江南大學《發(fā)酵工程》各章復習核心知識點及期末考試試題答案解析

江南大學《發(fā)酵工程》各章復習核心知識點及期末

考試試題答案解析

目錄

《發(fā)酵工程》各章復習核心知識點............................1

《發(fā)酵工程》名詞解釋及簡答題匯總........................23

江南大學《發(fā)酵工程》期末考試試題及答案解析..............31

《發(fā)酵工程》各章復習核心知識點

第一章緒論

1、發(fā)酵及發(fā)酵產(chǎn)品各包括哪些類型？

答案要點：

-）發(fā)酵的類型：按發(fā)酵原料分類：糖類物質(zhì)發(fā)酵、石油發(fā)酵、廢水發(fā)酵；

按發(fā)酵形式分類：固體發(fā)酵、液體發(fā)酵；

按發(fā)酵工藝流程分類：分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵、流加發(fā)酵；

按發(fā)酵過程對氧的需求分類：厭氧發(fā)酵、通風發(fā)酵；

按發(fā)酵產(chǎn)物分類：氨基酸發(fā)酵、有機酸發(fā)酵、抗生素發(fā)酵、酒精發(fā)

酹、維生素發(fā)酵、酶制劑發(fā)酵

二）發(fā)酵產(chǎn)品的類型：以菌體為產(chǎn)品、以微生物的酶為產(chǎn)品、以微生物的代謝產(chǎn)物為產(chǎn)

品、生物轉(zhuǎn)化過程

2、了解發(fā)酵工程的組成、基本要求及主要特點。

答案要點：

一）組成：上游工程：菌種選育、種子培養(yǎng)、培養(yǎng)基設計與制作、接種等。

發(fā)酵工程：發(fā)酵培養(yǎng)。

下游工程：產(chǎn)物的提取純化、副產(chǎn)品的回收、廢物處理等。

二）基本要求：發(fā)酵設備、合適的菌利,、合適的培養(yǎng)基、有嚴格的無菌生長環(huán)境

三）主要特點：1）發(fā)酵過程一般來說都是在常溫常壓下進行的生物化學反應，反應安

全，要求條件簡單；2）發(fā)酵所用的原料主要以再生資源為主；3）發(fā)酵過程通過生物體的

自動調(diào)節(jié)方式來完成的，反應的專一性強，因而可以得到較為單一的代謝產(chǎn)物；4）獲得按

常規(guī)方法難以生產(chǎn)的產(chǎn)品；5）投資少，見效快，經(jīng)濟效率高；6）維持無菌條件是發(fā)酵成

敗的關(guān)鍵；

7）環(huán)境污染小。

3、為什么說發(fā)酵工程在國民經(jīng)濟中有著重要的地位？

答案要點：

因為發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品、能源、化工、冶金、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護等方面均有著十分

重要的作用，例如：抗生素的生產(chǎn)；飲料食品等的制造；沼氣、微生物采油、生物肥料、

生物農(nóng)藥以及三廢處理等方面都有很重要的應用。所以說發(fā)酵工程在國民經(jīng)濟中有著重要

的地位。

4、了解發(fā)酵工業(yè)的類型及必備條件。

答案要點：

一）發(fā)酵工業(yè)類型：

c食品發(fā)酵工業(yè)：食品、酒類

1）傳統(tǒng)分類■

〔非食品發(fā)酵工業(yè)：抗生素、有機酸、氨基酸、酶制劑、核甘酸、單細胞蛋白

「釀造業(yè)：利用微生物生產(chǎn)具有較高風味要求的發(fā)酵食品。

2）現(xiàn)代分類■

I發(fā)酵工業(yè)：經(jīng)過微生物純種培養(yǎng)后，提煉、精

制而獲得成分單純、無風味要求的

產(chǎn)品。

如：抗生素、檸檬酸、酶制劑、酒精等。

二）發(fā)酵工業(yè)必備條件：

1）適宜的微生物菌種；

2）滿足微生物生長的條件：培養(yǎng)基、生長溫度、pH值、

溶解氧的濃度等。

3）微生物發(fā)酵廠房、設備；

4）產(chǎn)品提取、精制的方法與設備。

5、定義：

1）發(fā)酵：利用培養(yǎng)生物細胞來獲得產(chǎn)物的全過程。

2）發(fā)酵工程：采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的

產(chǎn)品，或直接把微生物應用于工業(yè)生產(chǎn)過程中的一種新技術(shù)。

3）發(fā)酵工業(yè)：利用生物生命活動中產(chǎn)生的酶來加工原料中的有機或無機物而獲得新產(chǎn)品

的工業(yè)。

4）生物轉(zhuǎn)化：生物催化劑（生物細胞或其產(chǎn)生的酶）將一種化合物轉(zhuǎn)化成化學結(jié)構(gòu)相

似，但在經(jīng)濟上更有價值的化合物的過程。

第二章發(fā)酵原料及處理

1、名詞解釋

糊化：在溫水中，淀粉顆粒無限膨脹形成均一的黏稠液體的現(xiàn)象。

液化：淀粉糊化后，如果提高溫度至130℃,由于支鏈淀粉的全部（幾乎）溶解，網(wǎng)

狀結(jié)構(gòu)徹底破壞，淀粉溶液的黏度迅速下降，變?yōu)榱鲃拥男暂^好的醪液的現(xiàn)象。

糖化：用糖化酶講糊精和低聚糖徹底水解成葡萄糖的過程。

老化（回生）：液化了的淀粉醪液在溫度降低時，黏度會逐步增加，降到60℃時，變

得非常黏，到55℃以下會變成凝膠，時間一長，則會重新產(chǎn)生部分結(jié)晶的現(xiàn)象。

對數(shù)殘留定律：在微生物滅菌過程中，其減少量隨殘留活菌數(shù)的減少而遞減，即微生

物的死亡速率與任一瞬時殘存的活菌數(shù)成正比：一dN/dt=kN此即為對數(shù)殘留定律。

DE值：葡萄糖值，液化液或糖化液中的還原糖含量（葡萄糖）占干物質(zhì)的百分率為

DE值。

實消：分批滅菌即實消，是在每批培養(yǎng)基全部流入發(fā)酵罐后，就在罐內(nèi)通入蒸汽加熱

至滅菌溫度，維持一定時間，將發(fā)酵罐和培養(yǎng)基同時滅菌，再冷卻到接種溫度備用。

連消：連續(xù)滅菌也叫連消，就是將培養(yǎng)基向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時進行加熱、

保溫和冷卻而進行滅菌。

雙酶糖化法：即酶解法，用專一性很強的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的方

法。

2、工業(yè)發(fā)酵原料有哪些？淀粉質(zhì)原料處理的方法有哪些？為什么要預處理?

答案要點:

一）發(fā)酵工業(yè)原料類型：1）淀粉質(zhì)原料（糧食原料）

2）糖質(zhì)原料

3）纖維質(zhì)原料

4）石油化工產(chǎn)品

5）其他：野生植物類

~）淀粉質(zhì)原料的處理方法：預處理（除雜、粉碎）一淀粉糊化（水熱處理、焙炒法、

膨化法、低溫蒸煮法）一淀粉糖化（酸解法、酶解法、酸酶結(jié)合法）

三）預處理的目的：除雜的目的：除去原料中的金屬、石塊、沙子、泥土、雜草等。

粉碎的目的：改變原料的狀態(tài)，增加物料表面積，有利于原料細胞

中的淀粉顆粒從細胞中游離出來。

3、淀粉水解糖的制備方法有哪些？各有何特點？

答案要點：

-）酸解法及其特點：

酸解法：以酸（無機酸或有機酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方

法。

特點：對設備的要求：耐腐蝕、耐高溫、耐高壓。

對淀粉原料要求較嚴格：淀粉顆粒不宜過大，大小要均勻。

淀粉的轉(zhuǎn)化率較低。

淀粉乳濃度高，淀粉轉(zhuǎn)化率低，

二）酶解法及其特點：

醐解法（雙酶糖化法）：用專一性很強的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的方法。

特點:酶解反應時間較長（48h）；

需要設備較多；

糖液過濾困難。

隨著酶制劑生產(chǎn)及應用技術(shù)的提高，醐制劑的大量生產(chǎn)，酶法制糖逐漸取代酸

法制糖已是淀粉水解制糖的一個發(fā)展趨勢。

三）酸酶結(jié)合法及其特點：

1）酸酶法：先將淀粉酸水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶將其水解成葡萄糖的方法。

特點：適用原料：淀粉粒堅硬的谷物原料。

優(yōu)點：能結(jié)合酸解法、酶解法的優(yōu)點，提高生產(chǎn)效率。

注意事項：酸的用量。

2）酶酸法：將淀粉乳先用a-淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖的方

法。

特點：適用原料：顆粒大小不一的原料。

優(yōu)點：生產(chǎn)易控制，時間短。

注意事項：淀粉濃度較酸解法要高；酸水解時稍增加pH值。

4、培養(yǎng)基有哪幾種類型？各有何作用？選擇發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基有何要求？

