發(fā)酵工程與設(shè)備

1、發(fā)酵工程與設(shè)備2012-3-24重要文件發(fā)酵工程是應(yīng)用生物 （主要是微生物） 的生長(zhǎng)繁殖和代謝活動(dòng)來大量生產(chǎn)人 們所需產(chǎn)品過程的理論和工程技術(shù)體系。也稱作微生物工程發(fā)酵工程組成 從廣義上講，由三部分組成：上游工程、發(fā)酵工程、下游 工程。工業(yè)發(fā)酵的類型 按微生物對(duì)氧的需求：厭氧發(fā)酵、好氧發(fā)酵、兼性厭 氧發(fā)酵。按發(fā)酵工藝流程：分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵菌絲結(jié)團(tuán) 液體培養(yǎng)條件下，繁殖的菌絲不分散舒展，而是聚成團(tuán)狀。菌絲粘壁： 在種子培養(yǎng)過程中， 菌絲正常發(fā)育生長(zhǎng)， 但再繼續(xù)培養(yǎng)時(shí)菌絲逐 步粘附在罐壁上。反饋抑制：是生物化學(xué)途徑的末端產(chǎn)物抑制反應(yīng)途徑中某個(gè)催化酶的活性， 是由于末端產(chǎn)物連接到該酶

2、的變構(gòu)位點(diǎn)，從而影響酶與底物的接觸。反饋?zhàn)瓒簦菏巧锘瘜W(xué)途徑的末端產(chǎn)物阻止反應(yīng)途徑中某個(gè)催化酶的合成。 阻遏發(fā)生在基因水平， 通過末端產(chǎn)物和基因組連接阻止某因子的轉(zhuǎn)錄， 從而導(dǎo)致 酶合成的阻斷。抗體突變株：是誘變后能夠在含有合適濃度的結(jié)構(gòu)類似物的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的 菌落。誘變育種：利用物理或化學(xué)誘導(dǎo)劑處理均勻分散的微生物細(xì)胞群。育種方法具有：方法簡(jiǎn)單、快速、收效顯著等特點(diǎn)。雜交育種：指兩個(gè)基因型不同的菌株通過接合使遺傳物質(zhì)重新組合， 從中分 離和篩選具有新性狀的菌株。細(xì)胞的雜交可以通過 ：細(xì)菌結(jié)合、 f 因子轉(zhuǎn)移、 轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo) 等方法促使 基因重組。代謝控制發(fā)酵： 用人工誘變的方法， 有意識(shí)地改變

3、微生物的代謝途徑， 最大 限度地積累產(chǎn)物， 這種發(fā)酵形象地稱為代謝控制發(fā)酵， 最早在氨基酸發(fā)酵中得到 成功應(yīng)用回復(fù)突變：高產(chǎn)菌株在傳代的過程中，由于自然突變導(dǎo)致高產(chǎn)性狀的丟失， 生產(chǎn)性能下降，這種情況我們稱為回復(fù)突變結(jié)構(gòu)類似物：在化學(xué)和空間結(jié)構(gòu)上和代謝的中間物（終產(chǎn)物）相似，因而在 代謝調(diào)節(jié)方面可以代替代謝中間物 （終產(chǎn)物） 的功能，但細(xì)胞不能以其作為自身 的營養(yǎng)物質(zhì)。接種齡：指種子罐中培養(yǎng)的菌體從開始移入下一級(jí)種子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng) 時(shí)間，以對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期為宜。接種量：是指移入的種子懸浮體積和接種后培養(yǎng)液體的體積的比例。 初級(jí)代謝產(chǎn)物：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期形成的，細(xì)胞自身生長(zhǎng)所必需的代謝產(chǎn)物。 次級(jí)代謝產(chǎn)

4、物：在穩(wěn)定期所產(chǎn)生的自身生長(zhǎng)非必需代謝產(chǎn)物。 （微量、特殊 活性、明顯種屬特異性）培養(yǎng)基種類分類按成分不同劃分：天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基、半合成培養(yǎng)基 按物理狀態(tài)不同劃分：固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基 按生產(chǎn)工藝的要求：孢子（斜面）培養(yǎng)基、種子培 養(yǎng)基、 發(fā)酵培 養(yǎng)基 按用途不同劃分：基本培養(yǎng)基、加富培 養(yǎng)基、 選擇培 養(yǎng)基、 鑒別培 養(yǎng)基 糖蜜：糖蜜是制糖生產(chǎn)時(shí)的結(jié)晶母液， 它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物。 含有較豐富 的糖、氨素化合物和無機(jī)維生素等，是微生物工業(yè)的價(jià)廉物美的原料。無機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后， 培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì)， 這種 經(jīng)微生物生理作用 （代謝） 后能形成酸性物質(zhì)

5、的無機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì)， 如硫 酸胺，若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機(jī)氮源稱為生理堿性物質(zhì)， 如硝 酸鈉。正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的 ph 有積極作用。速效氮源：銨鹽、硝酸鹽、尿素等氮化物中的氮是水溶性的，玉米漿、牛肉 膏、蛋白胨、 醇母膏等有機(jī)氮化物中的氮主要是蛋白質(zhì)的降解產(chǎn)物， 都可以被菌 體直接吸收利用，稱為速效性氮源。遲效氮源：餅粕中氮主要以蛋白質(zhì)的形式存在，屬遲效性氮源。前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中， 能直接在生物合成過程中合成到產(chǎn) 物分子中去， 而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化， 但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而 有較大的提高。老化：淀粉的老化實(shí)際上是分子

6、間氫鍵已斷裂的糊化淀粉重新排列形成新的 氫鍵的過程，也就是復(fù)結(jié)晶過程。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)方法：貼壁培養(yǎng)、懸浮培養(yǎng)、固定化培養(yǎng) 高溫致死原理：由于它使微生物的蛋白質(zhì)和核酸等重要生物高分子發(fā)生變 性、破壞，例如它可使核酸發(fā)生脫氨、脫嘌呤或降解，以及破壞細(xì)胞膜上的類脂 質(zhì)成分等。致死溫度：殺死微生物的極限溫度。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。微生物對(duì)熱的抵抗力用“熱阻”表示。 熱阻指微生物在某一條件下的致死時(shí) 間。營養(yǎng)細(xì)胞和細(xì)菌芽孢對(duì)熱的抵抗力不同。相對(duì)熱阻：在相同條件下兩種微生物熱阻的比值。分批滅菌過程：升溫、保溫和降溫，滅菌主要是在保溫過程中實(shí)現(xiàn)的，在升 溫的后期和冷卻的初期，培養(yǎng)基

7、的溫度很高，因而對(duì)滅菌也有一定貢獻(xiàn)。分批滅菌：將配好的培養(yǎng)基打入發(fā)酵罐， 通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用的設(shè)備 （一 般是發(fā)酵罐）一起進(jìn)行滅菌，也稱實(shí)罐滅菌。連續(xù)滅菌（連消）：培養(yǎng)基在罐外連續(xù)進(jìn)行加熱、維持和冷卻，然后進(jìn)入發(fā) 酵罐的殺菌方法。衰減時(shí)間 d 值：活得微生物在受熱過程中減少到原來數(shù)目的 1/10 （ns/n0=1/10） 所需要的時(shí)間。過濾除菌機(jī)理：慣性作用、擴(kuò)散作用、靜電吸附、攔截作用過濾器的類型：機(jī)械過濾、介質(zhì)過濾、絕對(duì)過濾空氣除菌的方法：輻射殺菌、加熱殺菌、化學(xué)藥物殺菌、靜電吸附、機(jī)械過 濾為了獲得無菌空氣，一般采用三個(gè)主要工段： 提高空氣的潔凈度、除去空 氣中油和水、獲得無菌空氣空

