微生物工程考試

1、名詞解釋微生物工程：利用生物特性和發(fā)酵理論，通過現(xiàn)代化的工程技術(shù)手段，進行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，使受培養(yǎng)的微生物或者動植物細(xì)胞積累所需產(chǎn)品的一門技術(shù)學(xué)科。是生物技術(shù)的重要組成部分。工業(yè)上發(fā)酵：泛指利用微生物制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過程。包括厭氧培養(yǎng)生產(chǎn)過程和通氣培養(yǎng)生產(chǎn)過程。產(chǎn)品有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體本身、酶等。工業(yè)菌種的育種：通過遺傳學(xué)原理和技術(shù)對某個用于特定生物技術(shù)目的的菌株進行的多方位改造。通過改造，使現(xiàn)存優(yōu)良性狀強化，除去不良性質(zhì)或增加新的性狀。代謝：細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一切化學(xué)反應(yīng)的總稱。包括分解代謝和合成代謝。代謝調(diào)節(jié)：指微生物代謝方向和速度按照微生物的需要而改變的一種作用。微生物代謝的控制：指

2、運用人為的方法對微生物的代謝調(diào)節(jié)進行遺傳改造和條件的控制，以按照人們的愿望，生產(chǎn)有用的微生物制品。初級代謝：一般將微生物通過代謝活動產(chǎn)生的自身繁殖做必需的物質(zhì)和能量的過程，稱為初級代謝。該過程的產(chǎn)物即為初級代謝產(chǎn)物。如氨基酸、核苷類、酶或輔酶等。次級代謝：指微生物在一定的生長時期，以初級代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對于該微生物沒有明顯的生理功能，且非生長繁殖所必需的物質(zhì)的過程。這一過程的產(chǎn)物即為次級代謝產(chǎn)物。如抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等。分批發(fā)酵：簡單的過程，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。整個過程中菌的濃度、營養(yǎng)成分的濃度和產(chǎn)物的濃度等參數(shù)都隨時間變化

3、。優(yōu)點：操作簡單，周期短，染菌機會少，生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量容易掌握。缺點：產(chǎn)率低，不適于測定動力學(xué)數(shù)據(jù)。補料分批培養(yǎng)：在分批培養(yǎng)的過程中補入新鮮的料液，以克服營養(yǎng)不足而導(dǎo)致發(fā)酵過早結(jié)束的缺點。只有料液的加入沒有料液的取出。半連續(xù)培養(yǎng)：在補料分批培養(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)。如四環(huán)素發(fā)酵。連續(xù)培養(yǎng)：發(fā)酵過程中一邊補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。達到穩(wěn)定狀態(tài)后，整個過程中菌的濃度、產(chǎn)物濃度、限制性基質(zhì)濃度都是恒定的。天然培養(yǎng)基：采用化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分還不恒定的各種植物和動物組織或微生物浸出物、水解液等物質(zhì)制成的。適用于各類異養(yǎng)微生物生長，而

4、一般自養(yǎng)微生物都不能生長。合成培養(yǎng)基：用化學(xué)成分和數(shù)量完全了解的物質(zhì)配制而成的。成分精確，重復(fù)性強，可以減少不能控制的因素。適用于在實驗室范圍作有關(guān)營養(yǎng)、代謝、分類鑒定、生物測定及選育菌種、遺傳分析等定量研究工作。但一般微生物在合成培養(yǎng)基上生長較慢，有些微生物營養(yǎng)要求復(fù)雜，在合成培養(yǎng)基上不能生長。半合成培養(yǎng)基：采用一部分天然有機物作碳源、氮源和生長因子的來源，再適當(dāng)加入一些化學(xué)藥品以補充無機鹽成分，使其更能充分滿足微生物對營養(yǎng)的需要。大多數(shù)微生物都能在此類培養(yǎng)基上生長繁殖，故在微生物工業(yè)上和試驗研究中被廣泛使用。富集/增殖培養(yǎng)基：適合某種微生物生長而不適合其他微生物生長，從而達到從自然界分離這

5、種微生物的目的。鑒別培養(yǎng)基：根據(jù)微生物能否利用培養(yǎng)基中某種營養(yǎng)成分，借助指示劑的顯色反應(yīng)，以鑒別不同種類的微生物。選擇培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)以抑制不需要菌的生長，而促進某種需要菌的生長。理論轉(zhuǎn)化率：理想狀態(tài)下根據(jù)微生物的代謝途徑進行物料衡算，得出的轉(zhuǎn)化率大小。實際轉(zhuǎn)化率：實際發(fā)酵過程中轉(zhuǎn)化率的大小。培養(yǎng)基：廣義上講是指一切可供微生物細(xì)胞生長繁殖所需的一組營養(yǎng)物質(zhì)和原料。同時培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)提供營養(yǎng)外的其他所必需的條件。液晶狀態(tài)：指某些有機物在發(fā)生固相到液相轉(zhuǎn)變時的過渡狀態(tài)。發(fā)酵熱：發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。凈熱量：在發(fā)酵過程中產(chǎn)生菌分解基質(zhì)產(chǎn)生熱量、機械攪拌產(chǎn)生熱量，而罐壁散

6、熱、水分蒸發(fā)、空氣排氣帶走熱量。各種產(chǎn)生的熱量和各種散失的熱量代數(shù)和就叫做凈熱量。生物熱：在發(fā)酵過程中，菌體不斷利用培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)，將其分解氧化而產(chǎn)生熱量，其中一部分用于合成高能化合物提供細(xì)胞合成和代謝產(chǎn)物合成所需要的熱量，其余一部分以熱的形式散發(fā)出來，這散發(fā)出來的熱就叫做生物熱。最適溫度：是一種相對概念，指在該溫度下最適于菌的生長或發(fā)酵產(chǎn)物的合成。最適發(fā)酵溫度與菌種、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)基條件和菌體生長階段有關(guān)。在整個發(fā)酵周期內(nèi)僅選擇一個最適培養(yǎng)溫度不一定好。臨界氧濃度：指不影響菌體呼吸所允許的最低氧濃度，或微生物對發(fā)酵液中溶解氧濃度的最低要求。延滯期：菌體沒有分裂只有生長。當(dāng)接種入一個新的

7、環(huán)境，細(xì)胞內(nèi)的核算、酶等稀釋，這是細(xì)胞不能分裂。對數(shù)生長期：當(dāng)細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞分裂相關(guān)的物質(zhì)濃度達到一定程度，細(xì)胞開始分裂。這時細(xì)胞生長很快，比生長速率接近常數(shù)。直接參數(shù)：通過儀器或其它分析手段可以測得的參數(shù)。間接參數(shù)：將直接參數(shù)經(jīng)過計算得到的參數(shù)。在線檢測參數(shù)：不經(jīng)取樣直接從發(fā)酵罐上安裝的儀表上得到的參數(shù)。離線檢測參數(shù)：取出樣后測定得到的參數(shù)。生產(chǎn)能力：單位時間內(nèi)單位罐體積的產(chǎn)物積累。發(fā)酵動力學(xué)：研究發(fā)酵過程中菌體生長、基質(zhì)消耗、產(chǎn)物生成的動態(tài)平衡及其內(nèi)在規(guī)律。動力學(xué)：是對細(xì)胞群體的動力學(xué)行為的描述。確定論模型：不考慮細(xì)胞之間的差別，而是取性質(zhì)上的平均值，在此基礎(chǔ)上建立的模型稱為確定論模型。概率

