發(fā)酵工程思考題

1、發(fā)酵工程課后思考題第一章 緒論1、發(fā)酵及發(fā)酵工程定義 答：它是應(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)品或提供社會性服務(wù)的一門科學(xué)。由于它以培養(yǎng)微生物為主，所以又稱為微生物工程。2、發(fā)酵工程基本組成部分 答：從廣義上講分為三部分：上游工程、發(fā)酵工程、下游工程3、發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)抓好哪三個環(huán)節(jié) 答：發(fā)酵工程產(chǎn)業(yè)化就是將有關(guān)應(yīng)用微生物的科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為發(fā)酵產(chǎn)品，并投向市場的過程。 三個環(huán)節(jié)：投產(chǎn)試驗(yàn)、規(guī)?；a(chǎn)和市場營銷。 投產(chǎn)試驗(yàn)：涉及到”上、中、下三游”工作，即研究成果的驗(yàn)證、小試、中試和擴(kuò)大試驗(yàn)。 規(guī)?；a(chǎn)：值得注意的是產(chǎn)品質(zhì)量問題，

2、其檢測必須符合相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。 市場營銷：市場開拓對技術(shù)本身影響不大，但參與市場競爭卻是產(chǎn)業(yè)化成敗的決定因素。4、當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)面臨三大問題是什么答：菌種問題 純種，遺傳穩(wěn)定性，安全，周期短、轉(zhuǎn)化率高產(chǎn)率高抗污染能力強(qiáng)：噬菌體、蛭弧菌； 合適的反應(yīng)器 生產(chǎn)規(guī)模化原料利用量大，并且具有一定選擇性，節(jié)能，結(jié)構(gòu)多樣化、操作制動化，節(jié)勞力?；|(zhì)的選擇 價廉原料利用量大，并且具有一定選擇性易被利用、副產(chǎn)物少，滿足工藝要求。5、我國發(fā)酵工業(yè)應(yīng)該走什么樣的產(chǎn)業(yè)化道路發(fā)酵過程的組成部分答第一步為技術(shù)積累階段、第二步為產(chǎn)業(yè)崛起階段、第三步為持續(xù)發(fā)展階段典型的發(fā)酵過程可劃分成六個基本組成部分：（1）繁殖種子和發(fā)酵生產(chǎn)

3、所用的培養(yǎng)基組份設(shè)定；（2）培養(yǎng)基、發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備的滅菌；（3）培養(yǎng)出有活性、適量的純種，接種入生產(chǎn)容器中；（4）微生物在最適合于產(chǎn)物生長的條件下，在發(fā)酵罐中生長；（5）產(chǎn)物分離和精制；（6）過程中排出的廢棄物的處理。第二章 菌種的來源 （1）1、自然界分離微生物的一般操作步驟 答：標(biāo)本采集，預(yù)處理，富集培養(yǎng)，菌種分離（初篩，復(fù)篩） ，發(fā)酵性能鑒定，菌種保藏2、從環(huán)境中分離目的微生物時，為何一定要進(jìn)行富集 答：讓目的微生物在種群中占優(yōu)勢，使篩選變得可能。3、什么叫自然選育自然選育在工藝生產(chǎn)中的意義 答：不經(jīng)人工處理，利用微生物的自然突變進(jìn)行菌種選育的過程稱為自然選育。 意義：自然選育是一種

4、簡單易行的方法，可達(dá)到純化菌種、防止菌種退化、穩(wěn)定生產(chǎn)、提高產(chǎn)量的目的。 雖然其突變率很低，但卻是工廠保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要措施。4、誘變育種對出發(fā)菌株有哪些要求答：出發(fā)菌株指用于誘變育種的最初菌株或每代誘變的試驗(yàn)菌株。選擇出發(fā)菌株的要求：對菌株產(chǎn)量，形態(tài)、生理等情況了解；生長繁殖快，營養(yǎng)要求低，產(chǎn)孢子多且早；對誘變劑敏感；菌株要有一定的生產(chǎn)能力；多出發(fā)菌株：一般采用 34個出發(fā)菌株，在逐代處理后，將產(chǎn)量高、特性好的菌株留作繼續(xù)誘變的出發(fā)菌 株。5、誘變選育的流程YANGTZb UWEHSJTT（三）誘變篩選流程 （致死率、突變率、正變率、高產(chǎn)率、投產(chǎn)率 ）出發(fā)菌種;斜面.單抱子懸液.誘變處理稀釋

