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量減少死角，避免藏污納垢，保證滅菌徹底，防止染菌；（5）、發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積；（6）、攪拌器的軸封要嚴(yán)密，以減少泄露。3、微生物發(fā)酵的種子應(yīng)具備那幾方面條件？答：（1）、菌種細(xì)胞的生長活力強(qiáng)，移種全發(fā)酵罐后能迅速生長，遲緩期短。（2）、生理性狀穩(wěn)定。（3）、菌體總量及濃度能滿足大量發(fā)酵罐的要就。（4）、無雜菌污染。（5）、保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。4、發(fā)酵工業(yè)上常用的氮源有那些，起何作用？答：氮源主要用于構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)（氨基酸，蛋白質(zhì)、核酸等）和含氮代謝物。常用的氮源可分為兩大類：有機(jī)氮源和無機(jī)氮源。1無機(jī)氮源種類：氨鹽、硝酸鹽和氨水特點(diǎn)：微生物對(duì)它們的吸收快，所以也稱之謂迅速利用的氮源。但無機(jī)氮源的迅速利用常會(huì)引起pH的變化如：4NH2N2BO+2H2SO4fNH3NaNOH2+4HNaOH無機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì)，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì)，如硫酸胺，若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機(jī)氮源稱為生理堿性物質(zhì)，如硝酸鈉。正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的pH有積極作用。所以選擇合適的無機(jī)氮源有兩層意義：滿足菌體生長穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的PH2、有機(jī)氮源來源：工業(yè)上常用的有機(jī)氮源都是一些廉價(jià)的原料，花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟。成分復(fù)雜：除提供氮源外，有些有機(jī)氮源還提供大量的無機(jī)鹽及生長因子。有機(jī)氮源成分復(fù)雜可以從多個(gè)方面對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)行影響，而另一方面有機(jī)氮源的來源具有不穩(wěn)定性。所以在有機(jī)氮源選取時(shí)和使用過程中，必須考慮原料的波動(dòng)對(duì)發(fā)酵的影響5、發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)是什么，什么是種子擴(kuò)大培養(yǎng)，其任務(wù)是什么？答：（2）、種子擴(kuò)大培養(yǎng)是指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)，最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。（3）、種子擴(kuò)大培養(yǎng)的任務(wù)：現(xiàn)代的發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來越大，每只發(fā)酵罐的容積有幾十立方米甚至幾百立方米，要使小小的微生物在幾十小時(shí)的較短時(shí)間內(nèi)，完成如此巨大的發(fā)酵轉(zhuǎn)化任務(wù)，那就必須具備數(shù)量巨大的微生物細(xì)胞才行。（1）發(fā)酵和其他化學(xué)工業(yè)的最大區(qū)別在于它是生物體所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。其主要特點(diǎn)如下：1發(fā)酵過程一般來說都是在常溫常壓下進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)安全，要求條件也比較簡單。