發(fā)酵工程期末復習(必考)

1、發(fā)酵工程期末復習（必考）1.發(fā)酵工程：是一門以微生物、動植物細胞為生物作用劑進行產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的系統(tǒng)工程。涉及范圍包括發(fā)酵工藝和發(fā)酵設(shè)備兩大部分。主要研究內(nèi)容有菌種選育與構(gòu)建、大規(guī)模培養(yǎng)基和空氣的滅菌、大規(guī)模細胞培養(yǎng)過程、細胞生長和產(chǎn)物形成動力學、生物反應器的優(yōu)化設(shè)計和操作、生物反應過程的參數(shù)檢測和計算機應用、發(fā)酵產(chǎn)品的分離純化過程中的技術(shù)問題。發(fā)酵工程原理是指導發(fā)酵產(chǎn)品研究與開發(fā)，發(fā)酵工廠設(shè)計與建設(shè)以及發(fā)酵生產(chǎn)實踐的理論。2.生物技術(shù)：應用自然科學及工程學的原理，依靠生物作用劑的作用將物料進行加工以提供產(chǎn)品或為社會服務”的技術(shù)。所謂生物作用劑可以是酶、細胞或多細胞生物體。生物技術(shù)又叫生物工程

2、，包括基因工程、酶工程（蛋白質(zhì)工程）、細胞工程（包括組織工程）、發(fā)酵工程。3.自然選育：在生產(chǎn)過程中，不經(jīng)過人工處理，利用菌種的自然突變而進行菌種篩選的過程。引起自然突變的原因有兩個：多因素低劑量的誘變效應和互變異構(gòu)效應。4.誘變育種：指利用物理、化學等誘變劑處理均勻而分散的微生物細胞群，在促進其突變率顯著提高的基礎(chǔ)上，采用簡便、快速和高效的篩選方法，從中挑選出少數(shù)符合目的的突變株，以供科學實驗或生產(chǎn)實踐使用。5.原生質(zhì)體融合：把兩個親本的細胞壁分別通過酶解作用加以瓦解，使菌體細胞在高滲環(huán)境中釋放出只有原生質(zhì)膜包裹著的球狀體（稱為原生質(zhì)體）。兩個親本的原生質(zhì)體在高滲條件下混合，由聚乙二醇（PE

3、G）作為助融劑，使它們互相凝集，發(fā)生細胞融合，接著兩個親本基因組由接觸到交換，從而實現(xiàn)遺傳重組。在再生成細胞的菌落中就有可能獲得具有理想性狀的重組子。6.培養(yǎng)基：培養(yǎng)基是人工配置的供微生物或動植物細胞生長、繁殖、代謝、和合成人們所需產(chǎn)物的營養(yǎng)物質(zhì)和原料，同時，培養(yǎng)基為微生物等提供除營養(yǎng)外的其他生長所必須的環(huán)境條件。7.前體：指某些化合物加入發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程中結(jié)合到產(chǎn)物中去，而自身結(jié)構(gòu)并沒有明顯變化，產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因前體的加入而有較大的提高。8.抑制劑：某些化合物可以抑制特定代謝途徑的進行，而使另一種代謝途徑活躍，從而獲得人們所需產(chǎn)物的積累。9.促進劑：指那些既不是營養(yǎng)物

4、質(zhì)又不是前體，但卻能提高產(chǎn)量的添加劑。10.滅菌：所謂滅菌是指用化學或物理的方法殺滅或除掉物料及其器皿中所有的生命體。而消毒則是指殺死病原微生物的過程。11.對數(shù)殘留定律：在微生物死亡過程中的任一時刻，活菌數(shù)的減少速率與該時刻殘留的活菌數(shù)成正比，這就是微生物死亡的對數(shù)殘留定律。微分式為： ；積分式為： 12.連續(xù)滅菌：是指在發(fā)酵罐外連續(xù)不斷地進行加熱，維持和冷卻，同時把滅完菌的培養(yǎng)基通入已滅過菌的發(fā)酵罐的滅菌方式。13.分批滅菌：是指將培養(yǎng)基置于發(fā)酵罐中用蒸汽加熱，達到預定溫度后維持一段時間，再冷卻到發(fā)酵所需溫度的滅菌方式。14.生長關(guān)聯(lián)型：產(chǎn)物生成與菌體生長之間有平行的準量關(guān)系。這樣的產(chǎn)品或

