發(fā)酵學(xué)習(xí)資料

第一章緒論發(fā)酵工業(yè)：又稱微生物工業(yè)，是利用微生物具有的生物活性（酶）進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)換，從事各種發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)的工業(yè)。微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵：指利用微生物細(xì)胞中的一種或多種酶，作用于一些化合物的特定部位（基團(tuán)），使它轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)相類似但具有更大經(jīng)濟(jì)價(jià)值化合物。發(fā)酵工程：是研究微生物生長(zhǎng)、繁殖及代謝活動(dòng)、代謝產(chǎn)物合成及其控制規(guī)律的科學(xué)。如何理解“發(fā)酵”的含義？從發(fā)酵工業(yè)的角度如何理解“發(fā)酵”的含義？表面現(xiàn)象就是發(fā)泡、沸騰。發(fā)酵是厭氧菌借助氧化-還原反應(yīng)或好氧菌在限氧條件下不完全氧化釋放能量的過(guò)程。從發(fā)酵工業(yè)角度來(lái)說(shuō)，發(fā)酵就是利用微生物及生物細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)物的無(wú)氧或需氧的任何過(guò)程。以產(chǎn)品的類型為分類依據(jù)如何劃分發(fā)酵工業(yè)的范圍？1?微生物菌體發(fā)酵2.微生物酶發(fā)酵3?微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵4?微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵5?微生物廢水處理和其他6?生物技術(shù)的生物細(xì)胞發(fā)酵發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展歷程1?以自然發(fā)酵為特點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)發(fā)酵技術(shù)時(shí)期2?以純培養(yǎng)技術(shù)建立為特點(diǎn)近代發(fā)酵工業(yè)的建立時(shí)期3.通氣攪拌深層培養(yǎng)技術(shù)近代發(fā)酵工業(yè)的全盛時(shí)期4?以基因工程的應(yīng)用等為特點(diǎn)現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的建立和發(fā)展發(fā)酵工藝的培養(yǎng)方法和基本過(guò)程培養(yǎng)方法1?按對(duì)氧的需要分：厭氧發(fā)酵和有氧發(fā)酵2?按培養(yǎng)基物理性狀分：液體發(fā)酵和固體發(fā)酵3.按發(fā)酵過(guò)程的連續(xù)性分：分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵4?按培養(yǎng)方式分：表面發(fā)酵和深層發(fā)酵?；具^(guò)程保藏菌種經(jīng)過(guò)斜面活化，擴(kuò)大培養(yǎng)，同經(jīng)過(guò)空氣凈化處理的空氣和碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)放入種子罐，然后進(jìn)行滅菌，接著進(jìn)行主發(fā)酵，最后進(jìn)行產(chǎn)物分離純化得到產(chǎn)品。第二章工業(yè)微生物的生長(zhǎng)與產(chǎn)物的生物合成微生物的生長(zhǎng)：細(xì)胞代謝過(guò)程中，同化作用的速度超過(guò)異化作用，原生質(zhì)總量不斷增加繁殖：細(xì)胞分裂而出現(xiàn)細(xì)胞個(gè)體數(shù)目的增加。生長(zhǎng)曲線：在適宜的新鮮滅菌培養(yǎng)基中接入少量微生物，適合條件下進(jìn)行培養(yǎng)，以后每隔一定時(shí)間取樣測(cè)定每毫升培養(yǎng)液的微生物數(shù)目；繪制微生物細(xì)胞濃度對(duì)數(shù)隨培養(yǎng)時(shí)間的變化曲線，這就是該微生物的生長(zhǎng)曲線。微生物細(xì)胞分化：從營(yíng)養(yǎng)菌體（或菌絲）產(chǎn)生不同形態(tài)類型細(xì)胞的過(guò)程。包括營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞分化和抱子形成。能荷：是指細(xì)胞中ATP、ADP、AMP系統(tǒng)中可供利用的高能磷酸鍵的量度。能荷調(diào)節(jié)：指細(xì)胞通過(guò)改變ATP、ADP、AMP三者比例來(lái)調(diào)節(jié)其代謝活動(dòng)。生源說(shuō)：指的是代謝產(chǎn)物分子中構(gòu)建單位的各種原子的起源；（有機(jī)化學(xué)）前體激活：即代謝途徑中后面的反應(yīng)可以被該途徑較前面的一種代謝中間產(chǎn)物所促進(jìn)。反饋抑制：是指反應(yīng)途徑中某些中間產(chǎn)物或末端產(chǎn)物對(duì)該途徑中前面反應(yīng)的抑制。反饋?zhàn)瓒簦捍x產(chǎn)物達(dá)到一定濃度時(shí)，反饋?zhàn)瓒粼摯x途徑中的一種酶或幾種酶的生物合成。