5、涂平板或搖瓶培養(yǎng)24h搖瓶復(fù)篩5株I挑岀高產(chǎn)菌株+傳種斜面留種保藏菌種細(xì)菌懸液 挑取單菌落200個1I .挑出高產(chǎn)斜面.一搖瓶初篩50株放大罐試驗(yàn)，中試考查大型投產(chǎn)試驗(yàn)2010年4月25日星期日長江大學(xué)生科院生物工程系576、工業(yè)上優(yōu)良生產(chǎn)菌種應(yīng)具備哪些基本特性答：（1）菌種細(xì)胞的生長活力強(qiáng)；（2 ）生理性狀穩(wěn)定；（3 ）純、具有抗噬菌體感染的能力；（4 ）穩(wěn)定高產(chǎn)，與目標(biāo)產(chǎn)品性質(zhì)相近的副產(chǎn)物及其他產(chǎn)物少；（5 ）能采用價格便宜，來源廣泛的原料，并且轉(zhuǎn)化效率高。7、什么是正突變什么是負(fù)突變什么是結(jié)構(gòu)類似物答：一種是我們生產(chǎn)上所不希望看到的，表現(xiàn)為菌株的衰退和生產(chǎn)質(zhì)量的下降，這種突變成為負(fù)突變。

6、另 一種是我們生產(chǎn)上希望看到的，對生產(chǎn)有利，這種突變成為正突變。8、什么是誘變育種常用的誘變劑有哪些答：人工利用各種誘變劑誘發(fā)基因突變，再通過適當(dāng)?shù)暮Y選方法獲得所需要的優(yōu)良菌種的育種方法，稱為 誘變育種。物理的：紫外線、快中子、 x射線等化學(xué)的：硫酸二乙酯、亞硝基胍、Y啶類物質(zhì)等生物的：噬菌體、轉(zhuǎn)座子第二章 菌種的來源 種子的擴(kuò)大培養(yǎng) （2）1、何謂種子接種量，接種齡 答：接種量指移入種子液的體積和接種后培養(yǎng)液體積之比。種齡是指種子罐中培養(yǎng)的菌絲體開始移入下一 級種子罐或發(fā)酵罐時的培養(yǎng)時間。2、影響種子質(zhì)量的因素是哪些 答：原材料質(zhì)量、種齡、培養(yǎng)條件和斜面冷藏時間。3、保證種子質(zhì)量有哪些措施答

7、：種子質(zhì)量的最終指標(biāo)是考察其在發(fā)酵罐中所表現(xiàn)出來的生產(chǎn)能力，所以必須保證：菌種的穩(wěn)定性； 提供種子培養(yǎng)的適宜環(huán)境；無雜菌侵入。4、工業(yè)上接種方法有哪些 雙種法：兩個種子罐接種到一個發(fā)酵罐中 倒種法：一部分種子來源于種子罐，一部分來源于發(fā)酵罐中發(fā)酵液第三章 發(fā)酵培養(yǎng)基1、什么是培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基的特點(diǎn)和要求答：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。特點(diǎn)與要求： 培養(yǎng)基能夠滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟(jì)的合成； 發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡可能的少； 培養(yǎng)基的原料應(yīng)因地制宜，價格低廉，且性能穩(wěn)定，資源豐富，便于采購運(yùn)輸，適合大

8、規(guī)模儲藏，能保 證生產(chǎn)上的供應(yīng)； 所選用的培養(yǎng)基應(yīng)能滿足總體工藝的要求，如不應(yīng)該影響通氣、提取、純化及廢物處理等。2、常用碳源有哪些，常用糖類有哪些答：常用碳源：糖類、油脂、有機(jī)酸、正烷烴常用糖類： 葡萄糖（速效碳源） 幾乎所有的微生物都能利用葡萄糖，抗生素、氨基酸、有機(jī)酸、多糖、甾體轉(zhuǎn)化，但是過多會引起葡萄糖 效應(yīng) 糖蜜 糖蜜是制糖生產(chǎn)時的結(jié)晶母液，它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物，是發(fā)酵培養(yǎng)基價廉物美的碳源。糖蜜主要含有蔗糖，總糖可達(dá) 50%75%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜。 淀粉 、糊精 使用條件：微生物必須能分泌水解淀粉、糊精的酶類，經(jīng)水解成單糖后再被吸收利用3、什么是生理酸性物質(zhì)，什么是生理

9、堿性物質(zhì)答：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)，如硫酸銨；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)，對穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的 pH 有積極作用。4、常用無機(jī)氮源和有機(jī)氮源有哪些有機(jī)氮源在發(fā)酵培養(yǎng)基中的作用 答：常用無機(jī)氮源有銨鹽、硝酸鹽和氨水；常用有機(jī)氮源有花生餅粉、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。有機(jī)氮源除了作為菌體生長繁殖的營養(yǎng)外，有的還是某些產(chǎn)物的前體5、什么是前體前體添加方式

10、 答：前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中后，能直接使微生物在生物合成過程中結(jié)合到產(chǎn)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高。用法：前體使用時普遍采用流加的方法。前體一般都有毒性，濃度過大對菌體的生長不利。流加也有利于 提高前體的轉(zhuǎn)化率前體相對價格較高，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化。苯乙酸，一般基礎(chǔ)料中僅僅添加6、什么是生長因子生長因子的來源答：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、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生 長因子。有機(jī)氮源是這些生長因子的重要來源，多數(shù)有機(jī)氮源含有較多的 B 簇維生素和微量元素及一些微 生物生長不可缺少的生長

