X發(fā)酵工程工藝原理復(fù)習(xí)思考題答案

1、發(fā)酵工程工藝原理復(fù)習(xí)思考題第一章思考題：1何謂次級(jí)代謝產(chǎn)物？次級(jí)代謝產(chǎn)物主要有哪些種類？ 次級(jí)代謝產(chǎn)物：由微生物新陳代謝所產(chǎn)生的、對(duì)一般生命活動(dòng)并不必需的代謝產(chǎn)物。糖苷類、多肽類、?；悺⒑塑疹惣盎祀s類。2典型的發(fā)酵過(guò)程由哪幾個(gè)部分組成？ 原始材料：菌株；培養(yǎng)基的碳源、氮源、微量元素以及生長(zhǎng)因子；上游過(guò)程：對(duì)菌種加以改造，提高生產(chǎn)能力或者導(dǎo)入外源基因等以獲得工程菌；發(fā)酵過(guò)程：發(fā)酵或生物轉(zhuǎn)化，是通過(guò)優(yōu)化發(fā)酵條件如溫度、營(yíng)養(yǎng)、供氣量等。利用工程菌的生物合成，加工和修飾等以獲得目的產(chǎn)物；下游過(guò)程：是運(yùn)用生物化學(xué)、物理學(xué)方法分離、純化產(chǎn)品，最終將產(chǎn)品推向市場(chǎng)并獲得社會(huì)或經(jīng)濟(jì)效益。3.發(fā)酵工程的特點(diǎn)及微

2、生物的共性. 發(fā)酵過(guò)程的特點(diǎn):-發(fā)酵過(guò)程以生物體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行，數(shù)十個(gè)反應(yīng)過(guò)程能夠象單一反應(yīng)一樣，在發(fā)酵設(shè)備中一次完成。-反應(yīng)通常在常溫常壓下進(jìn)行，條件溫和、能耗少，設(shè)備較簡(jiǎn)單。原料以農(nóng)副產(chǎn)品、再生資源（植物秸桿、木屑）為主。-可生產(chǎn)復(fù)雜的化合物。-發(fā)酵過(guò)程需防止雜菌污染（設(shè)備滅菌、空氣過(guò)濾）。-除利用微生物外，還可以用動(dòng)植物細(xì)胞和酶，也可以用人工構(gòu)建的遺傳工程菌進(jìn)行反應(yīng)。-投資少、見(jiàn)效快、利潤(rùn)豐厚。是生物工程制品的最后表達(dá)形式。 微生物的共性：(1)對(duì)周圍環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)、滲透壓、酸堿度等條件有極大的適應(yīng)能力。(2)有極強(qiáng)的消化能力。(3)有極強(qiáng)的繁殖能力。第二章思考題：1發(fā)酵對(duì)微生物菌

3、種有何要求？舉例說(shuō)明。 1. 能在廉價(jià)原料制成的培養(yǎng)基上迅速生長(zhǎng)，并能高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)所需的代謝產(chǎn)物。2. 可在易于控制的培養(yǎng)條件下迅速生長(zhǎng)和發(fā)酵，且所需的酶活性高。3. 生長(zhǎng)速度和反應(yīng)速度快，發(fā)酵周期短。4. 副產(chǎn)物盡量少，便于提純，以保證產(chǎn)品純度。5. 菌種不易變異退化，以保證發(fā)酵生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。6. 對(duì)于用作食品添加劑的發(fā)酵產(chǎn)品以及進(jìn)行食品發(fā)酵，其生產(chǎn)所用菌種必須符合食品衛(wèi)生要求。2什么叫自然突變和誘發(fā)突變？誘變育種的實(shí)質(zhì)是什么？ 自然突變：環(huán)境因素的影響，DNA復(fù)制過(guò)程的偶然錯(cuò)誤等而導(dǎo)致，一般頻率較低，通常為10-6-10-9 。誘發(fā)突變：某些物理、化學(xué)因素對(duì)生物體的DNA進(jìn)行直接作

4、用，突變以較高的頻率產(chǎn)生。 誘變育種原理：點(diǎn)突變: 堿基對(duì)置換和移碼突變?nèi)旧w畸變: 在染色體上發(fā)生大的變化，如斷裂、重復(fù)、缺失、易位和染色體數(shù)目變化等結(jié)構(gòu)變化。3何為轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、DNA體外重組技術(shù)？舉例說(shuō)明在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用。 轉(zhuǎn)化(transformation)：（游離DNA分子+ 感受態(tài)細(xì)胞）從供體（提供DNA的細(xì)胞）細(xì)胞中取出遺傳物質(zhì)，通過(guò)對(duì)受體（獲得DNA的細(xì)胞）細(xì)胞的培養(yǎng)處理，使供體的DNA片段進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，與受體細(xì)胞的DNA重新組合而獲得變種的一種育種方法。 轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)：（由噬菌體介導(dǎo)）由噬菌體作媒介，將一個(gè)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)傳遞給另一個(gè)細(xì)胞，從而獲得高產(chǎn)變種