5、為菌體本身或初級代謝產(chǎn)物。15.部分生長關(guān)聯(lián)型：菌體生長出現(xiàn)兩個高峰，第一個生長高峰與產(chǎn)物合成無平行的準量關(guān)系，第二個生長高峰與產(chǎn)物合成有平行的準量關(guān)系。16.非生長關(guān)聯(lián)型：細胞生長與產(chǎn)物合成無平行的準量關(guān)系，只與菌體的總量有關(guān)。大部分次級代謝產(chǎn)物屬于這一類。一、菌種保藏原則和常用方法：原則：菌種保藏主要是根據(jù)菌種的生理生化特點，人工創(chuàng)造條件，使孢子或菌體的生長代謝活動盡量降低，以減少其變異。一般可以通過保持培養(yǎng)基營養(yǎng)成分在最低水平，缺氧狀態(tài)，干燥和低溫，使菌種處于休眠狀態(tài)，抑制其繁殖能力。一種好的保藏方法不但能長期保持菌種原有的優(yōu)良性狀不變，而且要簡便經(jīng)濟，在生產(chǎn)上能推廣使用。常用方法：（1

6、）斜面冰箱保藏法：斜面保藏是一種短期、過渡的保藏方法，用新鮮斜面接種后，置最適條件下培養(yǎng)倒菌體或孢子生長豐滿后，放在4度冰箱保存。保存期為三個月到六個月，如為營養(yǎng)體，為一個月。（2）沙土管保藏法：將斜面孢子制成孢子懸液接入沙土管中或?qū)⑿泵骀咦庸蜗轮苯优c沙土混合。產(chǎn)孢子或芽孢的微生物。1年左右。（3）石蠟油封存法：向培養(yǎng)成熟的菌種斜面上，倒入一層滅過菌的石蠟油，要高出斜面1厘米，保存在冰箱中。可適用于不能利用石蠟作碳源的細菌、霉菌、酵母等微生物。1年左右。（4）超低溫冰箱甘油管保藏法（-80 ）：利用20%甘油作為保護劑，在超低溫下凍存微生物，一般可達3至5年左右，是科研單位常用的保藏方法。（5

7、）真空冷凍干燥保藏法：目前常用的較理想的一種方法。其基本原理是在較低的溫度下（15度），快速的將細胞凍結(jié)，并且保持細胞完整，然后在真空中使水份升華。在這樣的環(huán)境中，微生物的生長和代謝都暫時停止，不易發(fā)生變異。因此，菌種可以保存很長時間，一般5年左右。該法保存效果較好，對各種微生物都適用。所以國內(nèi)外都以普遍應用。保護劑：脫脂牛奶、血清等。（6）液氮超低溫保藏法：適用范圍最廣。尤其是不產(chǎn)生孢子的菌絲體，其他保藏方法不理想，可用液氮保藏法。保存期最長。保護劑為10甘油。一般可以保存10至15年。其原理：液氮的溫度可達196，遠遠低于其新陳代謝作用停止的溫度（130），所以此時菌種的代謝活動已停止，化

8、學作用亦隨之消失。二、應如何改進生產(chǎn)菌株性狀？改進生產(chǎn)菌株性狀的方法：1.自發(fā)突變與育種:(1)從生產(chǎn)中選育 在日常的大生產(chǎn)過程中，微生物也會以一定頻率發(fā)生自發(fā)突變。富于實際經(jīng)驗和善于細致觀察的人們就可以及時抓住這類良機來選育優(yōu)良的生產(chǎn)菌種。例如，從污染噬菌體的發(fā)酵液中有可能分離到抗噬菌體的自發(fā)突變株。(2)定向培育優(yōu)良品種 是指在某一特定條件下，長期培養(yǎng)某一微生物菌群，通過不斷轉(zhuǎn)接傳代以積累其自發(fā)突變，并最終獲得優(yōu)良菌株的過程。由于自發(fā)突變的頻率較低，變異程度較輕微，故用此法育種十分緩慢。例如，當今世界上應用最廣的預防結(jié)核病制劑卡介苗的獲得，便是定向育種的結(jié)果。2.誘變育種:誘變育種是通過人

