微生物工藝技術(shù)復(fù)習

微生物工藝技術(shù)二、填空題1、按發(fā)酵形式區(qū)分有固態(tài)發(fā)酵、深層液態(tài)發(fā)酵；按發(fā)酵工藝流程可分為分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵、流加發(fā)酵；按發(fā)酵過程中對養(yǎng)的需求可分為厭氧發(fā)酵、好氧發(fā)酵。2、氮源主要用于構(gòu)成菌體細胞物質(zhì)，常用的氮源可分為有機氮源、無機氮源。3、滅菌的方式有：干熱滅菌法、濕熱滅菌法、輻射滅菌法、過濾除菌法、化學(xué)藥劑滅菌法。4、在菌種保藏中，有利于菌種休眠的環(huán)境條件有降低培養(yǎng)基營養(yǎng)成分、低溫、缺氧、干燥。5、使不飽和溶液變?yōu)檫^飽和溶液的方法有蒸發(fā)溶劑、降低溶液的溫度。6、化學(xué)法控制谷氨酸生產(chǎn)菌的細胞膜的滲透性，選育菌種的方向通常有生物素缺陷性、甘油缺陷性、油酸缺陷性。7、淀粉制備葡萄糖過程當中，衡量糖化終點最重要的指標是DE值。8、過濾是目前生物工業(yè)生產(chǎn)當中最經(jīng)濟最常用的空氣除菌方法。9、谷氨酸生物合成途徑包括EMP途徑、HMP途徑、TCA循環(huán)途徑、乙醛酸循環(huán)途徑、CO2固定反應(yīng)途徑。10、按菌體生長碳源的消耗糖的形成，三者之間的動力學(xué)的關(guān)系來區(qū)分發(fā)酵的類型，能清楚比較各種發(fā)酵的類型，根據(jù)發(fā)酵過程中產(chǎn)物的形成與底物利用之間關(guān)系可將發(fā)酵分為三種類型：生長耦聯(lián)型（簡單發(fā)酵型）、部分生長耦聯(lián)型（中間發(fā)酵型）、非生長耦聯(lián)型（復(fù)雜發(fā)酵型）。11、現(xiàn)今常用的測氧方法主要是基于極譜原理的電流型測氧覆膜電極，可分為極譜電極、原電池型電極。12、從染菌時間可分為四個不同時期：種子培養(yǎng)基染菌、發(fā)酵前期染菌、發(fā)酵中期染菌、發(fā)酵后期染菌。8、工業(yè)上的發(fā)酵產(chǎn)品，有四個主要類別： 微生物的菌體 、 微生物的酶 、 微生物的代謝產(chǎn)物 和 微生物轉(zhuǎn)化的化合物 。9. 碳源是組成培養(yǎng)基的主要成分之一。常用的碳源有 糖類 、 油脂 、有機酸 和低碳醇 。10.淀粉水解糖的制備方法有: 酸解法 、 雙酶法（酶解法） 和 酶酸結(jié)合法 。12. 離子交換樹脂可分為四類，有: 強酸性陽離子樹脂 、 弱酸性陽離子樹脂 、 強堿性陰離子樹脂 以及 弱堿性陰離子樹脂 。13.發(fā)酵產(chǎn)物大致分為三類，分別是 菌體 、 酶 、和 代謝產(chǎn)物 。 14. 在谷氨酸生物合成中， -酮戊二酸脫氫 酶缺失或活力極弱是谷氨酸產(chǎn)生菌的一個特征。15.泡沫消除的方法有 物理方法 、 機械消泡 和 化學(xué)消泡劑消泡 。四、名詞解釋1、生理酸性物質(zhì)：無機氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中留下了酸性物質(zhì)，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無機氮源。2、生理堿性物質(zhì)：無機氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中留下了堿性物質(zhì)，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成堿性物質(zhì)的無機氮源。