8、論模型：考慮每個細(xì)胞之間的差別。結(jié)構(gòu)模型：在考慮細(xì)胞組成變化基礎(chǔ)上建立起來的模型。非結(jié)構(gòu)模型：菌體視為單組份的模型。均衡生長：細(xì)胞內(nèi)各種成分均以相同比例增加。非均衡生長：由于各組分合成速率不同而使各組分增加比例不同。生長模型的簡化一般采用均衡生長的非結(jié)構(gòu)模型。分離化模型： 將細(xì)胞作為與培養(yǎng)液分離的生物相處理所建立的模型。在細(xì)胞濃度很高時采用。均一化模型：把細(xì)胞和培養(yǎng)液視為一相建立的模型。得率：被消耗的物質(zhì)和所合成物質(zhì)之間的量的關(guān)系。產(chǎn)物得率：指每消耗1g（或mol）基質(zhì)所合成的產(chǎn)物g數(shù)（或mol數(shù)）。生長得率：指每消耗1g（或mol）基質(zhì)所產(chǎn)生的菌體重量。轉(zhuǎn)化率：指投入的原料與合成產(chǎn)物數(shù)量之比

9、?；|(zhì)比消耗速率：指每克菌體在一小時內(nèi)消耗的營養(yǎng)物質(zhì)的量。表示細(xì)胞對營養(yǎng)物質(zhì)利用的速率或效率。產(chǎn)物比生長速率：指每克菌體在一小時內(nèi)合成產(chǎn)物的量。表示細(xì)胞合成產(chǎn)物的速度或能力。發(fā)酵周期：指接種開始至培養(yǎng)結(jié)束放罐這一段時間。容量產(chǎn)率：指單位時間內(nèi)單位反應(yīng)器容積的產(chǎn)物。單一限制性基質(zhì)：指在培養(yǎng)微生物的營養(yǎng)物中，對微生物的生長起到限制作用的營養(yǎng)物。恒化器：以某種必需的營養(yǎng)作為生長限制基質(zhì)，通過控制流加速率造成適應(yīng)這種條件的細(xì)胞生長密度和生長速率，培養(yǎng)液中限制性底物濃度保持恒定。恒濁器：通過控制生長限制性基質(zhì)的流量維持恒定的菌體密度。培養(yǎng)基滅菌：從培養(yǎng)基中殺滅有生活能力的細(xì)菌營養(yǎng)體及其孢子，或從中將其除

10、去。滅菌：用物理或化學(xué)方法殺死或出去環(huán)境中所有微生物，包括營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。消毒：用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、器皿內(nèi)外的病原微生物。致死溫度：殺死微生物的極限溫度稱致死溫度。致死時間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需的時間稱為致死時間。微生物的熱阻：指微生物在某一特定條件下（主要是溫度和加熱方式）的致死時間。相對熱阻：指某一微生物在某條件下的致死時間與另一微生物在相同條件下的致死時間的比值。無菌空氣：通過除菌處理使空氣中含菌量降低在一個極低的百分?jǐn)?shù)，從而能控制發(fā)酵污染至極小的機會。過濾除菌：利用有孔介質(zhì)從氣體中除去微生物。種子罐：以確保發(fā)酵罐培養(yǎng)所必需的菌體量為目的。發(fā)酵罐：為一個

11、特定生物化學(xué)過程的操作提供良好而滿意的環(huán)境的容器。承擔(dān)產(chǎn)物的生產(chǎn)任務(wù)。固體發(fā)酵：微生物在具有一定溫度和濕度的固體表面進行生長繁殖稱為固體發(fā)酵。理化相關(guān)：純屬物質(zhì)理化性質(zhì)變化所引起的參數(shù)相關(guān)。生物相關(guān)：指通過生物細(xì)胞的生命或從所引起的參數(shù)之間耦合相關(guān)。雜菌：在發(fā)酵培養(yǎng)中侵入了有礙生產(chǎn)的其他微生物。總?cè)揪剩阂荒陜?nèi)發(fā)酵染菌的批次與總投料批次數(shù)之比。設(shè)備染菌率：統(tǒng)計發(fā)酵罐或其他設(shè)備的染菌率，有利于查找因設(shè)備缺陷而造成的染菌原因。不同品種發(fā)酵的染菌率：統(tǒng)計不同品種發(fā)酵的染菌率，有助于查找不同品種發(fā)酵染菌的原因。不同發(fā)酵階段的染菌率：將整個發(fā)酵周期分成前期、中期、后期三個階段，分別統(tǒng)計其染菌率。季節(jié)染菌

12、率：統(tǒng)計不同季節(jié)的染菌率，可以采取相應(yīng)措施制服染菌。操作染菌率：統(tǒng)計操作中的染菌率，一方面可以分析染菌原因，另一方面可以考核操作人員的滅菌技術(shù)水平。死角：滅菌時因某些原因使滅菌溫度達不到或不易達到的局部地區(qū)。題目1. 什么是微生物工程？利用生物特性和發(fā)酵理論，通過現(xiàn)代化的工程技術(shù)手段，進行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，使受培養(yǎng)的微生物或者動植物細(xì)胞積累所需產(chǎn)品的一門技術(shù)學(xué)科。是生物技術(shù)的重要組成部分。2. 微生物發(fā)酵生產(chǎn)的特點？一步生產(chǎn)（由一系列極其復(fù)雜的生化反應(yīng)組成，反應(yīng)所需的各種酶均包含在微生物細(xì)胞內(nèi)）、反應(yīng)條件溫和、原料純度要求低、設(shè)備的通用性、對環(huán)境污染相對較小、反應(yīng)液的流體力學(xué)性質(zhì)不同。3. 優(yōu)良

13、的生產(chǎn)菌種應(yīng)該具備什么特性？生產(chǎn)力：能在廉價的培養(yǎng)基上迅速生長，所需代謝產(chǎn)物產(chǎn)量高，其它代謝物少；操作性：培養(yǎng)條件簡單，發(fā)酵易控制，產(chǎn)品易分離；穩(wěn)定性：抗噬菌體能力強，菌種純粹，不易變異退化；安全性：非致病菌，不產(chǎn)有害生物活性物質(zhì)或毒素。4. 什么是菌種的自然選育？5. 菌種選育的方法有哪些？其主要操作方式是什么？根據(jù)資料直接向科研單位、高等院校、工廠或菌種保藏部門索取或購買；從大自然中分離篩選新的微生物菌種：采樣、預(yù)處理、富集培養(yǎng)、篩選、鑒定。新菌種分離篩選的步驟：定方案：查閱資料，了解所需菌種的生長培養(yǎng)特性；采樣：有針對性的采集樣品；增殖：通過控制養(yǎng)分和培養(yǎng)條件，使所需菌種增殖培養(yǎng)后，在數(shù)

14、量上占優(yōu)勢；分離：利用分離技術(shù)得到純種；發(fā)酵性能測定：進行生產(chǎn)性能測定。包括形態(tài)、培養(yǎng)特征、營養(yǎng)要求、生理生化特性、發(fā)酵周期、產(chǎn)品品種和產(chǎn)量、耐受最高溫度、生長和發(fā)酵最適溫度、最適pH值、提取工藝等6. 菌種保藏的主要方法有哪些？菌種保藏中心主要采取哪些方法保藏菌種？7. 微生物代謝、代謝調(diào)節(jié)、代謝工程的概念。代謝：細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一切化學(xué)反應(yīng)的總稱。包括分解代謝和合成代謝。代謝調(diào)節(jié)：指微生物代謝方向和速度按照微生物的需要而改變的一種作用。微生物代謝的控制：指運用人為的方法對微生物的代謝調(diào)節(jié)進行遺傳改造和條件的控制，以按照人們的愿望，生產(chǎn)有用的微生物制品。8. 微生物代謝的調(diào)節(jié)方式及分支合成途徑的

