發(fā)酵工程復習題

《發(fā)酵工程》期末復習題試卷結構一、名詞解釋（每題2分，共6題，合計12分）二、填空題（每空0.5分，合計20分）三、單選題（每題1分，共20題，合計20分）四、多選題（每題2分，共6題，合計12分）五、判斷題（對的打“√”，錯的打“×”，每題1分，共10題，合計10分）六、簡答題（18分，3-4題）七、分析題（8分）第一章

緒論一、掌握發(fā)酵史的六個階段和四個轉折點。答：六階段：1、天然發(fā)酵時期；2、純培養(yǎng)技術的建立；3、通氣攪拌發(fā)酵技術的建立；

4、人工誘變育種與代謝控制發(fā)酵技術的建立；5、開拓新型發(fā)酵原料時期；6、基因工程階段四轉折：1、純培養(yǎng)；2、通氣攪拌發(fā)酵；3、代謝控制；4、化學合成與微生物發(fā)酵二、發(fā)酵工業(yè)有何特點？發(fā)酵工業(yè)的范圍包括哪些？答：特點：原料廣；微生物主體；反應條件溫和，易控制；產(chǎn)物單一，純度高；投資少，效益好范圍：1）以微生物代謝產(chǎn)物為產(chǎn)品的發(fā)酵工業(yè)2）以微生物酶為產(chǎn)品的發(fā)酵工業(yè)3）以微生物細胞為產(chǎn)物的發(fā)酵工業(yè)4）生物轉化或修飾化合物的發(fā)酵工業(yè)5）微生物廢水處理和其他3、掌握發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)流程的6個環(huán)節(jié)。答：1)

生產(chǎn)用菌種的擴大培養(yǎng)（微生物菌種的選育及擴培技術）；2)

發(fā)酵培養(yǎng)基的配制（發(fā)酵原料的選擇及預處理）；3)

培養(yǎng)基、發(fā)酵罐以及輔助設備的消毒滅菌（滅菌技術）；4)

將已培養(yǎng)好的有活性的純菌株以一定量轉接到發(fā)酵罐中（接種技術）；5)

將接種到發(fā)酵罐中的菌株控制在最適條件下生長并形成目的產(chǎn)物；6)

將產(chǎn)物提取精制（發(fā)酵產(chǎn)物的分離提取）；第二章

菌種及擴大培養(yǎng)名詞解釋：菌種選育：是應用微生物遺傳變異的理論，用一定的方法造成微生物的變異，再經(jīng)過人工篩選得到人們所需要的優(yōu)良品種。種子擴大培養(yǎng)：是指把保存在砂土管、冷凍干燥管中處于休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入固體試管斜面活化后，再經(jīng)過搖瓶或靜置培養(yǎng)，以及種子罐逐級擴大培養(yǎng)而獲得一定的數(shù)量和質量的純種制備過程。種子罐級數(shù)：是指制備種子需逐級擴大培養(yǎng)的次數(shù)。接種齡：種子罐中培養(yǎng)的菌體開始移入下一級種子罐或發(fā)酵罐時的培養(yǎng)時間。接種量：是指移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體積的比例。菌種退化：通常是指在較長時期傳代保藏后，菌株的一個或多個生理性狀和形態(tài)特征逐漸減退或消失的現(xiàn)象。