5、的一種育種方法。 DNA體外重組技術(shù)(in vitro recombinationDNA technology)根據(jù)需要用人工方法取得供體DNA上的基因，在體外重組于載體DNA上，再轉(zhuǎn)移入受體細(xì)胞，使其復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，表達(dá)出供體原有的遺傳性狀。4何為營(yíng)養(yǎng)缺陷型？舉例說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選方法。 營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）：一種缺乏合成其生存所必須的營(yíng)養(yǎng)物（包括氨基酸、維生素、堿基等）的突變型，只有從周圍環(huán)境或培養(yǎng)基中獲得這些營(yíng)養(yǎng)或其前體物（precursor）才能生長(zhǎng)。常用X表示。5如何篩選抗性突變株？ 抗生素抗性突變：將菌種誘變處理，用含有某種藥物的培養(yǎng)基挑選抗性突變體，野生的敏感菌不

6、能在這種培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。用梯度平板法?？故删w菌株選育：誘變后用高濃度噬菌體平板篩選抗性菌株。條件抗性突變：溫度敏感突變。6菌種保藏目的與核心是什么？產(chǎn)孢子的微生物適宜用何種保藏方法？ 目的: 保證菌種不發(fā)生遺傳變異、無(wú)污染和保持活力。核心：人工創(chuàng)造條件（如低溫、干燥、缺氧、和缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)），使菌種的代謝活動(dòng)處于不活動(dòng)狀態(tài)。1酵母菌：一般采用定期移植斜面低溫保藏法，將酵母接種于麥芽汁瓊脂斜面上，放置低溫處，每隔幾個(gè)月移植一次。也可采用石蠟油封藏法。2霉菌：采用砂土管保藏法。此法特別適宜于產(chǎn)孢子或芽孢的微生物。3細(xì)菌和放線菌：一般細(xì)菌采用凍干法為佳，放線菌可采用凍干法和砂土管法保藏。7造成菌種退化

7、的原因是什么？生產(chǎn)中如何防止菌種的退化？ 菌種退化的原因：保藏方法不妥、保藏操作不當(dāng)、傳代不當(dāng)、培養(yǎng)基不適、回復(fù)突變。 防止菌種退化的措施從菌種選育方法上考慮1)進(jìn)行充分的后培養(yǎng)及分離純化2)增加突變位點(diǎn)，減少基因回復(fù)突變的幾率從菌種保藏方式上考慮1)盡量減少傳代次數(shù)2)選擇適宜的保藏培養(yǎng)基從菌種培養(yǎng)適宜條件上考慮1)結(jié)構(gòu)類似物抗性菌株在保藏培養(yǎng)基中應(yīng)添加相應(yīng)藥物及時(shí)淘汰回復(fù)突變細(xì)胞。2)基因工程菌添加抗生素于培養(yǎng)基中防止質(zhì)粒的丟失。從菌種管理的措施上考慮:復(fù)壯1）定期對(duì)保藏菌種分離純化，淘汰已退化細(xì)胞；2）定期對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行分離篩選8何為菌種的復(fù)壯？ 指對(duì)已經(jīng)退化的菌種，設(shè)法淘汰衰退的個(gè)體，使

8、其恢復(fù)原來(lái)的優(yōu)良特性。9培養(yǎng)基有哪些類型？各有何種用途？發(fā)酵工業(yè)上使用最廣的是哪種類型？ 培養(yǎng)基的類型及功能培養(yǎng)基按其組成物質(zhì)的純度、狀態(tài)、用途可分為三大類型（一）、按純度合成培養(yǎng)基: 原料其化學(xué)成分明確、穩(wěn)定􀂉 適合于研究菌種基本代謝和過(guò)程的物質(zhì)變化規(guī)律􀂉 培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)單一，價(jià)格較高，不適合用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)培養(yǎng)大腸桿菌常用培養(yǎng)基M培養(yǎng)基(1L)： Na2HPO4 6g，KH2PO4 3g， NaCl 0.5g， NH4Cl1g， MgSO4.7H2O 0.5g， CaCl2 0.011g，葡萄糖2-10g, pH 7.0天然培養(yǎng)基: 采用天然原料h

