氨基酸工藝學(xué)

1、1.什么是氨基酸發(fā)酵工業(yè)？答：氨基酸發(fā)酵是典型的代謝控制發(fā)酵,由發(fā)酵所生成的產(chǎn)物氨基酸,都是微生物的中間代謝產(chǎn)物,它的積累是建立于對微生物正常代謝的抑制。在脫氧核糖核酸(DNA)的分子水平上改變、控制微生物的代謝,使有用產(chǎn)物大量生成、積累。氨基酸發(fā)酵工業(yè)是利用微生物的生長和代謝活動,發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸的現(xiàn)代工業(yè).2.簡述氨基酸的生產(chǎn)方法有哪些？抽提法,化學(xué)合成法,生物法(直接發(fā)酵法和酶轉(zhuǎn)化).3.舉例氨基酸的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？答：臨床營養(yǎng)制劑及氨基酸藥物:Glu治療肝昏迷。 氨基酸大輸液。醫(yī)藥中間體:合成手性藥物。肽類：乳鏈菌肽,可強烈抑制食品腐敗.谷胱甘肽GSH含疏基,有抗氧化和整合解毒作用,用于

2、治療肝臟疾病、藥物和重金屬中毒。食品補充劑：調(diào)味品：味精，稀釋3000倍，鮮味，閾值0.03%。Gly：蔗糖的0.8倍。Asp-phe甲酯（阿斯巴甜），蔗糖的200倍。提高食品營養(yǎng)價值，強化食品.評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的指標(biāo)，看食物中蛋白質(zhì)的量（含量）和質(zhì)（氨基酸之間的構(gòu)成比例）。飼料添加劑:農(nóng)業(yè)飼料用Lys，添加0.2%，雞每年生蛋250個，豬120天長只至180斤，雞56天長3.5斤。工業(yè)綠色化學(xué)產(chǎn)品:多聚氨基酸。-聚賴氨酸（-PL）,作為安全食品保鮮劑；r-聚谷氨酸(r-PGA)，可降解塑料，環(huán)境友好材料；聚天冬氨酸PASP，可生物降解的高吸水材料。保健化妝品:氨基酸系表面活性劑.4.簡述淀

3、粉的組成及特性：淀粉白色無定形結(jié)晶粉末,圓形橢圓形多角形.是一種碳水化合物,組成元素為44.4%C,6.2%H,49.4%O.淀粉分子是由許多葡萄糖脫水縮聚而成的高分子化合物(C6H10O5)n. 分直鏈淀粉(不分支的葡萄糖鏈構(gòu)成, -1,4糖苷鍵聚合,空間構(gòu)象卷曲螺旋狀.水溶液加熱不產(chǎn)生糊精,以膠體狀態(tài)溶解,遇碘反應(yīng)純藍(lán)色)和支鏈淀粉(-1,6糖苷鍵連接直鏈,只有加熱加壓溶于水遇碘紫紅色.)兩部分.特性:無還原性無甜味,不溶于冷水,酒精,醚等有機溶劑.在熱水中能吸收水分而膨脹,最后淀粉粒破裂,淀粉分子溶于水中形成帶有黏性的淀粉糊,即糊化.生淀粉的顆粒在偏光顯微鏡下觀察有雙折射現(xiàn)象,淀粉有黑色

4、十字,將顆粒分成白色的四部分,有晶體結(jié)構(gòu).淀粉含有較多水分卻不顯潮濕,原因淀粉分子中羥基和水分子相互作用形成氫鍵.淀粉遇碘反應(yīng)強烈生成藍(lán)色碘淀粉和淀粉-碘復(fù)合物.加熱藍(lán)色消失,冷卻出現(xiàn).溫度太高碘極易逃逸,冷卻后無藍(lán)色.5.分析玉米淀粉生產(chǎn)中浸泡工序的目的。玉米子粒堅硬有胚,需浸泡才能破碎. 可軟化子粒,增加皮層和胚的韌性.有利于胚的破碎水分通過胚和皮層向胚乳內(nèi)部滲透,溶出水溶性物質(zhì).有利于分離操作.使粘附在玉米表面上的泥沙脫落.有利于玉米的破碎和提取淀粉.(逆流浸泡,水中加入SO2(不超過0.4%)以分散和破壞玉米子粒細(xì)胞中蛋白質(zhì)網(wǎng)狀組織,促使淀粉游離出來,同時抑制微生物繁殖活動.浸泡條件:

5、浸泡水SO2濃度0.15-0.2%,PH3.5,溫度50-55,時間48h) 清理浸泡粗碎胚芽分離磨碎纖維分離(篩選法)蛋白質(zhì)分離(利用相對密度不同)清洗脫水干燥成品整理.6.簡述淀粉水解糖生產(chǎn)的意義. 谷氨酸產(chǎn)生菌不能直接利用淀粉或糊精作為碳源.淀粉必須經(jīng)水解成葡萄糖才能供發(fā)酵使用.工業(yè)上將淀粉水解為葡萄糖的過程成為糖化,所制得糖液稱為淀粉水解糖,主要是葡萄糖.它是谷氨酸產(chǎn)生菌生長的營養(yǎng)物質(zhì),易被其利用.淀粉水解糖液的質(zhì)量關(guān)系到谷氨酸菌的生長速度,谷氨酸的積累及分離提取. 7.谷氨酸發(fā)酵水解糖液的要求.1.嚴(yán)格控制淀粉質(zhì)量(無霉?fàn)€變質(zhì))2.正確控制淀粉乳的濃度(濃度高低滿足發(fā)酵的初糖濃度)3

6、.糖液中不含糊精(水解完全)4.糖液清、色澤淺,有一定的透光率5.糖液新鮮6.降低糖液蛋白質(zhì)的含量7.質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):色澤：淺黃、杏黃通明液體；糊精反應(yīng)：無；還原糖含量：18%左右；DE值：90%以上；透光率：60%以上；pH：4.6-4.8。8.簡述淀粉制葡萄糖的基本原理.淀粉在加酸高溫水解或受酶的作用下,淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)被破壞,1,4糖苷鍵及1,6糖苷鍵被切斷,分子量逐漸變小,首先分解為分子較小的糊精(藍(lán)糊精、紅糊精、無色糊精)；接著分解成麥芽糖；最后生成葡萄糖。9.DE值與DX值：工業(yè)上用DE值(也稱葡萄糖)表示淀粉的水解程度或糖化程度.糖化液中還原性糖全部當(dāng)作葡萄糖計算,占干物質(zhì)的百分比稱為D

7、E值.ZuHQ,M=ny  DX值是指糖液中的葡萄糖含量占干物質(zhì)的百分率。 A rj,?  區(qū)別:糖液中葡萄糖的實際含量稍低于葡萄糖值,因為還有少量的還原性低聚糖存在.11.淀粉的水解方法: 酸解法：利用無機酸催化,在高溫高壓下將淀粉水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖.優(yōu)點是工藝簡單,水解時間短,生產(chǎn)效率高,設(shè)備周轉(zhuǎn)快.缺點是在高溫高壓及一定酸濃度條件下進(jìn)行,要求設(shè)備耐腐蝕耐高溫耐壓,副產(chǎn)物多,淀粉轉(zhuǎn)化率低,要求淀粉原料是純度較高的精制淀粉,淀粉乳濃度不能太高。酸酶法：先將淀粉酶用酸水解成糊精或低聚糖,再用糖化酶水解為葡萄糖.酸用量少,產(chǎn)品顏色淺,糖液質(zhì)量高.適用于玉米或小麥等谷物。酶酸法：

8、先用a-淀粉酶液化,過濾除雜后再用酸水解為葡萄糖.適用于大米(碎米)或粗淀粉原料。雙酶法：用專一性強的淀粉酶和糖化酶催化,將淀粉水解為葡萄糖。12.雙酶法制糖的特點: 優(yōu)點: 以作用專一的酶制劑作為催化劑,復(fù)合反應(yīng)分解少,副產(chǎn)物少,糖液純度高,DE值達(dá)98%以上,使糖液得到充分利用；酶解反應(yīng)條件溫和,不需要耐高壓耐高溫耐酸的設(shè)備；可以在較高的淀粉濃度下水解,可以使用粗原料；由于酶制劑中菌體細(xì)胞的自溶,使糖液營養(yǎng)物質(zhì)豐富,可以簡化發(fā)酵培養(yǎng)基,少加甚至不加生物素,有利于谷氨酸發(fā)酵穩(wěn)定,提高糖酸轉(zhuǎn)化率,有利于后道提??；制得的糖液顏色淺較純凈無苦味質(zhì)量高；適用于大米或粗淀粉原料,減少糧食消耗。缺點:酶

