江南大學發(fā)酵工程原理及技術考試樣卷答案1

1、樣卷1及參考答案一、填空（每空1分，共30分） 工業(yè)上的發(fā)酵產(chǎn)品分為 菌體、 代謝產(chǎn)物、微生物酶 和 生物轉化產(chǎn)品 四個類別。 從本質上來說，微生物代謝是通過酶量調節(jié) 和 酶活性調節(jié) 兩種方式來 進行調節(jié)的。 根據(jù)對氧需求的不同可將發(fā)酵分為和 厭氧發(fā)酵 兩種類型。根據(jù)產(chǎn)物合成途徑，我們可將次級代謝分為與糖代謝有關的類型、與脂肪酸代謝有 關的類型、與萜烯和甾體化合物有關的類型、與TCA環(huán)有關的類型和與氨基酸代謝有關 的類型五種類型。卡爾文循環(huán)由羧化、還原和 再生 三個階段（部分）組成。發(fā)酵廠用于原料除雜的方法有篩選、 風選 和 磁力除鐵 。種子的制備可分為實驗室種子制備和車間種子制備兩個階段。空

2、氣除菌的方法有加熱、靜電、射線和 介質過濾。10，常用的連續(xù)滅菌工藝有噴射加熱、薄板換熱器和噴淋冷卻。11，氫化酶是氫細菌進行無機化能營養(yǎng)方式生長的關鍵酶，在多數(shù)氫細菌中有兩種氫化 酶，它們是顆粒狀氫化酶和 可溶性氫化酶。二、名詞解釋（每題4分，共20分）1，發(fā)酵工程應用微生物學等相關的自然科學以及工程學原理，利用微生物等生物細胞進行酶促 轉化，將原料轉化成產(chǎn)品或提供社會性服務的一門科學。2，無菌空氣發(fā)酵工業(yè)應用的“無菌空氣”是指通過除菌處理使空氣中含菌量降低在一個極低的 百分數(shù)，從而能控制發(fā)酵污染至極小機會。此種空氣稱為“無菌空氣”。3，種子的擴大培養(yǎng)是指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處于休眠

3、狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化 后，在經(jīng)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級放大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質量的純種過程。這些 純種培養(yǎng)物稱為種子。4，酶合成的阻遏某些酶在微生物生長時可正常地產(chǎn)生，但當生化途徑的終產(chǎn)物濃度增加時或向生長 培養(yǎng)基加入這種終產(chǎn)物時，酶的合成就被阻遏。這種低分子量的終產(chǎn)物（輔阻遏物）被認 為是同胞內(nèi)由調節(jié)基因編碼的蛋白質（阻遏蛋白）結合，產(chǎn)生一種阻遏物，該阻遏物“關閉” 對酶編碼的結構基因。這樣的酶稱為可受阻遏的酶。阻遏酶合成的物質稱為阻遏物。根據(jù)阻遏物的不同，可將阻遏分成兩類：（1）終點產(chǎn)物反饋阻遏（feed-back repression）:阻遏物是被阻遏生成的酶（或酶系） 所催

4、化生成的終點產(chǎn)物。（2）分解代謝物阻遏（catabolic repression）：阻遏物是被阻遏生成的酶（或酶系）分解 代謝的產(chǎn)物。5，微生物熱阻是指微生物在某一特定條件（主要是溫度和加熱方式）下的致死時間。相對熱阻是 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。三、簡答題（每題4分，共20分）1，請簡述防止菌種衰退（退化）措施?？刂苽鞔螖?shù)選擇合適的培養(yǎng)條件選擇合適的保藏方法菌種穩(wěn)定性檢查分離復壯微生物代謝調節(jié)的方式有哪些。細胞透性的調節(jié)，代謝途徑區(qū)域化，代謝流向的調控和代謝速度的調控淀粉酶法液化的工藝有哪幾種及各自的優(yōu)缺點。間歇（升溫）液化法優(yōu)點：此方法簡便