9、工方法處理微生物，使之發(fā)生突變，并運用合理的篩選程序和方法，把適合人類需要的優(yōu)良菌株選育出來的過程。誘變育種的一般步驟包括誘變和篩選兩個部分。人工誘變與自發(fā)突變相比可大大提高微生物的突變率，使人們可以簡便、快速地篩選出各種類型的突變株，作生產(chǎn)和研究之用。3.雜交育種:指將兩個基因型不同的菌株經(jīng)過吻合（接合）使遺傳物質(zhì)重新組合，從中分離和篩選出具有新性狀的菌株。4.原生質(zhì)體融合:把兩個親本的細胞壁分別通過酶解作用加以瓦解，使菌體細胞在高滲環(huán)境中釋放出只有原生質(zhì)膜包裹著的球狀體（稱為原生質(zhì)體）。兩個親本的原生質(zhì)體在高滲條件下混合，由聚乙二醇（PEG）作為助融劑，使它們互相凝集，發(fā)生細胞融合，接著兩

10、個親本基因組由接觸到交換，從而實現(xiàn)遺傳重組。在再生成細胞的菌落中就有可能獲得具有理想性狀的重組子。三、分離菌種的方法：依照生物的營養(yǎng)類型、制備培養(yǎng)基/營養(yǎng)液，選擇培養(yǎng)條件與方法。分離的效率取決于培養(yǎng)基其養(yǎng)分，pH和加入的選擇性抑制劑。例如，通常用幾丁質(zhì)培養(yǎng)基來分離土壤和水中的放線菌；淀粉酪素培養(yǎng)基中長出的放線菌種類與幾丁質(zhì)瓊脂上生長的相似，其菌落的密度更大，色素更多，但細菌也容易生長；M3培養(yǎng)基是選擇性分離培養(yǎng)基中較好的一種，這種養(yǎng)分貧乏的培養(yǎng)基阻滯鏈霉菌的生長，因而容易分離到其它菌屬，如紅球菌等。通常在分離的時候，我們會在分離培養(yǎng)基中采用加入抗生素的方法來增加選擇性。例如，在篩選放線菌的時候

11、可以加入抗真菌抗生素。這種抗生素對放線菌無作用。但是，要注意不可以隨便加入，例如，在分離放線菌時候不可以加入抗細菌的抗生素，因為放線菌往往對它們也很敏感。四、培養(yǎng)基的成分及其生理功能：培養(yǎng)基的成分大致可分為碳源、氮源、生長因子、無機鹽及微量元素、前體、促進劑、抑制劑、水和能源。碳源：細胞及其產(chǎn)物的碳架結(jié)構(gòu)和能量的來源。常用的碳源有糖類、油脂、有機酸、低碳醇、烴類；氮源：主要用于構(gòu)成菌體細胞物質(zhì)（如氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等）和含氮代謝物等的氮素來源。常用的氮源可分為：有機氮和無機氮兩類；生長因子：是一類對微生物代謝必不可少且不能用簡單的碳源或氮源自行合成的有機物。需要量一般很少，包括維生素類、氨基

12、酸類、核苷酸類和脂肪酸類化合物無機鹽元素：P、S、Ca、Mg、Na、K、Fe、Cl 等。P：核酸、ATP輔酶、代謝中間體的組成成分。S：蛋白質(zhì)、輔酶、生物素、谷光甘肽等組成成分。Fe：細胞色素、過氧化氫美德的組成成分。Mg、Ca：酶的輔基、激活劑。K、Na：調(diào)節(jié)滲透壓。微量元素： Zn Co Mn Cu 等主要是酶的輔基和激活劑；前體、促進劑和抑制劑：發(fā)酵培養(yǎng)基中，某些成分的加入有助于調(diào)節(jié)產(chǎn)物的形成，而并不促進微生物的生長，這些添加的物質(zhì)包括前體、抑制劑和促進劑；水：是營養(yǎng)物質(zhì)，因為離開水生命活動即停止，并且H2O確實參與代謝活動。也是環(huán)境條件，許多反應需要在水中進行，水是細胞物質(zhì)的連續(xù)相。此