9、反應(yīng)時間長,生產(chǎn)周期長,夏天糖液容易變質(zhì)；酶本身是蛋白質(zhì),引起糖液過濾困難；要求設(shè)備多。14.雙酶法制糖工藝中淀粉液化程度控制的目的：液化程度應(yīng)該控制在：在碘試顯本色的前提下,液化DE值越低越好（12-15%）。若液化程度太低:黏度大,難于操作；葡萄糖淀粉酶屬于外酶,水解只能由淀粉分子的非還原性尾端開始,底物分子越少,水解機會越少,影響糖化速度；易老化,糖化液過濾性差。若液化程度太高,葡萄糖淀粉酶先與底物分子生成絡(luò)合結(jié)構(gòu),而后發(fā)生水解催化；不利于糖化酶生成絡(luò)合結(jié)構(gòu),影響催化效率,糖化液最終DE值低。15.簡述Glu生物合成途徑：包括糖酵解EMP作用,戊糖磷酸途徑HMP,三羧酸循環(huán)TCA,乙醛酸

10、循環(huán),丙酮羧化支路(CO2的固定反應(yīng))等.葡萄糖經(jīng)EMP及HMP兩個途徑生成丙酮酸;丙酮酸一部分在丙酮酸脫氫酶系作用下生成乙酰CoA,另一部分經(jīng)CO2固定反應(yīng)生成草酰乙酸或蘋果酸;草酰乙酸和乙酰CoA在檸檬酸合酶催化下縮合成檸檬酸,進(jìn)入三羧酸循環(huán),在順烏頭酸梅作用下異檸檬酸,異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶作用下生成a-酮戊二酸;a-酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶作用下經(jīng)還原氨基化反應(yīng)生成谷氨酸。16. Glu合成的代謝途徑包括哪些調(diào)節(jié)機制：反饋調(diào)節(jié):PEP羧化酶,檸檬酸合酶,異檸檬酸脫氫酶, a-酮戊二酸脫氫酶,谷氨酸脫氫酶的調(diào)節(jié).糖代謝的調(diào)節(jié):能荷調(diào)節(jié),生物素對糖代謝速率、CO2固定反應(yīng)、乙醛酸循環(huán)的影響

11、.氮代謝的調(diào)節(jié).17. 簡述Glu生產(chǎn)中乙醛酸循環(huán)的作用：由于三羧酸循環(huán)的缺陷(a-酮戊二酸脫氫酶活力微弱),為了獲得能量和產(chǎn)生生物合成反應(yīng)所需要的中間產(chǎn)物,在谷氨酸發(fā)酵的菌體生長期,需要異檸檬酸裂解酶催化反應(yīng),走乙醛酸循環(huán)途徑.18.列舉控制細(xì)胞膜通透性的方法和機制：控制磷脂的合成來控制膜的通透性：通過控制發(fā)酵培養(yǎng)基中的化學(xué)成分,來控制磷脂的合成,從而控制細(xì)胞膜的生物合成,導(dǎo)致形成磷脂合成不足的不完全的細(xì)胞膜,使谷氨酸生產(chǎn)菌處于異常生理狀態(tài),以解除細(xì)胞對谷氨酸向胞外漏出的滲透屏障。具體方法有：生物素缺陷型（作用機制:生物素是脂肪酸生物合成最初反應(yīng)的關(guān)鍵酶乙酰CoA羧化酶的輔酶,參與了脂肪酸的

12、合成,進(jìn)而影響脂肪酸的合成.當(dāng)磷脂合成量少到正常的1/2左右時,細(xì)胞變形,Glu向膜外泄漏?？刂脐P(guān)鍵:使用該類突變株必須限制發(fā)酵培養(yǎng)基中生物素亞適量(5-10g/L).在發(fā)酵初期(0-8小時),細(xì)胞正常生長,當(dāng)生物素耗盡后,在菌的再次倍增時,開始出現(xiàn)異常形態(tài)細(xì)胞,即完成了細(xì)胞從生長型到積累型轉(zhuǎn)換. ）添加表面活性劑(如吐溫-60或不飽和脂肪酸(C16-18),也能造成細(xì)胞滲漏,積累谷氨酸。機制:兩者在脂肪酸合成時對生物素有拮抗作用,導(dǎo)致磷脂合成不足,形成不完整的細(xì)胞膜。關(guān)鍵:控制好添加飽和脂肪酸或表面活性劑的時間和濃度,必須在藥劑加入后,在這些藥劑存在下再次進(jìn)行菌的分裂生殖,形成產(chǎn)酸型細(xì)胞,即

13、完成谷氨酸非積累型細(xì)胞向谷氨酸積累型細(xì)胞的轉(zhuǎn)變。)油酸缺陷型(作用機制:油酸營養(yǎng)缺陷型喪失了合成油酸的能力,通過控制油酸使磷脂合成量減少到正常量的1/2左右?？刂脐P(guān)鍵:保證在培養(yǎng)基中油酸亞適量,完成細(xì)胞從生長型到生產(chǎn)型的轉(zhuǎn)換。)甘油缺陷型(作用機制：喪失了-磷酸甘油脫氫酶,必須由外界供給甘油才能生長,在甘油限量供給下控制了細(xì)胞膜中與滲透性有直接關(guān)系的磷脂含量,從而使谷氨酸得以積累?？刂脐P(guān)鍵：控制添加亞適量的甘油或甘油衍生物0.02%)溫度敏感突變菌株(作用機制：突變位置在與谷氨酸分泌有密切關(guān)系的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)基因上,發(fā)生堿基的轉(zhuǎn)換或顛換,這樣為基因所指導(dǎo)的酶在高溫失活,導(dǎo)致細(xì)胞膜某些結(jié)構(gòu)的改變?？?/p>

14、制關(guān)鍵：溫度轉(zhuǎn)換30-38的時間,溫度轉(zhuǎn)換之后進(jìn)行適度的剩余生長)?？刂萍?xì)胞壁的合成間接控制細(xì)胞膜的通透性。機制: 在發(fā)酵對數(shù)生長期的早期,添加青霉素或頭孢霉素C等,抑制細(xì)胞壁的生物合成,使細(xì)胞膜處于無保護狀態(tài),又由于膜內(nèi)外滲透壓差,進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞膜的物理損傷,增大了谷氨酸向胞外露出的滲透性?？刂脐P(guān)鍵:一般在進(jìn)入對數(shù)生長期的早期(3-6小時)添加.添加青霉素后倍增的菌體不能合成完整的細(xì)胞壁,完成細(xì)胞功能的轉(zhuǎn)換.19.簡述谷氨酸生產(chǎn)菌的特點：大多數(shù)為生物素缺陷型,谷氨酸發(fā)酵時,通過控制生物素亞適量(貧乏量) ,引起菌種代謝失調(diào), 使谷氨酸得到大量積累.a-酮戊二酸氧化能力微弱: 當(dāng)a-酮戊二酸脫氫

15、酶喪失或活性很低時,TCA循環(huán)才能夠停止, a-酮戊二酸才得以積累,為谷氨酸的生成奠定物質(zhì)基礎(chǔ).谷氨酸脫氫酶活性強.細(xì)胞膜對谷氨酸的通透性高還原性輔酶(NADPH+H+)進(jìn)入呼吸鏈能力缺陷或微弱.產(chǎn)生菌體內(nèi)乙醛酸循環(huán)的關(guān)鍵酶-異檸檬酸裂酶,通過該酶酶活性的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)乙醛酸循環(huán)的封閉,乙醛酸循環(huán)的封閉是實現(xiàn)谷氨酸發(fā)酵的首要條件.具有CO2 固定反應(yīng)的酶系, CO2固定能力強,能利用CO2 產(chǎn)生大量草酰乙酸,有利于谷氨酸的大量積累.解除谷氨酸反饋抑制.不利用谷氨酸.耐高糖耐高谷氨酸.具有向胞外分泌谷氨酸的能力.20.生物素對糖代謝速率的影響：生物素主要影響糖降解速率,而不是影響EMP或HMP途徑的

