發(fā)酵工程復(fù)習(xí)題

《發(fā)酵工程》期末復(fù)習(xí)題試卷結(jié)構(gòu)一、名詞解釋（每題2分，共6題，合計(jì)12分）二、填空題（每空0.5分，合計(jì)20分）三、單選題（每題1分，共20題，合計(jì)20分）四、多選題（每題2分，共6題，合計(jì)12分）五、判斷題（對(duì)的打“√”，錯(cuò)的打“×”，每題1分，共10題，合計(jì)10分）六、簡(jiǎn)答題（18分，3-4題）七、分析題（8分）第一章

緒論一、掌握發(fā)酵史的六個(gè)階段和四個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。答：六階段：1、天然發(fā)酵時(shí)期；2、純培養(yǎng)技術(shù)的建立；3、通氣攪拌發(fā)酵技術(shù)的建立；

4、人工誘變育種與代謝控制發(fā)酵技術(shù)的建立；5、開拓新型發(fā)酵原料時(shí)期；6、基因工程階段四轉(zhuǎn)折：1、純培養(yǎng)；2、通氣攪拌發(fā)酵；3、代謝控制；4、化學(xué)合成與微生物發(fā)酵二、發(fā)酵工業(yè)有何特點(diǎn)？發(fā)酵工業(yè)的范圍包括哪些？答：特點(diǎn)：原料廣；微生物主體；反應(yīng)條件溫和，易控制；產(chǎn)物單一，純度高；投資少，效益好范圍：1）以微生物代謝產(chǎn)物為產(chǎn)品的發(fā)酵工業(yè)2）以微生物酶為產(chǎn)品的發(fā)酵工業(yè)3）以微生物細(xì)胞為產(chǎn)物的發(fā)酵工業(yè)4）生物轉(zhuǎn)化或修飾化合物的發(fā)酵工業(yè)5）微生物廢水處理和其他3、掌握發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)流程的6個(gè)環(huán)節(jié)。答：1)

生產(chǎn)用菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)（微生物菌種的選育及擴(kuò)培技術(shù)）；2)

發(fā)酵培養(yǎng)基的配制（發(fā)酵原料的選擇及預(yù)處理）；3)

培養(yǎng)基、發(fā)酵罐以及輔助設(shè)備的消毒滅菌（滅菌技術(shù)）；4)

將已培養(yǎng)好的有活性的純菌株以一定量轉(zhuǎn)接到發(fā)酵罐中（接種技術(shù)）；5)

將接種到發(fā)酵罐中的菌株控制在最適條件下生長(zhǎng)并形成目的產(chǎn)物；6)

將產(chǎn)物提取精制（發(fā)酵產(chǎn)物的分離提?。?；第二章

菌種及擴(kuò)大培養(yǎng)名詞解釋：菌種選育：是應(yīng)用微生物遺傳變異的理論，用一定的方法造成微生物的變異，再經(jīng)過人工篩選得到人們所需要的優(yōu)良品種。種子擴(kuò)大培養(yǎng)：是指把保存在砂土管、冷凍干燥管中處于休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入固體試管斜面活化后，再經(jīng)過搖瓶或靜置培養(yǎng)，以及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得一定的數(shù)量和質(zhì)量的純種制備過程。種子罐級(jí)數(shù)：是指制備種子需逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)。接種齡：種子罐中培養(yǎng)的菌體開始移入下一級(jí)種子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間。接種量：是指移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體積的比例。菌種退化：通常是指在較長(zhǎng)時(shí)期傳代保藏后，菌株的一個(gè)或多個(gè)生理性狀和形態(tài)特征逐漸減退或消失的現(xiàn)象。