8、氣壓縮機(jī)：活塞式空氣壓縮機(jī)、離心式空氣壓縮機(jī)、螺桿式空氣壓縮機(jī) 絕對(duì)過濾器：介質(zhì)孔徑小于被截留的微生物體積， 如四氟乙烯、 纖維素樹脂 微孔濾膜。深層過濾器：介質(zhì)空隙對(duì)于被截留的微生物體積，但有一定厚度，靠靜電、 擴(kuò)散、慣性、攔截。棉花過濾器、超細(xì)玻璃纖維紙、石棉過濾、金屬燒結(jié)管等。限制性底物是培養(yǎng)基中任何一種與微生物生長(zhǎng)有關(guān)的營養(yǎng)物， 只要該營養(yǎng)物 相對(duì)貧乏時(shí)，就可能成為限制微生物生長(zhǎng)的因子，可以是 c 源、 n源、無機(jī)或有 機(jī)因子。產(chǎn)物形成動(dòng)力學(xué)模型：生長(zhǎng)偶聯(lián)型、部分生長(zhǎng)偶聯(lián)型、非生長(zhǎng)偶聯(lián)型發(fā)酵周期：實(shí)驗(yàn)周期是指接種開始至培養(yǎng)結(jié)束放罐這段時(shí)間。 但在工業(yè)生產(chǎn) 上計(jì)算勞動(dòng)生產(chǎn)率時(shí)則還應(yīng)把發(fā)酵

9、罐的清洗、 投料、滅菌、 冷卻等輔助時(shí)間也計(jì) 算在內(nèi)。即從第一罐接種經(jīng)發(fā)酵到結(jié)束至第二次接種為止這段時(shí)間為一個(gè)發(fā)酵周 期，這樣才能正確地反映發(fā)酵設(shè)備的利用效率。微生物在具有一定溫度和濕度的固體培養(yǎng)基的表面進(jìn)行生長(zhǎng)、 繁殖、代謝的 發(fā)酵過程稱作為固態(tài)發(fā)酵氧的傳遞速率：通入發(fā)酵液中的氣泡愈小，氣泡與液體的接觸面積就愈大， 液體中氧的溶解速率也就愈快。渦輪式攪拌器的類型 : （1）圓盤平直葉渦輪（ 2）圓盤彎葉渦輪 （3）圓盤 箭葉渦輪包埋培養(yǎng)：海藻酸鈉包埋；海藻酸鈣包埋；瓊脂糖株包埋kl 的測(cè)定方法有亞硫酸鹽氧化法；極譜法；溶氧電極生物反應(yīng)器攪拌方式： a、機(jī)械攪拌式b 、鼓泡式 c 、環(huán)流式。比

10、擬放大: 是把小型設(shè)備中進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)所獲得的成果在大生產(chǎn)設(shè)備中予以 再現(xiàn)的手段，它不是等比例放大，而是以相似論的方法進(jìn)行放大。壁生長(zhǎng) : （可提高發(fā)酵液通過比色杯表面的速度； 或?qū)⒈谏L(zhǎng)考慮在內(nèi)的光 電補(bǔ)償）基本的自動(dòng)控制系統(tǒng)：前饋控制、反饋控制、自適應(yīng)控制下游加工過程： 從發(fā)酵液、 反應(yīng)液中分離、 純化有關(guān)產(chǎn)品的過程統(tǒng)稱生物工 程的下游加工過程。生化分離技術(shù)： 指從發(fā)酵液或酶反應(yīng)液或動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)液中分離、 純化生 物產(chǎn)品的過程（后處理技術(shù)）。凝聚：在中性鹽的作用下， 膠體粒子之間雙電子層排斥電位降低， 導(dǎo)致膠體 體系不穩(wěn)定出現(xiàn)聚集的現(xiàn)象。絮凝：形成大顆粒絮凝體，便于過濾。混凝：同時(shí)包括凝聚

11、和絮凝作用的過程。 沉降：利用分散質(zhì)與分散介質(zhì)之間的密度差異， 將分散質(zhì)與分散介質(zhì)分開的 作用。懸浮夜沉降分離設(shè)備：間歇式沉降器、半連續(xù)式沉降器、連續(xù)式沉降器 結(jié)晶法：在固相析出過程中，析出物為晶體時(shí)稱為結(jié)晶法。沉淀法：在固相析出過程中， 析出物為無定形固體時(shí)則稱為沉淀法。 常用的 沉淀法主要有鹽析法、有機(jī)溶劑沉淀法和等電點(diǎn)沉淀法等。萃取：利用溶質(zhì)在互不相溶的兩相之間分配系數(shù)的不同而使溶質(zhì)得到純化或 濃縮的方法。離子交換分離法是利用溶液中離子與離子交換劑發(fā)生交換反應(yīng)進(jìn)行分離的 方法離子交換劑由三部分組成：不溶性載體；功能基團(tuán)；可交換離子。如果樹脂釋放的是活性陽離子， 它就能和溶液中的陽離子發(fā)生

12、交換， 稱陽離 子交換樹脂； 如果釋放的是活性陰離子， 它就能交換溶液中的陰離子， 稱陰離子 交換樹脂。離子交換設(shè)備的分類分批法、固定床法、流動(dòng)床法膜過濾法 : 指以壓力為推動(dòng)力，依靠膜的選擇性，將液體中的組分進(jìn)行分離的方法，包括微濾（ mf）、超濾（ uf ）、納濾（ nf ）和反滲透（ ro ）四種過程。通量衰減系數(shù) m：由于過程的濃差極化、膜的壓密、膜污染等的影響，使得 通量隨時(shí)間的變化。當(dāng)溶劑透過膜，而溶質(zhì)留在膜上， 因而使膜面濃度增大， 并高于主體中濃度， 這種濃度差導(dǎo)致溶質(zhì)自膜面反擴(kuò)散至主體中，這種現(xiàn)象稱為濃差極化。濃差極化： 在膜分離過程中， 一部分溶質(zhì)被截留， 在膜表面及靠近膜

13、表面區(qū) 域的濃度越來越高， 造成從膜表面到本體溶液之間產(chǎn)生濃度梯度， 這一現(xiàn)象稱為 “濃差極化”。微濾：當(dāng)壓力推動(dòng)流體透過膜或其他過濾介質(zhì)， 從流體中分離微米大小的粒 子時(shí)，這個(gè)過程為微濾表面過濾： 粒子的尺寸比過濾介質(zhì)的尺寸大， 粒子以其幾何形狀被阻擋， 不 能進(jìn)入和通過膜，這種篩濾機(jī)理稱為表面過濾。深度過濾： 粒子的尺寸比過濾介質(zhì)的尺寸小， 粒子能進(jìn)入過濾介質(zhì)， 并粘附 在其上，被除去。氣體過濾器： 去除氣體中的微粒和膠體、 菌體等超純水生產(chǎn)中預(yù)處理和最終 供水氣液接觸方式有三種：鼓泡接觸狀態(tài)、泡沫接觸狀態(tài)、噴霧接觸狀態(tài) 簡(jiǎn)單蒸餾型可分為靜止式、降膜式、離心式等幾種。蒸發(fā)的分類按操作空間的

14、壓力可分為常壓、加壓或減壓蒸發(fā)。 按蒸汽利用情況可分為單效蒸發(fā)、二效蒸發(fā)和多效蒸發(fā) 按操作流程可分為間歇式、連續(xù)式。 按加熱部分的結(jié)構(gòu)可分為膜式和非膜式。蒸發(fā)過程：將含有固體溶質(zhì)的稀溶液加熱沸騰進(jìn)行濃縮， 以獲得固體產(chǎn)品或 制取溶劑。蒸發(fā)過程實(shí)際上是不揮發(fā)性的溶質(zhì)和揮發(fā)性的溶劑分離的過程。物質(zhì)在溶解時(shí)一般要吸收熱量， 在結(jié)晶時(shí)放出熱量， 稱為結(jié)晶熱。 相反的情 況，即溶解時(shí)放熱，結(jié)晶時(shí)吸熱，比較少見。因此結(jié)晶又是一個(gè)同時(shí)有質(zhì)量和熱 量傳遞的過程。起晶方法：自然起晶，刺激起晶，晶種起晶 干燥方法空氣干燥、加熱面?zhèn)鳠岣稍铩⒓t外線干燥、冷凍升華干燥 、微波干燥 空氣干燥設(shè)備按工作原理分為：氣流干燥、

