發(fā)酵工程復(fù)習(xí)題2013418

1、一、發(fā)酵工程與傳統(tǒng)釀造、化學(xué)工程相比特點(diǎn)是：發(fā)酵是生物體自身進(jìn)行的反應(yīng)與傳統(tǒng)釀造相比：1、 發(fā)酵過程以生命體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行，數(shù)十個(gè)反應(yīng)過程能夠在發(fā)酵設(shè)備中一次完成；2、反應(yīng)通常在常溫常壓下進(jìn)行，條件溫和，耗能少，設(shè)備較簡單；3、原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物為主，可以是農(nóng)副產(chǎn)品、工業(yè)廢水或可再生資源，微生物本身能有選擇地?cái)z取所需的物質(zhì)；4、 容易生產(chǎn)復(fù)雜的高分子化合物，能高度選擇地在復(fù)雜化合物的特定部位進(jìn)行氧化、還原、官能團(tuán)引入或去除等反應(yīng)；5、 發(fā)酵過程中需要防止雜菌污染，大多情況下設(shè)備需要進(jìn)行嚴(yán)格的沖洗、滅菌，空氣需要過濾等。二、與化學(xué)工程相比（發(fā)酵工程的一般特征）：1）作為生化反應(yīng)

2、，通常在常溫常壓下進(jìn)行，因此沒有爆炸之類的危險(xiǎn)，各種設(shè)備都不必考慮防爆問題，還有可能使一種設(shè)備具有多種用途；2） 原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物為主，加入少量的各種有機(jī)或無機(jī)氮源，只要不含毒物，一般無精制的必要，微生物本身就有選擇地?cái)z取所需物質(zhì)；3） 反應(yīng)以生命體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行，因此數(shù)十個(gè)反應(yīng)過程能夠像單一反應(yīng)一樣，在稱為發(fā)酵罐的單一設(shè)備內(nèi)很容易地進(jìn)行；4）能夠容易地生產(chǎn)復(fù)雜的高分子化合物，是發(fā)酵工業(yè)最有特色的領(lǐng)域；5） 由于生命體特有的反應(yīng)機(jī)制，能高度選擇性地進(jìn)行復(fù)雜化合物在特定部位的氧化、還原、官能團(tuán)導(dǎo)入等反應(yīng)；6）生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)物的生物物質(zhì)菌體本身也是發(fā)酵產(chǎn)物，富含維生素、蛋白質(zhì)、酶等

3、有用物質(zhì)。因此，除特殊情況外，發(fā)酵液等一般對生物體無害；7）發(fā)酵生產(chǎn)在操作上最需要注意的是防止雜菌污染8）通過微生物的菌種改良，能夠利用原有生產(chǎn)設(shè)備使生產(chǎn)飛躍上升。三、微生物發(fā)酵技術(shù)反應(yīng)過程中的特點(diǎn)：1、條件通常溫和（常溫、常壓、弱酸、弱堿）。 2、原料來源廣泛，以糖、淀粉等碳水化合物為主。3、 反應(yīng)以生命體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行，單一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。4、發(fā)酵產(chǎn)品（多為小分子產(chǎn)品，也容易生產(chǎn)出復(fù)雜的高分子化合物）5、高度選擇性地進(jìn)行復(fù)雜化合物在特定部位的反應(yīng)。6、生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)物的微生物菌體本身也是發(fā)酵產(chǎn)物（發(fā)酵液一般對生物體無害）。 7、防止污染（滅菌是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵） 。 8、改良微生物菌種（提高生

4、產(chǎn)水平；菌種是發(fā)酵的根本因素）。四、微生物發(fā)酵技術(shù)發(fā)展歷史過程及特點(diǎn)：1、 自然發(fā)酵 （天然發(fā)酵）： 厭氧發(fā)酵、非純培養(yǎng)、產(chǎn)物穩(wěn)定性差（酒、 醋、 醬油） 。2、純培養(yǎng)技術(shù)建立：純培養(yǎng)無菌操作技術(shù)建立、密閉發(fā)酵罐、表層培養(yǎng)、顯微鏡誕生及微生物發(fā)現(xiàn)（甘油、丙酮、丁醇等初級代謝產(chǎn)物）。3、通氣攪拌大規(guī)模發(fā)酵技術(shù)建立：好氧發(fā)酵、發(fā)現(xiàn)青霉素（次級代謝產(chǎn)物）。4、代謝控制發(fā)酵技術(shù)：生產(chǎn)谷氨酸，菌種經(jīng)遺傳育種、人工誘變等控制其代謝途徑得到所需的代謝終產(chǎn)物（氨基酸、某些抗生素）。5、開拓發(fā)酵原料時(shí)期（石油發(fā)酵時(shí)期）：石化工副產(chǎn)品作為發(fā)酵原料、大型發(fā)酵罐、自動(dòng)化、連續(xù)化（單細(xì)胞蛋白）。6、 DNA 體外重組技

