發(fā)酵工程試題及答案

加速期：經(jīng)過(guò)遲滯期后，細(xì)胞開(kāi)始大量繁殖，進(jìn)入一個(gè)短暫的加速期并很快到達(dá)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期：微生物經(jīng)過(guò)遲滯期的調(diào)整后，進(jìn)入快速生長(zhǎng)階段，使細(xì)胞數(shù)目喝菌體質(zhì)量的增長(zhǎng)隨培養(yǎng)時(shí)間成直線上升。Monod方程：菌體生長(zhǎng)比速與限制性基質(zhì)濃度的關(guān)系方程。減速期：微生物群體不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持指數(shù)生長(zhǎng)，因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏，代謝產(chǎn)物的積累，從而導(dǎo)致生長(zhǎng)速率下降，進(jìn)入減速期。穩(wěn)定生長(zhǎng)期：微生物在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期，隨著基質(zhì)的消耗，基質(zhì)不能支持微生物的下一次細(xì)胞分裂。衰亡期：隨著基質(zhì)的嚴(yán)重缺乏，代謝產(chǎn)物的更多積累，細(xì)胞的能量?jī)?chǔ)備消耗完畢以及環(huán)境條件如溫度，PH，無(wú)機(jī)離子濃度的惡劣變化，使細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入衰亡期簡(jiǎn)單反應(yīng)型：底物以恒定的化學(xué)計(jì)量轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，沒(méi)有中間產(chǎn)物的積累并行反應(yīng)型：底物以不定的化學(xué)計(jì)量轉(zhuǎn)化為一種以上的產(chǎn)物，而且產(chǎn)物生成速率隨底物濃度而變化，無(wú)中間產(chǎn)物的積累。串聯(lián)反應(yīng)型：底物形成產(chǎn)物前積累一定程度的中間產(chǎn)物。分段反應(yīng)型：底物形成產(chǎn)物前全部轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物，再由中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物。復(fù)合反應(yīng)型：大多數(shù)發(fā)酵反應(yīng)即底物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的聯(lián)合反應(yīng)。得率：生成的菌體或產(chǎn)物與消耗的基質(zhì)的關(guān)系。 最大生產(chǎn)率：指發(fā)酵時(shí)間按從對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期開(kāi)始至發(fā)酵結(jié)束計(jì)算得出的生產(chǎn)率。開(kāi)放式連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵：指在連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵系統(tǒng)中，微生物細(xì)胞隨發(fā)酵液一起從發(fā)酵容器中流出，細(xì)胞的流出速率與新細(xì)胞的生成速率相等。封閉式連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵：指在連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵系統(tǒng)中，只允許發(fā)酵液從發(fā)酵容器中流出，而使微生物細(xì)胞保留在發(fā)酵容器中。單級(jí)式連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵：采用單個(gè)發(fā)酵容器進(jìn)行的連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵系統(tǒng)。多級(jí)式連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵：采用多個(gè)發(fā)酵容器串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行的連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵系統(tǒng)。恒濁器：指通過(guò)光電池檢測(cè)發(fā)酵容器中發(fā)酵液的濁度，使發(fā)酵容器中的微生物細(xì)胞濃度保持恒定，從而保證微生物以最大的生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)。恒化器：通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)使發(fā)酵容器中限制性基質(zhì)的濃度保持恒定，從而保持微生物恒定的生長(zhǎng)速率。循環(huán)式連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵：由發(fā)酵容器流出的帶有或不帶有細(xì)胞的發(fā)酵液再返回發(fā)酵容器本身的連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵系統(tǒng)。非循環(huán)式連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵：由發(fā)酵容器流出的帶有或不帶有細(xì)胞的發(fā)酵液不再返回發(fā)酵容器本身的連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵系統(tǒng)。微生物生長(zhǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用：指在微生物生長(zhǎng)過(guò)程中，與限制性基質(zhì)結(jié)構(gòu)相似的抑制劑，它與限制性基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)性與微生物結(jié)合，微生物不能同時(shí)與競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑和限制性基質(zhì)結(jié)合。稀釋率：表示單位時(shí)間新鮮培養(yǎng)基流入培養(yǎng)器的體積與培養(yǎng)器總體積之比。調(diào)節(jié)稀釋率：在開(kāi)放式單級(jí)均勻混合非循環(huán)連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)中，通過(guò)人為調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)液流入發(fā)酵器的速度。基質(zhì)的消耗速率=流入的基質(zhì)速率-流出的基質(zhì)速率-細(xì)胞生長(zhǎng)基質(zhì)消耗速率-菌體維持基質(zhì)消耗速率-產(chǎn)物生成基質(zhì)消耗速率產(chǎn)物濃度的變化=產(chǎn)率流出率發(fā)酵罐：是培養(yǎng)微生物和動(dòng)植物細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)生物量或其代謝產(chǎn)物的容器。攪拌器：在發(fā)酵罐中實(shí)現(xiàn)一系列混合，包括氣液混合，分散空氣，氧的傳遞，熱量傳遞，固體微粒的懸浮和保持整個(gè)罐內(nèi)環(huán)境條件的一致。攪拌器可分為：圓盤渦輪式。嵌葉圓盤式，變傾角變?nèi)~寬開(kāi)啟渦輪式和螺旋槳式。擋板的作用：改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，消除中心漩渦，促使液體激烈翻動(dòng)，增加溶氧量?？諝夥稚⒀b置的作用：吹入無(wú)菌空氣，并使空氣均勻分布。軸封作用：對(duì)灌頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄露和污染雜菌。公稱容積：發(fā)酵罐的圓柱部分和底封頭容積之和。氣升式發(fā)酵罐：氣體通過(guò)噴嘴從上導(dǎo)管底部進(jìn)入，由于上導(dǎo)管和下導(dǎo)管內(nèi)的流體密度不同，因而形成了料液循環(huán)的驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)料液循環(huán)。