答案要點：

-）培養(yǎng)基的類型及作用：

斜面培養(yǎng)基：菌種活化、保藏菌種。

種子培養(yǎng)基：擴大培養(yǎng)，增加強壯、健康、活性高的細胞數(shù)量。

發(fā)酵培養(yǎng)基：最大限度的獲得目的產(chǎn)物。

二）發(fā)醛工業(yè)培養(yǎng)基的基本要求

1）能夠提高微生物生長繁殖及產(chǎn)物合成的基本成分。

2）選擇合適的培養(yǎng)基原料，且培養(yǎng)基成分配比合理。

3）原料來源廣、質(zhì)量穩(wěn)定、價格低廉

5、簡述發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基的設計程序及方法。

答案要點：設計程序，分為三步：

1）初步確定可能的培養(yǎng)基成分：查找資料，根據(jù)前人的經(jīng)驗和培養(yǎng)基成分確定時一些必

須考慮的問題，初步確定；

2）單因子實驗：單因子實驗確定培養(yǎng)基的成分；

單因子實驗確定各成分的適宜濃度；

3）相應面實驗：采用正交試驗設計對單因子實驗結(jié)果進行綜合試驗，確定發(fā)酵培養(yǎng)基配

方。

搖瓶水平--------?反應器水平

6、影響培養(yǎng)基滅菌的因素有哪些？發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌方法有哪些？各有何特點？

答案要點：

一）影響培養(yǎng)基滅菌的因素：

1）培養(yǎng)基成分：油脂、糖類、蛋白質(zhì)增加微生物的耐熱性。

2）pH值：pH值6.0?8.0,微生物最耐熱；pH值愈低，滅菌所需的時間愈短.

3）培養(yǎng)基中的顆粒：顆粒小，滅菌容易；顆粒大，滅菌難。

4）泡沫：泡沫中的空氣形成隔熱層，阻礙熱傳導，影響滅菌效果。

-）發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌方法及特點

1）分批滅菌：無需專門的滅菌設備；

能連同發(fā)酵設備一道滅菌，滅菌溫度難控制；

適合中小型發(fā)酵罐使用。

2）連續(xù)滅菌：需專門滅菌設施

發(fā)酵罐、滅菌設施應先做滅菌先處理；

滅菌溫度高；

滅菌時間短。

7、為什么采用高溫短時滅菌既有利于殺滅微生物，又有利于減少營養(yǎng)物質(zhì)破壞？

答案要點：因為：

1）微生物的熱死規(guī)律及培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分破壞符合化學反應的一級反應動力學，即：

dN/dt=-KNdC/dt=-KC

2）另外反應常熟與溫度的關(guān)系為：K'=A'e-E/RT

3）滅菌的活化能E大于培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞的活化能E,因此，隨著溫度升高，滅菌速

率常數(shù)增加的倍數(shù)〉培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分分解的速率常數(shù)的增加倍數(shù)。

4）溫度每升高10℃,速率常數(shù)的增加倍數(shù)為（Q10）不同。

一般化學反應Q10為1.5~2.0；

殺滅芽胞的反應Q10為5~10；

殺滅微生物細胞的反應Q10為35左右。

5）在熱滅菌的過程中，微生物死亡的速度〉營養(yǎng)成分破壞速度。

“高溫瞬時滅菌法”可減少培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的破壞。

所以采用高溫短時滅菌既有利于殺滅微生物，又有利于減少營養(yǎng)物質(zhì)破壞。

第三章水和空氣的處理

1、名詞解釋

1）水的硬度：即水的軟硬程度，系指單位體積的水中所含鈣、鎂鹽的數(shù)量?？傆捕仁侵?/p>

碳酸鹽和非碳酸鹽硬度的總和，其中，“暫時硬度”主要指碳酸鹽硬度，即用加熱方法可以除

去的重碳酸鹽硬度。“永久硬度’’主要指硫酸鹽硬度，即用加熱方法也不易除去的硬度。

2）水的軟化：除去水中鈣、鎂等金屬離子的過程

3）固體曲：是一種傳統(tǒng)的粗酶制劑，微生物與粗發(fā)酵營養(yǎng)成分初步發(fā)酵得到的干粉末制

品，可用作種子用于下游發(fā)酵生產(chǎn)。如酒曲等。

4）無菌空氣：是指通過除菌處理使空氣中含菌量降低在一個極低的百分數(shù)，從而能控制

發(fā)酵污染至極小機會。此種空氣稱為“無菌空氣”。

5）慣性撞擊：指塵粒隨著空氣流過纖維層的彎曲通道時，由于顆粒的慣性較大，脫離彎

曲流線與纖維碰撞而附著的過程。

6）過濾介質(zhì)：過濾介質(zhì)是過濾除菌的關(guān)鍵，直接關(guān)系到介質(zhì)的消耗量、過濾過程動力消

耗、設備的結(jié)構(gòu)、尺寸，更是關(guān)系到運轉(zhuǎn)過程的穩(wěn)定性。對過濾介質(zhì)的總的要求是吸附性強、

阻力小、空氣流量大、能耐干熱。一般過濾介質(zhì)分為纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì)、過濾紙、微

孔過濾膜三大類。

7）空氣穿透率：過濾后空氣的微粒數(shù)與過濾前空氣的微粒數(shù)的比值。

8）L90：為過濾除菌效率達到90%時的介質(zhì)濾層厚度

2、發(fā)酵用水的來源有幾種，各有什么優(yōu)缺點？

答：1）深井水：水質(zhì)清潔，含雜質(zhì)少，溫度穩(wěn)定，不受氣溫和季節(jié)影響，水生生物少，沒

有或很少有微生物。沒有致病菌，溶解類濃度高，硬度高。

2）自來水：方便快捷，無需進行金屬離子等的處理，不受季節(jié)影響，水質(zhì)較清潔，但

費用高，會使生產(chǎn)成本過高。

3）地表水：來源廣，水量充足，但水質(zhì)差雜質(zhì)多，溫度不穩(wěn)定，受氣溫、季節(jié)影響較大，

水生生物多，微生物較多，可能存在致病細菌。

3、發(fā)酵用水殺菌的方法有哪些（簡答）？

答：1）氯殺菌：氯在水中形成次氯酸，有強氧化作用，能穿透細菌胞膜進入胞內(nèi)，破壞胞

內(nèi)酶和細胞生理機能而使細菌死亡。

2）臭氧殺菌：利用臭氧的強氧化能力可以殺菌。臭氧殺菌穿透力強，暗處也能夠殺菌，

也沒有出現(xiàn)耐菌性。

3）紫外線殺菌：紫外線波長在240—260nm之間，為最有效的殺菌波段，波段中之波

長最強點是253.7nm。

4、空氣中微生物的分布的特點（簡答）？

答：1）空氣中的含菌量隨環(huán)境不同而有很大差異：干燥寒冷的北方空氣中的含菌量較少，

而潮濕溫暖的南方則含菌量較多；人口稠密的城市比人口少的農(nóng)村含菌量多；地面又比高空

的空氣含菌量多。

2）各地空氣中所懸浮的微生物種類及比例各不相同，數(shù)量也隨條件的變化而異。

5、介質(zhì)過濾除菌機理包括哪幾點（簡答）？

答：1）慣性沖擊滯留作用機理：2）攔截滯留作用機理；3）布朗擴散截留作用機理

4）重力沉降作用機理；5）靜電吸附作用機理

6、發(fā)酵空氣的處理包括哪兩個大步驟？

答：1）包括：空氣預處理；空氣過濾

空氣預處理的目的:提高壓縮前空氣的潔凈度；去除壓縮后空氣中的油和水

空氣處理的具體操作：

空氣一空壓機一儲氣罐一冷卻一除油水一加熱一總過濾器一分過濾器一無菌空氣

7、一臺發(fā)酵空氣，濾膜厚度為1.5m,濾層中空氣的微粒濃度為5000個/m3,單位濾層除

去的微粒數(shù)為3000個/m3,求L90?