5、術(shù)的建立（基因工程階段）：分子生物學(xué)、DNA 重組、細(xì)胞融合（干擾素、激素）。五、 分 批發(fā)酵：1、 定義 ： （分批培養(yǎng)）是指將所有的物料（除空氣、消沫劑、調(diào)節(jié) pH 的酸堿物外）一次性加入發(fā)酵罐，然后滅菌、接種、培養(yǎng)，最后將整個(gè)罐的內(nèi)容物放出，進(jìn)行產(chǎn)物回收。清罐結(jié)束后，重新開始新的裝料發(fā)酵的發(fā)酵方式。2、 特點(diǎn) ：非穩(wěn)態(tài)培養(yǎng)過程、一次性投料一次性收獲產(chǎn)品、封閉系統(tǒng)、表現(xiàn)典型的生長周期（延滯期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期、衰亡期）、穩(wěn)定期細(xì)胞濃度最大。3、 優(yōu)缺點(diǎn) ：設(shè)備要求低、操作簡單、易于掌握、適用于固體顆?；蜉^多泡沫的培養(yǎng)基滅菌、適用于小發(fā)酵罐中培養(yǎng)基的滅菌；不能使細(xì)胞始終處于最優(yōu)條件、對培養(yǎng)

6、基營養(yǎng)成分破壞較大，反復(fù)加熱冷卻使能耗增加、發(fā)酵周期延長、降低了發(fā)酵罐利用率。六、補(bǔ)料發(fā)酵：1、 定義 ： （半連續(xù)培養(yǎng)、半連續(xù)發(fā)酵）是指發(fā)酵中后期養(yǎng)料逐漸消耗，菌體逐漸走向衰老自溶，代謝產(chǎn)物不能再繼續(xù)分泌，為延長中期代謝活動(dòng)，維持較高的發(fā)酵產(chǎn)物的增長幅度，給發(fā)酵罐間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的發(fā)酵方式。2、 特點(diǎn) ：介于分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵之間的一種微生物細(xì)胞的培養(yǎng)方式。3、 優(yōu)缺點(diǎn) ：維持菌體濃度、減緩供氧矛盾、避免發(fā)酵過早結(jié)束。與分批培養(yǎng)方式比較： 可以解除培養(yǎng)過程中的底物抑制、產(chǎn)物的反饋抑制和葡萄糖的分解阻遏效應(yīng)。對于好氧過程，可以避免在分批培養(yǎng)過程中因一次性投糖過多造成的細(xì)胞大量生長、好

7、氧過多以至通風(fēng)攪拌設(shè)備不能匹配的狀況。微生物細(xì)胞可以被控制在一系列的過濾態(tài)階段，可用來控制細(xì)胞的質(zhì)量；并可重復(fù)某個(gè)時(shí)期細(xì)胞培養(yǎng)的過渡態(tài)，可用于理論研究。與連續(xù)培養(yǎng)方式比較：不需要嚴(yán)格的無菌條件。不會產(chǎn)生微生物菌種的老化和變異。最終產(chǎn)物濃度較高，有利于產(chǎn)物的分離。適用范圍廣。七、 連續(xù)發(fā)酵：1、 定義 ： （連續(xù)培養(yǎng)、開放式培養(yǎng)）是指以一定的速度向培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)添加新鮮的培養(yǎng)液， 同時(shí)以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)培養(yǎng)液的量維持恒定，使微生物細(xì)胞能在近似恒定狀態(tài)下生長的微生物發(fā)酵培養(yǎng)方式。2、 特點(diǎn) ：微生物細(xì)胞的生長速度、產(chǎn)物的代謝均處于恒定狀態(tài)，可以達(dá)到穩(wěn)定、高速培養(yǎng)微生物細(xì)胞或產(chǎn)生大