1、簡(jiǎn)述發(fā)酵工業(yè)對(duì)微生物菌種的要求答：1、能在廉價(jià)原料制備的培養(yǎng)基上迅速生長(zhǎng)和生成所需的代謝產(chǎn)物產(chǎn)量高。2、培養(yǎng)條件易于控制3、生長(zhǎng)迅速，發(fā)酵周期短4、滿足代謝控制的要求5、抗雜菌和噬菌體能力強(qiáng)6、遺傳性狀穩(wěn)定，菌種不易變異退化7、在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的泡沫要少8、對(duì)需要添加的前體物質(zhì)有耐受能力，并且不能作為一般碳源利用9、安全性（不是病源菌，不產(chǎn)毒素）2、工業(yè)生產(chǎn)常用的微生物菌種有哪幾類？答：細(xì)菌：枯草桿菌，短桿菌，大腸桿菌酵母：釀酒酵母（啤酒，葡萄酒），酒精酵母，假絲酵母霉菌：黑曲霉，米曲霉，紅曲霉，根霉，木霉，青霉放線菌：?jiǎn)捂呔渌簱?dān)子菌、藻類、病毒、3、分離篩選菌種可分為哪四步？答：樣品采集→增殖培養(yǎng)→純種分離→生產(chǎn)性能測(cè)定4、菌種選育的常用方法有哪些？哪些以基因突變?yōu)槔碚摶A(chǔ)？哪些以基因重組為理論基礎(chǔ)？答：基因突變理論基礎(chǔ)：自然選育；誘變選育；基因重組：雜交育種；原生質(zhì)體融合技術(shù)；基因工程技術(shù)5、菌種退化的現(xiàn)象有哪些？引起退化的原因是什么？防止退化的方法有哪些？答：菌種退化的現(xiàn)象：細(xì)胞形態(tài)和菌落特征的改變；產(chǎn)孢子數(shù)量的降低；生長(zhǎng)速度緩慢；代謝產(chǎn)物的減少；原料轉(zhuǎn)化率下降；對(duì)不良環(huán)境抵抗能力的下降等原因：基因突變；變異菌株性狀分離；連續(xù)傳代；其他因素預(yù)防：1控制傳代次數(shù)；2選擇合適的培養(yǎng)條件；3利用不同類型的細(xì)胞進(jìn)行傳代；4選擇合適的保藏方法6、退化菌種復(fù)壯方法有哪些？答：1、菌種的純化；2、通過寄主體進(jìn)行復(fù)壯3、淘汰已衰退的個(gè)體7、菌種保藏的基本原理是什么？工業(yè)微生物菌種保藏目的是什么？答：原理：根據(jù)菌種的生理、生化特點(diǎn)，人工地創(chuàng)造條件，使菌種的代謝活動(dòng)處于不活潑、生長(zhǎng)繁殖受到抑制的休眠狀態(tài)。目的：提高菌種存活率；減少菌種的變異；使菌種生產(chǎn)能力和與生產(chǎn)工藝相適應(yīng)的優(yōu)良性狀保持穩(wěn)定8、比較各種保藏方法的原理和適用范圍。9、種子擴(kuò)大培養(yǎng)的任務(wù)和目的答：（1）接種量的需要；（2）菌種馴化；（3）縮短發(fā)酵周期，提高發(fā)酵設(shè)備利用率，節(jié)省動(dòng)力消耗。10、種子制備過程包括哪兩個(gè)階段？答：實(shí)驗(yàn)室種子制備階段；生產(chǎn)車間種子制備階段11、什么是種子罐級(jí)數(shù)、接種齡和接種量？如何確定？答：確定：一般根據(jù)菌種生長(zhǎng)特性、孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度以及所采用發(fā)酵罐的容積而定。12、種子質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)可從幾個(gè)方面進(jìn)行判斷？答：1細(xì)胞或菌體；2生化指標(biāo)；產(chǎn)物生成量；3酶活力13、影響種子質(zhì)量的主要因素有哪些？答：1染菌控制；2營(yíng)養(yǎng)條件；3培養(yǎng)條件；4種子罐級(jí)數(shù)；5接種量第三章

培養(yǎng)基及其制備生理酸性物質(zhì)：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)，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)DE值：

葡萄糖當(dāng)量值，表示淀粉糖的含糖量。1、按純度分類，培養(yǎng)基怎么分類？答：1合成培養(yǎng)基:原料其化學(xué)成分明確、穩(wěn)定;2天然培養(yǎng)基:采用天然原料2、按用途分類，培養(yǎng)基分為幾種？了解各種培養(yǎng)基的用途和要求。答：1、孢子（斜面）培養(yǎng)基，用途：供菌種繁殖孢子或菌種保藏用。2、種子培養(yǎng)基，用途：供孢子發(fā)芽、生長(zhǎng)和繁殖菌絲體。3、發(fā)酵培養(yǎng)基，用途：是供菌種生長(zhǎng)、繁殖和合成產(chǎn)物之用3、發(fā)酵培養(yǎng)基的作用有哪兩個(gè)？其成分主要包括哪幾類？了解每一類的典型代表。答：作用：滿足菌體的生長(zhǎng)；促進(jìn)產(chǎn)物的形成成分：1、碳源2、氮源3、無機(jī)鹽及微量元素4、生長(zhǎng)因子5、水6、前體、促進(jìn)劑和抑制劑4、淀粉水解制糖的意義有哪些？答：1、大多數(shù)微生物不能直接利用淀粉（所有的氨基酸生產(chǎn)菌不能直接利用）2、有些微生物能夠直接利用淀粉作原料，但必須在微生物產(chǎn)生淀粉酶后才能進(jìn)行，過程緩慢，發(fā)酵周期延長(zhǎng)。3、若直接利用淀粉作原料，滅菌過程的高溫會(huì)導(dǎo)致淀粉結(jié)塊，發(fā)酵液粘度劇增5、掌握淀粉水解制糖的方法，比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)易，生產(chǎn)周期短、設(shè)備生產(chǎn)能力大。缺點(diǎn)：A高溫高壓、酸性條件，對(duì)設(shè)備要求較高；B副產(chǎn)物多，影響糖液純度，一般DE值只有90％左右。C對(duì)淀粉原料要求嚴(yán)格，不能用粗淀粉，只能用純度較高的精制淀粉，淀粉顆粒大小要均勻，淀粉乳濃度也不宜過高。6、淀粉酸水解過程中，同時(shí)存在幾種反應(yīng)？會(huì)產(chǎn)生哪些不利影響？答：

淀粉鹽酸葡萄糖復(fù)合反應(yīng)

分解反應(yīng)復(fù)合二糖

5’－羥甲基糠醛復(fù)合低聚糖

有機(jī)酸、有色物質(zhì)損失葡萄糖量

7％

<1％

在淀粉的酸水解過程中，三種反應(yīng)同時(shí)發(fā)生不利影響：復(fù)合反應(yīng)：生成的多數(shù)復(fù)合糖不能被微生物利用，使發(fā)酵結(jié)束時(shí)殘?zhí)歉?。分解反?yīng)：生成的5’－羥甲基糠醛是產(chǎn)生色素的根源，增加了糖化液精制脫

色的困難?？偟膩碚f：降低了葡萄糖的收率。給產(chǎn)物的提取和糖化液的精制帶來困難。7、淀粉酶水解過程分哪兩步？各采用什么酶？答：分兩步：（1）液化：用α-淀粉酶將淀粉轉(zhuǎn)化為糊精和低聚糖（2）糖化：用糖化酶將糊精和低聚糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖第四章