15、沸騰干燥和噴霧干燥。 游離水游離水分多存在于生物產(chǎn)品的細(xì)胞外及多孔物料的毛細(xì)管中。 結(jié)合水結(jié)合水分主要有滲透水分、 結(jié)構(gòu)水分等，它與物料的結(jié)合力較強(qiáng)， 水分的活度小于 l 。固態(tài)發(fā)酵： 廣義：使用不溶性固體基質(zhì)培養(yǎng)微生物， 得到代謝產(chǎn)物的工藝過 程自然富集固態(tài)發(fā)酵：強(qiáng)化微生物混合固態(tài)發(fā)酵、限定微生物混合固態(tài)發(fā)酵、 單菌固態(tài)純種發(fā)酵蒸料方法： 常用的有罐式連續(xù)蒸煮， 管式連續(xù)蒸煮， 柱式連續(xù)蒸煮等三種方 法本征動(dòng)力學(xué)：即沒有在生物反應(yīng)器中各種形式的傳遞過程等工程因素影響時(shí) 的微生物反應(yīng)的固有反應(yīng)速率。宏觀動(dòng)力學(xué)： 但是實(shí)際發(fā)酵過程是在生物反應(yīng)器中進(jìn)行， 因此，從實(shí)用意義 出發(fā)，人們重視一定反應(yīng)器

16、內(nèi)檢測(cè)到的反應(yīng)速率即總反應(yīng)速率及其影響因素， 這 就是宏觀動(dòng)力學(xué)研究。生物反應(yīng)工程： 它涉及二方面的內(nèi)容， 即宏觀微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和生物反應(yīng) 器工程。其中反應(yīng)器工程是指包括影響微生物反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)的生物反應(yīng)器形 式、結(jié)構(gòu)、操作方式、物料混和傳遞過程特性等、名稱解釋1、前體 指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中， 能直接彼微生物在生物合成 過程中合成到產(chǎn)物物分子中去， 而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化， 但是產(chǎn)物的產(chǎn) 量卻因加入前體而有較大的提高。2、發(fā)酵生長(zhǎng)因子 從廣義上講， 凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量的有機(jī)物 質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長(zhǎng)因子3、菌濃度的測(cè)定 是衡量產(chǎn)生菌在整個(gè)培養(yǎng)過程

17、中菌體量的變化， 一般前 期菌濃增長(zhǎng)很快， 中期菌濃基本恒定。 補(bǔ)料會(huì)引起菌濃的波動(dòng)， 這也是衡量補(bǔ)料 量適合與否的一個(gè)參數(shù)。4、攪拌熱 ：在機(jī)械攪拌通氣發(fā)酵罐中， 由于機(jī)械攪拌帶動(dòng)發(fā)酵液作機(jī)械運(yùn) 動(dòng)，造成液體之間，液體與攪拌器等設(shè)備之間的摩擦，產(chǎn)生可觀的熱量。攪拌熱 與攪拌軸功率有關(guān)5、分批培養(yǎng) ：簡(jiǎn)單的過程，培養(yǎng)基中接入菌種以后，沒有物料的加入和取 出，除了空氣的通入和排氣。 整個(gè)過程中菌的濃度、 營養(yǎng)成分的濃度和產(chǎn)物濃度 等參數(shù)都隨時(shí)間變化。6、接種量 ：接種量移入種子的體積 / 接種后培養(yǎng)液的體積7、比耗氧速度或呼吸強(qiáng)度單位時(shí)間內(nèi)單位體積重量的細(xì)胞所消耗的氧氣， mmol o2?g菌-

18、1?h-18、次級(jí)代謝產(chǎn)物 是指微生物在一定生長(zhǎng)時(shí)期， 以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體物 質(zhì)，合成一些對(duì)微生物的生命活動(dòng)無明確功能的物質(zhì)過程， 這一過程的產(chǎn)物， 即 為次級(jí)代謝產(chǎn)物。9、實(shí)罐滅菌 實(shí)罐滅菌 （即分批滅菌） 將配制好的培養(yǎng)基放入發(fā)酵罐或其 他裝置中， 通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備加熱至滅菌溫度后維持一定時(shí)間， 在冷 卻到接種溫度，這一工藝過程稱為實(shí)罐滅菌，也叫間歇滅菌。10、種子擴(kuò)大培養(yǎng) ：指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn) 菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)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。11、初級(jí)代謝產(chǎn)物 是指微生物

19、從外界吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)，通過分解代謝 和合成代謝， 生成維持生命活動(dòng)所需要的物質(zhì)和能量的過程。 這一過程的產(chǎn)物即 為初級(jí)代謝產(chǎn)物。12、倒種 ：一部分種子來源于種子罐，一部分來源于發(fā)酵罐13、維持消耗（ m） 指維持細(xì)胞最低活性所需消耗的能量，一般來講，單位 重量的細(xì)胞在單位時(shí)間內(nèi)用于維持消耗所需的基質(zhì)的量是一個(gè)常數(shù)。14、產(chǎn)物促進(jìn)劑 是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營養(yǎng)物，又非前體，但加 入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑15、補(bǔ)料分批培養(yǎng) ：在分批培養(yǎng)過程中補(bǔ)入新鮮的料液，以克服營養(yǎng)不足 而導(dǎo)致的發(fā)酵過早結(jié)束的缺點(diǎn)。在此過程中只有料液的加入沒有料液的取出， 所以發(fā)酵結(jié)束時(shí)發(fā)酵液體積比發(fā)酵開始時(shí)有所增加。在

20、工廠的實(shí)際生產(chǎn)中采用這種方法很多。16、發(fā)酵熱 ：所謂發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。什么叫凈 熱量呢？在發(fā)酵過程中產(chǎn)生菌分解基質(zhì)產(chǎn)生熱量， 機(jī)械攪拌產(chǎn)生熱量， 而罐壁散 熱、水分蒸發(fā)、 空氣排氣帶走熱量。 這各種產(chǎn)生的熱量和各種散失的熱量的代數(shù) 和就叫做凈熱量。發(fā)酵熱引起發(fā)酵液的溫度上升。發(fā)酵熱大，溫度上升快，發(fā)酵 熱小，溫度上升慢。17、染菌率 總?cè)揪手敢荒臧l(fā)酵染菌的批（次）數(shù)與總投料批（次）數(shù) 之比的百分率。 染菌批次數(shù)應(yīng)包括染菌后培養(yǎng)基經(jīng)重新滅菌， 又再次染菌的批次 數(shù)在內(nèi)18、連續(xù)培養(yǎng) ： 發(fā)酵過程中一邊補(bǔ)入新鮮料液一邊放出等量的發(fā)酵液， 使 發(fā)酵罐內(nèi)的體積維持恒定。達(dá)到穩(wěn)態(tài)

21、后，整個(gè)過程中菌的濃度，產(chǎn)物濃度，限制 性基質(zhì)濃度都是恒定的。19、臨界溶氧濃度 指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度20、回復(fù)突變由突變型回到野生型的基因突變21、種子 見種子擴(kuò)大培養(yǎng)22、培養(yǎng)基 廣義上講培養(yǎng)基是指一切可供微生物細(xì)胞生長(zhǎng) 繁殖所需的一 組營養(yǎng)物質(zhì)和原料。 同時(shí)培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)提供除營養(yǎng)外的其它所必須的條 件。23、發(fā)酵工程： 利用微生物特定性狀和功能， 通過現(xiàn)代化工程技術(shù)生產(chǎn)有用 物質(zhì)或直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)體系， 是將傳統(tǒng)發(fā)酵于現(xiàn)代的 dna 重組、細(xì) 胞融合、分子修飾和改造等新技術(shù)集合并發(fā)展起來的發(fā)酵技術(shù)。二、填空題1、微生物發(fā)酵培養(yǎng)（過程）方法主要有分批 培養(yǎng)、補(bǔ)