發(fā)酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他農(nóng)副產(chǎn)品為主，只要加入少量的有機(jī)和無機(jī)氮源就可進(jìn)行反應(yīng)。微生物因不同的類別可以有選擇地去利用它所需要的營養(yǎng)?；谶@一特性，可以利用廢水和廢物等作為發(fā)酵的原料進(jìn)行生物資源的改造和更新。發(fā)酵過程是通過生物體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式來完成的，反應(yīng)的專一性強(qiáng)，因而可以得到較為單一的代謝產(chǎn)物。由于生物體本身所具有的反應(yīng)機(jī)制，能夠?qū)Ｒ恍缘睾透叨冗x擇性地對(duì)某些較為復(fù)雜的化合物進(jìn)行特定部位地氧化、還原等化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，也可以產(chǎn)生比較復(fù)雜的高分子化合物。5發(fā)酵過程中對(duì)雜菌污染的防治至關(guān)重要。除了必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格消毒處理和空氣過濾外，反應(yīng)必須在無菌條件下進(jìn)行。如果污染了雜菌，生產(chǎn)上就要遭到巨大的經(jīng)濟(jì)損失，要是感染了噬菌體，對(duì)發(fā)酵就會(huì)造成更大的危害。因而維持無菌條件是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵。6微生物菌種是進(jìn)行發(fā)酵的根本因素，通過變異和菌種篩選，可以獲得高產(chǎn)的優(yōu)良菌株并使生產(chǎn)設(shè)備得到充分利用，也可以因此獲得按常規(guī)方法難以生產(chǎn)的產(chǎn)品。7工業(yè)發(fā)酵與其他工業(yè)相比，投資少，見效快，開可以取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益?；谝陨咸攸c(diǎn)，工業(yè)發(fā)酵日益引起人們重視。和傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝相比，現(xiàn)代發(fā)酵工程除了上述的發(fā)酵特征之外更有其優(yōu)越性。除了使用微生物外，還可以用動(dòng)植物細(xì)胞和酶，也可以用人工構(gòu)建的“工程菌’來進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)設(shè)備也不只是常規(guī)的發(fā)酵曜，而是以各種各樣的生物反應(yīng)器而代之，自動(dòng)化連續(xù)化程度高，使發(fā)酵水平在原有基礎(chǔ)上有所提高和和創(chuàng)新。發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)：①一般操作條件比較溫和；②以淀粉、糖蜜等為主，輔以少量有機(jī)、無機(jī)氮源為原料；③過程反應(yīng)以生命體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行；④能合成復(fù)雜的化合物如酶、光學(xué)活性體等；⑤能進(jìn)行一些特殊反應(yīng)，如官能團(tuán)導(dǎo)入；生產(chǎn)產(chǎn)品的生物體本身也是產(chǎn)物，含有多種物質(zhì)；⑦生產(chǎn)過程中，需要防止雜菌污染；⑧菌種性能被改變，從而獲得新的反應(yīng)性能或提高生產(chǎn)率。7、敘述防止發(fā)酵菌種退化的具體條件措施有那些？答：（1）控制傳代次數(shù)：盡量避免不必要的移種和傳代，并將必要的傳代降低到最低限度，以減少細(xì)胞分裂過程中所產(chǎn)生的自發(fā)突變幾率。（2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件：如在赤霉素生產(chǎn)菌G.fujikur的培養(yǎng)基中，加入糖蜜、天冬酰胺、谷氨酰胺、5‘-核苷酸或甘露醇等豐富營養(yǎng)物時(shí)，有防止衰退效果。（3）利用不易衰退的細(xì)胞傳代：對(duì)于放線菌和霉菌，菌絲細(xì)胞常含有幾個(gè)細(xì)胞核，因此用菌絲接種就易出現(xiàn)衰退，而匏子一般是單核的，用于接種就可避免這種現(xiàn)象。