組成酶：有無(wú)底物均能合成的酶，且合成速度恒定。誘導(dǎo)酶：只有在誘導(dǎo)物（如底物、底物結(jié)構(gòu)類似物）存在時(shí)才能合成的酶。終產(chǎn)物阻遏：代謝終產(chǎn)物達(dá)到一定濃度時(shí)，反饋?zhàn)瓒粼摯x途徑中的一種或幾種酶的生物合成。分解產(chǎn)物阻遏：指被菌體迅速利用的基質(zhì)或其分解產(chǎn)物對(duì)許多酶（降解酶、合成酶）合成的阻遏作用。葡萄糖效應(yīng)：當(dāng)微生物在含有葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)時(shí)，通常優(yōu)先利用葡萄糖。只有當(dāng)葡萄糖消耗完，經(jīng)過(guò)一段停滯期，在乳糖的誘導(dǎo)下半乳糖苷酶開(kāi)始合成，細(xì)菌才能利用乳糖進(jìn)行生長(zhǎng)。此現(xiàn)象稱葡萄糖效應(yīng)。

能荷的計(jì)算銨阻遏：是指被微生物迅速利用的鞍類氮源能阻遏某些參與含氮化合物代謝的酶的合成。能荷的計(jì)算X100%[atp]+—[adp]能荷（%）=[atp]+[ad；]+[amp]X100%酶活性的調(diào)節(jié)包括哪兩種作用。酶活性的調(diào)節(jié)就是通過(guò)改變已有酶的活性來(lái)調(diào)節(jié)代謝速率。包括激活和抑制。兩種以上末端產(chǎn)物的分支代謝途徑的反饋抑制，其調(diào)節(jié)方式分為哪幾種?協(xié)同反饋抑制：特點(diǎn)：幾種末端產(chǎn)物同時(shí)過(guò)量時(shí)才抑制共同途徑中的第一個(gè)酶活性積累反饋抑制：特點(diǎn)：每一末端產(chǎn)物按一定百分率單獨(dú)抑制共同途徑中第一個(gè)酶活性增效反饋抑制：特點(diǎn)：代謝途徑中任何一種末端產(chǎn)物過(guò)量時(shí)，部分抑制共同反應(yīng)途徑中的第一個(gè)酶活性，但兩個(gè)末端產(chǎn)物同時(shí)過(guò)量時(shí)，其抑制作用可超過(guò)各產(chǎn)物存在的抑制能力的總和。順序反饋抑制：特點(diǎn)：每個(gè)末端產(chǎn)物過(guò)量后，抑制分支后的第一個(gè)酶，造成分支點(diǎn)上中間產(chǎn)物的積累，高濃度的中間產(chǎn)物再反饋抑制第一個(gè)酶的活性。酶合成的調(diào)節(jié)（即酶量的調(diào)節(jié)）有哪兩種。通過(guò)調(diào)節(jié)酶的合成數(shù)量來(lái)調(diào)節(jié)微生物的代謝速率。包括：誘導(dǎo)作用，反饋?zhàn)瓒粽T導(dǎo)和阻遏的實(shí)質(zhì)。誘導(dǎo)的實(shí)質(zhì)：是開(kāi)啟酶合成相關(guān)基因的表達(dá)。阻遏的實(shí)質(zhì)：是阻遏物關(guān)閉了酶合成基因的表達(dá)。微生物分批培養(yǎng)生長(zhǎng)繁殖的規(guī)律。延滯期（適應(yīng)期）：菌體數(shù)目不變或略有降低，菌體生長(zhǎng)速率為零，單個(gè)細(xì)胞體積和質(zhì)量增加。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期：菌體開(kāi)始生長(zhǎng)，細(xì)胞數(shù)目以幾何級(jí)數(shù)增加，細(xì)胞的代謝極其旺盛。穩(wěn)定期（平衡期）：細(xì)胞數(shù)量達(dá)到最大，細(xì)胞的生長(zhǎng)速率與死亡速率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。對(duì)數(shù)死亡期：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗殆盡，代謝物大量積累，菌體產(chǎn)生毒性，造成細(xì)胞迅速死亡。你對(duì)微生物的生長(zhǎng)曲線是如何理解的？在適宜的新鮮滅菌培養(yǎng)基中接入少量微生物，適合條件下進(jìn)行培養(yǎng)，以后每隔一定時(shí)間取樣測(cè)定每毫升培養(yǎng)液的微生物數(shù)目；繪制微生物細(xì)胞濃度對(duì)數(shù)隨培養(yǎng)時(shí)間的變化曲線，這就是該微生物的生長(zhǎng)曲線。曲線可分為延滯期（適應(yīng)期）；對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期；穩(wěn)定期（平衡期）；對(duì)數(shù)死亡期。微生物合成次級(jí)代謝產(chǎn)物的基本特征。1?次級(jí)代謝產(chǎn)物具有種特異性2?分批發(fā)酵時(shí)，明顯分為三個(gè)時(shí)期：菌體生長(zhǎng)期、產(chǎn)物合成期以及菌體自溶期3?次級(jí)代謝產(chǎn)物不少是結(jié)構(gòu)相似的混合物：原因是：①次級(jí)代謝的酶系底物特異性不強(qiáng)②產(chǎn)生菌對(duì)次級(jí)代謝產(chǎn)物進(jìn)行多種化學(xué)修飾而同時(shí)合成多種衍生物。③一種次級(jí)代謝產(chǎn)物可由兩種或兩種以上的代謝途徑合成4?次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成受多基因控制初級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝產(chǎn)物的聯(lián)系和區(qū)別聯(lián)系：初級(jí)代謝是次級(jí)代謝的基礎(chǔ)，它為次級(jí)代謝提供前體、中間體等物質(zhì)及所需要的能量。