3、臨界氧濃度：各種微生物的呼吸對發(fā)酵液中溶解氧濃度有一個最低要求，以c臨界表示（或以臨界溶解氧分壓pL臨界表示），微生物的臨界氧濃度一般為0.0030.05mmol/L4、生物素亞適量：在培養(yǎng)基中，大量合成谷氨酸所需的生物素濃度比菌體生長的需要量低，即為生長所需的亞適量。5、呼吸強度：單位質(zhì)量干菌體在單位時間內(nèi)所吸取的氧量。6、致死溫度：殺死微生物的極限溫度。7、理論交換量：是樹脂交換基團中所有可交換離子全部被交換時的交換容量，也就是樹脂全部可交換離子的當量數(shù)，又稱為總交換量。由離子交換樹脂的特性決定。8、致死時間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時間。9、過飽和系數(shù)：結(jié)晶過程、晶體質(zhì)量均與溶液飽和程度有關(guān)，溶液的過飽和程度可用過飽和度S（%）來表示：S=c/c*100%10、發(fā)酵熱：發(fā)酵過程中釋放出來的引起溫度變化的凈熱量稱為發(fā)酵熱，以kJ/(m3h)為單位。包括生物熱、攪拌熱、蒸發(fā)熱以及輻射熱等，即：Q發(fā)酵=Q生物+Q攪拌-Q蒸發(fā)-Q輻射。五、問答題1、試同時用所學(xué)的膜過濾除菌法（超濾）、等電點法、離子交換法設(shè)計從發(fā)酵液中提取谷氨酸的工藝流程。答：發(fā)酵醪預(yù)熱一次超濾菌體乳二次超濾菌體乳干燥 清液 清液 晶種 四效蒸發(fā)器濃縮液調(diào)酸起晶停酸育晶緩慢調(diào)酸等電點育晶連續(xù)離心分離濕谷氨酸 母液 交換吸附樹脂預(yù)處理 水洗與疏松 熱水預(yù)熱 再生解吸解吸液 前流分 高流分 后流分2、為什么使用生物素缺陷型菌株進行谷氨酸發(fā)酵時限制培養(yǎng)基中的生物素濃度可以達到控制細胞膜的滲透性？答：生物素參與了脂肪酸的生物合成，進而影響了磷脂的合成和細胞膜的形成。生物素是催化脂肪酸合成起始反應(yīng)的關(guān)鍵酶乙酰CoA羧化酶的輔酶，對脂肪酸的形成起促進作用。生物素缺陷性阻斷生物素的合成，亞適量控制生物素的添加2，抑制不飽和脂肪酸的合成，使細胞膜不完整，提高了細胞膜對谷氨酸的通透性。3、pH對微生物發(fā)酵的影響有哪些？谷氨酸發(fā)酵中如何控制pH？答：pH對微生物發(fā)酵的影響：（1）影響酶的活力從而影響微生物的生長繁殖和新陳代謝；（2）影響細胞膜所帶的電荷，改變細胞膜的通透性，從而影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的排出；（3）影響培養(yǎng)基某些組分和中間代謝產(chǎn)物的解離，從而影響微生物對它們的吸收利用，對產(chǎn)物的合成將產(chǎn)生顯著的影響；（4）引起菌體代謝途徑的改變，使代謝產(chǎn)物的合成量發(fā)生改變。谷氨酸發(fā)酵中pH的控制：通常采用流加液氨的方式進行控制，通過控制液氨的流量從而控制發(fā)酵pH。整個發(fā)酵過程中pH應(yīng)控制在稍偏堿性的狀態(tài)。谷氨酸合成階段的氮源需求量遠大于菌體生長階段，發(fā)酵中期控制的pH應(yīng)高于發(fā)酵前期，且在時間推移過程中，液氨流量應(yīng)逐漸增大，pH呈逐漸升高趨勢，進入發(fā)酵后期，對氮源的需求量逐漸減少，流加量應(yīng)逐漸減少，臨近發(fā)酵結(jié)束可控制pH為7.06.6。4、種子擴大培養(yǎng)的目的是什么？寫出一個谷氨酸二級擴大培養(yǎng)的流程。 答：種子擴大培養(yǎng)的目的就是為每次發(fā)酵罐的投料生產(chǎn)提供數(shù)量足夠的、活力旺盛的種子。