1、簡述發(fā)酵工業(yè)對微生物菌種的要求答：1、能在廉價原料制備的培養(yǎng)基上迅速生長和生成所需的代謝產(chǎn)物產(chǎn)量高。2、培養(yǎng)條件易于控制3、生長迅速，發(fā)酵周期短4、滿足代謝控制的要求5、抗雜菌和噬菌體能力強6、遺傳性狀穩(wěn)定，菌種不易變異退化7、在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的泡沫要少8、對需要添加的前體物質有耐受能力，并且不能作為一般碳源利用9、安全性（不是病源菌，不產(chǎn)毒素）2、工業(yè)生產(chǎn)常用的微生物菌種有哪幾類？答：細菌：枯草桿菌，短桿菌，大腸桿菌酵母：釀酒酵母（啤酒，葡萄酒），酒精酵母，假絲酵母霉菌：黑曲霉，米曲霉，紅曲霉，根霉，木霉，青霉放線菌：單孢菌其他：擔子菌、藻類、病毒、3、分離篩選菌種可分為哪四步？答：樣品采集→增殖培養(yǎng)→純種分離→生產(chǎn)性能測定4、菌種選育的常用方法有哪些？哪些以基因突變?yōu)槔碚摶A？哪些以基因重組為理論基礎？答：基因突變理論基礎：自然選育；誘變選育；基因重組：雜交育種；原生質體融合技術；基因工程技術5、菌種退化的現(xiàn)象有哪些？引起退化的原因是什么？防止退化的方法有哪些？答：菌種退化的現(xiàn)象：細胞形態(tài)和菌落特征的改變；產(chǎn)孢子數(shù)量的降低；生長速度緩慢；代謝產(chǎn)物的減少；原料轉化率下降；對不良環(huán)境抵抗能力的下降等原因：基因突變；變異菌株性狀分離；連續(xù)傳代；其他因素預防：1控制傳代次數(shù)；2選擇合適的培養(yǎng)條件；3利用不同類型的細胞進行傳代；4選擇合適的保藏方法6、退化菌種復壯方法有哪些？答：1、菌種的純化；2、通過寄主體進行復壯3、淘汰已衰退的個體7、菌種保藏的基本原理是什么？工業(yè)微生物菌種保藏目的是什么？答：原理：根據(jù)菌種的生理、生化特點，人工地創(chuàng)造條件，使菌種的代謝活動處于不活潑、生長繁殖受到抑制的休眠狀態(tài)。目的：提高菌種存活率；減少菌種的變異；使菌種生產(chǎn)能力和與生產(chǎn)工藝相適應的優(yōu)良性狀保持穩(wěn)定8、比較各種保藏方法的原理和適用范圍。9、種子擴大培養(yǎng)的任務和目的答：（1）接種量的需要；（2）菌種馴化；（3）縮短發(fā)酵周期，提高發(fā)酵設備利用率，節(jié)省動力消耗。10、種子制備過程包括哪兩個階段？答：實驗室種子制備階段；生產(chǎn)車間種子制備階段11、什么是種子罐級數(shù)、接種齡和接種量？如何確定？答：確定：一般根據(jù)菌種生長特性、孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度以及所采用發(fā)酵罐的容積而定。12、種子質量的標準可從幾個方面進行判斷？答：1細胞或菌體；2生化指標；產(chǎn)物生成量；3酶活力13、影響種子質量的主要因素有哪些？答：1染菌控制；2營養(yǎng)條件；3培養(yǎng)條件；4種子罐級數(shù)；5接種量第三章

培養(yǎng)基及其制備生理酸性物質：無機氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質的無機氮源叫生理酸性物質，若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質的則此種無機氮源稱為生理堿性物質DE值：

葡萄糖當量值，表示淀粉糖的含糖量。1、按純度分類，培養(yǎng)基怎么分類？答：1合成培養(yǎng)基:原料其化學成分明確、穩(wěn)定;2天然培養(yǎng)基:采用天然原料2、按用途分類，培養(yǎng)基分為幾種？了解各種培養(yǎng)基的用途和要求。答：1、孢子（斜面）培養(yǎng)基，用途：供菌種繁殖孢子或菌種保藏用。2、種子培養(yǎng)基，用途：供孢子發(fā)芽、生長和繁殖菌絲體。3、發(fā)酵培養(yǎng)基，用途：是供菌種生長、繁殖和合成產(chǎn)物之用3、發(fā)酵培養(yǎng)基的作用有哪兩個？其成分主要包括哪幾類？了解每一類的典型代表。答：作用：滿足菌體的生長；促進產(chǎn)物的形成成分：1、碳源2、氮源3、無機鹽及微量元素4、生長因子5、水6、前體、促進劑和抑制劑4、淀粉水解制糖的意義有哪些？答：1、大多數(shù)微生物不能直接利用淀粉（所有的氨基酸生產(chǎn)菌不能直接利用）2、有些微生物能夠直接利用淀粉作原料，但必須在微生物產(chǎn)生淀粉酶后才能進行，過程緩慢，發(fā)酵周期延長。3、若直接利用淀粉作原料，滅菌過程的高溫會導致淀粉結塊，發(fā)酵液粘度劇增5、掌握淀粉水解制糖的方法，比較各種方法的優(yōu)缺點。答：優(yōu)點：工藝簡單，設備簡易，生產(chǎn)周期短、設備生產(chǎn)能力大。缺點：A高溫高壓、酸性條件，對設備要求較高；B副產(chǎn)物多，影響糖液純度，一般DE值只有90％左右。C對淀粉原料要求嚴格，不能用粗淀粉，只能用純度較高的精制淀粉，淀粉顆粒大小要均勻，淀粉乳濃度也不宜過高。6、淀粉酸水解過程中，同時存在幾種反應？會產(chǎn)生哪些不利影響？答：

淀粉鹽酸葡萄糖復合反應

分解反應復合二糖

5’－羥甲基糠醛復合低聚糖

有機酸、有色物質損失葡萄糖量

7％

<1％

在淀粉的酸水解過程中，三種反應同時發(fā)生不利影響：復合反應：生成的多數(shù)復合糖不能被微生物利用，使發(fā)酵結束時殘?zhí)歉?。分解反應：生成?’－羥甲基糠醛是產(chǎn)生色素的根源，增加了糖化液精制脫

色的困難?？偟膩碚f：降低了葡萄糖的收率。給產(chǎn)物的提取和糖化液的精制帶來困難。7、淀粉酶水解過程分哪兩步？各采用什么酶？答：分兩步：（1）液化：用α-淀粉酶將淀粉轉化為糊精和低聚糖（2）糖化：用糖化酶將糊精和低聚糖轉化為葡萄糖第四章

