(完整版)生物工藝學試題(2)

1、 1、2、工業(yè)常用微生物的種類：細菌 酵母菌 霉菌 放線菌 擔子菌 藻類 病毒復壯：狹義的復壯指菌種已經(jīng)發(fā)生衰退后，再通過純種分離和性能測定等方法，從衰退的群體中找到尚未衰退的少數(shù)個體，以達到回復該菌種原有典型性狀的一種措施。廣義的復壯指在菌種的生產(chǎn)性能尚未衰退前就經(jīng)常有意識地進行純種分離和生產(chǎn)性的測定工作，是菌種的生產(chǎn)性能逐步提高，所以，這實際上是一種利用自發(fā)突變從生產(chǎn)中不斷進行選種的工作。方法：a、純種分離，通過純種分離，可把退化菌種中的一部分仍保持原有典型性狀的單細胞分離出來，經(jīng)過擴大培養(yǎng)，就可以恢復原菌株的典型性；b、通過寄主體進行復壯，退與寄生性微生物的退化菌株，可通過接種到相應昆蟲

2、或動物寄主體內(nèi)以提高菌種毒性；c、 淘汰已經(jīng)衰退的個體。3、衰退：概念：原因：a、菌種的保藏不當；b、菌種的生產(chǎn)的條件要求沒有得到滿足，或是遇到不利的條件，或是失去某些需要的條件；c、菌種連續(xù)傳代是菌種發(fā)生退化的直接原因，由于連續(xù)傳代使培養(yǎng)物經(jīng)常處于旺盛的生長狀態(tài)，且每次傳代時營養(yǎng)和環(huán)境等培養(yǎng)條件都在不斷的變化，與處于休眠狀態(tài)的培養(yǎng)物相比，細胞的自發(fā)突變率要高得多；d、菌種自身突變引起的菌種衰退。表現(xiàn)：所需產(chǎn)物的產(chǎn)率下降、營養(yǎng)物質(zhì)的代謝和生長繁殖能力下降、發(fā)酵周期延長、康不良環(huán)境條件的性能減弱。防止措施：要防止菌種的衰退，應該做好爆倉工作是菌種的優(yōu)良特性得以保存，盡量減少傳代次數(shù)。如果菌種已經(jīng)

3、發(fā)生瑞華，產(chǎn)量下降，則要進行分離復壯。a、菌種的分離；b、菌種的復壯；c、提供良好的環(huán)境條件；d、用優(yōu)良的保藏方法；e、定期純化菌種。4、菌種的保藏：原理：根據(jù)菌種生理、生化特性，人工創(chuàng)造條件使菌種的代謝活動處于休眠狀態(tài)。一般利用菌種的休眠體（孢子、芽孢），創(chuàng)造最有利于休眠狀態(tài)的環(huán)境條件，如低溫、干燥、隔絕空氣或氧氣、缺乏營養(yǎng)物質(zhì)等，使菌體的代謝活動處于最低狀態(tài)。方法：a、 斜面低溫保藏；b、 液體石蠟封存保藏法；c、 甘油保藏法； d、 固體曲保藏法；e、 砂土管保藏法；f、 冷凍干燥法；g、液氮超低溫保藏法。4、種子的擴大培養(yǎng)又叫種子的制備：包括在固體培養(yǎng)基上生產(chǎn)大量孢子的孢子制備過程和在

4、液體培養(yǎng)基中生產(chǎn)大量菌絲的種子制備過程。種子制備：是將固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)的孢子或菌體轉(zhuǎn)入到液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)，使其繁殖成大量菌絲或菌體的過程。種子罐的級數(shù)主要取決于菌種的性質(zhì)和菌體生長速率以及發(fā)酵設備的合理應用。5、6、發(fā)酵培養(yǎng)基選擇的依據(jù)：a、根據(jù)微生物的特點來選擇培養(yǎng)基；b、 根據(jù)不同用途選擇培養(yǎng)基c、 根據(jù)生產(chǎn)實踐和科學實驗的不同要求選擇培養(yǎng)基；d、根據(jù)經(jīng)濟效益分析選擇培養(yǎng)基。前體：指某一代謝中間體的前一階段的物質(zhì)，這些物質(zhì)加入到培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程結合到產(chǎn)物分子中去，而其自身的結構并沒有發(fā)生多大變化，但產(chǎn)物的量卻因加入而有較大的提高。糊化：淀粉受熱后，淀粉顆粒膨脹，晶體