次級(jí)代謝則是初級(jí)代謝在特定條件下的繼續(xù)與發(fā)展，避免初級(jí)代謝過(guò)程中某種（或某些）中間體或產(chǎn)物過(guò)量積累對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的毒害作用。區(qū)別：1?存在范圍不同：普遍存在一某些微生物。2?對(duì)產(chǎn)生者自身的重要性不同：必需一非必需。3?同微生物生長(zhǎng)過(guò)程的關(guān)系明顯不同：平行一非平行。4?對(duì)環(huán)境條件變化的敏感性（遺傳穩(wěn)定性）明顯不同：?。ù螅┮淮螅ㄐ。?。5?產(chǎn)物類型明顯不同：初級(jí)產(chǎn)物一次級(jí)產(chǎn)物。6?相關(guān)酶的專一性不同：強(qiáng)一差。在工業(yè)生產(chǎn)中，如何解除碳分解產(chǎn)物對(duì)次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的抑制效應(yīng)？1?采用復(fù)合碳源：快速和慢速利用的碳源按一定比例配合使用，如（葡萄糖+淀粉）為碳源。2.采用流加的方式：將葡萄糖逐步加入發(fā)酵罐內(nèi)，以利于前期的生長(zhǎng)和后期的產(chǎn)物生成。次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成的主要調(diào)控機(jī)制。1?酶合成的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)2?反饋調(diào)節(jié)3?磷酸鹽的調(diào)節(jié)4.ATP的調(diào)節(jié)作用5?碳分解產(chǎn)物的調(diào)節(jié)作用6.氮分解產(chǎn)物的調(diào)節(jié)作用7?產(chǎn)生菌生長(zhǎng)速率的調(diào)節(jié)在工業(yè)生產(chǎn)中，如何解除氮分解產(chǎn)物對(duì)次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的抑制效應(yīng)？第三章工業(yè)微物的菌種選育自然選育：不經(jīng)過(guò)人工處理，利用微生物的自然突變進(jìn)行的菌種選育的過(guò)程。又叫自然分離。表型延遲：表型的改變落后于基因型改變的現(xiàn)象。分離性延遲：突變型基因往往屬于隱性基因。細(xì)胞中野生型基因和突變型基因并存于同一細(xì)胞中，需要經(jīng)過(guò)復(fù)制分離，細(xì)胞中只有突變型基因，沒(méi)有野生型基因時(shí)，其性狀才得到表達(dá)。生理性延遲：在突變基因已經(jīng)為純的狀態(tài)后，突變表型還不一定出現(xiàn)，必須等到原有基因產(chǎn)物稀釋到某一程度才表現(xiàn)出來(lái)。如抗噬菌體菌株的表達(dá)。隨機(jī)篩選：誘變處理后進(jìn)行平板分離，隨機(jī)挑選菌落，從中篩選高產(chǎn)菌株。理性化篩選：運(yùn)用遺傳學(xué)、生物化學(xué)的原理，根據(jù)產(chǎn)物的生物合成途徑、代謝調(diào)控機(jī)制和產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)等來(lái)進(jìn)行篩選。常規(guī)雜交育種：不對(duì)菌體的細(xì)胞壁進(jìn)行處理，直接使細(xì)胞接合而發(fā)生遺傳物質(zhì)的重新組合。原生質(zhì)體融合育種：利用酶解方法得到兩親本的原生質(zhì)體，采用一定的理化方法誘導(dǎo)兩親本原生質(zhì)體發(fā)生融合，兩基因組由接觸到交換，從而實(shí)現(xiàn)基因重組，進(jìn)而從再生菌落中篩選具有理想性狀的重組子。分子育種：利用基因工程技術(shù)、原理和設(shè)備，在分子水平上改良菌種。DNA損傷的修復(fù)方式。光復(fù)活作用；切補(bǔ)修復(fù)；重組修復(fù)；SOS修復(fù)系統(tǒng)；DNA多聚酶的校正作用。誘變育種基本原理，包括哪三個(gè)環(huán)節(jié)?；驹恚豪梦锢?、化學(xué)及生物因素人工誘發(fā)微生物的基因突變，引起微生物的遺傳變異，經(jīng)篩選獲得優(yōu)良特性的變異菌株。特點(diǎn)：突變頻率、變異幅度提高，獲得優(yōu)良特性的變異菌株的幾率較高。具速度快、收效大、方法簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。誘發(fā)突變?nèi)狈Χㄏ蛐裕仨毰c大量的篩選工作結(jié)合。環(huán)節(jié)：突變的誘發(fā)、突變株的篩選、突變高產(chǎn)基因的表現(xiàn)。亞硝基胍的誘變作用。亞硝基胍可誘發(fā)營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變，不經(jīng)淘汰便可得到12%~80%的營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株，故稱超誘變劑。雜交育種分為哪兩種方法。常規(guī)雜交育種，原生質(zhì)體融合育種自然突變的原因？1?多因素低劑量的誘變效應(yīng)：是指在自然環(huán)境中存在著低劑量的宇宙射線、各種短波輻射、低劑量的誘變物質(zhì)和微生物自身代謝產(chǎn)生的誘變物質(zhì)如H2O2等的作用引起的突變。