自吸式發(fā)酵罐：不需要空氣壓縮機(jī)，在攪拌過(guò)程中自動(dòng)吸入空氣的發(fā)酵罐。半自吸式通風(fēng)發(fā)酵罐：在自吸管上安裝壓力送風(fēng)管，補(bǔ)充空氣的不足。貼壁生長(zhǎng)：動(dòng)物細(xì)胞比微生物細(xì)胞需要更多的營(yíng)養(yǎng)，且大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞需依附著在固體或半固體的表面才能生長(zhǎng)。旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)：反應(yīng)器攪拌柔和，培養(yǎng)液可以連續(xù)地通過(guò)旋轉(zhuǎn)的不銹鋼或陶瓷過(guò)濾器從反應(yīng)器中流出。功率準(zhǔn)數(shù)：液體受到外力與慣性力的比值。雷諾系數(shù)：液體慣性力與粘滯力的比值。彬漢塑性：當(dāng)彬漢塑性流體的剪應(yīng)力高于一個(gè)閥值后其剪切速率才與其剪應(yīng)力成正比。擬塑性流體：表現(xiàn)黏度隨著剪切速率的增加而減小，許多多聚體溶液表現(xiàn)出了擬塑性。凱松體流體：表現(xiàn)黏度如同擬塑性流體隨著剪切速率的增加而降低。液泛：由于空氣流速和攪拌轉(zhuǎn)速不匹配，流體的流動(dòng)以空氣流為主的現(xiàn)象。不均勻型：在高的氣速下，在發(fā)酵罐的底部產(chǎn)生的氣泡不均勻，氣泡聚合導(dǎo)致不同部位液體的密度不同，由于液體密度的不同而產(chǎn)生的循環(huán)流動(dòng)。比擬放大：增加發(fā)酵生產(chǎn)的規(guī)模，如從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模到中試規(guī)模，或者從中試規(guī)模到生產(chǎn)規(guī)模。比擬縮?。耗M工業(yè)生產(chǎn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室或中試試驗(yàn)。溶解氧：發(fā)酵過(guò)程中，微生物只能利用溶解于液體的氧氣。臨界氧濃度：滿足微生物呼吸最低限度的溶解氧濃度。泡沫：氣體被分散在液體中的一種膠體體系，氣液之間被一層液膜隔開(kāi)。機(jī)械消沫：一種物理消沫作用，依靠機(jī)械的強(qiáng)烈振動(dòng)或壓力的變化促使泡沫破裂。反饋控制：最簡(jiǎn)單的控制回路。比例控制：指控制器對(duì)測(cè)量組件對(duì)環(huán)境變化產(chǎn)生的輸入信號(hào)的反應(yīng)而產(chǎn)生的輸出信號(hào)的變化是按比例的。微分控制：一種輸出能根據(jù)偏差的變化速度來(lái)動(dòng)作的控制作用，輸出的信號(hào)是偏差信號(hào)的比例及微分。發(fā)酵工業(yè)用的主要原料：玉米 小麥 大麥 薯干 高粱預(yù)處理：物料的除雜，篩選和粉碎熱處理：物料的糊化，糖化和滅菌物料的粉碎：濕式粉碎 干式粉碎濕式粉碎：將水和原料一起加入粉碎機(jī)中粉碎成粉漿。氣流輸送：又稱風(fēng)力輸送，借助空氣在密閉管道內(nèi)的高速流動(dòng)，物料在氣流中被懸浮輸送到目的地的一種輸送方式。吸嘴：真空氣流輸送系統(tǒng)的進(jìn)料裝置。離心泵：使用范圍最廣的流體輸送設(shè)備，既能輸送低黏度的溶液，也能輸送含懸浮物的溶液。螺桿泵：一種旋轉(zhuǎn)式容積泵，利用一根或數(shù)根螺桿與螺腔的相互口齒合使空間容積變化來(lái)輸送液體?；炷和瑫r(shí)包括絮凝和凝聚作用的過(guò)程。離心沉降：微粒沿徑向沉降，作用于沉降微粒的加速度為離心加速度，它沿徑向發(fā)生變化，沉降的速度隨著微粒所處置的半徑增大而增大。沉降器：用重力沉降實(shí)現(xiàn)分離的設(shè)備。茶杯效應(yīng)：依據(jù)茶杯效應(yīng)的漩渦原理進(jìn)行操作的。鼓泡點(diǎn)試驗(yàn)法：把待測(cè)式的過(guò)濾介質(zhì)覆蓋在開(kāi)有篩孔的空心圓盒頂蓋上，再用同樣開(kāi)有篩孔的蓋板夾持并緊固。助濾劑：用于過(guò)濾的一種顆粒均勻，質(zhì)地堅(jiān)硬，不可壓縮的輔助過(guò)濾介質(zhì)。傳統(tǒng)過(guò)濾槽的主要構(gòu)件：慮板 麥芽汁導(dǎo)管 過(guò)濾旋塞 鵝頸管和耕槽器。離心沉降：借慣性離心力的作用使連續(xù)介質(zhì)中的分散質(zhì)產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)的分離。離心過(guò)濾：濾液借慣性離心力作用迅速穿過(guò)濾餅及過(guò)濾介質(zhì)而固體顆粒被截留的分離。離心分離：離心沉降和離心過(guò)濾的統(tǒng)稱。離心澄清機(jī)：借離心沉降速度的不同將懸浮液中的液相和固相分開(kāi)的離心機(jī)。離心分離機(jī)：把輕重不同，互不溶解的兩種液體分開(kāi)的離心機(jī)。碟片式分離機(jī)：一種高速沉降離心機(jī)，它利用轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的一組錐形碟片和轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力工作。鹽析：向蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度的中性鹽，以破壞蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)，使蛋白質(zhì)的溶解度降低而從溶液中析出的現(xiàn)象。鹽溶：中性鹽濃度較低時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度增加。等電點(diǎn)：在特定的PH溶液中，當(dāng)所帶正電荷數(shù)等于負(fù)電荷數(shù)，即所帶靜電荷為零時(shí)，蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中不再移動(dòng)，此時(shí)溶液的PH值。吸附作用：物質(zhì)從流體相濃縮到固體表面從而達(dá)到分離的過(guò)程吸附物：被吸附的物質(zhì)。吸附劑：在表面上發(fā)生吸附作用的固體。物理吸附：吸附劑與吸附物之間通過(guò)分子間引力產(chǎn)生的吸附。解吸：在吸附的同時(shí)，吸附物分子由于熱運(yùn)動(dòng)會(huì)離開(kāi)吸附劑表面。化學(xué)吸附：吸附劑和吸附物之間有電子轉(zhuǎn)移，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的吸附。離子交換分離技術(shù)：基于不溶性高分子化合物作為層析物質(zhì)的一種分離方法。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂：活性離子帶正電荷，則可以和溶液中的陽(yáng)離子發(fā)生交換。離子交換纖維素：以天然纖維素分子為母體，通過(guò)酯化，醚化等化學(xué)反應(yīng)，引入可交換的離子基團(tuán)，構(gòu)成一種半合成的離子交換劑。離子交換葡聚糖：葡聚糖經(jīng)環(huán)氧丙烷交聯(lián)后形成的具有多孔三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和離子交換功能基團(tuán)的多糖衍生物。樹(shù)脂的有效粒徑：以百分之九十粒子可以通過(guò)其相對(duì)應(yīng)的篩孔直徑。真密度：樹(shù)脂在干燥時(shí)的密度。靜態(tài)交換：將樹(shù)脂與交換溶液混合置于一定的容器中攪拌進(jìn)行。動(dòng)態(tài)交換：將樹(shù)脂裝柱，交換溶液以平流方式通過(guò)柱床進(jìn)行交換。洗脫：離子交換完成后將樹(shù)脂所吸附的物質(zhì)釋放出來(lái)重新轉(zhuǎn)入溶液的過(guò)程。膜：指能將流體分隔成兩部分，對(duì)流體中的物質(zhì)可按大小不同進(jìn)行分離的薄層物質(zhì)。濃差極化：指在膜分離過(guò)程中，由于水透過(guò)膜，因而在膜表面的溶質(zhì)濃度增高，形成溶質(zhì)的濃度梯度。膜裝置：由膜，固體膜的支撐體，間隔物已經(jīng)收納這些部件的容器構(gòu)成的一個(gè)單元。微濾：以靜壓差為推動(dòng)力，利用膜的篩分作用進(jìn)行物質(zhì)分離的膜分離過(guò)程。