16、比率。在生物素充足時,丙酮酸以后的氧化活性雖然也有提高,但糖降解速率顯著提高,打破了糖降解速率與丙酮酸氧化速率之間的平衡,丙酮酸趨于生成乳酸,因而引起乳酸的溢出.21.簡述生物素對乙醛酸循環(huán)的影響：乙醛酸循環(huán)的關(guān)鍵酶異檸檬酸裂解酶受葡萄糖、琥珀酸阻遏,為醋酸所誘導(dǎo),通過控制生物素亞適量,丙酮酸氧化能力下降,醋酸生成速度慢,且因氧化能力降低而積累的琥珀酸的反饋抑制和阻遏,使異檸檬酸裂解酶的活性喪失,乙醛酸循環(huán)基本封閉,代謝流向異檸檬酸a-酮戊二酸谷氨酸的方向高效率地移動。22.谷氨酸生產(chǎn)菌的具體育種思路：1.切斷或減弱支路代謝 2.解除自身的反饋抑制 3.增加前體物的合成 4.提高細(xì)胞膜的滲透性

17、 5.強化能量代謝6.利用基因工程技術(shù)構(gòu)建谷氨酸工程菌株 23.理想途徑中1mol葡萄糖生成1mol谷氨酸,理論收率為81.7%,四碳二羧酸是100%通過CO2固定反應(yīng)供給。若通過乙醛酸循環(huán)供給四碳二羧酸,則理論收率僅為54.4%,實際收率處于中間值。24.優(yōu)先合成：對于一個分支合成途徑來說,由于催化某一分支反應(yīng)的酶活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于另一分支反應(yīng)的酶活性,結(jié)果先合成酶活性大的那一分支的終產(chǎn)物.當(dāng)該終產(chǎn)物達(dá)到一定濃度時,就會抑制該酶,使代謝轉(zhuǎn)向合成另一分支的終產(chǎn)物.谷氨酸比天冬氨酸優(yōu)先合成,谷氨酸合成過量后,就會抑制和阻遏自身的合成途徑,使代謝轉(zhuǎn)向天冬氨酸.a-酮戊二酸合成后由于a-酮戊二酸脫氫酶活性

18、微弱.谷氨酸脫氫酶的活力很強,故優(yōu)先合成谷氨酸.26. 目前所用谷氨酸生產(chǎn)菌有哪些類型？棒狀桿菌屬(細(xì)胞為直到微彎的桿菌,常呈一段膨大的棒狀,折斷分裂形成八字形或柵狀排列.不運動,少數(shù)植物致病菌能運動.革蘭氏染色陽性,但常有呈陰性反應(yīng)者,菌體內(nèi)常著色不均一,常有橫條紋或串珠狀顆粒.胞壁染色表明菌體有多細(xì)胞組成,抗酸染色陰性,好氧或厭氧.從葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸,少數(shù)從乳糖發(fā)酵產(chǎn)酸)、短桿菌屬(細(xì)胞為短的不分支的直桿菌,革蘭氏染色陽性.大多不運動.運動的具有周生鞭毛或端生鞭毛.在普通肉汁蛋白胨培養(yǎng)基中生長良好.多數(shù)從葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸,不發(fā)酵乳酸.有時產(chǎn)非水溶性色素,色素呈紅、橙紅、黃、褐色.大多數(shù)液化明膠

19、,大多數(shù)還原石蕊并胨化牛奶,極少數(shù)能使牛奶變酸.不明顯地從碳水化合物產(chǎn)生乳酸、丙酸、丁酸或乙醇.接觸酶陽性.菌體形態(tài)較規(guī)則,非抗酸性菌,除分裂時菌體內(nèi)形成隔壁外,菌體細(xì)胞內(nèi)不具有隔壁)、小桿菌屬(細(xì)胞為桿狀,形態(tài)和排列均與棒狀桿菌相似,有時呈球桿菌狀.美藍(lán)染色呈現(xiàn)顆粒,革蘭氏染色陽性,不抗酸,無芽孢.在普通肉汁蛋白胨培養(yǎng)基上生長,補加牛奶或酵母膏則生長更好.產(chǎn)生帶灰色或微黃色的菌落.發(fā)酵糖產(chǎn)酸弱,主要產(chǎn)乳酸,不產(chǎn)氣.接觸酶陽性.)及節(jié)桿菌屬(在培養(yǎng)過程中出現(xiàn)細(xì)胞形態(tài)由球菌變桿菌,由桿菌變球菌,革蘭氏染色由陽性變陰性,又由陰性變陽性的變化過程.有的種細(xì)胞大小大小均勻,與小球菌在形態(tài)上無明顯區(qū)別;

20、有的種大小不均一,大的球狀細(xì)胞可比小的大幾倍,稱之為孢囊.當(dāng)接種到新鮮培養(yǎng)基上時,球狀細(xì)胞萌發(fā)出桿狀細(xì)胞.若有一個以上萌發(fā)點,則形成分支狀態(tài).新形成的桿菌延長并分裂,由分裂點又向外伸長,與原來的桿菌形成角度.這時革蘭氏染色成陰性或不定.桿狀細(xì)胞隨培養(yǎng)時間的延長而縮短,最后變?yōu)榍驙罴?xì)胞,革蘭氏染色轉(zhuǎn)變?yōu)殛栃?不運動.固體培養(yǎng)基上菌苔軟或黏,液體培養(yǎng)生長旺盛.大部分的種能液化明膠,從碳水化合物產(chǎn)酸極少或不產(chǎn)酸.還原硝酸鹽,不產(chǎn)生吲哚.好氧.大部分菌種在37不生長或微弱生長,20-25為適溫,表現(xiàn)為典型的土壤微生物.)中的細(xì)菌。27.簡述谷氨酸生產(chǎn)菌的主要特征. 細(xì)胞形態(tài)為球形、棒形以至短桿形;革蘭

21、氏染色陽性,無鞭毛,無芽孢,不能運動;都是需氧型微生物;都是生物素缺陷型;脲酶強陽性;不分解淀粉、纖維素、油脂、酪蛋白、明膠等;發(fā)酵中菌體發(fā)生明顯形態(tài)變化,同時細(xì)胞膜滲透性改變;CO2固定反應(yīng)酶系活力強;異檸檬酸裂解酶活力欠缺或微弱,乙醛酸循環(huán)弱;-酮戊二酸氧化能力微弱;還原性輔酶(NADPH+H+)進(jìn)入呼吸鏈能力缺陷或微弱;檸檬酸合成酶、烏頭酸酶、異檸檬酸脫氫酶、谷氨酸脫氫酶活性強;具有向環(huán)境泄漏谷氨酸的能力;不分解利用谷氨酸,并能耐高谷氨酸,產(chǎn)谷氨酸5%以上。28.國內(nèi)谷氨酸生產(chǎn)菌有哪些類型:天津短桿菌（T613）及其突變株： TG-961、FM-415、S9114、CMTC6282、FM

22、-8209、TG-866、D85鈍齒棒桿菌（AS1.542）及其突變株： B9、B9-17-36、F-263北京棒桿菌（AS1.299）及其突變株：7338、D110、WTH-1.29.谷氨酸發(fā)酵不同階段菌體形態(tài)有哪些變化？(種子的菌體形態(tài)：斜面培養(yǎng)的菌體較細(xì)小,一、二級種子比斜面菌體大而粗壯,革蘭氏染色深。多為短桿至棒桿狀,有的微呈彎曲狀,兩端鈍圓,無分枝;細(xì)胞排列呈單個、成對及"V"字形,也有柵狀或不規(guī)則聚塊;分裂的細(xì)胞大小為(0.70.9)* (1.03.4)m。由于生物素充足,繁殖的菌體細(xì)胞均為谷氨酸非積累型細(xì)胞。)不同發(fā)酵階段的形態(tài)：長菌期:發(fā)酵0-8h或0-10