9、8713; 原料來(lái)源豐富(大多為農(nóng)副產(chǎn)品)、價(jià)格低廉、適于工業(yè)化生產(chǎn)􀂉 原料質(zhì)量等方面不加控制會(huì)影響生產(chǎn)穩(wěn)定性半合成培養(yǎng)基: 配制方便，成本低􀂉 多數(shù)微生物均能在此類培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，適用于實(shí)驗(yàn)和大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)（二）、按狀態(tài)固體培養(yǎng)基:適合于菌種和孢子的培養(yǎng)和保存，也廣泛應(yīng)用于有子實(shí)體的真菌類，如香菇、白木耳等的生產(chǎn)。半固體培養(yǎng)基:即在配好的液體培養(yǎng)基中加入少量的瓊脂，一般用量為0.5%0.8%，主要用于微生物的鑒定。液體培養(yǎng)基:80%90%是水，其中配有可溶性的或不溶性的營(yíng)養(yǎng)成分，是發(fā)酵工業(yè)大規(guī)模使用的培養(yǎng)基。（三）、按用途（從發(fā)酵生產(chǎn)應(yīng)用考慮）培養(yǎng)基按其用途

10、可分為孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基三種。10如何確定培養(yǎng)基的組成和進(jìn)行培養(yǎng)基優(yōu)化？ 1培養(yǎng)基的配制原則 根據(jù)不同微生物的營(yíng)養(yǎng)需要配制 確定合適的碳氮比，一般100:0.22.0 控制pH條件 控制氧化還原電位 根據(jù)原料特點(diǎn)確定配比2培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的步驟 根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分確定時(shí)一些必須考慮的問(wèn)題，初步確定可能的培養(yǎng)基成分； 通過(guò)單因子實(shí)驗(yàn)最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基成分； 用多因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法確定各成分的最適濃度。如：均勻設(shè)計(jì)、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)面分析等。3.搖瓶水平到反應(yīng)器水平的配方優(yōu)化搖瓶、反應(yīng)器培養(yǎng)基研究的兩個(gè)層次􀂉 搖瓶培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的第一步􀂉

11、反應(yīng)器最終的優(yōu)化的基礎(chǔ)配方11. 淀粉糖的制備方法？哪種方法制備的淀粉糖質(zhì)量好？ 酸水解法，酸酶法，雙酶法12糖蜜可直接用作發(fā)酵原料嗎？為什么？ 除糖份外，含有較多的雜質(zhì)，其中有些是有用的，但是許多都會(huì)對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進(jìn)行預(yù)處理。第三章復(fù)習(xí)思考題1何謂消毒、滅菌？消毒可以達(dá)到滅菌的目的嗎？ 消毒：指用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病原微生物。滅菌：指用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物。2滅菌的方法主要有哪幾種？其滅菌原理何在？發(fā)酵工業(yè)中為何應(yīng)用最廣的是濕熱滅菌？ 工業(yè)生產(chǎn)上的滅菌方法有加熱滅菌、化學(xué)藥劑滅菌、射線滅菌等。干熱滅菌：火焰滅菌、烘箱滅菌加熱滅菌濕熱滅菌：

12、巴氏滅菌、間歇滅菌、高壓蒸汽滅菌3何謂微生物的熱阻？高溫短時(shí)滅菌法（HTST）的理論基礎(chǔ)是什么？一般微生物都有一個(gè)最適生長(zhǎng)溫度范圍，有一個(gè)維持生命活動(dòng)的溫度范圍。當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)維持生命活動(dòng)的最高限溫度時(shí)，微生物就會(huì)死亡。殺死微生物的極限溫度稱為致死溫度。在致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時(shí)間稱為致死時(shí)間。在致死溫度以上，溫度愈高，致死時(shí)間愈短。熱阻是指微生物在某種特定條件（主要指溫度和加熱方式）的致死時(shí)間。一般說(shuō)滅菌是否徹底，是以能否殺死熱阻大的芽孢桿菌為指標(biāo)。4在工業(yè)生產(chǎn)中，影響培養(yǎng)基滅菌的因素有哪些？為什么？ 溫度，菌體，ph值，培養(yǎng)基中的顆粒，泡沫5比較分批滅菌與連續(xù)滅菌的優(yōu)缺點(diǎn)，兩種

