發(fā)酵工程簡答題與論述題學生版(1)

1、1. 工業(yè)上常用的菌種保藏方法？：斜面冰箱保藏法； 沙土管保藏法； 石蠟油封保藏法； 真空干燥冷凍保藏法； 液氮超低溫保藏法 低溫冷凍保藏。2. 發(fā)酵培養(yǎng)基由哪些成份組成？：1）碳源 構成菌體和產(chǎn)物的碳架及能量來源（2）氮源 構成微生物細胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)（3）無機鹽和微量元素（4）生長因子：微生物生長不可缺少而細胞自身不能合成的微量的有機物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長因子。（5）水、產(chǎn)物形成的誘導物、前體和促進劑3. 根據(jù)操作方式的不同，發(fā)酵類型主要分成哪幾種？：（1）分批發(fā)酵（2）連續(xù)發(fā)酵

2、（3）補料分批發(fā)酵（4）固體發(fā)酵4. 發(fā)酵過程主要分析項目有哪些？：發(fā)酵過程主要分析項目如下 ：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)。5. 簡述工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程。：培養(yǎng)基制備無菌空氣制備菌種與種子擴大培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)通過化學工程技術分離、提取、精制。6. 工業(yè)化菌種的要求？：能在廉價原料上快速生長；生長條件易于掌控；對設備和操作方式適應性強；菌株生產(chǎn)性能穩(wěn)定性強；產(chǎn)物產(chǎn)量高，積累濃度高；產(chǎn)物的回收容易；抗雜菌、抗噬菌體能力強；菌體不是病原菌。7. 自然界分離微生物的一般操作步驟？：一般菌種分離純化和篩選步驟如下：樣品(標本)采取標本材料

3、的預處理培養(yǎng)（富集培養(yǎng)）菌落的選擇菌種初篩復篩性能的鑒定菌種保藏8. 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。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。9. 什么是生理性酸性物質(zhì)？什么是生理性堿性物質(zhì)？：經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的營養(yǎng)物叫生理酸性物質(zhì)，若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的營養(yǎng)物稱為生理堿性物質(zhì)10. 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，

4、而其自身的結構并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。前體使用時普遍采用流加的方法。 11. 什么是生長因子？生長因子的來源？：凡是微生物生長不可缺少而細胞自身不能合成的微量的有機物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長因子。有機氮源是這些生長因子的重要來源12. 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。飽和溶氧濃度：在一定溫度和壓力下，空氣中的氧在水中的溶解度。(mol/m3)13. 簡述發(fā)酵熱產(chǎn)生的原因：微生物分解有機物釋放的能量，一部分用于合成ATP，另一部

5、分散發(fā)到培養(yǎng)基中時，會引起發(fā)酵溫度升高（生物熱）；機械攪拌也會產(chǎn)生一部分熱量引起溫度升高（攪拌熱）。此外，發(fā)酵罐壁散熱(輻射熱)、水分蒸發(fā)（蒸發(fā)熱）會帶走部分熱量，使發(fā)酵溫度降低14. 簡述發(fā)酵工業(yè)經(jīng)歷的幾個不同階段：發(fā)酵工業(yè)經(jīng)歷了以下幾個不同階段：1)自然（天然）發(fā)酵時期2) 純培養(yǎng)技術的建立3)通氣攪拌（好氣性）發(fā)酵（工程）技術的建立4)人工誘變育種與代謝控制發(fā)酵工程技術的建立5)開拓新型發(fā)酵原料時期6)與基因操作技術相結合的現(xiàn)代發(fā)酵工程技術階段。15. 簡述發(fā)酵工業(yè)對微生物菌種的要求：菌種的培養(yǎng)基原料來源廣、廉價；培養(yǎng)條件易控制；發(fā)酵周期短；菌株高產(chǎn)；菌種抗性強，如抗病毒（噬菌

