發(fā)酵工程復習資料

1、填空（20分）酶的調節(jié)控制是代謝調控最主要和最有效的調節(jié)方式，包括酶合成的調節(jié)和酶分子催化活性的調節(jié)。酶合成的調節(jié)是一種通過調節(jié)酶的合成量進而調節(jié)代謝速率的調節(jié)機制，這是一種在基因水平上（原核生物主要在轉錄水平上）的代謝調節(jié)。一般將能促進酶生物合成的調節(jié)稱為誘導，而能阻礙酶生物合成的調節(jié)稱為阻遏。酶分子催化活性調節(jié)是一種較靈敏的調節(jié)方式，而酶合成的調節(jié)是一種相對較慢的調節(jié)方式。根據(jù)酶的合成是否收到環(huán)境中所存在的誘導物的誘導作用，可把酶劃分成組成型酶和誘導型酶。組成型酶是微生物細胞生長繁殖過程中一直存在的酶類，其合成不受誘導物誘導作用的影響。誘導型酶是微生物細胞在誘導物存在的情況下誘導合成的一類

2、酶。阻遏作用有利于生物體節(jié)省有限的養(yǎng)料和能量，其類型主要有末端代謝產物阻遏和分解代謝產物阻遏兩種。代謝工程育種又稱為第三代基因工程，是根據(jù)代謝途徑進行定向選育，獲得某種特定的突變株。其主要優(yōu)點是減少育種工作的盲目性，提高育種效率。組成型突變株是指操縱子或調節(jié)基因突變引起酶合成誘導機制失靈，菌株不經(jīng)誘導也能合成酶，或不受終產物阻遏的調節(jié)突變型?？狗纸庹{節(jié)突變株主要解決分解阻遏和分解抑制問題。在實際生產中，最常見的是解除碳源分解調節(jié)突變株和解除氮源分解調節(jié)突變株。營養(yǎng)缺陷型是一類代謝障礙突變株，會使發(fā)生障礙的前一步中間產物積累。在分支代謝途徑中具有切除不需要的分支而使代謝流集中流向目的產物的特點。

3、滲漏缺陷型是一種特殊的營養(yǎng)缺陷型，是遺傳障礙不完全的突變株。其特點是酶活力下降而不完全消失。在分支代謝途徑中強調優(yōu)先合成的轉換?？狗答佌{節(jié)突變株是一種解除合成代謝反饋抑制的突變株，其特點是目的產物不斷積累，不會因其濃度超量而終止生產。細胞膜透性突變株是指通過控制磷脂的生物合成直接改變細胞膜結構，或控制細胞壁的生物合成間接影響細胞膜的結構而達到增加細胞膜通透性，促使細胞內代謝物質往外分泌的突變型。從污染雜菌的種類進行分析，若污染的是耐熱芽孢桿菌可能是培養(yǎng)基或設備滅菌不徹底造成的。若污染的的是球菌、無芽孢桿菌等不耐熱雜菌，則可能是種子帶菌、空氣除菌不徹底、設備滲漏或操作問題造成的。從污染雜菌的種類

4、進行分析，若污染的是淺綠色菌落的雜菌，則可能是冷卻盤管滲漏引起的。若污染的是霉菌，則可能是無菌室滅菌不徹底或無菌操作問題引起的。若污染的是酵母菌，則主要是由于糖液滅菌不徹底或糖液放置時間過長引起的。從污染時間進行分析，若發(fā)酵前期染菌，可能是由于種子帶菌、培養(yǎng)基或設備滅菌不徹底、接種操作不當或無菌空氣帶菌等原因引起的。從污染時間進行分析，若發(fā)酵后期染菌，可能是由于中間補料污染、設備滲漏或操作問題等原因引起的。從染菌程度分析，如果各個發(fā)酵罐或多數(shù)發(fā)酵罐染菌，而且污染的是同一類型的雜菌，一般是空氣系統(tǒng)存在問題。如果個別罐連續(xù)染菌，一般是因為某個設備出現(xiàn)問題。根據(jù)氣體溶解過程的雙模理論，氣泡與包圍氣泡