13、滅菌方法各適用于何種場(chǎng)合？ 1連續(xù)滅菌（連消）(Continuous sterilization): 是采用專一滅菌設(shè)備-連消塔，在高溫下對(duì)液體培養(yǎng)基進(jìn)行短時(shí)間加熱滅菌。優(yōu)點(diǎn)：（1）培養(yǎng)基受熱時(shí)間短（可在2030s達(dá)到預(yù)定滅菌溫度），營(yíng)養(yǎng)成分破壞少；（2）質(zhì)量均勻；（3）生產(chǎn)中蒸汽負(fù)荷均衡；（4）適用于自動(dòng)控制。適用條件：大規(guī)模生產(chǎn)，培養(yǎng)基中不含有固體顆?；蚺菽^少。2. 分批滅菌(實(shí)消、實(shí)罐滅菌): (Batch sterilization)指將培養(yǎng)基置于發(fā)酵罐中用蒸汽加熱，達(dá)到預(yù)定滅菌溫度后，維持一定時(shí)間，再冷卻到發(fā)酵溫度，然后接種發(fā)酵。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需專一滅菌設(shè)備缺點(diǎn)：易發(fā)生局部過(guò)熱而破壞營(yíng)養(yǎng)

14、成分的現(xiàn)象。適用條件：當(dāng)培養(yǎng)基中含有固體顆?；蚺囵B(yǎng)基有較多泡沫時(shí)，以采用分批滅菌為好。對(duì)于容積小的發(fā)酵罐，連續(xù)滅菌的優(yōu)點(diǎn)不明顯，而采用分批滅菌比較方便。6工業(yè)上空氣除菌所用過(guò)濾介質(zhì)（如棉花、玻璃纖維、活性炭等）的濾孔遠(yuǎn)大于菌體，為何也能達(dá)到除菌的目的？ 空氣流通過(guò)這種介質(zhì)過(guò)濾層時(shí)，借助慣性碰撞、攔截滯流、靜電吸附、擴(kuò)散等作用，將其塵埃和微生物截留在介質(zhì)層內(nèi)，達(dá)到過(guò)濾除菌目的。7過(guò)濾效率受哪些因素影響？如何提高除菌效率？ 提高除菌效率的主要措施有以下幾方面：A減少進(jìn)口空氣的含菌數(shù)B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)。C設(shè)計(jì)合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，以達(dá)到除油、水和雜質(zhì)的目的。D降低

15、進(jìn)入空氣過(guò)濾器的空氣相對(duì)濕度，保證過(guò)濾介質(zhì)在干燥狀態(tài)下工作。第四章復(fù)習(xí)思考題1在分批發(fā)酵中，按細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物生成的關(guān)系可分為哪幾種類型？舉例說(shuō)明。 分批培養(yǎng)中的產(chǎn)物形成：型：生長(zhǎng)偶聯(lián)產(chǎn)物生成菌體生長(zhǎng)、碳源利用和產(chǎn)物形成幾乎在相同時(shí)間出現(xiàn)高峰。產(chǎn)物形成直接與碳源利用有關(guān)。型：生長(zhǎng)與產(chǎn)物生成部分偶聯(lián)在生長(zhǎng)開始后并無(wú)產(chǎn)物生成，在生長(zhǎng)繼續(xù)進(jìn)行到某一階段才有產(chǎn)物生成。產(chǎn)物形成間接與碳源利用有關(guān)。型：非生長(zhǎng)偶聯(lián)產(chǎn)物生成在生長(zhǎng)停止后才有產(chǎn)物生成。產(chǎn)物形成與碳源利用無(wú)準(zhǔn)量關(guān)系。2何為補(bǔ)料分批發(fā)酵？該法主要適用在哪些場(chǎng)合？ 指在分批培養(yǎng)中間歇地或連續(xù)地補(bǔ)加（流加）新鮮培養(yǎng)基的方法。3什么叫連續(xù)培養(yǎng)？提出連續(xù)培養(yǎng)

16、的根據(jù)是什么？連續(xù)培養(yǎng)有何缺點(diǎn)？ 指在一開放系統(tǒng)中，以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)連續(xù)供給新鮮培養(yǎng)基，同時(shí)以相同速度將含有微生物和產(chǎn)物的培養(yǎng)液從發(fā)酵罐內(nèi)放出，從而使發(fā)酵罐內(nèi)液量維持恒定，使培養(yǎng)物在近似恒定狀態(tài)下生長(zhǎng)和進(jìn)行代謝活動(dòng)的方法。Fin=Fout0 （有培養(yǎng)基進(jìn)出發(fā)酵罐）4在單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)中，D意味著什么？ 穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)可通過(guò)稀釋率調(diào)節(jié)比生長(zhǎng)速率。5什么叫比生長(zhǎng)速率？什么叫得率系數(shù)？什么叫轉(zhuǎn)化率？ 比生長(zhǎng)速率，(h-1):即單位重量菌體在單位時(shí)間內(nèi)的增量g/(g·h) 1.生長(zhǎng)得率系數(shù)：是指每消耗1g(或mo1)基質(zhì)(一般指碳源)所產(chǎn)生的菌體干重(g)，即Yx/s=X/S。Produc