15、調(diào)節(jié)方式。9. 初級代謝和次級代謝調(diào)節(jié)的異同。10. 需要控制的發(fā)酵條件主要有哪些？怎樣對發(fā)酵條件進行控制？發(fā)酵培養(yǎng)基、溫度、pH、氧、二氧化碳、泡沫。溫度控制一般原則：接種后發(fā)酵溫度有下降趨勢，此時可適當(dāng)升高溫度，以利于孢子萌發(fā)和菌體的生長繁殖；待發(fā)酵溫度開始上升后，應(yīng)保持在菌體的最適生長溫度；到主發(fā)酵旺盛階段，溫度應(yīng)控制在比最適生長溫度低些，即代謝產(chǎn)物合成的最適溫度；到發(fā)酵后期，溫度下降，此時適當(dāng)升高溫度可提高產(chǎn)量。溫度控制的方法：冷卻時主要的方法，利用發(fā)酵罐的熱交換裝置進行降溫，若氣溫較高，冷卻水溫度也較高時，多采用冷鹽水進行降溫。pH的控制：調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)料的pH；在基礎(chǔ)料中加入維持pH的

16、物質(zhì)；通過補料調(diào)節(jié)pH；當(dāng)補料與調(diào)pH 發(fā)生矛盾時，加酸堿調(diào)pH。采用合適的pH調(diào)節(jié)劑，發(fā)酵不同的階段也應(yīng)采取不同的pH值。pH控制不僅要考慮最佳pH值，而且要根據(jù)生長階段考察對pH的要求。在pH控制中還要采用合適的調(diào)節(jié)方法。溶氧的控制：調(diào)節(jié)通風(fēng)與攪拌；限制基礎(chǔ)培養(yǎng)基的濃度，使發(fā)酵器內(nèi)的生物體濃度維持于適當(dāng)水平；并以補料方式供給某些營養(yǎng)成分而控制菌體生長率和呼吸率。CO2的控制：在發(fā)酵液中的CO2濃度變化不像溶解氧那樣有一定的規(guī)律。它的大小受到許多因素的影響，如細(xì)胞的呼吸強度、發(fā)酵液的流變學(xué)特性、通氣攪拌程度、罐壓大小、設(shè)備規(guī)模等。在發(fā)酵過程中通常通過調(diào)節(jié)通風(fēng)和攪拌來控制。泡沫的控制：目的在于

17、打碎泡沫液膜，使氣相和液相分離。因此，可以通過化學(xué)方法，降低泡沫液膜的表面張力，使泡沫破滅；也可以用物理方法，使泡沫液膜的某些部分局部受力，打破液膜原來的受力平衡而破裂11. 補料分批發(fā)酵過程中補料控制的目的？所補物料的類型、補料的原則及控制策略。補料控制的目的：解除基質(zhì)過濃的抑制；解除產(chǎn)物的反饋抑制；解除葡萄糖分解代謝阻遏效應(yīng)。所補物料的類型：微生物能源和碳源；菌體所需要的氮源；微量元素或無機鹽。補料的原則：控制微生物的中間代謝，使之向著有利于產(chǎn)物積累的方向進行。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，在中間補料控制時，必須選擇恰當(dāng)?shù)姆答伩刂茀?shù)和補料速率。補料控制策略：大多數(shù)補料分批發(fā)酵均補加生長限制性基質(zhì)。對補

18、料控制參數(shù)（反饋控制參數(shù)）的選擇 & 補料速率的確定。12. 發(fā)酵過程中產(chǎn)生泡沫的原因，泡沫對發(fā)酵的危害，發(fā)酵過程中防止和消除泡沫的方法。泡沫產(chǎn)生的原因：由外界引進的氣流被機械的分散形成（通風(fēng)、攪拌）；發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體聚集生成（發(fā)泡性物質(zhì)）。Ø 通氣攪拌的強烈程度：通氣大、攪拌強烈可使泡沫增多。發(fā)酵前期培養(yǎng)基營養(yǎng)成分消耗少且成分豐富，易起泡。應(yīng)先開小通氣量，再逐步加大；攪拌轉(zhuǎn)速也是如此。也可在基礎(chǔ)料中加入消泡劑。Ø 培養(yǎng)基配比與原料組成：培養(yǎng)基營養(yǎng)豐富，粘度大，產(chǎn)生泡沫多而持久。Ø 菌種、種子質(zhì)量和接種量：菌種質(zhì)量好，生長速度快，可溶性氮源較快被利用，

19、泡沫產(chǎn)生幾率就少。菌種生長慢的可以加大接種量。Ø 滅菌質(zhì)量：培養(yǎng)基滅菌質(zhì)量不好，糖氮被破壞，抑制微生物生長，使種子菌絲自溶，產(chǎn)生大量泡沫，加消泡劑也無效。起泡的危害：降低發(fā)酵設(shè)備的利用率；增加的菌群的非均一性；增加了染菌機會；導(dǎo)致產(chǎn)物的損失；消泡劑會給后提取工序帶來困難。Ø 降低生產(chǎn)力：發(fā)酵罐中，為容納泡沫，防止溢出而降低裝量。Ø 引起原料浪費：若設(shè)備容積不能留有容納泡沫的余地，氣泡會引起原料流失，造成浪費。Ø 影響菌的呼吸：若氣泡穩(wěn)定，不破碎，那么隨著微生物呼吸，氣泡中充滿了CO2，而且不能與空氣中的氧進行交換，這樣就影響了菌的呼吸。Ø 引起

20、染菌：由于泡沫增多而引起逃液，在排氣管中粘上培養(yǎng)基，就會長菌。隨著時間延長，雜菌會長入發(fā)酵罐而造成染菌。大量泡沫由灌頂進一步滲到軸封，軸封處的潤滑油可起到消泡的作用，從軸封處落下的泡沫往往引起雜菌污染。發(fā)酵過程中防止和消除泡沫的方法：可以通過化學(xué)方法，降低泡沫液膜的表面張力，使泡沫破滅；也可以用物理方法，使泡沫液膜的某些部分局部受力，打破液膜原來的受力平衡而破裂。13. 什么是生物反應(yīng)動力學(xué)？研究各種環(huán)境因素與微生物代謝活動之間相互作用隨時間變化的規(guī)律。14. 畫圖說明發(fā)酵過程動力學(xué)的三個類型及其特征。生長產(chǎn)物合成偶聯(lián)型：Ø 特點：菌體生長、碳源利用和產(chǎn)物形成幾乎都在相同時間出現(xiàn)高峰

21、。（直接相關(guān)）Ø 兩種情況：菌體生長類型（產(chǎn)物就是菌體）；代謝產(chǎn)物類型（產(chǎn)物是碳源的直接氧化物）。生長產(chǎn)物合成半偶聯(lián)型：Ø 特點：第一時期，菌體迅速增長，產(chǎn)物很少或無；第二時間，產(chǎn)物高速形成，生長可能有第二峰；碳源利用出現(xiàn)兩個高峰。（部分相關(guān)）Ø 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，產(chǎn)量較高。Ø 分為兩類：產(chǎn)物的形成是經(jīng)過連鎖反應(yīng)過程；產(chǎn)物的形成不經(jīng)過中間產(chǎn)物的積累。生長代謝產(chǎn)物非偶聯(lián)型：Ø 多數(shù)次生代謝產(chǎn)物的發(fā)酵屬這種類型。Ø 產(chǎn)物合成速率與碳源利用也不存在定量關(guān)系。Ø 產(chǎn)量遠低于碳源耗量，無準(zhǔn)量關(guān)系。15