2?互變異構(gòu)效應(yīng)：是指四種堿基第六位上的酮基或氨基的瞬間變構(gòu)，會(huì)引起堿基錯(cuò)配。自然選育的一般程序?qū)⒕N制成菌懸液，用稀釋法在固體平板上分離單菌落，再分別測(cè)定單菌落的生產(chǎn)能力，從中選出高水平菌種。自然選育的特點(diǎn)。簡(jiǎn)單易行；效率低、進(jìn)展慢、難以使生產(chǎn)水平大幅度提高，需要與誘變育種結(jié)合交替使用，以提高育種效率。在微生物的誘變育種中，挑選出發(fā)菌株有哪些原則？選擇純種作為出發(fā)菌株b.不僅要選產(chǎn)量高的，還要考慮其它有利于發(fā)酵產(chǎn)物合成的性狀，出發(fā)菌株應(yīng)具有生產(chǎn)上所需要的代謝特征。c.對(duì)誘變劑敏感的菌株在微生物的誘變育種中，影響誘變效果的因素有哪些？菌種的生理狀態(tài)：堿基類似物、亞硝基胍等對(duì)靜止的細(xì)胞或休眠的抱子無(wú)效；紫外線、亞硝酸、烷化劑、電離輻射等對(duì)分裂中的細(xì)胞更有效。誘變前后的培養(yǎng)條件：核酸堿基、咖啡因、氨基酸、氯化鋰、重金屬離子等可影響細(xì)胞對(duì)DNA損傷的修復(fù)，加入培養(yǎng)基中，可提高誘變率。其他外界條件：如溫度、氧氣、pH、可見(jiàn)光等對(duì)誘變也有影響。原生質(zhì)體融合技術(shù)育種的優(yōu)點(diǎn)。去除了細(xì)胞壁的障礙，不同種微生物、甚至親緣關(guān)系更遠(yuǎn)的微生物都可融合；兩親株基因組可發(fā)生多次交換，且親株數(shù)可以多至3、4個(gè)，可得到多種類型重組子；重組頻率特別高。例如天藍(lán)色鏈霉菌的種內(nèi)重組頻率可達(dá)到20%；可使不同菌株的多種優(yōu)良性狀組合到一個(gè)菌株里。半理性化篩選，親株特性雖已知，但基因交換、重組非定向。防止或降低工程菌的不穩(wěn)定的措施。組建合適的載體，引入一段特殊的DNA片斷或基因；②選擇適當(dāng)?shù)乃拗?，重組質(zhì)粒相對(duì)穩(wěn)定性：大腸桿菌中〉枯草桿菌和酵母；③在構(gòu)建質(zhì)粒時(shí)，插入能改良宿主細(xì)胞生長(zhǎng)速率的特殊DNA片斷；④避免使用帶有可轉(zhuǎn)移因子的質(zhì)粒；⑤將質(zhì)粒上的不需要的DNA部分除去；⑥控制外源基因過(guò)量表達(dá)，外源基因表達(dá)水平越高，重組質(zhì)粒往往越不穩(wěn)定；⑦控制培養(yǎng)條件；⑧施加選擇壓力；⑨在發(fā)酵過(guò)程中將工程菌固定化。第四章培養(yǎng)基培養(yǎng)基：是指人們提供微生物生長(zhǎng)繁殖和生物合成各種代謝產(chǎn)物所需要的按一定比例配制的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的混合物。碳源：凡是用于構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中碳素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均稱為碳源。氮源：凡是用于構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中的氮素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。生長(zhǎng)因子:微生物生長(zhǎng)不可缺少且不能用簡(jiǎn)單的碳源和氮源合成的微量有機(jī)物。前體：加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過(guò)程中結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而其自身結(jié)構(gòu)并沒(méi)有多大變化的物質(zhì)，但產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因此有較大提高。合成培養(yǎng)基：由已知組成成分的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組合的培養(yǎng)基，主要用于科學(xué)研究。天然培養(yǎng)基（復(fù)合培養(yǎng)基或半合成培養(yǎng)基）：由一些組成成分不完全明確的天然產(chǎn)物如黃豆粉、蛋白胨等與一些無(wú)機(jī)鹽組合的培養(yǎng)基，常用于發(fā)酵生產(chǎn)。生理酸性物質(zhì)：經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無(wú)機(jī)氮源。生理堿性物質(zhì)：經(jīng)微生物代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的無(wú)機(jī)氮源。實(shí)際轉(zhuǎn)化率：實(shí)際發(fā)酵過(guò)程中轉(zhuǎn)化率的大小。理論轉(zhuǎn)化率：理想狀態(tài)下根據(jù)微生物的代謝途徑進(jìn)行物料衡算，所得出的轉(zhuǎn)化率的大?。欢嘁蜃訉?shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法有哪些？多因素實(shí)驗(yàn)，確定各成分濃度和最佳配比。采用均勻設(shè)計(jì)、正交實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面分析等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。