11、因子7、舉例說明培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的方法與步驟。答： 根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分，初步確定可能的培養(yǎng)基成分； 通過單因素實(shí)驗(yàn)最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基成分； 當(dāng)培養(yǎng)基成分確定后，剩下的問題就是各成分最適的濃度，由于培養(yǎng)基成分很多，為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)常采 用一些合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。第四章 培養(yǎng)基滅菌與空氣凈化1、滅菌的方法有哪些如何根據(jù)滅菌對象和要求的不同選用不同的方法1）干熱滅菌法在烘箱內(nèi)熱空氣滅菌，將物品放入烘箱內(nèi)，然后升溫至160 C -170 C，維持1-2小時。適用對象：金屬器械、玻璃器皿、陶瓷等，不適用于液體樣品，及棉花、紙張、纖維和橡膠類物質(zhì)的滅菌。2）火焰滅菌，即焚燒法（ incinerat

12、ion ）是利用火焰直接殺死微生物的滅菌法。簡單、徹底，但對被滅菌物品的破壞極大。適用于無經(jīng)濟(jì)價值的物品滅菌，及不怕燒的實(shí)驗(yàn)器具，如接種環(huán)、鑷子、玻璃棒、試管或三角瓶口的 滅菌等。3）電磁波、射線滅菌法 即輻射滅菌法（Radiation Sterilization ）是利用電磁波、紫外線、 X射線、丫射線 或放射性物質(zhì)產(chǎn)生的高能粒子殺死大多數(shù)物質(zhì)上的微生物的一種有效方法。4）濕熱滅菌高壓蒸汽滅菌法方法：121 C（ 1kg/cm2或15磅/英寸2）維持15-20min。112C（ cm2 或 8 磅/英寸 2） 20-30min。115C（ cm2 或 11 磅/英寸 2） 20-30min。

13、應(yīng)根據(jù)滅菌物品的性質(zhì)或成分選擇滅菌溫度例如：生理鹽水、營養(yǎng)瓊脂等培養(yǎng)基用121 C。含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培養(yǎng)基用112 C。適用：耐高溫物品，玻璃儀器、含水或不含水的物品。 煮沸滅菌法 將待消毒物品如注射器、金屬用具、解剖用具等在水中煮沸 15min 或更長時間，以殺死細(xì) 菌或其他微生物的營養(yǎng)體和少部分的芽孢或孢子。 間歇滅菌法 對于某些培養(yǎng)基，由于高壓蒸汽滅菌會破壞某些營養(yǎng)成分，可用間隙滅菌法滅菌，即流通 蒸汽 （或蒸煮 ）反復(fù)滅菌幾次， 巴氏滅菌法 低溫維持法：只要在 63 C下維持30min高溫瞬時法：只要在 72 C下維持15s超高溫法: 只要在135-150 C下維持2-6s5）

14、化學(xué)藥劑滅菌法某些化學(xué)藥劑與微生物發(fā)生反應(yīng)而殺死微生物的滅菌法。 常用的化學(xué)藥劑有高錳酸鉀、漂白粉、酒精、新潔爾滅、甲醛、過氧乙酸、戊二醛、酚類等。 多用于表面消毒或生產(chǎn)車間等環(huán)境的消毒。6）過濾除菌 將液體或氣體用微孔薄膜過濾，使大于孔徑的細(xì)菌等微生物顆粒阻留，從而達(dá)到除菌目的。不耐熱的液體培養(yǎng)基、血清、維生素、氨基酸及氣體等物的滅菌多用此法除菌。過濾除菌的缺點(diǎn)是無 法去除其中的病毒和噬菌體。2、比較分批滅菌與連續(xù)滅菌的優(yōu)缺點(diǎn)。連續(xù)滅菌法優(yōu)點(diǎn) : 因采用高溫瞬時滅菌，故既可殺滅微生物，又可最大限度減少營養(yǎng)成分的破壞，從而提高了原料的利用率，比“實(shí)罐滅菌”提高產(chǎn)量510%; 由于總的滅菌時間較

15、分批滅菌明顯減少，故縮短了發(fā)酵罐的占用周期，從而提高了它的利用率； 由于蒸汽負(fù)荷均勻，提高了鍋爐的利用率； 適宜于自動化操作； 降低了操作人員的勞動強(qiáng)度。連續(xù)滅菌法缺點(diǎn) : 需要專門的滅菌設(shè)備。 操作要求較高，蒸汽壓力和進(jìn)料速度要求穩(wěn)定。否則會容易導(dǎo)致滅菌不徹底。 不適合于含固體顆?；蜉^容易起泡的培養(yǎng)基滅菌。空罐及管道的滅菌必須徹底，否則會引起二次污染分批滅菌優(yōu)點(diǎn) ：不需要專門的滅菌設(shè)備，投資少，設(shè)備簡單，滅菌效果可靠，對蒸汽要求較低。 缺點(diǎn)：滅菌過程中蒸汽用量變化大，造成鍋爐負(fù)荷波動大，一般只限于中小型發(fā)酵裝置。營養(yǎng)成分的破壞 比連續(xù)滅菌法大3、影響培養(yǎng)基滅菌的主要因素有哪些（1 ）培養(yǎng)基成