8、量代謝產(chǎn)物的目的。3、 優(yōu)缺點(diǎn) ：溫度較高、滅菌時(shí)間短、培養(yǎng)基營養(yǎng)成分得到最大限度的保護(hù)簡化操作步驟、縮短發(fā)酵周期、提高設(shè)備利用率、降低了人力物力的消耗、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、增加生產(chǎn)效率；連續(xù)發(fā)酵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長，菌種多退化、易污染，培養(yǎng)基利用率一般低于分批發(fā)酵工藝中的變量較分批發(fā)酵復(fù)雜，較難控制和擴(kuò)大，且對蒸汽和設(shè)備要求較高不適合含有大量固體物料培養(yǎng)基的滅菌，生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物時(shí)一般不用連續(xù)發(fā)酵，因?yàn)樯a(chǎn)次生代謝產(chǎn)物所需的最佳條件，往往與其產(chǎn)生菌種生長所需的最佳條件不一致，有的還與微生物細(xì)胞分化有關(guān)。八、工業(yè)化菌種的要求、發(fā)酵菌種必須滿足的條件、發(fā)酵工業(yè)用菌種應(yīng)具備的特點(diǎn)：1、 能在廉價(jià)原料制成的培養(yǎng)基上

9、迅速生長，并生成所需要的代謝產(chǎn)物，產(chǎn)量高；2、可以在易于控制的培養(yǎng)條件下（糖濃度、溫度、pH、溶解氧、滲透壓等）迅速生長和發(fā)酵，且所需的酶活力高；3、生長速度和反應(yīng)速度較快，發(fā)酵周期短；4、根據(jù)代謝控制的要求，選擇單產(chǎn)高的營養(yǎng)缺陷型突變菌株或調(diào)節(jié)突變菌株或野生菌株；5、選育抗噬菌體能力強(qiáng)的菌株，使其不易感染噬菌體；6、菌株純粹，不易變異退化，以保證發(fā)酵生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性；7、菌種不是病原菌，不產(chǎn)生任何有害的生物活性物質(zhì)和毒素（包括抗生素、激素、毒素等），以保證安全。九、自然界分離微生物的一般操作步驟：1、微生物樣品的采集。通常土壤中含細(xì)菌數(shù)量最多，細(xì)菌（108） 、放線菌（107孢子數(shù)）、

10、霉菌（106孢子數(shù)） 、酵母菌（105） 、藻類（104） 、原生動(dòng)物（103） 。 525cm 深處微生物較多，15cm 陽光殺菌、水分蒸發(fā)，25cm 以下氧份遞減。菜園、近郊：細(xì)菌、放線菌；森林（枯枝落葉、腐殖質(zhì)）：霉菌、酵母菌、纖維素酶產(chǎn)生菌；肉類加工廠、飯店： 蛋白酶和脂肪酶產(chǎn)生菌；南方、 溫泉、 火山、北方堆肥：高溫酶產(chǎn)生菌；南北極、冰窖、深海：低溫酶產(chǎn)生菌。2、微生物樣品的富集培養(yǎng)定義： （施加選擇性壓力分離法）利用不同種類的微生物生長繁殖對環(huán)境和營養(yǎng)的要求不同，人為控制條件（碳源、氮源、pH、溫度、需氧等），使之利于某類或某種微生物生長，而不利于其他種類微生物的生存，以達(dá)到使目的

11、菌種占優(yōu)勢而得以快速分離純化的目的。細(xì)菌、放線菌生長繁殖偏堿；霉菌、酵母菌偏酸。3、目的菌種的分離。4、目的菌的篩選。篩選菌株的重要指標(biāo)：菌的營養(yǎng)特征菌的生長溫度菌對所采用的設(shè)備和生產(chǎn)過程的適應(yīng)性菌的穩(wěn)定性菌的產(chǎn)物得率和產(chǎn)物在培養(yǎng)液中的濃度容易從培養(yǎng)液中回收產(chǎn)物（ 衡量菌種的生產(chǎn)性能）。5、未來的發(fā)展。十、從環(huán)境中分離目的微生物時(shí)，為何一定要進(jìn)行富集培養(yǎng)？自然界中目的微生物含量很少，非目的微生物種類繁多，進(jìn)行富集培養(yǎng)，使目微生物在最適的環(huán)境下迅速地生長繁殖，數(shù)量增加，由原來自然條件下的劣勢種變成人工環(huán)境下的優(yōu)勢種，使篩選變得可能。1、提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量。2、提高目標(biāo)產(chǎn)物的純度（減少雜質(zhì)、副產(chǎn)物