22、. 說明分批培養(yǎng)過程中發(fā)酵液中細(xì)胞濃度、基質(zhì)濃度和產(chǎn)物濃度的變化情況。微生物生長分為四個時期：延滯期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期、死亡期。延滯期：菌體沒有分裂只有生長，因為當(dāng)菌種接種入一個新的環(huán)境后，細(xì)胞內(nèi)的核酸、酶等稀釋，這時細(xì)胞不能分裂；當(dāng)細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞分裂相關(guān)的物質(zhì)濃度達到一定程度，細(xì)胞開始分裂，這時細(xì)胞生長很快，比生長速率幾近常數(shù)，這個時期稱為對數(shù)生長期；隨著細(xì)胞生長，培養(yǎng)液中的營養(yǎng)物質(zhì)減少，廢物積累，導(dǎo)致細(xì)胞的生長速率下降，進入減速期和穩(wěn)定期；最后當(dāng)細(xì)胞死亡速率大于生成速率，進入死亡期。16. 連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點和缺點是什么？連續(xù)培養(yǎng)：發(fā)酵過程中一邊補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

23、積維持恒定。達到穩(wěn)定狀態(tài)后，整個過程中菌的濃度、產(chǎn)物濃度、限制性基質(zhì)濃度都是恒定的。優(yōu)點：有利于縮短發(fā)酵周期，提高勞動生產(chǎn)率；連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)過程比較穩(wěn)定、均衡，各項參數(shù)也較恒定，便于自動化控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；由于連續(xù)發(fā)酵采用管道化合自動化生產(chǎn)，明顯降低勞動強度。缺點：以中間代謝產(chǎn)物為發(fā)酵產(chǎn)品的發(fā)酵，在理論和實踐上都沒有完全解決；菌種不穩(wěn)定的話，長期連續(xù)培養(yǎng)會引起菌種退化，降低產(chǎn)量；長時間連續(xù)發(fā)酵中隊發(fā)酵設(shè)備和空氣凈化系統(tǒng)的無菌要求更高，長時間補料染菌機會大大增加；對于某些原材料價格昂貴的產(chǎn)品，由于連續(xù)發(fā)酵對基質(zhì)利用率較低，往往造成生產(chǎn)成本的增加。17. 在發(fā)酵過程中污染雜菌會造成什么損失？可以采

24、取什么措施減少雜菌污染？發(fā)酵過程中夾雜雜菌的后果：Ø 生產(chǎn)菌和雜菌同時生長，生產(chǎn)菌喪失生產(chǎn)能力；Ø 連續(xù)發(fā)酵過程中，雜菌的生長速度有時會比生產(chǎn)菌更快，結(jié)果使發(fā)酵罐中以雜菌為主；Ø 雜菌及其產(chǎn)生的物質(zhì)，使提取精制發(fā)生困難，雜菌會降解目的產(chǎn)物；Ø 雜菌會污染最終產(chǎn)品；Ø 發(fā)酵時如污染噬菌體，可使生產(chǎn)菌發(fā)生溶菌現(xiàn)象。工業(yè)上具體措施包括：Ø 使用的培養(yǎng)基和設(shè)備須經(jīng)過滅菌；Ø 好氧培養(yǎng)中使用的空氣應(yīng)經(jīng)過除菌處理；Ø 設(shè)備應(yīng)嚴(yán)密，發(fā)酵罐維持正壓環(huán)境；Ø 培養(yǎng)過程中加入的物料應(yīng)經(jīng)過滅菌；Ø 使用無污染的純粹種

25、子。18. 滅菌的方法有哪些？培養(yǎng)基滅菌主要用什么方法？化學(xué)法：化學(xué)藥品滅菌法物理法：干熱滅菌法、射線滅菌法、濕熱滅菌、過濾除菌19. 什么是培養(yǎng)基的分批滅菌？說明分批滅菌的過程和注意事項。在發(fā)酵罐中進行實罐滅菌，是典型的分批滅菌。包括升溫、保溫、降溫三個過程。保證間歇滅菌成功的因素有：內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理（無死角），焊縫及軸封裝置可靠，蛇管無穿孔現(xiàn)象；壓力穩(wěn)定的蒸汽；合理的操作方法。培養(yǎng)基分批滅菌過程中注意事項：溫度和壓力的關(guān)系；泡沫問題；投料過程中，麩皮和豆餅粉等固形物在罐壁上殘留的問題；滅菌結(jié)束后應(yīng)立即引入無菌空氣保壓。20. 發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)要求。應(yīng)具有嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)；良好的液體混合特性；好的傳質(zhì)和傳

26、熱效率；具有配套而又可靠的檢測、控制儀表。結(jié)構(gòu)：罐體；攪拌器和擋板；消泡器；聯(lián)軸器及軸承；變速裝置；空氣分布裝置；軸封；冷卻裝置。21. 發(fā)酵罐主要分為哪幾個類型？各包括哪些結(jié)構(gòu)？按微生物生長代謝需要分類 好氧：需要強烈的通風(fēng)攪拌，目的是提高氧在發(fā)酵液中的傳質(zhì)系數(shù)。 厭氧：不需要通氣。按發(fā)酵罐設(shè)備特點分類 機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐：包括循環(huán)式以及非循環(huán)式的通風(fēng)式發(fā)酵罐和自吸式發(fā)酵罐等。 非機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐：包括循環(huán)式的氣提式、液提式發(fā)酵罐，以及非循環(huán)式的排管式和噴射式發(fā)酵罐。按容積分類 500L以下的是實驗室發(fā)酵罐；5005000L是中式發(fā)酵罐；5000L以上是生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)酵罐。密閉厭氧發(fā)酵罐：要

27、求能封閉；能承受一定壓力；有冷卻設(shè)備；罐內(nèi)盡量減少裝置；消滅死角；便于清洗滅菌。 罐的上、下部都是錐形的；上部有物料口、冷卻水口、二氧化碳和氣體出入口和壓力表開口等；溫度控制采用罐內(nèi)蛇管和罐外壁直接水噴淋相結(jié)合，排料管在罐的底部。機械攪拌發(fā)酵罐：均有適宜的徑高比；能承受一定的壓力；保證發(fā)酵液必需溶解的氧；具有足夠的冷卻面積；盡量減少死角，避免染菌；攪拌器的軸封應(yīng)嚴(yán)密，防菌量減少泄露。 結(jié)構(gòu)：罐體；攪拌器和擋板；消泡器；聯(lián)軸器及軸承；變速裝置；空氣分布裝置；軸封；冷卻裝置。22. 發(fā)酵染菌的原因及如何處理發(fā)酵染菌？種子帶菌、接種時罐壓跌零、培養(yǎng)基滅菌不透、空氣系統(tǒng)帶菌、攪拌軸密封泄露、泡沫冒頂、