13、外，水的比熱大，可容納、傳導代謝活動中的能量而保護細胞物質(zhì)不被破壞。不同的微生物要求不同的水質(zhì)、水的活度；能源：在應用中，培養(yǎng)基的碳源常常就是其能源，但這并非適用于所有的微生物，微生物根據(jù)其生理類群的不同，其能源物質(zhì)也不同，有時能源物質(zhì)是獨立于碳源之外的。五、開發(fā)一個菌株的培養(yǎng)基配方：（1）研究思路：A）要研究一個新選菌株的最佳培養(yǎng)基配方和最適培養(yǎng)條件，必須先要了解該菌的營養(yǎng)類型和生態(tài)類型。B）根據(jù)上述考察結(jié)果，確定培養(yǎng)基的類型和劃定培養(yǎng)條件的范圍。C）進行培養(yǎng)基成分與培養(yǎng)條件的選擇：(a) 要根據(jù)供試菌的營養(yǎng)需要，包括生長需要和合成產(chǎn)物的需要。(b) 比例范圍，如C：N比。(c)培養(yǎng)基物態(tài)。

14、(d) pH緩沖能力。(e)培養(yǎng)溫度。(f)溶氧。（g）原料價格、來源、加工方式?？紤]生態(tài)條件時，既要考慮生長，也要考慮產(chǎn)物合成；既要考慮到產(chǎn)量，也要考慮到產(chǎn)品的提取與后加工。（2）研究方案的設(shè)計：在對上述問題進行比較全面的考慮的基礎(chǔ)上，為了尋求合適的培養(yǎng)基配方及各種營養(yǎng)物質(zhì)之間的配比關(guān)系，我們需要考查各種不同的碳源、氮源、生長因子、無機鹽等對菌體生長及產(chǎn)物合成的影響，同時，更需要考慮各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度。在培養(yǎng)基配方研究中，常采用正交法或響應面法進行研究方案設(shè)計。六、分批滅菌的步驟？進料 開攪拌（加速傳熱）夾套蒸汽加熱可加到90（預熱：防止熱蒸汽直接通入冷水產(chǎn)生爆氣產(chǎn)生振動損壞機器產(chǎn)生的冷凝水

15、稀釋發(fā)酵液，發(fā)酵效率降低）關(guān)夾套蒸汽，關(guān)攪拌（因為通氣后發(fā)酵液會自己翻動沒有必要開攪拌也可以避免高溫下攪拌損壞軸封的塑料）進氣管進蒸汽出料口進蒸汽取樣口進蒸汽關(guān)小排氣閥（空氣已排盡）關(guān)小進氣閥（方便控制罐內(nèi)壓力穩(wěn)定）保壓30min （壓強不宜過小，可以防止補水時由于蒸汽壓的瞬間降低而產(chǎn)生的發(fā)酵液外泄保壓的過程就是調(diào)節(jié)閥門的過程）關(guān)蒸汽開空氣（防負壓）開冷卻開攪拌（此時溫度下降過快，可以防止培養(yǎng)基過度滅菌）七、連續(xù)滅菌的滅菌時間計算：采用連續(xù)滅菌工藝，由于升溫和降溫時間很短，可以忽略不記，所以滅菌時間實際上就是保溫時間。例如：采用一臺連續(xù)滅菌設(shè)備為50m3的發(fā)酵罐制備無菌培養(yǎng)基36 m3，培養(yǎng)基

16、污染度為106個菌/ml，要求滅菌度Ns=10-3個/罐，滅菌溫度為398K，查圖得此時的反應速度常數(shù)K=11min-1，滅菌時培養(yǎng)液流量(v)為18m3/h，試求維持時間和維持罐的容積V。解：持時間和維持罐的容積V。N0=36×106×106=3.6×1013 t=2.303×1/k×logNO/NS=2.303×1/11×log3.6×1013/10-3=3.47min V=Pt/(60×0.9)=(18×3.47)/ (60×0.9)=1.157m3維持罐不易保證培養(yǎng)液先進先出，

17、所以若采用該維持時間進行設(shè)計計算，則可能局部培養(yǎng)液滅菌不徹底，根據(jù)實踐經(jīng)驗采用維持時間為8min，則維持罐的容積為：V=Pt/(60×0.9)=(18×8)/ (60×0.9)=2.66 m3八、典型空氣除菌的工藝流程：采氣 前置過濾器 空壓機 儲氣管 冷卻器 油水分離器 加熱器 總過濾器 分過濾器 發(fā)酵罐 a) 采氣：在城市，通常情況下地面空氣的含菌量為103個-104個m3，高度每上升10米，含菌數(shù)下降一個數(shù)量級，因此最好采集一定高度的空氣。一般要求采氣管距地面20米30米。 b) 前置過濾：在空氣機前要求安置前置過濾器，又叫過濾器其功能主要是除去大顆粒沙土、