16、分 油脂、糖類、蛋白質(zhì)都是傳熱的不良介質(zhì)，會增加微生物的耐熱性，使滅菌困難。 濃度較高的培養(yǎng)基相對需要較高溫度和較長時間滅菌。高濃度的鹽類，色素則削弱其耐熱性，故較易滅菌。（2）pH 值的影響pH值對微生物的耐熱性影響很大，pH為-時微生物最不易死亡，pH時氫離子易滲入微生物的細(xì)胞內(nèi),促使微生物死亡。培養(yǎng)基 pH 值越低，滅菌所需的時間越短。（3）培 養(yǎng)基 中的顆粒物質(zhì)培養(yǎng)基中的顆粒物質(zhì)大，滅菌困難，反之，滅菌容易。一般說來，含有小于 1mm 的顆粒對培養(yǎng)基滅菌影響不大，但在培養(yǎng)基混有較大顆粒，特別是存在凝結(jié) 成團(tuán)的膠體時，會影響滅菌效果，必須過濾除去。（4）泡沫 泡沫對滅菌極為不利，因?yàn)榕菽?/p>

17、中的空氣形成隔熱層，使傳熱困難，熱難穿透過去殺滅微生物。 可加入少量消泡劑。4、分析過濾除菌機(jī)理與影響過濾除菌的因素，考慮如何提高過濾除菌的效率。 答：過濾除菌機(jī)理：微粒隨氣流通過濾層時，由于濾層纖維的層層阻礙，使氣流出現(xiàn)無數(shù)次改變運(yùn)動速度 和方向的繞流運(yùn)動，引起微粒與濾層纖維間產(chǎn)生慣性沖擊、攔截、布朗擴(kuò)散、重力沉降、靜電引力等作用 把微粒滯留在纖維表面上，實(shí)現(xiàn)過濾的目的。影響過濾除菌的因素：提高過濾除菌效率的主要措施：1）設(shè)計(jì)合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，選擇合適的空氣凈化流程，以達(dá)到除油、水和雜質(zhì)的目的。2）設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)。3）保證進(jìn)口空氣清潔度，如加強(qiáng)生產(chǎn)場

18、地衛(wèi)生管理，正確選擇進(jìn)風(fēng)口，加強(qiáng)空氣壓縮前的預(yù)處理。4）降低進(jìn)入空氣過濾器的空氣相對濕度，如使用無油潤滑的空氣壓縮機(jī)，加強(qiáng)空氣冷卻和去油，提高進(jìn) 入過濾器的空氣溫度。微生物熱死定律t = 1/k lnN 0/N t =k logN0/N tN0 開始滅菌時原菌數(shù)（個）Nt 經(jīng)時間 t 后殘留菌數(shù)（個）k 反應(yīng)速度常數(shù)（ min -1）t 滅菌時間（ min ）第 5 章 發(fā)酵過程控制 （一 ）1、根據(jù)微生物對溫度的依賴可分為哪幾類微生物 答：不同微生物的生長對溫度的要求不同，根據(jù)它們對溫度的要求大致可分為四類： 嗜冷菌：026 C生長，嗜溫菌：1543C生長，嗜熱菌：3765C生長，嗜高溫菌：

19、65C生長。2、發(fā)酵過程溫度會不會變化為什么 答：會變化。發(fā)酵熱是引起發(fā)酵過程溫度變化的原因。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、通氣熱，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。3、發(fā)酵熱的定義所謂發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。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、通氣熱，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)

20、酵熱與生物熱、攪拌熱、通氣熱、蒸發(fā)熱和輻射熱有關(guān)。Q發(fā)酵=Q生物+ Q攪拌+ Q通氣 Q 蒸發(fā) Q 輻射4、生物熱的大小與哪些因素有關(guān) 答：生物熱與發(fā)酵類型有關(guān)； 生物熱的大小與呼吸作用強(qiáng)弱有關(guān)。5、溫度對發(fā)酵有哪些影響答：（ 1 ）、溫度影響反應(yīng)速率（產(chǎn)物形成） 一般，發(fā)酵溫度升高，酶反應(yīng)速率增大，生長代謝加快，生產(chǎn)期提前。 但溫度過高酶又很容易失去活性，表現(xiàn)在菌體容易衰老，發(fā)酵周期縮短，影響最終產(chǎn)量（2） 、溫度會改變發(fā)酵液的理化性質(zhì) P94影響基質(zhì)溶解度氧的溶解度影響菌體對某些基質(zhì)的分解吸收 間接影響產(chǎn)物的合成。（3）、溫度影響生物合成的方向6、發(fā)酵過程溫度選擇有哪些依據(jù) 答：根據(jù)菌種不