23、h, 長菌型細(xì)胞.多為短桿至棒桿,有的微呈彎曲狀,細(xì)胞排列呈單個、成對及“V”字形;轉(zhuǎn)移期:發(fā)酵8-18h或10-20h,轉(zhuǎn)移期細(xì)胞.細(xì)胞形態(tài)急劇變化,細(xì)胞開始伸長、膨大,在生物素貧乏條件下通過再度倍增,從谷氨酸非積累型細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼岱e累型細(xì)胞.此時期也有長菌型和產(chǎn)酸型細(xì)胞.產(chǎn)酸速度加快.;產(chǎn)酸期:16-20h以后,產(chǎn)酸型細(xì)胞.細(xì)胞含磷脂不足,形態(tài)異常,呈現(xiàn)伸長、膨大,不規(guī)則狀,缺乏“V”字形排列.細(xì)胞較長為有明顯橫隔的多節(jié)細(xì)胞,產(chǎn)酸高.30.谷氨酸發(fā)酵不同時期感染噬菌體后菌體形態(tài)的不同變化：發(fā)酵前期感染噬菌體:菌體細(xì)胞明顯減少,形態(tài)不規(guī)則,發(fā)圓、發(fā)胖,缺乏V字排列,有明顯細(xì)胞碎片,嚴(yán)重時出

24、現(xiàn)拉絲、拉網(wǎng),互相堆在一起.生產(chǎn)上表現(xiàn)為排氣口CO2迅速下降,OD值下跌,PH上升或不上升,耗糖緩慢.措施：立即停止發(fā)酵,進(jìn)行補救。發(fā)酵中后期感染:形態(tài)不規(guī)則,邊緣不整齊,有毛刺,有細(xì)胞碎片.OD值下降同時伴有泡沫多,黏度大,耗糖緩慢,但及時補加適量營養(yǎng)物,仍可完成發(fā)酵,產(chǎn)酸4%.需及時采取措施加以防治。31.簡述可用于選育Glu生產(chǎn)菌的代謝控制策略：（1）日常菌種工作:定期分純;小劑量誘變刺激激發(fā)溶原性噬菌體;高產(chǎn)菌制作安瓿管.（2）選育耐高滲透壓菌種:耐高糖(20-30%)突變株;耐高谷氨酸(15-20%味精)突變株;耐高糖、高谷氨酸(20%葡萄糖和15%味精)突變株.（3）選育不分解利用

25、谷氨酸的突變株:以谷氨酸為唯一碳源菌體不能生長或微弱（4）選育細(xì)胞膜滲透性好的突變株: 抗VP類衍生物：香豆素、蘆丁;溶菌酶敏感性突變株;二氨基庚二酸缺陷型突變株;選育溫度敏感突變株.（5）選育強化CO2固定反應(yīng)的菌株:以琥珀酸為唯一碳源生長快的菌株;氟丙酮酸敏感性突變株;丙酮酸缺陷、天冬氨酸缺陷突變株;克隆丙酮酸羧化酶基因.（6）選育強化TCA中檸檬酸到-酮戊二酸代謝的突變株:檸檬酸合成酶強的突變株;抗氟化鈉、氟乙酸菌株.（7）選育減弱乙醛酸循環(huán)的突變株:琥珀酸敏感型;不利用乙酸突變株;利用基因工程技術(shù)使異檸檬酸裂解酶活力降低.（8）選育解除谷氨酸對谷氨酸脫氫酶反饋調(diào)節(jié)的突變株:抗谷氨酸結(jié)構(gòu)

26、類似物;耐高谷氨酸;谷氨酰胺抗性菌株;酮基丙二酸抗性菌株.（9）選育強化能量代謝的突變株:呼吸抑制劑抗性菌株如抗丙二酸、氰化鉀抗性菌株;選育ADP磷酸化抑制劑抗性菌株如2，4二硝基酚、砷抗性菌株;寡霉素抗性菌株.（10）選育減弱HMP途徑后段酶活性的突變株:選育抗嘌呤、嘧啶類似物的突變株。32.谷氨酸生產(chǎn)菌選育的方法有哪些,并簡述各自的實驗步驟：應(yīng)用原生質(zhì)體融合新技術(shù)選育谷氨酸生產(chǎn)菌:標(biāo)記菌株的篩選,原生質(zhì)體的制備,原生質(zhì)體的再生,原生質(zhì)體的融合,融合子的選擇,實用性菌株的篩選.應(yīng)用轉(zhuǎn)化法選育谷氨酸生產(chǎn)菌:制備對DNA轉(zhuǎn)化有感受能力的原生質(zhì)體,細(xì)胞對DNA的吸收,轉(zhuǎn)化子的選擇與再生.應(yīng)用轉(zhuǎn)導(dǎo)法

27、選育谷氨酸生產(chǎn)菌:供菌體與轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體混合制備供菌裂解液,受菌體中加入供菌裂解液培養(yǎng)轉(zhuǎn)導(dǎo)子,篩選產(chǎn)酸高的轉(zhuǎn)導(dǎo)子.應(yīng)用重組DNA技術(shù)構(gòu)建谷氨酸工程菌:工具酶和載體的選擇,目的基因的制備,DNA體外重組和外源基因的無性繁殖與表達(dá),重組DNA導(dǎo)入受體菌,重組體的篩選.33.為什么要進(jìn)行種子擴大培養(yǎng)？菌種擴大培養(yǎng)為每次發(fā)酵罐的投料提供相當(dāng)數(shù)量的代謝旺盛的種子.因為發(fā)酵時間的長短和接種量的大小有關(guān),接種量大,發(fā)酵時間則短.將較多數(shù)量的成熟菌體接入發(fā)酵罐中,有利于縮短發(fā)酵時間,提高發(fā)酵罐的利用率,減少染菌的機會。34.種子擴大培養(yǎng)的一般流程：斜面菌種的培養(yǎng)一級種子培養(yǎng)二級種子培養(yǎng)發(fā)酵罐。35.寫出一級種子搖

28、瓶培養(yǎng)的簡要步驟：a.培養(yǎng)基組成：葡萄糖 2.5%,尿素 0.5%,硫酸鎂 0.04%,磷酸氫二鉀 0.1%,玉米漿 2.53.5%(按質(zhì)增減), 硫酸亞鐵2mg/kg,硫酸錳2mg/kg, pH7.0。b.培養(yǎng)條件:用1000ml三角瓶裝入培養(yǎng)基200ml,滅菌后置于沖程7.6cm、頻率96次/min的往復(fù)式搖床上振蕩培養(yǎng)12h,培養(yǎng)溫度7338和B9類菌30-32,T6-13類菌33-34,采用恒溫控制。36.種子擴大培養(yǎng)的級數(shù)取決于哪些因素：一級種子質(zhì)量要求：種齡:12h.pH值:6.4±0.1.光密度:OD值凈增0.5以上.殘?zhí)?0.5以下.無菌檢查:(-).噬菌體檢查:(-

29、)(雙層平板法、劃線法、液體培養(yǎng)法）.鏡檢:菌體生長均勻、粗壯,排列整齊.革蘭氏染色:陽性反應(yīng)。二級種子的質(zhì)量要求：種齡:78h.pH:7.2左右.光密度:OD值凈增0.5左右.無菌檢查(-).噬菌體檢查(-).鏡檢:菌體生長旺盛,排列整齊.革蘭氏染色:陽性反應(yīng)。37.影響種子質(zhì)量的主要因素有哪些? 培養(yǎng)基構(gòu)成：接近發(fā)酵培養(yǎng)基,氮源豐富、生物素充足、碳源較少。溫度：幼齡菌對溫度變化敏感,避免溫度過高和波動較大。pH：影響酶活,初始時不宜過高,培養(yǎng)結(jié)束不易過低。溶解氧：前期需氧少,后期較多.溶氧水平不易過高。接種量：即移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體積的比例.1%-2%.大接種量時種子進(jìn)入發(fā)酵罐