22、料分批 培養(yǎng)、連續(xù) 培養(yǎng)、半連續(xù) 培養(yǎng)四種。2、微生物生長(zhǎng)一般可以分為：調(diào)整期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期。3、發(fā)酵過程工藝控制的只要化學(xué)參數(shù)溶解氧、 ph、核酸量等 .4、發(fā)酵過程控制的目的就是得到最大的比生產(chǎn)率和最大的得率。5、菌種分離的一般過程 采樣、富集、分離、目的菌的篩選。6、富集培養(yǎng)目的就是讓 目的菌 在種群中占優(yōu)勢(shì)，使篩選變得可能。7、根據(jù)工業(yè)微生物對(duì)氧氣的需求不同，培養(yǎng)法可分為好氧培養(yǎng) 和 厭氧培養(yǎng) 兩種。8、微生物的培養(yǎng)基根據(jù)生產(chǎn)用途只要分為孢子 培養(yǎng)基、種子 培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基。9、常用滅菌方法：化學(xué)滅菌、射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌10、常用工業(yè)微生物可分為： 細(xì)菌、 酵母菌

23、、 霉菌、 放線菌四大類。11、發(fā)酵過程工藝控制的代謝參數(shù)中物理參數(shù) 溫度、壓力、攪拌轉(zhuǎn)速、功 率輸入、流加數(shù)率和質(zhì)量 等12、環(huán)境無菌的檢測(cè)方法有：顯微鏡檢查法、肉湯培養(yǎng)法、平板培養(yǎng)法、 發(fā)酵過程的異常觀察法等13、染菌原因： 發(fā)酵工藝流程中的各環(huán)節(jié)漏洞和發(fā)酵過程管理不善兩個(gè)方 面。14、實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的發(fā)酵菌液體發(fā)酵方式主要有四種：試管液體培養(yǎng)、淺 層液體培養(yǎng)、搖瓶培養(yǎng)、臺(tái)式發(fā)酵罐15、發(fā)酵高產(chǎn)菌種選育方法包括 （自然選育）、（雜交育種）、（誘變育 種）、（基因工程育種）、（原生質(zhì)體融合）。16、發(fā)酵產(chǎn)物整個(gè)分離提取路線可分為：預(yù)處理、固液分離、初步純化、 精細(xì)純化和成品加工加工等五個(gè)主要過

24、程。17、發(fā)酵過程主要分析項(xiàng)目如下 ：ph、排氣氧、排氣 co2 和呼吸熵、糖含 量、氨基氮和氨氮、磷含量、菌濃度和菌形態(tài)。18、微生物調(diào)節(jié)其代謝采用酶活性、酶合成量、細(xì)胞膜的透性。19、工業(yè)微生物菌種可以來自 自然分離，也可以來自從微生物 菌種保 藏機(jī)構(gòu) 單位獲取。20、發(fā)酵工業(yè)上常用的糖類主要有 葡萄糖、糖蜜。21、工業(yè)發(fā)酵方式根據(jù)所用菌種是單一或是多種可以分為單一純種 發(fā)酵和 混合 發(fā)酵。22、種子及發(fā)酵液進(jìn)行無菌狀況控制常用的方法顯微鏡檢測(cè)法、 酚紅肉湯培養(yǎng)基法、平板畫線培養(yǎng)法、發(fā)酵過程的異常觀察法。23、菌種的分離和篩選一般分為采樣、富集、分離、目的菌的篩選步驟。25、 常用滅菌方法

25、有：化學(xué)滅菌、射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌50、 簡(jiǎn)述通用試發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)通用式發(fā)酵罐： 具有通氣和攪拌裝置的立式圓筒形發(fā)酵罐。 是目前大生產(chǎn)中 最常用的發(fā)酵罐。其容積可從幾升到幾百噸不等。包括罐體、攪拌系統(tǒng)、傳熱系 統(tǒng)、通氣系統(tǒng)。（ 1）罐體 2）攪拌系統(tǒng)包括：驅(qū)動(dòng)電機(jī)、攪拌軸；渦輪攪拌器、 攪拌葉；擋板；軸封（端面軸封）（ 3）傳熱系統(tǒng)包括夾層傳熱、蛇管傳熱（一 般有 4組、 6組、8組）。（ 4）通氣系統(tǒng)包括單孔管、多孔環(huán)管1、發(fā)酵工程的概念是什么？發(fā)酵工程基本可分為那兩個(gè)大部分，包括哪些 內(nèi)容?答：發(fā)酵工程是利用微生物特定性狀好功能， 通過現(xiàn)代化工程技術(shù)生產(chǎn)有用 物質(zhì)或其直接應(yīng)用于工業(yè)化

26、生產(chǎn)的技術(shù)體系，是將傳統(tǒng)發(fā)酵與現(xiàn)代的dna 重組、細(xì)胞融合、 分子修飾和改造等新技術(shù)結(jié)合并發(fā)展起來的發(fā)酵技術(shù)。 也可以說是滲 透有工程學(xué)的微生物學(xué)， 是發(fā)酵技術(shù)工程化的發(fā)展， 由于主要利用的是微生物發(fā) 酵過程來生產(chǎn)產(chǎn)品，因此也稱為微生物工程。一.發(fā)酵部分 :1. 菌種的特征和選育 2. 培養(yǎng)基的特性，選擇及其滅菌理論 3發(fā)酵液的特性 4. 發(fā)酵機(jī)理。 5. 發(fā)酵過程動(dòng)力學(xué) 6. 空氣中懸浮細(xì)菌微粒 的過濾機(jī)理 7. 氧的傳遞。溶解。吸收。理論。 8. 連續(xù)培養(yǎng)和連續(xù)發(fā)酵的控制二.提純部分 1.細(xì)胞破碎，分離2. 液輸送，過濾 . 除雜 3. 離子交換滲析，逆滲透，超濾 4. 凝膠過濾，沉淀分離

27、 5 溶媒萃取，蒸發(fā)蒸餾結(jié)晶， 干燥，包裝等過程和單元操作2、現(xiàn)代發(fā)酵工程所用的發(fā)酵罐應(yīng)具備那些特征？答：（ 1）、發(fā)酵罐應(yīng)有適宜的徑高比。罐身較長(zhǎng)，氧的利用率較高；（2）、發(fā)酵罐應(yīng)能承受一定的壓力。因?yàn)榘l(fā)酵罐在滅菌和正常工作時(shí)，要 承受一定的壓力（氣壓和液壓）和溫度；（3）、發(fā)酵罐的攪拌通風(fēng)裝置能使氣液充分混合，實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)傳熱作用，保 證微生物發(fā)酵過程中所需的溶解氧；（4）、發(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量減少死角，避免藏污納垢，保證滅菌徹底，防止染 菌；（5）、發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積；（6）、攪拌器的軸封要嚴(yán)密，以減少泄露。3、微生物發(fā)酵的種子應(yīng)具備那幾方面條件？答:（1）、菌種細(xì)胞的生長(zhǎng)活力強(qiáng)， 移種至

28、發(fā)酵罐后能迅速生長(zhǎng)， 遲緩期短。（2）、生理性狀穩(wěn)定。（3）、菌體總量及濃度能滿足大量發(fā)酵罐的要就。（4）、無雜菌污染。（5）、保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。10、發(fā)酵級(jí)數(shù)確定的依據(jù)是什么？答：一般由菌絲體培養(yǎng)開始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)， 但有時(shí)， 工廠從第一級(jí)種子罐開 始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)谷氨酸：三級(jí)發(fā)酵一級(jí)種子 （搖瓶）二級(jí)種子 （小罐）發(fā)酵 青霉素：三級(jí)發(fā)酵一級(jí)種子 （小罐）二級(jí)種子（中罐）發(fā)酵 1、發(fā)酵級(jí)數(shù)確定的依據(jù)： 級(jí)數(shù)受發(fā)酵規(guī)模、菌體生長(zhǎng)特性、接種量的影響。 2、級(jí)數(shù)大，難控制、易染菌、 易變異，管理困難，一般 2-4 級(jí)。3 、 在發(fā)酵產(chǎn)品的放大中， 反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定是非常重要的一個(gè)方 面5、發(fā)酵產(chǎn)品的生