21、同選擇：微生物種類不同，所具有的酶系及其性質(zhì)不同，所要求范圍也不同。根據(jù)發(fā)酵階段選擇：即二階段發(fā)酵 根據(jù)培養(yǎng)條件選擇：根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。 根據(jù)菌體生長情況：菌生長快，維持在較高溫度時間要短些；菌生長慢，維持較高溫度時間可長些。第五章 發(fā)酵過程控制 （二 ）1、發(fā)酵過程 PH 會不會變化為什么發(fā)酵過程中 pH 是不斷變化的1）糖代謝特別是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH 下降。糖缺乏， pH 上升，是補(bǔ)料的標(biāo)志之一2）氮代謝當(dāng)氨基酸中的 -NH2 被利用后 pH 會下降； 尿素被分解成 NH3，pH 上升， NH3 利用后 pH 下降， 當(dāng)碳源不足時氮源當(dāng)碳源利用 pH 上

22、升。3）生理酸堿性物質(zhì)利用后 pH 會上升或下降4） 某些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液pH變化。如有機(jī)酸類產(chǎn)生使 pH下降，紅霉素、潔霉素、螺 旋霉素等抗生素呈堿性，使 pH 上升。5）菌體自溶 pH 上升，發(fā)酵后期， pH 上升6）雜菌的污染， pH 下降2、PH 對發(fā)酵的影響表現(xiàn)在哪些方面（ 1）影響菌體的生長（ 2） pH 影響酶的活性（ 3） pH 值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變（ 4） pH 值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離（ 5） pH 影響代謝方向（ 6）影響產(chǎn)物穩(wěn)定性3、為了確定發(fā)酵的最佳 PH我們應(yīng)該如何實(shí)驗(yàn) 配制不同初始 pH 的培 養(yǎng)基， 搖瓶考察發(fā)酵情況 .4

23、、發(fā)酵過程PH控制可采取哪些措施（ 1） 、調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)料的初始 pH（2）、在基礎(chǔ)料中加入維持 pH 的物質(zhì)（3）、通過補(bǔ)料調(diào)節(jié)pH（4）、當(dāng)補(bǔ)料與調(diào)pH發(fā)生矛盾時，加酸堿調(diào) pH（ 5）、不同調(diào) pH 方法的影響（ 6）、發(fā)酵的不同階段采取不同的 pH 值5、發(fā)酵用的PH復(fù)合電極有哪些要求 能高溫滅菌，過高的溫度將對玻璃膜材質(zhì)和參比電極性質(zhì)產(chǎn)生影響，造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。具有長時間的穩(wěn)定性，應(yīng)保證轉(zhuǎn)換系數(shù)和不對稱電位能適應(yīng)發(fā)酵周期長、中途不能更換和不能標(biāo)定的要求 要求一定的液絡(luò)部流通，維持的液接界電位穩(wěn)定，防止使用過程中液絡(luò)部被含硫物、蛋白質(zhì)和非水溶液污 染，造成電極測量漂移外加不銹鋼護(hù)套或工

24、程塑料護(hù)套后安裝于罐內(nèi)第五章 發(fā)酵過程控制（三）1、比耗氧速度 、呼吸強(qiáng)度、臨界溶氧濃度、氧飽和度的概念答： 1）、比耗氧速率或呼吸強(qiáng)度（ QO2 ）：單位重量的細(xì)胞 （干重 ）在單位時間內(nèi)所消耗的氧氣， mmolO 2/（g 菌h） 2）、呼吸臨界氧濃度 , 指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。如果對產(chǎn)物而言，便是不影響產(chǎn)物合成 所允許的最低濃度。 3 ） 、氧飽和度：發(fā)酵液中實(shí)際氧濃度 /臨界氧濃度。2、影響微生物需氧的因素有哪些 細(xì)胞濃度直接影響培養(yǎng)液的攝氧率，在分批發(fā)酵中攝氧率變化很大，不同生長階段需氧不同，對數(shù)生長后 期達(dá)最大值。培養(yǎng)基的成分和濃度顯著影響微生物的攝氧率，碳源種類對細(xì)胞

25、的需氧量有很大影響，一般 葡萄糖的利用速度比其他的糖要快。3、發(fā)酵液中的體積氧傳遞方程以單位體積的液體中所具有的氧的傳遞面積為a （m2/m 3）OTR=Ka （C* -CL ）4、如何調(diào)節(jié)搖瓶發(fā)酵的供氧水平往復(fù)，頻率 80-120 分/ 次，振幅 8cm旋轉(zhuǎn)，偏心距轉(zhuǎn)速 250rpm裝液量，一般取 1/10 左右：250ml 15-25 ml500ml30 ml750ml80 ml5、如何調(diào)節(jié)通氣攪拌發(fā)酵罐的供氧水平一般認(rèn)為，發(fā)酵初期較大的通風(fēng)和攪拌而產(chǎn)生過大的剪切力，對菌體的生長有時會產(chǎn)生不利的影響，所以 有時發(fā)酵初期采用小通風(fēng)，停攪拌，不但有利于降低能耗，而且在工藝上也是必須的。但是通氣

