發(fā)酵工程試卷及答案

1、一、名詞解釋共 10 小題，每題 2 分，共計(jì) 20 分1、葡萄糖效應(yīng)：1942 年 Monod 在爭(zhēng)辯大腸桿菌利用混合碳源生長(zhǎng)時(shí)，覺(jué)察葡萄糖會(huì)抑制其它碳源的利用，例如大腸桿菌在含乳糖和葡萄糖的培育基中，優(yōu)先利用葡萄糖，并只有當(dāng)葡萄糖耗盡后才開(kāi)頭利用乳糖，這就形成了在兩個(gè)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期中間的其次個(gè)生長(zhǎng)停滯期，即消滅了“二次生長(zhǎng)現(xiàn)象”，用山梨醇或乙酸代替乳糖，也有類(lèi)似的結(jié)果。2、次級(jí)代謝：微生物在肯定的生長(zhǎng)時(shí)期，以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前提物質(zhì)，合成一些對(duì)微生物生命活動(dòng)無(wú)明確功能的物質(zhì)的過(guò)程，產(chǎn)物即為次級(jí)代謝產(chǎn)物。如抗生素、毒素、激素、色素等。3、組成酶：在正常培育條件下，不管有無(wú)誘導(dǎo)物，能合成的酶。如參與

2、陳代謝和生 長(zhǎng)生殖的酶類(lèi)。4、微囊化：是固定化的一種，通常用一層親水性的半透膜將酶、輔酶、蛋白質(zhì)或細(xì)胞 包圍在微珠狀的微囊內(nèi)，實(shí)現(xiàn)固定化的目的。5、抗生素：是生物在其生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生，并能在卑微濃度下有選擇性地抑制或 殺滅其他微生物或腫瘤細(xì)胞的有機(jī)物。6、實(shí)罐滅菌：將培育基置于發(fā)酵罐中用蒸汽加熱，到達(dá)預(yù)定滅菌溫度后，維持肯定時(shí) 間，再冷卻到發(fā)酵溫度，然后接種發(fā)酵，這叫做實(shí)罐滅菌，又稱(chēng)分批滅菌。7、單細(xì)胞蛋白：主要指酵母、細(xì)菌、真菌等微生物蛋白質(zhì)資源。是具有應(yīng)用前景的蛋 白質(zhì)資源之一。8、協(xié)同反響抑制：指分支代謝途徑中的幾個(gè)末端產(chǎn)物同時(shí)過(guò)量時(shí)才能抑制共同途徑中的第一個(gè)酶抑制反響調(diào)整方式。例如

3、多粘芽孢桿菌在合成天門(mén)冬氨酸族氨基酸時(shí)，天門(mén)冬氨酸激酶受賴(lài)氨酸和蘇氨酸的協(xié)同反響抑制。假設(shè)僅是蘇氨酸或賴(lài)氨酸過(guò)量，并不能引起抑制作用。9、固體發(fā)酵：是利用各種植物性原料，按生產(chǎn)的要求和菌種 的特性進(jìn)展適當(dāng)?shù)呐浔龋?經(jīng)過(guò)滅菌接入預(yù)先培育好的菌種，在曲室或發(fā)酵池進(jìn)展發(fā)酵。10、恒化培育保持培育液的流速不變，使培育罐內(nèi)的養(yǎng)分物質(zhì)濃度根本恒定，并使微生物始終在低于其最高生長(zhǎng)速度的條件下進(jìn)展生殖，這種連續(xù)培育方式稱(chēng)為恒化培育。二、填空題共 5 小題，每空 1 分，共計(jì) 20 分1、按操作方式的不同，可將發(fā)酵分成三種主要類(lèi)型，有分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵和半連續(xù)發(fā)酵。2、氧氣從氣泡傳給發(fā)酵液的速率： OTR=k