29、產(chǎn)特點(diǎn)是什么，什么是種子擴(kuò)大培養(yǎng)，其任務(wù)是什么？答：（ 2）、種子擴(kuò)大培養(yǎng)是指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài) 的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)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。（3）、種子擴(kuò)大培養(yǎng)的任務(wù)： 現(xiàn)代的發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來越大，每只發(fā) 酵罐的容積有幾十立方米甚至幾百立方米， 要使小小的微生物在幾十小時(shí)的較短 時(shí)間內(nèi)，完成如此巨大的發(fā)酵轉(zhuǎn)化任務(wù)， 那就必須具備數(shù)量巨大的微生物細(xì)胞才 行。1）發(fā)酵和其他化學(xué)工業(yè)的最大區(qū)別在于它是生物體所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。其主要特點(diǎn)如下： 1，發(fā)酵過程一般來說都是在常溫常壓下進(jìn)行的生物

30、化學(xué) 反應(yīng)，反應(yīng)安全，要求條件也比較簡(jiǎn)單。 2 ，發(fā)酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜 或其他農(nóng)副產(chǎn)品為主， 只要加入少量的有機(jī)和無機(jī)氮源就可進(jìn)行反應(yīng)。 微生物因 不同的類別可以有選擇地去利用它所需要的營養(yǎng)。 基于這特性， 可以利用廢水 和廢物等作為發(fā)酵的原料進(jìn)行生物資源的改造和更新。 3 ，發(fā)酵過程是通過生物 體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式來完成的， 反應(yīng)的專一性強(qiáng)， 因而可以得到較為單的代謝產(chǎn) 物。 4 ，由于生物體本身所具有的反應(yīng)機(jī)制， 能夠?qū)Ｒ恍缘睾透叨冗x擇性地對(duì)某 些較為復(fù)雜的化合物進(jìn)行特定部位地氧化、 還原等化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)， 也可以產(chǎn)生比 較復(fù)雜的高分子化合物。 5 ，發(fā)酵過程中對(duì)雜菌污染的防治至關(guān)重要

31、。 除了必須 對(duì)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格消毒處理和空氣過濾外， 反應(yīng)必須在無菌條件下進(jìn)行。 如果污染 了雜菌，生產(chǎn)上就要遭到巨大的經(jīng)濟(jì)損失， 要是感染了噬菌體， 對(duì)發(fā)酵就會(huì)造成 更大的危害。 因而維持無菌條件是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵。 6 ，微生物菌種是進(jìn)行發(fā)酵 的根本因素， 通過變異和菌種篩選， 可以獲得高產(chǎn)的優(yōu)良菌株并使生產(chǎn)設(shè)備得到 充分利用，也可以因此獲得按常規(guī)方法難以生產(chǎn)的產(chǎn)品。 7，工業(yè)發(fā)酵與其他工 業(yè)相比，投資少，見效快，開可以取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 基于以上特點(diǎn)，工業(yè) 發(fā)酵日益引起人們重視。 和傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝相比， 現(xiàn)代發(fā)酵工程除了上述的發(fā)酵 特征之外更有其優(yōu)越性。 除了使用微生物外， 還可以用動(dòng)植物

32、細(xì)胞和酶， 也可以 用人工構(gòu)建的“工程菌來進(jìn)行反應(yīng)； 反應(yīng)設(shè)備也不只是常規(guī)的發(fā)酵罐， 而是以 各種各樣的生物反應(yīng)器而代之， 自動(dòng)化連續(xù)化程度高， 使發(fā)酵水平在原有基礎(chǔ)上 有所提高和和創(chuàng)新。發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)： 一般操作條件比較溫和； 以淀粉、 糖蜜等為主， 輔以少量有機(jī)、 無機(jī)氮源為原料； 過程反應(yīng)以生命體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行； 能合成復(fù)雜的化合物如酶、 光學(xué)活性體等； 能進(jìn)行一些特殊反應(yīng)， 如官能團(tuán)導(dǎo) 入；生產(chǎn)產(chǎn)品的生物體本身也是產(chǎn)物，含有多種物質(zhì)；生產(chǎn)過程中，需要防 止雜菌污染；菌種性能被改變，從而獲得新的反應(yīng)性能或提高生產(chǎn)率。6、培養(yǎng)成分用量的確定有什么規(guī)律？答：（ 1）、參照微生物細(xì)胞內(nèi)

33、元素的比例確定。培養(yǎng)基的成分配比雖然千 差萬別，但都是用來培養(yǎng)某種微生物的， 而不同類型的微生物細(xì)胞的成分比例其 實(shí)是有一定規(guī)律的。 這些規(guī)律可以在很大程度上知道培養(yǎng)基的基本成分配比的選 擇。 不同種類的微生物內(nèi)某種成分的含量其實(shí)是比較穩(wěn)定的。培養(yǎng)基最終會(huì) 被微生物吸收利用， 因此其成分比例可以參考該種微生物的成分比例， 至少可以 作為一個(gè)重要依據(jù)。 另外，盡管不同種類的微生物的成分比例有一定的差異， 但 還是有一定共性的。 所以培養(yǎng)基中這集中營養(yǎng)成分不管由什么具體物質(zhì)提供， 其 用量基本上也符合這種關(guān)系。（2）參照碳氮比確定。如果培養(yǎng)基中碳源過多，不利產(chǎn)物的合成。同樣碳 源過少或氮源過少對(duì)發(fā)

34、酵的影響也是不利的。 不同種微生物碳氮比差異很大， 既 是同種微生物在其不同生理時(shí)期對(duì)碳氮比要求也有不同， 所以最適碳氮比要通過 試驗(yàn)確定，一般在 100：（ 120）之間。（3）、其他因素。培養(yǎng)基中一些用量極少的物質(zhì)一般要嚴(yán)格控制，不能過 量。例如，維生素、微量元素、某些生長(zhǎng)因子、前體等。具體用量要通過試驗(yàn)確 定。培養(yǎng)基中的一些成分的比例會(huì)影響培養(yǎng)基的某些理化性質(zhì)，這時(shí)要引起重 視。7、敘述防止發(fā)酵菌種退化的具體條件措施有那些？答：（ 1）控制傳代次數(shù)：盡量避免不必要的移種和傳代，并將必要的傳代 降低到最低限度，以減少細(xì)胞分裂過程中所產(chǎn)生的自發(fā)突變幾率。（2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件：如在赤霉素生

35、產(chǎn)菌 g.fujikuroi 的培養(yǎng)基中， 加入糖蜜、天冬酰胺、谷氨酰胺、 5- 核苷酸或甘露醇等豐富營養(yǎng)物時(shí)，有防止 衰退效果。（3）利用不易衰退的細(xì)胞傳代：對(duì)于放線菌和霉菌，菌絲細(xì)胞常含有幾個(gè) 細(xì)胞核，因此用菌絲接種就易出現(xiàn)衰退， 而孢子一般是單核的， 用于接種就可避 免這種現(xiàn)象。4）采用有效的菌種保藏方法（5）合理的育種：選育菌種是所處理的細(xì)胞應(yīng)使用單核的，避免使用多核 細(xì)胞; 合理選擇誘變劑種類或增加突變位點(diǎn)，以減少分離回復(fù)突變；在誘變處理 后及分離提純化，從而保證保藏菌種的純度。 （6）、選用合適的培養(yǎng)基 在培 養(yǎng)基中添加某種化學(xué)物質(zhì)可以防止菌種退化。 或者選取營養(yǎng)相對(duì)貧乏的培養(yǎng)基在

36、 菌種保藏培養(yǎng)基，限制菌株的生長(zhǎng)代謝減少變異反而發(fā)生從而防止菌種的退化。15、結(jié)合所學(xué) 微生物發(fā)酵工程 課程論述某個(gè)工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流 程（可畫圖說明），越詳細(xì)越好。答：培養(yǎng)基制備 、無菌空氣制備 、菌種與種子擴(kuò)大培 養(yǎng) 、發(fā)酵培養(yǎng) 、通過化學(xué)工程技術(shù)分離、提取、精制。4、發(fā)酵工業(yè)上常用的氮源有那些，起何作用？答：氮源主要用于構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)（氨基酸，蛋白質(zhì)、核酸等）和含氮代 謝物。常用的氮源可分為兩大類：有機(jī)氮源和無機(jī)氮源。1、無機(jī)氮源種類：氨鹽、硝酸鹽和氨水特點(diǎn)：微生物對(duì)它們的吸收快，所 以也稱之謂迅速利用的氮源。但無機(jī)氮源的迅速利用常會(huì)引起 ph 的變化如： （nh4）2so4 2