滅菌和空氣除菌致死時間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時間。微生物的熱阻：指微生物在某一特定條件（溫度和加熱方式）下的致死時間，表示微生物對熱的抵抗力相對熱阻：指微生物在某一特定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空消：當培養(yǎng)基（或物料）尚未進罐前對罐進行預先滅菌，為空罐滅菌實消：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)基和所用設備一起進行

加熱滅菌的操作過程，這叫實罐滅菌連消：將配制好的培養(yǎng)基向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時進行加熱、保溫和冷卻等滅菌操作

過程叫連續(xù)滅菌1、消毒和滅菌的定義，二者的區(qū)別。答：消毒：采用物理或化學方法殺死容器、器具內外、車間、廠區(qū)等環(huán)境中的病原微生物，

但一般只能殺死營養(yǎng)細胞而不能殺死細菌的芽孢。滅菌：采用物理或化學方法殺死或除去物料、空氣、容器、器具等環(huán)境中所有微生物，包括營養(yǎng)細胞、細菌芽孢和孢子。2、滅菌方法有哪些？各自的原理和適用范圍是什么？目前發(fā)酵培養(yǎng)基及其設備常用哪種滅菌方法？無菌空氣制備常用哪種？答：巴氏消毒法：用于牛奶、啤酒、果酒和醬油等不能進行高溫滅菌的液體的一種消毒方

法，其主要目的是殺死其中無芽孢的病原菌（如牛奶中的結核桿菌或沙門氏菌），而又不影響它們的風味。巴氏消毒法是一種低溫消毒法1、干熱滅菌法

利用高溫產(chǎn)生的干熱對微生物有氧化、蛋白質變性和電解質濃縮引起中毒等作用而殺滅微生物。適用范圍：滅菌后要求保持干燥的物料和器皿2、濕熱滅菌法

借助蒸汽釋放的熱能使微生物細胞中的蛋白質、酶和核酸分子內部的化學鍵，特別是氫鍵受到破壞，引起不可逆的變性，使微生物死亡。適用范圍：一般用于發(fā)酵設備及培養(yǎng)基的滅菌。3、輻射滅菌法

利用高能量的電磁輻射與菌體核酸的光化學反應造成菌體死亡。適用范圍：僅適用于表面滅菌和無菌室、接種臺和培養(yǎng)間等空間滅菌。

4、化學藥劑滅菌法

利用化學藥劑與微生物細胞中的成分發(fā)生反應，使蛋白質變性、酶失活而殺菌適用范圍：器械、皮膚及環(huán)境的表面滅菌。5、過濾除菌

利用微生物不能透過濾膜而達到除菌目的，常用0.01-0.45um孔徑的濾膜。適用范圍：不耐熱的化合物溶液（血清，遇熱容易變性而失效的培養(yǎng)液）和空氣的過濾除菌。3、常用的化學滅菌劑有哪些？使用方式有哪些？答：常用的化學滅菌劑：甲醛、75%乙醇、過氧乙酸、高錳酸鉀、漂白粉、酚類、新潔爾滅等使用方式：浸泡，添加，擦拭，噴灑，氣態(tài)熏蒸等方法4、微生物的相對熱阻與滅菌時間有何關系？答：微生物對濕熱的相對熱阻數(shù)值越大，表明在某一溫度下越耐熱，微生物的死亡速率

越慢，滅菌所需時間越長。

5、什么是微生物熱死定律？比死亡速率常數(shù)k與哪些因素有關？答：微生物個數(shù)減少的速度（微生物受熱死亡的速率）與任一瞬間殘存的活菌數(shù)成正比與菌種的關系：相同溫度下，微生物越耐熱，k值越小與滅菌溫度的關系：同一種微生物在不同溫度下，k值也不同，溫度越低，k值越小，隨著殺菌溫度升高，k值增大6、影響培養(yǎng)基滅菌效果的因素有哪些？答：（1）培養(yǎng)基成分；（2）培養(yǎng)基的物理狀態(tài)；（3）培養(yǎng)基pH；（4）培養(yǎng)基的微生物數(shù)量（含菌量）；（6）微生物細胞的菌齡；（7）微生物的耐熱性；（8）空氣排出程度；（9）攪拌；（10）泡沫7、實消和連消的優(yōu)缺點比較答：優(yōu)點缺點連續(xù)滅菌1.高溫短時滅菌，培養(yǎng)基營養(yǎng)成分損失少。2.發(fā)酵罐占用時間縮短，利用率高。3.滅菌質量穩(wěn)定，提高了熱利用率。1.設備復雜，操作麻煩,染菌機會多。2.不適合含大量固體物料的滅菌。實消1.設備要求低，不需另外加熱、冷卻裝置。2.操作要求低，適合小批量生產(chǎn)規(guī)模3.適合含大量固體物料的滅菌1.培養(yǎng)基的營養(yǎng)物質損失大2.發(fā)酵罐的利用率較低3.不適合大規(guī)模生產(chǎn)的滅菌4.需反復加熱冷卻，能耗較高。