12、的生成，降低后期純化成本）。3、防止菌種退化、改良菌種性狀，改善發(fā)酵過程。4、改變生物合成途徑，以獲得高產(chǎn)的新產(chǎn)品。十二、什么叫自然選育？自然選育在工藝生產(chǎn)中的意義、應(yīng)用價(jià)值？自然選育：在生產(chǎn)過程中，不經(jīng)過人工處理，利用菌種的自發(fā)突變，選育出優(yōu)良菌種的過程。利用自發(fā)突變引起的菌種性狀變化的特點(diǎn)，可以較快地選育出優(yōu)良菌種。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。十三、自然篩選和菌種改良是兩種獲取優(yōu)良的發(fā)酵菌種的途徑。菌種改良 ：是指采用物理、化學(xué)、生物學(xué)方法處理目的微生物，使其遺傳基因發(fā)生變化， 將生物合成的代謝途徑朝人們所希望的方向加

13、以引導(dǎo)，使某些代謝產(chǎn)物過量積累，過的所需要的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的菌種。十四、種子的擴(kuò)大培養(yǎng)：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)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。十五、種子應(yīng)滿足的條件：1、菌種細(xì)胞的生長活力強(qiáng)，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、遺傳性狀穩(wěn)定。3、菌體總量及濃度能滿足大量發(fā)酵罐的要求。4、無雜菌污染。5、保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。十六、菌種退化：是指在較長時(shí)期傳代保藏后，菌株的一個(gè)或多個(gè)生理性狀和形態(tài)特征逐漸減退或消失的現(xiàn)象。十七、如何防止菌種衰退？1、合理育種。2、選用合適的培養(yǎng)基。3、創(chuàng)造良

14、好的培養(yǎng)條件。4、控制傳代次數(shù)。5、利用不同類型的細(xì)胞進(jìn)行移種傳代。6、采用有效的菌種保藏方法。十八、菌種用于發(fā)酵過程作為活細(xì)胞催化劑的微生物，包括細(xì)菌、放線菌、 酵母菌和霉菌四大類。 （來源于自然界大量的微生物，從中經(jīng)分離并篩選出有用菌種。）種子 ： 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擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程，這些純種培養(yǎng)物稱為種子。十九、種子擴(kuò)大培養(yǎng)的目的與要求、一般步驟？1、目的：為發(fā)酵工業(yè)提供適宜微生物生長的特定的物理和化學(xué)環(huán)境，使其迅速大量繁殖，為生產(chǎn)提供相當(dāng)數(shù)量的代謝旺盛的微生物菌種。2、種

15、子的要求：菌種細(xì)胞的生長活力強(qiáng)，移種至發(fā)酵罐后能迅速生長，遲緩期短；生理性狀穩(wěn)定；菌體總量及濃度能滿足大容量發(fā)酵罐要求；無雜菌污染；保持穩(wěn)定的生長能力。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 一級種子罐二級種子罐發(fā)酵罐二十、在大規(guī)模發(fā)酵的種子制備過程中，實(shí)驗(yàn)室階段和生產(chǎn)車間階段在培養(yǎng)基和培養(yǎng)物選擇上各有何特點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)室階段培養(yǎng)物選擇的原則：種子能擴(kuò)培到一定的量和質(zhì)，獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的孢子、菌體。 培養(yǎng)基的選擇應(yīng)該是有利于菌體的生長，對孢子培養(yǎng)基應(yīng)該是有利于孢子的生長。在原料方面，實(shí)驗(yàn)室種子培養(yǎng)階段，規(guī)模一般比較小，因此為了保證培養(yǎng)基的質(zhì)量，培養(yǎng)基的原料一般都比較精

