發(fā)酵工程重難點(diǎn)分析

發(fā)酵工程重難點(diǎn)分析一填空題德國人柯赫1905年因其關(guān)于肺結(jié)核固體純培育物純培育技術(shù)人為掌握發(fā)酵過程發(fā)酵罐漸漸進(jìn)入了近代化學(xué)工程的行列。好氧和厭氧微生物嗜熱微生物和非嗜熱微生物分開；掌握不同的pH條件，可分別出嗜酸或嗜堿微生物；使用高糖或高鹽的培育基進(jìn)展培育，可獲得耐高滲透壓核酸或抑制核酸生物合成的物質(zhì)。由于從微生物到人類的核酸構(gòu)造和生物合成物也會(huì)具有抗菌和抗真菌DNA的抗腫瘤藥物的方法。優(yōu)良菌種的選育為生產(chǎn)供給了各種類型的突變株的水平，還可以改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，去除不需要的代謝產(chǎn)物或產(chǎn)生信的代謝產(chǎn)物。特別是基因工程、細(xì)胞工程和蛋白質(zhì)工程等較為定向技術(shù)的進(jìn)展。溫度除了影響發(fā)酵過程中各種反響速率物理性質(zhì)生物合成減小，氧的傳遞速率分解25℃時(shí)最小。發(fā)酵法生產(chǎn)抗生素的主要工藝步驟包括菌種的制備、種子擴(kuò)大培育、發(fā)酵、發(fā)酵液的預(yù)處理、代謝產(chǎn)物的分別純化、枯燥，最終制得產(chǎn)品。二、選擇題在四環(huán)素發(fā)酵中參加〔B〕能增加戊糖循環(huán)，促進(jìn)四環(huán)素的合成。A.苯乙酸B.硫氰化卞C.巴比妥藥物D.檸檬酸分別檸檬酸產(chǎn)酶的黑曲霉就是利用〔D〕到達(dá)分別目的的。A.調(diào)整滲透壓B.調(diào)整溶解氧C.加多量葡萄糖D.PH分別細(xì)菌時(shí)，正在培育基中參加濃度為50V/Ml(D)，可抑制霉菌和酵母菌的生長。B.甘氨酸C.賴氨酸D.制霉菌素0.1%〔A，防止菌落集中，是菌落長得小而嚴(yán)密。去氧膽酸鈉或山梨糖B.制霉菌素C.青霉素D.紅霉素5.在谷氨酸發(fā)酵中，生產(chǎn)菌的最適生長溫度為〔A〕A.30~40℃ B.20~25℃ C.36~37℃ D.40~41℃在通常狀況下，培育液中的溶解氧只能維持菌體正常生命活動(dòng)(A)。A.20~50s B.20~50分鐘C.1~5分鐘 D.50~80分鐘〔罐〕放罐后〔C〕h，確認(rèn)為無菌后才能棄去。A.2 B.20 C.12 D.2002040〔A〕生產(chǎn)檸檬酸。A.淺盤發(fā)酵B.深層發(fā)酵C.石油發(fā)酵 D.薯干深層發(fā)酵產(chǎn)檸檬酸黑曲霉發(fā)酵過程〔A〕4+能有效的解除檸檬酸對pFK的抑制A.NH B.Zn2+ C.Mg2+ D.SO42+〔A〕酶是檸檬酸大量合成的第一關(guān)鍵。A.B.異檸檬酸脫氫酶C.烏頭酸酶D.磷酸果糖激酶以薯干為原件的檸檬酸深層發(fā)酵中，種子培育基承受的薯干粉濃度為〔A。A.8%~10% B.10%~16% C.0.8%~1.0% D.20%~21%〔A〕離子激活順烏頭酸酶。A.鐵 B.Cu C.Zn D.Na用生物素亞適量法的谷氨酸發(fā)酵，生物素在培育基的量應(yīng)掌握在〔A〕mg/L。A.5~10 B.15~20 C.25~30 D.35~40緣由是〔B。A.細(xì)胞膜滲透性加大 膜滲透性削減C.細(xì)胞壁滲透性加大 壁滲透性削減三、推斷題上升和核酸的合成途徑關(guān)閉，使代謝更有效地轉(zhuǎn)向抗生素合成。1950業(yè)，在引進(jìn)了“代謝掌握發(fā)酵技術(shù)”后，得以快速進(jìn)展能初篩，然后通過進(jìn)一步的檢測得到產(chǎn)生菌。胸腺嘧啶和鳥嘌呤可以氨基式或亞氨基酮式或烯醇式消滅DNAATGC下降生產(chǎn)。