8、空氣除菌的方法有哪些？答：1、熱滅菌法

2、輻射殺菌3、靜電除菌4、介質過濾除菌9、目前發(fā)酵工廠采用的空氣過濾設備大多數(shù)是深層過濾設備，過濾所用介質的間隙一般大于微生物細胞顆粒，介質過濾除菌的原理是什么？答：使空氣通過經(jīng)高溫滅菌的過濾介質，借助慣性碰撞、阻截、擴散、靜電吸附、沉降等作用，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質層中，而達到除菌的目的。10、了解空氣過濾除菌的工藝過程。了解每一步工藝的目的是什么。答：吸入空氣→前過濾→空氣壓縮機→壓縮空氣冷卻至適當溫度→分離除去油和水→加熱至適當溫度，相對濕度為50-60%→空氣過濾器除菌→無菌空氣11、什么是空氣預處理？其目的是什么？答：在空氣過濾器之前的處理稱為空氣預處理?？諝忸A處理的目的：提高壓縮前空氣的潔凈度；去除壓縮后空氣中所帶的油和水。第五章

微生物的代謝末端產(chǎn)物阻遏（反饋阻遏）

由于某代謝途徑末端產(chǎn)物的過量積累而導致生物合成途徑中酶合成的阻遏現(xiàn)象，又稱反饋阻遏分解代謝物阻遏（葡萄糖效應）：在含有兩種碳源或氮源的培養(yǎng)基中生長時，細胞利用快的那種分解底物會阻遏利用慢的底物的有關酶的合成的現(xiàn)象。反饋抑制：某代謝途徑的最終代謝物過量時，這個產(chǎn)物對該途徑前面的某一個酶活性有抑制現(xiàn)象，促使整個反應速度減慢甚至停止，從而避免了末端產(chǎn)物的過多積累1、微生物的代謝如何分類？答：1、分解代謝和合成代謝2、初級代謝和次級代謝2、微生物代謝自我調節(jié)的方式有哪三種？其實質是什么？與代謝調節(jié)有關的酶有哪些？答：（1）控制營養(yǎng)物質透過細胞膜進入細胞

（2）通過酶的定位限制酶與底物的接觸

。（3）控制代謝物流向實質是酶調節(jié)相關酶類1、同功酶2、別構酶3、多功能酶3、酶合成調節(jié)和酶活性調節(jié)的比較答：酶合成的調節(jié)酶活性的調節(jié)類型酶的誘導和阻遏酶活性的激活酶活性的抑制調節(jié)機制調節(jié)基因的表達通過代謝產(chǎn)物與酶的可逆性結合來調節(jié)調節(jié)結果酶種類改變(增加或減少酶活性發(fā)生變化調節(jié)特點間接、緩慢快速、精細調節(jié)意義既保證代謝需要,又避免物質和能量的浪費,增強微生物適應性避免代謝產(chǎn)物積累過多聯(lián)系同時存在,密切配合,協(xié)調起作用。

4、誘導作用、反饋阻遏、分解阻遏、酶的激活、反饋抑制等，哪些屬于酶合成調節(jié)？哪些屬于酶活性調節(jié)？答：誘導作用、反饋阻遏、分解阻遏屬于酶合成調節(jié)酶的激活、反饋抑制屬于酶活性調節(jié)5、什么是誘導酶？誘導作用有什么意義？（以大腸桿菌β-半乳糖苷酶為代表）答：誘導酶：在環(huán)境中存在某種物質（誘導物）的情況下才能夠合成的酶，又稱適應酶。誘導酶的意義：誘導酶只有需要時才會產(chǎn)生，既保證代謝的需要，避免生物合成原料和能量的浪費，又增強微生物對環(huán)境的適應能力。6、反饋抑制的類型和各種類型的特點答：（1）直鏈式代謝途徑（單向途徑）

通常是在線性的代謝途徑中末端產(chǎn)物對催化第一步反應的酶活性有抑制作用。（2）分支代謝途徑

在分支代謝途徑中，幾個末端產(chǎn)物同時過量時才能對共同途徑中的第一個酶具有抑制作用7、人工控制代謝的手段有哪些？應用營養(yǎng)缺陷型菌株在直鏈式途徑和分支代謝途徑中分別可生產(chǎn)什么產(chǎn)物？答：人工控制代謝的手段1、改變微生物遺傳性狀（遺傳學方法）2、發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化（生物化學方法）直鏈式途徑黃色短桿菌生產(chǎn)賴氨酸分支代謝途徑高絲氨酸缺陷型生產(chǎn)菌生產(chǎn)賴氨酸8、為什么要改變細胞膜的滲透性？改變方法有哪些？（掌握谷氨酸發(fā)酵實例）答：改變細胞膜的滲透性，使谷氨酸迅速排放到細胞外面，濃度降低即解除了谷氨酸的抑制作用。改變方法：①用生理學手段控制細胞膜的滲透性——直接抑制膜的合成或使膜受缺損②利用細胞膜缺損突變株第六章