16、細(xì)。生產(chǎn)車間階段培養(yǎng)物的選擇原則：最終一般都是獲得一定數(shù)量的菌絲體。培養(yǎng)基選擇首先考慮的是有利于孢子的發(fā)育和菌體的生長，所以營養(yǎng)要比發(fā)酵培養(yǎng)基豐富。在原料方面：不如實(shí)驗(yàn)室階段那么精細(xì)，而是基本接近于發(fā)酵培養(yǎng)基，這有兩個(gè)方面的原因:一是成本、二是馴化。二十一、什么是接種量？對于細(xì)菌、放線菌及霉菌常用的接種量是多少？接種量：指移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體積的比例。細(xì)菌1% 5%；酵母菌5% 10%；霉菌7% 15%、有時(shí)20% 25%。二十二、什么是發(fā)酵級數(shù)？發(fā)酵級數(shù)對發(fā)酵有何影響，影響發(fā)酵級數(shù)的因素有哪些？什么情況下可采用一級種子發(fā)酵？發(fā)酵級數(shù)：制備種子需逐級擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)一般由菌絲體培養(yǎng)開

17、始計(jì)算發(fā)酵級數(shù)，但有時(shí)， 工廠從第一級種子罐開始計(jì)算發(fā)酵級數(shù)發(fā)酵級數(shù)對發(fā)酵影響：1、種子級數(shù)少，可簡化工藝和控制，減少染菌機(jī)會。2、種子級數(shù)太少，接種量小，發(fā)酵時(shí)間延長，降低發(fā)酵罐的生產(chǎn)率，增加染菌機(jī)會。3、 級數(shù)大難控制、易染菌易變異，管理困難，一般2-4級。4、在發(fā)酵產(chǎn)品的放大中，反應(yīng)級數(shù)的確定是非常重要的一個(gè)方面。影響發(fā)酵級數(shù)的因素：（ 1）菌種生長特性,孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度；（ 2）發(fā)酵規(guī)模； （ 3）工藝要求；（ 4）接種量的影響。酵母生長比細(xì)菌慢，比霉菌和放線菌快，通常用一級種子發(fā)酵。二十三、發(fā)酵級數(shù)確定的依據(jù)是什么？種子罐級數(shù)的確定主要取決的方面？1、菌種生長特性、孢子發(fā)芽及菌

18、體繁殖速度。2、所采用發(fā)酵罐的容積。二十四、野生型菌株從自然分離到的微生物在其發(fā)生突變前的原始菌株的純種。營養(yǎng)缺陷型菌種：野生型菌株經(jīng)過人工誘變或者自然突變失去合成某種營養(yǎng)（氨基酸，維生素，核酸等）的能力，只有在基本培養(yǎng)基中補(bǔ)充所缺乏的營養(yǎng)因子才能生長，成為營養(yǎng)缺陷型（營養(yǎng)缺陷型是一種生化突變株，它的出現(xiàn)是由基因突變引起的）。相應(yīng)的野生型菌株稱為原養(yǎng)型。原養(yǎng)型菌種：指營養(yǎng)缺陷型突變株經(jīng)回復(fù)突變或重組后產(chǎn)生的菌株，其營養(yǎng)要求在表現(xiàn)型上與野生型相同。二十五、基本培養(yǎng)基（minimal medium ， MM） ：僅能滿足微生物野生型菌株生長需要的培養(yǎng)基，用 來表示。完全培養(yǎng)基（ complete

19、medium ， CM ） ：凡可滿足一切營養(yǎng)缺陷型菌株?duì)I養(yǎng)需要的天然或半組合培養(yǎng)基。用 來表示。補(bǔ)充培養(yǎng)基（ supplemental medium ， SM ） ：凡只能滿足相應(yīng)的營養(yǎng)缺陷型生長需要的組全培養(yǎng)基，它是在基本培養(yǎng)基中加入該菌株不能合成的 營養(yǎng)因子而組成。二十六、工業(yè)發(fā)酵常用的碳源有哪些？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）、糖的衍生物（糖蜜）、脂類（動(dòng)、植物油）、有機(jī)酸（琥珀酸、檸檬酸、乳酸、乙酸）和低碳醇（甲醇、乙醇）、烴類、芳香化合物及各種含碳化合物。葡萄糖：所有的微生物都能利用葡萄糖，但是會引起葡萄糖效應(yīng)。糖蜜：是制糖生產(chǎn)時(shí)的結(jié)晶母液，它是制

20、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。除糖份外，含有較多的雜質(zhì)，其中有些是有用的，但是許多都會對發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響，需要進(jìn)行預(yù)處理。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)。二十七、生理性酸性物質(zhì)：菌體代謝后能形成酸性物質(zhì)的營養(yǎng)物（無機(jī)氮源）。生理性堿性物質(zhì)： 經(jīng)微生物生理作用（代謝） 后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的營養(yǎng)物（無機(jī)氮源）。二十八、發(fā)酵營養(yǎng)基質(zhì)的組成：碳源、氮源、無機(jī)鹽及微量元素、水、生長因子、前體物質(zhì)、產(chǎn)物