是造成枯燥和寡養(yǎng)分的保藏條件。玉米漿是玉米淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品，其中固體物質(zhì)含量在50%以上，是一種格外簡潔被微生物利用的氮源。間有定量關(guān)系。9.發(fā)酵罐的高度與直徑之比一般為1.7～4∶1，在這個(gè)范圍內(nèi)，有利于提高空氣的利9.發(fā)酵罐的高度與直徑之比一般為1.7～4∶1，在這個(gè)范圍內(nèi)，有利于提高空氣的利用率。10.用率。10.大于箭葉攪拌器。但徑向攪動(dòng)量即翻動(dòng)液體的力量則與以上相反。11.〔即濕熱滅菌。11.標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐內(nèi)裝設(shè)機(jī)械攪拌器的作用是將空氣打碎成小氣泡，增加氣液接觸界面，提高氧的傳質(zhì)速率；同時(shí)使發(fā)酵液充分混合。面，提高氧的傳質(zhì)速率；同時(shí)使發(fā)酵液充分混合。青霉素霉素等可用化學(xué)法生產(chǎn)。此外，還可用自然抗生素進(jìn)展化學(xué)構(gòu)造改造〔有紅字的是錯(cuò)誤的〕四、名詞解釋乳化機(jī)械消沫帶溶劑流態(tài)型泡沫56末端產(chǎn)物阻遏12五、分析題1121pHG如圖1所示，承受按需補(bǔ)糖和恒速補(bǔ)糖兩種方法，按需補(bǔ)糖是依據(jù)pH的變化來決定補(bǔ)糖速率，恒速補(bǔ)糖則通過參加酸堿來掌握pH ，總補(bǔ)糖量均為9%。雖然這兩種方糖耗速率幾乎相等但前者可維持長期的青霉素高產(chǎn)，最終比后者的產(chǎn)量提高了25%。222這些阻力包括供氧方面的阻力〔2,1～4〕和耗氧方面的阻力〔圖2,5～9。當(dāng)細(xì)74、5、6、7333嘧啶生物合成的限速酶調(diào)整方式ATPATPCaseATPCase，得以協(xié)調(diào)嘌呤和嘧啶的合成。44鹽析和鹽溶，請分析產(chǎn)生鹽溶的緣由及稀鹽溶液為什么常用于大多數(shù)生化物質(zhì)的提??？4溶液離子強(qiáng)度與蛋白質(zhì)溶解度鹽溶現(xiàn)象的主要緣由是少量離子的活動(dòng)，削減了偶極溶質(zhì)分子間極性基團(tuán)的靜電吸引力，增加了溶〔如乙醇中同樣發(fā)生。低離子強(qiáng)度溶液還對一些生物物質(zhì)的生理活性有穩(wěn)定作用，所以稀鹽溶液常用于大多數(shù)生化物質(zhì)的提取。六、問答題請說明大腸桿菌乳糖操縱子的兩種效應(yīng)物的共同調(diào)整。cAMPcAMPRNAcAMPCRP請以腸細(xì)菌中精氨酸和嘧啶核苷酸的合成途徑為例說明聯(lián)合激活或抑制調(diào)整。UMP活力下降。溫度影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)25℃時(shí)最小。在四環(huán)類抗生素發(fā)酵中溫度如何影響生物合成的方向？抗生素發(fā)酵的后期為什么要降低溫度？30℃時(shí)，35℃時(shí)，金霉素的合成幾乎停頓，只產(chǎn)生四環(huán)素。20℃時(shí)，氨基酸末端產(chǎn)物對其合成途徑的第一個(gè)酶的反響抑制作用，比在其正常生長溫度37℃素合成。影響發(fā)酵溫度的因素：發(fā)酵熱生物熱〔Q生物〕微生物在生長生殖過程中，本身產(chǎn)生的大量熱稱為生物熱。這種熱主要來源于養(yǎng)分一些代謝途徑中，高能磷酸鍵可以以熱的形勢散發(fā)出去。請說明生物熱產(chǎn)生的階段性、培育基成分對生物熱的影響。物熱的產(chǎn)生開頭削減，隨著菌體的逐步年輕、自溶，愈趨低落。