答：對數(shù)穿透定律：空氣通過濾層，其微粒數(shù)隨著濾層的厚度逐漸降低，即：

M}=-KL也=—KN

dLN一濾層中空氣的微粒濃度，個/m3

L-過濾介質(zhì)的厚度，m

dN/dL-一單位濾層除去的微粒數(shù)，個/m3

K--過濾常數(shù)

=3=—=。_9

N.

即

0.二

故電(N/M%=-K'4=ig(OD=-i

得

同理得：

火=2.303q

K=(dN/dL)/("N)="3000/5000L9o=2.3O3/K=-3.84

第四章工業(yè)發(fā)酵的染菌及其防治

1、名詞解釋

1）雜菌：是指在發(fā)酵培養(yǎng)中侵入了有礙生產(chǎn)的其他微生物。

2）生物需氧量：（生化需氧量）是指由于水中的好氧微生物的繁殖或呼吸作用，水中有機

物被分解時所消耗的溶解氧的量，簡稱BODo

3）溶解氧:空氣中的分子態(tài)氧溶解在水中稱為溶解氧，通常記作DO。

4）法蘭連接：就是把兩個管道、管件或器材，先各自固定在一個法蘭盤上，兩個法蘭盤

之間，加上法蘭墊，用螺栓連接在一起，完成了連接。

5）死角：是指滅菌時因某些原因使滅菌溫度達不到或不易達到的局部地區(qū)。

2、染菌對產(chǎn)物的提取和質(zhì)量有何影響？

答：一、對過濾的影響：

發(fā)酵液的粘度加大；菌體大多自溶；由于發(fā)酵不徹底，基質(zhì)的殘留濃度加大

造成的后果：過濾時間拉長，影響設備的周轉(zhuǎn)使用，破壞生產(chǎn)平衡；大幅度降低過濾

收率。

二、對提取的影響：

有機溶劑萃取工藝：染菌的發(fā)酵液含有更多的水溶性蛋白質(zhì)，易發(fā)生乳化，使水相和溶

劑相難以分開。如酒精的有機萃取

離子交換工藝：雜菌易粘附在離子交換樹脂表面或被離子交換樹脂吸附，大大降低離子

交換樹脂的交換量。

三、對產(chǎn)品質(zhì)量的影響：

對內(nèi)在質(zhì)量的影響：染菌的發(fā)酵液含有較多的蛋白質(zhì)和其它雜質(zhì)。對產(chǎn)品的純度有較大

影響。

對產(chǎn)品外觀的影響：一些染菌的發(fā)酵液經(jīng)處理過濾后得到澄清的發(fā)酵液，放置后會出現(xiàn)

混濁，影響產(chǎn)品的外觀。

3、發(fā)酵過程中染菌有哪幾種方法，各有什么優(yōu)缺點？

答：一、目前生產(chǎn)上常用的雜菌檢查方法有：

①顯微鏡檢查：染色一-鏡檢

②平板劃線檢查：倒平板一-空培養(yǎng)--待測樣品劃線--培養(yǎng)觀察

③酚紅肉湯培養(yǎng)檢查：無菌肉湯培養(yǎng)基空培養(yǎng)--接入樣品--培養(yǎng)觀察

二、優(yōu)缺點：

1）顯微鏡檢

優(yōu)點：簡便、快速，

缺點：不易檢出早期雜菌。

2）平板劃線法

優(yōu)點：結(jié)果也更為準確

缺點：需經(jīng)較長時間培養(yǎng)

3）酚紅肉湯培養(yǎng)

優(yōu)點：采用葡萄糖酚紅肉湯，由于細菌生長，發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)酸而使酚紅指示劑由紅色變

成黃色，容易讀取結(jié)果。

缺點：1注意細菌生長的時間與數(shù)量2細菌生長中的代謝物質(zhì)（綠膿桿菌）

4、截止閥和隔膜閥各有什么優(yōu)缺點？

答:A：截止閥

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便；密封性好，密封面間摩擦力小，壽命較長；工作行程

小，啟用時間短。

缺點：截止閥在使用中經(jīng)常發(fā)生以下兩個問題：閥心軋壞、填料的滲漏。

方向問題：發(fā)酵罐在滅菌通蒸汽時，對關(guān)閉時的閥門，嚴密度要求較嚴格，因而在發(fā)酵

罐臨近的截止閥按規(guī)定裝置的反方向安裝。打料、接種、加油、加糖等管道上的截止閥，在

發(fā)酵過程中還需要滅菌，閥門應按正向安裝。

B.隔膜閥

優(yōu)點：嚴密不漏；無填料；閥結(jié)構(gòu)為流線型，流量大，阻力小，無死角，無堆積物，在

關(guān)閉時不會使緊密面軋壞；檢修方便。但須定期檢查隔膜有否老化及脫落。

缺點：制造不夠精密；體積較大，在管道上占用較大的面積和空間：中心易引起滲漏。

隔膜閥開關(guān)費力，需要借助扳手；橡膠隔膜是橡膠和簾布復合制成，如質(zhì)量不好，簾布與橡

膠易脫落，固定隔膜的螺栓也易脫落。

5、種子帶菌如何判斷，一旦確定如何防止？

答：1）判斷方法：在每次接種后留取少量種子懸浮液進行平板肉湯培養(yǎng)，借以判斷種子

是否染菌。

2）防止方法：一旦確定種子染菌：①就加強種子管理、嚴格無菌操作，就種子本身帶菌的

問題，加強種子管理，嚴格規(guī)范處理種子。②無菌操作方面，確保培養(yǎng)基、培養(yǎng)器皿和用具、

發(fā)酵罐及附屬設備滅菌等滅菌徹底;③培養(yǎng)和保藏嚴格控制環(huán)境無菌染菌的培養(yǎng)物不得帶入

菌種室、搖瓶間；④操作規(guī)范正確確保不受雜菌污染。

6、當發(fā)酵罐偶爾染菌，一般采取什么措施？

答：（1）連續(xù)滅菌系統(tǒng)前的料液貯罐在每年4-10月份（雜菌較旺盛生長的時間）加入0.2%甲

醛，加熱至80°C,存放處理4小時，以減少帶入培養(yǎng)液中的雜菌數(shù)。

（2）對染菌的罐，在培養(yǎng)液滅菌前先加甲醛進行空消處理。甲醛用量每立方米罐的體積

0.12?0.17升。

（3）對染菌的種子罐可在罐內(nèi)放水后進行滅菌，滅菌后水量占罐體的三分之二以上。這是

因為細菌芽抱較耐干熱而不耐濕熱的緣故。

7、噬菌體感染后應采取什么方式防止污染？

答：1）必須建立工廠環(huán)境清潔衛(wèi)生制度，定期檢查、定期清掃，車間四周有嚴重污染噬菌

體的地方應及時撒石灰或漂白粉。

2）車間地面和通往車間的道路盡量采取水泥地面

3）種子和發(fā)酵工段的操作人員要嚴格執(zhí)行無菌操作規(guī)程，認真地進行種子保管，不使

用本身帶有噬菌體的菌種。感染噬菌體的培養(yǎng)物不得帶入菌種室、搖瓶間

4）認真進行發(fā)酵罐、補料系統(tǒng)的滅菌。嚴格控制逃液和取樣分析和洗罐所廢棄的菌體。

對倒罐所排放的廢液應滅菌后才可排放。

5）選育抗噬菌體的菌種，或輪換使用菌種。

6）發(fā)現(xiàn)噬菌體停攪拌、小通風，將發(fā)酵液加熱到70-80°C殺死噬菌體，才可排放。發(fā)