21、促進(jìn)劑和抑制 劑。二十九、生長因子：一類對微生物必不可少的物質(zhì)，一般為一些小分子有機(jī)物，需求量很?。ò被?、嘌呤、嘧啶、維生素、生物素等）。有機(jī)氮源是這些生長因子的重要來源。三十、前體：一些添加到培養(yǎng)基中的物質(zhì)，它們并不促進(jìn)微生物的生長，但能直接 通過微生物的生物合成過程結(jié)合到產(chǎn)物分子上去，自身結(jié)構(gòu)基本不 變，而產(chǎn)物產(chǎn)量卻因此有較大的提高（前體使用時(shí)普遍采用流加的方法）。三十一、產(chǎn)物促進(jìn)劑：在發(fā)酵過程中添加的，既不是營養(yǎng)物又不是前體物質(zhì)，但是卻能提高產(chǎn)量的物質(zhì)。產(chǎn)物抑制劑：主要是一些對生產(chǎn)菌代謝途徑有某種調(diào)節(jié)能力的物質(zhì)。三十二、什么是培養(yǎng)基？簡述發(fā)酵培養(yǎng)基的特點(diǎn)和要求？培養(yǎng)基： 利用人工方法配

22、制的供微生物、植物和動(dòng)物細(xì)胞生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物的各種營養(yǎng)物質(zhì)的混合物。特點(diǎn)：培養(yǎng)基能夠滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟(jì)的合成。發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡可能的少，避免污染。培養(yǎng)基的原料應(yīng)因地制宜，價(jià)格低廉；且性能穩(wěn)定，資源豐富，便于取材、采購運(yùn)輸，適合大規(guī)模儲藏，能保證生產(chǎn)上的供應(yīng)。所選用的培養(yǎng)基應(yīng)能滿足總體工藝的要求，如不應(yīng)該影響通氣、提取、 純化及廢物處理等，及時(shí)分離、減少“三廢”。必須提供合成微生物細(xì)胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分。有利于減少培養(yǎng)基原料單耗，提高單位營養(yǎng)物質(zhì)所合成產(chǎn)物數(shù)量或最大產(chǎn)率。有利于提高培養(yǎng)基和產(chǎn)物的濃度，以提高單位容積發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力。有利于提高產(chǎn)物的合成速度，縮短發(fā)酵周期。所用原料盡可能

23、減少對發(fā)酵過程中通氣攪拌的影響，利于提高氧的利用率，降低能耗。三十三、簡述培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的一般步驟和應(yīng)注意的問題。步驟： 對培養(yǎng)基原料的選擇、對培養(yǎng)基各種成分用量的選擇以及對培養(yǎng)條件的選擇。 1、根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分確定時(shí)一些必須考慮的問題，初步確定可能的培養(yǎng)基成分；2、通過單因子實(shí)驗(yàn)最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基成分；3、當(dāng)培養(yǎng)基成分確定后，剩下的問題就是各成分最適的濃度，由于培養(yǎng)基成分很多，為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)常采用一些合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。注意問題：1、營養(yǎng)基質(zhì)的選擇（營養(yǎng)基質(zhì)種類、營養(yǎng)基質(zhì)原材料的質(zhì)量問題、營養(yǎng)基質(zhì)選擇的經(jīng)濟(jì)性原則）。2、培養(yǎng)基成分用量的確定（參照微生物細(xì)胞內(nèi)元素的比例確定、參照

24、碳氮比確定、其他因素）。 3、成分選擇（菌種的同化能力、代謝的阻遏和誘導(dǎo)、合適的C/N 比、 pH 的要求）。三十四、淀粉的性質(zhì)：1、 白 色 無 定 形 結(jié) 晶 粉 末 ， 存 在 于 很 多 植 物 組 織 中 。 無 還 原 性 、 無甜味、不溶于冷水、有機(jī)溶劑。2、 （C6H10O5） n 由 很 多 葡 萄 糖 分 子 通 過 -1,4- 糖 苷 鍵 和 -1,6-糖苷鍵連接而成的具有一定層次構(gòu)造的化學(xué)大分子。含水 分多、 含蛋白質(zhì)少的顆粒較大，多呈圓形或橢圓形；反之多呈較小的多角形。三十五、淀粉水解一般有幾種工藝？各有何特點(diǎn)？（酸解法、酶解法、酸酶結(jié) 合法）1、酸解法：是淀粉水解糖