發(fā)酵動力學分批發(fā)酵

向反應器中一次投入所需的培養(yǎng)基，然后接種培養(yǎng)，使微生物生長繁殖，在特定的條件下只完成一個生長周期的微生物培養(yǎng)，反應結束后將全部培養(yǎng)液排出進行處理。補料分批發(fā)酵:在分批培養(yǎng)的過程中，隨著營養(yǎng)的消耗，向反應器內間歇或連續(xù)補充一種或多種營養(yǎng)物質，以達到延長生產(chǎn)期和控制發(fā)酵過程的目的。連續(xù)發(fā)酵:

當微生物培養(yǎng)到對數(shù)生長期時，在發(fā)酵罐中一方面以一定速度連續(xù)不斷地流加新鮮液體培養(yǎng)基，另一方面又以同樣的速度連續(xù)不斷地將發(fā)酵液排出，使菌體維持在恒定生長速率下進行連續(xù)生長和發(fā)酵。1、什么是發(fā)酵動力學？發(fā)酵過程中反應速度的描述指標主要有哪些答：發(fā)酵動力學是研究微生物發(fā)酵過程中菌體生長、基質消耗、產(chǎn)物生成的動態(tài)平衡及其內在規(guī)律的科學。指標：菌體生長速率基質消耗速率代謝產(chǎn)物的生成速率2、根據(jù)菌體生長與產(chǎn)物形成是否偶聯(lián)，發(fā)酵動力學如何分類？掌握各自的特點和典型代表。答:偶聯(lián)型：1產(chǎn)物生成速度與菌體生長速度有緊密關系。2產(chǎn)物的形成與菌體的生長是平行的。產(chǎn)物合成速度與微生物生長速度呈線性關系，而且生長與營養(yǎng)物的消耗成準定量關系。這種類型的產(chǎn)物主要是葡萄糖代謝的初級中間產(chǎn)物，如：酒精發(fā)酵、葡萄糖酸發(fā)酵。非偶聯(lián)型：1產(chǎn)物的形成與菌體生長無關聯(lián)，菌體生長時無產(chǎn)物產(chǎn)生，當菌體停止生長后產(chǎn)生大量產(chǎn)物；多數(shù)次生代謝產(chǎn)物的發(fā)酵（抗生素和微生物毒素等）屬這種類型。2產(chǎn)物的合成是在菌體的濃度接近或達到最高之后才開始的，此時比生長速率已不處于最高速率。3、根據(jù)產(chǎn)物形成與基質消耗的關系，發(fā)酵動力學如何分類？答：類型Ⅰ：產(chǎn)物的形成直接與基質（糖類）的消耗有關，糖類提供了生長所需的能量，糖耗速率與產(chǎn)物合成速率的變化是平行的。類型Ⅱ：產(chǎn)物的形成間接與基質（糖類）的消耗有關，糖類既提供菌體生長所需的能量，又作為產(chǎn)物合成的碳源。類型Ⅲ：產(chǎn)物的形成與基質（糖類）的消耗無關，如抗生素發(fā)酵，產(chǎn)物是菌體停止生長后才開始合成。4、發(fā)酵方法有哪些？（根據(jù)是否需氧、發(fā)酵培養(yǎng)基的物理狀態(tài)、發(fā)酵操作方式分類）答：A根據(jù)發(fā)酵過程是否需氧分為好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵。B根據(jù)發(fā)酵培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分為固體發(fā)酵和液體發(fā)酵。C.根據(jù)發(fā)酵操作方式不同分類分批發(fā)酵法補料分批發(fā)酵法連續(xù)發(fā)酵法5、分批發(fā)酵、補料分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵三者相互比較，有什么優(yōu)缺點？

優(yōu)點缺點分批發(fā)酵操作相對較易效率低微生物的活性和機能因其所處的環(huán)境大幅度變化，也根本不控制培養(yǎng)基組分濃度等環(huán)境因素，而任其自然變化，這樣不利于生產(chǎn)在每一批主反應（生產(chǎn)階段）之前，必須進行幾級種子培養(yǎng)補料分批發(fā)酵使發(fā)酵系統(tǒng)中維持很低的基質濃度，可以除去速利用碳源的阻遏效應，并維持適當?shù)木w濃度，使不致加劇供氧的矛盾；避免培養(yǎng)基累積有毒代謝物。克服分批發(fā)酵養(yǎng)分的不足，避免發(fā)酵過早結束。

連續(xù)發(fā)酵1）省去了反復放料、清洗、裝料、滅菌、接種等步驟，避免了延遲期，提高設備的利用率和單位時間產(chǎn)量。2）發(fā)酵中各參數(shù)趨于恒值，便于自動控制；3）易于分期控制，可以在不同罐中控制不同的條件。1）菌種的變異，發(fā)酵染菌2）反應器傳質能力3）絲狀菌絲的阻塞