酵罐周圍的管道也必須徹底滅菌。

第五章菌種與種子擴大培養(yǎng)

1、名詞解釋

1）營養(yǎng)缺陷型：是指通過誘變而產(chǎn)生的缺乏合成某些營養(yǎng)物質(zhì)的能力，必須在其基本培

養(yǎng)基中加入相應的營養(yǎng)成分才能正常生長的變異株。

2）MM：基本培養(yǎng)基，能滿足野生型菌株正常生長的培養(yǎng)基。

3）SM：補充培養(yǎng)基，在基本培養(yǎng)基中加入相應的營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基。

4）CM：完全培養(yǎng)基，能滿足各種營養(yǎng)缺陷型生長的培養(yǎng)基。

5）種子擴大培養(yǎng)：將原始休眠菌種接入試管斜面活化后，經(jīng)搖瓶、種子罐逐級擴大培養(yǎng)，

最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。

2、怎樣從自然界中分離篩選工業(yè)菌種？在菌種分離過程中為什么要進行富集培養(yǎng)？分別敘

述不同材料富集培養(yǎng)的方法。

答案要點：

-）自然界中篩選工業(yè)菌種的步驟：

定方案：首先要查閱資料，了解所需菌種的生長培養(yǎng)特性。

采樣：有針對性地采集樣品。

增殖：人為地通過控制養(yǎng)分或培養(yǎng)條件，使所需菌種增殖培養(yǎng)后，在數(shù)量上占優(yōu)勢。

分離：利用分離技術(shù)得到純種。

篩選：包括初篩與復篩。

菌種鑒定

發(fā)酵性能測定

二）富集培養(yǎng)的理由：人為地通過控制養(yǎng)分或培條件，使所需菌種增殖培養(yǎng)后，在數(shù)量

上占優(yōu)勢，有利于分離。

三）不同材料的富集方法：

1）土中細菌的富集培養(yǎng)與分離：

適度稀釋后，取涂布已添加及未添加富集底物（如幾丁質(zhì)、纖維素等）的土浸出汁

平板。

2）植物體上細菌的分離：

無菌富集，加植物浸出液適度培養(yǎng)，取樣，洗滌，取1ml洗滌液經(jīng)適度稀釋后平板涂布。

3）水中細菌的分離：

水樣通過0.22um無菌濾膜，取出濾膜用1ml無菌稀釋液將濾膜上的沉積洗下。用樣本

稀釋液適度稀釋，涂布平板倒置培養(yǎng)或濾紙壓印分離法。

3、以紫外線誘變?yōu)槔?，敘述誘變育種的程序及注意事項。

答案要點：

-）紫外線誘變育種程序：出發(fā)菌株的選擇一菌種培養(yǎng)（對數(shù)期）及菌

懸液的制備f紫外線誘變處理（距離30cm、照射0.5-lmin）f中間培養(yǎng)（誘變菌液置于適

宜液體培養(yǎng)基中，震動暗培養(yǎng)12h）-平板稀釋分離一初篩一復篩。

~）注意事項：

1）選擇自然界新分離的野生型菌株或在生產(chǎn)中經(jīng)生產(chǎn)選種得到與野生型較相似的菌株;

選擇單倍體細胞、單核或核少的多細胞體來作出發(fā)誘變細胞。

2）處理菌懸液要求為活力類似單細胞或單抱子。

3）紫外線處理菌液不能過厚。

4）中間培養(yǎng)嚴謹見可見光。

5）操作全程嚴格無菌操作。

4、工業(yè)菌種常用的保藏方法有哪些？分別簡述各類保藏的主要技術(shù)。

答案要點：

1）普通冷凍保藏：將液體培養(yǎng)物或從瓊脂斜面培養(yǎng)物收獲的細胞，分接到試管或指管內(nèi)，

將管口用橡膠塞嚴格封好，置于冰箱中（-20℃）保存。

2）超低溫冷凍保藏（-60--80℃）：離心收獲對數(shù)生長中期至后期的微生物細胞；用可用含

10%甘油或5%二甲亞碉的新鮮液體培養(yǎng)基懸浮所收獲的細胞，或可用含10%甘油或5%二

甲亞颯的新鮮液體洗下斜面菌種上的微生物細胞，然后分裝入冷凍指管或安甑中，于-70°C

超低溫冰箱中保藏。

3）液氮冷凍保藏：用含10%甘油或5%二甲亞颯的新鮮液體洗下斜面菌種上的微生物細

胞，或在液體培養(yǎng)物中加入等體積20%無菌甘油或10%二甲亞颯；然后按0.5-lml分裝玻璃

安甑，用酒精噴燈封口；先將安甑置于5c冰箱中3min后，置于一70c冰箱中冷凍4h,然

后迅速移入液氮罐中保存。

4）冷凍真空干燥法：①將待保藏菌種的細胞或抱子懸液懸浮于保護劑（如脫脂牛奶）中；

②在低溫（-45℃左右）下使微生物細胞快速冷凍；③在真空條件下使冰升華，以除去大部

分的水。

5,為什么要進行種子擴大培養(yǎng)？簡述種子擴大培養(yǎng)的工藝過程及各階段的主要目的。

答案要點：

-）種子擴培的目的：種子擴大培養(yǎng)是將原始休眠菌種接入試管斜面活化后，經(jīng)搖瓶、

種子罐逐級擴大培養(yǎng)，最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。因此是滿足接種量的需要；馴

化菌種，達到縮短發(fā)酵時間，保證生產(chǎn)水平的要求。

-）工藝過程及目的：

1）實驗室種子的制備：菌種充分活化；菌體數(shù)量增加。

2）生產(chǎn)車間種子制備：獲得大量的菌體，達到發(fā)酵罐所需的接種量；

進行菌種馴化，接入發(fā)酵罐后能迅速生長

6、發(fā)酵工程對種子質(zhì)量有何要求？種子擴大培養(yǎng)過程中我們應注意哪些因素的影響？

答案要點：

-）種子的質(zhì)量要求：菌種細胞的生長活力強；

生理性狀穩(wěn)定；

菌體總量及濃度能滿足大容量發(fā)酵罐的要求；

無雜菌污染：

保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。

-）擴大培養(yǎng)中應很注意的因素：

7、何謂種齡、接種量？種齡長短、接種量大小分別對發(fā)酵工程有何影響？

答：1）種齡：是指種子罐中培養(yǎng)的菌體開始移入下一級種子罐或發(fā)酵罐時的培養(yǎng)時間。

①種齡過短，菌體太少。種齡過長，菌體老化。

②是以處于生命力極旺盛的對數(shù)生長期，菌體量還未達到最大值時的培養(yǎng)時間較為合適。

③不同菌種或同一菌種工藝條件不同，種齡是不一樣的，一般需經(jīng)過多種實驗來確定。

2）接種量：是指移入種子液的體積和接種后培養(yǎng)液體積的比例。

①較大的接種量可以縮短發(fā)酵罐中菌絲繁殖達到高峰的時間，使產(chǎn)物的形成提前到來，

并可減少雜菌的生長機會。

②接種量過大或者過小，均會影響發(fā)酵。

③不同菌株，不同的制種方法，抱子數(shù)或菌體量不同，種子的活性也不相同，接種量需

要進行優(yōu)化。

④通常接種量為：細菌卜5%,酵母菌5?10%,霉菌7?15%。

第六章發(fā)酵工藝條件的控制

1、名詞解釋

1）分批發(fā)酵：是指在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量的微生物菌

種進行培養(yǎng)，使微生物生長繁殖。特定條件下只完成一個生長周期的微生物培養(yǎng)方法。

2）連續(xù)發(fā)酵：指以一定的速度向培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)添加新鮮的培養(yǎng)基，同時以相同的速度流出

培養(yǎng)液使培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)培養(yǎng)液的量維持恒定的微生物培養(yǎng)方式。

3）補料發(fā)酵：FBC又稱半連續(xù)培養(yǎng)或半連續(xù)發(fā)酵，是指在分批發(fā)酵過程中，間歇或連續(xù)