28、夾套穿孔、蛇管穿孔、接種管穿孔、閥門泄露、罐蓋漏、其他設(shè)備漏、操作問題。外界帶入雜菌（取樣、補料帶入）、設(shè)備穿孔、空氣系統(tǒng)帶菌、停電罐壓跌零、接種、蒸汽壓力不夠或蒸汽量不足、管理問題、操作違反規(guī)程、種子帶菌。從染菌規(guī)模分析染菌原因：大批發(fā)酵罐染菌：空氣系統(tǒng)；部分發(fā)酵罐染菌：前期可能是種子帶雜菌，或滅菌不徹底，中后期則可能是中間補料系統(tǒng)發(fā)生問題所造成的；個別發(fā)酵罐連續(xù)染菌：設(shè)備問題、設(shè)備的腐蝕磨損所引起的染菌會出現(xiàn)每批發(fā)酵染菌時間向前推移的現(xiàn)象；個別發(fā)酵罐偶然染菌：原因比較復(fù)雜、因為各種染菌途徑都可能引起。從染菌時間來分析：發(fā)酵早期染菌：種子帶菌、培養(yǎng)基和設(shè)備滅菌不徹底、設(shè)備或管道有死角；中、后

29、期染菌：中間補料、設(shè)備滲漏、操作不合理；從染菌類型來分析：耐熱性芽孢桿菌：死角或滅菌不徹底；球菌、酵母：可能是從蒸汽的冷凝水或空氣總帶來的；淺綠色菌落（革蘭氏陰性桿菌）：發(fā)酵罐的冷卻管或夾套滲漏；霉菌：滅菌不徹底或無菌操作不嚴(yán)格。種子帶菌的原因及防止：原因：無菌室的無菌條件不符合要求、培養(yǎng)基滅菌不徹底、操作不當(dāng)；防止：種子帶菌是發(fā)酵前期染菌的原因之一。在每次接種后應(yīng)留取少量的種子懸浮液進行平板、肉湯培養(yǎng)，借以說明是否是種子中帶雜菌。種子培養(yǎng)的設(shè)備和裝置有無菌室、滅菌鍋和搖瓶機等。發(fā)酵設(shè)備、管件的滲漏與配置發(fā)酵罐與管件的死角染菌后的挽救措施種子培養(yǎng)或種子罐中發(fā)現(xiàn)污染：發(fā)酵早期染菌可以適當(dāng)添加營養(yǎng)

30、物質(zhì)，重新滅菌后再接種發(fā)酵；中后期染菌，如果雜菌的生長將影響發(fā)酵的正常進行或影響產(chǎn)物的提取時，應(yīng)該提早放罐；有些發(fā)酵染菌后發(fā)酵液中的碳、氮源還較多，如果提早放罐，這些物質(zhì)會影響后處理提取時產(chǎn)品取不出，此時應(yīng)設(shè)法將碳、氮源消耗，再放罐提取。有時發(fā)酵罐偶爾染菌，原因一是又找不出，一般采取以下措施：連續(xù)滅菌系統(tǒng)前的料液貯罐在每年4-10月份（雜菌較旺盛生長的時間）加入0.2%甲醛，加熱至80度，存放處理4小時，以減少帶入培養(yǎng)液中的雜菌數(shù)；對染菌的罐，在培養(yǎng)液滅菌前先加甲醛進行進行空消處理，甲醛用量每立方米罐的體積升；對染菌的種子罐可以在罐內(nèi)放水后進行滅菌，滅菌后水量占罐體的三分之二以上，這時因為細(xì)菌

31、的芽孢較耐干熱而不耐濕熱。感染噬菌體后采用的方法：選育抗性菌株；輪換使用專一性不同的菌株；加化學(xué)藥物；將培養(yǎng)液重新滅菌后再接種；谷氨酸發(fā)酵在初期感染噬菌體，可以利用噬菌體只能在生長階段的細(xì)胞中繁殖的特點，將發(fā)酵正常并已培養(yǎng)了16-18小時的發(fā)酵液加入感染噬菌體的發(fā)酵液中，以等體積混合后再分開發(fā)酵。相關(guān)內(nèi)容微生物發(fā)酵生產(chǎn)的特點一步生產(chǎn)（由一系列極其復(fù)雜的生化反應(yīng)組成，反應(yīng)所需的各種酶均包含在微生物細(xì)胞內(nèi)）、反應(yīng)條件溫和、原料純度要求低、設(shè)備的通用性、對環(huán)境污染相對較小、反應(yīng)液的流體力學(xué)性質(zhì)不同。微生物工程對菌種的要求生產(chǎn)力：能在廉價的培養(yǎng)基上迅速生長，所需代謝產(chǎn)物產(chǎn)量高，其它代謝物少；操作性：培

32、養(yǎng)條件簡單，發(fā)酵易控制，產(chǎn)品易分離；穩(wěn)定性：抗噬菌體能力強，菌種純粹，不易變異退化；安全性：非致病菌，不產(chǎn)有害生物活性物質(zhì)或毒素。菌種的來源根據(jù)資料直接向科研單位、高等院校、工廠或菌種保藏部門索取或購買；從大自然中分離篩選新的微生物菌種：采樣、預(yù)處理、富集培養(yǎng)、篩選、鑒定。新菌種分離篩選的步驟定方案：查閱資料，了解所需菌種的生長培養(yǎng)特性；采樣：有針對性的采集樣品；增殖：通過控制養(yǎng)分和培養(yǎng)條件，使所需菌種增殖培養(yǎng)后，在數(shù)量上占優(yōu)勢；分離：利用分離技術(shù)得到純種；發(fā)酵性能測定：進行生產(chǎn)性能測定。包括形態(tài)、培養(yǎng)特征、營養(yǎng)要求、生理生化特性、發(fā)酵周期、產(chǎn)品品種和產(chǎn)量、耐受最高溫度、生長和發(fā)酵最適溫度、最

33、適pH值、提取工藝等。代謝調(diào)節(jié)的方式細(xì)胞透性的調(diào)節(jié)、代謝途徑區(qū)域化、代謝流向的調(diào)控、代謝速度的調(diào)控。代謝速度的調(diào)控（微生物細(xì)胞的代謝調(diào)節(jié)主要類型）酶合成調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)的是酶分子的合成量（在遺傳水平上發(fā)生）；酶活性調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)的是已有酶分子的活性（在酶化學(xué)水平上發(fā)生）。代謝參數(shù)（按性質(zhì)分為三類）物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣壓力、空氣流量、溶解氧、表觀粘度、排氣氧（二氧化碳）濃度等；化學(xué)參數(shù)：基質(zhì)濃度（糖、N、P）、pH、產(chǎn)物濃度、核酸量等；生物參數(shù)：菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體比生長速率、呼吸強度、基質(zhì)消耗速率、關(guān)鍵酶活力等。無抑制作用的細(xì)胞生長動力學(xué)Monod方程Monod發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的比生長速率與單一限制

34、性基質(zhì)（growth limiting nutrient）之間存在著一定的模式關(guān)系（飽和雙曲線函數(shù)），創(chuàng)建了生化工程中著名的Monod方程。=mS/(KS+S)連續(xù)滅菌的優(yōu)缺點優(yōu)點：保留較多的營養(yǎng)質(zhì)量；容易放大；較易自動控制；糖受蒸汽的影響較少；縮短滅菌周期；某些情況下可使發(fā)酵罐的腐蝕減少；發(fā)酵罐利用率高；蒸汽負(fù)荷均勻。缺點：設(shè)備比較復(fù)雜，投資較大?？諝獬姆椒ㄝ椛錅缇⒓訜釡缇?、靜電除菌、介質(zhì)過濾比擬放大的內(nèi)容：罐的幾何尺寸、通風(fēng)量、攪拌功率、傳熱面積和其他方面的放大問題，這些內(nèi)容都有一定的相互關(guān)系。比擬放大的依據(jù)：單位體積液體的攪拌消耗功率；攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)；溶氧系數(shù)；攪拌槳末端線速度；混合