6、分批發(fā)酵過程中，微生物的生長分為哪四個階段？各有什么特點？答：1、延滯期2、對數(shù)生長期3、穩(wěn)定期4、衰亡期7、關于Monod方程的知識點（Ks常數(shù)，假設基礎、μm變化等）描述微生物生長描述酶促反應經(jīng)驗方程理論推導的機理方程μ：生長比速(h-1)μmax：最大生長比速(h-1)S:單一限制性基質濃度(mol/L)KS:飽和常數(shù)(mol/L)v：反應速率(mol/L.h)vmax：最大反應速率(mol/L.h)S：基質濃度(mol/L)Km：米氏常數(shù)(mol/L)適用于單一限制性基質、不存在抑制的情況適用于單基質酶促反應不存在抑制的情況

第七章

發(fā)酵工藝控制發(fā)酵熱：在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的（凈）熱量稱為發(fā)酵熱，最適發(fā)酵溫度：既適合菌體生長，又適合代謝產(chǎn)物合成的溫度臨界氧濃度：不影響微生物呼吸的最低溶氧濃度。與微生物本身的呼吸強度、溫度、培養(yǎng)基的組成、接種齡等有關發(fā)酵染菌：是指在發(fā)酵培養(yǎng)過程中侵入了生產(chǎn)菌以外的其他微生物1、發(fā)酵過程的主要控制參數(shù)有哪些？檢測方式有哪兩種？答：溫度；pH；溶解氧濃度；CO2濃度；泡沫；基質濃度；菌體濃度工藝參數(shù)檢測方式：①利用儀器（傳感器）進行在線檢測②從發(fā)酵罐中取出樣品進行離線檢測2、溫度對發(fā)酵代謝產(chǎn)物有哪些影響？答：1）影響反應速率（2）改變菌體代謝產(chǎn)物的合成方向（3）影響微生物的代謝調控機制4）影響發(fā)酵液的理化性質，進而影響產(chǎn)物的生物合成3、影響發(fā)酵溫度變化的因素是什么？如何計算？產(chǎn)熱因素和散熱因素有哪些？答：產(chǎn)熱因素：生物熱、攪拌熱散熱因素：蒸發(fā)熱、輻射熱、顯熱Q發(fā)酵＝Q生物＋Q攪拌－Q蒸發(fā)－Q輻射4、最適發(fā)酵溫度如何選擇？答：A、根據(jù)菌種選擇；B、根據(jù)發(fā)酵階段選擇；C、發(fā)酵溫度的選擇還與培養(yǎng)基成分和濃度、發(fā)酵條件等有關。5、pH對發(fā)酵有哪些影響？發(fā)酵過程pH變化的原因是什么？答：、1、影響酶的活性；2、影響微生物細胞膜所帶電荷的狀態(tài)，改變細胞膜的通透性；3、影響培養(yǎng)基中某些組分的解離，進而影響微生物對這些成分的吸收利用；4、影響菌體代謝方向，使代謝物的產(chǎn)量和比例發(fā)生改變。

原因：（1）基質代謝（2）產(chǎn)物形成（3）菌體自溶6、引起發(fā)酵液pH上升或下降的因素有哪些？答：1、引起pH下降的因素：①培養(yǎng)基中C/N過高；②消泡劑加得過多；③生理酸性物質的存在。2、引起pH上升的因素：①培養(yǎng)基中C/N不當，氮源過多；②生理堿性物質的存在；③中間補料時，氨水或尿素等堿性物質加入過多7、發(fā)酵pH如何確定和控制？答ph的確定：（1）同一產(chǎn)品的最適pH值，與所用的菌種、培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件有關。（2）最適pH值是根據(jù)實驗結果來確定的。Ph的控制：（1）配制pH合適的培養(yǎng)基，調節(jié)培養(yǎng)基原始pH①選用不同代謝速度的碳氮源的種類和比例，使鹽類和碳源的配比平衡。②加入緩沖溶液，使培養(yǎng)基具有pH緩沖作用。（2）在發(fā)酵過程中對pH值進行調節(jié)③發(fā)酵過程中加入酸、堿或生理酸堿性物質，或流加酸堿性的基質，采用少量多次流加的方法。④合理控制發(fā)酵條件（溫度、通風量），把pH控制與代謝調節(jié)結合起來

8、什么是溶解氧？溶解氧的大小受哪些因素影響？答：微生物只能利用溶解狀態(tài)下的氧影響因素：9、導致溶氧異常下降或上升的可能原因有哪些？答：溶氧異常情況溶氧異常下降可能原因：污染好氧菌菌體向好氧代謝途徑遷移供氧設備發(fā)生故障等溶氧異常上升可能原因：污染噬菌體，菌體完全被裂解；菌體向厭氧代謝途徑遷移10、發(fā)酵液泡沫形成的原因是什么？答：發(fā)酵過程中產(chǎn)生泡沫的原因：一是外界引進的氣流被機械地分散形成；二是由發(fā)酵過程產(chǎn)生的氣體聚集形成發(fā)酵泡沫。11、大量泡沫會帶來哪些負作用？答：1引起“逃液”，造成原料浪費、產(chǎn)物損失；2增加了污染雜菌的機會；3降低發(fā)酵罐的裝填系數(shù)，降低設備利用率；4泡沫影響氧傳遞，嚴重時通氣攪拌無法進行，妨礙菌體呼吸代謝，導致代謝異?；蚓w自溶。5泡沫穩(wěn)定難以消除時，代謝產(chǎn)生的氣體不能及時排出，影響菌體的正常呼吸作用；6消泡劑的添加將給發(fā)酵工藝及提取工序帶來困難。泡沫的存在增加了微生物菌群的非均一性。