地補加一種或多種成分的新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，是分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵之間的一種過渡培

養(yǎng)方式。

4）生物熱：在發(fā)酵過程中，菌體不斷利用培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)，將其分解氧化而產(chǎn)生的

能量,其中一部分用于合成高能化合物（如ATP）提供細胞合成和代謝產(chǎn)物合成需要的能量，

其余一部分以熱的形式散發(fā)出來，這散發(fā)出來的熱就叫生物熱。微生物進行有氧呼吸產(chǎn)生的

熱比厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的熱多。

5）CRR：CO2釋放率，即CO2的比釋放率與菌體濃度的乘積。

6）氧飽和度：發(fā)酵液中氧的濃度與臨界溶氧濃度之比。

2、分別簡述分批發(fā)酵、補料發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵的特點。

答：一）分批發(fā)酵：操作簡單、周期短；

染菌的機會減少；

生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量易掌握；

不適用于測定過程動力學；

對基質(zhì)濃度敏感的產(chǎn)物，用分批發(fā)酵不合適

二）補料發(fā)酵：

1）補料分批發(fā)酵與傳統(tǒng)分批發(fā)酵相比，其優(yōu)點在于使發(fā)酵系統(tǒng)中維持很低的基質(zhì)濃度。

2）與連續(xù)發(fā)酵相比，補料分批發(fā)酵不需要嚴格的無菌條件，也不會產(chǎn)生菌種老化和變

異等問題。

3）定期補充和帶放使發(fā)酵液稀釋，送去提取的發(fā)酵液體積更大；

4）發(fā)酵液被稀釋后可能產(chǎn)生更多的代謝有害物，最終限制發(fā)酵產(chǎn)物的合成：

5）一些經(jīng)代謝產(chǎn)生的前體可能丟失；

6）有利于非產(chǎn)生菌突變株的生長

三）連續(xù)發(fā)酵：

1）可提高設備利用率和單位時間的產(chǎn)量，節(jié)省發(fā)酵罐的非生產(chǎn)時間；

2）便于自動控制；

3）增加了染菌機會：長時間不斷地向發(fā)酵系統(tǒng)供給無菌空氣和培養(yǎng)基；

4）菌種發(fā)生變異的可能性較大。

3、在發(fā)酵生產(chǎn)中如何計算發(fā)酵熱。

答：發(fā)酵熱的測定可采用以下兩種方法:

①利用熱交換原理：測量冷卻水進出口的水溫，再從水表上得知每小時冷卻水流量來計

算發(fā)酵熱：Q發(fā)酵=GXCm（t2-tl）fV（Cm：水的比熱G：冷卻水流量）

②利用溫度變化率S（℃/h）：先使罐溫恒定，再關(guān)閉自控裝置，測量S,根據(jù)

Q發(fā)酵=KS（S：溫度隨時間上升的速率K：系統(tǒng)的熱容量）

4、如何對不同階段的最適溫度進行選擇。

答：1）根據(jù)菌種及生長階段選擇

微生物種類不同，所具有的酶系及其性質(zhì)不同，所要求的溫度范圍也不同。

通常前期菌量少，取稍高的溫度，使菌生長迅速；

中期菌量已達到合成產(chǎn)物的最適量，發(fā)酵需要延長中期，從而提高產(chǎn)量，因此溫度要稍

低一些，推遲衰老。

后期產(chǎn)物合成能力降低，又提高溫度，刺激產(chǎn)物合成到放罐。

2）根據(jù)培養(yǎng)條件選擇

溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。

通氣條件差時可適當降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可高些。

培養(yǎng)基稀薄時，溫度也該低些。因為溫度高營養(yǎng)利用快，會使菌過早自溶。

3）根據(jù)菌生長情況

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。培養(yǎng)條

件適宜，如營養(yǎng)豐富，通氣能滿足，那么前期溫度可高些，以利于菌的生長

溫度的選擇根據(jù)菌種生長階段及培養(yǎng)條件綜合考慮。要通過反復實踐來定出最適溫度。

5、簡述引起pH上升或下降的原因。

答：在發(fā)酵過程中，pH值的變化決定于所用的菌種、培養(yǎng)基的成分和培養(yǎng)條件。在產(chǎn)生菌

的代謝過程中，菌體本身具有一定的調(diào)整周圍環(huán)境pH,構(gòu)建最適pH值的能力。

-）基質(zhì)代謝

（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，是補料的標志之一

（2）氮代謝當氨基酸中的-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，當碳源不足時氮源當碳源利用pH上升。

（3）生理酸性物質(zhì)、生理堿性物質(zhì)利用后pH會下降或上升

~）產(chǎn)物形成

某些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液pH變化。如有機酸類產(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。

三）菌體自溶，pH上升。

四）其他引起pH上升的因素

①C/N比例不當，N過多，氨基氮釋放；

②生理堿性物質(zhì)過多；

③中間補料時堿性物加入量過大

五）其他引起pH下降的因素

①培養(yǎng)基中C/N不當，有機酸積累；

②消沫油加得過多；

③生理酸性物質(zhì)過多；；

6、在實際生產(chǎn)中如何選擇最適pH值。

答：發(fā)酵工程中基質(zhì)代謝、產(chǎn)物形成、菌體自溶會使pH發(fā)生變化。正交試驗設計是研究多

因素多水平的一種設計方法。

最適pH值的確定：根據(jù)正交實驗的實驗結(jié)果

用不同的pH值出發(fā)進行發(fā)酵，發(fā)酵過程中定時測定和調(diào)節(jié)pH值以維持出發(fā)pH值，

或者利用緩沖液配制培養(yǎng)基來維持。定時觀察菌體的生長情況，以菌體生長達到最高值的pH

值為生長最適pH。

同樣的方法可測得產(chǎn)物合成的最適pH值。但同一產(chǎn)物的最適pH值,還與所用的菌種、

培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件有關(guān)。

確定發(fā)酵最適pH值時，要考慮溫度的影響。

7、簡述C02對發(fā)酵的可能影響機理。

答：1）C02對菌體生長的作用：直接影響一一排出C02高于4%時，碳水化合物的代謝及

微生物的呼吸速率下降。

2）C02影響產(chǎn)物形成：阻礙基質(zhì)分解和ATP生成，影響產(chǎn)物的合成。

3）C02影響菌體形態(tài)：不同的C02濃度菌體形態(tài)不同

4）C02對細胞的作用機制：①C02作用在細胞膜的脂肪核心部位。

②影響細胞膜表面的蛋白質(zhì)。影響細胞膜的流動性及表面

電荷密度，影響細胞膜的運輸效率。

8、簡述影響泡沫穩(wěn)定性的因素以及泡沫對發(fā)酵的不利影響。

答：一）影響泡沫穩(wěn)定性的因素

1）泡徑大?。捍笈菀子谄茰?，壽命較長的的都是小泡。

泡越小，合并成大氣泡的歷程就越長；更能經(jīng)受液體流失所造成的穩(wěn)定性的損失；

2）溶液所含助泡物的類型和濃度：

（1）降低表面張力

（2）增加泡沫彈性

（3）助泡劑濃度：濃度增加，泡沫穩(wěn)定性增高

3）起泡液的粘度：粘稠的液膜，有助于吸收外力的沖擊，起到緩沖的作用，增加穩(wěn)定性。

4）溫度：表面張力最低值時的濃度隨溫度變化。

5）pH：影響助泡劑的溶解度和表層的吸附狀態(tài)

6）表面電荷：離子型表面活性劑，減少排液速度，延緩泡沫變薄過程，使泡沫穩(wěn)定。

-）泡沫對發(fā)酵的不利影響

1）降低生產(chǎn)能力；2）引起原料浪費

3）影響菌的呼吸；4）引起染菌

8、在發(fā)酵生產(chǎn)中怎樣選擇合適的消泡劑。

答：1、表面活性劑，具有較低的表面張力（內(nèi)聚力弱），消泡效果明顯。

2、對氣-液界面的散布系數(shù)必須足夠大，才能迅速消泡；

3、無毒害性，且不影響發(fā)酵菌體；不會在使用、運輸中引起任何危害；

4、不干擾各種測量儀表的使用；

5、在水中的溶解度較小，以保持持久的消泡性能；

6、應該在低濃度時具有消泡活性；

7、應該對產(chǎn)物的提取不產(chǎn)生任何影響；

8、應該對氧傳遞不產(chǎn)生影響；

9、能耐高溫滅菌。

10、來源方便，使用成本低；

第七章發(fā)酵動力學

1、名詞解釋：

1）得率系數(shù)：兩種物質(zhì)得失之間的計量比。

2）限制性營養(yǎng)物：指在培養(yǎng)微生物的營養(yǎng)物中，對微生物的生長起到限制作用的營養(yǎng)物。

3）倍增時間：微生物細胞濃度增加一倍所需要的時間，也叫增代時間.