微生物的培養(yǎng)基的分類。按組成成分分類：合成培養(yǎng)基，天然培養(yǎng)基。2?按狀態(tài)分類：固體培養(yǎng)基，半固體培養(yǎng)基，液體培養(yǎng)基。3.按生產(chǎn)中的用途分類：抱子培養(yǎng)基，種子培養(yǎng)基，發(fā)酵培養(yǎng)基，補(bǔ)料培養(yǎng)基。金屬離子對(duì)微生物生理活性的作用與其濃度有何關(guān)系？生理活性與其濃度相關(guān)，低濃度時(shí)往往呈現(xiàn)刺激作用，高濃度則表現(xiàn)出抑制作用。工業(yè)使用鐵制的發(fā)酵罐，使用前要如何處理？處理：正式投產(chǎn)之前，用稀硫酸銨或稀硫酸溶液預(yù)處理幾次，再用未接種的培養(yǎng)基運(yùn)轉(zhuǎn)幾批，進(jìn)一步去除罐內(nèi)壁上鐵離子，然后正式投產(chǎn)。原因：鐵是生命活動(dòng)必需的微量元素之一。鐵制發(fā)酵罐在初次使用時(shí)如不進(jìn)行處理，其內(nèi)壁鐵銹會(huì)溶入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，而高含量的鐵離子對(duì)多種代謝產(chǎn)物的生物合成有較大的抑制作用。如青霉素、四環(huán)素、麥迪霉素等的發(fā)酵產(chǎn)量均會(huì)受到高含量的Fe2+的影響。培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的基本思路？根據(jù)他人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分，初步確定培養(yǎng)基成分，作為研究的起始培養(yǎng)基。②單因素實(shí)驗(yàn)，確定最適宜的培養(yǎng)基成分。③多因素實(shí)驗(yàn)，確定各成分濃度和最佳配比。采用均勻設(shè)計(jì)、正交實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面分析等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。④從搖瓶、小型發(fā)酵罐，到中試，最后放大到生產(chǎn)罐。⑤綜合考慮各種因素（產(chǎn)量、純度、成本等），確定一個(gè)適宜的生產(chǎn)配方。試述配制工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基時(shí)的一般原則。生物學(xué)原則：根據(jù)不同微生物的營(yíng)養(yǎng)需求，設(shè)計(jì)培養(yǎng)基；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成較豐富，濃度適當(dāng)，滿足菌體生長(zhǎng)和合成產(chǎn)物的需求；各種成分之間比例恰當(dāng)，特別是有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮源，C/N比；一定條件下，各種原材料之間不能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；具有適宜的pH和滲透壓。工藝原則：不影響通氣和攪拌；不影響產(chǎn)物的分離精制和廢物處理；過(guò)程容易控制。低成本原則：原材料要因地制宜，來(lái)源方便，豐富，質(zhì)量穩(wěn)定，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，成本低。高效經(jīng)濟(jì)原則：生產(chǎn)安全，環(huán)境保護(hù)，高質(zhì)量，最高得率，最少副產(chǎn)物。試述影響培養(yǎng)基質(zhì)量的因素。原料及設(shè)備的預(yù)處理；發(fā)酵特性的影響；原材料的質(zhì)量；滅菌；其它影響因素試述培養(yǎng)基成分選擇必須考慮的問(wèn)題。1?菌體的同化能力：不同的微生物對(duì)大分子物質(zhì)的利用能力不同。2?培養(yǎng)基成分對(duì)代謝的阻遏和誘導(dǎo)：如是否存在葡萄糖效應(yīng)、銨阻遏等。3?培養(yǎng)基要有合適的C，N比：注意速效碳、氮源和緩效碳、氮源相互配合，且選用適當(dāng)C/N。合適的C，N比：一般發(fā)酵中C/N為100:（0.2?2.0），但氨基酸生產(chǎn)，C/N較高，如谷氨酸發(fā)酵中100:（15?21）4?培養(yǎng)基成分對(duì)pH的影響：成分選擇時(shí)，要考慮該物質(zhì)被代謝后對(duì)pH的貢獻(xiàn)。一般不主張首先直接用酸堿來(lái)調(diào)節(jié)。培養(yǎng)基一般應(yīng)有哪些成分？碳源，氮源，無(wú)機(jī)鹽及微量元素，水，其它成分第五章滅菌滅菌：用物理或化學(xué)方法殺滅或除掉物料或設(shè)備中所有有生命的有機(jī)體的技術(shù)和工藝過(guò)程。致死溫度：殺死微生物的最低溫度（同最高生長(zhǎng)溫度）。致死時(shí)間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時(shí)間。熱阻：微生物對(duì)熱的抵抗力。一般說(shuō)滅菌是否徹底，是以能否殺死熱阻大的芽抱桿菌為指標(biāo)。