17、tivity2.產(chǎn)物得率系數(shù)：是指每消耗1g(或mo1)基質(zhì)所合成的產(chǎn)物g數(shù)(或mol數(shù))。這里消耗的基質(zhì)是指被微生物實(shí)際利用掉的基質(zhì)數(shù)量，即投入的基數(shù)減去殘留的基質(zhì)量(S。-S)。Yp/s=P/S。 轉(zhuǎn)化率：往往是指投入的原料與合成產(chǎn)物數(shù)量之比第五章復(fù)習(xí)思考題1谷氨酸產(chǎn)生菌利用糖質(zhì)原料合成谷氨酸的代謝途徑中有哪些關(guān)鍵環(huán)節(jié)？ 糖酵解途徑，磷酸己糖途徑，三羧酸循環(huán)，二氧化碳固定反應(yīng)，乙醛酸循環(huán)，還原氨基化反應(yīng)。2作為谷氨酸產(chǎn)生菌，應(yīng)具備哪些生理特征？ -酮戊二酸脫氫酶的活性微弱或缺損谷氨酸脫氫酶活力高（此活性不被低濃度產(chǎn)物谷氨酸所抑制）NADPH+H+進(jìn)入呼吸鏈能力弱細(xì)胞膜對(duì)谷氨酸的通透性好。3

18、簡(jiǎn)述檸檬酸的積累機(jī)制，檸檬酸產(chǎn)生菌需具備什么特點(diǎn)？ 第六章復(fù)習(xí)思考題1.如何在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)好氧菌和兼性需氧菌的培養(yǎng)？ 2.實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)好氧菌如何提高供氧效果？3.在進(jìn)行種子的擴(kuò)大培養(yǎng)和發(fā)酵過(guò)程中，如何掌握培養(yǎng)基的碳氮比？微生物在不同的生長(zhǎng)階段，對(duì)碳氮比的最適要求也不一樣。一般來(lái)講，因?yàn)樘荚醇茸鳛樘技軈⑴c菌體和產(chǎn)物合成，又作為菌體生長(zhǎng)、代謝過(guò)程的能源，所以其比例也比氮源高。一般工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的碳氮比約為100：0.22.0。但在谷氨酸等含氮產(chǎn)物發(fā)酵中，因?yàn)楫a(chǎn)物中含氮多，所以碳氮比就要相對(duì)低些。 另外，碳氮比也隨碳水化合物及氮源的種類以及通氣攪拌等條件而異，因此很難確定一個(gè)統(tǒng)一的比值。4.種子擴(kuò)大培

19、養(yǎng)過(guò)程中如何提高接種物中的含菌量？答：可采用較大數(shù)量的孢子、菌苔、濕菌體、芽孢接種，以保證種子液最終有較多菌數(shù)。5.舉例說(shuō)明種齡與接種量對(duì)發(fā)酵的影響。通常接種齡以菌絲處于生命力極為旺盛的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，且培養(yǎng)液中菌體量還未達(dá)到最高峰時(shí)為宜。若過(guò)于年輕的種子接入發(fā)酵罐后，往往會(huì)出現(xiàn)前期生長(zhǎng)緩慢而使整個(gè)發(fā)酵周期延長(zhǎng)，產(chǎn)物開始形成的時(shí)間推遲甚至?xí)蚓窟^(guò)少而在發(fā)酵罐內(nèi)結(jié)球，造成異常發(fā)酵的情況。而過(guò)老的種子則會(huì)造成生產(chǎn)能力下降，菌體過(guò)早自溶。接種量的大小決定于生產(chǎn)菌種的發(fā)酵罐中的生產(chǎn)繁殖速度。若用較大的接種量，可以縮短發(fā)酵罐中菌絲繁殖到達(dá)高峰的時(shí)間，使產(chǎn)物的形成提前到來(lái)，且在生產(chǎn)菌迅速占據(jù)整個(gè)培養(yǎng)環(huán)境時(shí)，