（4）采用有效的菌種保藏方法（5）合理的育種：選育菌種是所處理的細(xì)胞應(yīng)使用單核的，避免使用多核細(xì)胞合理選擇誘變劑種類或增加突變位點(diǎn)，以減少分離回復(fù)突變；在誘變處理后及分離提純化，從而保證保藏菌種的純度。（6）、選用合適的培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中添加某種化學(xué)物質(zhì)可以防止菌種退化。或者選取營養(yǎng)相對(duì)貧乏的培養(yǎng)基在菌種保藏培養(yǎng)基，限制菌株的生長代謝減少變異反而發(fā)生從而防止菌種的退化。8、如何選擇最適發(fā)酵溫度？答：1、根據(jù)菌種及生長階段選擇。微生物種類不同，所具有的酶系及其性質(zhì)不同，所要求的溫度范圍也不同。在發(fā)酵前期由于菌量少，發(fā)酵目的是要盡快達(dá)到大量的菌體，取稍高的溫度，促使菌的呼吸與代謝，使菌生長迅速；在中期菌量已達(dá)到合成產(chǎn)物的最適量，發(fā)酵需要延長中期，從而提高產(chǎn)量，因此中期溫度要稍低一些，可以推遲衰老。發(fā)酵后期，產(chǎn)物合成能力降低，延長發(fā)酵周期沒有必要，就又提高溫度，刺激產(chǎn)物合成到放曜。2.根據(jù)培養(yǎng)條件選擇。溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。通氣條件差時(shí)可適當(dāng)降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可高些。培養(yǎng)基稀薄時(shí)，溫度也該低些。因?yàn)闇囟雀郀I養(yǎng)利用快，會(huì)使菌過早自溶。3.根據(jù)菌生長情況菌生長快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生長慢，維持較高溫度時(shí)間可長些。培養(yǎng)條件適宜，如營養(yǎng)豐富，通氣能滿足，那么前期溫度可高些，以利于菌的生長?？偟膩碚f，溫度的選擇根據(jù)菌種生長階段及培養(yǎng)條件綜合考慮。要通過反復(fù)實(shí)踐來定出最適溫度。9、不同時(shí)間染菌對(duì)發(fā)酵有什么影響，染菌如何控制？答：（1）種子培養(yǎng)期染菌：由于接種量較小，生產(chǎn)菌生長一開始不占優(yōu)勢，而且培養(yǎng)液中幾乎沒有抗生素（產(chǎn)物）或只有很少抗生素（產(chǎn)物）。因而它防御雜菌能力低，容易污染雜菌。如在此階段染菌，應(yīng)將培養(yǎng)液全部廢棄。（2）發(fā)酵前期染菌：發(fā)酵前期最易染菌，且危害最大。原因發(fā)酵前期菌量不很多，與雜菌沒有競爭優(yōu)勢；且還未合成產(chǎn)物（抗生素）或產(chǎn)生很少，抵御雜菌能力弱。在這個(gè)時(shí)期要特別警惕以制止染菌的發(fā)生。染菌措施可以用降低培養(yǎng)溫度，調(diào)整補(bǔ)料量，用酸堿調(diào)pH值，縮短培養(yǎng)周期等措施予以補(bǔ)救。如果前期染菌，且培養(yǎng)基養(yǎng)料消耗不多，可以重新滅菌，補(bǔ)加一些營養(yǎng)，重新接種再用。（3）發(fā)酵中期染菌：發(fā)酵中期染菌會(huì)嚴(yán)重干擾產(chǎn)生菌的代謝。雜菌大量產(chǎn)酸，培養(yǎng)液pH下降；糖、氮消耗快，發(fā)酵液發(fā)粘，菌絲自溶，產(chǎn)物分泌減少或停止，有時(shí)甚至?xí)挂旬a(chǎn)生的產(chǎn)物分解。有時(shí)也會(huì)使發(fā)酵液發(fā)臭，產(chǎn)生大量泡沫。措施降溫培養(yǎng)，減少補(bǔ)料，密切注意代謝變化情況。如果發(fā)酵單位到達(dá)一定水平可以提前放曜，或者抗生素生產(chǎn)中可以將高單位的發(fā)酵液輸送一部分到染菌曜，抑制雜菌。（4）發(fā)酵后期染菌：發(fā)酵后期發(fā)酵液內(nèi)已積累大量的產(chǎn)物，特別是抗生素，對(duì)雜菌有一定的抑制或殺滅能力。因此如果染菌不多，對(duì)生產(chǎn)影響不大。如果染菌嚴(yán)重，又破壞性較大，可以提前放曜。發(fā)酵染菌后的措施：染菌后的培養(yǎng)基必須滅菌后才可放下水道。滅菌方法：可通蒸汽滅菌，也可加入過氧乙酸等化學(xué)滅菌劑攪拌半小時(shí)，才放下水道。否則由于各曜的管道相通，會(huì)造成其它曜的染菌，而且直接放下水道也會(huì)造成空氣的污染而導(dǎo)致其它曜批染菌。