分批滅菌：將配制好的培養(yǎng)基輸入發(fā)酵罐內(nèi)，用直接蒸汽加熱，達(dá)到滅菌要求的溫度和壓力后維持一定時(shí)間，再冷卻至發(fā)酵要求的溫度，這一工藝過(guò)程稱為分批滅菌或?qū)嵐逌缇蜷g歇滅菌。連續(xù)滅菌：以“高溫、快速”為特征，是將配制好的培養(yǎng)基先經(jīng)過(guò)一套連續(xù)滅菌設(shè)備，進(jìn)行加熱、保溫、降溫的滅菌過(guò)程，然后輸入到已滅菌的發(fā)酵罐中。也稱之為連消?？?cè)揪剩褐敢荒陜?nèi)發(fā)酵染菌的批次與總投料批次數(shù)之比乘以100%得到的百分率雜菌污染對(duì)發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生哪些不良后果？①雜菌消耗基質(zhì)，造成產(chǎn)率下降；②雜菌分泌酶，分解目標(biāo)產(chǎn)物或使之失活，產(chǎn)量下降；分泌有毒物質(zhì)，抑制生產(chǎn)菌生長(zhǎng)；③改變培養(yǎng)條件，引起發(fā)酵液pH值、溶解氧、培養(yǎng)基黏度等發(fā)生變化，使發(fā)酵異常；④會(huì)引起產(chǎn)物分離困難，甚至影響產(chǎn)品質(zhì)量。⑤噬菌體污染，引起溶菌，生產(chǎn)失敗。濕熱滅菌原理？蒸汽熱能破壞氫鍵等化學(xué)鍵而使細(xì)胞內(nèi)大分子變性，微生物死亡。分批滅菌和連續(xù)滅菌工藝的特點(diǎn)有哪些？連續(xù)滅菌的優(yōu)點(diǎn)：①可采用高溫短時(shí)滅菌，營(yíng)養(yǎng)成分破壞少，有利于提高發(fā)酵產(chǎn)率；②發(fā)酵罐非生產(chǎn)占用時(shí)間縮短，利用率高；③采用熱交換器工藝時(shí)，可節(jié)約大量能量；④適宜采用自動(dòng)控制，勞動(dòng)強(qiáng)度??；⑤蒸汽負(fù)荷均衡；⑥可實(shí)現(xiàn)耐熱和不耐熱物料在不同溫度下分開(kāi)滅菌，減少營(yíng)養(yǎng)成分的破壞。連續(xù)滅菌的缺點(diǎn)：①對(duì)小型罐無(wú)優(yōu)勢(shì)，不方便②增加一套連續(xù)滅菌設(shè)備，增多了操作環(huán)節(jié)，加熱器、維持罐（管）和冷卻器以及發(fā)酵罐等都應(yīng)先滅菌，增加了染菌的機(jī)率③對(duì)蒸汽的要求高，蒸汽波動(dòng)時(shí)滅菌不徹底④不適合粘度大或固形物含量高或有較多泡沫的培養(yǎng)基滅菌；深層介質(zhì)過(guò)濾的原理？當(dāng)氣流通過(guò)濾層時(shí)，微生物微粒與濾層纖維間產(chǎn)生慣性沖擊、攔截、擴(kuò)散、重力沉降和靜電吸附等5種作用，從而把微生物微粒截留、捕集在介質(zhì)中，達(dá)到除菌的目的。簡(jiǎn)述空氣過(guò)濾除菌的一般工藝流程1?空氣吸氣口；2.粗過(guò)濾器；3?空氣壓縮機(jī)；4.一級(jí)空氣冷卻器5.二級(jí)空氣冷卻器；6?分水器;7?空氣貯罐；8?旋風(fēng)分離器；9?絲網(wǎng)除沫器；10.空氣加熱器；11.總空氣過(guò)濾器；12?分過(guò)濾器（4、5：兩級(jí)冷卻至露點(diǎn)8:除5pm以上的顆粒及液滴9：除1pm以上的液滴）發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中雜菌的檢査方法有哪些？工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)發(fā)酵液的無(wú)菌檢測(cè)主要有二種方式：鏡檢、無(wú)菌試驗(yàn)。顯微鏡檢查：染色一鏡檢有無(wú)雜菌斜面培養(yǎng)法：無(wú)菌試管取樣一接種于斜面培養(yǎng)基一培養(yǎng)觀察有無(wú)雜菌生長(zhǎng)平板劃線檢查（雙蝶法）：倒平板一待測(cè)樣品劃線（另做空培養(yǎng)）一培養(yǎng)觀察有無(wú)雜菌生長(zhǎng)酚紅肉湯培養(yǎng)檢查：無(wú)菌酚紅（6.8一8.0,黃一紅）肉湯培養(yǎng)基（另做空培養(yǎng)）一接入樣品一培養(yǎng)觀察顏色變化或渾濁程度旋風(fēng)分離器工作原理？絲網(wǎng)除沫器工作原理？旋風(fēng)分離器工作原理：含塵氣體從入口切線進(jìn)入外殼和排氣管之間，形成旋轉(zhuǎn)向下的外旋流。懸浮于外旋流的粉塵在離心力的作用下被拋向器壁，并隨外旋流轉(zhuǎn)到除塵器下部，由排塵孔排出。凈化后的氣體形成上升的內(nèi)旋流并經(jīng)過(guò)排氣管排出。應(yīng)用范圍及特點(diǎn)：適用于凈化大于10微米的非粘性、非纖維的干燥粉塵。絲網(wǎng)除沫器工作原理：當(dāng)帶有霧沫的氣體以一定速度上升通過(guò)絲網(wǎng)時(shí)，由于霧沫上升的慣性，霧沫與絲網(wǎng)細(xì)絲相碰撞附著在細(xì)絲表面。細(xì)絲表面霧沫的擴(kuò)散、霧沫的重力沉降，使霧沫形成較大液滴沿著細(xì)絲流至兩根絲的交接點(diǎn)。細(xì)絲的可潤(rùn)濕性、液體的表面張力及細(xì)絲的毛細(xì)管作用，使液滴越來(lái)越大，到聚集的液滴大到其自身產(chǎn)生的重力超過(guò)氣體上升力與液體表面張力的合力時(shí)，液滴就從細(xì)絲上分離下落。利用慣性攔截原理。1》m以上霧滴除去率98%。發(fā)酵用無(wú)菌空氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。①連續(xù)提供一定流量的壓縮空氣。0.1?2.0VVM②空氣的壓強(qiáng)（表壓）為0.2?0.4MPa。