30、后易適應(yīng),且種子液含有大量水解酶有利于對發(fā)酵培養(yǎng)基的利用,還可縮短發(fā)酵罐中菌體繁殖至高峰所需時間。種齡：即種子培養(yǎng)時間,對數(shù)生長期菌種,7-8小時,菌體量達(dá)最高峰前移種。38.簡述Glu發(fā)酵C源、N源作用,CN比為多少?碳源是供給菌體生命活動所需能量和構(gòu)成菌體細(xì)胞以及合成谷氨酸的基礎(chǔ)；氮源是合成菌體蛋白質(zhì)、核酸等含氮物質(zhì)和合成谷氨酸氨基的來源,同時,在發(fā)酵過程中一部分氨用于調(diào)節(jié)pH,形成谷氨酸銨鹽.一般發(fā)酵工業(yè)碳氮比為100:(0.22.0),谷氨酸發(fā)酵的碳氮比為100:(1530),當(dāng)碳氮比在100:11以上時才開始積累谷氨酸.實際生產(chǎn)中采用尿素或液氨作為氮源時,當(dāng)培養(yǎng)基中糖濃度為140g/

31、L時,碳氮比為100:32.8.一般在菌體生長期碳氮比應(yīng)大一些(氮低）,在產(chǎn)酸期,碳氮比應(yīng)小些(氮高）.在碳氮比為31時,谷氨酸棒狀桿菌會大量合成谷氨酸,但當(dāng)碳氮比為41時,谷氨酸棒狀桿菌只生長而不合成谷氨酸。39.淀粉水解糖質(zhì)量對Glu發(fā)酵的影響：淀粉水解糖質(zhì)量對谷氨酸發(fā)酵的影響很大.如果淀粉水解不完全,有糊精存在,既造成浪費,還會使發(fā)酵過程產(chǎn)生很多泡沫,影響發(fā)酵的正常進(jìn)行;若淀粉水解過分,葡萄糖發(fā)生復(fù)合反應(yīng)生成龍膽二糖、異麥芽糖等非發(fā)酵性糖,同時葡萄糖發(fā)生分解反應(yīng),生成5-羥甲基糠醛,并進(jìn)一步分解生成有機酸等物質(zhì),這些物質(zhì)不僅造成浪費,而且這些物質(zhì)對菌體生長和谷氨酸形成均有抑制作用.另外,

32、淀粉原料不同,制造加工工藝不同,糖化工藝條件不同,使水解糖液中生物素含量不同,影響谷氨酸培養(yǎng)基中生物素含量的控制。41.溫度對谷氨酸發(fā)酵的影響：首先,溫度影響酶的活性.在最適溫度范圍,隨溫度的升高,菌體生長和代謝加快,發(fā)酵反應(yīng)的速率加快.當(dāng)超過最適溫度范圍以后,隨溫度的升高,酶很快失活,菌體衰老,發(fā)酵周期縮短,產(chǎn)量降低.其次,溫度也能影響生物的合成途徑.此外,溫度還會影響發(fā)酵液的物理性質(zhì),以及菌種對營養(yǎng)物質(zhì)的分解吸收等.谷氨酸發(fā)酵前期應(yīng)采取菌體生長最適溫度,即3034.溫度過低,菌體生長繁殖慢;若溫度過高,菌體易衰老,生產(chǎn)中表現(xiàn)為DO值增長慢,耗糖慢,pH值高,最終發(fā)酵周期長,產(chǎn)酸少.發(fā)酵中、

33、后期菌體生長基本停止,為積累大量谷氨酸,應(yīng)適當(dāng)提高發(fā)酵溫度,最適溫度為3537.溫度過高,酶易失活,谷氨酸生成受阻。42.pH 對谷氨酸發(fā)酵的影響：谷氨酸產(chǎn)生菌像其它微生物一樣,有最適生長pH值范圍,當(dāng)高于或低于這個值時:影響酶活性.pH的高或低能抑制菌體內(nèi)的酶的活性,菌體新陳代謝受阻,生長停滯.影響細(xì)胞膜所帶電荷.菌體細(xì)胞膜的帶電荷狀況若發(fā)生變化,細(xì)胞膜的滲透性也會改變,從而影響菌體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌.影響培養(yǎng)基某些營養(yǎng)物質(zhì)和中間代謝產(chǎn)物的離解,從而影響菌體對這些物質(zhì)的利用. pH的改變往往引起菌體代謝途徑的改變,使代謝產(chǎn)物發(fā)生變化.因此,應(yīng)嚴(yán)格控制發(fā)酵的pH。(發(fā)酵前期控制在

34、7.3左右,中期7.2左右,后期7.0,在將近放罐時為了后工序提取谷氨酸6.5-6.8)谷氨酸發(fā)酵調(diào)節(jié)pH 常用的方法：pH的變化是谷氨酸發(fā)酵的重要指標(biāo), 其變化取決于菌體的特性、培養(yǎng)基的組成(營養(yǎng)成分的利用和代謝產(chǎn)物的積累)和工藝條件.添加碳酸鈣法尿素流加法:若菌體生長緩慢,耗糖慢,采取少量多次流加,維持pH稍低些,以利長菌.若長菌快,耗糖快,流加量應(yīng)多些,pH偏高些.液氨添加法:液氨作用快,對pH影響大,采取連續(xù)流加,該方法是目前氨基酸發(fā)酵普遍采用的方法。43.供養(yǎng)對谷氨酸發(fā)酵的影響：在菌體生長期：供氧必須滿足菌體呼吸的需氧量,使糖的消耗最大限度地用于合成菌體.當(dāng)pL<pL臨界時,菌

35、的需氧量得不到滿足,菌體呼吸受到抑制,從而抑制菌體的生長,引起乳酸等副產(chǎn)物的積累,菌體收率減少.但是供氧并非越大越好,當(dāng)pLpL臨界時,供氧滿足菌的需氧量,菌體生長速率達(dá)最大值.如果再提高供氧,不但不能促進(jìn)生長,反而造成浪費,而且由于高氧水平而抑制生長.同時高氧水平下生長的菌體不能有效地合成谷氨酸。在谷氨酸生成期即產(chǎn)酸期：供養(yǎng)必須滿足細(xì)胞最大呼吸的需氧量,使糖的消耗最大限度地用于合成谷氨酸.供氧不足,菌體生長、耗糖、谷氨酸的生成不好;供氧過量,菌體活性減低,生長、耗糖不好,幾乎不產(chǎn)酸。44.從微生物生理學(xué)角度考察谷氨酸發(fā)酵需氧的原因：谷氨酸發(fā)酵中,需氧是菌體代謝的需要.經(jīng)過好氣性的能量代謝可以

36、有效地獲得菌體生長和氨基酸生物合成所需的ATP,以完成生物氧化作用氨基酸生物合成過程中產(chǎn)生的NAD(P)H2需要在氧存在下被氧化成NAD(P).45.生產(chǎn)中泡沫的危害:由于通氣和攪拌,產(chǎn)生少量泡沫是空氣溶解于發(fā)酵液中的結(jié)果,少量泡沫是正常的,但泡沫過多會引起發(fā)酵液大量溢出而造成浪費和污染;泡沫上升到罐頂,可以從軸封滲漏,造成雜菌的污染;泡沫過多就必須減少發(fā)酵罐的裝填系數(shù),降低了設(shè)備的利用率;泡沫過多影響氧的傳遞,影響通氣攪拌效果;當(dāng)泡沫穩(wěn)定時,代謝氣體不能及時排出,影響菌體的正常呼吸作用,甚至使菌體自溶.因此,在谷氨酸的發(fā)酵過程中控制好過多的泡沫是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵。發(fā)酵中泡沫形成的相關(guān)因素:泡沫

37、形成的必要條件:氣液兩相共存；有能降低液體表面張力的物質(zhì)存在。培養(yǎng)基中大量蛋白質(zhì)是起泡的主要原因;高濃度的糖類增加了培養(yǎng)基的黏度,增強了泡沫的穩(wěn)定性;淀粉水解不徹底,造成大量糊精的存在,導(dǎo)致泡沫增多;與菌體繁殖有關(guān),生長對數(shù)期時,由于菌體迅速生長繁殖,放出大量CO2,使泡沫大量上升;感染雜菌或噬菌體,使發(fā)酵液黏度增大,產(chǎn)生大量泡沫。生產(chǎn)上消泡的方法:機械消泡：借助機械力或壓力變化使泡沫破裂.優(yōu)點:不需要在發(fā)酵液中加入其它物質(zhì),節(jié)省原料,減少加入消泡劑所引起的污染機會.缺點:不能從根本上消除引起泡沫穩(wěn)定的因素,需要一定設(shè)備和消耗動力,不迅速可靠.化學(xué)消泡：在發(fā)酵液中加入消泡劑.優(yōu)點:是消泡效果好