4、a( C* - C ) ，其中，OTR是供氧速率，C*是L與氣泡中的氧成平衡的液相氧濃度，C是發(fā)酵液中氧的濃度，k a是傳氧系數(shù)，即液膜傳L氧系數(shù)與氣液兩相比界面的乘積。3、固液分別的主要方式包括：離心、微孔膜過(guò)濾、雙水相萃取和泡沫分別。4、菌種保藏的方法一般有下面幾種：斜面保藏法、石蠟油封存法、沙土管保藏法、真空冷凍枯燥保藏法、液氮超低溫保藏法。5、連續(xù)加壓滅菌法在發(fā)酵行業(yè)里也稱(chēng)“連消法”，主要滅菌設(shè)備有配料預(yù)熱罐、連消塔、維持罐、冷卻管。三、簡(jiǎn)答題共 5 小題，每題 6 分，共計(jì) 30 分1、請(qǐng)說(shuō)明氣體提升式發(fā)酵罐的特點(diǎn)，并指出其相對(duì)于機(jī)械攪拌罐的優(yōu)點(diǎn)是什么？ 答：氣體提升式發(fā)酵罐的特點(diǎn)：

5、氣體從罐的下部通入，借氣體的上升力帶動(dòng)流體在整個(gè)反響器內(nèi)循環(huán)流淌造成良好的混合，使反響器內(nèi)整體混合均勻，而且由于不用機(jī)械攪拌槳，削減了剪切作用對(duì)細(xì)胞的損害。同時(shí)由于液體循環(huán)流淌速度較快，因此反響器內(nèi)供氧及傳熱都較好。優(yōu)點(diǎn)：能耗低，液體中的剪切作用小，構(gòu)造簡(jiǎn)潔，且由于省去了機(jī)械攪拌而不需機(jī)械密封，避開(kāi)了因機(jī)械密封不良造成的雜菌污染。但它不適用于高粘度或含大量固體的培育液。2、什么是發(fā)酵 “放大”？發(fā)酵“放大”的原則有那些？答：發(fā)酵“放大”：指在生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)力量上的增加，其目的是在更大的規(guī)模上重現(xiàn)某個(gè)生產(chǎn)過(guò)程并實(shí)現(xiàn)預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果。發(fā)酵“放大”原則有：幾何相像，即依據(jù)小的與大的裝置各局部幾何尺寸比例

6、大致一樣進(jìn)展放大。恒定體積功率放大：即 Pg / V 恒定。恒定傳氧系數(shù) kLa 放大。恒定剪切力、恒定葉端速度放大。恒定的混合時(shí)間 tM 放大。3、氨基酸發(fā)酵的代謝把握的方法有哪些？ 答：1把握發(fā)酵的環(huán)境條件。把握細(xì)胞滲透性。把握旁路代謝。降低反響作用物的濃度。消退終產(chǎn)物的反響抑制和阻遏作用。促進(jìn) ATP 的積存，以利于氨基酸的生物合成。上述氨基酸發(fā)酵的代謝把握方法，是氨基酸發(fā)酵工藝把握和選育氨基酸高產(chǎn)菌株的依據(jù)。4、菌種選育對(duì)發(fā)酵工程格外關(guān)鍵，請(qǐng)說(shuō)明種分別與篩選的根本步驟？答：1采樣：有針對(duì)性地采集樣品。增殖培育：人為地通過(guò)把握養(yǎng)分或培條件，使所需菌種增殖培育后，在數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)。分別篩選：

7、承受選擇性培育基利用分別技術(shù)得到純種目的菌。純種分別的方法有劃線分別法、稀釋分別法。篩選分初篩、復(fù)篩。菌種鑒定：依據(jù)生理生化特征、遺傳和分子生物學(xué)特性等。毒性試驗(yàn)：依據(jù)毒理學(xué)分析，選擇無(wú)毒性菌株。5、Monod 提出細(xì)胞的比生長(zhǎng)速率與限制性基質(zhì)濃度的關(guān)系方程的內(nèi)容是什么？ 答：細(xì)胞的比生長(zhǎng)速率與限制性基質(zhì)濃度的關(guān)系可用下式表示： SK Smaxs其中，S 為限制性基質(zhì)濃度(g/L)；Ks 為飽和常數(shù)(g/L)，其值等于比生長(zhǎng)速率為最大比生長(zhǎng)速率一半時(shí)的限制性基質(zhì)濃度。四、問(wèn)答題共 2 小題，每題 15 分，共計(jì) 30 分1、在發(fā)酵工業(yè)中使用到的培育基有斜面培育基、孢子培育基、種子培育基、發(fā)酵培