26、增大的時 間一定要把握好。6、如何測定發(fā)酵液中的溶氧濃度，以及發(fā)酵罐的Kla第五章 發(fā)酵過程控制（四）1、泡沫對發(fā)酵有哪些有益之處，有哪些有害之處 答：泡沫可以增加氣體與液體的接觸面積，導(dǎo)致氧傳遞速率增加，也有利于二氧化碳?xì)怏w的溢出。但過 多泡沫對發(fā)酵不利，導(dǎo)致降低生產(chǎn)能力，浪費(fèi)原料，影響菌的呼吸，引起雜菌2、泡沫形成原因是什么 答：泡沫形成的原因有三個。一是氣液接觸，氣液接觸有兩類情況，分別是氣體從外部進(jìn)入液體與氣體 從液體內(nèi)部產(chǎn)生；二是含助泡物，在未加助泡物，但并不純凈的水中產(chǎn)生的泡沫，其壽命在秒之內(nèi)，只 能瞬間存在。 搖蕩純?nèi)軇┎黄鹋荩?如蒸餾水， 只有搖蕩某種溶液才會起泡； 三是起泡速

27、度高于破泡速度， 起泡的難易， 取決于液體的成分及所經(jīng)受的條件； 破泡的難易取決于氣泡和泡破滅后形成的液滴在表面 自由能上的差別；同時還取決于泡沫破裂速度快慢。3、發(fā)酵過程中泡沫多少與哪些因素有關(guān) 答：發(fā)酵過程中泡沫多少與下列因素有關(guān)（1）通氣、攪拌的劇烈程度（2）培養(yǎng)基配比與原料組成（3）菌種質(zhì)量與接種量（ 4）滅菌質(zhì)量（5）發(fā)酵過程中發(fā)酵液隨菌的代謝活動不斷變化，也是泡沫消長的重要因素4、發(fā)酵中控制泡沫途徑有哪些答： 調(diào)整培養(yǎng)基的成分（如少加或緩加易起泡的原材料）、或改變某些物理化學(xué)參數(shù) （如pH、溫度、通氣和攪拌）或者改變發(fā)酵工藝（如采用分次投料）來控制，以減少泡沫形成的機(jī)會。但效果有限

28、。 選育在生長期不產(chǎn)生泡沫的微生物突變株。 如有人已用雜交育種方法選育出不產(chǎn)生泡沫的土霉素菌 株。 機(jī)械消泡 化學(xué)消泡：加消泡劑，當(dāng)今發(fā)酵工業(yè)中常用的方法。5、常用消泡劑有哪幾類，并簡述其性能答：常用的消泡劑有以下幾類（1）天然油脂。天然油脂是最早用的消泡劑，它來源容易，價格低，使用簡單，一般來說沒有明顯副 作用，如豆油、菜油、魚油等，除了用作消泡外，還可作為碳源和中間補(bǔ)料用。油脂主要成分是高級脂 肪酸酯和高級一元醇酯，還有高級醇、高級烴等。但油脂如保藏不好，易變質(zhì)，使酸值增高，對發(fā)酵有 毒性。此外，有些油是發(fā)酵產(chǎn)物的前體，如豆油是紅霉素的前體，魚油是螺旋霉素的前體。近年來出于 對環(huán)境保護(hù)的重

29、視，天然產(chǎn)物消泡劑的地位又有些提高，而且還在研究新的天然消泡劑。（ 2 ）聚醚類消泡劑。聚醚類消泡劑種類很多，常用的主要是：聚氧丙烯甘油（GP 型消泡劑） ，用于鏈霉素發(fā)酵，代替天然油，加入基礎(chǔ)料，效果很好；聚氧乙烯氧丙烯甘油（GPE 型消泡劑） 。它們以一定比例配制的消泡劑叫泡敵，用量為 ，用于四環(huán)素發(fā)酵效果很好，相當(dāng)于豆油的 1020倍。（3） 高碳醇。高碳醇是強(qiáng)疏水弱親水的線型分子，在水體系里是有效的消泡劑。C7C9 的醇是最有效 的消泡劑。（4）硅酮類。最常用的是聚二甲基硅氧烷，也稱二甲基硅油。它表面能低，表面張力也較低，在水及一般油中的溶解度低且活性高。純粹的聚二甲基硅氧烷，不經(jīng)分散