38、,作用快.缺點:消泡劑選擇不當(dāng)會影響菌體生長或代謝產(chǎn)物生成;操作上增加染菌機會;添加過量影響菌體代謝. 大都采用機械消泡器消泡與化學(xué)消泡劑消泡相結(jié)合的辦法。(發(fā)酵工業(yè)常用消泡劑:天然油脂類;高碳醇、脂肪酸和脂類;聚醚類;硅酮類.味精廠常用消泡劑：BAPE、PPE.消泡劑消泡的機理:起泡,抑泡.消泡劑的添加方法：一次加入和中間流加結(jié)合.)46.谷氨酸發(fā)酵過程中菌體有哪些主要的變化時期？列出各時期的特點:適應(yīng)期：發(fā)酵初期種子剛接入發(fā)酵罐,菌體處于適應(yīng)期,細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用,利用儲存物質(zhì)合成大分子物質(zhì)和所需能量,菌體個體長大,但沒有分裂,此時糖基本不耗或很少消耗,由于初尿分解放出氨pH稍微上升.適應(yīng)期

39、的長短取決于菌種活力、種子量、發(fā)酵培養(yǎng)基和發(fā)酵條件等。對數(shù)生長期：菌體大量繁殖,個體生長和群體繁殖循環(huán)交替進(jìn)行.OD值直線增長,菌體形態(tài)與二級種子相同,絕大多數(shù)為V形分裂.耗糖速度加快,對碳源氮源的利用加快.尿素被分解放出氨,氨又被菌體利用使pH上升后下降.菌體代謝活動放熱,溫度開始上升,排氣中CO2濃度顯著增加.耗氧量增加,溶液中溶解氧下降,排氣中氧氣濃度下降。對數(shù)生長期末期要加大風(fēng)量,供給足量的氧,并及時流加液氮,供給充足的氮源,促進(jìn)增殖型菌體向生產(chǎn)型菌體轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化期：生物素含量有豐富轉(zhuǎn)向貧乏,部分菌體停止繁殖,在條件適宜時開始伸長、膨脹,形成生產(chǎn)型細(xì)胞,開始積累谷氨酸.這時菌體數(shù)量達(dá)最大

40、,代謝最旺盛,耗糖加快,谷氨酸生成迅速增加，耗氧速率加快并接近最大值,放熱也達(dá)最大值,且泡沫顯著增加。產(chǎn)酸期:菌體完成向積累性的轉(zhuǎn)化,菌體形態(tài)發(fā)生變化幾乎都伸長、膨大,邊緣不完整,大量積累谷氨酸;耗糖與產(chǎn)酸相適應(yīng),產(chǎn)酸達(dá)最大值。47.谷氨酸生產(chǎn)接種量的多少造成的影響: 接種量少,菌體增殖緩慢,吐溫添加時間延長,發(fā)酵周期拉長；接種量過多,菌體迅速繁殖,營養(yǎng)消耗過快,產(chǎn)酸期縮短,后期產(chǎn)酸速度不高。48.提高發(fā)酵產(chǎn)率的措施:選育高產(chǎn)菌種,改良菌種性能.改進(jìn)發(fā)酵工藝:一次高濃度糖發(fā)酵;降低發(fā)酵初糖濃度,連續(xù)流加糖發(fā)酵;混合碳源發(fā)酵;應(yīng)用電子計算機控制和管理發(fā)酵,使發(fā)酵工藝最佳化;固定化活細(xì)胞連續(xù)發(fā)酵生

41、產(chǎn)谷氨酸。附：采用溫度敏感突變株發(fā)酵工藝僅需通過物理方式(轉(zhuǎn)換培養(yǎng)溫度)就可以完成谷氨酸生產(chǎn)菌由長菌型細(xì)胞向產(chǎn)酸型細(xì)胞的轉(zhuǎn)變.低糖流加工藝特點:初糖濃度低、總投糖量多、產(chǎn)酸高。糖流加方式:連續(xù)流加、分段加入。糖蜜原料強制發(fā)酵工藝：表面活性劑的添加:0.2%吐溫-60.青霉素的添加:3-5單位/mL發(fā)酵液.工藝特點：大接種量（5-10%）高生物素（100g/L）高通風(fēng)量（1：0.3）。二氧化碳對谷氨酸發(fā)酵的影響:1.間接控制通風(fēng)量:排風(fēng)中二氧化碳控制在13%.2.提前發(fā)現(xiàn)噬菌體感染.3.幫助發(fā)現(xiàn)雜菌感染。葡萄糖氧化的需氧量：徹底氧化1:6,合成代謝產(chǎn)物：1:1.9。無機鹽：1.磷酸鹽 磷酸氫二鉀

42、：0.1-0.15% 過高：代謝轉(zhuǎn)向合成纈氨酸。過低：菌體生長緩慢。2. 硫酸鎂0.04-0.06% .酶的激活劑。3. 鉀鹽：酶的激活劑.鉀含量低長菌體，多產(chǎn)谷氨酸。4. 微量元素：生長因子(1)生物素 (2)維生素B1（3）谷氨酸發(fā)酵提供生長因子常用原料:玉米漿、麩皮水解液、糖蜜和酵母等。49.谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)受噬菌體污染的異?，F(xiàn)象：由于污染時間和感染量不同,以及噬菌體毒力和菌株敏感性差異,表癥不一樣,一般出現(xiàn)三高三低：即pH高、殘?zhí)歉?OD值低、溫度低、谷氨酸產(chǎn)量低。簡述：二級種子污染噬菌體:OD值不長、PH上升、泡沫大、耗糖慢、不產(chǎn)酸.發(fā)酵前期污染噬菌體:吸光度不升或回降、或先升后降,O

43、D值甚至下降到零以下；PH逐漸上升到8.0以上不再下降,排氣CO2一反常態(tài),CO2迅速下降,OD值下跌、pH上升、耗糖慢等異?，F(xiàn)象；耗糖緩慢或停止，有時出現(xiàn)睡眠病現(xiàn)象,發(fā)酵緩慢,周期長,提取困難；產(chǎn)生大量泡沫,發(fā)酵液黏度大,發(fā)紅或灰；谷氨酸產(chǎn)量甚少,或增長極為緩慢,或不產(chǎn)酸,或產(chǎn)酸偏高,或忽好忽壞現(xiàn)象；菌體數(shù)量明顯減少,菌體不規(guī)則,缺乏八字形排列,發(fā)圓,細(xì)胞核染色且部分消失,革蘭氏染色呈紅色碎片；平板檢查有菌斑,搖瓶檢查發(fā)酵液清稀,快速檢測法檢查OD420>>OD650；二級種子營養(yǎng)要求逐漸加多,種齡延長,發(fā)酵周期逐罐延長,對生物素要求越來越大,產(chǎn)酸緩慢或下降；送往提取車間的發(fā)酵液

44、發(fā)紅發(fā)灰、殘?zhí)歉?、有刺激性臭?泡沫大、黏度大、難中和,中和時出現(xiàn)b型結(jié)晶、打漿子,過濾困難,收率低,結(jié)晶出的谷氨酸晶體質(zhì)量差、黏、色素深；精制中和時,過濾困難,加堿困難,成品色重、透光差.發(fā)酵后期污染噬菌體:對產(chǎn)酸影響不大,甚至有時提高產(chǎn)酸量,但仍需進(jìn)行必要的善后處理.50.烈性噬菌體，溫和噬菌體：根據(jù)噬菌體與宿主細(xì)胞的關(guān)系,可將其分為烈性噬菌體和溫和噬菌體.烈性噬菌體：侵染宿主細(xì)胞后,使細(xì)胞裂解的成為烈性（或毒性）噬菌體.溫和噬菌體：不裂解寄主細(xì)胞,并隨寄主細(xì)胞的分裂而傳遞其DNA的噬菌體。51.谷氨酸噬菌體的主要特性：1）具有專一的寄生性2）一般在25-35、pH5-9時較為穩(wěn)定,易受熱