③進(jìn)入過(guò)濾器之前，空氣的相對(duì)濕度QW70%。④進(jìn)罐前的空氣溫度可比培養(yǎng)溫度高10?30°C。⑤一般取失敗概率10-3為壓縮無(wú)菌空氣的潔凈度。種子罐染菌的處理方法？發(fā)酵罐染菌的處理方法？1?種子罐染菌的處理：種子罐染菌后都不能往下道工序移種，要及時(shí)用高壓蒸汽直接滅菌后放下水。發(fā)酵罐染菌的處理：對(duì)產(chǎn)生菌的危害性大，采用蒸汽滅菌后放掉；危害性不大，重新滅菌、重新接種處理；雜菌少且生長(zhǎng)緩慢，可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，時(shí)刻注意雜菌數(shù)量和代謝變化。加適量殺菌劑,抑雜菌生長(zhǎng)；如某些抗生素；降培養(yǎng)溫度或控補(bǔ)料量來(lái)控制雜菌的生長(zhǎng)速度；上述兩種措施仍不見(jiàn)效，就要考慮提前放罐。發(fā)酵過(guò)程中污染噬菌體后有哪些現(xiàn)象，一般做哪些處理？現(xiàn)象：發(fā)酵液突然轉(zhuǎn)稀，泡沫增多；早期菌體染色不勻，然后自溶，最后僅見(jiàn)菌絲斷片；平皿培養(yǎng)出現(xiàn)典型的噬菌斑； 溶氧濃度回升提前；營(yíng)養(yǎng)成分很少消耗；產(chǎn)物合成停止等。處理：①發(fā)酵液用蒸汽滅菌后放掉，嚴(yán)防發(fā)酵液任意流失；②停產(chǎn)，對(duì)環(huán)境全面清洗和消毒，斷絕寄生基礎(chǔ)；③篩選更換抗噬菌體生產(chǎn)菌種?；瘜W(xué)物質(zhì)滅菌的原理？為什么它不適合培養(yǎng)基的滅菌？原理：化學(xué)物質(zhì)可與微生物細(xì)胞中的某種成分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，如使蛋白質(zhì)變性、酶類失活、破壞細(xì)胞膜透性而殺滅微生物。原因①培養(yǎng)基里含有蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)亦易與上述化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，②藥物加入培養(yǎng)基之后很難除掉。在培養(yǎng)基的滅菌過(guò)程中是否能做到絕對(duì)無(wú)菌？為什么？發(fā)酵生產(chǎn)中對(duì)培養(yǎng)基的滅菌的無(wú)菌程度是多少？若要求滅菌后絕對(duì)無(wú)菌，即Ns=0，則滅菌時(shí)間將等于無(wú)窮大，這對(duì)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是不可能的，所以培養(yǎng)基滅菌后，必然還殘留一定的活菌，工程上通常以Ns=10—個(gè)/罐來(lái)計(jì)算，即雜菌污染降低到被處理的每1000罐中只殘留一個(gè)活菌的程度，這樣就可以滿足生產(chǎn)要求了空氣深層介質(zhì)過(guò)濾除菌的幾種作用機(jī)理的相互關(guān)系是怎么樣的？哪種機(jī)理起主要作用呢？五種機(jī)理同時(shí)起作用，不過(guò)氣流速度不同，起主要作用的機(jī)理也就不同?？諝饬魉俅髸r(shí)

(約＞0.1m/min)，以慣性沖擊為主；流速中等，以攔截為主；流速小，以擴(kuò)散、重力沉降為主。畫(huà)出由連消塔、維持罐和冷卻器組成的培養(yǎng)基連續(xù)滅菌的流程圖，并注明各個(gè)設(shè)備的名稱。圖4-30連續(xù)滅菌流程第六章生產(chǎn)菌種的培養(yǎng)與保藏種子擴(kuò)大培養(yǎng)：是指將保存處于休眠狀態(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)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過(guò)程。二級(jí)發(fā)酵：是指一級(jí)種子轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵稱為二級(jí)發(fā)酵。二級(jí)種子：是指把一級(jí)種子接入到體積較大的種子罐中，經(jīng)培養(yǎng)后形成更多的菌體（絲）種齡：種子的培養(yǎng)時(shí)間。接種量：種子液體積占接種后培養(yǎng)液總體積的百分比。菌種衰退：生產(chǎn)菌種在使用和保藏過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)逐漸向不利于生產(chǎn)的方面發(fā)生變化（某些優(yōu)良特性變?nèi)趸蛳В?，這種變化稱為菌種衰退。種子制備一般包括哪兩個(gè)過(guò)程？母瓶培養(yǎng)，子瓶培養(yǎng)種子質(zhì)量主要受哪些因素的影響？如何進(jìn)行控制？（一） 種子培養(yǎng)基1.營(yíng)養(yǎng)較豐富和完全，以利于抱子發(fā)芽和菌絲生長(zhǎng)。2.營(yíng)養(yǎng)成分盡可能接近發(fā)酵培養(yǎng)基，以利于主發(fā)酵。3.pH較穩(wěn)定，以利于生長(zhǎng)和繁殖。（二） 種子培養(yǎng)條件1.應(yīng)選擇最適溫度。2.控制好通氣攪拌。不同時(shí)期的需氧量不同；按需氧量控制。通氣攪拌不足可引起菌絲結(jié)團(tuán)、菌絲粘壁等異?，F(xiàn)象；泡沫影響正常的通氣攪拌，應(yīng)控制培養(yǎng)基消毒質(zhì)量，甚至考慮改變培養(yǎng)基配方，以減少發(fā)泡。