4）稀釋率：補料速度與反應器體枳的比值，即口=尸”

2、為什么說微生物分批培養(yǎng)是一種非穩(wěn)態(tài)的過程？

答：分批培養(yǎng)又稱分批發(fā)酵，是指在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量

的微生物菌種進行培養(yǎng)，使微生物生長繁殖，在特定的條件下只完成一個生長周期的微生物

培養(yǎng)方法。微生物生長可分為停滯（延遲）期、對數(shù)生長期、減速期、穩(wěn)定期和死亡期等四個

階段。每一個階段微生物所處的環(huán)境不斷變化，營養(yǎng)物質(zhì)不斷減少，菌體數(shù)量增加，代謝物

質(zhì)增多。物理、化學和生物參數(shù)均隨時間而變化。所以說，微生物分批培養(yǎng)是一種非穩(wěn)態(tài)的

過程。

3、影響停滯期長短的決定因素有哪些？

答：接種物的生理狀態(tài)和濃度是停滯期長短的關(guān)鍵。如果接種物處于對?數(shù)生長期，那么就很

有可能不存在停滯期。微生物細胞立即開始生長。反之，如果接種物本身己經(jīng)停止生長，那

么，微生物細胞就需要有更長的停滯期以適應環(huán)境。

4、穩(wěn)定期微生物出現(xiàn)二次生長的原因。

答：由于細胞的溶解作用，一些新的營養(yǎng)物質(zhì)，諸如細胞的糖類、蛋白質(zhì)等被釋放出來，又

作為細胞的營養(yǎng)物質(zhì)，從而使存活的細胞繼續(xù)緩慢生長出現(xiàn)通常所成的二次成穩(wěn)性生長。

5、比較分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點？

答：一）分批培養(yǎng)：

優(yōu)點：操作簡單；操作引起染菌的概率低;不會產(chǎn)生菌種老化和變異等問題

缺點：非生產(chǎn)時間較長、設備利用率低。

-）連續(xù)培養(yǎng)：

優(yōu)點：能維持低基質(zhì)濃度；可以提高設備利用率和單位時間的產(chǎn)量；

便于自動控制。連續(xù)培養(yǎng)的最大特點是微生物細胞的生長速度、產(chǎn)物的代謝均處

于恒定狀態(tài)，可達到穩(wěn)定、高速增微生物細胞或產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物的目的。

缺點：菌種發(fā)生變異的可能性較大；要求嚴格的無菌條件。

6、分批培養(yǎng)與連續(xù)發(fā)酵的生產(chǎn)率如何計算？如何確定連續(xù)培養(yǎng)的最大生產(chǎn)率？

答：分批培養(yǎng)過程的生產(chǎn)率：產(chǎn)物濃度（g/）

生產(chǎn)率（P）又7

發(fā)酵時間（/I）

連續(xù)培養(yǎng)過程的生產(chǎn)率：

D_D（：S_〃maxSsi

Ks+SKs+S4"?一D

DC為臨界稀釋率，即最大稀釋率。

X=Yx/s(SO-S)x=Yx/s(So-一竺、)

4max-D

當D很小時，S趨向于0,X=YX/SS0,若D增大，X減小，當D=DC=Umax,X=0,S趨

向于SO。達到清洗點。

D=4maxS。??

~Ks+S0%+

D=umax

D>Mmax時會造成菌體的溢出

7、計算題

在F=200ml/h的恒速流加操作中培養(yǎng)某細胞,流加底物濃度100g/L,該反應符合Monod

方程，參數(shù)為Umax=0.3h-l,Ks=0.1g/L,Yx/s=0.5。

流加開始時，生物質(zhì)總量為30g,當流加2h后，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)。此時反應器有效體積

為1000mlo

計算：培養(yǎng)液的初始體積

流加2h時反應器中的底物濃度

流加2h時反應器中的生物總量

解：1、當流加2h后，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)。此時反應器有效體積為1000ml。

即有效體積為1000ml

初始體積=1000-Fx2=100-200x2=600ml

2、系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，該反應符合Monod方程

0.2L//?

=0.2〃T

0.1￡

M=D=0.2h-l

底物濃度

“max一〃0.3-0.2

3、流加2h時反應器中菌體濃度

X=Yx/s(S0-S)=0.5*(100-0.2)=49.9g/L

2h反應器有效體積為1000ml

2h時反應器中的生物總量Z=49.9+30=79.9

第八章發(fā)酵產(chǎn)物的提取與精制工程

1、名詞解釋

1）萃取法：利用物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中溶解度或分配比不同而達到分離純化的方

法。

2）濃縮：使溶劑蒸發(fā)而提高溶液的濃度，泛指不需要的部分減少而需要的部分的相對含

量增高。

3）結(jié)晶：從液相或氣相中生成具有一定形狀的晶體狀固體發(fā)酵產(chǎn)品的方法。

4）錯流過濾：在泵的推動下料液平行于膜面流動，與死端過濾不同的是料液流經(jīng)膜面時

產(chǎn)生的間接力把膜面上滯留的顆粒帶走，從而使污染層保持在一個較薄的水平。

5）離子交換層析：利用離子交換劑上的可交換離子交換吸附周圍介質(zhì)中的離子而達到分

離目的的柱層析方法。

6）凝膠層析：利用凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為固定相，根據(jù)分子大小進行分離的一種方法

7）雙水相：兩種親水性高分子聚合物在水溶液中的濃度達到一定時，自動形成互不相溶

的兩相。

2、敘述發(fā)酵產(chǎn)物提取與精制工程的工藝流程。

答案要點：預處理及菌體分離一產(chǎn)物的提取一產(chǎn)品的精制一成品的加工

3、發(fā)酵產(chǎn)物提取之前，為什么要進行預處理？敘述預處理的程序、

目的及方法。

答案要點：

一）預處理的目的：因為1）發(fā)酵醪的組成：菌體+發(fā)酵液；2）發(fā)酵產(chǎn)物存在的位置：發(fā)

酵液中或菌體中；3）發(fā)酵液中發(fā)酵產(chǎn)物濃度低；4）酵液中有固形懸浮物存在，發(fā)酵液粘稠；

5）酵液中雜質(zhì)成分較多。

二）預處理的程序：發(fā)酵醪預處理一細胞破碎及碎片分離一發(fā)酵液預處理

1）發(fā)酵醪預處理的目的、方法：

①加熱法：降低粘度；除去蛋白質(zhì)等。

②調(diào)節(jié)pH至蛋白質(zhì)等電點：除去蛋白質(zhì)及金屬離子。

③離心分離法、過濾分離：出去顆粒和較大團塊

④加速菌體分離的輔助方法：絮凝法、吸附法、加助濾劑法

2）細胞破碎的目的、方法：

①機械破碎法：

高勻漿法、珠磨法：使細胞經(jīng)剪切和撞擊而破碎。

超聲波破碎法：產(chǎn)生極大的沖擊波和剪切力，使細胞破碎。

撞擊法：高壓沖擊冰晶，導致細胞變形而碎。

②非機械破碎法：

滲透壓沖擊法、反復凍結(jié)一溶化法、干燥法、

酶溶法：破壞細胞壁中某些化學物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，導致細胞破裂。

化學試劑破碎法：改變細胞壁、細胞膜滲透性，使胞內(nèi)物質(zhì)有選擇性的釋放出來。

3）發(fā)酵液預處理的目的、方法：

①去除蛋白質(zhì)