6、體）能力強；菌株性狀穩(wěn)定，不易變異退化；菌種安全性高，不產(chǎn)生有害物質(zhì)。16. 簡述發(fā)酵醪的一般特征：發(fā)酵醪的一般特征是：1)發(fā)酵醪大部分是水；2)發(fā)酵醪中發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低；3)發(fā)酵醪中的懸浮固體物主要含有菌體和蛋白質(zhì)膠狀物；4)培養(yǎng)基殘留成分中含有無機鹽類、非蛋白質(zhì)大分子雜質(zhì)及其降解產(chǎn)物；5)除發(fā)酵產(chǎn)物外，伴有一些代謝副產(chǎn)物；6)發(fā)酵醪中含有色素、熱原質(zhì)、毒性物質(zhì)等有機雜質(zhì)。17. 連續(xù)滅菌有哪些優(yōu)缺點：連續(xù)滅菌的優(yōu)點:有利于減少營養(yǎng)物質(zhì)的破壞；滅菌過程中,蒸汽用量平穩(wěn). 缺點:蒸汽壓力一般要求高于5乘以十的五次方Pa；設備比較復雜,投資較大。18. 論述發(fā)酵下游加工過程：（1）預處理方法：加

7、熱：適當加熱之后，發(fā)酵液中的蛋白由于變性而凝聚，形成較大的顆粒，發(fā)酵液的粘度就會降低。此法僅適用于對非熱敏感性產(chǎn)品發(fā)酵液的預處理。調(diào)節(jié)PH值：適當?shù)腜H值可以提高產(chǎn)物的穩(wěn)定性，減少其在隨后的分離純化過程中的損失。此外，發(fā)酵液PH值的改變會影響發(fā)酵液中某些成分的電離程度，從而降低發(fā)酵液的粘度。注意選擇比較溫和的酸和堿，以防止局部過酸或過堿。草酸較常用。加入絮凝劑：通常情況下，細菌的表面都帶有負電荷，可以在發(fā)酵液中加入帶正電荷的絮凝劑，從而使菌體細胞與絮凝劑結合形成絮狀沉淀，降低發(fā)酵液的上粘度，利于菌體的收獲。（2）固液分離方法：常用到過濾、離心等方法。如果欲提取的產(chǎn)物存在于細胞內(nèi)，還需先對細胞進

8、行破碎。沉淀提取法、色譜分離法、萃取法、膜分離技術（3）精制：初步純化中的某些操作，如沉淀、超濾等也可應用于精制。大分子(蛋白質(zhì))精制依賴于層析分離，小分子物質(zhì)的精制則可利用結晶操作（4）成品加工：經(jīng)提取和精制后，根據(jù)產(chǎn)品應用要求，有時還需要濃縮、無菌過濾和去熱原、干燥、加穩(wěn)定劑等加工步驟。19. 發(fā)酵工程的概念是什么？發(fā)酵工程基本可分為那兩個大部分，包括哪些內(nèi)容?：發(fā)酵工程是利用微生物特定性狀好功能，通過現(xiàn)代化工程技術生產(chǎn)有用物質(zhì)或其直接應用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術體系，是將傳統(tǒng)發(fā)酵與現(xiàn)代的DNA重組、細胞融合、分子修飾和改造等新技術結合并發(fā)展起來的發(fā)酵技術。也可以說是滲透有工程學的微生物學，是發(fā)

9、酵技術工程化的發(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)酵機理。5.發(fā)酵過程動力學6.空氣中懸浮細菌微粒的過濾機理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5溶媒萃取，蒸發(fā)蒸餾結晶，干燥，包裝等過程和單元操作20. 現(xiàn)代發(fā)酵工程所用的發(fā)酵罐應具備那些特征？：（1）發(fā)酵罐應有適宜的徑高比。罐身較長，氧的利用率較高；（2）發(fā)酵罐應能承受一定的壓力。因為