5、的液體之間存在著界面，在界面的氣泡一側存在著一層氣膜，在界面的液體一側存在著一層液膜。氣泡內的氣體分子稱為氣流主體，液膜以外的液體分子稱為液流主體。氧從空氣擴散到氣液界面的推動力是空氣中的氧分壓與界面處氧分壓之差。氧穿過界面溶于液體繼續(xù)擴散到液體中的推動力是界面處的氧濃度與液體中氧濃度之差。發(fā)酵過程中供氧是指空氣中的氧氣從空氣泡傳遞到液流主體，耗氧是指氧分子從液流主體擴散到細胞內。供氧阻力包括氣膜阻力、氣液界面阻力、液膜阻力和液流阻力。耗氧阻力包括細胞或細胞團表面液膜的阻力、細胞團內部的阻力、細胞膜阻力和細胞內反應阻力。牛頓型流體是指滿足牛頓粘性定律的流體，有固定的粘度。如所有的氣體、純液體及

6、簡單的溶液。非牛頓型流體是指不滿足牛頓粘性定律的流體，沒有固定的粘度，只有表觀粘度。如含有蛋白質和多糖類的溶液或懸浮物。發(fā)酵類型按照是否需氧可分為好氧發(fā)酵、厭氧發(fā)酵和兼性厭氧發(fā)酵三大類型。發(fā)酵按照培養(yǎng)基的類型可分為固體發(fā)酵和液體發(fā)酵兩大類型。液體發(fā)酵可分為深層發(fā)酵和淺層發(fā)酵兩種類型。深層發(fā)酵可分為分批發(fā)酵、補料分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵三種類型。分批發(fā)酵過程中，微生物生長通常經(jīng)歷延滯期、對數(shù)生長期、衰減期、穩(wěn)定期和衰亡期五個時期。Gaden根據(jù)產物生成速率與菌體生長速率之間的動態(tài)關系，將代謝產物合成與微生物生長的動力學關系分為生長相關型、生長部分相關型和非相關型三種類型。名詞解釋（15分）滅菌：用物理

7、或化學方法殺死物料或設備中所有生命物質的過程。消毒：用物理或化學方法殺死空氣、地表以及容器或器具表面的微生物。除菌：用過濾方法除去空氣或液體中的微生物及其孢子。防腐：用物理或化學方法殺死或抑制微生物的生長和繁殖。防霉：用物理或化學方法殺死或抑制霉菌的生長和繁殖。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物物分子中去，而其自身的結構并沒有多大變化，但是產物的產量卻因加入前體而有較大的提高。發(fā)酵生長因子：從廣義上講，凡是微生物生長不可缺少的微量的有機物質，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長因子菌濃度的測定：是衡量產生菌在整個培養(yǎng)過程中菌體量的變化，一般前期菌濃

8、增長很快，中期菌濃基本恒定。補料會引起菌濃的波動，這也是衡量補料量適合與否的一個參數(shù)。攪拌熱：在機械攪拌通氣發(fā)酵罐中，由于機械攪拌帶動發(fā)酵液作機械運動，造成液體之間，液體與攪拌器等設備之間的摩擦，產生可觀的熱量。攪拌熱與攪拌軸功率有關分批培養(yǎng)：在一個密閉系統(tǒng)內投入有限數(shù)量的營養(yǎng)物質后，接入少量微生物菌種進行培養(yǎng)，使微生物生長繁殖，在特定條件下完成一個生長周期的微生物培養(yǎng)方法。比耗氧速度或呼吸強度：單位時間內單位體積重量的細胞所消耗的氧氣，mmol O2g菌-1h-1次級代謝產物：是指微生物在一定生長時期，以初級代謝產物為前體物質，合成一些對微生物的生命活動無明確功能的物質過程，這一過程的產物，

9、即為次級代謝產物。實罐滅菌：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)基和所用設備加熱至滅菌溫度后維持一定時間，在冷卻到接種溫度，這一工藝過程稱為實罐滅菌，也叫間歇滅菌。 種子擴大培養(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)量和質量的純種過程。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。初級代謝產物：是指微生物從外界吸收各種營養(yǎng)物質，通過分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動所需要的物質和能量的過程。這一過程的產物即為初級代謝產物。倒種：一部分種子來源于種子罐，一部分來源于發(fā)酵罐。 維持消耗（m）：指維持細胞