超濾：在靜壓差為推動(dòng)力的作用下，原料液中大于膜孔的大粒子溶質(zhì)被膜截留，小于膜孔的小溶質(zhì)粒子通過(guò)濾膜，從而實(shí)現(xiàn)不同大小物質(zhì)的分離，其分離機(jī)理一般認(rèn)為是機(jī)械篩分原來(lái)，屬于壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離過(guò)程。反滲透：以膜兩側(cè)靜壓差為推動(dòng)力，克服溶劑的滲透壓，通過(guò)反滲透膜的選擇透過(guò)性使溶劑透過(guò)而離子物質(zhì)被截留，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液體混合物進(jìn)行分離的膜過(guò)程。滲透現(xiàn)象：水從濃度低的溶液透過(guò)膜遷移到濃度高的溶液的現(xiàn)象。提濃：將發(fā)酵成熟醪中的酒精提取出來(lái)并提高濃度至95%以上。粗餾塔的作用：將發(fā)酵成熟醪中的酒精和所有的揮發(fā)性雜質(zhì)蒸出，在正常操作情況下，要求酒槽中酒精的含量在0.04%以下。精餾塔的作用：把粗餾塔的酒精蒸汽或液體蒸餾提取到產(chǎn)品要求的濃度，并分離雜質(zhì)使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。爬膜現(xiàn)象：環(huán)形流液體的上升是靠高速蒸汽流對(duì)液層的拖帶而形成。晶體：純的，化學(xué)均一性的固體，同一晶體內(nèi)各個(gè)不同部位的成分和結(jié)構(gòu)是相同的。 2、發(fā)酵生長(zhǎng)因子 從廣義上講，凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量的有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長(zhǎng)因子 3、菌濃度的測(cè)定 是衡量產(chǎn)生菌在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中菌體量的變化，一般前期菌濃增長(zhǎng)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)酵罐中，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) 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 8、次級(jí)代謝產(chǎn)物 是指微生物在一定生長(zhǎng)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(wú)明確功能的物質(zhì)過(guò)程，這一過(guò)程的產(chǎn)物，即為次級(jí)代謝產(chǎn)物。 9、實(shí)罐滅菌 實(shí)罐滅菌（即分批滅菌）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(guò)程稱為實(shí)罐滅菌，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(guò)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(guò)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過(guò)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(guò)程。這一過(guò)程的產(chǎn)物即為初級(jí)代謝產(chǎn)物。12、倒種 ：一部分種子來(lái)源于種子罐，一部分來(lái)源于發(fā)酵罐。 13、維持消耗（m） 指維持細(xì)胞最低活性所需消耗的能量，一般來(lái)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)。16、發(fā)酵熱 ：所謂發(fā)酵熱就是發(fā)酵過(guò)程中釋放出來(lái)的凈熱量。什么叫凈熱量呢？在發(fā)酵過(guò)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，而罐壁散熱、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) 20、回復(fù)突變 由突變型回到野生型的基因突變 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(zhǎng) 繁殖所需的一組營(yíng)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(yíng)養(yǎng)外的其它所必須的條件。fermentation(發(fā)酵)：利用生物細(xì)胞（含動(dòng)植物、微生物），在合適條件下經(jīng)特定的代謝途徑轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)物菌體的過(guò)程。bioengineering(生物工程)：以生物科學(xué)和生物技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合化學(xué)工程，機(jī)械工程，控制工程，環(huán)境工程等工程科學(xué)，研究或發(fā)展利用生物體系或其中的一部分生產(chǎn)有益于社會(huì)的產(chǎn)品或達(dá)到一定社會(huì)目標(biāo)的過(guò)程科學(xué)。廣義上說(shuō)是指運(yùn)用生物科學(xué)知識(shí)及工程學(xué)的原理，開(kāi)發(fā)利用生物材料為人類社會(huì)提供產(chǎn)品和服務(wù)的工程技術(shù)。狹義上是指以基因工程技術(shù)為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)的總稱biocatalyst(生物催化劑)：傳統(tǒng)發(fā)酵所利用的微生物外，還包括現(xiàn)在生物技術(shù)所利用的動(dòng)植物細(xì)胞或細(xì)胞中的酶isolation of strain(菌種分離)：根據(jù)生產(chǎn)要求和菌種特征性采用各種不同的篩選方法從眾多的雜菌種分離出所需的性能良好的純種Strain breeding (菌種選育)：從分離篩選獲得的有價(jià)值菌種中經(jīng)過(guò)人工選育出各種突變體以大幅提高了菌種產(chǎn)生有價(jià)值的代謝產(chǎn)物的水平，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，去除不需要的代謝產(chǎn)物或產(chǎn)生新代謝產(chǎn)物Culture preservation/maintenance of culture(菌種保藏)：根據(jù)菌種的生理生化特點(diǎn)，人為創(chuàng)造條件使孢子或菌體的生長(zhǎng)代謝活動(dòng)盡量降低，以減少其變異Degeneration of culture/strain deterioration(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Inoculum enlargement(種子擴(kuò)大培養(yǎng))：指將保藏在砂土管、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，在經(jīng)過(guò)搖瓶或靜置培養(yǎng)，以及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得發(fā)酵產(chǎn)量高、生產(chǎn)性能穩(wěn)定、數(shù)量充足、不被雜菌和噬菌體污染的生產(chǎn)菌種的純種制備過(guò)程Seed age(接種齡)：指種子罐中培養(yǎng)的菌絲體移入下一級(jí)種子罐或發(fā)酵罐式的培養(yǎng)時(shí)間Seed volume/inoculum size(接種量)：指移入種子液的體積和接種后培養(yǎng)液體積的比Fermentation industrial raw material(發(fā)酵工業(yè)原料)：通常以糖質(zhì)或淀粉質(zhì)等碳水化合物為主，加入少量有機(jī)氮源和無(wú)機(jī)氮源，只要不含毒物，一般無(wú)精制的必要Fermentation medium(發(fā)酵培養(yǎng)基)：是指提供微生物生長(zhǎng)繁殖和生物合成各種代謝產(chǎn)物所需要的，按照一定的比例配置的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的混合物Growth factor(生長(zhǎng)因子)：具有刺激細(xì)胞生長(zhǎng)活性的因子。