45、變性（60-70,10-15min),對氧化物敏感,可被酸堿致死3）嗜氧性.在低溶氧條件下其活性被抑制4）不耐藥性.噬菌體對藥物很敏感凡能引起蛋白質(zhì)變性的化學(xué)藥品都可以使噬菌體失活。52.防治噬菌體應(yīng)采取的措施：合理使用抗性菌株利用藥物防治噬菌體采取以環(huán)境凈化為中心的綜合防治措施: 定期檢查噬菌體;嚴(yán)禁活菌體任意排放;殺滅環(huán)境中的噬菌體;殺滅壓縮空氣中的噬菌體; 嚴(yán)格無菌操作避免噬菌體侵襲菌種;避免噬菌體侵入設(shè)備。53.谷氨酸發(fā)酵感染噬菌體后的挽救措施：并罐法(噬菌體只能在生長繁殖細(xì)胞中增殖,不能侵染產(chǎn)酸期細(xì)胞.)；菌種輪換或使用抗性菌株(不交叉感染)；放罐重消法(高溫滅菌)；罐內(nèi)滅噬菌體法(

46、低溫滅菌)。54.發(fā)酵過程中雜菌污染的可能原因：種子帶菌、空氣帶菌、滅菌不徹底、設(shè)備滲漏、無菌操作不當(dāng)?shù)取?5.怎樣判斷雜菌污染產(chǎn)生的因素？從染菌時間分析：染菌若發(fā)生在發(fā)酵早期,原因可能是培養(yǎng)基滅菌不徹底;若發(fā)生在發(fā)酵中后期,原因可能是移種管路或凈化空氣帶入少量雜菌,發(fā)酵罐有隱患,消沫劑或補料滅菌不徹底以及有關(guān)管路存在雜菌。從染菌類型分析：若污染的雜菌是芽孢桿菌,則應(yīng)先考慮培養(yǎng)基或設(shè)備滅菌不徹底,凈化空氣帶菌,設(shè)備滲漏；若污染的雜菌無芽孢的細(xì)菌或其他不耐熱的雜菌,則應(yīng)考慮污染來自凈化空氣帶菌、設(shè)備滲漏；若污染的雜菌與種子罐的污染菌一致,則可以肯定污染來自種子帶菌。從染菌幅度分析：若各發(fā)酵罐都染

47、菌,原因可能是公用的種子、凈化空氣、補料、消沫劑帶菌,或公共設(shè)備存在染菌；若部分或個別發(fā)酵罐、種子罐染菌,可能是料液或設(shè)備滅菌不徹底,凈化空氣帶菌，移種管路或發(fā)酵罐密封部件滲漏或存在死角。此外,還要進(jìn)一步進(jìn)行全面的染菌檢查：檢查凈化空氣；檢查培養(yǎng)基和培養(yǎng)物；檢查發(fā)酵罐；檢查管道的污染隱患；檢查無法直接觀察的設(shè)備部件染菌隱患。56.谷氨酸發(fā)酵雜菌污染的處理措施：根據(jù)發(fā)酵過程中,染菌時期的不同,對發(fā)酵液采取不同的補救措施。(補加種子,補加糖,直接放罐)前期出現(xiàn)輕度染菌：降溫培養(yǎng);降低PH;補加適量的菌種培養(yǎng)液或加入分割的主發(fā)酵液,確立生產(chǎn)菌的生長優(yōu)勢,從而抑制雜菌的生長繁殖,使發(fā)酵轉(zhuǎn)入正常;補加培

48、養(yǎng)液,并進(jìn)行實罐滅菌,于100維持15min,待發(fā)酵液溫度降至發(fā)酵溫度時重新接種或分割主發(fā)酵液發(fā)酵。發(fā)酵前期出現(xiàn)嚴(yán)重染菌且發(fā)酵液糖分較高：若發(fā)酵液糖分較高,先實罐滅菌,待降溫至發(fā)酵溫度重新接種或分割主發(fā)酵液發(fā)酵;若糖分較低,則補加培養(yǎng)液,進(jìn)行實罐滅菌,重新接種或分割主發(fā)酵液發(fā)酵;若糖分很低,無法補救則倒罐。中期染菌：降低發(fā)酵溫度;降低通風(fēng)量;停止攪拌;少量補糖;提前放罐。發(fā)酵后期輕度染菌：加強發(fā)酵管理,讓其發(fā)酵完畢,適當(dāng)提前防罐;補充一定量的菌種擴培液,增強生產(chǎn)菌的生長優(yōu)勢,抑制雜菌繁殖。發(fā)酵后期嚴(yán)重染菌：若發(fā)酵液中殘余糖分不多,應(yīng)立即放罐,并對空罐進(jìn)行徹底的清洗、滅菌;倒罐時應(yīng)將發(fā)酵液于12

49、0滅菌30min方可放棄。57.雜菌污染的預(yù)防措施：空氣的凈化：減少濾前空氣的塵粒;減少濾前空氣的油水含量;保證壓縮空氣的溫度;妥善裝填過濾介質(zhì);選用高效濾材;保持一定的氣流速度。培養(yǎng)基和設(shè)備的滅菌：合理調(diào)配培養(yǎng)基;保證滅菌溫度和時間;保證設(shè)備無積污染和滲漏;保證流動蒸汽質(zhì)量;盡量減少泡沫;正確進(jìn)行空氣保壓。發(fā)酵設(shè)備的安裝：防止軸封滲漏;合理安裝罐內(nèi)裝置（避免積污和滲漏）;合理安裝管路(管道與管道、管道與法蘭的連接);閥門的連接;管路的布置;管路的試漏;管路的吹洗。培養(yǎng)物的移接：嚴(yán)格進(jìn)行斜面和搖瓶菌種的無菌操作;嚴(yán)格進(jìn)行種子罐的無菌操作。谷氨酸的提取: 將谷氨酸生產(chǎn)菌在發(fā)酵過程中積累的L-谷氨

50、酸從發(fā)酵液中提取出來,再進(jìn)一步中和、除鐵、脫色、加工精制成谷氨酸單鈉鹽的過程稱為谷氨酸提煉。分為提取和精制兩階段。分別在提取車間和精制車間完成。谷氨酸是發(fā)酵的目的物,它溶解在發(fā)酵液中,而在發(fā)酵液中還存在菌體、殘?zhí)?、色素、膠體物質(zhì)以及其他發(fā)酵副產(chǎn)物。提取工藝的選擇原則:工藝簡單,操作方便,提取收率高,產(chǎn)品純度高,勞動強度小,設(shè)備簡單,造價低,使用的原材料、藥品價廉,來源容易。1.常用提取Glu的方法有哪些？說明每種方法的原理等電點法：利用Glu是兩性電解質(zhì)，將發(fā)酵液加硫酸調(diào)節(jié)PH至Glu等電點，使之析出離子交換法：先將發(fā)酵液稀釋到一定濃度，用鹽酸調(diào)節(jié)PH，采用陽離子交換樹脂吸附Glu，然后用洗脫

51、液將Glu從樹脂上洗脫金屬鹽法：利用含有與Zn2+、Ca2+、Co2+等金屬離子作用生成難容于水的Glu金屬鹽沉淀析出離子交換膜電滲析法：根據(jù)滲透膜對各種離子物質(zhì)的選擇透性不同而將Glu分離鹽酸水解等電點法。2.簡述離子交換提取Glu的工藝流程1單柱法2雙柱法3.簡述水解提取Glu的原理將發(fā)酵液適當(dāng)濃縮后加入鹽酸，使發(fā)酵液中的菌體蛋白發(fā)生水解，發(fā)酵液中的殘?zhí)堑扔袡C雜質(zhì)遭到破壞，過濾除雜質(zhì)，得到的濾液經(jīng)脫色濃縮，用堿液或發(fā)酵液中和到Glu等電點，低溫下放置，讓Glu析出4.低溫濃縮提取Glu的原理將發(fā)酵液在低于45下減壓蒸發(fā)，使Glu含量提高到12%14%采用一步低溫直接等電點提取5.簡述離子交