35、時間；通過反饋控制條件，盡可能使重要環(huán)境因子一致。發(fā)酵染菌的危害發(fā)酵染菌能給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害，防止雜菌污染時任何發(fā)酵工廠的一項重要工作內(nèi)容。尤其是無菌程度要求較高的液體深層發(fā)酵，污染防止工作的重要性更為突出。幾乎所有的發(fā)酵工業(yè)，都有可能遭受雜菌的污染。染菌的結(jié)果，輕者影響產(chǎn)量或產(chǎn)品質(zhì)量，重者可能導(dǎo)致倒罐，甚至停產(chǎn)。液體通氣發(fā)酵：谷氨酸發(fā)酵味精制備的工藝流程谷氨酸 > 中和 > 脫色 > 除 > 濃縮 > 結(jié)晶 > 干燥 > 成品酒精生產(chǎn)原料：淀粉質(zhì)原料、糖質(zhì)原料、纖維質(zhì)原料工藝流程：原料粉碎、蒸煮糊化、糖化酒母的擴大培養(yǎng)擴大流程：原菌 > 斜面試

36、管 > 液體試管 > 三角瓶培養(yǎng) > 卡氏罐這一階段培養(yǎng)是擴大酒母種子的開始。生產(chǎn)上希望在這一階段培養(yǎng)得到細(xì)胞健壯、沒有雜菌的種子酵母。因此，無菌條件要求較嚴(yán)，酒培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分要求也較高。酒母罐培養(yǎng)流程：卡氏罐 > 小酒母罐 > 大酒母罐 > 成熟酒母送發(fā)酵車間從卡氏罐以后酒母的擴大培養(yǎng)屬于酒母車間進行培養(yǎng)。微生物工程復(fù)習(xí)課1、什么是微生物工程？利用生物特性和發(fā)酵理論，通過現(xiàn)代化的工程技術(shù)手段，進行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，使受培養(yǎng)的微生物或者動植物細(xì)胞積累所需產(chǎn)品的一門技術(shù)學(xué)科。是生物技術(shù)的重要組成部分。2、（1）傳統(tǒng)發(fā)酵：指描述酵母菌作用于果汁或麥芽汁產(chǎn)生氣泡的

37、現(xiàn)象，或者指酒的生產(chǎn)過程（2）生化和生理學(xué)意義的發(fā)酵：指微生物在無氧條件下，分解各種有機物產(chǎn)生能量的一種方式。或者指以有機物作為電子受體的氧化還原反應(yīng)。（3）工業(yè)發(fā)酵：泛指利用微生物制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過程2、微生物工程的發(fā)展經(jīng)過了哪幾個時期？（1）傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵：天然發(fā)酵（2）第一代微生物發(fā)酵技術(shù)：純培養(yǎng)技術(shù)的建立（3）第二代微生物發(fā)酵技術(shù)：深層培養(yǎng)技術(shù)（4）第三代微生物發(fā)酵技術(shù)：微生物工程2、發(fā)酵工程發(fā)展：自然發(fā)酵期奠基期發(fā)展期3、微生物發(fā)酵生產(chǎn)的特點（優(yōu)點）？一步生產(chǎn)（由一系列極其復(fù)雜的生化反應(yīng)組成，反應(yīng)所需的各種酶均包含在微生物生物細(xì)胞內(nèi)）、反應(yīng)條件溫和（酶的最適條件是常溫常壓）、原

38、料純度要求低、設(shè)備的通用性、對環(huán)境污染相對較小、反應(yīng)液的流體力學(xué)性質(zhì)不同，是一類非牛頓流體，不符合牛頓力學(xué)規(guī)律。4、微生物工程可以應(yīng)用在哪些方面？食品工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、輕工業(yè)、化工能源、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護、細(xì)菌冶金、高技術(shù)研究5、常用的菌種分離方法有哪些？（1）施加選擇性壓力分離法：一般采用平板劃線或平板稀釋法進行純種分離。為了增加分離成功率，通過富集培養(yǎng)增加待分離菌的數(shù)量。主要是利用不同種類的微生物其生長繁殖對環(huán)境和營養(yǎng)的要求不同，如溫度、PH、滲透壓、氧氣、碳源、氮源等，人為控制這些條件，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，以達到使目的菌種占優(yōu)勢，而得以快速分離純化的目的

39、。（2）隨機分離方法5、新種分離篩選步驟：定方案采樣增殖分離發(fā)酵性能測定5、工業(yè)菌種的選育：是運用遺傳學(xué)原理和技術(shù)對某個用于特定生物技術(shù)目的的菌株進行的多方位改造，通過改造，使現(xiàn)存的優(yōu)良性狀強化，或去除不良性質(zhì)或增加新的性狀6、菌種的選育中對菌種的要求是什么？1）操作性：培養(yǎng)條件簡單，發(fā)酵易控制，產(chǎn)品易分離2）生產(chǎn)力：能在廉價的培養(yǎng)基上迅速生長，所需的代謝產(chǎn)物產(chǎn)量高，其他代謝產(chǎn)物少3）穩(wěn)定性：抗噬菌體能力強，菌種純粹，不易發(fā)生變異退化4）安全性：是非病源菌，不產(chǎn)生有害生物活性物質(zhì)或毒素優(yōu)良的生產(chǎn)菌種應(yīng)具備的特性：（1）具有在較短的發(fā)酵周期內(nèi)產(chǎn)生大量發(fā)酵產(chǎn)物的能力（2）在發(fā)酵過程中不產(chǎn)生或少產(chǎn)生

40、與目標(biāo)產(chǎn)品性質(zhì)相近的副產(chǎn)品及其他產(chǎn)物（3）生長繁殖能力強，有較強的生長速率，產(chǎn)生孢子的菌種應(yīng)該具有較強的產(chǎn)孢子能力（4）能夠高效地將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品（5）有利用廣泛來源原材料的能力，并對發(fā)酵原料成分的波動敏感性較小（6）對需要添加的前體物質(zhì)有耐受能力，并且不能將這些前體物質(zhì)作為一般碳源利用（7）在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的泡沫要少（8）具有抗噬菌體感染的能力（9）遺傳特性穩(wěn)定6、菌種來源：（1）向有關(guān)單位索取或購買（2）從大自然中分離篩選新的微生物菌種：采樣預(yù)處理富集培養(yǎng)篩選鑒定7、菌種選育的方法有哪些？其主要操作方式是什么？自然選育、誘變選育、雜交育種、原生質(zhì)體融合育種、基因工程育種8、菌種保藏的主要方