20、可減少雜菌生長(zhǎng)機(jī)會(huì)。但是，如果接種量過(guò)多，往往是菌絲生長(zhǎng)過(guò)快，培養(yǎng)液黏度增加，造成溶解氧不足而影響產(chǎn)物的形成。6.最佳種齡和最佳代謝產(chǎn)物收獲期分別在生長(zhǎng)曲線的哪個(gè)階段？ 通常接種齡以菌絲處于生命力極為旺盛的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，且培養(yǎng)液中菌體量還未達(dá)到最高峰時(shí)為宜。 原則：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末，細(xì)胞活力強(qiáng)，菌體濃度相對(duì)較大，但是最終由實(shí)驗(yàn)結(jié)果定。7.種子擴(kuò)大培養(yǎng)過(guò)程中的異?，F(xiàn)象有哪些？􀁺 菌種生長(zhǎng)速度，過(guò)快或過(guò)慢􀁺 菌絲結(jié)團(tuán)􀁺 菌絲粘壁􀁺 菌體形態(tài)不整齊、變形。􀁺 是否有污染􀁺 簡(jiǎn)單染色、革蘭氏染色異常。

21、第七章復(fù)習(xí)思考題1. 根據(jù)微生物對(duì)溫度的依賴可將微生物分為哪幾類？不同微生物的生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求不同，根據(jù)它們對(duì)溫度的要求大致可分為四類：嗜冷菌026，嗜溫菌1543，嗜熱菌3765，嗜高溫菌65以上2. 發(fā)酵過(guò)程的溫度有無(wú)變化？為什么？有變化，因?yàn)橛邪l(fā)酵熱等因素的影響。3. 什么是發(fā)酵熱、生物熱？生物熱的產(chǎn)生受哪些因素的影響？發(fā)酵熱是發(fā)酵過(guò)程中釋放出來(lái)的凈熱量。是引起發(fā)酵過(guò)程溫度變化的原因。生物熱是生物氧化過(guò)程放出的熱生物熱隨菌種和培養(yǎng)條件不同而不同。一般菌種活力強(qiáng)，培養(yǎng)基豐富，菌體代謝旺盛，產(chǎn)生熱量多。同一種微生物呼吸作用比發(fā)酵作用產(chǎn)生熱量多。4. 生物熱的大小與哪些因素有關(guān)？發(fā)酵過(guò)程的產(chǎn)熱

22、具有強(qiáng)烈的時(shí)間性，即在不同培養(yǎng)階段，菌體呼吸作用和發(fā)酵作用強(qiáng)度不同，所產(chǎn)生的熱量不同。在發(fā)酵初期，菌體處在適應(yīng)期，菌數(shù)少，呼吸作用緩慢，產(chǎn)生熱量少。當(dāng)菌體處在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體繁殖快，代謝旺盛，菌體濃度也大，產(chǎn)生熱量多。特別是從對(duì)數(shù)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)入平衡期時(shí)，菌體濃度大，代謝旺盛，產(chǎn)生熱量最多。發(fā)酵后期，微生物已基本停止繁殖，逐步衰老，產(chǎn)生的熱量不多，溫度變化不大，且逐漸減弱。5. 溫度對(duì)發(fā)酵有哪些影響？ 溫度通過(guò)影響微生物的酶反應(yīng)速度、發(fā)酵液中溶解氧而影響發(fā)酵；溫度影響生物合成方向、酶系組成及酶的特性。溫度還影響基質(zhì)溶解度，氧在發(fā)酵液中的溶解度也影響菌對(duì)某些基質(zhì)的分解吸收。6.發(fā)酵過(guò)程溫度的選擇有什么依

23、據(jù)？根據(jù)發(fā)酵階段選擇；根據(jù)培養(yǎng)條件選擇；根據(jù)菌體生長(zhǎng)情況選擇。7以谷氨酸發(fā)酵為例，說(shuō)明發(fā)酵溫度、pH、通氣量等環(huán)境條件對(duì)谷氨酸產(chǎn)生菌的影響。8何謂呼吸強(qiáng)度、攝氧率和臨界氧濃度？發(fā)酵過(guò)程中如何根據(jù)發(fā)酵需要控制溶解氧？ 呼吸強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量的菌體所消耗的氧量 攝氧率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位體積的發(fā)酵液所需要的氧量。 臨界氧濃度：各種微生物的呼吸強(qiáng)度不同，當(dāng)液相溶氧濃度CL較低時(shí)，QO2隨著溶氧濃度的增加而增加，當(dāng)CL增大到一定時(shí)，QO2不再隨溶氧濃度的增加而變化，此時(shí)的溶氧濃度稱為臨界溶氧濃度，用Ccr表示。（課件第七章26頁(yè)）當(dāng)溶解氧濃度高于臨界值，微生物的呼吸強(qiáng)度保持恒定，與培養(yǎng)液中溶解氧的濃