37、nh3 + 2h2so4nano3 + 4h2 nh3 + 2h2o + naoh 無機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后， 培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì)， 這種經(jīng)微生 物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì)，如硫酸胺， 若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機(jī)氮源稱為生理堿性物質(zhì)，如硝酸鈉。 正確使用生理酸堿性物質(zhì)， 對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的 ph 有積極作用。 所以選擇 合適的無機(jī)氮源有兩層意義：滿足菌體生長(zhǎng)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的ph2、有機(jī)氮源來源：工業(yè)上常用的有機(jī)氮源都是一些廉價(jià)的原料，花生餅粉、黃豆餅粉、 棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌

38、 絲體和酒糟。成分復(fù)雜：除提供氮源外， 有些有機(jī)氮源還提供大量的無機(jī)鹽及生 長(zhǎng)因子。有機(jī)氮源成分復(fù)雜可以從多個(gè)方面對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)行影響， 而另一方面有 機(jī)氮源的來源具有不穩(wěn)定性。 所以在有機(jī)氮源選取時(shí)和使用過程中， 必須考慮原 料的波動(dòng)對(duì)發(fā)酵的影響8、如何選擇最適發(fā)酵溫度？答： 1、根據(jù)菌種及生長(zhǎng)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。 在發(fā)酵前期由于菌量少， 發(fā)酵目的是要盡快 達(dá)到大量的菌體，取稍高的溫度，促使菌的呼吸與代謝，使菌生長(zhǎng)迅速；在中期 菌量已達(dá)到合成產(chǎn)物的最適量， 發(fā)酵需要延長(zhǎng)中期， 從而提高產(chǎn)量， 因此中期溫 度要稍低一些，可以推遲衰老。發(fā)酵

39、后期，產(chǎn)物合成能力降低，延長(zhǎng)發(fā)酵周期沒 有必要，就又提高溫度，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(shí)可適當(dāng)降低溫度， 使菌呼吸速率降低些， 溶氧濃度也可髙些。 培養(yǎng) 基稀薄時(shí)，溫度也該低些。因?yàn)闇囟雀郀I養(yǎng)利用快，會(huì)使菌過早自溶。3、根據(jù)菌生長(zhǎng)情況菌生長(zhǎng)快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生長(zhǎng)慢，維 持較高溫度時(shí)間可長(zhǎng)些。培養(yǎng)條件適宜，如營養(yǎng)豐富，通氣能滿足，那么前期溫 度可髙些， 以利于菌的生長(zhǎng)。 總的來說， 溫度的選擇根據(jù)菌種生長(zhǎng)階段及培養(yǎng)條 件綜合考慮。要通過反復(fù)實(shí)踐來定出最適溫度。9、不同時(shí)間染菌對(duì)發(fā)酵有什么影響，染菌如何控制？答

40、：（1）種子培養(yǎng)期染菌：由于接種量較小，生產(chǎn)菌生長(zhǎng)一開始不占優(yōu)勢(shì)， 而且培養(yǎng)液中幾乎沒有抗生素（產(chǎn)物）或只有很少抗生素（產(chǎn)物）。因而它防御 雜菌能力低，容易污染雜菌。如在此階段染菌，應(yīng)將培養(yǎng)液全部廢棄。（2）發(fā)酵前期染菌：發(fā)酵前期最易染菌，且危害最大。原因 發(fā)酵前期菌量不很 多，與雜菌沒有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；且還未合成產(chǎn)物（抗生素）或產(chǎn)生很少，抵御雜菌能 力弱。在這個(gè)時(shí)期要特別警惕以制止染菌的發(fā)生。染菌措施 可以用降低培養(yǎng)溫度，調(diào)整補(bǔ)料量，用酸堿調(diào) ph 值， 縮短培養(yǎng)周期等措施予以補(bǔ)救。 如果前期染菌， 且培養(yǎng)基養(yǎng)料消耗不多， 可以重 新滅菌，補(bǔ)加一些營養(yǎng)，重新接種再用。 （3）發(fā)酵中期染菌 ：發(fā)酵中

41、期染菌會(huì) 嚴(yán)重干擾產(chǎn)生菌的代謝。雜菌大量產(chǎn)酸，培養(yǎng)液 ph 下降；糖、氮消耗快，發(fā)酵 液發(fā)粘，菌絲自溶，產(chǎn)物分泌減少或停止，有時(shí)甚至?xí)挂旬a(chǎn)生的產(chǎn)物分解。有 時(shí)也會(huì)使發(fā)酵液發(fā)臭，產(chǎn)生大量泡沫。措施 降溫培養(yǎng)，減少補(bǔ)料，密 切注意代謝變化情況。 如果發(fā)酵單位到達(dá)一定水平可以提前放罐， 或者抗生素生 產(chǎn)中可以將高單位的發(fā)酵液輸送一部分到染菌罐，抑制雜菌。 （ 4） 發(fā)酵后期 染菌：發(fā)酵后期發(fā)酵液內(nèi)已積累大量的產(chǎn)物， 特別是抗生素， 對(duì)雜菌有一定的抑 制或殺滅能力。因此如果染菌不多，對(duì)生產(chǎn)影響不大。如果染菌嚴(yán)重，又破壞性 較大，可以提前放罐。 發(fā)酵染菌后的措施： 染菌后的培養(yǎng)基必須滅菌后才可放下 水

42、道。滅菌方法：可通蒸汽滅菌，也可加入過氧乙酸等化學(xué)滅菌劑攪拌半小時(shí)，才放下水道。 否則由于各罐的管道相通， 會(huì)造成其它罐的染菌， 而且直接放下水 道也會(huì)造成空氣的污染而導(dǎo)致其它罐批染菌。凡染菌的罐要找染菌的原因， 對(duì)癥下藥， 該罐也要徹底清洗， 進(jìn)行空罐消 毒，才可進(jìn)罐。染菌厲害時(shí)，車間環(huán)境要用石灰消毒，空氣用甲醛熏蒸。特別，若染噬菌 體，空氣必須用甲醛蒸汽消毒 l12、什么是半連續(xù)培養(yǎng)，說明其優(yōu)缺點(diǎn)。答：在補(bǔ)料分批培養(yǎng)的基礎(chǔ)上間歇放掉部分發(fā)酵液 (帶放)稱為半連續(xù)培養(yǎng)。 某些品種采取這種方式， 如四環(huán)素發(fā)酵 優(yōu)點(diǎn)放掉部分發(fā)酵液， 再補(bǔ)入部分料液，使代謝有害物得以稀釋有利于產(chǎn)物合成，提高了總產(chǎn)

43、量。缺點(diǎn) 代 謝產(chǎn)生的前體物被稀釋，提取的總體積增大13、發(fā)酵工程主題微生物有什么特點(diǎn)？答：發(fā)酵工程所利用的微生物主要是細(xì)菌、放線菌，酵母菌和霉菌特點(diǎn)： (1) 對(duì)周圍環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)、滲透壓、酸堿度等條件有極大的適應(yīng) 能力 (2) 有極強(qiáng)的消化能力 (3) 有極強(qiáng)的繁殖能力14、什么叫染菌，對(duì)發(fā)酵有什么影響，對(duì)提煉有什么危害？ 答：染菌：發(fā)酵過程中除了生產(chǎn)菌以外，還有其它菌生長(zhǎng)繁殖 染菌的 影響：發(fā)酵過程污染雜菌，會(huì)嚴(yán)重的影響生產(chǎn)，是發(fā)酵工業(yè)的致命傷。造成大量 原材料的浪費(fèi)，在經(jīng)濟(jì)上造成巨大損失。擾亂生產(chǎn)秩序，破壞生產(chǎn)計(jì)劃。 遇到 連續(xù)染菌， 特別在找不到染菌原因往往會(huì)影響人們的情緒和生產(chǎn)積