18、纖維等雜物，以防損傷空壓機。c) 空壓機：這是一個空氣驅(qū)動設(shè)備，需要的能耗很大，耗電量占發(fā)酵廠的1/31/4。d) 儲氣罐：帶有壓力表的空罐，體積一般都不大，主要功能是消除往復式空壓機產(chǎn)生的氣流脈沖。e) 冷卻器：空氣經(jīng)空壓機壓縮后溫度很高，可達度，冷卻后才能通入發(fā)酵罐否則會燒焦過濾介質(zhì)，增加發(fā)酵罐的降溫負荷。f) 油水分離器：冷卻后的空氣溫度低于漏點后，即有水滴析出。此外，空壓機的油滴也需除去，否則會污染過濾介質(zhì)，影響濾菌效果。g) 加熱器：經(jīng)過分離器的空氣雖然沒有水滴，但相對濕度依然是100%，若在過濾過程中濕度降低，仍會打濕過濾介質(zhì)，故通過加溫使相對濕度降下來。h) 總過濾器：為過濾除菌

19、的主要設(shè)備，傳統(tǒng)的過濾器是上下兩層棉花，中層是活性炭?，F(xiàn)在也有人用化纖作為過濾介質(zhì)。過濾器的尺寸、過濾介質(zhì)的厚度需根據(jù)計算結(jié)果來確定。計算方法是根據(jù)對數(shù)穿透定律而確定的。i) 分過濾器：為了保險起見，在無菌空氣進罐之前還要進行一次過濾。該過濾器的濾菌效果據(jù)說可以達到99.999%。經(jīng)上述處理的空氣的無菌度、溫度、濕度即可達到要求。九、種子質(zhì)量判斷：A）pH；B) 菌體形態(tài)（染色鏡檢：形態(tài)均一，染色均一，深色較健康。如：酵母菌，絲狀真菌邊緣的光滑完整程度，如果在液態(tài)培養(yǎng)中如果分支較多則比較健康）、濃度（需要在小的范圍內(nèi)波動）；C) 培養(yǎng)基外觀、氣味（憑經(jīng)驗來看）；D) 產(chǎn)物含量（不能太高也不能太

20、低，次級代謝產(chǎn)物較高說明一道發(fā)酵后期）、酶活力；E) 無雜菌十、如何處理發(fā)酵過程中溶氧不足，各適合什么情況？從供氧方面考慮：（1）提高罐壓（封壓高，同時二氧化碳濃度高，抑制發(fā)酵）（2）增加通氣量（3）通入純氧（效果好，價格高）（4）增加攪拌功率（首選）從需氧方面考慮：（1）降低培養(yǎng)溫度（2）補水稀釋培養(yǎng)液（增加染菌機率）適合應急情況十一、在發(fā)酵過程中如何控制PH? 在基礎(chǔ)培養(yǎng)基配方中考慮到pH的緩沖能力。加酸、堿調(diào)pH。通過補料調(diào)pH，如加糖、硫銨，可使pH下降。加尿素、氨水可使pH上升。對菌體的影響：胞外酶的活性影響底物水解影響細胞膜的通透性，主要影響跨膜運輸和能量代謝。十二、如何控制泡沫？

21、（1）預防泡沫的形成A）選擇不產(chǎn)泡沫的培養(yǎng)成分。B）選擇適宜的滅菌條件。C）選育不產(chǎn)泡沫的菌株。（2）控制泡沫的方法A）機械消沫：釘、耙、離心式消沫器。B）消沫劑消沫a) 消沫機理：破壞了泡沫的穩(wěn)定性，泡沫自然就會消失。）提高發(fā)酵液的表面張力，如補水）加反極性物質(zhì)，如加油。）加表面活性物質(zhì)，如脂肪酸鹽。）加強極性物質(zhì)，如硫酸鹽。b)消沫劑的種類和性質(zhì)）天然油脂，適應于各類發(fā)酵。）聚醚類：如聚氧丙烯甘油（GP），親水性差，抑泡能力強于消泡能力，宜加入基礎(chǔ)培養(yǎng)基中。聚氧乙烯丙烯甘油（GPE），又叫泡敵，親水性好，適用于各種發(fā)酵。）高級醇：如十八醇、聚二醇等，效果較好，適用于霉菌發(fā)酵。）硅酮類：如聚