滅菌和空氣除菌致死時(shí)間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時(shí)間。微生物的熱阻：指微生物在某一特定條件（溫度和加熱方式）下的致死時(shí)間，表示微生物對(duì)熱的抵抗力相對(duì)熱阻：指微生物在某一特定條件下的致死時(shí)間與另一微生物在相同條件下的致死時(shí)間的比值空消：當(dāng)培養(yǎng)基（或物料）尚未進(jìn)罐前對(duì)罐進(jìn)行預(yù)先滅菌，為空罐滅菌實(shí)消：將配制好的培養(yǎng)基放入發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行

加熱滅菌的操作過程，這叫實(shí)罐滅菌連消：將配制好的培養(yǎng)基向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時(shí)進(jìn)行加熱、保溫和冷卻等滅菌操作

過程叫連續(xù)滅菌1、消毒和滅菌的定義，二者的區(qū)別。答：消毒：采用物理或化學(xué)方法殺死容器、器具內(nèi)外、車間、廠區(qū)等環(huán)境中的病原微生物，

但一般只能殺死營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞而不能殺死細(xì)菌的芽孢。滅菌：采用物理或化學(xué)方法殺死或除去物料、空氣、容器、器具等環(huán)境中所有微生物，包括營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。2、滅菌方法有哪些？各自的原理和適用范圍是什么？目前發(fā)酵培養(yǎng)基及其設(shè)備常用哪種滅菌方法？無菌空氣制備常用哪種？答：巴氏消毒法：用于牛奶、啤酒、果酒和醬油等不能進(jìn)行高溫滅菌的液體的一種消毒方

法，其主要目的是殺死其中無芽孢的病原菌（如牛奶中的結(jié)核桿菌或沙門氏菌），而又不影響它們的風(fēng)味。巴氏消毒法是一種低溫消毒法1、干熱滅菌法

利用高溫產(chǎn)生的干熱對(duì)微生物有氧化、蛋白質(zhì)變性和電解質(zhì)濃縮引起中毒等作用而殺滅微生物。適用范圍：滅菌后要求保持干燥的物料和器皿2、濕熱滅菌法

借助蒸汽釋放的熱能使微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、酶和核酸分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，特別是氫鍵受到破壞，引起不可逆的變性，使微生物死亡。適用范圍：一般用于發(fā)酵設(shè)備及培養(yǎng)基的滅菌。3、輻射滅菌法

利用高能量的電磁輻射與菌體核酸的光化學(xué)反應(yīng)造成菌體死亡。適用范圍：僅適用于表面滅菌和無菌室、接種臺(tái)和培養(yǎng)間等空間滅菌。

4、化學(xué)藥劑滅菌法

利用化學(xué)藥劑與微生物細(xì)胞中的成分發(fā)生反應(yīng)，使蛋白質(zhì)變性、酶失活而殺菌適用范圍：器械、皮膚及環(huán)境的表面滅菌。5、過濾除菌

利用微生物不能透過濾膜而達(dá)到除菌目的，常用0.01-0.45um孔徑的濾膜。適用范圍：不耐熱的化合物溶液（血清，遇熱容易變性而失效的培養(yǎng)液）和空氣的過濾除菌。3、常用的化學(xué)滅菌劑有哪些？使用方式有哪些？答：常用的化學(xué)滅菌劑：甲醛、75%乙醇、過氧乙酸、高錳酸鉀、漂白粉、酚類、新潔爾滅等使用方式：浸泡，添加，擦拭，噴灑，氣態(tài)熏蒸等方法4、微生物的相對(duì)熱阻與滅菌時(shí)間有何關(guān)系？答：微生物對(duì)濕熱的相對(duì)熱阻數(shù)值越大，表明在某一溫度下越耐熱，微生物的死亡速率

越慢，滅菌所需時(shí)間越長(zhǎng)。

5、什么是微生物熱死定律？比死亡速率常數(shù)k與哪些因素有關(guān)？答：微生物個(gè)數(shù)減少的速度（微生物受熱死亡的速率）與任一瞬間殘存的活菌數(shù)成正比與菌種的關(guān)系：相同溫度下，微生物越耐熱，k值越小與滅菌溫度的關(guān)系：同一種微生物在不同溫度下，k值也不同，溫度越低，k值越小，隨著殺菌溫度升高，k值增大6、影響培養(yǎng)基滅菌效果的因素有哪些？答：（1）培養(yǎng)基成分；（2）培養(yǎng)基的物理狀態(tài)；（3）培養(yǎng)基pH；（4）培養(yǎng)基的微生物數(shù)量（含菌量）；（6）微生物細(xì)胞的菌齡；（7）微生物的耐熱性；（8）空氣排出程度；（9）攪拌；（10）泡沫7、實(shí)消和連消的優(yōu)缺點(diǎn)比較答：優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)連續(xù)滅菌1.高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分損失少。2.發(fā)酵罐占用時(shí)間縮短，利用率高。3.滅菌質(zhì)量穩(wěn)定，提高了熱利用率。1.設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩,染菌機(jī)會(huì)多。2.不適合含大量固體物料的滅菌。實(shí)消1.設(shè)備要求低，不需另外加熱、冷卻裝置。2.操作要求低，適合小批量生產(chǎn)規(guī)模3.適合含大量固體物料的滅菌1.培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失大2.發(fā)酵罐的利用率較低3.不適合大規(guī)模生產(chǎn)的滅菌4.需反復(fù)加熱冷卻，能耗較高。