二級擴大培養(yǎng)流程：斜面菌種一級種子的搖床培養(yǎng)二級種子的種子罐培養(yǎng)發(fā)酵罐的發(fā)酵5、為什么工業(yè)上常選擇高溫短時的滅菌方式？ 答：高溫短時可以減少培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的破壞6、比較酸解法和酶解法的優(yōu)缺點。 答：優(yōu)點 缺點 酸解法過濾速度快、對淀粉質(zhì)量要求不高對設(shè)備要求高、糖液顏色深、糖液質(zhì)量差 酶解法專一性強、條件溫和、糖液質(zhì)量好、耗能量低、過濾速度慢、對淀粉質(zhì)量要求高、復(fù)雜、7、用等電點法提取谷氨酸的原理？答：等電點法提取谷氨酸時谷氨酸發(fā)酵液不經(jīng)除菌或經(jīng)除菌、不經(jīng)濃縮或濃縮處理，常溫或低溫甲酸調(diào)pH至谷氨酸的等電點（pH3.22），使谷氨酸呈過飽和狀態(tài)而結(jié)晶析出的方法。8、與實消相比，連消有哪些優(yōu)缺點？答：優(yōu)點：培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的破壞較少、發(fā)酵罐利用率高、使用蒸汽均衡、可采用自動控制，減輕勞動強度 缺點：不適用于少量或單獨滅菌的特殊物料、9、在好氧深層培養(yǎng)中，溶解氧是需氧微生物生長所必需的，在發(fā)酵過程中，影響好氧的因素有哪幾個方面？答：攪拌、空氣線速度、空氣分布器的形狀、發(fā)酵液的粘度、發(fā)酵液深度、氧分壓、發(fā)酵液的性質(zhì)、發(fā)酵罐的高徑比、發(fā)酵罐的體積。影響耗氧因素：1、培養(yǎng)基成分和補料：培養(yǎng)基的成分和濃度顯著影響耗氧；培養(yǎng)液營養(yǎng)豐富，菌體生長快，耗氧量大；發(fā)膠濃度高，耗氧量大；發(fā)酵過程補料或補糖，微生物對氧的攝取量隨著增大。2、菌齡影響耗氧：呼吸旺盛、耗氧力強，發(fā)酵后期菌體處于衰老狀態(tài)，耗氧能力自然減弱。3、發(fā)酵條件影響耗氧：在最適條件下發(fā)酵，好氧量大。在發(fā)酵過程中，排除有毒代謝產(chǎn)物如二氧化碳、揮發(fā)性的有機酸和過量的氨，也有利于提高菌體的攝氧量。10、谷氨酸發(fā)酵流加糖的目的？答：補充碳源11、為什么糖制原料發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時要控制乙醛酸循環(huán)與CO2固定反應(yīng)的比例？答：糖的分解代謝途徑與CO2固定的適當比例是提高谷氨酸對糖的收率的關(guān)鍵問題。六、看圖回答問題1、空氣除菌的機理和空氣流速的關(guān)系 答：空氣除菌機理包括：慣性沖擊滯留作用機理、攔截滯留作用機理、布朗擴散機理、重力沉降作用機理、靜電吸附作用機理。當空氣流過介質(zhì)時，上述5種除菌機理同時起作用，不過氣流速度不同，其主要作用的機理也就不同。當氣流速度較大時除菌效率隨氣流流度的增加而增加，此時慣性沖擊起主要作用；當氣流速度較小時，除菌效率隨氣流流度的增加而降低，此時擴散起主要作用；當氣流速度中等時，可能是截留起主要作用。如果空氣流速過大，除菌效率又下降，則是由于已被捕集的微粒又被湍動的氣流夾帶返回到空氣中。2.請說明下圖的控制作用原理及優(yōu)缺點。原理：溶解氧控制：谷氨酸生產(chǎn)菌是好氧微生物，其氧化酶系存在于細胞內(nèi)原生質(zhì)中，只能利用溶解于液體中的氧，故菌體生長、繁殖以及代謝受到溶解氧濃度的直接影響。PH控制：PH電極是一種產(chǎn)生電壓信號的電化學(xué)元件，其內(nèi)阻相當高，產(chǎn)生的電位只能由一種高輸入阻抗的直流放大器來獲取微量電流，以測量PH。優(yōu)點：便于控制；缺點：靈敏