24、度無(wú)關(guān)。當(dāng)溶解氧低于臨界值，微生物呼吸強(qiáng)度隨溶解氧濃度的降低而顯著下降。即細(xì)胞的代謝活動(dòng)會(huì)因溶解氧濃度的限制受到影響。 在好氧發(fā)酵中，一般將溶氧水平控制在臨界值以上，可避免細(xì)胞因供氧不足發(fā)生代謝異常.但并不是溶氧愈大愈好，因過(guò)度供氧操作引起能量消耗并對(duì)細(xì)胞可能產(chǎn)生傷害，溶氧太大有時(shí)反而抑制產(chǎn)物合成。9影響氧傳遞速率的因素有哪些？為什么？進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)時(shí)，如何增加氧傳遞速率？攪拌，空氣線速度，發(fā)酵液的物理特性，微生物生長(zhǎng)，消泡劑，離子強(qiáng)度 攪拌：攪拌能把大的空氣氣泡打成微小氣泡，增加了氣-液接觸面積和接觸時(shí)間。攪拌使液體作渦流運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)了氣泡的運(yùn)動(dòng)路線，即增加了氣液的接觸時(shí)間。攪拌使發(fā)酵液呈湍流運(yùn)

25、動(dòng)，從而減少氣泡周圍液膜的厚度，減少液膜阻力。攪拌使菌體分散，有利于固液傳遞中的接觸面積的增加。但過(guò)度強(qiáng)烈的攪拌使產(chǎn)生的剪切作用過(guò)大，對(duì)細(xì)胞的損傷增加。 空氣線速度：KLa值隨攪拌功率PG和空氣流量的增加而增大。當(dāng)增加通風(fēng)量時(shí)，空氣線速度相應(yīng)增加， 從而增大溶氧（課件第七章49）發(fā)酵液的物理特性：發(fā)酵液的密度、粘度、表面張力、離子濃度的變化會(huì)影響KLa，通常當(dāng)發(fā)酵液濃度增大、粘度增大時(shí)，則KLa降低。因?yàn)橐后w粘度增大時(shí)，由于滯流液膜厚度增加，傳質(zhì)阻力就增大，同時(shí)粘度也影響擴(kuò)散系數(shù)，致使通氣效率降低。微生物生長(zhǎng)：隨著微生物的生長(zhǎng)、發(fā)酵液中細(xì)胞濃度的增加，會(huì)使KLa值逐漸變小，同時(shí)菌絲體形態(tài)不同也

26、明顯影響KLa值。消泡劑：由于泡沫大量形成，菌體與泡沫形成穩(wěn)定的乳濁液，影響了氧的傳遞。因而消除泡沫對(duì)溶氧有利。開始加入時(shí)會(huì)因消泡劑聚集在微生物細(xì)胞和氣泡液膜表面，增加傳質(zhì)阻力，使KLa下降，引起溶氧濃度的暫時(shí)下降。但最終會(huì)有效改善發(fā)酵液的通氣效率。 離子強(qiáng)度：由于電解質(zhì)溶液中生成的氣泡比在水中的要小得多，因而有較大的比表面積。在相同條件下，電解質(zhì)溶液的KLa值比水中的大。并隨電解質(zhì)濃度的增加， KLa值也有較大增加。10.為什么氧的供給常常是好氧發(fā)酵的限制因素？11哪些因素會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵過(guò)程中的泡沫產(chǎn)生？生產(chǎn)上如何控制泡沫的產(chǎn)生？與通風(fēng)、攪拌的劇烈程度有關(guān)；與培養(yǎng)基所用原材料的性質(zhì)有關(guān)；與培養(yǎng)基