30、處理難以作為消泡劑。可能是由于它 與水有高的界面張力，鋪展系數(shù)低，不易分散在發(fā)泡介質(zhì)上。因此將硅油混入分散劑SiO2 氣溶膠中，構(gòu)成復(fù)合物，經(jīng)一定溫度、一定時間處理，就可制得。6、對于粘稠發(fā)酵液應(yīng)選怎樣的消泡劑，對于較稀的呢GP型消泡劑親水性差，在發(fā)泡介質(zhì)中的溶解度小，所以宜使用在稀薄的發(fā)酵液中。它的抑泡能力比消 泡能力優(yōu)越，適宜在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入，以抑制整個發(fā)酵過程的泡沫產(chǎn)生。GPE 型消泡劑親水性較好，在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪展，消泡能力強(qiáng)，但溶解度也較大，消泡活性維持時間 短，因此用在粘稠發(fā)酵液中效果較好。第五章 發(fā)酵過程控制（五）1 、中間補(bǔ)料的意義和原則是什么補(bǔ)料方式有哪些 意義：控制菌的生

31、長速率以及培養(yǎng)中期的代謝活動，延長合成期推遲菌體自溶。另外加入前體增加合成 產(chǎn)物的中間體，從而使產(chǎn)量大幅度提高。原則：控制和引導(dǎo)產(chǎn)生菌在培養(yǎng)過程中， 特別是中后期的生化代謝活動向著有利于產(chǎn)物積累的方向發(fā)展。 補(bǔ)料方式：2、查閱文獻(xiàn)，說明補(bǔ)糖時間和補(bǔ)糖量的控制。 補(bǔ)糖量的控制，以控制菌體濃度不增或略增為原則，使產(chǎn)生菌的代謝活動有利于產(chǎn)物合成。一般在補(bǔ)糖開始階段控制還原糖在較高水平，以利于產(chǎn)物合成，但高濃度的還原糖不宜維持過久，否 則會導(dǎo)致菌體大量繁殖影響產(chǎn)物的合成。一般還原糖水平維持在%之間較為合適。例：不同補(bǔ)糖速率對 L-纈氨酸發(fā)酵的影響初糖濃度為80g/L，發(fā)酵30h后，分別以10g/L 2

32、5g/L 40g/L 的補(bǔ)糖速度進(jìn)行，結(jié)果如下：谷氨酸棒桿菌補(bǔ)糖速度（g/L h）L-纈氨酸（g/L）菌體濃度（g/L）對葡萄糖的轉(zhuǎn)化率 （%）102540補(bǔ)糖時間控制很重要，過早會刺激菌體生長，加速糖的消耗，不利于合成產(chǎn)物；過遲所需能量供應(yīng)不上 菌體已老化，合成產(chǎn)物的能力本身都很低了。例：四環(huán)素補(bǔ)糖時間96h效價20h6000u/ml45h10000u/ml62h6000u/ml說明：開始補(bǔ)糖的時間必須根據(jù)代謝的變化情況來決定，即根據(jù)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的碳源種類及用量、 菌絲生長情況、糖的消耗速率及殘留水平來綜合考慮，不能單純以時間為依據(jù)。3、前體對發(fā)酵有哪些影響通過例子說明前體該如何使用。添加前體

33、：顯著增加產(chǎn)量、控制發(fā)酵方向。苯乙酸對青霉素產(chǎn)量和類型的影響苯乙酸添 加速度%苯乙酸 總量%青霉素 產(chǎn)量青霉素類型XGFFH0055013211823苯乙酸濃度過高時對青霉素有毒性。但在pH低時比pH高時對青霉素毒性大，因此發(fā)酵早期pH低時加入會影響青霉素產(chǎn)量。含高濃度苯乙酸）的培養(yǎng)液pH酸性時毒性很大，但在低濃度 ）培養(yǎng)液pH酸性時并不顯毒性作 用。由于高濃度有毒性，苯乙酸應(yīng)多次少量加入或采取流加方式。另外，前體添加時間也需要考慮，要 通過實(shí)驗(yàn)來確定。4、查閱文獻(xiàn)，了解補(bǔ)料方式對發(fā)酵的影響。補(bǔ)料方式可分為：連續(xù)流加不連續(xù)流加（少量多次、大量少次）多周期流加連續(xù)流加效果最好，可以避免因一次大量

34、加入引起環(huán)境突然改變給菌體代謝帶來的影響。每次流加又可分為：快速流加、恒速流加、指數(shù)速率流加、變速流加。從補(bǔ)加營養(yǎng)物成分來看，又有單組分補(bǔ)料和多組分補(bǔ)料。第六章發(fā)酵染菌及防治1、如何檢查判斷是否染菌溶解氧水平異常顯示染菌（谷氨酸）排氣中CO2異常顯示染菌CO2的含量變化是有規(guī)律的；染菌引起糖的消耗變化，染好氧性雜菌，糖耗加快，CO2含量增加；染噬菌體，糖耗減慢，CO2含量減少。2、發(fā)酵染菌應(yīng)從哪幾個方面進(jìn)行分析（1）根據(jù)污染雜菌種類分析（2）根據(jù)染菌規(guī)模分析（3）根據(jù)染菌時間分析3、在工業(yè)生產(chǎn)中雜菌污染的途經(jīng)及應(yīng)采取哪些措施防止污染雜菌（1）種子帶菌及預(yù)防（2）培養(yǎng)基滅菌不徹底導(dǎo)致染菌及預(yù)防（