22、二甲基硅氧烷及其衍生物。適用于微堿性的放線菌與細菌發(fā)酵。c) 消沫劑的應用）消沫劑與分散劑并用。）消沫劑與抗氧化劑并用。）加入方式，滴加好于一次性加入。）加量要適當，否則會抑菌。十三、如何根據(jù)雜菌的類型判斷可能的污染源（1）雜菌的檢出（a）顯微鏡鏡檢（檢出形態(tài)差異大的雜菌）（b）平板檢查法（依菌落不同，檢出雜菌）（c）肉湯檢查法（只能檢出細菌雜菌）（2）染菌原因的分析a種子帶菌；b培養(yǎng)基滅菌不徹底；c空氣系統(tǒng)帶菌；d泡沫冒頂；e夾套及蛇管穿孔；f操作不慎。（3）染菌后的處理（a）種子罐染菌：倒掉。（b）發(fā)酵罐染菌：前期（加新料滅菌）；中期（偏離雜菌最適生長條件）；后期（放罐）。十四、污染噬菌體

23、如何判斷處理？（1）污染噬菌體的發(fā)現(xiàn)和檢查：發(fā)酵液突然轉(zhuǎn)稀，泡沫增多，早期鏡檢染色不均勻，菌絲成像模糊，在較短的時間內(nèi)菌體大量的自溶，最后僅殘留菌絲片斷，平皿培養(yǎng)有明顯的噬菌斑，PH逐漸上升，溶氧濃度回升提前，營養(yǎng)成分很少消耗，產(chǎn)物合成停止等現(xiàn)象。（2）出現(xiàn)噬菌體污染后的處理（a）滅菌放罐；（b）清理生產(chǎn)環(huán)境；（c）調(diào)換生產(chǎn)菌株；（d）停產(chǎn)整頓；（e）選育抗噬菌體菌株。若早期發(fā)現(xiàn)噬菌體 可在60滅殺噬菌體，在接入抗性菌種，或者直接加入抗性菌種；若中期發(fā)現(xiàn)噬菌體則可適當補充部分營養(yǎng)物質(zhì)再滅菌和接入抗性菌種；還可添加噬菌體抑制劑，如檸檬酸鈉、草酸鹽、四環(huán)素等。十五、如果你是一個發(fā)酵工人，如何調(diào)控發(fā)

24、酵條件以達到較好的經(jīng)濟效益？為了讓大家對發(fā)酵管理有一個清晰的認識，我們分條塊講解了上述內(nèi)容。然而實際上真正進行的發(fā)酵生產(chǎn)管理，事情決非這幺簡單。因為發(fā)酵過程本身是一個由多因子參與的過程，這些因子相互促進而又相互制約，并且隨著發(fā)酵過程的進行而動態(tài)發(fā)展。因此發(fā)酵過程的管理人員首先要有一個整體的統(tǒng)籌管理的觀念。即要有一個生產(chǎn)目標，包括產(chǎn)量、質(zhì)量、效益計劃。圍繞這些計劃安排生產(chǎn)任務與技術(shù)指標。然后才能考慮每一條塊的操作細則。在考慮技術(shù)管理操作細則時，一定要有一條主線，一般來說是以菌種生長與代謝為主線，即菌種 擴大培養(yǎng) 發(fā)酵 放罐，以培養(yǎng)基配制滅菌和空氣除菌為附線。在發(fā)酵開始之后，緊緊圍繞菌體生長與產(chǎn)物

25、合成，控制好溫度、溶氧、pH、泡沫，并且不失時機地適當補料，促使發(fā)酵過程沿著我們所希望的方向發(fā)展。最終取得良好的經(jīng)濟效益。需要指出的是，有時將各種條件控制在最佳狀態(tài)不一定能得到最高單位產(chǎn)量，而且取得最高單位產(chǎn)量不一定能獲得最好的經(jīng)濟效益。因此說發(fā)酵管理也是一門藝術(shù)，有規(guī)律但無定數(shù)，與管理人員的技術(shù)水平及管理能力有著密切的關(guān)系。十六、如何判斷發(fā)酵終點：根據(jù)不同的發(fā)酵目的和如何獲得最佳經(jīng)濟效益來確定具體的指標，有菌絲形態(tài)，產(chǎn)物濃度，濾速，PH值，培養(yǎng)基外觀，粘度等。產(chǎn)物濃度為首要考慮，需要進行實時化驗菌形及菌體形態(tài)，通過鏡檢防止菌體自溶，濾速由培養(yǎng)基內(nèi)粘度決定，是加工需要泡沫及培養(yǎng)基外觀為表現(xiàn)觀察