方法：加熱----過濾

調(diào)節(jié)pH--過濾

②除去重金屬離子、色素、熱原質(zhì)、毒素等雜質(zhì)。

除去方法：吸附法（離子交換劑、離子交換纖維、活性炭等材料）

③根據(jù)目的產(chǎn)物的理化特性，調(diào)節(jié)適宜的溫度和pH,減少目的產(chǎn)物的破壞和損失。

4、沉淀提取法常用的方法有哪些？敘述各方法的原理及應用。

答案要點：

一）鹽析沉淀法：

①原理：添加中性鹽，破壞蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)、破壞蛋白質(zhì)分子表面的水化膜及所帶

電荷，使蛋白質(zhì)沉淀。

②提取物質(zhì)：蛋白質(zhì)、酶制劑

-）等電點沉淀法：

①原理：兩性電解質(zhì)在等電點是溶解度最低的原理而提取。

②提取物質(zhì)：氨基酸

三）有機溶劑沉淀法：

①原理：有機溶劑的分子與大量的水分子結(jié)合，破壞蛋白質(zhì)顆粒周圍的水化層，失去

水化層的蛋白質(zhì)膠體顆粒聚集而沉淀。

②提取物質(zhì)：蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、多糖類、脂類、抗生素、維生素等。

四）復合沉淀法一金屬鹽沉淀法：

①原理：氨基酸與金屬鹽結(jié)合形成氨基酸金屬鹽沉淀而析出，氨基酸金屬鹽沉淀析出

物溶解后調(diào)pH至氨基酸等電點，氨基酸沉淀析出。

②提取物：氨基酸

5、吸附法、蒸僧法、萃取法、膜分離法提取發(fā)酵產(chǎn)物的原理分別是什么？各適合提取哪些

發(fā)酵產(chǎn)物？

答案要點：

一）吸附法：

①原理：吸附劑將發(fā)酵液中的提取物吸附，再用吸附劑上被吸附的物質(zhì)洗脫下來。常

用的吸附劑：活性炭、氧化鋁、硅膠、樹脂等。

②提取物質(zhì)：抗生素、維生素、蛋白質(zhì)、氨基酸等。

二）蒸儲法：

①原理：根據(jù)不同物質(zhì)其沸點不同的原理，將混合液進行分離。

②提取物質(zhì)：揮發(fā)性物質(zhì)

三）萃取法：

①原理：混合物中不同組分在同種溶劑中溶解度不同，利用不同溶劑從混合物中提取

目標產(chǎn)物。

②提取物質(zhì)：抗生素、蛋白質(zhì)、脂類。

四）膜分離法：

①原理：利用具有一定選擇透性的過濾介質(zhì)制成的膜使混合液中的物質(zhì)透過或截留。

②提取物質(zhì)：磷脂、蛋白質(zhì)等。

6、敘述發(fā)酵產(chǎn)物純化的方法及原理。

答案要點：

-）凝膠層析法：混合液中，不同的溶質(zhì)其粒子大小不同，在層析柱內(nèi)移動速度不同而將

不同的物質(zhì)分離。

-）離子交換層析法：交換劑上可交換的陰離子或陽離子與介質(zhì)中的離子交換吸附，然后

用洗脫劑洗脫。

三）結(jié)晶法：溶質(zhì)從溶液（液相）析出形成晶體（固相），同類分子、離子才能排列形成

晶體。

7、產(chǎn)品干燥是指將產(chǎn)品干燥成固體嗎？為什么？

答案要點:不是，因為產(chǎn)品干燥是利用各種方法使產(chǎn)品中的水分氣化從而形成固體產(chǎn)品、

半固體產(chǎn)品或濃縮液的一項技術(shù)。根據(jù)得到的產(chǎn)物的類型不同，使用的干燥方法也不同，常

用的方法有：噴霧干燥、氣流干燥、沸騰干燥、冷凍干燥和真空干燥。通過干燥過程而得到

的產(chǎn)物有半固體產(chǎn)品和濃縮液，如：乙醇溶液等。因此，產(chǎn)品的干燥不是指將產(chǎn)品干燥成固

體。

第九章發(fā)酵設備

1、發(fā)酵工業(yè)種子制備需要哪些主要設備？

答案要點：發(fā)酵工業(yè)種子制備包括二個階段，即實驗室種子制備和生產(chǎn)車間種子制。

實驗室種子制備所需設備：恒溫培養(yǎng)箱、搖床、高壓滅菌鍋、無菌室或超凈工作臺

生產(chǎn)車間種子制備所需設備：種子罐；輔助設備（蒸汽發(fā)生器、蒸汽輸送管道、無

菌空氣設備、發(fā)酵液輸送設備）。

2、請你根據(jù)現(xiàn)已掌握的知識，擬定出以玉米為原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精的主要設備清單。

答案要點：

玉米預處理設備：除雜、粉碎設備；糊化、糖化設備；

種子制備設備：

培養(yǎng)基制作設備：

乙醇發(fā)酵設備：

發(fā)酵醪、發(fā)酵液預處理設備：

乙醇提取設備：

3、了解發(fā)酵罐的類型及其應用。

答案要點：1）密閉厭氧發(fā)酵罐：厭氧發(fā)酵，主要用于厭氧微生物的發(fā)酵，如：酒精、啤酒、

乳酸、丙酮丁醇等的發(fā)酵。

2）密閉通氣發(fā)酵罐：好氧發(fā)酵，主要用于好氧微生物的發(fā)酵生產(chǎn)，如：抗生素、

酶制劑、酵母、氨基酸等產(chǎn)品的發(fā)酵，可分為：內(nèi)部機械攪拌型發(fā)酵罐、空氣噴射提升式發(fā)

酵罐、多孔塔式發(fā)酵罐。

4、機械攪拌通氣式發(fā)酵罐和機械攪拌自吸式發(fā)酵罐有什么主要區(qū)別？

答案要點：機械攪拌通氣式發(fā)酵罐：通氣、攪拌設施分開裝于罐內(nèi)

機械攪拌自吸式發(fā)酵罐：無獨立的通氣設施，罐中央裝有自吸式攪拌器

第十章微生物發(fā)酵產(chǎn)品

1、名詞解釋：

1）共沸蒸儲:使用一種能與水共沸的共沸劑將待蒸播水溶液中的水共沸蒸館的方法。

2）青霉素：從青霉菌培養(yǎng)液中提制的、能破壞細菌的細胞壁并在細菌細胞的繁殖期起殺

菌作用的一類抗生素。

3）啤酒：以麥芽為主要原料，加酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的，含有二氧化碳氣體、起

泡的低酒精度飲料。

4）上面酵母：凝聚狀；發(fā)酵溫度15?25℃；發(fā)酵終了，大部分細胞懸浮于液面；37℃能

生長.

5）下面酵母：分散狀，發(fā)酵溫度5?12℃；發(fā)酵終了，大部分細胞沉淀于底部；37C不能

生長。

6）一罐發(fā)酵法：采用圓柱體錐底發(fā)酵罐（CCT）主發(fā)酵、后發(fā)酵、貯酒一罐完成發(fā)酵生

產(chǎn)啤酒的方法。

2、何謂微生物發(fā)酵產(chǎn)品？微生物發(fā)酵產(chǎn)品包括哪幾大類型？分別介紹述啤酒、白酒、醬油、

食醋、乙醉、乳酸發(fā)酵的菌種及發(fā)酵原料。

答案要點：

1）生物發(fā)酵產(chǎn)品：利用微生物及酶制劑發(fā)酵的產(chǎn)物精制加工而成的產(chǎn)品。

2）微生物產(chǎn)品的類型：發(fā)酵食品、發(fā)酵化學品、生物藥物、酶制劑。

3）啤酒：發(fā)酵菌種：酵母菌

生產(chǎn)主要原料：麥芽、水、酒花等。

白酒：發(fā)酵菌種：霉菌、酵母菌。

主要原料：淀粉質(zhì)原料。

醬油：發(fā)酵菌種：曲霉、酵母菌、乳酸菌

主要原料：大豆、熬皮、食鹽；或小魚、小蝦、食鹽。

食醋：發(fā)酵菌種：霉菌、酵母菌、醋酸菌。

主要原料：淀粉質(zhì)原料；糖蜜；果汁；白酒等。

乙醇：發(fā)酵菌種：霉菌、酵母菌。

發(fā)酵原料：淀粉質(zhì)原料、纖維素原料、糖蜜。

乳酸：發(fā)酵菌種：根霉、乳酸菌。

發(fā)酵原料：淀粉質(zhì)原料、纖維素原料、糖蜜、玉米漿、熟皮等。

3、敘述青霉素發(fā)酵生產(chǎn)的工藝流程、各階段的主要目的及主要控制技術(shù)。

答案要點：

1）青霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程：斜面培養(yǎng)、抱子擴大培養(yǎng)、一級種子發(fā)酵、二級種子發(fā)醛