10、最低活性所需消耗的能量，一般來講，單位重量的細胞在單位時間內用于維持消耗所需的基質的量是一個常數(shù)。產物促進劑：是指那些非細胞生長所必須的營養(yǎng)物，又非前體，但加入后卻能提高產量的添加劑補料分批培養(yǎng)：在分批培養(yǎng)過程中補入新鮮的料液，以克服營養(yǎng)不足而導致的發(fā)酵過早結束的缺點。在此過程中只有料液的加入沒有料液的取出，所以發(fā)酵結束時發(fā)酵液體積比發(fā)酵開始時有所增加。發(fā)酵熱：發(fā)酵過程中，由于菌體對培養(yǎng)基利用而發(fā)生的生物反應及攪拌時產生的摩擦等等，都會產生一定的熱量。同時罐壁的散熱、水分的蒸發(fā)等也帶走了一部分熱量，發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量稱為發(fā)酵熱。生物熱+攪拌熱-蒸發(fā)熱-輻射熱。這是各種產生的熱量和各種散

11、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。染菌率：總染菌率指一年發(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。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)酵罐內的體積維持恒定。達到穩(wěn)態(tài)后，整個過程中菌的濃度，產物濃度，限制性基質濃度都是恒定的。臨界溶氧濃度：指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。回復突變：由突變型回到野生型的基因突變。專業(yè)詞匯中英互譯（5分）溶解氧（DO）比生長速率（）最大比生長速率（max）底物比消耗速率（qS）產物比生成速率（qP）

12、比死亡速率（）菌體濃度(X)產物濃度（P）基質濃度（S）維持系數(shù)（m）針對底物的細胞得率（YX/S）針對氧的細胞得率（YX/O）產物得率（YP/X）菌體攝氧率（或OUR）菌體CO2釋放速率（CER）單位體積培養(yǎng)液的氧傳遞速率（OTR）菌體呼吸商（RQ）菌體呼吸強度（QO2）S-(2-氨基乙基)-L-半胱氨酸或抗賴氨酸結構類似物（AEC）5-肌苷酸（5-IMP）高絲氨酸缺陷型(HSe-) 蘇氨酸缺陷型( Thr-) 蘇氨酸敏感型(Thrs) 抗AEC突變型(AECr) 蛋氨酸敏感型(Mets) 檸檬酸合成酶滲漏缺陷型(Csl)是非題（10分）利用滅菌鍋滅菌時，排除冷空氣是為了使壓力與溫度同時達到

13、要求。無菌室紫外線消毒結束后，必須立即完成接種，否則有染菌危險。檢查冷卻夾套內壁或蛇管是否滲漏時，可以壓入微酸性水，用浸有酚酞指示劑的白布擦拭，如白布顯紅色則說明有滲漏。發(fā)酵罐的取樣口是用來提取發(fā)酵罐中培養(yǎng)的微生物和發(fā)酵產物的，所以不能有蒸汽經(jīng)過，否則會將所取樣品中的微生物殺死或將樣品中的產物破壞。將含有淀粉、麩皮、黃豆粉等固形物含量較多的培養(yǎng)基滅菌時，在升溫前先攪拌混合均勻，并加入一定量的淀粉酶進行液化。在放大移種或發(fā)酵過程中，應將發(fā)酵罐內壓力與外界空氣壓力保持一致，即管內壓力為零。在細菌和放線菌的發(fā)酵過程中，容易感染噬菌體并迅速蔓延。所以被噬菌體污染后的發(fā)酵液應立即就近倒掉。一般情況下，接

14、種齡以處于生命力旺盛的剛進入對數(shù)生長期的培養(yǎng)物為好。因為種子液中含有大量的體外水解酶類，有利于基質的利用，能促進菌體快速生長。同時種子良多可使種子迅速占據(jù)整個培養(yǎng)環(huán)境而成為優(yōu)勢菌。所以接種量越多越好。攪拌將通入培養(yǎng)液的空氣分散成小氣泡，防止小氣泡的凝并，從而增大氣液相的接觸面積。攪拌使溶液產生渦流，減少氣泡在液體中的停留時間。攪拌造成培養(yǎng)液的湍流，減小氣泡外滯留液膜的厚度，從而減小傳遞過程的阻力。機械攪拌使培養(yǎng)液中成分均勻分布，鼓泡培養(yǎng)設備及氣升式培養(yǎng)設備沒有攪拌，所以不會產生攪拌作用。隨著通氣量的增加，空氣表觀線速度增加，體積溶氧系數(shù)KLa值增加。所以在通氣條件許可時，通氣量越大越好。當通氣

