分批發(fā)酵、連續(xù)流加發(fā)酵和分批補料發(fā)酵優(yōu)缺點比較

1、圖表比較分批發(fā)酵、連續(xù)（流加）發(fā)酵與分批補料發(fā)酵優(yōu)缺點？ 表一:分批發(fā)酵、連續(xù)（流加）發(fā)酵與分批補料發(fā)酵簡單比較 發(fā)酵方法 比較內(nèi)容 分批發(fā)酵 連續(xù)（流加）發(fā)酵 分批補料發(fā)酵 定義 指生物反應(yīng)器的間歇操作，在 發(fā)酵過程中，除了不斷進行通 氣（好氧發(fā)酵）與為調(diào)節(jié)pH而 加入的酸堿溶液外，與外界沒 有其她物料交換、 以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添 加新鮮培養(yǎng)基，冋時以相冋速 度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐 內(nèi)的液量維持恒定的發(fā)酵過 程。 在微生物分批發(fā)酵過程中，以某種方式 向發(fā)酵系統(tǒng)中補加一定物料，但并不連 續(xù)地向外放出發(fā)酵液的發(fā)酵技術(shù)，使發(fā) 酵液的體積隨時間逐漸增加。就是介于 分批發(fā)酵與連續(xù)發(fā)酵之間的一種

2、發(fā)酵 技術(shù)。 發(fā)酵周期 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 完成多個生長周期的微生物培養(yǎng)方法 無菌要求 高 高 低 菌種變異 穩(wěn)定 易污染雜菌，退化高 菌種變異，退化少 應(yīng)用范圍 范圍廣 范圍小 范圍廣 發(fā)酵罐體積 恒定值 體積相對恒定 隨時間增加：D=F/（V 0+Ft） 比生長速率 =1/X?dx/dt u=1/X(dx/dt+Dx) Xt=XO+Y x/s(SR-St) 成本 低 高 高 產(chǎn)物利用率 與轉(zhuǎn)化效率 高 低 高 接下表:背面 接上表：背面 酵方法 分批發(fā)酵 連續(xù)（流加）發(fā)酵 分批補料發(fā)酵 比較內(nèi)容 對溫度的要求低，工藝操作 可以提高設(shè)備的利用率與 可以解除底物

3、的抑制、產(chǎn)物的反饋 簡單； 單位時間產(chǎn)量，只保持一 抑制與分解代謝物阻遏作用。 優(yōu)點 比較容易解決雜菌污染與 個期的穩(wěn)定狀態(tài)； 可以減少菌體生長量，提咼有用產(chǎn)物 菌種退化等問題； 發(fā)酵中各參數(shù)趨于恒值， 的轉(zhuǎn)化率； 對營養(yǎng)物的利用效率較 便于自動控制； 菌種的變異及染菌易控制； 高,產(chǎn)物濃度也比連續(xù)發(fā) 易于分期控制?？梢栽诓?便于自動化控制 酵要咼。 同的罐中控制不同的條 避免在分批發(fā)酵中一次性投入糖過 其她 件。 多導(dǎo)致細(xì)胞大量生長，耗氧過多，以致 通風(fēng)攪拌設(shè)備不能匹配的狀況。 人力、物力、動力消耗較 對設(shè)備的合理性與加料設(shè) 對補料過程中加入的物料無菌要求 備的精確性要求甚咼； 大； 營養(yǎng)成

4、分的利用較分批發(fā) 咼，如果這個過程中有處理不當(dāng)，之 生產(chǎn)周期較短 酵差，產(chǎn)物濃度比分批發(fā) 前的過程全部作廢，發(fā)酵倒罐。 缺點 生產(chǎn)效率低。 酵低； 雜菌污染的機會較多，菌 種易因變異而發(fā)生退化。 呼吸作用與發(fā)酵的根本區(qū)別在于：電子受體不就是將電子直接傳遞給底物本身的中間產(chǎn)物，而 就是交給電子傳遞系統(tǒng)，并逐步釋放能量后再交給最終的電子受體。 4、發(fā)酵過程雜菌污染的途徑有哪些？如出現(xiàn)雜菌污染，應(yīng)如何處理？ 答:發(fā)酵過程雜菌污染的途徑有1、種子帶菌，2、培養(yǎng)基及設(shè)備消毒不夠，3、設(shè)備破損，4、空 氣系統(tǒng)，5、操作不當(dāng)（取樣、補料、消泡、控制）等。（2分） 如出現(xiàn)雜菌污染，應(yīng)對染菌時間、種類、染菌規(guī)模

5、進行分析根據(jù)具體情況處理，（1分）如： 1、 種子帶雜菌滅菌，排掉。（0、5分） 2、 發(fā)酵前期一一嚴(yán)重：實消后補種、料。不嚴(yán)重：運轉(zhuǎn)并觀察。（0、5分） 3、 發(fā)酵中期分析微生物數(shù)量、種類、物料性質(zhì)，再做處理。（0、5分） 4、發(fā)酵后期同中期，并考慮產(chǎn)率與成本關(guān)系，考慮放罐。（0、5分） 5、連續(xù)發(fā)酵有何優(yōu)缺點？ （1分） 答：（1）、設(shè)備生產(chǎn)能力大、利用率高、沒有中間清洗殺菌、沒有發(fā)酵適應(yīng)期。 、連續(xù)化、自動化、人平生產(chǎn)率高、成本降低。（1分） （3）、發(fā)酵穩(wěn)定、便于管理。 （1 分 ） 缺點:營養(yǎng)利用率略低、控制要求高。 （2 分） 6、搖瓶提高溶氧方法有哪些？發(fā)酵罐提高溶氧方法有哪些？