25、制備的傳統(tǒng)方法，它是以無機(jī)酸為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡單、水解時(shí)間短、設(shè)備生產(chǎn)能力大。缺點(diǎn)：高溫高壓以及酸的腐蝕對設(shè)備有一定的要求；副反應(yīng)多，影響水解糖液的質(zhì)量；對原料要求嚴(yán)格，淀粉顆粒必須大小均勻，否則水解不均一不徹底。2、酶解法：（雙酶水解法）是用專一性很強(qiáng)的 -淀粉酶將原料淀粉水解為糊精和低聚糖（液化），再用糖化酶繼續(xù)水解為葡萄糖的制糖工藝（糖化）。優(yōu)點(diǎn)：條件溫和，設(shè)備要求低；酶專一性強(qiáng)，副反應(yīng)少；淀粉液初始濃度較高，對原料要求較低；糖液顏色淺，較純凈。缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長，需要專門的設(shè)備（培養(yǎng)酶），過濾困難（酶是蛋白質(zhì)）。3、酸酶法：是先將淀粉用酸水解成低

26、聚糖和糊精，再用糖化酶將其水解成葡萄糖的工藝。酶酸法：是先用 -淀粉酶將原料淀粉水解到一定程度，過濾除去雜質(zhì)后，再用酸完全水解的工藝。糖液質(zhì)量：酶解法（酸酶法酶酸法）酸解法糖液粘度：酸解法酸酶結(jié)合法酶解法水解時(shí)間：酶解法酸酶結(jié)合法酸解法三十六、實(shí)驗(yàn)室常用滅菌方法：1、化學(xué)滅菌：利用化學(xué)藥品的氧化作用或損傷細(xì)胞作用于微生物而將其殺死的方法。針對：環(huán)境、皮膚、器材等。2、射線滅菌：利用紫外線、高能電磁波或放射性物質(zhì)產(chǎn)生的 射線穿透微生物細(xì)胞進(jìn)行滅菌的方法。針對：無菌室、接種箱等。3、干熱滅菌：利用熱空氣將為生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)氧化的方法（160保溫1h）。針對：玻璃器皿、金屬器材和其他耐高溫的物品。4

27、、濕熱滅菌：利用飽和濕熱蒸汽是微生物體內(nèi)蛋白質(zhì)變性進(jìn)行滅菌的方法（ 121 2030min）。針對：培養(yǎng)基、發(fā)酵設(shè)備、附屬設(shè)備、管道等。優(yōu)點(diǎn)：蒸汽來源容易、成本低、本身無毒高溫蒸汽穿透力強(qiáng)、加速蛋白質(zhì)變性和微生物死亡、滅菌徹底操作簡單細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)含水量高、易變性。（最常用、最有效的滅菌方法）5、過濾除菌：利用過濾方法阻留微生物的方法。針對：制備無菌空氣。6、火焰滅菌（灼燒滅菌）：（最簡單的干熱滅菌法）在火焰上灼燒的方法。針對：接種針、刀、鑷、玻璃棒、三角瓶等。三十七、培養(yǎng)基的滅菌方法：1、分批滅菌（間歇滅菌、實(shí)罐滅菌）：升溫、保溫、冷卻。實(shí)消 ： 分批滅菌，就是將配置好的培養(yǎng)基全部輸入到發(fā)酵罐

28、內(nèi)或其他裝置中，通過蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備加熱至滅菌溫度后維持一定的時(shí)間，再冷卻至接種溫度，這一過程稱之為實(shí)罐滅菌。優(yōu)點(diǎn)：無需專門的滅菌設(shè)備，設(shè)備投資少；滅菌效果可靠，對滅菌用蒸汽要求低滅菌溫度低。缺點(diǎn)：時(shí)間長而對培養(yǎng)基成分破壞大；操作難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。2、連續(xù)滅菌（高溫瞬時(shí)：使蛋白質(zhì)變性；保護(hù)營養(yǎng)成分、滅菌）連消： 連續(xù)滅菌，將培養(yǎng)基通過專門設(shè)計(jì)的滅菌器，進(jìn)行連續(xù)流滅菌后進(jìn)入預(yù)先滅過菌的發(fā)酵罐中的滅菌方式。優(yōu)點(diǎn)： 采用高溫快速滅菌法；可以把培養(yǎng)基按其性質(zhì)分開滅菌；有利于自動(dòng)控制；節(jié)省冷卻水。缺點(diǎn)：投資費(fèi)用高；對物料要求高；蒸汽用量大。三十八、影響培養(yǎng)基滅菌的因素：1、培養(yǎng)基成分（油脂、糖類、