15、量超過一定上限時，攪拌器不能有效地將空氣泡分散到液體中去，發(fā)生“過載”。已知單位體積液體的攪拌功率指數(shù)與設備的規(guī)模呈負相關，與KLa成正相關。所以發(fā)酵罐體積越大，提高攪拌轉速對增加KLa的貢獻越大。對于攪拌與通氣的組合，較稀薄的發(fā)酵液采用大槳葉，低轉速，高通氣。對于攪拌與通氣的組合，較粘稠的發(fā)酵液采用大槳葉，低轉速，高通氣。已知消泡劑對細胞本身有一定毒害作用，且在發(fā)酵液中加入消泡劑后，會造成KLa下降，所以盡管發(fā)酵液中有大量穩(wěn)定不易破碎的泡沫，也不應添加消泡劑。測定發(fā)酵液中溶解氧的方法中，化學法由于不受氧化還原物質和樣品顏色的影響，所以經(jīng)常用于直接定發(fā)酵液中溶解氧的濃度。 極譜法可用于測定發(fā)酵

16、液中溶解氧的濃度，不受樣品中氧化還原物質的影響。復膜氧電極法可通過測定液體中的氧分壓而測定溶解氧，為極譜型和原電池型兩種，二者區(qū)別在于電極材料不同，前者需外加電壓，后者不需要。亞硫酸鹽氧化法測定溶氧系數(shù)KLa的優(yōu)點是氧溶解速率與亞硫酸鹽濃度有關，而且反應速度快。亞硫酸鹽氧化法測定體積溶氧系數(shù)KLa的缺點是準確度不如極譜法，亞硫酸鹽影響微生物的生長，不能在培養(yǎng)狀態(tài)下測定，發(fā)酵液的成分和物理特性會影響氧的傳遞。亞硫酸鹽氧化法測定體積溶氧系數(shù)KLa既可用于測定和比較發(fā)酵設備的通氣效率，又可真實反映培養(yǎng)狀態(tài)下的溶氧情況。取樣極譜法測定體積溶氧系數(shù)KLa的原理是當在溶液中加入電接點呀0.61.0V時，擴

17、散電流的大小與液體中溶解氧的濃度成正比。取樣極譜法測定體積溶氧系數(shù)時，由于氧的分解電壓最低，因此發(fā)酵液中的其他物質會對測定有顯著影響。復膜電極法可用于測定發(fā)酵液的溶氧濃度、菌體的耗氧速率及體積溶氧系數(shù)KLa。復膜電極法測定體積溶氧系數(shù)KLa時所測定的是氧從液流主體到陰極的擴散速率。復膜電極法可在發(fā)酵過程中測定相關參數(shù)，可代表發(fā)酵過程中的實際情況。乙醇發(fā)酵動力學中，產物生成速率隨著比生長速率的增長而提高。因此乙醇發(fā)酵屬于生長相關型發(fā)酵類型。以收獲微生物細胞為目的的發(fā)酵過程不能采用支持最高生長量的發(fā)酵條件。如果發(fā)酵產物為初級代謝產物，可設法延長與產物關聯(lián)的平臺期。如果發(fā)酵產物是次級代謝產物，應延長

18、對數(shù)生長期。發(fā)酵過程中出現(xiàn)二次生長現(xiàn)象是因為培養(yǎng)基中存在不同類型的底物。與分批發(fā)酵相比較，連續(xù)發(fā)酵延長了菌體的平臺期，縮短了非生產時間，具有更高的菌體生長能力。連續(xù)發(fā)酵過程比分批發(fā)酵過程染菌的可能性更高。一旦連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)中的生產菌出現(xiàn)具有高生長能力而失去積累產物的生產能力的突變株，它會最終取代原來的生產菌株，使連續(xù)發(fā)酵過程失敗。在微生物調節(jié)代謝流的方式中，調節(jié)酶的合成量稱為“細調”，調節(jié)現(xiàn)有酶分子的催化活力稱為“粗調”。Q10常用來表示溫度對微生物生長的影響，即在最適溫度范圍內，溫度增加10，生長速率大致增加10倍。微生物生長的溫度曲線通常是一條對稱曲線。不同生長階段的微生物對溫度的反應不同，