5、結構消失，互相接觸變成糊狀液體，即使停止攪拌，淀粉也不會再沉淀的現(xiàn)象。老化：分子氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新排列形成的氫鍵的過程，也就是復結晶過程。7、淀粉水解糖的制備方法：a、酸解法，以酸為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法。b、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工藝。c、 酸酶結合法，a、 酸酶法，先將淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶將其水解成葡萄糖的工藝。b、 酶酸法，將淀粉乳先用 a淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖的工藝8、滅菌：指利用物理和化學的方法殺滅或除去物料及設備中一切生命物質(zhì)的過程。消毒：指用物理或化學的方法殺死物料、容器、

6、器具內(nèi)外的病原微生物，一般只能殺死營養(yǎng)細胞而不能殺死芽孢。滅菌的方法：a、干熱滅菌（金屬或玻璃器皿）b、火焰滅菌（接種針、玻璃棒、三角瓶口）c、電磁波、射線滅菌（無菌室、接種箱）d、濕熱滅菌（生產(chǎn)設備及培養(yǎng)基）e、化學藥劑（環(huán)境、皮膚、器械的表面滅菌）f、過濾除菌（制備無菌空氣） 9、連續(xù)滅菌：優(yōu)點：a.高溫短時滅菌，培養(yǎng)基成分損失少；b發(fā)酵罐占用時間短，利用率高。缺點：a.設備復雜，操作麻煩，染菌機會多；b不適合含大量固體物料的滅菌；間歇滅菌：優(yōu)點：a.操作要求低，適合小批量生產(chǎn)規(guī)模；b適合含大量固體物料的滅菌。缺點：a.培養(yǎng)基的營養(yǎng)物質(zhì)損失大，滅菌后培養(yǎng)基質(zhì)量下降；b發(fā)酵罐利用率低；c不適

7、合大規(guī)模生產(chǎn)的滅菌。10、甲烷發(fā)酵：第一階段：有機聚合物水解生成單體化合物，進而分解成各種脂肪酸、co2 和 h2。第二階段：各類脂肪酸進行分解，生成乙酸、co2 和 h2；第三階段：由乙酸和 co2 及 h2 反應生成甲烷。意義：利用厭氧菌將工廠廢水、下水污泥中等含有的有機物進行分解，有利于環(huán)境保護，同時產(chǎn)生了甲烷可以作為燃料能源，解決能源危機。11、檸檬酸發(fā)酵機制：a、 由錳缺乏抑制了蛋白質(zhì)的合成，而導致細胞內(nèi)的銨根離子濃度上升和一條呼吸性強的側(cè)吸呼吸鏈不產(chǎn)生 atp，這兩方面的因素分別解除了對磷酸果糖激酶的代謝調(diào)節(jié)，促進了 emp 途徑暢通。b、 由組成型的丙酮酸羧化酶源源不斷的提供草酰

8、乙酸。c、 在控制二價鐵離子含量的情況下，順烏頭酸水合酶活性低，從而使檸檬酸積累。d、 丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶 a 和 co2 固定兩個反應平衡，以及檸檬酸合成酶不被調(diào)節(jié)，增強了合成檸檬酸能力。e、 檸檬酸積累增多，ph 低。在低 ph 時，順烏頭酸水合酶和異檸檬酸脫氫酶失活，從而進一步促進檸檬酸自身的積累。谷氨酸發(fā)酵機制：谷氨酸產(chǎn)生菌大多為生物素缺陷型，谷氨酸發(fā)酵通過控制生物素亞適量，使最后一代細菌細胞變形、拉長，改變了細胞膜的通透性，引起代謝失調(diào)，使谷氨酸得以積累。谷氨酸高產(chǎn)菌應喪失或僅有微弱的 a酮戊二酸脫氫酶活力，使 a酮戊二酸不能繼續(xù)氧化。而 co2 固定反應的酶系強，使四碳二羧

9、酸全部由 co2 固定反應提供，而不走乙醛酸循環(huán)，以提高對糖的利用率。谷氨酸脫氫酶的活力很強，并喪失谷氨酸對谷氨酸脫氫酶的反饋抑制和反饋阻遏，同時 nadph2 再氧化能力弱。這樣就使 a酮戊二酸到琥珀酸的過程受阻，再有過量銨離子存在的條件下，a酮戊二酸經(jīng)氧化還原共軛的氨基化反應而生成谷氨酸，生成的谷氨酸不形成蛋白質(zhì)，而分泌泄露于菌體外。谷氨酸產(chǎn)生菌不利用體外的谷氨酸，谷氨酸成為最終的產(chǎn)物。12、微生物的發(fā)酵方式：分批式發(fā)酵、補料分批式發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵。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、核苷酸、多糖、脂類、維生素等。次級代謝產(chǎn)物：生物生長到一定階段才