8、空氣除菌的方法有哪些？答：1、熱滅菌法

2、輻射殺菌3、靜電除菌4、介質(zhì)過濾除菌9、目前發(fā)酵工廠采用的空氣過濾設(shè)備大多數(shù)是深層過濾設(shè)備，過濾所用介質(zhì)的間隙一般大于微生物細(xì)胞顆粒，介質(zhì)過濾除菌的原理是什么？答：使空氣通過經(jīng)高溫滅菌的過濾介質(zhì)，借助慣性碰撞、阻截、擴(kuò)散、靜電吸附、沉降等作用，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達(dá)到除菌的目的。10、了解空氣過濾除菌的工藝過程。了解每一步工藝的目的是什么。答：吸入空氣→前過濾→空氣壓縮機(jī)→壓縮空氣冷卻至適當(dāng)溫度→分離除去油和水→加熱至適當(dāng)溫度，相對(duì)濕度為50-60%→空氣過濾器除菌→無菌空氣11、什么是空氣預(yù)處理？其目的是什么？答：在空氣過濾器之前的處理稱為空氣預(yù)處理。空氣預(yù)處理的目的：提高壓縮前空氣的潔凈度；去除壓縮后空氣中所帶的油和水。第五章

微生物的代謝末端產(chǎn)物阻遏（反饋?zhàn)瓒簦?/p>

由于某代謝途徑末端產(chǎn)物的過量積累而導(dǎo)致生物合成途徑中酶合成的阻遏現(xiàn)象，又稱反饋?zhàn)瓒舴纸獯x物阻遏（葡萄糖效應(yīng)）：在含有兩種碳源或氮源的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)胞利用快的那種分解底物會(huì)阻遏利用慢的底物的有關(guān)酶的合成的現(xiàn)象。反饋抑制：某代謝途徑的最終代謝物過量時(shí)，這個(gè)產(chǎn)物對(duì)該途徑前面的某一個(gè)酶活性有抑制現(xiàn)象，促使整個(gè)反應(yīng)速度減慢甚至停止，從而避免了末端產(chǎn)物的過多積累1、微生物的代謝如何分類？答：1、分解代謝和合成代謝2、初級(jí)代謝和次級(jí)代謝2、微生物代謝自我調(diào)節(jié)的方式有哪三種？其實(shí)質(zhì)是什么？與代謝調(diào)節(jié)有關(guān)的酶有哪些？答：（1）控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)透過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞

（2）通過酶的定位限制酶與底物的接觸

。（3）控制代謝物流向?qū)嵸|(zhì)是酶調(diào)節(jié)相關(guān)酶類1、同功酶2、別構(gòu)酶3、多功能酶3、酶合成調(diào)節(jié)和酶活性調(diào)節(jié)的比較答：酶合成的調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)類型酶的誘導(dǎo)和阻遏酶活性的激活酶活性的抑制調(diào)節(jié)機(jī)制調(diào)節(jié)基因的表達(dá)通過代謝產(chǎn)物與酶的可逆性結(jié)合來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)結(jié)果酶種類改變(增加或減少酶活性發(fā)生變化調(diào)節(jié)特點(diǎn)間接、緩慢快速、精細(xì)調(diào)節(jié)意義既保證代謝需要,又避免物質(zhì)和能量的浪費(fèi),增強(qiáng)微生物適應(yīng)性避免代謝產(chǎn)物積累過多聯(lián)系同時(shí)存在,密切配合,協(xié)調(diào)起作用。

4、誘導(dǎo)作用、反饋?zhàn)瓒?、分解阻遏、酶的激活、反饋抑制等，哪些屬于酶合成調(diào)節(jié)？哪些屬于酶活性調(diào)節(jié)？答：誘導(dǎo)作用、反饋?zhàn)瓒?、分解阻遏屬于酶合成調(diào)節(jié)酶的激活、反饋抑制屬于酶活性調(diào)節(jié)5、什么是誘導(dǎo)酶？誘導(dǎo)作用有什么意義？（以大腸桿菌β-半乳糖苷酶為代表）答：誘導(dǎo)酶：在環(huán)境中存在某種物質(zhì)（誘導(dǎo)物）的情況下才能夠合成的酶，又稱適應(yīng)酶。誘導(dǎo)酶的意義：誘導(dǎo)酶只有需要時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，既保證代謝的需要，避免生物合成原料和能量的浪費(fèi)，又增強(qiáng)微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。6、反饋抑制的類型和各種類型的特點(diǎn)答：（1）直鏈?zhǔn)酱x途徑（單向途徑）

通常是在線性的代謝途徑中末端產(chǎn)物對(duì)催化第一步反應(yīng)的酶活性有抑制作用。（2）分支代謝途徑

在分支代謝途徑中，幾個(gè)末端產(chǎn)物同時(shí)過量時(shí)才能對(duì)共同途徑中的第一個(gè)酶具有抑制作用7、人工控制代謝的手段有哪些？應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株在直鏈?zhǔn)酵緩胶头种Тx途徑中分別可生產(chǎn)什么產(chǎn)物？答：人工控制代謝的手段1、改變微生物遺傳性狀（遺傳學(xué)方法）2、發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化（生物化學(xué)方法）直鏈?zhǔn)酵緩近S色短桿菌生產(chǎn)賴氨酸分支代謝途徑高絲氨酸缺陷型生產(chǎn)菌生產(chǎn)賴氨酸8、為什么要改變細(xì)胞膜的滲透性？改變方法有哪些？（掌握谷氨酸發(fā)酵實(shí)例）答：改變細(xì)胞膜的滲透性，使谷氨酸迅速排放到細(xì)胞外面，濃度降低即解除了谷氨酸的抑制作用。改變方法：①用生理學(xué)手段控制細(xì)胞膜的滲透性——直接抑制膜的合成或使膜受缺損②利用細(xì)胞膜缺損突變株第六章