種子異常的表現(xiàn)菌種生長(zhǎng)發(fā)育緩慢或過(guò)快、菌絲結(jié)團(tuán)、菌絲粘壁一般衰退菌種的主要復(fù)壯措施。純種分離：通過(guò)自然分離，從衰退菌種的細(xì)胞群體中將保持原優(yōu)良性狀的單細(xì)胞分離出來(lái)。淘汰衰退的個(gè)體：如芽抱產(chǎn)生菌經(jīng)高溫（80°C）處理，可淘汰不產(chǎn)芽抱的個(gè)體。選擇合適的培養(yǎng)條件：如保藏前所用培養(yǎng)基，有利于菌種原有性狀的恢復(fù)；加富培養(yǎng)基。在絲狀菌液體發(fā)酵的過(guò)程中容易產(chǎn)生菌絲團(tuán)的原因？攪拌效果差，接種量小為了加大接種量，維持正常生產(chǎn)，常采用哪些方法。雙種法，倒種法，混種進(jìn)罐法生產(chǎn)中，種子生長(zhǎng)、代謝緩慢的主要原因和抱子質(zhì)量以及種子罐的培養(yǎng)條件有關(guān)。生產(chǎn)中，無(wú)菌空氣的進(jìn)罐溫度較低或者培養(yǎng)基的滅菌質(zhì)量較差是種子生長(zhǎng)、代謝緩慢的主要原因。為什么最適的種齡一般都選在生命力極為旺盛的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，菌體量尚未達(dá)到最高峰時(shí)移種？接入種齡過(guò)早、過(guò)老的種子會(huì)有哪些害處？對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的種子：很快適應(yīng)發(fā)酵罐環(huán)境，生長(zhǎng)繁殖快，縮短延滯期，縮短非產(chǎn)物合成時(shí)間，發(fā)酵罐利用率高；省動(dòng)力，成本低。種齡過(guò)于年輕的種子：種子菌濃過(guò)小則導(dǎo)致前期生長(zhǎng)緩慢發(fā)酵周期延長(zhǎng)，菌體量過(guò)少而菌絲結(jié)團(tuán)，泡沫多，導(dǎo)致異常發(fā)酵。種齡過(guò)老的種子：菌體老化，生產(chǎn)能力衰退。培養(yǎng)基是影響種子質(zhì)量的主要因素之一，為了保證種子質(zhì)量，對(duì)培養(yǎng)基有何要求？營(yíng)養(yǎng)較豐富和完全，以利于抱子發(fā)芽和菌絲生長(zhǎng)。營(yíng)養(yǎng)成分盡可能接近發(fā)酵培養(yǎng)基，以利于主發(fā)酵。pH較穩(wěn)定，以利于生長(zhǎng)和繁殖。近年來(lái)，生產(chǎn)上多以大接種量和豐富培養(yǎng)基作為高產(chǎn)措施。大接種量有哪些好處？接種量過(guò)大、過(guò)小又有哪些弊端？?jī)?yōu)點(diǎn)：種子進(jìn)入發(fā)酵罐后容易適應(yīng)；種子液含水解酶，利于利用發(fā)酵培養(yǎng)基；縮短菌體繁殖至高峰所需的時(shí)間；產(chǎn)物合成速度加快；縮短發(fā)酵周期提高生產(chǎn)效益過(guò)大弊端：菌體生長(zhǎng)過(guò)快過(guò)稠；營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)缺乏或溶解氧不足；不利于發(fā)酵過(guò)小弊端：發(fā)酵前期菌體生長(zhǎng)緩慢，發(fā)酵周期延長(zhǎng)；菌絲量少還可能產(chǎn)生菌絲團(tuán)；發(fā)酵異常生產(chǎn)上常用的種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有哪些？（1）菌體形態(tài)、濃度、菌液外觀（如顏色、粘度等）；（2）生化指標(biāo)：種子液中糖、氮、磷含量變化及pH變化；（3）產(chǎn)物生成量：種子生產(chǎn)能力和成熟度的反應(yīng)；（4）酶活力：如淀粉酶活力與土霉素發(fā)酵單位有一定關(guān)系；（5）無(wú)雜菌污染。菌種保藏的原理。創(chuàng)造不利于菌種生長(zhǎng)的一切條件，使其代謝處于“休眠”狀態(tài)，以減少變異，達(dá)到長(zhǎng)期保存的目的。常用的菌種保藏方法1?斜面低溫法2?液體石蠟保藏法3?固體曲法一一自然基質(zhì)保藏法4?沙土管保藏法5?真空冷凍干燥保藏法6?液氮超低溫保藏法防止菌種衰退的方法：①控制傳代次數(shù)（DNA的復(fù)制過(guò)程中，堿基錯(cuò)配率是5X10-4,自發(fā)突變頻率為10-8~10-9）；②選擇合適的培養(yǎng)條件；③采用合適的菌種保藏方法；④分離復(fù)壯。第七章通氣與攪拌微生物攝氧率（Y）：?jiǎn)挝惑w積培養(yǎng)液每小時(shí)消耗的氧量，一般在25?100mmol/L?h。呼吸強(qiáng)度（QO2）：?jiǎn)挝毁|(zhì)量干菌體每小時(shí)消耗的氧量，一般在1.5?15mmol/g?h。呼吸臨界氧濃度（Q臨）：不影響微生物呼吸的最低溶解氧濃度。溶解氧的飽和濃度（C*）:空氣與液體相接觸，當(dāng)氧氣分子在氣液兩相中的濃度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，液體中的氧氣濃度即為該條件下在該溶液中的飽和濃度。空氣流量：以通風(fēng)比表示，即一分鐘內(nèi)通過(guò)單位體積培養(yǎng)液的空氣體積（V/V?min）。影響液相體積氧傳遞系數(shù)KLa的因素有哪些？用一個(gè)表達(dá)式說(shuō)明（注明各個(gè)字母的意義）。影響KLa的因素有攪拌效率、空氣流速、發(fā)酵液理化性質(zhì)、泡沫、空