12、控制泡沫的方法有哪些？答：（1）調整培養(yǎng)基的成分（如：少加或緩加易起泡的原材料）（2）改變某些物理化學參數(shù)（如pH值、溫度、通氣和攪拌）；（3）改變發(fā)酵工藝：采用分批投料來控制，以減少泡沫形成的機會。（4）采用菌種選育的方法，篩選不產(chǎn)生泡沫的菌種。13、對已形成的泡沫如何消除？比較兩種方法的優(yōu)缺點。答：對于發(fā)酵過程已形成的泡沫的消除方法有機械消泡法優(yōu)點不需要加入其他物質，可減少染菌機會和對下游提取工藝的影響。缺點消泡效果不理想，僅可作為消泡的輔助方法；同時需要一定的設備和動力消耗?；瘜W消泡法優(yōu)點消泡效果好，作用迅速，用量小，不耗能。缺點帶入新的物質，給分離帶來一定的麻煩14、補料分批發(fā)酵有什么作用？答1、可以控制抑制性底物的濃度2、可以解除或減弱分解代謝物的阻遏3、可以使發(fā)酵過程最佳化15、補料的內容包括哪些？答：1、補充能源和碳源，如葡萄糖、液化淀粉等。l2、補充氮源，如添加蛋白胨、玉米漿、酵母粉、尿素等有機氮源，或通入氨氣，既補充了營養(yǎng)，還能控制發(fā)酵的pH值。l3、添加微量元素或無機鹽，如磷酸鹽、硫酸鹽、氯化鈷等；l4、對于產(chǎn)誘導酶的微生物，補料時適當加入該酶的作用底物，可提高酶的產(chǎn)量。16、不同的染菌時期對發(fā)酵會產(chǎn)生哪些影響？答：種子培養(yǎng)期染菌17、種子培養(yǎng)染菌和發(fā)酵染菌后的異?，F(xiàn)象有哪些？答：1）種子培養(yǎng)染菌后的異?，F(xiàn)象?

菌體濃度異常?菌體濃度降低：感染噬菌體?菌體濃度增高：感染雜菌?

理化指標異常?pH、溫度變化，與原有規(guī)律不同?

代謝異常?糖、氨基氮等變化不正常（２）發(fā)酵染菌后的異?，F(xiàn)象?菌體濃度異常?pH值過高或過低?溶解氧及CO2水平異常?泡沫過多?代謝異常18、發(fā)酵染菌的主要原因（或途徑）有哪些？答：主要原因有：種子帶菌，無菌空氣帶菌，設備滲漏，原輔料滅菌不徹底，操作失誤和技術管理不善等。19、了解不同雜菌污染、不同規(guī)模染菌的原因分析答：（1）不同污染時間分析?種子培養(yǎng)階段染菌：通常是由種子帶菌、培養(yǎng)基或設備滅菌不徹底，接種操作不當?shù)仍蚨鹑揪?發(fā)酵前期染菌：種子帶菌、培養(yǎng)基或設備滅菌不徹底，接種操作不當、無菌空氣帶菌、設備滲漏等原因而引起。?發(fā)酵后期染菌：大部分是由空氣過濾不徹底、中間補料染菌、設備滲漏、泡沫頂蓋以及操作失誤而引起。（2）不同雜菌污染分析雜菌原因耐熱的芽胞桿菌培養(yǎng)基或設備滅菌不徹底、設備存在死角等球菌無芽胞桿菌等種子帶菌、空氣除菌不徹底、設備滲漏、操作失誤等真菌設備滲漏、無菌室滅菌不徹底、無菌操作不當、培養(yǎng)基滅菌不徹底等噬菌體種子污染、空氣除菌不徹底

第八章

發(fā)酵產(chǎn)物提取發(fā)酵下游工程的一般工藝流程可分為哪四步？掌握每一步驟的主要單元操作及任務。答：1、發(fā)酵液的預處理和固液分離l即去除細胞及不溶性物質，主要單元操作方法是離心和過濾。l主要任務：去除發(fā)酵液中的固體物質，為后續(xù)階段提供澄清、潔凈的原料液。2、產(chǎn)物的提?。ǔ醪椒蛛x）l主要單元操作方法：萃取、吸附、沉淀、離子交換、蒸發(fā)等典型方法。l主要任務：去除與目的產(chǎn)物性質有較大差異的雜質，使產(chǎn)物的濃度有顯著提高，而提高產(chǎn)品質量為輔。3、產(chǎn)物的精制（高度純化）l主要單元操作方法：層析法、膜分離法、電泳法、沉淀法、離子交換法等。l主要任務：去除與目的產(chǎn)物有類似化學性質和物理性質的雜質，使產(chǎn)物的純度有較大程度的提高。4、成品加工l主要單元操作方法有：濃縮（蒸餾）、結晶、干燥等。發(fā)酵液預處理的目的是什么？預處理方法有哪些？各適用范圍是什么？答：1、預處理的目的