一類通過(guò)與特異的、高親和的細(xì)胞膜受體結(jié)合，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)與其他細(xì)胞功能等多效應(yīng)的多肽類物質(zhì)Starch dextrinization/gelatinzation/pasting(淀粉的糊化)：淀粉顆粒由于受熱吸水膨脹，晶體結(jié)構(gòu)消失，便成糊狀液體的現(xiàn)象Starch thinning(淀粉液化)：利用液化酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖等，使黏度大為降低，流動(dòng)性提高Compound reaction(葡萄糖的復(fù)合反應(yīng))：在淀粉的糖化水解過(guò)程中，生生的一部分葡萄糖受酸和熱的催化作用，能通過(guò)糖苷鍵聚合，失掉水分子，生成二糖、三糖和其他低聚糖等的反應(yīng)Catabolic reaction(葡萄糖的分解反應(yīng))：在淀粉水解過(guò)程中，一部分葡萄糖容易脫水分解成為5-羥基糠醛，后者因性質(zhì)不穩(wěn)定而分解成一線丙酸和甲酸等物質(zhì)Sterilize(滅菌)：是采用物理或化學(xué)方法殺死或出去物料、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Batch sterilization(間歇滅菌)：就是將配置好的培養(yǎng)基放在發(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)行加熱滅菌的過(guò)程Continuous sterilization(連續(xù)滅菌)：將配置好的培養(yǎng)基在通入發(fā)酵罐時(shí)進(jìn)行加熱、保溫、降溫的滅菌過(guò)程Sterilization by airfiltration(空氣過(guò)濾除菌)：空氣過(guò)濾所用的過(guò)濾介質(zhì)，其間隙一般大于細(xì)胞顆粒，空氣中的微生物菌體亦可靠氣流通過(guò)濾層時(shí)，基于濾層的層層阻礙，迫使空氣在流動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)無(wú)數(shù)次改變氣流速度大小和方向的繞行運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致微生物微粒于濾層纖維間產(chǎn)生撞擊、攔截、布朗運(yùn)動(dòng)、重力及靜電引力的運(yùn)動(dòng)從而把微生物顆粒截留、捕集在纖維表面上，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾的目的Intensity of respiratory/oxygen quotient(呼吸強(qiáng)度)：指單位干菌體在單位時(shí)間內(nèi)所吸取的氧量Oxygen saturation(耗氧速度)：指單位體積的培養(yǎng)液在單位時(shí)間內(nèi)的吸氧量Optimal synthetic biology oxygen concentration生物合成最適氧濃度：使微生物生長(zhǎng)和代謝速率所需的氧最適濃度Oxygen transfer sfficiency(氧傳遞效率)：在單位時(shí)間內(nèi)，氧氣從空氣氣泡傳遞到微生物內(nèi)的量Metabolic control fermentation（代謝控制發(fā)酵）：人為地改變微生物代謝調(diào)控機(jī)制，使用中間代謝產(chǎn)物過(guò)量積累。Biological oxidation(生物氧化)：生物氧化就是發(fā)生在活細(xì)胞內(nèi)的一系列產(chǎn)能性氧化反應(yīng)的總稱Constiutive enzyme(組織酶)：是菌體生長(zhǎng)繁殖所必須的酶系，他的產(chǎn)生一般不受培養(yǎng)基成分影響Inducible enzyme（誘導(dǎo)酶）：是僅當(dāng)培養(yǎng)基中含有一定量的誘導(dǎo)物時(shí)才能形成，以適應(yīng)底物的特殊需要Enzyme synthesis repression (酶的合成阻遏)：在某些代謝途徑中，末端產(chǎn)物過(guò)量會(huì)阻遏酶的合成由此來(lái)調(diào)節(jié)代謝速率，減少末端產(chǎn)物合成這種現(xiàn)象叫Terminal repression(末端代謝產(chǎn)物阻遏)：由于某些代謝途徑中的末端產(chǎn)物過(guò)量積累而引起酶合成的阻遏Catabo;ite repression(分解代謝產(chǎn)物阻遏)：當(dāng)微生物細(xì)胞所處的環(huán)境中同時(shí)存在可利用的兩種底物時(shí)，一種先被利用或利用較快的底物會(huì)阻遏另一種底物有關(guān)酶的的合成Glucose effect/glucose repression(葡萄糖效應(yīng))：葡萄糖的分解代謝產(chǎn)物阻遏了分解利用乳糖等其他糖類的有關(guān)酶的合成這種阻遏Regulatory enzyme(調(diào)節(jié)酶)：是指對(duì)代謝途徑的反應(yīng)速度起調(diào)節(jié)作用的酶，他們的分子一般具有明顯的活性部位和調(diào)節(jié)部位。位于一個(gè)或多個(gè)代謝途徑內(nèi)的一個(gè)關(guān)鍵部位的酶，他的活性可因調(diào)節(jié)劑結(jié)合而改變。有調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)的功能，調(diào)節(jié)酶一般可分為別構(gòu)酶和共價(jià)調(diào)節(jié)酶Energy charge(能荷)：是一個(gè)人為設(shè)定的，能表示細(xì)胞能量狀態(tài)的參數(shù)，是生產(chǎn)或利用高能磷酸根的代謝途徑的主要調(diào)節(jié)因素Forked intermadiate metabolite(分叉中間體)：糖代謝中間體，即可用來(lái)合成初級(jí)代謝產(chǎn)物，又可用來(lái)合成次級(jí)代謝產(chǎn)物的中間體，fermentation kinetics發(fā)酵動(dòng)力學(xué)：是研究各種環(huán)境因素與微生物代謝活動(dòng)之間的相互作用隨時(shí)間變化的規(guī)律的科學(xué)。以研究發(fā)酵過(guò)程的反應(yīng)速率和環(huán)境因素對(duì)速率的影響為主要內(nèi)容。通過(guò)發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的研究，可進(jìn)一步了解微生物的生理特征，菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成的合適條件，以及各種發(fā)酵參數(shù)之間的關(guān)系，為發(fā)酵過(guò)程的工藝控制、發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)放大和用計(jì)算機(jī)對(duì)發(fā)酵過(guò)程的控制創(chuàng)造條件turbidostat恒濁器：一種連續(xù)培養(yǎng)微生物的裝置?？梢愿鶕?jù)培養(yǎng)液中的微生物的濃度，通過(guò)光電系統(tǒng)觀控制培養(yǎng)液的流速，從而使微生物高密度的以恒定的速度生長(zhǎng)chemostat恒化器：它以恒定的速度流出培養(yǎng)液，使容器中的微生物生長(zhǎng)繁殖始終低于最快生長(zhǎng)速度。