5、缺點：效果較差，能耗大，原料利用率低，過濾性能差。半連續(xù)（高溫）液化法（噴淋連續(xù)進出料液化法）優(yōu)點：設備和操作簡單，效果比間歇液化好。缺點：不安全，蒸汽耗量大，溫度無法達到最佳溫度，液化效果差，糖液過濾性能 也差。連續(xù)（噴射）液化法優(yōu)點：設備小，便于連續(xù)操作，原料利用率高，轉化率高，蛋白質凝聚好。缺點：但要求一定壓力的蒸汽，進出料的速度要穩(wěn)定。簡述無菌空氣制備工藝中，介質過濾除菌的機理。直接攔截、慣性撞擊、擴散攔截簡述發(fā)酵工業(yè)發(fā)展的階段。天然發(fā)酵階段（古代1900年）純培養(yǎng)技術的建立（1905年）通氣攪拌發(fā)酵技術的建立（1940年）開拓發(fā)酵原料時期（1960年）基因工程階段（1979）四、問答

6、、計算題（每題10分，共30分）1，根據(jù)微生物的熱死滅動力學方程和溫度對微生物熱死滅常數(shù)（K）的影響，論述為什 么采用高溫短時間滅菌既有利于殺滅微生物又有利于減少營養(yǎng)物質的破壞？實驗證明，微生物營養(yǎng)細胞的均相熱死滅動力學符合化學反應的一級反應動力學，dN = k - N G）即:N：任一時刻的活細菌濃度（個/L）t：時間（min）微生物的熱死滅動力學接近一級反應動力學，它的比熱死滅速率常數(shù)K與滅菌溫度T的關系可用阿累尼烏斯方程表征K = A - e-AE / RT（4 ）A：頻率因子（min-1）E：活化能（J/mol）R：通用氣體常數(shù)J/（mol.k）從方程（4）可以看出：（2）不同菌的孢子

7、的熱死滅反應AE可能各不相同。（6 ）（1）活化能AE的大小對K值有重大影響。其它條件相同時，AE越高，K越低， 熱死速率越慢。d ln K = -E- dTR-T2K是AE和T的函數(shù)，K的對T的變化率與有關，對方程（5）兩邊對T取導數(shù)， 得方程（6）。由方程（6）可得出結論：反應的AE越高，lnK對T的變化率越大，即T 的變化對K的影響越大試驗表明，細菌孢子熱死滅反應的AE很高，而某些有效成分熱 破壞反應的AE較低（見下表）。將溫度提高到一定程度，會加速細菌孢子的死滅速度， 縮短滅菌時間，由于有效成分的AE很低，溫度的提高只能稍微增大其破壞速度，但由 于滅菌時間的顯著縮短，有效成分的破壞反而

8、減少。2,論述高濃度細胞培養(yǎng)的目的、原理、優(yōu)點、方法及存在的問題。目的微生物液體發(fā)酵大都采用分批培養(yǎng)，這種培養(yǎng)方式的缺點是：發(fā)酵液中最終細胞濃 度不高。如果通過改進工藝技術，使發(fā)酵液中微生物細胞增殖很高的濃度，那么，高濃 度的細胞將會產(chǎn)生高濃度的發(fā)酵產(chǎn)物，這樣就可以大大提高發(fā)酵設備的利用率，降低生 產(chǎn)成本。基于這種目的，人們開始研究微生物高細胞濃度的培養(yǎng)技術。采用高細胞濃度 培養(yǎng)技術，發(fā)酵液中菌體濃度比分批式培養(yǎng)可高10倍以上。例如用高細胞濃度連續(xù)培 養(yǎng)技術，培養(yǎng)大腸桿菌HBl01（pPAKS2），可得到95g/L的菌體。用同樣的方法培養(yǎng)酒 精酵母可得到219g/L的菌體。而一般用分批法培養(yǎng)酵母和細菌，得到的菌體濃度僅為 10g/L左右。原理采用一定的工藝技術，保證微生物生長的適宜條件，延長微生物的指數(shù)增殖過程， 從而得到高濃度的細胞。優(yōu)點可大大提高發(fā)酵設備的利用率、節(jié)省能源方法流加培養(yǎng)、連續(xù)培養(yǎng)存在的問題培養(yǎng)基流加控制與其他條件控制、菌體分離裝置的效能、菌種退化3,某啤酒廠采用真空氣流輸送麥芽，每日操作6小時，共輸送36噸麥芽，請計算輸料 管的管徑。（空氣的密度為1.2kg/m3，混合比的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為：原糧裝卸四=