29、蛋白質(zhì)會增加微生物的耐熱性）2、培養(yǎng)基成分的顆粒度（顆粒越大、蒸汽穿透用時(shí)越長、滅菌難）3、培養(yǎng)基的pH（ pH 越低，滅菌所需時(shí)間越短）4、微生物細(xì)胞含水量（含水量越少、蛋白質(zhì)越不易變性、滅菌時(shí)間越長）5、微生物性質(zhì)與數(shù)量（細(xì)菌的營養(yǎng)體、酵母、霉菌的菌絲體對熱較為敏感，放線菌、霉菌孢子對熱的抵抗力較強(qiáng)）6、冷空氣排出情況7、泡沫（易形成隔熱層、不易殺死其中潛伏的微生物）8、攪拌（使培養(yǎng)基均勻、不造成局部過熱或滅菌死角）三十九發(fā)酵使用空氣凈化標(biāo)準(zhǔn)是什么？“無菌空氣”是指通過除菌處理使空氣中含菌量降到零或極低，從而使污染的可能性將至極小。一般按10-3計(jì)算（1000次發(fā)酵周期所用的無菌空氣只允許

30、1次染菌） 。 合適的空氣狀態(tài)（溫度、 濕度） ， 除去微生物顆粒、滿足生物細(xì)胞培養(yǎng)需要。（南方、近地、工業(yè)城市較北方、遠(yuǎn)地、農(nóng)村含菌量高）四十、空氣除菌、凈化方法：1、熱殺菌（有效可靠，對設(shè)備要求較高、消耗大量能源、成本高）2、輻射殺菌：破壞蛋白質(zhì)等活性物質(zhì)（表面滅菌、有限空間內(nèi)的空氣滅菌）3、靜電除菌：利用靜電引力吸附帶電粒子達(dá)到除塵滅菌的目的（效率低、能耗少）4、過濾除菌：通過過濾介質(zhì)阻截微生物（制備無菌空氣）四十一、空氣過濾除菌預(yù)處理的目的（標(biāo)準(zhǔn)）和工藝流程（步驟）：目的：1、提高壓縮空氣的潔凈度，降低空氣過濾器的負(fù)荷2、去除壓縮后空氣中所帶的油水，以合適的空氣濕度和溫度進(jìn)入空氣過濾器

31、。工藝流程：采風(fēng)塔、粗過濾器（除塵）、空氣壓縮機(jī)、空氣貯罐（穩(wěn)壓）、空氣冷卻器、氣液分離器（除水除油）、空氣加熱器（增加相對溫度）、空氣過濾器。四四 十二、介質(zhì)過濾除菌原理：當(dāng)氣流通過濾層時(shí)，基于濾層纖維的層層阻礙，迫使空氣在流動(dòng)過程中出現(xiàn)無數(shù)次改變氣速大小和方向的繞流運(yùn)動(dòng)，從而使微生物顆粒與濾層纖維間產(chǎn)生慣性撞擊截留、攔截截留、布朗擴(kuò)散截留、重力沉降及靜電引力等作用，將其中的塵埃和微生物截留在介質(zhì)層內(nèi)，達(dá)到過濾除菌的目的。四十三、消毒：是指殺死病原微生物、但不一定能殺死細(xì)菌芽孢的方法。滅菌 ：是指把物體上所有的微生物（包括細(xì)菌芽孢在內(nèi)）全部殺死的方法。（防腐： 是指防止或抑制微生物生長繁殖的方法。用于防腐的化學(xué)藥物叫做防腐劑。無菌：不含活菌的意思，是滅菌的結(jié)果。防止微生物進(jìn)入機(jī)體或物體的操作技術(shù)稱為無菌操作。） 四十四、營養(yǎng)基質(zhì)（底物）：是指供微生物生長及產(chǎn)物合成的原料，主要包括碳源、氮源、無機(jī)鹽、微量元素和生長調(diào)