凡染菌的曜要找染菌的原因，對(duì)癥下藥，該曜也要徹底清洗，進(jìn)行空曜消毒，才可進(jìn)曜。染菌厲害時(shí)，車間環(huán)境要用石灰消毒，空氣用甲醛熏蒸。特別，若染噬菌體，空氣必須用甲醛蒸汽消毒10、發(fā)酵級(jí)數(shù)確定的依據(jù)是什么？答：一般由菌絲體培養(yǎng)開始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)，但有時(shí)，工廠從第一級(jí)種子曜開始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)谷氨酸：三級(jí)發(fā)酵一級(jí)種子（搖瓶）f二級(jí)種子（小曜）…發(fā)酵青霉素：三級(jí)發(fā)酵一級(jí)種子（小曜）f二級(jí)種子（中曜）f發(fā)酵1、發(fā)酵級(jí)數(shù)確定的依據(jù)：級(jí)數(shù)受發(fā)酵規(guī)模、菌體生長特性、接種量的影響。2.級(jí)數(shù)大，難控制、易染菌、易變異，管理困難，一般2-4級(jí)。3、在發(fā)酵產(chǎn)品的放大中，反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定是非常重要的一個(gè)方面12、什么是半連續(xù)培養(yǎng)，說明其優(yōu)缺點(diǎn)。答：在補(bǔ)料分批培養(yǎng)的基礎(chǔ)上間歇放掉部分發(fā)酵液（帶放）稱為半連續(xù)培養(yǎng)。某些品種采取這種方式，如四環(huán)素發(fā)酵優(yōu)點(diǎn)放掉部分發(fā)酵液，再補(bǔ)入部分料液，使代謝有害物得以稀釋有利于產(chǎn)物合成，提高了總產(chǎn)量。缺點(diǎn)代謝產(chǎn)生的前體物被稀釋，提取的總體積增大13、發(fā)酵工程主題微生物有什么特點(diǎn)？答：發(fā)酵工程所利用的微生物主要是細(xì)菌、放線菌，酵母菌和霉菌特點(diǎn)：（1：對(duì)周圍環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)、滲透壓、酸堿度等條件有極大的適應(yīng)能力有極強(qiáng)的消化能力有極強(qiáng)的繁殖能力14、什么叫染菌，對(duì)發(fā)酵有什么影響，對(duì)提煉有什么危害？答：染菌：發(fā)酵過程中除了生產(chǎn)菌以外，還有其它菌生長繁殖染菌的影響：發(fā)酵過程污染雜菌，會(huì)嚴(yán)重的影響生產(chǎn)，是發(fā)酵工業(yè)的致命傷。造成大量原材料的浪費(fèi)，在經(jīng)濟(jì)上造成巨大損失擾亂生產(chǎn)秩序，破壞生產(chǎn)計(jì)劃。遇到連續(xù)染菌，特別在找不到染菌原因往往會(huì)影響人們的情緒和生產(chǎn)積極性。影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量發(fā)酵染菌對(duì)提煉的影響：染菌發(fā)酵液中含有比正常發(fā)酵液更多的水溶性蛋白和其它雜質(zhì)。采用有機(jī)溶劑萃取的提煉工藝，則極易發(fā)生乳化，很難使水相和溶劑相分離，影響進(jìn)一步提純。采用直接用離子交換樹脂的提取工藝，如鏈霉素、慶大霉素，染菌后大量雜菌黏附在離子交換樹脂表面，或被離子交換樹脂吸附，大大降低離子交換樹脂的交換容量，而且有的雜菌很難用水沖洗干凈，洗脫時(shí)與產(chǎn)物一起進(jìn)入洗脫液，影響進(jìn)一步提純15、結(jié)合所學(xué)《微生物發(fā)酵工程》課程論述某個(gè)工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程（可畫圖說明），越詳細(xì)越好。答：①培養(yǎng)基制備②、無菌空氣制備③、菌種與種子擴(kuò)大培養(yǎng)、發(fā)酵培養(yǎng)、通過化學(xué)工程技術(shù)分離、提取、精制。17、在大腸桿菌培養(yǎng)過程中，除考慮營養(yǎng)條件外，還要考慮_溫度_、—酸堿度—和滲透壓等條件。由于該細(xì)菌具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、變異類型容易選擇、易培養(yǎng)、生活周期短等優(yōu)點(diǎn)，因此常作為遺傳學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)材料。