這種容器反映的是培養(yǎng)基的化學(xué)環(huán)境恒定bioreactor生物反應(yīng)器：利用生物催化劑為細(xì)胞培養(yǎng)（或發(fā)酵）或酶反應(yīng)提供良好的反應(yīng)環(huán)境的設(shè)備Fermentation dye bacteria發(fā)酵染菌：是指在發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程中侵入了有礙生產(chǎn)的其他微生物1、發(fā)酵過(guò)程的特點(diǎn)答：1）發(fā)酵過(guò)程通常在常溫下進(jìn)行，一般操作條件比較溫和，各種設(shè)備不用考慮防爆問(wèn)題，對(duì)設(shè)備要求相對(duì)較低，還可是一種設(shè)備多種用途2）發(fā)酵生產(chǎn)所用的原料主要以農(nóng)產(chǎn)品及其加工產(chǎn)品，屬可再生資源3）發(fā)酵過(guò)程中的反應(yīng)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)能像單一反應(yīng)那樣在單一生物器中進(jìn)行4）發(fā)酵工業(yè)與其他工業(yè)相比，相對(duì)投資較少，見(jiàn)效較快具有經(jīng)濟(jì)和效能的統(tǒng)一性2、發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)流程：答：1）原料預(yù)處理2）培養(yǎng)基的配置3）發(fā)酵設(shè)備和培養(yǎng)基滅菌4）無(wú)菌空氣的制備5）菌種的制備和擴(kuò)大培養(yǎng)6）發(fā)酵7） 產(chǎn)品及分離提純工藝3、發(fā)酵工業(yè)發(fā)展的歷史進(jìn)程、重要?dú)v史階段和典型技術(shù)1）天然發(fā)酵階段，從史前到19世紀(jì) 釀酒技術(shù)2）純培養(yǎng)技術(shù)的建立，主要為19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代，德國(guó)利斯特科赫完成細(xì)菌純培養(yǎng)技術(shù)3）通氣攪拌發(fā)酵技術(shù)建立，1929年開(kāi)始到1942年青霉素發(fā)酵生產(chǎn)成功4）代謝控制發(fā)酵和現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，木下祝郎發(fā)明代謝控制發(fā)酵技術(shù)，使谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化4、誘變育種的一般過(guò)程性及注意事項(xiàng)答：過(guò)程為：1出發(fā)菌株的選擇 必須了解用作誘變的出發(fā)菌株的產(chǎn)量、形態(tài)、生理等方面的情況2誘變劑的使用方法 右邊的方法單一誘變劑處理和用兩種以上的誘變劑處理菌種的復(fù)合誘變劑處理3誘變劑的劑量選擇 對(duì)不同微生物誘變劑的使用劑量不同一般突變率隨劑量的增加而提高而后再提高則下降4突變菌株的篩選 篩選要經(jīng)過(guò)初篩和復(fù)篩過(guò)程才能得到所需的菌株5、種子應(yīng)滿足的條件：答：1）菌種的純種培養(yǎng)物總量適宜，以保證發(fā)酵罐中有適當(dāng)?shù)慕臃N量2）微生物菌種的生命力旺盛，移接到發(fā)酵罐中后能迅速生長(zhǎng)利于縮短延滯期，提高發(fā)酵設(shè)備利用率3）菌種能保持穩(wěn)定的生產(chǎn)性能，生理狀態(tài)穩(wěn)定4）無(wú)雜菌和噬菌體污染6、種子質(zhì)量的判斷標(biāo)準(zhǔn)：1）細(xì)胞或菌體 細(xì)胞種子要求菌體健壯、形態(tài)一致、均勻整齊，霉菌和放線菌要求菌絲粗壯，對(duì)某些染料著色能力強(qiáng)、生長(zhǎng)旺盛，菌絲分支情況和內(nèi)含物情況良好2）生化指標(biāo) 種子液的糖、氮、磷含量的變化和PH變化噬菌體生長(zhǎng)繁殖、物質(zhì)代謝的反應(yīng)3）產(chǎn)物生產(chǎn) 種子液中產(chǎn)物的生產(chǎn)量是多種發(fā)酵產(chǎn)品發(fā)酵中考察種子質(zhì)量的重要指標(biāo)4）酶活力 種子液中酶的活力可能與產(chǎn)物的合成能力有一定的關(guān)系，7、種子擴(kuò)大培養(yǎng)的原因：發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大，發(fā)酵罐容積8、發(fā)酵培養(yǎng)基應(yīng)滿足的條件答：發(fā)酵培養(yǎng)基既要使種子接種后能迅速生長(zhǎng)，以達(dá)到一定的菌體濃度，有要使長(zhǎng)好的菌體能迅速合成所需物。因此，發(fā)酵培養(yǎng)基的組成除有菌體生長(zhǎng)所必需的元素和化合物外，還要有合成產(chǎn)物所需的特定元素、前體和促進(jìn)劑等10、為什么要進(jìn)行淀粉水解，水解的方法有哪些？介紹其含義、優(yōu)缺點(diǎn)大多數(shù)生產(chǎn)菌都不能直接利用或僅微弱利用淀粉，所以必須將淀粉質(zhì)原料水解為葡萄糖等可發(fā)酵性糖類。水解的方法可根據(jù)采用的水解催化劑的不同分為：酸水解、酶水解法、酸酶結(jié)合水解法。酸水解法 以酸為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法。優(yōu)點(diǎn)：該法具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)易、生產(chǎn)周期短、設(shè)備生產(chǎn)能力大等。缺點(diǎn)：對(duì)設(shè)備要求有耐腐蝕性、耐高溫、耐高壓，對(duì)淀粉原料要求嚴(yán)格必須是精制淀粉，淀粉乳濃度不能過(guò)高，而且淀粉副反應(yīng)較多。酶水解法：利用液化酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖等在利用糖化酶將糊精或低聚糖近一步水解為葡萄糖。優(yōu)點(diǎn)：淀粉水解是在酶的催化下進(jìn)行，酶解反應(yīng)條件溫和，不需耐高溫、耐高壓、耐酸的設(shè)備，同時(shí)反應(yīng)中不產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)，對(duì)設(shè)備要求低；微生物酶的專一性強(qiáng)，效率高，淀粉水解副反應(yīng)改善了勞動(dòng)衛(wèi)生條件；微生物酶的專一性強(qiáng)，效率高，淀粉水解副反應(yīng)少；可在較高淀粉乳濃度下水解，水解液還原糖含量高；可采用粗原料，省去原料精加工工程可避免原料流失；由于微生物酶制劑中菌體細(xì)胞的自溶，是糖衣的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較豐富，簡(jiǎn)化了發(fā)酵培養(yǎng)基。缺點(diǎn)是：生產(chǎn)周期較長(zhǎng)；要求的設(shè)備較多，設(shè)備投資大；由于酶本身是蛋白質(zhì)，易造成糖液過(guò)濾困難。酸酶結(jié)合水解法分為酸酶水解法和酶酸水解法。酸酶水解法是以酸為催化劑將淀粉水解成糊精和低聚糖，然后再用糖化酶將其水解成葡萄糖的工藝。優(yōu)點(diǎn)是：液化速度快，可采用較高的淀粉乳濃度，提高生產(chǎn)效率，用酸量少產(chǎn)品顏色淺，容易質(zhì)量高。缺點(diǎn)是對(duì)設(shè)備要求高，對(duì)淀粉原料要求高。酶酸水解法是將淀粉乳先用淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖的工藝。優(yōu)點(diǎn)是：采用粗原料淀粉，減少原料流失；生產(chǎn)交易控制，可采用較高淀粉濃度；生產(chǎn)周期短，提高生產(chǎn)效率；PH可控制稍高，減少淀粉水解副反應(yīng)，糖液色澤較淺，質(zhì)量較好。缺點(diǎn)是對(duì)設(shè)備要求較高11、如何確定分批滅菌和連續(xù)滅菌的滅菌時(shí)間，連續(xù)滅菌中維持罐的體積如何確定？分批滅菌過(guò)程包括升溫、保溫和降溫三個(gè)階段；連續(xù)滅菌過(guò)程配料-預(yù)熱-加熱-保溫-降溫分批滅菌和連續(xù)滅菌的優(yōu)缺點(diǎn)分批滅菌的優(yōu)點(diǎn)是在工業(yè)上，培養(yǎng)基的分批滅菌無(wú)需專門的滅菌設(shè)備，設(shè)備投資少，滅菌效果可靠對(duì)滅菌用蒸汽要求低0.3-0.2MPa表壓；缺點(diǎn)是因其滅菌溫度低，時(shí)間長(zhǎng)而對(duì)培養(yǎng)基成分破壞大，其操作難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。連續(xù)滅菌的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)培養(yǎng)基破壞小，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，提高發(fā)酵罐的設(shè)備利用率，蒸汽用量平穩(wěn)等特點(diǎn)，特別適合培養(yǎng)基較大的情況；缺點(diǎn)是對(duì)蒸汽壓力要求較高，一般不小于0.45MPa；需要一組附加設(shè)備，設(shè)備投資大；采用連續(xù)滅菌，也要考慮到萬(wàn)一蒸汽壓力不夠時(shí)和滅菌不透時(shí)改用分批滅菌的設(shè)備余量。12、無(wú)菌空氣的五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)1）連續(xù)提供一定流量的壓縮空氣。發(fā)酵用無(wú)菌空氣的VVM一般為0.1-2.0 2）空氣的壓強(qiáng)即表壓為0.2-0.4MPa。