三級發(fā)酵；

2）各階段的主要目的及主要控制技術(shù)

①斜面培養(yǎng)：活化菌種、獲得斜面抱子

斜面培養(yǎng)溫度:25-26℃；培養(yǎng)時間:6?8d。

②抱子擴大培養(yǎng)：抱子的擴大

培養(yǎng)方法：淺層固體培養(yǎng)；培養(yǎng)溫度、時間：25℃；7do

③一級種子發(fā)酵：種子罐液體培養(yǎng)

培養(yǎng)基pH：自然。

培養(yǎng)方法：通氣攪拌培養(yǎng)（空氣流量1：3（體積比）300-350r/min）。

培養(yǎng)溫度、時間：26?28℃；40~50ho

④二級種子發(fā)酵：繁殖罐液體培養(yǎng)

通氣攪拌培養(yǎng)：1：1-1.5；250-280r/min；

培養(yǎng)pH：自然，

培養(yǎng)溫度、時間：24?26℃；10—14人

⑤三級發(fā)酵：發(fā)酵罐發(fā)酵

通氣攪拌：1：0.7-1.8；150-200r/min；罐壓：0.04-0.05MPa；發(fā)酵時間:200h左右。

4、了解青霉素提取與精制方法及其原理。

答案要點：

1）青霉素提取工藝流程：預處理、萃取、萃取液脫色、結(jié)晶、干燥

2）預處理方法：真空轉(zhuǎn)鼓過濾：加絮凝劑，除去菌絲體。

調(diào)節(jié)pH4.5-5.0：硫酸調(diào)節(jié)。

板框式過濾機過濾：加助濾劑硅藻土（0.07%）；除去蛋白質(zhì)。

3）萃取方法及原理：有機溶媒萃取。

萃取原理：青霉素游離酸易溶于有機溶劑；青霉素鹽易溶于水。

萃取方法：酸化：發(fā)酵濾液硫酸酸化（pH2）；

萃?。杭虞腿òl(fā)酵濾液的1/3）；

分離：碟片式離心機分離；

反萃?。篘aHCO3調(diào)節(jié)pH6.8-7.1,青霉素溶解；

酸化一萃取一分離一反萃取。

4）萃取液脫色方法及原理：萃取液活性炭脫色一板框過濾除去活性炭。

5）結(jié)晶方法及原理：

共沸蒸儲結(jié)晶：使用一種能與水共沸的共沸劑將待蒸儲水溶液中的水共沸蒸儲。

直接結(jié)晶法：萃取液+醋酸鈉一乙醇溶液一結(jié)晶青霉素鈉鹽

萃取液+醋酸鉀一乙醇溶液一結(jié)晶青霉素鉀鹽

6）干燥：洗滌一干燥一成品青霉素

5、敘述一罐法發(fā)酵生產(chǎn)啤酒的工藝流程及技術(shù)要求。

答案要點：

工藝流程：麥芽汁制備、種子制備、滿罐、接種、主發(fā)酵、封罐、雙乙酰還原、降溫、

酵母回收、貯酒。

1）麥芽汁制備：將固態(tài)麥芽、非發(fā)芽谷物、酒花用水調(diào)制加工成澄清透明的麥芽汁

2）種子制備：原始菌種要純、無污染、無變異；每階段擴大培養(yǎng)最好在酵母對數(shù)生長期

移植；保證氧氣供應等。

3）滿罐：不超過24h。滿罐后每隔1天排放一次冷凝固物，共排3次。

4）接種：接種量以滿罐后酵母數(shù)（1.2?1.5）X107個/ml為準。

5）主發(fā)酵：外觀發(fā)酵度達到55%時及時升溫至

6）封罐：當外觀當外觀發(fā)酵度達到60%時封罐升壓；發(fā)酵罐壓力控制在0.10?0.15MPa。

7）雙乙酰還原：溫度升至12℃,主發(fā)酵結(jié)束，進行雙乙酰還原。

8）降溫：雙乙酰還原結(jié)束后降溫，24h內(nèi)使溫度降至5℃。

9）酵母回收：降溫結(jié)束后停留1天進行酵母回收。

10）貯酒：24h內(nèi)繼續(xù)降溫至-1℃?-L5C時貯酒。

貯酒時間：淡季7天以上，旺季3天以上。

6、鮮啤、熟啤、純生有何區(qū)別？

六、成品啤酒巴氏消毒?熟啤酒

2、啤酒過濾常用方法|

濾棉過濾法1J

硅藻土過濾法尸濾—鮮啤酒

離心分離法]

板式過濾法產(chǎn)精濾-----?純生啤酒

微孔薄膜過濾法J

答:

《發(fā)酵工程》名詞解釋及簡答題匯總

名詞解釋

?發(fā)酵工程：以微生物、動植物細胞為生物作用劑進行工業(yè)化生產(chǎn)的工程，包括發(fā)酵工藝和

發(fā)酵設備。

?主要研究內(nèi)容：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)化設計和操作、發(fā)酵產(chǎn)品的分離純化過程中的技

術(shù)問題等。

?發(fā)酵工程原理:指導發(fā)酵產(chǎn)品研究與開發(fā),發(fā)酵工廠設計與建設以及發(fā)酵生產(chǎn)實踐的理論。

?初級代謝：是許多生物都具有的生物化學反應，蛋白質(zhì)、核酸的合成等，均稱為初級代謝。

?初級代謝產(chǎn)物：指微生物通過代謝活動所產(chǎn)生的、自身生長和繁殖所必需的物質(zhì)，如氨基

酸、多糖等。

?次級代謝：微生物以初級代謝產(chǎn)物為前提合成的對微生物本身的生命活動沒有明確功能

的物質(zhì)的過程。

?自然選育：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。

?雜交育種：將兩個基因型不同的菌株經(jīng)吻合使遺傳物質(zhì)重新組合，分離和篩選具有新性狀

的菌株。

?誘變育種：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

著提高的基礎上，采用簡便、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.

?原生質(zhì)體融合育種：兩個親本的原生質(zhì)體在高滲條件下混合，由聚乙二醇作為助融劑，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。

?前體: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。

?抑制劑：某些化合物可以抑制特定代謝途徑的進行，使另一種代謝途徑活躍，獲得人們所

需產(chǎn)物的積累。

如生產(chǎn)甘油加抑制劑亞硫酸鈉，它與代謝過程中的乙醛生成加成物。這樣使乙醇代謝途徑中

的乙醛不能成為NADH2(還原型輔酶I)的受氫體，而使NADH2在細胞中積累，從而激活a

—磷酸甘油脫氫酶的活性，使磷酸二羥基丙酮取代乙醛作為NADH2的受氫體而還原為a-

磷酸甘油，其水解后即形成甘油。

?促進劑：指那些既不是營養(yǎng)物質(zhì)又不是前體，但卻能提高產(chǎn)量的添加劑，如加巴比妥鹽能

使利福霉素單位增加，并能使鏈霉菌推遲自溶，延長分泌期。

?滅菌：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。消毒是指殺死病原

微生物的過程。

?分批滅菌：培養(yǎng)基置于發(fā)酵罐中加熱，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。

?連續(xù)滅菌：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。

?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：-dN/dT=kN；積分式為：T=

(2,303/k)log(No/Ns)No開始滅菌時的活菌數(shù)Ns滅菌結(jié)束時殘留菌數(shù)。

?單種法：一個種子灌接種一只發(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