19、處于延遲期的微生物對溫度的影響十分敏感，將其置于最適溫度附近可縮短延遲期。從一般適溫菌來看，對數(shù)期的微生物在略高于最適生長溫度的條件下培養(yǎng)，既有利于菌體的生長，又可避免熱作用的破壞。處于生長后期的微生物，一般其生長速度主要取決于溶氧水平，而不是溫度。當溫度對產物合成影響不大時，可適當降低或提高溫度以偏離最適生長溫度，從而減少生長，相比而言提高溫度的措施更有利于節(jié)能降耗。氣升式發(fā)酵罐比機械攪拌罐的能耗更低。氣升式發(fā)酵罐比機械攪拌罐的剪切力更高。氣升式發(fā)酵罐比機械攪拌罐的污染機會更少。升式發(fā)酵罐更適合于基因工程菌的發(fā)酵。基因工程菌耐剪切力能力比普通細菌強。簡答題（30分）簡述發(fā)酵生產中種子質量的控

20、制措施？菌種穩(wěn)定性檢查：定期考察和挑選菌種，對菌種進行自然分離，搖瓶發(fā)酵，測定其生產能力，從中挑選高產菌株，并及時對退化菌種進行復壯。適宜的生長環(huán)境：確保菌種在適宜的條件下生長繁殖，包括篩選營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基、適宜的培養(yǎng)溫度和pH值、合理的通氣量等。種子無菌檢查和生化分析：顯微鏡觀察種子的形態(tài)是否正常，是否有雜菌；種子液的生化分析測定其營養(yǎng)基質的消耗速度、pH變化、溶氧變化、色澤和氣味等。簡述分批培養(yǎng)過程中微生物生長的規(guī)律（可以敘述或列表方式回答）。（7分）分批發(fā)酵是一種準封閉培養(yǎng)的方式，指一次性投料、接種直至發(fā)酵結束，發(fā)酵液始終留在發(fā)酵罐內。分批發(fā)酵過程中微生物通常要經(jīng)歷延滯期、對數(shù)生長期、衰

21、減期（減速期）、穩(wěn)定期（平臺期）、和衰亡期等五個時期。延滯期微生物并未增殖，細胞數(shù)目幾乎保持不變，微生物處于適應新的生長環(huán)境的過程。該過程長短取決于種子的質量、接種量和培養(yǎng)基的成分和濃度。對數(shù)生長期微生物的生長速率逐漸增加，直至達到最大生長速率。微生物的生長特性通常以細胞濃度或細胞數(shù)量倍增時間來表示。衰減期是以微生物生長速率逐漸衰減直至微生物的凈生長速率為零為標志的，主要是經(jīng)過一定時間的培養(yǎng)后，由于營養(yǎng)的限制、代謝物的分泌都會明顯影響微生物的生長。穩(wěn)定期是為微生物生長和死亡處于動態(tài)平衡的時期，此時微生物的次級代謝十分活躍，開始積累次級代謝產物，細胞形態(tài)也發(fā)生較大變化（如形成空泡等）。衰亡期是指

22、發(fā)酵罐內營養(yǎng)物質耗盡，對生長有害的代謝產物大量積累的時期。典型特征是微生物開始出現(xiàn)大量死亡、自溶，細胞總數(shù)呈現(xiàn)負增長。與分批發(fā)酵相比，連續(xù)培養(yǎng)有何優(yōu)缺點？分批發(fā)酵是一種準封閉培養(yǎng)的方式，指一次性投料、接種直至發(fā)酵結束，發(fā)酵液始終留在發(fā)酵罐內。連續(xù)發(fā)酵是發(fā)酵過程中以適當?shù)乃俾氏虬l(fā)酵罐內添加新的培養(yǎng)基和放出等量的發(fā)酵液以獲得相對穩(wěn)定的發(fā)酵狀態(tài)。與分批發(fā)酵相比，在連續(xù)發(fā)酵優(yōu)點在于達到穩(wěn)態(tài)后，其非生產時間少，設備利用率高，操作便于自動化，可以及時排出對發(fā)酵過程有害的物質，產品質量穩(wěn)定；對發(fā)酵外圍設備（蒸汽鍋爐、泵）利用率高。與分批發(fā)酵相比，在連續(xù)發(fā)酵缺點在于連續(xù)發(fā)酵過程中需長時間不斷地向發(fā)酵系統(tǒng)供給無