養(yǎng)分被利用的速度越快，產(chǎn)生的生物熱就越大。青霉素菌種青霉素生產(chǎn)菌株一般為產(chǎn)黃霉素，依據(jù)深層培育菌絲體的形態(tài)，分為球狀菌和絲狀菌。6①分生孢子的Ⅰ期；①分生孢子的Ⅰ期；②菌絲生殖，原生質(zhì)嗜堿性很強(qiáng)，有類脂肪小顆粒產(chǎn)生為Ⅱ期；③原生質(zhì)嗜堿性仍很強(qiáng)，形成脂肪粒，積存藏物為Ⅲ期；⑤脂肪粒消逝，形成大空泡為Ⅴ期；⑥細(xì)胞內(nèi)看不到顆粒，并有個(gè)別自溶細(xì)胞消滅為Ⅵ期。I-IV該時(shí)期的菌絲體適于用做發(fā)酵的種子.Ⅳ-v期是青霉素的分泌期，此時(shí)菌絲體生長減緩，并大量產(chǎn)生青霉素。Ⅵ期是苗絲體的自溶期。氨基酸發(fā)酵發(fā)酵條件掌握發(fā)酵過程主要掌握的條件是pH值、溫度、溶解氧和泡沫等。pH值是通過流加尿素或氨水來掌握。菌種生長和產(chǎn)生氨基酸時(shí)的最適溫度是不同的，并且隨著菌種的不同而異。不同氨基酸的最適供氧條件和最適pH值條件可以看出，不同的發(fā)酵也有不同的要求。發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，通常承受自然油脂如豆油、玉米油或化學(xué)合成消沫劑如還氧丙烯環(huán)氧乙烯聚醚類進(jìn)展消沫，應(yīng)留意掌握用量和參加方式。為了使發(fā)酵罐發(fā)揮最大的生產(chǎn)效率，發(fā)酵罐必需滿足幾個(gè)要求：①發(fā)酵罐必需能承受肯定的壓力。②發(fā)酵罐要有適宜的徑高比。過程中所需的溶解氧。④發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積。⑤發(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量削減死角，避開藏污積垢，保證滅菌徹底，防止染菌。⑥攪拌器的軸封要嚴(yán)密，以削減泄露。影響發(fā)酵液過濾的因素發(fā)酵液的過渡速度與菌體細(xì)胞體積、各種發(fā)酵條件如培育基的組成、來利用完的培育基濃度、消沫劑、發(fā)酵周期等有關(guān)。11-1素產(chǎn)生菌發(fā)酵液的過濾特性參數(shù)相差很大，可達(dá)幾個(gè)數(shù)量級。一般真菌的菌絲體比較粗大,像產(chǎn)黃青霉的菌絲10μm,因此質(zhì)量rB,僅為(0.15~0.20X1012

m/kg.發(fā)酵液不需特別.處理就很簡潔放線菌菌絲細(xì)而分支,交織成網(wǎng)格狀,如鏈霉菌菌絲直徑僅0.5~1.0μm左右,發(fā)酵液還含有大量糖類物質(zhì)，黏度高,因此質(zhì)量比阻值rB約為2X1015

m/kg左右,過濾較困難,發(fā)酵液需要進(jìn)展預(yù)處理,凝固蛋白質(zhì)等膠體物質(zhì),提高過濾速度細(xì)菌的菌體更細(xì)小,發(fā)酵液如不用絮凝等方法預(yù)處理,往往很難用常規(guī)過濾設(shè)備進(jìn)展過濾操作。餅粉做氮源.淀粉做黃豆餅粉代替玉米漿,則比酵培育基中加人酵母蛋白,比阻值也會(huì)提高很多。此外，正確地推斷發(fā)酵終止時(shí)間，對過濾會(huì)有很大的幫助。例如，在發(fā)酵后期要少質(zhì)增多，過濾困難，最終導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，反而得不償失。連續(xù)培育與分批培育中相比，有以下優(yōu)點(diǎn):①可以提高設(shè)備的利用率和單位時(shí)間產(chǎn)量，直保持一個(gè)期的穩(wěn)定狀態(tài)。②發(fā)酵中各參數(shù)趨于恒值，便于自動(dòng)掌握。③易于分期掌握。可以在不同的罐中掌握不同的條件。