44、極性。 影響產(chǎn) 品外觀及內(nèi)在質(zhì)量。 發(fā)酵染菌對(duì)提煉的影響 ：染菌發(fā)酵液中含有比正常發(fā) 酵液更多的水溶性蛋白和其它雜質(zhì)。 采用有機(jī)溶劑萃取的提煉工 藝，則極易發(fā)生乳化，很難使水相和溶劑相分離，影響進(jìn)一步提 純。采用直接離子交換樹脂的提取工藝，如鏈霉素、慶大霉素， 染菌后大量雜菌 黏附 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容量， 而且有的雜菌很難用水 沖洗干凈，洗脫時(shí)與產(chǎn)物一起進(jìn)入洗脫液，影響進(jìn)一步提純1、工業(yè)化菌種的要求？ (1) 原料廉價(jià)、生長(zhǎng)迅速、繁殖能力強(qiáng)、目的產(chǎn)物產(chǎn) 量高。 (2) 發(fā)酵中產(chǎn)生的泡沫少，易于控制培養(yǎng)條件，酶活性高，發(fā)酵周期短。 (3) 抗

45、雜菌和噬菌體的能力強(qiáng)。 (4) 不產(chǎn)生或少產(chǎn)生與目標(biāo)產(chǎn)物相近的幅產(chǎn)物。 (5) 菌種遺傳性穩(wěn)定， 不易變異和退化 (6) 不產(chǎn)生任何有害的生物活性物質(zhì)和毒 素，保證安全生產(chǎn)。2、自然界分離微生物的一般操作步驟？樣品的采取預(yù)處理培養(yǎng)菌落的選擇初篩復(fù)篩性能的鑒定菌種保藏3、什么叫自然選育？自然選育在工藝生產(chǎn)中的意義？自然選育就是不經(jīng)人 工處理，利用微生物的自然突變進(jìn)行菌種選育的過程。 自然選育在工業(yè)生產(chǎn)上的 意義：自然選育可以有效地用于高性能突變株的分離。 自然選育雖然突變率很低， 但卻是工廠保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要措施。4、什么是誘變育種？常用的誘變劑有哪些？什么是培養(yǎng)基 ?發(fā)酵培養(yǎng)基的特 點(diǎn)？用各種

46、物理、 化學(xué)的因素人工誘發(fā)基因突變進(jìn)行的篩選， 稱為誘變育種誘變 劑：物理：紫外， x射線， 射線，快中子等化學(xué)：硫酸二乙酯( eds)，亞硝 基胍5、發(fā)酵生產(chǎn)用的碳源有哪些？常用的糖類有哪些，各自有何特點(diǎn)？碳源:糖類(淀粉、葡萄糖、蔗糖等)、油脂(動(dòng)、植物油)、有機(jī)酸(琥珀酸、檸檬 酸、乳酸、乙酸等)和低碳醇(甲醇、乙醇等)。糖類 : 葡萄糖，所有的微生物 都能利用葡萄糖，但是會(huì)引起葡萄糖效應(yīng) 糖蜜，是制糖生產(chǎn)時(shí)的結(jié)晶母液， 它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物。主要含有蔗糖，總糖可達(dá) 50% 75%。一般糖蜜分甘蔗 糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。 淀粉、糊精，缺點(diǎn)：難利用、發(fā)酵液比較稠、 一般2.0% 時(shí)加入一

47、定的 - 淀粉酶。成分比較復(fù)雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等等。優(yōu)點(diǎn)： 來源廣泛、價(jià)格低，可以解除葡萄糖效應(yīng)。6、什么是生理性酸性物質(zhì)？什么是生理性堿性物質(zhì)？無機(jī)氮源被菌體作為 氮源利用后，培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì)， 這種經(jīng)微生物生理作用 (代謝) 后能形成酸性物質(zhì)的無機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì)， 如硫酸胺， 若菌體代謝后能產(chǎn)生 堿性物質(zhì)的則此種無機(jī)氮源稱為生理堿性物質(zhì)， 如硝酸鈉。 正確使用生理酸堿性 物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的 ph 有積極作用。7、常用的無機(jī)氮源和有機(jī)氮源有哪些？有機(jī)氮源在發(fā)酵培養(yǎng)基中的作用？ 常用的有機(jī)氮源有花生餅粉、黃豆餅粉、酵母粉、蛋白胨等；常用的無機(jī)氮源有 氨水、銨鹽

48、和硝酸鹽。 有機(jī)氮源在發(fā)酵培養(yǎng)基中的作用有： 作為菌體生長(zhǎng)繁殖的 營養(yǎng)；有些還是某些產(chǎn)物合成的前體8、什么是前體？前體添加的方式？前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中， 能直接彼微生物在生物合成過程中 合成到產(chǎn)物物分子中去， 而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化， 但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因 加入前體而有較大的提高。前體使用時(shí)普遍采用流加的方法。9，什么是生長(zhǎng)因子？生長(zhǎng)因子來源？凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少而細(xì)胞自身 不能合成的微量的有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長(zhǎng)因子。 有機(jī)氮源是這些生長(zhǎng)因子的重要來源10、什么是產(chǎn)物促進(jìn)劑？產(chǎn)物促進(jìn)劑舉例？是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營 養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能

49、提高產(chǎn)量的添加劑。如：鏈霉素生產(chǎn)加巴比妥， 賴氨酸生產(chǎn)加紅霉素等。如加入微量的“九二 o”可以促進(jìn)某些放線菌的生長(zhǎng)， 縮短發(fā)酵周期， 提高抗生素的產(chǎn)量， 因此起到生長(zhǎng)因素的作用。 還有在四環(huán)素發(fā) 酵中加入硫氰化芐，菌體呼吸強(qiáng)，糖代謝快，而抗生素合成受阻，所以降低菌體 呼吸，產(chǎn)量就會(huì)提高。11、培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的一般步驟？ 1. 生態(tài)模擬 2. 查閱文獻(xiàn)：直接、間接的信 息。3. 借助優(yōu)選法或正交試驗(yàn)法精心設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的配方。 4. 試驗(yàn)比較： 實(shí)驗(yàn)規(guī) 模一般由定性到定量， 由小到大。 搖瓶、反應(yīng)器培養(yǎng)基研究的兩個(gè)層次搖瓶 培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的第一步反應(yīng)器最終的優(yōu)化的基礎(chǔ)配方12、什么是種子的擴(kuò)大培養(yǎng)？種子擴(kuò)大

50、培養(yǎng)是發(fā)酵生產(chǎn)的第一道工序。 就是 將保存在砂土管、冷凍干燥管中處于休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接種到試管斜面活化 后，再經(jīng)過搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。13、種子擴(kuò)大培養(yǎng)的目的與要求、一般步驟？（ 1）目的：其任務(wù)是要得到 純而壯的培養(yǎng)物，獲得活力旺盛的、接種數(shù)量足夠的培養(yǎng)物。 （ 2）種子的要求： 總量及濃度能滿足要求生理狀況穩(wěn)定， 個(gè)體與群體活力強(qiáng)， 移種至發(fā)酵后， 能夠 迅速生長(zhǎng)無雜菌污染（ 3）一般步驟：休眠孢子母斜面活化搖瓶種子或茄子 瓶斜面或固體培養(yǎng)基孢子一級(jí)種子罐二級(jí)種子罐發(fā)酵罐14、在大規(guī)模發(fā)酵的種子制備過程中， 為什么包括實(shí)驗(yàn)室階段和生產(chǎn)車間階 段？實(shí)驗(yàn)室

51、階段：不用種子罐，所用的設(shè)備為培養(yǎng)箱、搖床等實(shí)驗(yàn)室常見設(shè)備， 在工廠這些培養(yǎng)過程一般都在菌種室完成， 因此現(xiàn)象地將這些培養(yǎng)過程稱為實(shí)驗(yàn) 室階段的種子培養(yǎng)。 對(duì)于不產(chǎn)芽孢和孢子的微生物， 實(shí)驗(yàn)室階段的種子擴(kuò)培最終 是獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的菌體， 如谷氨酸的種子培養(yǎng)。 對(duì)于產(chǎn)孢子的微生物， 獲 得一定數(shù)量和質(zhì)量的孢子或一定數(shù)量和質(zhì)量的菌絲體。 生產(chǎn)車間階段： 種子培養(yǎng) 在種子罐里面進(jìn)行， 一般在工程歸為發(fā)酵車間管理， 因此形象地稱這些培養(yǎng)過程 為生產(chǎn)車間階段。 在生產(chǎn)車間階段， 最終一般都是獲得一定數(shù)量的菌絲體。 菌絲 體比孢子要有利：縮短發(fā)酵時(shí)間，有利于獲得好的發(fā)酵結(jié)果。15、什么是接種量？ 接種