27、的配比、濃度和粘度有關(guān)。與發(fā)酵過(guò)程中培養(yǎng)液的性質(zhì)及微生物的代謝有關(guān)。發(fā)酵工業(yè)上常用的消泡方法有兩種：化學(xué)消泡和機(jī)械消泡。1 化學(xué)消泡機(jī)理當(dāng)化學(xué)消泡劑加入起泡體系中，由于消泡劑本身的表面張力比較低（相對(duì)于發(fā)泡體系而言），當(dāng)消泡劑接觸到氣泡表面時(shí)，使氣泡膜局部的表面張力降低，力的平衡受到破壞，此處為周圍表面張力較大的膜所牽引，因而導(dǎo)致氣泡破裂。2 機(jī)械消泡是一種物理作用，它靠機(jī)械強(qiáng)烈振動(dòng)及壓力變化，促使氣泡破裂，并將隨氣體排出的液體加以回收。12如何確定補(bǔ)糖時(shí)機(jī)？第八章復(fù)習(xí)思考題1發(fā)酵染菌對(duì)生產(chǎn)有何危害？1）抑制生產(chǎn)菌的生長(zhǎng)2）阻止目的產(chǎn)物的產(chǎn)生3）分解產(chǎn)物4）影響產(chǎn)物的提取及質(zhì)量5）污染產(chǎn)品6）

28、造成經(jīng)濟(jì)損失2發(fā)酵生產(chǎn)中引起染菌的原因有哪些？如何進(jìn)行檢查和判斷分析？ 主要原因有種子帶菌、空氣系統(tǒng)染菌、設(shè)備滲漏、培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底、管理和操作不當(dāng)。檢查是否染菌可采用顯微鏡檢查法、平板劃線培養(yǎng)檢查法和肉湯培養(yǎng)法。同時(shí)還需從發(fā)酵過(guò)程的異常現(xiàn)象判斷是否染菌，如溶解氧水平、排氣中CO2含量、pH異常變化等，可初步判斷污染了雜菌。3 生產(chǎn)中防止雜菌污染的措施有哪些？原料染菌的防治對(duì)于液體原料：采用連消方式。對(duì)顆粒狀淀粉質(zhì)原料或者小發(fā)酵罐，采用實(shí)消為好。而且升溫時(shí)需攪拌，或加入-淀粉酶。加強(qiáng)種子管理，嚴(yán)格無(wú)菌操作，種子本身帶菌是可以克服的。針對(duì)染菌原因采取具體措施。4 如何診斷發(fā)酵感染了噬菌體？

29、有何防治措施？ 在發(fā)酵過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)成分消耗遲緩，pH異常，產(chǎn)生大量泡沫，發(fā)酵液呈粘膠狀可拔絲，產(chǎn)物減少或停止，可明顯看到細(xì)菌自溶，都說(shuō)明發(fā)酵可能感染了噬菌體?？捎秒p層瓊脂平板法檢測(cè)。防治措施：嚴(yán)格活菌體排放，保持環(huán)境清潔；定期更換菌株；采用噬菌體抑制劑。第九章復(fù)習(xí)思考題1.改變發(fā)酵液過(guò)濾特性的主要方法有哪些？簡(jiǎn)述其機(jī)理。降低液體粘度：主要采用加熱法。使用加熱法必須嚴(yán)格控制加熱溫度與時(shí)間在不影響目的產(chǎn)物活性及變質(zhì)的范圍內(nèi)；另外溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使細(xì)胞溶解，胞內(nèi)物質(zhì)外溢，影響產(chǎn)物的分離與純化。調(diào)整pHpH值直接影響發(fā)酵液中某些物質(zhì)的電離度和電荷性質(zhì)，適當(dāng)調(diào)節(jié)pH值可改善其過(guò)濾特性。對(duì)于兩性

30、物質(zhì)，可采用等電點(diǎn)沉淀法。加酸可使發(fā)酵醪中的多價(jià)無(wú)機(jī)離子如Ca2+與酸形成難溶化合物或與酸形成絡(luò)合物而被除去。凝聚與絮凝 凝聚凝聚作用即向膠體懸浮液中加入某種電解質(zhì)，在電解質(zhì)中異電離子作用下，膠粒的雙電層電位降低，使膠體體系不穩(wěn)定，膠體粒子間因相互碰撞而產(chǎn)生凝集的現(xiàn)象。反離子的價(jià)數(shù)越高，凝聚能力越強(qiáng)。Al3+Fe3+H+Ca2+Mg2+K+Na+絮凝絮凝是指在某些高分子絮凝劑存在下，基于橋架作用，使膠粒形成較大絮凝團(tuán)的過(guò)程。絮凝劑是一種能溶于水的高分子聚合物，當(dāng)其上面的許多鏈節(jié)分別吸附在不同的膠粒表面上產(chǎn)生橋架聯(lián)接時(shí)，就形成了較大的絮團(tuán)。加入助濾劑助濾劑是一種不可壓縮的多孔微粒，它能使濾餅疏松，濾速增大。這是因