18在微生物培養(yǎng)操作過程中，為防止雜菌污染，需對(duì)培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿進(jìn)行滅菌__；操作者的雙手需要進(jìn)行清洗和消毒；靜止空氣中的細(xì)菌可用紫外線殺滅，其原因是紫外線能使蛋白質(zhì)變性，還能損傷DNA的結(jié)構(gòu)。19通常，對(duì)獲得的純菌種還可以依據(jù)菌落的形狀、大小等菌落特征對(duì)細(xì)菌進(jìn)行初步的_鑒定。20若用大腸桿菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使用過的培養(yǎng)基及其培養(yǎng)物必須經(jīng)過_滅菌—處理后才能丟棄，以防止培養(yǎng)物的擴(kuò)散。21、培養(yǎng)大腸桿菌時(shí)，在接種前需要檢測培養(yǎng)基是否被污染。對(duì)于固體培養(yǎng)基應(yīng)采用的檢測方法是將未接種的培養(yǎng)基在話官的溫度下放置話官的時(shí)間，觀察培養(yǎng)基上是否有菌落產(chǎn)生。。22對(duì)細(xì)菌簡單染色法的一般步驟是涂片、干燥、固定、染色、水洗、鏡檢。常用的染料有美藍(lán)和結(jié)晶紫等。23在混合菌樣中獲得純菌株的方法主要有稀釋涂布平板法和劃線平板法等。24、在微生物培養(yǎng)過程中.引起培養(yǎng)基。日值改變的原因主要有營養(yǎng)成分的消耗和代謝物的積累等。25實(shí)驗(yàn)室常用的有機(jī)氮源有蛋白胨和牛肉膏等，無機(jī)氮源有硫酸銨和硝酸鈉—等。為節(jié)約成本，工廠中常用豆餅粉_等做有機(jī)氮源。26在微生物學(xué)奠基時(shí)代（生理學(xué)期）公認(rèn)的代表人物為—巴斯德—和—柯赫_。前者的主要業(yè)績有巴斯德消毒法等，后者的主要業(yè)績有_微生物純培養(yǎng)法等。27、發(fā)酵工程：利用微生物特定性狀和功能，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)生產(chǎn)有用物質(zhì)或直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)體系，是將傳統(tǒng)發(fā)酵于現(xiàn)代的DNA重組、細(xì)胞融合、分子修飾和改造等新技術(shù)集合并發(fā)展起來的發(fā)酵技術(shù)。28、次級(jí)代謝產(chǎn)物是指微生物在一定生長時(shí)期，以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體物質(zhì)，合成一些對(duì)微生物的生命活動(dòng)無明確功能的物質(zhì)過程，這一過程的產(chǎn)物，即為次級(jí)代謝產(chǎn)物。29、連續(xù)培養(yǎng)：發(fā)酵過程中一邊補(bǔ)入新鮮料液一邊放出等量的發(fā)酵液，使發(fā)酵曜內(nèi)的體積維持恒定。達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，整個(gè)過程中菌的濃度，產(chǎn)物濃度，限制性基質(zhì)濃度都是恒定的。3dBOD:生化需氧量，又稱生物需氧量，是水中有機(jī)物含量的一個(gè)間接指標(biāo)。一般指在1L的污水或待測水樣中所含的一部分易氧化的有機(jī)物，當(dāng)微生物對(duì)其氧化、分解時(shí)，所消耗的水中溶解氧的毫克數(shù)。發(fā)酵過程主要分析項(xiàng)目有哪些？答：發(fā)酵過程主要分析項(xiàng)目如下：pH、排氣氧、排氣CO2和呼吸熵、糖含量、氨基氮和氨氮、磷含量、菌濃度和菌形態(tài)。菌種的培養(yǎng)方法有哪些？培養(yǎng)方法可采用分批式富集培養(yǎng)（搖瓶培養(yǎng)）和恒化富集培養(yǎng)（連續(xù)培養(yǎng)）。分批式富集培養(yǎng)是將富集培養(yǎng)物轉(zhuǎn)接到新的同一種培養(yǎng)基中,重新建立選擇性壓力,如此重復(fù)轉(zhuǎn)種幾次后，再取此富集培養(yǎng)物接種到固體培養(yǎng)基上，以獲得單菌落。恒化富集培養(yǎng)是通過改變限制性基質(zhì)的濃