8、育基等種類(lèi)，對(duì)這些培育基的原料各有何要求？答：對(duì)發(fā)酵培育基的原料要求分別是：斜面培育基：供菌種生殖、擴(kuò)大之用，對(duì)這種培育基的要求是能夠使菌體長(zhǎng)得快而強(qiáng)健，而且不易引起菌種變異。一般斜面培育基中碳源和氮源含量不宜過(guò)多，特別是碳源，多了會(huì)引起 pH 波動(dòng)，無(wú)機(jī)鹽濃度也要把握適當(dāng)，以免影響菌種特性。孢子培育基：供菌種生殖孢子的一種固體培育基，要求使菌體生長(zhǎng)快速，產(chǎn)生數(shù)量較多的優(yōu)質(zhì)孢子，并且不引起菌種的變異，因此在配置上要求：養(yǎng)分不能太豐富，否則不易產(chǎn)孢。無(wú)機(jī)鹽濃度要適當(dāng)，不然會(huì)影響孢子量和孢子的顏色質(zhì)量。留意 pH 和濕度。常用的孢子培育基有：麩皮培育基、小米培育基、大米培育基、玉米碎屑培育基等。它

9、們含氮量低，疏松、外表積大，是較好的產(chǎn)孢子培育基。種子培育基：有搖瓶種子和種子罐用的種子培育基等。對(duì)種子培育要求做到純種、強(qiáng)健、活力旺盛，并有足夠的數(shù)量，以滿足下一級(jí)菌種生長(zhǎng)生殖需要。因此，種子培育基要求養(yǎng)分物質(zhì)適當(dāng)?shù)呢S富和完全，培育基成分易于被菌體吸取，但濃度不宜過(guò)高，把握碳氮比，保持培育過(guò)程中 pH 穩(wěn)定在適當(dāng)范圍內(nèi)。另外種子培育基的主要成分和培育條件應(yīng)盡可能同發(fā)酵培育基保持全都，以縮短延遲期，使菌種快速轉(zhuǎn)入旺盛生長(zhǎng)。發(fā)酵培育基：發(fā)酵培育基是要求最嚴(yán)格的培育基，它具有雙重任務(wù)，一是供菌體生長(zhǎng)生殖，二是使菌種能夠大量產(chǎn)生發(fā)酵產(chǎn)品。因此發(fā)酵培育基的養(yǎng)分成分即要豐富和完全，有要求嚴(yán)格把握，尤其是

10、那些對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物的形成有嚴(yán)峻影響的成分。2、微生物發(fā)酵的工藝過(guò)程可分成哪幾個(gè)主要階段，各階段的具體內(nèi)容和要求是什么？ 答：微生物發(fā)酵的工藝過(guò)程可分為四個(gè)階段：菌種階段、種子擴(kuò)大培育階段、發(fā)酵階段、分別提取階段。菌種階段主要是菌種的保藏，使其到達(dá): 不衰退、不污染、不死亡。在做種子菌時(shí)，留意菌種要活化，再進(jìn)一步擴(kuò)大培育。種子擴(kuò)大培育階段將斜面或搖瓶培育好的種子接入種子罐。依據(jù)發(fā)酵罐的大小，所需種子的數(shù)量，可承受一級(jí)，也可承受二級(jí)。承受三級(jí)時(shí)即在種子罐和發(fā)酵罐之間參加一只生殖罐。一般接種量是發(fā)酵液的 510。種子擴(kuò)大培育階段的目的是生殖大量的菌體而不是生產(chǎn)目的產(chǎn)物，因此，要求種子培育基的養(yǎng)分成分要豐富，有利于