發(fā)酵動(dòng)力學(xué)分批發(fā)酵

向反應(yīng)器中一次投入所需的培養(yǎng)基，然后接種培養(yǎng)，使微生物生長(zhǎng)繁殖，在特定的條件下只完成一個(gè)生長(zhǎng)周期的微生物培養(yǎng)，反應(yīng)結(jié)束后將全部培養(yǎng)液排出進(jìn)行處理。補(bǔ)料分批發(fā)酵:在分批培養(yǎng)的過程中，隨著營(yíng)養(yǎng)的消耗，向反應(yīng)器內(nèi)間歇或連續(xù)補(bǔ)充一種或多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以達(dá)到延長(zhǎng)生產(chǎn)期和控制發(fā)酵過程的目的。連續(xù)發(fā)酵:

當(dāng)微生物培養(yǎng)到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)，在發(fā)酵罐中一方面以一定速度連續(xù)不斷地流加新鮮液體培養(yǎng)基，另一方面又以同樣的速度連續(xù)不斷地將發(fā)酵液排出，使菌體維持在恒定生長(zhǎng)速率下進(jìn)行連續(xù)生長(zhǎng)和發(fā)酵。1、什么是發(fā)酵動(dòng)力學(xué)？發(fā)酵過程中反應(yīng)速度的描述指標(biāo)主要有哪些答：發(fā)酵動(dòng)力學(xué)是研究微生物發(fā)酵過程中菌體生長(zhǎng)、基質(zhì)消耗、產(chǎn)物生成的動(dòng)態(tài)平衡及其內(nèi)在規(guī)律的科學(xué)。指標(biāo)：菌體生長(zhǎng)速率基質(zhì)消耗速率代謝產(chǎn)物的生成速率2、根據(jù)菌體生長(zhǎng)與產(chǎn)物形成是否偶聯(lián)，發(fā)酵動(dòng)力學(xué)如何分類？掌握各自的特點(diǎn)和典型代表。答:偶聯(lián)型：1產(chǎn)物生成速度與菌體生長(zhǎng)速度有緊密關(guān)系。2產(chǎn)物的形成與菌體的生長(zhǎng)是平行的。產(chǎn)物合成速度與微生物生長(zhǎng)速度呈線性關(guān)系，而且生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)物的消耗成準(zhǔn)定量關(guān)系。這種類型的產(chǎn)物主要是葡萄糖代謝的初級(jí)中間產(chǎn)物，如：酒精發(fā)酵、葡萄糖酸發(fā)酵。非偶聯(lián)型：1產(chǎn)物的形成與菌體生長(zhǎng)無關(guān)聯(lián)，菌體生長(zhǎng)時(shí)無產(chǎn)物產(chǎn)生，當(dāng)菌體停止生長(zhǎng)后產(chǎn)生大量產(chǎn)物；多數(shù)次生代謝產(chǎn)物的發(fā)酵（抗生素和微生物毒素等）屬這種類型。2產(chǎn)物的合成是在菌體的濃度接近或達(dá)到最高之后才開始的，此時(shí)比生長(zhǎng)速率已不處于最高速率。3、根據(jù)產(chǎn)物形成與基質(zhì)消耗的關(guān)系，發(fā)酵動(dòng)力學(xué)如何分類？答：類型Ⅰ：產(chǎn)物的形成直接與基質(zhì)（糖類）的消耗有關(guān)，糖類提供了生長(zhǎng)所需的能量，糖耗速率與產(chǎn)物合成速率的變化是平行的。類型Ⅱ：產(chǎn)物的形成間接與基質(zhì)（糖類）的消耗有關(guān)，糖類既提供菌體生長(zhǎng)所需的能量，又作為產(chǎn)物合成的碳源。類型Ⅲ：產(chǎn)物的形成與基質(zhì)（糖類）的消耗無關(guān)，如抗生素發(fā)酵，產(chǎn)物是菌體停止生長(zhǎng)后才開始合成。4、發(fā)酵方法有哪些？（根據(jù)是否需氧、發(fā)酵培養(yǎng)基的物理狀態(tài)、發(fā)酵操作方式分類）答：A根據(jù)發(fā)酵過程是否需氧分為好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵。B根據(jù)發(fā)酵培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分為固體發(fā)酵和液體發(fā)酵。C.根據(jù)發(fā)酵操作方式不同分類分批發(fā)酵法補(bǔ)料分批發(fā)酵法連續(xù)發(fā)酵法5、分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵三者相互比較，有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)分批發(fā)酵操作相對(duì)較易效率低微生物的活性和機(jī)能因其所處的環(huán)境大幅度變化，也根本不控制培養(yǎng)基組分濃度等環(huán)境因素，而任其自然變化，這樣不利于生產(chǎn)在每一批主反應(yīng)（生產(chǎn)階段）之前，必須進(jìn)行幾級(jí)種子培養(yǎng)補(bǔ)料分批發(fā)酵使發(fā)酵系統(tǒng)中維持很低的基質(zhì)濃度，可以除去速利用碳源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不致加劇供氧的矛盾；避免培養(yǎng)基累積有毒代謝物?？朔峙l(fā)酵養(yǎng)分的不足，避免發(fā)酵過早結(jié)束。

連續(xù)發(fā)酵1）省去了反復(fù)放料、清洗、裝料、滅菌、接種等步驟，避免了延遲期，提高設(shè)備的利用率和單位時(shí)間產(chǎn)量。2）發(fā)酵中各參數(shù)趨于恒值，便于自動(dòng)控制；3）易于分期控制，可以在不同罐中控制不同的條件。1）菌種的變異，發(fā)酵染菌2）反應(yīng)器傳質(zhì)能力3）絲狀菌絲的阻塞