（1）改變發(fā)酵液的物理性質，促進從懸浮液中分離固形物的速率，提高固液分離的效率（2）盡可能使產(chǎn)物轉入便于后處理的某一相中（多數(shù)是液體）（3）除去發(fā)酵液中部分雜質，以利于后續(xù)各步操作預處理的方法l1.重力法

黏度小，重力大l2.熱處理法

此法要嚴格控制加熱溫度和時間，不適用熱敏性的物質l3.等電點法

適用于氨基酸、蛋白質和其他兩性物質的沉淀分離。

l4.絮凝法

常用于菌體細小而且粘度大的發(fā)酵液的預處理中，使菌體和蛋白質等粒子聚集，便于過濾發(fā)酵液如何相對純化？答：1、高價無機離子的去除lCa2+的去除：加入草酸或草酸鈉lMg2+的去除：加入三聚磷酸鈉(NaP3O10)lFe3+的去除：加入黃血鹽（亞鐵氰化鉀）2、雜蛋白的去除（1）沉淀法

l酸性溶液：蛋白質能與一些陰離子，如：三氯乙酸鹽、水楊酸鹽、鎢酸鹽、苦味酸鹽、鞣酸鹽、過氯酸鹽等形成沉淀；l堿性溶液：蛋白質能與一些陽離子如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。（2）吸附法l加入某些吸附劑或沉淀劑吸附雜蛋白質而除去。l如四環(huán)類抗生素的生產(chǎn)中，采用黃血鹽和硫酸鋅生成亞鐵氰化鉀鋅的膠體沉淀來吸附蛋白質。（3）變性法

l使蛋白質變性的方法有：加熱，調節(jié)pH，加酒精和丙酮等有機溶劑或表面活性劑等。細胞破碎的目的是什么？破碎方法有哪些？各有什么特點？答：目的：破壞細胞外圍結構（細胞膜和細胞壁），使胞內產(chǎn)物釋放出來。細胞破碎方法l根據(jù)是否存在外加作用力分為?機械法（適用于絕大多數(shù)微生物細胞的破碎）?非機械法

優(yōu)點：選擇性釋放產(chǎn)物，抽提的速率和收率高，產(chǎn)品破壞最少，條件溫和，不殘留細胞碎片，缺點：溶酶價格高，通用性差，存在產(chǎn)物抑制l按所用方法的屬性分為：?物理破碎法：高壓勻漿法（適用于酵母和大多數(shù)細菌細胞的破碎，不適用于高度分枝的微生物）擠壓法、珠磨法、超聲波破碎法（桿菌比球菌易破碎，G-細胞比G+細胞易破碎，對酵母效果較差。菌體濃度太高或介質黏度高不利于超聲波破碎）?化學破碎法：滲透沖擊法、增溶法。

僅對細胞壁較脆弱的菌體細胞

?生物破碎法：酶溶法第九章

典型厭氧發(fā)酵1、巴斯德效應

呼吸抑制發(fā)酵作用的現(xiàn)象稱為巴斯德效應2、酒精發(fā)酵的微生物有哪些？答：酵母菌，少數(shù)假單胞桿菌（林氏假單胞菌）3、掌握酵母酒精生成機制答（1）酵母菌酒精生成機制在酵母體內，葡萄糖經(jīng)代謝轉化成乙醇的生化過程主要由兩個階段組成：第一階段：葡萄糖通過EMP途徑生成丙酮酸

第二階段：在無氧條件下，由丙酮酸脫羧酶催化，丙酮酸脫羧生成乙醛和CO2，乙醛進一步在乙醇脫氫酶作用下被還原成乙醇。（2）、細菌的酒精發(fā)酵機制少數(shù)假單胞桿菌能利用葡萄糖經(jīng)ED途徑進行酒精發(fā)酵。ED途徑由部分EMP、部分HMP和兩個特有的酶組成。4、掌握巴斯德效應的現(xiàn)象和機制。在酒精發(fā)酵中，能荷調節(jié)如何進行？答：（1）現(xiàn)象：酒精生成量耗糖量/單位時間細胞的繁殖。機制：能荷調節(jié)。（2）細胞通過改變ATP、ADP和AMP的比例來調節(jié)其代謝活動，稱為能荷調節(jié)或腺苷酸調節(jié)，不僅能調節(jié)分解代謝途徑中形成ATP的酶的活性，也能調節(jié)合成代謝途徑中利用ATP的生物合成酶類的活性。5、了解淀粉質