較低的壓強(qiáng)難于克服有效的阻力，過(guò)高的壓強(qiáng)則是浪費(fèi) 3）進(jìn)入過(guò)濾之前，空氣的相對(duì)濕度70%.對(duì)發(fā)酵而言，空氣的溫度越低越好，但太低的空氣溫度是以冷卻能耗為代價(jià)的 4）壓縮空氣的潔凈度，在設(shè)計(jì)空氣過(guò)濾器時(shí)，一般取10-3為指標(biāo)13、分析分析過(guò)濾除菌的過(guò)濾除菌機(jī)理，如何提高過(guò)濾除菌的效率？答：減少進(jìn)口空氣的含菌數(shù)量。具體方法有：選擇正確進(jìn)風(fēng)口，壓縮空氣站應(yīng)設(shè)在上風(fēng)口；提高進(jìn)口空氣的采氣位置，減少菌數(shù)和塵埃數(shù)；對(duì)壓縮前的空氣采用粗過(guò)濾預(yù)處理空氣的壓強(qiáng)即表壓為0.2-0.4MPa。過(guò)低的壓強(qiáng)難于克服下游的阻力，過(guò)高的壓強(qiáng)則是浪費(fèi)。設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過(guò)濾器，選用除菌效率高的過(guò)濾介質(zhì)。針對(duì)不同地區(qū)，設(shè)計(jì)合理的空氣預(yù)處理工藝流程，以達(dá)到除油、水和雜質(zhì)的目的。14、控制發(fā)酵液中溶解氧的意義為了避免使產(chǎn)物合成處在限制氧的條件下，需考察每一種發(fā)酵產(chǎn)物的臨界氧濃度和最適氧濃度，并使發(fā)酵過(guò)程保持在最適氧濃度；菌體生長(zhǎng)過(guò)程從培養(yǎng)液中溶氧濃度的變化可以反映菌體的生長(zhǎng)生理狀態(tài)；溶氧作為發(fā)酵異常的指標(biāo)15、影響氧傳遞速率的主要因素有哪些？（c:氧濃度 a：氣液比表面積 Kl：氧傳遞系數(shù)）答：根據(jù)氧傳遞速率方程OTR=Kla(C-Cl)分析的影響推動(dòng)力的因素溫度TCC-Cl.溶質(zhì)：無(wú)論電解質(zhì)、非電解質(zhì)還是混合溶液，CCC-Cl.溶劑：有機(jī)溶劑，CC-Cl，通過(guò)合理添加有機(jī)溶劑來(lái)降低水的極性從而增加C.氧分壓：氧分壓CC-Cl，方法一：提高空氣總壓（增加罐壓），方法二：保持空氣總壓不變，提高氧分壓。影響a的因素.攪拌對(duì)a的影響：可使氣泡在液體中產(chǎn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)停留時(shí)間，增大氣體的截流率；攪拌的剪切作用使氣泡粉碎，減少氣泡、的直徑。表面張力：阻止氣泡的變化和粉碎，使a通氣量：增大通氣量可增加空氣的截流率，使a但當(dāng)增大到一定程度，若不改變攪拌速度，會(huì)降低攪拌功率，甚至發(fā)生空氣“過(guò)載”現(xiàn)象，導(dǎo)致氣泡的凝聚形成大氣泡。.影響Kla的因素.設(shè)備參數(shù)：發(fā)酵罐的形狀結(jié)構(gòu)、攪拌器、擋板、空氣分布器等.操作條件：通氣表觀線速度Ws、攪拌轉(zhuǎn)速N、攪拌功率Pw、發(fā)酵體積V、液柱高度HL.發(fā)酵液性質(zhì)：發(fā)酵液的密度、粘度、界面張力、擴(kuò)散系數(shù)DL16、生物氧化的形式過(guò)程和能量生物氧化的形式包括某物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫或失去電子三種；生物氧化的過(guò)程可分脫氫（電子）、遞氫（電子）和受氫（電子）三個(gè)階段；生物氧化的功能是產(chǎn)能（ATP）、產(chǎn)還原力【H】和產(chǎn)小分子中間代謝產(chǎn)物三種。18、葡萄糖效應(yīng)解釋二次生長(zhǎng)現(xiàn)象在葡萄糖存在時(shí)，微生物優(yōu)先選擇葡萄糖供應(yīng)能量。葡萄糖的產(chǎn)物能降低CAMP濃度，阻礙CAMP與CAP結(jié)合，而使RNA聚合酶不能結(jié)合，抑制乳糖操縱子的轉(zhuǎn)錄，是微生物只能利用葡萄糖，及第一次生長(zhǎng)。當(dāng)葡萄糖消耗空時(shí)，解除了葡萄糖對(duì)乳糖的抑制作用，同時(shí)CAMP與CAP結(jié)合，使RNA聚合酶與結(jié)構(gòu)基因上微點(diǎn)結(jié)合，激活轉(zhuǎn)錄，是機(jī)體能夠利用乳糖。即第二次生長(zhǎng)。20、代謝的人工控制方法在發(fā)酵工業(yè)中，為了大量積累人們所需要的代謝產(chǎn)物，必須人為地打破微生物細(xì)胞內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，是代謝朝人們所希望的方向進(jìn)行，這就是所謂的帶鞋帶人工控制。采用遺傳學(xué)和生物化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)。1 遺傳學(xué)方法：通過(guò)改變生物遺傳物質(zhì)從根本上改變微生物原有的代謝控制機(jī)制。1、應(yīng)用特定的營(yíng)養(yǎng)缺陷性突變株 2、抗反饋調(diào)節(jié)的突變株生物化學(xué)法 添加前體繞過(guò)反饋控制點(diǎn)添加誘導(dǎo)劑發(fā)酵和分離過(guò)程耦合控制細(xì)胞膜的通透性控制發(fā)酵的培養(yǎng)基成分21、初級(jí)代謝和次級(jí)代謝的調(diào)節(jié)方式有哪些？初級(jí)代謝的調(diào)節(jié)方式產(chǎn)能代謝調(diào)節(jié)：能荷調(diào)節(jié)核蛋白體合成的調(diào)節(jié)氨基酸、核苷酸合成代謝的調(diào)節(jié)次級(jí)代謝的調(diào)節(jié)方式 級(jí)代謝對(duì)初級(jí)代謝的調(diào)節(jié) 碳代謝物的調(diào)節(jié) 氮代謝物的調(diào)節(jié)鹽酸鹽的調(diào)節(jié)作用 次級(jí)代謝中的誘導(dǎo)作用及產(chǎn)物的反饋?zhàn)饔么渭?jí)代謝中的細(xì)胞膜透性調(diào)節(jié)22、提高初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的方法有哪些？答：提高初級(jí)代謝產(chǎn)物方法：1.使用誘導(dǎo)物2.除去誘導(dǎo)物選育組成性產(chǎn)生菌3.降低分解代謝產(chǎn)物濃度，減少阻遏的發(fā)生4.解除分解代謝阻遏篩選抗分解代謝阻遏突變株5.解除反饋抑制篩選抗反饋抑制突變株6.防止回復(fù)突變的產(chǎn)生和篩選負(fù)變菌株的回復(fù)突變株7.改變細(xì)胞膜的通透性8.篩選抗生素抗性突變株9.選育條件抗性突變株10.調(diào)節(jié)生長(zhǎng)速率11.加入酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。 提高次級(jí)代謝產(chǎn)物的方法：1.補(bǔ)加前體類似物2.加入誘導(dǎo)物3.防止碳分解代謝阻遏或抑制的發(fā)生4.防止氮代謝阻遏的發(fā)生5.篩選耐前體或前體類似物的突變株6.選育抗抗生素突變株7.篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型的回復(fù)突變株8.抗毒性突變株的選育23、 糖酵解的特點(diǎn)及其調(diào)節(jié)機(jī)制特點(diǎn)為：糖酵解途徑是單糖分解的一條重要途徑，它存在于各種細(xì)胞中，他是葡萄糖有氧、無(wú)氧分解的共同途徑；糖酵解途徑的每一步都是由酶催化的，其關(guān)鍵酶有己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶；當(dāng)以其他糖類作為碳源和能源時(shí)，先通過(guò)少數(shù)幾部反應(yīng)轉(zhuǎn)化為糖酵解途徑的中間代謝產(chǎn)物，這是從葡萄糖合成細(xì)胞組成成分的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)序列同樣有效。調(diào)節(jié)機(jī)制：為糖的調(diào)節(jié)主要是能荷的控制，就是受細(xì)胞內(nèi)能量水平的控制。在生物體內(nèi)ATP和ADP是有一定比例的。由于細(xì)胞內(nèi)維持一定的能荷，對(duì)糖酵解進(jìn)行由此的調(diào)節(jié)。當(dāng)體系中ATP含量高時(shí)，ATP抑制磷酸果糖激酶的抑制作用被解除，同時(shí)ADP、AMP激活己糖激酶和磷酸果糖激酶，使1，6-二磷酸果糖、3-磷酸甘油醛的濃度增加，他們都是丙酮酸激酶的激活劑，使糖酵解加快24、甘油發(fā)酵的機(jī)制，如何使甘油大量積累答：酵母菌在無(wú)氧條件下所生成的乙醇是有乙醛獲得了氫。