41、法有哪些？菌種保藏中心主要采取哪些方法保藏菌種？斜面保藏法、穿刺保藏法、沙土管干燥保藏法、真空冷凍干燥保藏法（菌種保藏中心的普遍做法）、液氮保藏法、懸液保藏法、低溫保藏法9、微生物代謝、代謝調(diào)節(jié)、代謝工程的概念。代謝：細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總和，合成代謝和分解代謝代謝調(diào)節(jié)：微生物的代謝速度和方向按照需要而改變的一種作用微生物的代謝控制：運用人為的方法對微生物的代謝調(diào)節(jié)進行遺傳改造和條件控制，以期按照人們的愿望，生產(chǎn)有用的微生物制品10、微生物代謝的調(diào)節(jié)方式及各種調(diào)節(jié)類型。細(xì)胞透性調(diào)節(jié)、代謝途徑區(qū)域化、代謝流向調(diào)控、代謝速度調(diào)控（酶合成調(diào)節(jié)、酶活性調(diào)節(jié)）11、初級代謝和次級代謝調(diào)節(jié)的異同。1

42、）存在范圍及產(chǎn)物類型不同：初級：在微生物中普遍存在，產(chǎn)物一般恒定；次級：只存在于某些微生物中，并隨著培養(yǎng)條件的不同，產(chǎn)物也不同2）對自身的重要性不同：初級：維持生命的基本活動次級：通常分泌到胞外，有些與機體的分化有一定關(guān)系，并在同其他微生物的競爭中起著重要作用3）同微生物生長過程的關(guān)系不同：初級：自始至終存在，同機體生長平行次級：對數(shù)期、穩(wěn)定期、末期4）對環(huán)境條件的敏感性或遺傳上的穩(wěn)定性不同：初級：敏感性小，遺傳穩(wěn)定次級：敏感，易受環(huán)境影響5）相關(guān)酶的專一性不同：初級：強；次級：不強6）二者聯(lián)系：初級代謝產(chǎn)物往往是次級代謝的前體；次級代謝是初級代謝的繼續(xù)和發(fā)展12、在微生物代謝工程中如何提高發(fā)

43、酵產(chǎn)物產(chǎn)量？在實際生產(chǎn)中可以利用哪些方法提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量？ 1）分批培養(yǎng)：一次投料，一次接種，一次收獲的間歇性培養(yǎng)方式2）補料分批培養(yǎng)：在分批培養(yǎng)過程中補入新鮮的料液，以克服營養(yǎng)不足而導(dǎo)致的發(fā)酵過早結(jié)束的缺點3）半連續(xù)培養(yǎng)：在補料分批培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，間歇性地放掉部分發(fā)酵液的培養(yǎng)方式4）連續(xù)培養(yǎng)：發(fā)酵過程中一邊補入新鮮料液，一邊放出等體積的發(fā)酵液，使發(fā)酵罐內(nèi)的體積維持恒定13、需要控制的發(fā)酵條件主要有哪些？怎樣對發(fā)酵條件進行控制？14、影響發(fā)酵的主要因素有哪些？如何利用這些因素對發(fā)酵進行調(diào)節(jié)？15、發(fā)酵過程中為什么會產(chǎn)生泡沫？產(chǎn)生的泡沫對發(fā)酵有什么危害？發(fā)酵過程中怎樣防止和消除泡沫？16、什么是

44、微生物反應(yīng)動力學(xué)？畫圖說明發(fā)酵過程動力學(xué)的三個類型及其特征。研究各種環(huán)境因素與微生物代謝活動之間相互作用隨時間變化的規(guī)律17、說明分批培養(yǎng)過程中發(fā)酵液中細(xì)胞濃度、基質(zhì)濃度和產(chǎn)物濃度的變化情況。18、連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點和缺點是什么？單級連續(xù)培養(yǎng)時培養(yǎng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時的主要特點是什么？優(yōu)點：1）有利于縮短發(fā)酵周期，提高勞動生產(chǎn)率；2）生產(chǎn)過程比較穩(wěn)定、均衡，各項參數(shù)比較恒定，便于自動化控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定3）自動化生產(chǎn)，降低勞動強度缺點：1）以中間代謝產(chǎn)物為發(fā)酵產(chǎn)品的發(fā)酵，在理論和實踐上都沒有完全解決2）菌種若不穩(wěn)定，長期培養(yǎng)會引起菌種的退化，降低產(chǎn)量3）對發(fā)酵設(shè)備和空氣凈化系統(tǒng)的無菌要求較高，長時間補料

45、使染菌的幾率大大增加4）對基質(zhì)利用率較低，成本增加穩(wěn)定特點：菌濃度、產(chǎn)物濃度、限制性基質(zhì)濃度達到恒定狀態(tài)19、在發(fā)酵過程中污染雜菌會造成什么損失？可以采取什么措施減少雜菌的污染？20、滅菌的方法有哪些？培養(yǎng)基滅菌主要用什么方法？21、什么是培養(yǎng)基的分批滅菌？說明分批滅菌的過程和注意事項。分批滅菌：指將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐中，通入蒸汽進行滅菌的過程，也稱實罐滅菌。優(yōu)點：投資少，危險小，操作簡，培養(yǎng)基流動性差時更適合 缺點：滅菌過程中蒸汽用量變化大，造成鍋爐負(fù)荷大22、畫圖說明幾種連續(xù)滅菌的流程。連續(xù)滅菌：將配制好的培養(yǎng)基在高溫快速的情況下，向發(fā)酵罐輸送的同時經(jīng)過加溫、保溫、冷卻的過程，進行滅

46、菌。優(yōu)點：1）保留較多的營養(yǎng)質(zhì)量2）容易放大3）易自動化控制4）糖受蒸汽的影響較小5）縮短滅菌周期6）在某些情況下，可使發(fā)酵罐的腐蝕減少7）發(fā)酵罐利用率高8）蒸汽負(fù)荷均勻缺點：設(shè)備復(fù)雜，投資較大24、畫圖說明空氣過濾除菌流程。入口粗過濾壓縮儲存冷卻旋風(fēng)分離絲網(wǎng)過濾加熱過濾出口24、在空氣除菌過程中介質(zhì)對空氣中微粒的阻攔作用原理有哪些：直接攔截；慣性撞擊；吸附；擴散攔截。25、畫圖說明通用發(fā)酵罐的基本結(jié)構(gòu)？26、發(fā)酵罐主要分為哪幾個類型？各包括哪些結(jié)構(gòu)？厭氧發(fā)酵罐、好氧發(fā)酵罐好氧發(fā)酵罐：（1）內(nèi)部機械攪拌型（2）外部液體攪拌型（3）空氣噴射提升式發(fā)酵罐機械攪拌發(fā)酵罐：罐身、攪拌器、擋板、冷卻裝置

47、、空氣分布裝置、軸封等空氣帶升環(huán)流式發(fā)酵罐：機械攪拌自吸式發(fā)酵罐：高位塔式發(fā)酵罐：27、發(fā)酵罐的比擬放大：使大型發(fā)酵的性能與小型發(fā)酵罐接近，以使大型發(fā)酵罐的生產(chǎn)效率與小型發(fā)酵罐相似。28、比擬放大方法：經(jīng)驗放大法、因次分析法、時間常數(shù)法、數(shù)學(xué)模擬法等29、比擬放大依據(jù)：1）單位體積液體的攪拌消耗功率2）攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)3）溶氧系數(shù)4）攪拌槳末端線速度5）混合時間6）通過反饋控制條件，盡可能使重要環(huán)境因子一致微生物工程復(fù)習(xí)題型資料一、名詞解釋：1.微生物工程：微生物工程的主體是利用微生物生長代謝活動產(chǎn)生的各種生理活性物質(zhì)來生產(chǎn)商業(yè)產(chǎn)品。它已成為微生物學(xué)、生物化學(xué)和化學(xué)工程學(xué)等多學(xué)科密切相關(guān)的交叉性學(xué)