10、發(fā)酵罐在滅菌和正常工作時，要承受一定的壓力（氣壓和液壓）和溫度；（3）發(fā)酵罐的攪拌通風裝置能使氣液充分混合，實現(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)酵罐應具有足夠的冷卻面積（6）攪拌器的軸封要嚴密，以減少泄露。21. 微生物發(fā)酵的種子應具備那幾方面條件？：（1）、菌種細胞的生長活力強，移種至發(fā)酵罐后能迅速生長，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22. 發(fā)酵工業(yè)上常用的氮源有那些，起何作用？：氮源主

11、要用于構成菌體細胞物質(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：有機氮源和無機氮源。1無機氮源種類：氨鹽、硝酸鹽和氨水特點：微生物對它們的吸收快，所以也稱之謂迅速利用的氮源。但無機氮源的迅速利用常會引起pH的變化。無機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氮源有兩層意義：滿足菌體生長穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH。2、有機氮源。來

12、源：工業(yè)上常用的有機氮源都是一些廉價的原料，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、廢菌絲體和酒糟。成分復雜：除提供氮源外，有些有機氮源還提供大量的無機鹽及生長因子。有機氮源成分復雜可以從多個方面對發(fā)酵過程進行影響，而另一方面有機氮源的來源具有不穩(wěn)定性。所以在有機氮源選取時和使用過程中，必須考慮原料的波動對發(fā)酵的影響23. 發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)特點是什么，什么是種子擴大培養(yǎng)，其任務是什么：（2）種子擴大培養(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

13、種培養(yǎng)物稱為種子。（3）種子擴大培養(yǎng)的任務： 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的較短時間內(nèi)，完成如此巨大的發(fā)酵轉(zhuǎn)化任務，那就必須具備數(shù)量巨大的微生物細胞才行。24. 敘述防止發(fā)酵菌種退化的具體條件措施有那些？：（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，有防止衰退效果。（3）利用不易衰退的細胞傳代：對于

14、放線菌和霉菌，菌絲細胞常含有幾個細胞核，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胞應使用單核的，避免使用多核細胞;合理選擇誘變劑種類或增加突變位點，以減少分離回復突變；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)基中添加某種化學物質(zhì)可以防止菌種退化?；蛘哌x取營養(yǎng)相對貧乏的培養(yǎng)基在菌種保藏培養(yǎng)基，限制菌株的生長代謝減少變異反而發(fā)生從而防止菌種的退化。25. 如何選擇最適發(fā)酵溫度？：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

15、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，使菌生長迅速；在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，因此中期溫度要稍低一些，可以推遲衰老。發(fā)酵后期，產(chǎn)物合成能力降低，延長發(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。通氣條件差時可適當降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可髙些。培養(yǎng)基稀薄時，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

16、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?？偟膩碚f，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。26. 不同時間染菌對發(fā)酵有什么影響，染菌如何控制？：1）種子培養(yǎng)期染菌：由于接種量較小，生產(chǎn)菌生長一開始不占優(yōu)勢，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，與雜菌沒有競爭優(yōu)勢；且還未合成產(chǎn)物（抗生素）或產(chǎn)生很少，抵御雜菌能力弱。在這個時期要特別警惕以制止染菌的發(fā)生。染菌措施可以用降低

17、培養(yǎng)溫度，調(diào)整補料量，用酸堿調(diào)pH值，縮短培養(yǎng)周期等措施予以補救。如果前期染菌，且培養(yǎng)基養(yǎng)料消耗不多，可以重新滅菌，補加一些營養(yǎng)，重新接種再用。（3）發(fā)酵中期染菌：發(fā)酵中期染菌會嚴重干擾產(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，有時甚至會使已產(chǎn)生的產(chǎn)物分解。有時也會使發(fā)酵液發(fā)臭，產(chǎn)生大量泡沫。 措施降溫培養(yǎng)，減少補料，密切注意代謝變化情況。如果發(fā)酵單位到達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，對雜菌有一定的抑制或殺滅能力。因此如果染菌不多，對生產(chǎn)影響不大。如果染菌嚴重，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道。滅菌方