52、換提取Glu的上柱方式及各自特點正上柱：屬多級交換，總交換量比較大，一般為1.01.2kmol/m3濕樹脂。采用正上柱法時發(fā)酵液必須事先出去菌體，否則會造成離子交換柱堵塞，以至于交換無法進(jìn)行反上柱：為一級交換，總交換量比正交換上柱法低，一般為0.91.0kmol/m3濕樹脂，但是因為發(fā)酵液不需事先除去就能上柱交換。其操作方法為在室溫下將帶菌體的發(fā)酵液不斷從交換柱下部送入，谷氨酸等陽離子被交換到陽離子交換樹脂上，菌體及非電解質(zhì)等雜質(zhì)則由柱頂部流出。在上柱結(jié)束以前，應(yīng)常用茚三酮試劑檢查離子交換柱的流出液中是否有氨基酸出現(xiàn)，防止因樹脂漏吸造成的Glu流失6.離子交換雙柱法提取Glu的特點和優(yōu)點母液通

53、過H+型弱酸性陽離子交換樹脂，一些交換能力強的離子先被交換到樹脂上，而Glu陽離子交換能力弱而不被交換，從弱酸陽離子柱中流出，將收集的含Glu的流出液通過H+型強酸性陽離子交換樹脂柱，由于妨礙Glu交換的銨根及金屬離子已基本被除去，因此過流液中Glu陽離子就能充分與樹脂進(jìn)行交換。因此大大提高了強酸性陽離子交換樹脂對Glu的交換效率，可以用堿液將被交換到樹脂上的Glu洗脫下來，由于Glu集中，含量可高達(dá)16%7.分析強酸性陽離子交換樹脂提取Glu時上柱液PH為何不調(diào)到等電點3.2一下而是PH56發(fā)酵液中含有一定量的NH4+、Na+等陽離子，這些陽離子的交換能力比Glu強，先與樹脂進(jìn)行交換，將樹脂

54、上活性基團的H+交換下來從而使上柱液的PH56降至3.2以下，此時Glu即成為陽離子，就能與樹脂進(jìn)行交換減少調(diào)節(jié)上柱液PH的用量節(jié)約成本若調(diào)節(jié)到3.2以下上柱，則上柱液中總H+濃度很高，影響Glu上柱交換8.分析離子交換方法提取Glu發(fā)生結(jié)柱的原因上柱液的Glu含量太高洗脫劑的濃度太高由于樹脂破碎或菌體等雜質(zhì)干擾堵塞而影響上柱液或洗脫液的流速，結(jié)果引起Glu結(jié)晶析出9.離子交換法提取Glu時，樹脂再生方式如何選擇正上柱時，用順流方式再生則被發(fā)酵液中NH4+、Na+交換出來的H+可將柱底部未被再生的樹脂進(jìn)行再生，再生的樹脂能與柱上部流下的發(fā)酵液進(jìn)行交換，提高了柱的利用率，若采用逆流方式再生，則未

55、被再生的樹脂處于柱頂部，柱的利用率受影響，而不可取，反交換上柱時，用逆流方式再生，原因同上，因此：正交換上柱用順流方式再生，反交換方式上柱，用逆流方式再生1.味精，味精的化學(xué)性質(zhì)味精：谷氨酸鈉的商品名，化學(xué)名：L-谷氨酸單鈉一水化合物或L-氨基戊二酸單鈉一水化合物，她是以碳水化合物（淀粉、大米、糖蜜等）為原料經(jīng)過微生物發(fā)酵、提取、中和、結(jié)晶制成的具有特殊鮮味的白色結(jié)晶或粉末性質(zhì)：與Hcl作用生成Glu或谷氨酸鹽酸鹽與堿作用生成谷氨酸二鈉鹽，加酸后又生出谷氨酸一鈉鹽在水溶液中長時間加熱可部分脫水生成吡咯烷酮羧酸鈉（焦谷氨酸鈉）它在酸或堿作用下能生成Glu或谷氨酸鈉在水溶液中的解離2.簡述Glu制

56、取味精的工藝流程Glu溶解>中和>除鐵>脫色>濃縮結(jié)晶>干燥>過篩>包裝>成品Glu加水溶解，用碳酸鈉或氫氧化鈉中和，經(jīng)脫色、除鐵、鈣、鎂等離子，再經(jīng)蒸發(fā)、濃縮結(jié)晶、分離、干燥、篩選等單元操作，得到高純晶體或粉體味精3.由Glu制味精中和的原理Glu與其他氨基酸一樣，在水溶液中以兩性離子GA±的形式存在，先把Glu加入水中，形成飽和溶液，再加堿中和，此時Glu大部分以GA±形式存在。隨著堿的不斷加入，PH升高，GA±逐漸減少，GA-增多，當(dāng)絕大部分Glu以Glu一價負(fù)離子形式存在時即為中和生成Glu一鈉的等電點。當(dāng)中

57、和PH在Glu第二等電點6.96時Glu一鈉離子在溶液中約占總離子的99.59%4.分析Glu制味精中和液PH理論上控制在6.96的原因當(dāng)中和液PH在Glu第二等電點PH6.96時，谷氨酸一鈉例子在溶液中占總離子的99.59%若PH超過7，隨著PH的升高GA2-含量升高，即中和PH越高谷氨酸二鈉越多，谷氨酸二鈉是沒有鮮味的，因此防止生成谷氨酸二鈉使中和的關(guān)鍵。5.簡述Glu制味精中和液除鐵的方法和原理硫化鈉除鐵：利用硫化鈉使溶液中的少量鐵變?yōu)榱蚧瘉嗚F，硫化亞鐵是一種難容鹽，他的溶解度極小，幾乎不容，可以完全沉淀，硫化鈉在水中可變?yōu)榱蚧瘹浠驓溲趸c，硫化氫與二價鐵離子反應(yīng)生成硫化亞鐵沉淀，反應(yīng)中

58、游離出的H+與氫氧化鈉中和樹脂除鐵：中和液中的鐵是以Glu螯合形成的絡(luò)合物形式存在，利用帶有酚氧基團的樹脂（表面具有較強的配位基團）使絡(luò)合鐵與樹脂螯合成新的更穩(wěn)定的絡(luò)合物，以達(dá)到除鐵的目的6簡述Glu制味精中和液脫色的方法及原理活性炭脫色：活性炭的脫色除雜作用主要是由于活性炭表面的吸附作用。其吸附過程中同時包含物理吸附和化學(xué)吸附，物理吸附作用的機理為：吸附過程由吸附劑表面與被吸附物質(zhì)分子至今范德華力引起，其選擇性很差甚至沒有選擇性，但吸附過程快，在低溫下吸附量大，吸附過程能量變動小，因而容易解吸?；瘜W(xué)吸附機理：吸附劑表面存在不飽和價鍵，可以與被吸附分子的極性基團形成某些副價鍵，從而產(chǎn)生吸附作用，化學(xué)吸附有一定的選擇性，而且適當(dāng)升高溫度可以加快吸附速度，吸附過程發(fā)生能量變化，解吸較困難離子交換樹脂脫色：主要靠樹脂的基團與色素的某些基團形成共價鍵，因而對雜質(zhì)起到吸附與交換作用7.簡述Glu制味精中和液特性與飽和系數(shù)的關(guān)系過飽和系數(shù)小于1時，即穩(wěn)定區(qū)，晶體只能溶解，不能長大過飽和系數(shù)在1.01.2時，即養(yǎng)晶區(qū)，不能自然形成晶核，但可使已有晶體長大過飽和系數(shù)在1.21.3時，即刺激起晶區(qū)，已有晶核能長大，受外界刺激影響也能產(chǎn)生新的晶核過飽和系數(shù)大于1.3時，即不穩(wěn)定區(qū)，在此范圍內(nèi)能自動產(chǎn)生大量晶核，自然起晶時控制在此范圍8.工業(yè)生產(chǎn)味精有哪些起晶方法？自然起晶法：在