26、，作為參考，PH值一般到終點時PH一般上升即變酸作為參考。十七、紫外，化學，干熱可用于培養(yǎng)基滅菌嗎？為什么？不能，干熱滅菌法的滅菌溫度一般是140-180度，并且無水，固體培養(yǎng)基將很快失水，干燥;液體培養(yǎng)基會被蒸干。化學滅菌會使培養(yǎng)基的組成發(fā)生變化，化學藥劑易殘留；紫外滅菌用于培養(yǎng)基滅菌不能很好的穿透整個培養(yǎng)基，不能徹底的滅菌。（穿透力差）十八、培養(yǎng)缺陷型菌株篩選：一.誘變處理 二.淘汰野生型：通過抗生素法或過濾法可以淘汰眾多的野生型菌株，以達到濃縮目的。 三.檢出缺陷型：夾層培養(yǎng)法，限量補充培養(yǎng)法，逐個檢出法，影印平板法。 四.鑒定缺陷型。 五驗證生產(chǎn)性狀是否退化，菌種保藏。十九、如何篩選抗

27、噬菌體菌株？：抗噬菌體菌株選育方法包括（1）自然突變法以噬菌體為篩子，敏感菌株孢子自然突變?yōu)榭剐跃辏剐酝蛔冾l率低）。（2）誘發(fā)突變法誘變處理過的敏感菌株孢子液分離在高濃度噬菌體平板上，長出的菌落為抗性變異株；生長速度一般與正常菌落相近。誘變后敏感菌孢子接入種子培養(yǎng)基，菌絲長濃后加入高濃度噬菌體再培養(yǎng)幾天，加入噬菌體反復感染，敏感菌裂解，平板分離抗性株。 抗性菌株分別在孢子培養(yǎng)、種子培養(yǎng)和發(fā)酵培養(yǎng)過程中用點滴法或雙層瓊脂法測定噬菌斑。如都不出現(xiàn)噬菌斑，說明該菌株對此噬菌體具有抗性。還可觀察抗性菌株經(jīng)多次傳代后對噬菌體的抗性是否穩(wěn)定。二十、何為單種法，雙種法，倒種法各優(yōu)缺點。單種法：一個種子灌

28、接種一只發(fā)酵罐的接種方法。雙種法：用兩只種子灌接種一只發(fā)酵罐的接種方法。倒種法：從一只發(fā)酵罐中倒出適宜的，適量的發(fā)酵液給另一個發(fā)酵罐做種子的方法。二十一、發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)的主要部件包括罐身、攪拌器、擋板、軸封、消泡器、聯(lián)軸器、軸承、變速裝置、空氣分布器、冷卻裝置、人孔及燈、視鏡等。 （1）罐體（A）形狀由圓筒與橢圓形、碟形上下封頭組成。 （B）材料，碳鋼、不銹鋼或碳鋼加耐腐材料襯里（襯里通常為2-3mm）。不銹鋼通常為1Cr18Ni9Ti， 或0Cr18Ni9Ti，其余的成分是Fe，C，Si，Mn等。 （C）容積，有5、10、20、50、75、100、150、500 m3等不同規(guī)格的罐體

29、。（D）罐壁厚度，由罐徑和罐壓決定。 此外在罐體的外側(cè)尚有一些附件，在罐頂部開有人孔、燈鏡和視鏡、進料管、排氣管、接種管、壓力表管及取樣管。 在罐體側(cè)部有溫度計管、各種檢測儀表探頭接口。 （2）攪拌器和擋板（A）攪拌：通用式發(fā)酵罐通常使用渦輪式攪拌器，型式有平葉式、彎葉式和箭葉式三種。其作用是打碎氣泡，推動發(fā)酵液翻騰，促使發(fā)酵液各組分均勻分布（軸向），提高氧氣傳質(zhì)速率，增加溶氧濃度（徑向）。其功率為平葉彎葉箭葉，但其翻動流體的能力則與上述情況相反。葉片數(shù)量：一般6片，最少3片，最多6片。攪拌軸一般是從罐的頂部伸入罐內(nèi)；但對于大容積(大于100 m3)的發(fā)酵罐來說，也可采用下伸軸。下伸軸裝置可以