23、菌的新鮮空氣和培養(yǎng)基，增加了染菌的可能性。一旦連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)中的生產菌出現(xiàn)某一個細胞的突變，使其獲得高生長能力而失去生產能力，原有生產菌將會被其取代，導致連續(xù)發(fā)酵過程失敗。發(fā)生回復突變的低產菌株取代正常生產菌株也會導致連續(xù)發(fā)酵生產不穩(wěn)定。以分批發(fā)酵過程為例，簡述供氧與微生物不同生長時期呼吸的關系。臨界氧濃度是指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度，對產物而言，就是不影響產物合成所允許的最低溶氧濃度。菌體生長的不同時期對溶氧的需求不同。以分批發(fā)酵為例：延滯期細胞總數(shù)少，菌體代謝活動不強，耗氧較少，發(fā)酵液中溶氧水平較高。通常在對數(shù)生長期由于菌種大量繁殖，初級代謝旺盛，菌體的攝氧率出現(xiàn)高峰而導致溶氧濃度出現(xiàn)

24、低谷，溶氧水平明顯下降。平臺期菌體繁殖達到一定濃度，進入靜止期，呼吸強度不大，故單個菌體的需氧量有所減少，但由于菌體總數(shù)依然很大，溶氧會維持低水平的平穩(wěn)階段。如果此時補加糖液，發(fā)酵液攝氧率增加，溶氧下降，經(jīng)過一段時間后再回升。若持續(xù)補糖，溶氧可能降至臨界溶氧濃度以下，發(fā)生溶氧限制。如果培養(yǎng)基中存在兩種不同類型的碳源，往往會出現(xiàn)二次生長。此時溶氧濃度往往從低谷處逐漸上升，到一定高度后又開始下降。衰亡期即生產后期，由于菌體衰老，呼吸強度減弱，溶氧會逐步上升，一旦菌體自溶，溶氧便會明顯上升。這常常被當做發(fā)酵結束準備放罐的標志之一。簡述影響溶氧主要因素與控制方法。攪拌對DO的影響：當出現(xiàn)溶氧下降甚至溶

25、氧限制時，適當改變攪拌直徑提高攪拌速率，可增加功率輸出，改善氧的傳質。改變擋板的數(shù)目和位置，使攪拌時發(fā)酵液流態(tài)發(fā)生變化，也能達到這個目的。發(fā)酵液粘度對DO的影響：粘度的增加會導致傳質系數(shù)降低，KLa下降。通常采用補料措施，培養(yǎng)基變得較稀薄，同時控制菌體生長，以達到降低發(fā)酵液粘度的目的。培養(yǎng)基豐富程度對DO的影響： 溫度的影響：降低發(fā)酵溫度可增加氧的溶解度，降低菌體攝氧率，提高溶氧水平。其前提是對產物合成沒有副作用。該措施常常被用作供氧設備發(fā)生故障或發(fā)生染菌情況下的應急手段之一。氣體組成成分對DO的影響：對附加值很高、發(fā)酵規(guī)模較小的產品，發(fā)酵生產的關鍵階段（即菌體攝氧率達到高峰階段）可采用富氧氣