如果條件改變，使乙醛這個(gè)中間產(chǎn)物不存在，那么酵母菌就不會(huì)產(chǎn)生乙醇。這樣就能使乙醛不能作為氫受體，而迫使磷酸二羥基丙酮作為氫受體，在-磷酸甘油，磷酸甘油水解便生成甘油。積累方法：加入某種抑制劑，亞硫酸鹽法；改變發(fā)酵條件，減法25、比較同型乳酸和異型乳酸發(fā)酵的異同答：相同點(diǎn)是產(chǎn)物都是乳酸，都有ATP生成，都是無(wú)氧反應(yīng)；不同點(diǎn)是同型乳酸產(chǎn)物只有乳酸，而異型乳酸產(chǎn)物出乳酸外還有乙醇和CO2，兩者的發(fā)酵菌種不同，發(fā)酵機(jī)制不同，發(fā)酵途徑不同，EMP途徑中丙酮酸作為氫受體，被還原為乳酸，異型乳酸有兩個(gè)HMP途徑和雙歧途徑26、說(shuō)明甲烷發(fā)酵機(jī)理和其三個(gè)階段答：機(jī)理：厭氧菌的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機(jī)物分解成甲烷和CO2。三個(gè)階段 第一階段是有機(jī)聚合物水解生成單體化合物，進(jìn)而分解成各種脂肪酸、CO2和氫氣；第二個(gè)階段是各種脂肪酸進(jìn)行反分解生成乙酸、CO2和氫氣；第三個(gè)階段是由乙酸和CO2、氫氣反應(yīng)生成甲烷27、說(shuō)明檸檬酸發(fā)酵的生物合成途徑及其代謝調(diào)節(jié)積累機(jī)制答：葡萄糖經(jīng)EMP途徑生成丙酮酸，丙酮酸在有氧的條件下，一方面氧化脫羧生成coA，另一方面丙酮酸羧化生成草酰乙酸，草酰乙酸與乙酰coA在檸檬酸合酶的作用下所合成檸檬酸。代謝調(diào)節(jié)積累機(jī)制：由于錳缺乏抑制了蛋白質(zhì)的合成，而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)NH+濃度升高和一條呼吸活性強(qiáng)的側(cè)系呼吸鏈不產(chǎn)生ATP，這兩方面分別接觸了對(duì)磷酸果糖激酶的代謝調(diào)節(jié)，促進(jìn)了EMP途徑暢通；有組成性的丙酮酸羧化酶源源不斷提供草酰乙酸；在控制Fe2+含量的情況下，順烏頭酸酶活性低從而使檸檬酸積累；丙酮酸氧化脫羧生成乙酰coA和CO2固定兩個(gè)反應(yīng)平衡，以及檸檬酸合酶不被調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了合成檸檬酸的能力；檸檬酸積累增多，PH降低，在低PH時(shí)順烏頭酸酶和異檸檬酸脫氫酶失活，從而近一步促進(jìn)了檸檬酸自身的積累28、介紹氨基酸的分類、細(xì)胞內(nèi)氨基酸合成的特點(diǎn)及其大量積累的方法答：谷氨酸族、天門冬氨酸族、丙酮酸族、芳香族、核糖族。特點(diǎn)：發(fā)酵所產(chǎn)生的產(chǎn)物-氨基酸，都是微生物的中間代謝產(chǎn)物，它的積累建立于微生物的正常代謝抑制，氨基酸發(fā)酵的關(guān)鍵是取決于其控制機(jī)制是否能夠被解除，是否能打破微生物的正常代謝調(diào)節(jié)，認(rèn)為的控制微生物的代謝。積累方法：控制發(fā)酵的環(huán)境條件控制細(xì)胞滲透性控制旁路代謝降低反饋?zhàn)饔梦锏臐舛认K產(chǎn)物的反饋抑制與阻遏作用促進(jìn)ATP的積累，以利于氨基酸的生物合成29、分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵的操作形式以及優(yōu)缺點(diǎn)。答：分批培養(yǎng)在發(fā)酵開(kāi)始是將微生物接種如一滅菌的新鮮培養(yǎng)基中，在適宜的調(diào)教下培養(yǎng)，在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中，除了氧氣的供給、發(fā)酵為其的排出、消泡劑的添加和控制PH需要加入堿或酸外，整個(gè)培養(yǎng)系統(tǒng)與外界沒(méi)有其他物質(zhì)交換。優(yōu)點(diǎn)是可進(jìn)行少量多品種的發(fā)酵生產(chǎn)；發(fā)生染菌易終止操作，當(dāng)條件發(fā)生變化或需要新產(chǎn)品是，以改變處理對(duì)策；對(duì)原料要求較粗放。缺點(diǎn)是培養(yǎng)基易積累有毒代謝物；菌體濃度不易維持；已出現(xiàn)阻遏效應(yīng)。 補(bǔ)料分批發(fā)酵 在分批培養(yǎng)的過(guò)程中，去除一定體積的培養(yǎng)液并間歇或連續(xù)的不加新鮮培養(yǎng)基。優(yōu)點(diǎn)是發(fā)酵系統(tǒng)中維持很低的機(jī)制濃度，可以出去快速利用探源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不致加劇供氧矛盾；避免培養(yǎng)基積累有毒的代謝物。不需要嚴(yán)格的無(wú)菌條件。不會(huì)產(chǎn)生菌種的老化和變異。 連續(xù)發(fā)酵是在微生物培養(yǎng)到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期是在發(fā)酵罐中一方面以一定速度連續(xù)不斷的加入新鮮的培養(yǎng)基，另一方面又以同樣速度連續(xù)不斷的將發(fā)酵液排出，是發(fā)酵罐中微生物的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)始終保持旺盛的穩(wěn)定狀態(tài)，而PH、溫度、營(yíng)養(yǎng)成分濃度、溶解氧等都保持一定，噬菌體維持在恒定生長(zhǎng)速率下次生長(zhǎng)和發(fā)酵。優(yōu)點(diǎn)是提供了可減少分批發(fā)酵中的清洗、裝料、消毒、接種、放罐等操作時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率；中間即最終產(chǎn)物的生產(chǎn)穩(wěn)定產(chǎn)物質(zhì)量比較穩(wěn)定；可作為分析微生物的生理、生態(tài)及反應(yīng)機(jī)制的有效手段；設(shè)備投資少，便于自動(dòng)化。缺點(diǎn)是長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)菌種易變異，發(fā)酵過(guò)程易染菌。加入的培養(yǎng)基與原來(lái)的培養(yǎng)基不易完全混合，影響培養(yǎng)基和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用；必須和整個(gè)作業(yè)的其他工序一致；產(chǎn)率和產(chǎn)物濃度比分批法稍低。30、設(shè)計(jì)發(fā)硬氣設(shè)計(jì)要遵循的原則有哪些？設(shè)計(jì)目標(biāo)有哪些？答：原則生物反應(yīng)器應(yīng)具有適宜的徑高比。滿足不同生物體生長(zhǎng)代謝的溶氧和厭氧需求應(yīng)承受一定的壓力 攪拌通風(fēng)裝置的反應(yīng)器能使氣液固三相充分混合，滿足物料必須的溶氧需求 應(yīng)器應(yīng)有恰當(dāng)?shù)睦鋮s裝置和冷卻面積，滿足生物體生長(zhǎng)代謝過(guò)程中的溫度要求。 應(yīng)器盡量減少死角，消除藏垢積污場(chǎng)所保證滅菌徹底。盡量減少法蘭連接，防止因設(shè)備震動(dòng)和熱膨脹，引起法蘭連接處以為，造成污染。保證滅菌工作的順利進(jìn)行，培養(yǎng)系統(tǒng)中已滅菌部分與未滅菌部分之間不能直接聯(lián)通；某些部分應(yīng)能單獨(dú)滅菌，獲取高質(zhì)量、低成本產(chǎn)品。31、發(fā)酵過(guò)程工藝參數(shù)控制（如溫度、PH值、溶解氧及旗袍等）對(duì)發(fā)酵的影響及控制策略？（1）溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制 對(duì)發(fā)酵的影響。影響各種酶反應(yīng)的速率，改變菌體代謝產(chǎn)物的合成方向，影響微生物的代謝調(diào)控機(jī)制，影響發(fā)酵液的理化性質(zhì)，進(jìn)而影響發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)特征和產(chǎn)物的生物合成。如何控制。工業(yè)生產(chǎn)上所用的大發(fā)酵罐在發(fā)酵過(guò)程中一般不需要加熱。（2）PH對(duì)發(fā)酵的影響及其控制：影響：1、PH對(duì)微生物的生長(zhǎng)繁殖和發(fā)酵產(chǎn)物合成的影響：a.影響酶的活性；b.