48、科。2.誘變育種：就是利用各種被稱為誘變劑的物理和化學(xué)試劑處理微生物細(xì)胞，提高基因突變頻率，再通過適當(dāng)?shù)暮Y選方法獲得所需要的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌種的育種方法。3.酶活性調(diào)節(jié):是以酶分子的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在酶分子水平上的一種代謝調(diào)節(jié)。它是通過改變現(xiàn)成的酶分子活性來調(diào)節(jié)新陳代謝的速率，包括酶活性的激活和抑制兩個方面。酶活性調(diào)節(jié)的機制有酶的變構(gòu)理論和酶分子的化學(xué)修飾。4.末端產(chǎn)物阻遏：指由于某代謝途徑末端產(chǎn)物的過量累積而引起的阻遏，如在嘌呤、嘧啶和氨基酸的生物合成。5.分解代謝產(chǎn)物阻遏：當(dāng)微生物在含有兩種能夠分解底物的培養(yǎng)基中生長時，利用快的那種分解底物會阻遏利用慢的底物的有關(guān)酶的合成的現(xiàn)象。6.代謝工程:系指利

49、用基因工程技術(shù)，定向地對細(xì)胞代謝途徑進行修飾、改造，以改變微生物的代謝特性，并與微生物基因調(diào)控、代謝調(diào)控及生化工程相結(jié)合，構(gòu)新的代謝途徑，生產(chǎn)新的代謝產(chǎn)物的工程技術(shù)領(lǐng)域。7.前體：被加入培養(yǎng)基后，能夠直接在生物合成過程中結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而自身的結(jié)構(gòu)并未發(fā)生太大變化，卻能提高產(chǎn)物產(chǎn)量的一類小分子物質(zhì)。8.促進劑：是一類刺激因子，它們并不是前體或營養(yǎng)，這類物質(zhì)的加入或可以影響微生物的正常代謝，或促進中間代謝產(chǎn)物的積累，或提高次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量。9.比耗氧速度或呼吸強度（QO2）：單位時間內(nèi)單位重量的細(xì)胞所消耗的氧氣。10.攝氧率：單位時間內(nèi)單位體積的發(fā)酵液所需要的氧量。11.臨界溶氧濃度：指不

50、影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。二、選擇/填空：1.微生物工程的發(fā)展簡史：傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)天然發(fā)酵，第一代微生物發(fā)酵技術(shù)純培養(yǎng)技術(shù)的建立，第二代微生物發(fā)酵技術(shù)深層培養(yǎng)技術(shù)，第三代微生物發(fā)酵技術(shù)微生物工程。2.微生物工程工業(yè)生產(chǎn)水平的三個決定要素：生產(chǎn)菌種的性能，發(fā)酵及提純工藝條件和生產(chǎn)設(shè)備。其中生產(chǎn)菌種是最重要的。3.微生物菌種分離純化和篩選的步驟：標(biāo)本采集標(biāo)本材料的預(yù)處理富集培養(yǎng)菌種初篩菌種復(fù)篩性能鑒定菌種保藏。4.菌種分離的方法：施加選擇性壓力分離法（平板稀釋法和平板劃線法）、選擇性培養(yǎng)基分離法（加入抗生素或試劑來增加選擇性、搖瓶培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)）。5.優(yōu)良菌種選育方法：自然選育、誘變選育

51、、抗噬菌體菌種的選育、雜交育種、原生質(zhì)體融合技術(shù)育種、基因工程技術(shù)育種。6.突變菌株篩選中的種類：營養(yǎng)缺陷型突變菌株的篩選，抗性突變株的篩選、抗反饋遏和抗反饋抑制突變菌株的篩選、組成型突變株的篩選。7.雜交育種的目的:是將不同菌株的遺傳物質(zhì)進行交換、重組，使不同菌株的優(yōu)良性狀集中在重組體中，克服長期誘變引起的生活力下降等缺點。8.雜交育種的優(yōu)點：擴大變異范圍、改變產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、創(chuàng)造出新品種。9.原生質(zhì)體融合的一般步驟：制備原生質(zhì)體、原生質(zhì)體融合、原生質(zhì)體的再生、篩選優(yōu)良性狀的融合重組子。10.基因工程菌產(chǎn)生的程序：目的基因的克隆，DNA重組體的體外構(gòu)建，重組DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞及基因工程菌的

52、選擇。11.基因表達系統(tǒng)的分類：第一類為原核表達系統(tǒng)：包括大腸桿菌表達系統(tǒng)、芽胞桿菌表達系統(tǒng)、鏈霉菌表達系統(tǒng)和藍藻表達系統(tǒng)等。第二類為真核生物表達系統(tǒng)：包括酵母表達系統(tǒng)、植物細(xì)胞表達系統(tǒng)、昆蟲細(xì)胞表達系統(tǒng)和哺乳動物細(xì)胞表達系統(tǒng)等。12.影響目的基因在大腸桿菌中表達的因素：外源基因的拷貝數(shù)、外源基因的表達效率、表達產(chǎn)物的穩(wěn)定性、細(xì)胞代謝負(fù)荷、工程菌的培養(yǎng)條件。13.真核基因在大腸桿菌中的表達形式：融合蛋白、非融合蛋白、分泌型表達蛋白。14.常用的菌種保藏方法：斜面保藏法、穿刺保藏法、液體石蠟法、沙土管干燥保藏法、真空冷凍干燥保藏法、液氮保藏法、懸液保藏法、低溫保藏法。15.代謝調(diào)節(jié)的方式:主要有

53、反饋抑制、反饋阻遏、酶的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)、酶的共價修飾等。16.微生物自我調(diào)節(jié)部位的三種控制方式：細(xì)胞膜對大多數(shù)親水分子起一種屏障作用，但又存在著某些輸送系統(tǒng)；原核生物有兩種控制通量的方法，采用調(diào)節(jié)現(xiàn)有酶和改變酶分子活性；限制基質(zhì)的有形接近。17.阻遏作用:有利于生物體節(jié)省有限的養(yǎng)料和能量，阻遏的類型主要有末端代謝產(chǎn)物阻遏和分解代謝產(chǎn)物阻遏兩種。18.酶合成調(diào)節(jié)的機制根據(jù)操縱子的調(diào)節(jié)方式不同可分為:單一效應(yīng)物調(diào)節(jié)、兩種效應(yīng)物的共同調(diào)節(jié)和弱化調(diào)節(jié)三種類型。19.分支生物合成途徑的調(diào)節(jié):有同功酶調(diào)節(jié)、順序反饋調(diào)節(jié)、協(xié)同反饋調(diào)節(jié)、累加反饋調(diào)節(jié)、增效反饋調(diào)節(jié)、激活和抑制聯(lián)合調(diào)節(jié)和酶的共價修飾等。20.發(fā)酵條件的控制可分為:各種發(fā)酵條件對微生物代謝的影響、使用誘導(dǎo)物、添加生物合成的前體、培養(yǎng)基成分和濃度的控制四種方式。21.次級代謝產(chǎn)物合成的調(diào)控類型有：誘導(dǎo)調(diào)節(jié)、碳分解產(chǎn)物調(diào)節(jié)、氮分解產(chǎn)物調(diào)節(jié)、磷酸鹽調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、生長速度調(diào)節(jié)等。22.反饋調(diào)節(jié)：在次級代謝產(chǎn)物的生物合成中有著重要的作用，包括次級代謝產(chǎn)