26、體甚至純氧增加DO。一般情況下該措施費事而不經(jīng)濟。簡述溶解氧控制的意義。判斷操作故障或事故引起的異常現(xiàn)象：如停止攪拌、未及時開啟攪拌或攪拌發(fā)生故障、空氣未能與液體充分混合等情況都會使DO值比正常情況下低得多。判斷中間補料是否適當：由于供氧不足情況下補料時機掌握不當或補料過頻，導致長時間DO值處于較低水平，結果會產生乙醇并與代謝中的有機酸發(fā)生反應，形成帶有酒香味的酯類，俗稱“發(fā)酸”。判斷發(fā)酵體系是否染菌：發(fā)酵前期發(fā)酵體系染好氧菌后，生產菌不占優(yōu)勢，DO值一般會迅速下降甚至下跌到零（一般2h5h），并長時間不回升，這比進行無菌試驗發(fā)現(xiàn)染菌通常要提前幾個小時。有時染菌后會出現(xiàn)DO不降反升的現(xiàn)象，可能

27、是因為生產菌收到雜菌抑制，而雜菌本身不好氧。控制代謝方向：有些發(fā)酵過程需根據(jù)不同階段控制溶氧以改變代謝方向，如天冬氨酸發(fā)酵前期為好氧培養(yǎng)，后期轉為厭氧培養(yǎng)，轉換時機的把握很關鍵。又如酵母及一些微生物細胞的生產中，DO值要高于一定水平才會進行同化作用，如果DO下跌到臨界值以下，則出現(xiàn)糖的不完全氧化而生成乙醇，酵母產量減少。Monod方程中，Ks的意義是什么？ 在Monod方程中，Ks為底物親和常數(shù)，其數(shù)值相當于處于max一半時的底物濃度，表明微生物對該底物的親和力。Ks與呈負相關，Ks越大，表明微生物對該底物的親和力低，比生長速率小。在分批發(fā)酵中，底物濃度成為限制性因子時，比生長速率小于max。

28、而有過量底物存在時，比生長速率達到max。如果微生物對限制性底物的親和力很高（即Ks很低），則該底物降到很低水平時才會影響到微生物的生長，這是培養(yǎng)過程中的衰減期很短促。如果微生物對限制性底物的親和力很低（即Ks很高），則該底物即使?jié)舛容^高時也會影響到微生物的生長，這是培養(yǎng)過程中的衰減期較長。簡述發(fā)酵熱產生的原因。發(fā)酵熱生物熱攪拌熱蒸發(fā)熱輻射熱；微生物在生長繁殖過程中本身產生大量的能量，部分用于自身的生長和代謝，部分用于合成產物，其余部分以熱量形式散發(fā)，形成生物熱；攪拌帶動發(fā)酵液做機械運動造成液體之間、液體和設備之間的摩擦，產生攪拌熱；空氣進入發(fā)酵罐后與發(fā)酵液廣泛接觸，進行熱交換同時引起發(fā)酵液水

29、分的蒸發(fā)，水分蒸發(fā)以及排出的氣體夾帶部分熱量散失到外界，即為蒸發(fā)熱；因罐內外溫差，發(fā)酵液中部分熱通過罐體向外輻射，即為輻射熱。綜上所述，發(fā)酵生產中通常采用發(fā)酵罐上安裝夾套或盤管進行加熱或冷卻，實現(xiàn)對發(fā)酵溫度的有效控制。簡述發(fā)酵過程中pH值的調節(jié)及控制方法。配制合適的培養(yǎng)基，調節(jié)初始pH至合適范圍并使其有較好的緩沖能力；培養(yǎng)過程中加入非營養(yǎng)基質的酸堿調節(jié)劑如CaCO3等防止pH顯著下降；培養(yǎng)過程中加入基質性酸堿調節(jié)劑，如氨水；加生理酸性或堿性鹽，通過代謝控制pH；將pH控制與代謝調節(jié)結合起來，通過補料控制pH。簡述發(fā)酵液泡沫產生的原因。發(fā)酵過程中因通氣攪拌以及發(fā)酵產生的CO2是產生泡沫的氣體來源；發(fā)酵液中的糖、蛋白質、代謝物和細胞本身是穩(wěn)定泡沫的物質；培養(yǎng)基的滅菌方法、滅菌時間和滅菌溫度也會改變培養(yǎng)基的性質，影響培養(yǎng)基的起泡能力。簡述發(fā)酵過程中泡沫對發(fā)酵的影響。降低發(fā)酵罐的裝料系數(shù)；增加菌群的非均一性：泡沫高低的變化和處在不同生長周期的微生物隨泡沫漂浮或粘附在罐壁上，使之有時在氣相中生