6、 答 :搖瓶提高溶氧可考慮減小裝液比,增加搖床轉(zhuǎn)速 ,不會造成染菌的情況下減少瓶口砂布層 數(shù)等方法。 （3 分）發(fā)酵罐提高溶氧的方法有選擇合理罐型,增加高徑比 ,適當(dāng)提高通氣量 ,適當(dāng) 提高攪拌速度 （攪拌罐 ）等方法。 （3 分 ） 6、 泡沫對發(fā)酵有何影響？常用的消泡方法有何優(yōu)缺點？ 答:泡沫對發(fā)酵的影響有 :（1）泡沫持久存在 ,妨礙 CO2 的排除 ,影響微生物對氧的吸收 ,破壞正常 生理代謝 ,不利發(fā)酵與生物合成。 （2） 泡沫大量產(chǎn)生 ,使發(fā)酵罐有效容積大大減少 ,影響設(shè)備利用 率。 （3）泡沫過多 ,控制不好 ,會引起大量跑料 ,造成浪費與環(huán)境污染 （4）泡沫升到灌頂 ,可能從軸

7、 封滲出 ,增加染菌機會 （5）泡沫過多也會影響氧傳遞、通風(fēng)與攪拌效果。（3 分,答出 3 點以上即 可） 化學(xué)消泡優(yōu)點 :化學(xué)消泡劑來源廣泛 ,消泡效果好作用迅速可靠 ,用量少 ,不需改造設(shè)備 ,大小規(guī) 模適用 ,易實現(xiàn)自動控制。缺點 :消泡劑對微生物生長有毒性。 （1 分 ） 物理消泡優(yōu)點 :不用在發(fā)酵液中加其她物質(zhì) ,節(jié)省原料 ,減少由于加消泡劑引起的污染機會。 缺 點 :不如化學(xué)消泡迅速、可靠 ,需一定設(shè)備及消耗動力 ,不能從根本上消除引起穩(wěn)定泡沫的因 素。 （1 分 ） ,（2） 生物素過量時采用油酸缺陷型菌株 ,限制油酸 7、改變細(xì)胞膜通透性的方法有哪些？ 答 :（1） 選擇生物素

8、缺陷型限制生物素用量 用量 ,（3） 添加含高級脂肪酸的表面活性劑 含量 ,（5）添加青霉素控制細(xì)胞壁后期合成。 ,拮抗脂肪酸的合成 ,（4）選育甘油缺陷型 ,限制甘油 （每點 1 分 ） 基于工業(yè)發(fā)酵的基本模式 ,在微生物定向育種與發(fā)酵條件控制方面所采取的五字策略就是 “ 進、通、節(jié)、堵、出 ” 進，促進細(xì)胞對碳源營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；通,使來自上游與各個注入分支的碳架物質(zhì)能暢通 地流向目的產(chǎn)物 ; 節(jié) ，阻塞與目的產(chǎn)物的形成無關(guān)或關(guān)系不大的代謝支流，使碳架物質(zhì)相對集中地流向目的產(chǎn) 物； 堵 ，消除或削弱目的產(chǎn)物進一步代謝的途徑； 出 ，促進目的產(chǎn)物向胞外空間分泌。 五、分析問答題 :（15 分）

9、 1、在某菌種發(fā)酵生產(chǎn)中，最近發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中糖氮的消耗減慢了，發(fā)酵周期延長了 ，產(chǎn)品得率 下降 ，試分析可能的原因 ，并進一步驗證與提出解決的辦法。 答:經(jīng)分析很可能發(fā)生了菌種衰退。（3 分，寫出分析的根據(jù) ） 驗證方法 :1、顯微鏡鏡檢 ，觀察菌種形態(tài)上有無發(fā)生變異，2、平板培養(yǎng) ，觀察菌落生長情況 ，3、 搖瓶培養(yǎng) ，測定相關(guān)生理指標(biāo)。換過菌種或進行菌種復(fù)壯，瞧上述現(xiàn)象就是否消失。（5 分） 要解決好菌種衰退問題要做到 : （1）做好菌種的保藏工作 （5 分，回答 5 點以上即可 ，每點給 1 分） A、使菌種在保藏中處于休眠狀態(tài)，孢子、芽孢。低溫、干燥、缺氧、營養(yǎng)缺乏、代謝活動下 降。

10、B、要純粹,要作無菌檢查 C、新鮮的斜面，生長要豐滿，取幼齡菌接種 D、接種量要適當(dāng)，斜面生長不過密 E、保藏培養(yǎng)基,C源比例少，營養(yǎng)貧乏一些，否則產(chǎn)酸，產(chǎn)生代謝產(chǎn)物引起變異。保藏培養(yǎng)基不 加或少加葡萄糖 ，活化用 0、 1葡萄糖 F、盡量減少傳代次數(shù) G、培養(yǎng)條件中，營養(yǎng)、溫度、水分要合適，穩(wěn)定。 活化使用培養(yǎng)基要與保藏使用培養(yǎng)基基本相同 （2）定期進行菌種選育工作 （2 分） 通過自然選育與誘變育種的方法 ，選育遺傳性能穩(wěn)定的高產(chǎn)菌株。 26 舉例說明生物化學(xué)意義上的 “發(fā)酵”與工業(yè)意義上的 “發(fā)酵 ”概念的異同。 答:生物化學(xué)意義上的 “發(fā)酵 ”指,微生物在無氧條件下分解各種有機物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方 式。如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精并放出二氧化碳，同時獲得能量