6、分批發(fā)酵過程中，微生物的生長(zhǎng)分為哪四個(gè)階段？各有什么特點(diǎn)？答：1、延滯期2、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期3、穩(wěn)定期4、衰亡期7、關(guān)于Monod方程的知識(shí)點(diǎn)（Ks常數(shù)，假設(shè)基礎(chǔ)、μm變化等）描述微生物生長(zhǎng)描述酶促反應(yīng)經(jīng)驗(yàn)方程理論推導(dǎo)的機(jī)理方程μ：生長(zhǎng)比速(h-1)μmax：最大生長(zhǎng)比速(h-1)S:單一限制性基質(zhì)濃度(mol/L)KS:飽和常數(shù)(mol/L)v：反應(yīng)速率(mol/L.h)vmax：最大反應(yīng)速率(mol/L.h)S：基質(zhì)濃度(mol/L)Km：米氏常數(shù)(mol/L)適用于單一限制性基質(zhì)、不存在抑制的情況適用于單基質(zhì)酶促反應(yīng)不存在抑制的情況

第七章

發(fā)酵工藝控制發(fā)酵熱：在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的（凈）熱量稱為發(fā)酵熱，最適發(fā)酵溫度：既適合菌體生長(zhǎng)，又適合代謝產(chǎn)物合成的溫度臨界氧濃度：不影響微生物呼吸的最低溶氧濃度。與微生物本身的呼吸強(qiáng)度、溫度、培養(yǎng)基的組成、接種齡等有關(guān)發(fā)酵染菌：是指在發(fā)酵培養(yǎng)過程中侵入了生產(chǎn)菌以外的其他微生物1、發(fā)酵過程的主要控制參數(shù)有哪些？檢測(cè)方式有哪兩種？答：溫度；pH；溶解氧濃度；CO2濃度；泡沫；基質(zhì)濃度；菌體濃度工藝參數(shù)檢測(cè)方式：①利用儀器（傳感器）進(jìn)行在線檢測(cè)②從發(fā)酵罐中取出樣品進(jìn)行離線檢測(cè)2、溫度對(duì)發(fā)酵代謝產(chǎn)物有哪些影響？答：1）影響反應(yīng)速率（2）改變菌體代謝產(chǎn)物的合成方向（3）影響微生物的代謝調(diào)控機(jī)制4）影響發(fā)酵液的理化性質(zhì)，進(jìn)而影響產(chǎn)物的生物合成3、影響發(fā)酵溫度變化的因素是什么？如何計(jì)算？產(chǎn)熱因素和散熱因素有哪些？答：產(chǎn)熱因素：生物熱、攪拌熱散熱因素：蒸發(fā)熱、輻射熱、顯熱Q發(fā)酵＝Q生物＋Q攪拌－Q蒸發(fā)－Q輻射4、最適發(fā)酵溫度如何選擇？答：A、根據(jù)菌種選擇；B、根據(jù)發(fā)酵階段選擇；C、發(fā)酵溫度的選擇還與培養(yǎng)基成分和濃度、發(fā)酵條件等有關(guān)。5、pH對(duì)發(fā)酵有哪些影響？發(fā)酵過程pH變化的原因是什么？答：、1、影響酶的活性；2、影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的狀態(tài)，改變細(xì)胞膜的通透性；3、影響培養(yǎng)基中某些組分的解離，進(jìn)而影響微生物對(duì)這些成分的吸收利用；4、影響菌體代謝方向，使代謝物的產(chǎn)量和比例發(fā)生改變。

原因：（1）基質(zhì)代謝（2）產(chǎn)物形成（3）菌體自溶6、引起發(fā)酵液pH上升或下降的因素有哪些？答：1、引起pH下降的因素：①培養(yǎng)基中C/N過高；②消泡劑加得過多；③生理酸性物質(zhì)的存在。2、引起pH上升的因素：①培養(yǎng)基中C/N不當(dāng)，氮源過多；②生理堿性物質(zhì)的存在；③中間補(bǔ)料時(shí)，氨水或尿素等堿性物質(zhì)加入過多7、發(fā)酵pH如何確定和控制？答ph的確定：（1）同一產(chǎn)品的最適pH值，與所用的菌種、培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件有關(guān)。（2）最適pH值是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定的。Ph的控制：（1）配制pH合適的培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基原始pH①選用不同代謝速度的碳氮源的種類和比例，使鹽類和碳源的配比平衡。②加入緩沖溶液，使培養(yǎng)基具有pH緩沖作用。（2）在發(fā)酵過程中對(duì)pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)③發(fā)酵過程中加入酸、堿或生理酸堿性物質(zhì)，或流加酸堿性的基質(zhì)，采用少量多次流加的方法。④合理控制發(fā)酵條件（溫度、通風(fēng)量），把pH控制與代謝調(diào)節(jié)結(jié)合起來

8、什么是溶解氧？溶解氧的大小受哪些因素影響？答：微生物只能利用溶解狀態(tài)下的氧影響因素：9、導(dǎo)致溶氧異常下降或上升的可能原因有哪些？答：溶氧異常情況溶氧異常下降可能原因：污染好氧菌菌體向好氧代謝途徑遷移供氧設(shè)備發(fā)生故障等溶氧異常上升可能原因：污染噬菌體，菌體完全被裂解；菌體向厭氧代謝途徑遷移10、發(fā)酵液泡沫形成的原因是什么？答：發(fā)酵過程中產(chǎn)生泡沫的原因：一是外界引進(jìn)的氣流被機(jī)械地分散形成；二是由發(fā)酵過程產(chǎn)生的氣體聚集形成發(fā)酵泡沫。11、大量泡沫會(huì)帶來哪些負(fù)作用？答：1引起“逃液”，造成原料浪費(fèi)、產(chǎn)物損失；2增加了污染雜菌的機(jī)會(huì)；3降低發(fā)酵罐的裝填系數(shù)，降低設(shè)備利用率；4泡沫影響氧傳遞，嚴(yán)重時(shí)通氣攪拌無法進(jìn)行，妨礙菌體呼吸代謝，導(dǎo)致代謝異?；蚓w自溶。5泡沫穩(wěn)定難以消除時(shí)，代謝產(chǎn)生的氣體不能及時(shí)排出，影響菌體的正常呼吸作用；6消泡劑的添加將給發(fā)酵工藝及提取工序帶來困難。泡沫的存在增加了微生物菌群的非均一性。