35、3）空氣帶菌及預(yù)防（4）設(shè)備的滲漏或“死角”造成的染菌及預(yù)防（5）操作不當(dāng)造成染菌及預(yù)防（6）噬菌體污染及預(yù)防4、工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)染菌應(yīng)采取哪些措施（1）、種子培養(yǎng)期染菌的處理 一旦發(fā)現(xiàn)種子受到雜菌污染，該種子不能再接入發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，應(yīng)經(jīng)滅菌后棄之，并對種子罐、 管道等進(jìn)行仔細(xì)檢查和徹底滅菌。 采用備用種子，接入發(fā)酵罐繼續(xù)進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。 如無備用種子，則可選擇一個適當(dāng)菌齡的發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵液作為種子，進(jìn)行倒種”處理，接入新鮮的培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵，從而保證發(fā)酵生產(chǎn)正常進(jìn)行。（2 ）、發(fā)酵前期染菌的處理 如果培養(yǎng)基中的碳、氮源含量還比較高時，終止發(fā)酵，將培養(yǎng)基重新進(jìn)行滅菌后，再接入種子進(jìn)行發(fā) 酵。

36、如果此時染菌已造成較大的危害，培養(yǎng)基中的碳、氮源的消耗量已比較多，則可放掉部分料液，補(bǔ)充 新鮮的培養(yǎng)基，重新進(jìn)行滅菌處理后，再接種進(jìn)行發(fā)酵。 也可采取降溫培養(yǎng)、調(diào)節(jié)pH值、調(diào)整補(bǔ)料量、補(bǔ)加培養(yǎng)基等措施進(jìn)行處理。（3 ）、發(fā)酵中、后期染菌的處理 可以加入適當(dāng)?shù)臍⒕鷦┗蚩股匾约罢５陌l(fā)酵液，以抑制雜菌的生長速度；也可采取降低培養(yǎng)溫度、降低通風(fēng)量、停止攪拌、少量補(bǔ)糖等其它措施，進(jìn)行處理。 如果發(fā)酵過程的產(chǎn)物代謝已達(dá)到一定水平，此時產(chǎn)品的含量達(dá)一定值，只要明確是染菌也可放罐。 對于沒有提取價值的發(fā)酵液，廢棄前應(yīng)加熱至120C以上、保持30min后才能排放。（4）、染菌后對設(shè)備的處理染菌后的發(fā)酵罐在重

37、新使用前，必須進(jìn)行徹底清洗并滅菌后才能使用；也可用甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡12h以上等方法進(jìn)行處理。種子罐，滅菌前放水加溫至 100 C，加水量至少占罐體 23，煮罐。不用罐加熱水浸泡 。檢查：A、罐體及附屬設(shè)備是否滲漏；B、管道是否通暢；C、罐體有無污垢堆積；D、設(shè)備儀表管道安裝是否合理；E、儀表是否失靈；F、過濾器是否失效。(5) 污染噬菌體處理發(fā)酵液經(jīng)滅菌后再放罐，嚴(yán)格控制培養(yǎng)液流失。清理生產(chǎn)環(huán)境，清除噬菌體載體一一發(fā)酵液殘?jiān)?。生產(chǎn)環(huán)境用漂白粉、新潔爾滅等消毒。調(diào)換生產(chǎn)菌種。培養(yǎng)基中加草酸。噬菌體具有專一性。暫時停產(chǎn)14周，車間用甲醛消毒。選育抗噬菌體的新菌株。(6) 、其它處理染菌后的培

38、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，才放下水道。否則由于各 罐的管道相通，會造成其它罐的染菌。染菌厲害時，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。發(fā)酵染菌后，一定要找出染菌的原因，以總結(jié)防治發(fā)酵染菌的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，避免以后有類似情況發(fā)生，并積極采取必要措施處理。第七章 有機(jī)酸的生產(chǎn)工藝1、檸檬酸的產(chǎn)生菌有哪些大規(guī)模生產(chǎn)中多采用黑曲霉和溫氏曲霉。石油副產(chǎn)品為原料，主要以假絲酵母屬為生產(chǎn)菌種，其次為畢赤酵母、球擬酵母、漢遜酵母和紅酵母屬 等。2、檸檬酸合成途徑有哪些(1) 由葡萄糖合成檸檬酸的途徑：EMP、HMP、TCA。(2) 由乙酸合成檸檬酸途徑：TCA及乙醛酸循環(huán)。(3) 以正烷烴為碳源時的合成途徑：正烷烴t脂肪酸t(yī)