10、產(chǎn)生的化學結構十分復雜，對該微生物無 明顯生理功能，或并非是該生物生長和繁殖所必須的物質(zhì)。13、泡沫對發(fā)酵的影響：發(fā)酵罐的裝料系數(shù)減少，氧傳遞系統(tǒng)減小，也會導致大量逃液，增加染菌機會，導致同期攪拌無法進行，菌體呼吸受到阻礙，導致代謝異常，菌體自溶。消泡方式：a、調(diào)整培養(yǎng)基中的成分或改變某些物化參數(shù)，改變發(fā)酵工藝，以減少泡沫的形成機會；b、 采用機械消泡和消泡劑；c、 篩選不產(chǎn)生流態(tài)泡沫的菌種；14、發(fā)酵染菌：指在發(fā)酵過程，生產(chǎn)菌以外的其他微生物侵入了發(fā)酵系統(tǒng)，從而使發(fā)酵過程失去了真正意義的純種培養(yǎng)。雜菌污染的挽救和處理：發(fā)酵過程一旦發(fā)生染菌，應根據(jù)污染微生物的種類、染菌的時間或雜菌的危害程度等

11、進行挽救或處理，同時對有關設備進行相應的處理。a、 種子培養(yǎng)起染菌處理 一旦發(fā)生種子受到雜菌的污染，該種子不能在接入發(fā)酵罐中進行發(fā)酵，應經(jīng)滅菌后棄之，并對種子罐、管道等進行仔細的檢查和徹底的滅菌。同時采用備用的種子，選擇生長正常污染菌的種子接入發(fā)酵罐，繼續(xù)進行發(fā)酵生產(chǎn)。無備用種子，則可選擇一個適合菌齡的發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵液作為種子，進行“倒種“處理，接入新鮮的培養(yǎng)基中進行發(fā)酵，從而保證發(fā)酵生產(chǎn)的正常進行。b、 發(fā)酵前期的染菌處理 當發(fā)酵前期發(fā)生染菌后，如培養(yǎng)基中的碳、氮源含量還比較高時，終止發(fā)酵，將培養(yǎng)基加熱至規(guī)定溫度，重新進行滅菌處理后，再接入種子進行發(fā)酵；如果染菌易造成較大的危害，培養(yǎng)基中的碳

12、、氮源消耗較多，可直接放掉料液，補充新鮮的培養(yǎng)基，重新進行滅菌處理后，再接種進行發(fā)酵。c、 發(fā)酵后期染菌 發(fā)酵中后期的染菌可以加入適當?shù)臍⒕鷦┗蚩股匾约罢５陌l(fā)酵液，以抑制雜菌的生長速率，也可采取降低溫度、降低通風量、停止攪拌、少量補糖等其他措施進行處理。如果發(fā)酵過程的產(chǎn)物已經(jīng)達到了一定水平，此時產(chǎn)品的含量若達到一定值，只要明確是染菌就可放罐。對于沒有提取價值的發(fā)酵液，廢棄之前應加熱到 120 度，保持 30 分鐘后才能排放。d、染菌后對設備的處理染菌后的發(fā)酵罐再重新使用前，必須在放罐后進行徹底清洗，空罐加熱滅菌后至 120 度以上，30 分鐘后才能使用，也可在甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡 12 小時。15、固定化酶：是指經(jīng)物理或化學的方面處理，使酶變成不易隨水流失即運動受限制，而又能發(fā)揮催化作用的酶制劑。為什么要利用固定化酶：因為常規(guī)酶反應隨著時間的延長，反應速率會逐漸的降低，反應后酶不能回收，另外也給產(chǎn)物的分離純化帶來了麻煩，將酶固定化后，酶仍具有催化活性，還能回收反復使用，并且生產(chǎn)可以連續(xù)化。自動化。 優(yōu)點：a極易將固定化酶與底物、產(chǎn)物分開。產(chǎn)物溶液中沒有酶的殘留，提純工藝簡化；b能夠在較長時間內(nèi)