12、控制泡沫的方法有哪些？答：（1）調(diào)整培養(yǎng)基的成分（如：少加或緩加易起泡的原材料）（2）改變某些物理化學(xué)參數(shù)（如pH值、溫度、通氣和攪拌）；（3）改變發(fā)酵工藝：采用分批投料來控制，以減少泡沫形成的機(jī)會(huì)。（4）采用菌種選育的方法，篩選不產(chǎn)生泡沫的菌種。13、對(duì)已形成的泡沫如何消除？比較兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：對(duì)于發(fā)酵過程已形成的泡沫的消除方法有機(jī)械消泡法優(yōu)點(diǎn)不需要加入其他物質(zhì)，可減少染菌機(jī)會(huì)和對(duì)下游提取工藝的影響。缺點(diǎn)消泡效果不理想，僅可作為消泡的輔助方法；同時(shí)需要一定的設(shè)備和動(dòng)力消耗?；瘜W(xué)消泡法優(yōu)點(diǎn)消泡效果好，作用迅速，用量小，不耗能。缺點(diǎn)帶入新的物質(zhì)，給分離帶來一定的麻煩14、補(bǔ)料分批發(fā)酵有什么作用？答1、可以控制抑制性底物的濃度2、可以解除或減弱分解代謝物的阻遏3、可以使發(fā)酵過程最佳化15、補(bǔ)料的內(nèi)容包括哪些？答：1、補(bǔ)充能源和碳源，如葡萄糖、液化淀粉等。l2、補(bǔ)充氮源，如添加蛋白胨、玉米漿、酵母粉、尿素等有機(jī)氮源，或通入氨氣，既補(bǔ)充了營(yíng)養(yǎng)，還能控制發(fā)酵的pH值。l3、添加微量元素或無機(jī)鹽，如磷酸鹽、硫酸鹽、氯化鈷等；l4、對(duì)于產(chǎn)誘導(dǎo)酶的微生物，補(bǔ)料時(shí)適當(dāng)加入該酶的作用底物，可提高酶的產(chǎn)量。16、不同的染菌時(shí)期對(duì)發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生哪些影響？答：種子培養(yǎng)期染菌17、種子培養(yǎng)染菌和發(fā)酵染菌后的異常現(xiàn)象有哪些？答：1）種子培養(yǎng)染菌后的異?，F(xiàn)象?

菌體濃度異常?菌體濃度降低：感染噬菌體?菌體濃度增高：感染雜菌?

理化指標(biāo)異常?pH、溫度變化，與原有規(guī)律不同?

代謝異常?糖、氨基氮等變化不正常（２）發(fā)酵染菌后的異常現(xiàn)象?菌體濃度異常?pH值過高或過低?溶解氧及CO2水平異常?泡沫過多?代謝異常18、發(fā)酵染菌的主要原因（或途徑）有哪些？答：主要原因有：種子帶菌，無菌空氣帶菌，設(shè)備滲漏，原輔料滅菌不徹底，操作失誤和技術(shù)管理不善等。19、了解不同雜菌污染、不同規(guī)模染菌的原因分析答：（1）不同污染時(shí)間分析?種子培養(yǎng)階段染菌：通常是由種子帶菌、培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底，接種操作不當(dāng)?shù)仍蚨鹑揪?發(fā)酵前期染菌：種子帶菌、培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底，接種操作不當(dāng)、無菌空氣帶菌、設(shè)備滲漏等原因而引起。?發(fā)酵后期染菌：大部分是由空氣過濾不徹底、中間補(bǔ)料染菌、設(shè)備滲漏、泡沫頂蓋以及操作失誤而引起。（2）不同雜菌污染分析雜菌原因耐熱的芽胞桿菌培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底、設(shè)備存在死角等球菌無芽胞桿菌等種子帶菌、空氣除菌不徹底、設(shè)備滲漏、操作失誤等真菌設(shè)備滲漏、無菌室滅菌不徹底、無菌操作不當(dāng)、培養(yǎng)基滅菌不徹底等噬菌體種子污染、空氣除菌不徹底

第八章

發(fā)酵產(chǎn)物提取發(fā)酵下游工程的一般工藝流程可分為哪四步？掌握每一步驟的主要單元操作及任務(wù)。答：1、發(fā)酵液的預(yù)處理和固液分離l即去除細(xì)胞及不溶性物質(zhì)，主要單元操作方法是離心和過濾。l主要任務(wù)：去除發(fā)酵液中的固體物質(zhì)，為后續(xù)階段提供澄清、潔凈的原料液。2、產(chǎn)物的提?。ǔ醪椒蛛x）l主要單元操作方法：萃取、吸附、沉淀、離子交換、蒸發(fā)等典型方法。l主要任務(wù)：去除與目的產(chǎn)物性質(zhì)有較大差異的雜質(zhì)，使產(chǎn)物的濃度有顯著提高，而提高產(chǎn)品質(zhì)量為輔。3、產(chǎn)物的精制（高度純化）l主要單元操作方法：層析法、膜分離法、電泳法、沉淀法、離子交換法等。l主要任務(wù)：去除與目的產(chǎn)物有類似化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的雜質(zhì)，使產(chǎn)物的純度有較大程度的提高。4、成品加工l主要單元操作方法有：濃縮（蒸餾）、結(jié)晶、干燥等。發(fā)酵液預(yù)處理的目的是什么？預(yù)處理方法有哪些？各適用范圍是什么？答：1、預(yù)處理的目的