30、使罐的重心降低，軸的長度縮短，穩(wěn)定性提高，傳動噪音減弱，還可在罐頂部留出充分的空間來安裝高效的機械消泡裝置和自控元件。但是，下伸軸裝置的密封要求高。（B）擋板：是防止液面中央產(chǎn)生漩渦，促使發(fā)酵液激烈翻動，提高溶氧。一般帶夾層的小罐裝擋板，而裝有蛇管熱交換器的罐體，蛇管可替代擋板。這些蛇管就可以起到擋板的作用，就無需再安裝擋板（3）消泡器：鋸齒式、梳式、孔板式等，消泡器長度絕約為0.65D，新式的消泡器有渦輪式、盤片離心式消泡器?？装迨降目讖郊s1020mm。 罐內(nèi)消泡：在發(fā)酵罐內(nèi)消除泡沫，耙式消泡槳、碟式消泡器等；罐外消泡：將泡沫引出發(fā)酵罐外，消泡后返回罐內(nèi)，旋轉(zhuǎn)葉片消泡器、離心式消泡器等（4）

31、聯(lián)軸器及軸承 （A）聯(lián)軸器：攪拌軸若過長，可分成2、3節(jié)，因此需要聯(lián)軸器。聯(lián)軸器分鼓型及夾殼型兩種，小罐也可用法蘭連接。聯(lián)軸的必要條件是軸的中心線必須對正，軸應垂直且達到動平衡。 （B）軸承：罐外援軸承，可用滾動軸承，可以加油潤滑。為了減少震動，大中型發(fā)酵罐還應裝有可調(diào)節(jié)的中間軸承，它不能加潤滑油，需要磨合軸承。材料采用石棉酚醛塑料、聚四氟乙烯，軸瓦與軸之間的間隙取軸徑的0.4-0.7% 。在軸上增加軸套可防止軸頸被磨損。（5）變速裝置 電動機的轉(zhuǎn)速，2級 2900r/min，4級 1400r/min，6級 960r/min，而發(fā)酵罐的轉(zhuǎn)速一般在80 160r/min，小罐也不超過300r/m

32、in。因此要變速。常用三角帶傳送變速，現(xiàn)在多用無級變速電機變速。 （6）空氣分布裝置 單管式與環(huán)形管式，目前傾向于用前者，但在罐底要焊接一塊緩沖板。 單管式空氣分布裝置 管口正對罐底中央，開口向下，以免被培養(yǎng)液中的固體物質(zhì)堵塞，與罐底的距離約40mm，這樣的空氣分散效果較好。環(huán)形管空氣分布裝置以環(huán)徑為攪拌器直徑的0.8倍較有效，下方有很多小孔，噴孔直徑為58mm，噴孔向下，噴孔的總截面積約等于通風管的截面積?？諝饬魉偃。?0m/sec。 空氣分布裝置直徑較大的發(fā)酵罐還可采用另一種空氣分布器,它是在環(huán)管上伸出若干根支管，支管向內(nèi)開孔，徑向單孔。從支管中導出的空氣遇到中間的擋流圈后，折向上方而被攪

33、拌器所破碎。也可在環(huán)管上分出若干放射狀排列的分支管作為大罐的空氣分布器。空氣分布裝置空氣分布裝置的另一種形式是導氣盤。導氣盤上有一導輪，它由若干固定葉片組成，空氣由導氣盤底部進入后，被盤壁所阻擋而折向上方，被攪拌器進一步破碎。（7）軸封：軸封的作用是使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄漏和污染雜菌。常用的軸封有填料函和端面軸封兩種。（A）填料函式軸封是由填料箱體，填料底襯套，填料壓蓋和壓緊螺栓等零件構(gòu)成，使旋轉(zhuǎn)軸達到密封的效果。填料函軸封：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單。缺點：a）死角多，難以徹底滅菌，b）易滲漏，c）填料壓緊后摩擦功率大，d）壽命短，e）軸的磨損嚴重。 （B）端面式軸封又稱機械軸封。密封作用是靠彈性元件（彈簧、波紋管等）的壓力使垂直于軸線的動環(huán)和靜環(huán)光滑表面緊密地相互貼合，并作相對轉(zhuǎn)動而達到密封。 端面軸封：分單端面軸封和雙端面軸封。 （8）發(fā)酵罐的換熱裝置：夾套式換熱裝置