影響微生物細(xì)胞膜所帶的電荷狀態(tài)，改變細(xì)胞膜的通透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的排泄；c.影響培養(yǎng)基中某些組分的解離，進(jìn)而影響微生物對(duì)這些組分的吸收d.PH不同往往引起菌體代謝工程的不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變，影響產(chǎn)物的穩(wěn)定性。2、PH影響菌體對(duì)基質(zhì)的利用速度和細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，影響菌體的生長(zhǎng)和產(chǎn)物的合成。3、影響產(chǎn)物的穩(wěn)定性如何控制：控制PH在合適的范圍應(yīng)首先從基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配方考慮，然后通過(guò)加酸堿或中間補(bǔ)料來(lái)控制。通常有一下幾種方法：a)配置合適的培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基初始PH至合適范圍并使其有很好的緩沖能力。b)培養(yǎng)過(guò)程中加入非營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的酸堿調(diào)節(jié)劑，如碳酸鈣等來(lái)防止PH過(guò)度下降c)將PH控制與代謝調(diào)節(jié)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)補(bǔ)料來(lái)控制PH。（3）溶解氧對(duì)發(fā)酵的影響及其控制：影響因素及控制方法：發(fā)酵液中溶氧值的任何變化都是氧的供需不平衡的結(jié)果，故控制溶氧水平可從氧的供需著手。其中，a)供氧方面OTR=KLa（C*CL），具體方法：在通入空氣中摻入純氧，使氧分壓增高，提高罐壓，改變通氣速率；提高設(shè)備供氧能力，改善攪拌、改變攪拌器直徑及轉(zhuǎn)速、改變擋板的數(shù)目和位置。b）需氧方面，微生物在發(fā)酵過(guò)程中的耗氧速率r=QO2XC。在氧濃度處在暫時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)則需供氧=需氧，此外養(yǎng)料的豐富程度影響菌的生長(zhǎng)，溫度也會(huì)影響。（4）泡沫對(duì)發(fā)酵的影響和控制 影響：不僅會(huì)干擾通氣與攪拌的進(jìn)行，有礙微生物的代謝，嚴(yán)重的導(dǎo)致大量跑料，造成浪費(fèi)，甚至引起雜菌感染，直接影響發(fā)酵的正常進(jìn)行。方法：化學(xué)消跑法和機(jī)械消泡法32、發(fā)酵工業(yè)雜菌污染的危害及防止策略。污染的危害：由于雜菌污染，使發(fā)酵培養(yǎng)基因雜菌的消耗而損失，造成生產(chǎn)能力的下降，雜菌合成一些新的代謝產(chǎn)物，造成產(chǎn)物收率降低或者產(chǎn)品質(zhì)量下降雜菌代謝會(huì)改變?cè)磻?yīng)體系的pH，使發(fā)酵發(fā)生異常變化；雜菌分解常務(wù)，使生產(chǎn)失??；細(xì)菌發(fā)生噬菌體污染，微生物細(xì)胞被裂解，導(dǎo)致整個(gè)發(fā)酵失敗。防治策略：1、種子帶菌及防治a培養(yǎng)基及其器具徹底滅菌；b）避免菌種在移接過(guò)程中收到污染；c）避免菌種在培養(yǎng)過(guò)程中或爆倉(cāng)過(guò)程中收到雜菌污染。2、過(guò)濾空氣帶菌及其防止?？赏ㄟ^(guò)完善空氣凈化系統(tǒng)方面入手，主要有以下幾個(gè)方面：a）正確選擇采氣口或安裝前置粗過(guò)濾器；b）設(shè)計(jì)合理的空氣預(yù)處理流程；c）設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過(guò)濾器。3、設(shè)備的滲漏或“死角”造成的染菌及其防止。a）設(shè)備的滲漏，采用優(yōu)質(zhì)的材料并定期進(jìn)行檢查。b）設(shè)備的“死角”，“發(fā)酵罐”的死角：加強(qiáng)清洗并定期產(chǎn)出唔夠，或設(shè)計(jì)一路小徑蒸汽管道通達(dá)進(jìn)行專門的滅菌處理，或安裝邊閥使管口處滅菌徹底；其他的“死角”:：采用單獨(dú)的排氣、排水和排污管：活配置單獨(dú)的滅菌系統(tǒng)，或法蘭的加工、焊接和安裝要符合滅菌要求，盡可能減少法蘭連接。4、培養(yǎng)基霉菌不徹底導(dǎo)致染菌及其防治。a）原料形狀的影響，稀薄的培養(yǎng)基比較容易滅菌徹底，而固形培養(yǎng)物含有較多的原料采用實(shí)罐滅菌較好；b）滅菌時(shí)溫度與壓力不對(duì)應(yīng)造成染菌，在實(shí)罐滅菌時(shí)應(yīng)打開(kāi)所有液面下得進(jìn)氣閥和液面上得排氣閥及有關(guān)的連接管的邊閥、壓力變的接管邊閥等使整齊通過(guò)從而徹底滅菌；c）滅菌過(guò)程中產(chǎn)生的泡沫造成染菌，添加消泡劑防止泡沫升頂；d）連續(xù)滅菌維持時(shí)間不夠或壓力波動(dòng)大而造成染菌，應(yīng)避免蒸汽壓力的波動(dòng)過(guò)大確保滅菌溫度滿足滅菌要求；e）滅菌后期的罐壓驟變?cè)斐扇揪诎l(fā)酵罐冷卻前先通入無(wú)菌空氣維持管內(nèi)一定的正壓再進(jìn)行冷卻5、操作不當(dāng)造成染菌。操作一定要嚴(yán)格規(guī)范，防止操作失誤引起染菌。6、噬菌體染菌及其防治。以凈化環(huán)境為中心的綜合防治。1，發(fā)酵及發(fā)酵工程的定義 狹義：在生物化學(xué)或生理學(xué)上發(fā)酵是指微生物在無(wú)氧條件下，分解各種有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式，或者更嚴(yán)格地說(shuō)，發(fā)酵是以有機(jī)物作為電子受體的氧化還原產(chǎn)能反應(yīng)。如葡萄糖在無(wú)氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精并放出二氧化碳。同時(shí)獲得能量，丙酮酸被還原為乳酸而獲得能量等等。 廣義：工業(yè)上所稱的發(fā)酵是泛指利用生物細(xì)胞制造某些產(chǎn)品或凈化環(huán)境的過(guò)程，它包括厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等的生產(chǎn)。產(chǎn)品即有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等。 發(fā)酵工程：應(yīng)用微生物學(xué)等相關(guān)的自然科學(xué)以及工程學(xué)原理，利用微生物等生物細(xì)胞進(jìn)行酶促轉(zhuǎn)化，將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品或提供社會(huì)性服務(wù)的一門科學(xué)。2，發(fā)酵工程的特點(diǎn)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(guò)程一般來(lái)說(shuō)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(jiǎn)單。 2，發(fā)酵所用的原料簡(jiǎn)單粗放。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(wú)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(yíng)養(yǎng)。基于這一特性，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。 3，發(fā)酵過(guò)程是通過(guò)生物體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式來(lái)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。 4，發(fā)酵過(guò)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(guò)濾外，反應(yīng)必須在無(wú)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(wú)菌條件是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵。 5，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