（1）改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，促進(jìn)從懸浮液中分離固形物的速率，提高固液分離的效率（2）盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后處理的某一相中（多數(shù)是液體）（3）除去發(fā)酵液中部分雜質(zhì)，以利于后續(xù)各步操作預(yù)處理的方法l1.重力法

黏度小，重力大l2.熱處理法

此法要嚴(yán)格控制加熱溫度和時(shí)間，不適用熱敏性的物質(zhì)l3.等電點(diǎn)法

適用于氨基酸、蛋白質(zhì)和其他兩性物質(zhì)的沉淀分離。

l4.絮凝法

常用于菌體細(xì)小而且粘度大的發(fā)酵液的預(yù)處理中，使菌體和蛋白質(zhì)等粒子聚集，便于過濾發(fā)酵液如何相對(duì)純化？答：1、高價(jià)無機(jī)離子的去除lCa2+的去除：加入草酸或草酸鈉lMg2+的去除：加入三聚磷酸鈉(NaP3O10)lFe3+的去除：加入黃血鹽（亞鐵氰化鉀）2、雜蛋白的去除（1）沉淀法

l酸性溶液：蛋白質(zhì)能與一些陰離子，如：三氯乙酸鹽、水楊酸鹽、鎢酸鹽、苦味酸鹽、鞣酸鹽、過氯酸鹽等形成沉淀；l堿性溶液：蛋白質(zhì)能與一些陽離子如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。（2）吸附法l加入某些吸附劑或沉淀劑吸附雜蛋白質(zhì)而除去。l如四環(huán)類抗生素的生產(chǎn)中，采用黃血鹽和硫酸鋅生成亞鐵氰化鉀鋅的膠體沉淀來吸附蛋白質(zhì)。（3）變性法

l使蛋白質(zhì)變性的方法有：加熱，調(diào)節(jié)pH，加酒精和丙酮等有機(jī)溶劑或表面活性劑等。細(xì)胞破碎的目的是什么？破碎方法有哪些？各有什么特點(diǎn)？答：目的：破壞細(xì)胞外圍結(jié)構(gòu)（細(xì)胞膜和細(xì)胞壁），使胞內(nèi)產(chǎn)物釋放出來。細(xì)胞破碎方法l根據(jù)是否存在外加作用力分為?機(jī)械法（適用于絕大多數(shù)微生物細(xì)胞的破碎）?非機(jī)械法

優(yōu)點(diǎn)：選擇性釋放產(chǎn)物，抽提的速率和收率高，產(chǎn)品破壞最少，條件溫和，不殘留細(xì)胞碎片，缺點(diǎn)：溶酶價(jià)格高，通用性差，存在產(chǎn)物抑制l按所用方法的屬性分為：?物理破碎法：高壓勻漿法（適用于酵母和大多數(shù)細(xì)菌細(xì)胞的破碎，不適用于高度分枝的微生物）擠壓法、珠磨法、超聲波破碎法（桿菌比球菌易破碎，G-細(xì)胞比G+細(xì)胞易破碎，對(duì)酵母效果較差。菌體濃度太高或介質(zhì)黏度高不利于超聲波破碎）?化學(xué)破碎法：滲透沖擊法、增溶法。

僅對(duì)細(xì)胞壁較脆弱的菌體細(xì)胞

?生物破碎法：酶溶法第九章

典型厭氧發(fā)酵1、巴斯德效應(yīng)

呼吸抑制發(fā)酵作用的現(xiàn)象稱為巴斯德效應(yīng)2、酒精發(fā)酵的微生物有哪些？答：酵母菌，少數(shù)假單胞桿菌（林氏假單胞菌）3、掌握酵母酒精生成機(jī)制答（1）酵母菌酒精生成機(jī)制在酵母體內(nèi)，葡萄糖經(jīng)代謝轉(zhuǎn)化成乙醇的生化過程主要由兩個(gè)階段組成：第一階段：葡萄糖通過EMP途徑生成丙酮酸

第二階段：在無氧條件下，由丙酮酸脫羧酶催化，丙酮酸脫羧生成乙醛和CO2，乙醛進(jìn)一步在乙醇脫氫酶作用下被還原成乙醇。（2）、細(xì)菌的酒精發(fā)酵機(jī)制少數(shù)假單胞桿菌能利用葡萄糖經(jīng)ED途徑進(jìn)行酒精發(fā)酵。ED途徑由部分EMP、部分HMP和兩個(gè)特有的酶組成。4、掌握巴斯德效應(yīng)的現(xiàn)象和機(jī)制。在酒精發(fā)酵中，能荷調(diào)節(jié)如何進(jìn)行？答：（1）現(xiàn)象：酒精生成量耗糖量/單位時(shí)間細(xì)胞的繁殖。機(jī)制：能荷調(diào)節(jié)。（2）細(xì)胞通過改變ATP、ADP和AMP的比例來調(diào)節(jié)其代謝活動(dòng)，稱為能荷調(diào)節(jié)或腺苷酸調(diào)節(jié)，不僅能調(diào)節(jié)分解代謝途徑中形成ATP的酶的活性，也能調(diào)節(jié)合成代謝途徑中利用ATP的生物合成酶類的活性。5、了解淀粉質(zhì)