52、量移入種子的體積 / 接種后培養(yǎng)液的體積17、什么是種齡？種齡確定的依據(jù)？種齡是指種子罐中培養(yǎng)的菌體開始移入 下一級(jí)種子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間。原則：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末，細(xì)胞活力強(qiáng)，菌體 濃度相對(duì)較大，但是最終由實(shí)驗(yàn)結(jié)果定。18、什么是接種、倒種、雙種？接種：接入種子罐后直接移種到發(fā)酵罐。雙 種：兩個(gè)種子罐種子接種到一個(gè)發(fā)酵罐中。倒種：一部分種子來源于種子罐，一 部分來源于發(fā)酵罐。19、什么是濕熱滅菌、分批滅菌、連續(xù)滅菌？濕熱滅菌：直接用飽和蒸汽進(jìn)行滅菌。 分批滅菌： 就是將配制好的培養(yǎng)基放 在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過 程，通常也稱為實(shí)罐滅菌。 連續(xù)滅菌：培

53、養(yǎng)基在發(fā)酵罐外經(jīng)過一套連續(xù)滅菌設(shè)備， 以比分批滅菌高的溫度和較短的時(shí)間進(jìn)行快速連續(xù)加熱滅菌， 并快速冷卻， 再立 即輸入預(yù)先經(jīng)過空罐滅菌后的發(fā)酵罐中。21、什么是菌體的比生長(zhǎng)速率？產(chǎn)物的比形成速率？基質(zhì)的比消耗速率？菌體的比生長(zhǎng)速率： 單位重量的菌體瞬時(shí)增量 =（dx/dt ）/x ；單位為 1/h ， 其中 x菌體濃度 （ g/l ）產(chǎn)物的形成比速： 單位時(shí)間內(nèi)單位菌體形成產(chǎn)物 （菌 體）的量 =（dp/dt ）/x, ；單位為 1/h ，其中 p產(chǎn)物濃度（ g/l ）基質(zhì)的比 消耗速率 : 單位時(shí)間內(nèi)單位菌體消耗基質(zhì)的量 =（ds/dt ）/x ；單位為 1/h ，其中 s 底物濃度（ g

54、/l ）22、什么是 monod方程其使用條件如何？各參數(shù)的意義與求解？當(dāng)培養(yǎng)基中 不存在抑制細(xì)胞生長(zhǎng)的物質(zhì)時(shí)， 細(xì)胞的生長(zhǎng)速率與基質(zhì)濃度關(guān)系 （monod方程式） 如下： =max s/ （ks+ s） ：菌體的生長(zhǎng)比速 s：限制性基質(zhì)濃度 ks ：半飽 和常數(shù) max: 最大比生長(zhǎng)速度 monod方程的參數(shù)求解 （ 雙倒數(shù)法 ） ：將 monod方 程取倒數(shù)可得： 1/ =1/ max+ ks/ max s 或 s/ = s/ max+ ks/ max這樣 通過測(cè)定不同限制性基質(zhì)濃度下， 微生物的比生長(zhǎng)速度， 就可以通過回歸分析計(jì) 算出 monod方程的兩個(gè)參數(shù)。23、什么是一類發(fā)酵？二類

55、發(fā)酵？三類發(fā)酵？ 一類發(fā)酵：產(chǎn)物形成與底物利用直接相關(guān)， 為生長(zhǎng)聯(lián)系型， 又稱簡(jiǎn)單發(fā)酵型， 產(chǎn)物直接由碳源代謝而來， 產(chǎn)物生成速度的變化與微生物對(duì)碳源利用速度的變化 是平行的， 產(chǎn)物生成與微生物的生長(zhǎng)也是平行的。 在這些發(fā)酵過程中， 菌體的生 長(zhǎng)、基質(zhì)的消耗、產(chǎn)物的生成三個(gè)速度都有一個(gè)高峰，三高峰幾乎同時(shí)出現(xiàn)。二類發(fā)酵： 產(chǎn)物形成與底物利用間接相關(guān)， 為部分生長(zhǎng)聯(lián)系型， 又稱中間發(fā) 酵型，產(chǎn)物不是碳源的直接氧化產(chǎn)物， 而是菌體代謝的主流產(chǎn)物。 它的特點(diǎn)是在 發(fā)酵的第一時(shí)期碳源大量消耗用于菌體的迅速增長(zhǎng)而產(chǎn)物的形成很少或全無， 第 二時(shí)期碳源大量消耗用于產(chǎn)物的高速合成及菌體的生長(zhǎng)。三類發(fā)酵：產(chǎn)物

56、形成與底物利用不相關(guān)， 為非生長(zhǎng)聯(lián)系型， 又稱復(fù)雜發(fā)酵型， 產(chǎn)物的生成在菌體生長(zhǎng)和基質(zhì)消耗完以后才開始， 與菌體生長(zhǎng)不相關(guān)， 與基質(zhì)消 耗無直接關(guān)系，所形成的產(chǎn)物為次級(jí)代謝產(chǎn)物。24、什么是連續(xù)培養(yǎng)？什么是連續(xù)培養(yǎng)的稀釋率？由于新鮮培養(yǎng)基不斷補(bǔ) 充，所以不會(huì)發(fā)生營養(yǎng)物的枯竭，另一方面，發(fā)酵液不斷取出，發(fā)酵罐內(nèi)的微生 物始終處于旺盛的指數(shù)生長(zhǎng)期，罐內(nèi)細(xì)胞濃度 x、比生長(zhǎng)速率 、以及 t, ph 等都保持恒定。稀釋率 (d): 補(bǔ)料速度與反應(yīng)器體積的比值 (h-1)25、為何氧容易成為好氧發(fā)酵的限制性因素？氧是需氧微生物生長(zhǎng)所必需的。 氧往往容易成為控制因素， 是因?yàn)檠踉谒?的溶解度很低， 培養(yǎng)

57、基因含有大量的有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)， 氧的溶解度比水中還要更 低。在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期即使發(fā)酵液中的氧濃度達(dá)到飽和， 若此時(shí)終止供氧， 發(fā)酵液中 的溶氧可在幾分鐘內(nèi)全部耗盡，使溶氧成為控制因素。26、比耗氧速度和呼吸強(qiáng)度的概念？比耗氧速度： 單位質(zhì)量的細(xì)胞 (干重) 在單位時(shí)間內(nèi)消耗氧的量即比耗氧速 率(呼吸強(qiáng)度)來表示： qo2 =(qo2 )max cl /(k0 +cl ) qo2 比耗氧速率(mmol o2/g 菌h)，cl 溶解氧濃度， k0 氧的米氏常數(shù)( mol/ m3 )， (qo2 )max 最大比耗氧速率 (mmol o2/g 菌h )27、臨界溶氧濃度、氧飽和度的概念？臨界氧濃度： ccr 臨界氧濃度：指 不影響菌的呼吸所允許的最低氧濃度。氧飽和度：發(fā)酵液中氧的濃度 / 臨界溶氧 溶度28、影響微生物需氧的因素有哪些？細(xì)胞濃度直接影響培養(yǎng)液的攝氧率， 在分批發(fā)酵中攝氧率變化很大， 不同生 長(zhǎng)階段需氧不同， 對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期達(dá)最大值。 培養(yǎng)基的成分和濃度顯著影響微生物 的攝氧率， 碳源種類對(duì)細(xì)胞的需氧量有很大影響， 一般葡萄糖的利用速度比其他 的糖要快。影響沉降速度的因素：顆粒直徑分散介質(zhì)粘度兩相密度差沉降設(shè)備尺寸行狀和壁效應(yīng)的 影響29、發(fā)酵液中的體積氧傳遞方程？其中 kla 的物理意義是什么？以單位體積 的液體中所具