連續(xù)培育的方法很多，而且可以從不同的角度上來分類。如從設(shè)備上可分為罐式和管式;從掌握方法上可分為恒成分培育和恒濃度培育；所使用的菌種可以是循環(huán)式或非循環(huán)式；還可以是單級或多級的連續(xù)培育方式。利用養(yǎng)分缺陷型突變菌株可以產(chǎn)生那幾類產(chǎn)物？在養(yǎng)分缺陷型突變菌株中，生物合成途徑中的某一步發(fā)生了酶缺陷，合成反響不能完成，末端產(chǎn)物不能積存，因此末端產(chǎn)物的反響調(diào)整被解除。只要在培育基中限量參加所要求的末端產(chǎn)物，抑制生長障礙，就能使中間產(chǎn)物積存。在直鏈?zhǔn)降陌被?、核苷酸生物合成中，養(yǎng)分缺陷型突變株只能積存中間產(chǎn)物，而不能積累終產(chǎn)物。在分支代謝途徑中，篩選的養(yǎng)分缺陷型突變株是通過解除協(xié)同反響調(diào)整，可使另一分支代謝途徑中的末端產(chǎn)物積存。而遺傳障礙不完全突變即滲漏型突變，是一種酶活性下降的突變，不是完全喪失酶活性，因此不會(huì)過量積存末端產(chǎn)物，可避開反響調(diào)整作用，大量積存中間產(chǎn)物，這種突變菌株在不添加相應(yīng)物質(zhì)的根本培育基上長成很小的菌落。補(bǔ)料階段，一則由于養(yǎng)分消耗，二則由于菌體過早年輕、自溶，反使產(chǎn)量降低。并且根底料的濃度過高，會(huì)使培育基過于粘滯，致使攪拌動(dòng)力消耗增加，消沫困難，溶解氧下降，滲透壓過高等，以致不利于細(xì)胞的生長生長生殖過快，僅僅維持呼吸，即處于半饑餓狀態(tài)，但是仍能合成產(chǎn)物。請說明發(fā)酵第Ⅲ型特點(diǎn)是什么？這一型的特點(diǎn)是產(chǎn)物形成一般在菌體生長接近或到達(dá)最高生長時(shí)期，即穩(wěn)定期。產(chǎn)物形成與碳源利用無準(zhǔn)量關(guān)系，產(chǎn)量遠(yuǎn)低于碳源的消耗量。所以也稱為與生長不相關(guān)型〔圖9-1c10%?？股刂械耐撩顾?、氯霉素和桿菌肽不屬于這一類型。溶劑萃取之有機(jī)溶劑的選擇選擇萃取用的溶劑應(yīng)當(dāng)考慮對產(chǎn)物有較大的溶解度和良好的選擇性。分別因素可以表征溶劑的選擇性如何，溶解度則由相像相溶的分子極性所打算。介電常數(shù)是一個(gè)化合物摩爾極化程度的量度，通過這一數(shù)值，可以預(yù)知一個(gè)化合物是極性化合物還是非極性化合物。了解了各種溶劑的介電常數(shù)后，就可測定被萃取的產(chǎn)物的介電常數(shù)，來查找極性相當(dāng)?shù)娜軇?，以獲得萃取力量強(qiáng)、選擇性高的溶劑分別體系。選擇溶劑除了以上要求外，還應(yīng)當(dāng)留意溶劑與被萃取液的互溶度要小，黏度低，界面張力適中，對相的分散和相的分別有利；溶劑的化學(xué)穩(wěn)定性高，回收和再生簡潔；價(jià)格低廉；安全性好，如閃點(diǎn)高、毒性低等。在微生物代謝的提取中，常使用乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁醇等。末端產(chǎn)物阻遏末端產(chǎn)物阻遏的阻遏物為終產(chǎn)物，這種阻遏方式常普遍存在于氨基酸、核苷酸生物合成途徑中。首先是在爭論甲硫氨酸生物合成途徑中覺察的。大腸桿菌細(xì)胞中有三種酶，即同型絲氨酸轉(zhuǎn)移酶、胱硫醚合成酶和同型半胱氨酸甲基化酶，當(dāng)培育基中存在有甲硫氨酸時(shí)，檢測不到它們的存在；而甲硫氨酸不存在時(shí)，可以檢測到它們的活性。說明這些酶均是受甲硫氨酸的阻遏。分解代謝產(chǎn)物阻遏分解代謝產(chǎn)物阻遏是在爭論碳源對微生物生長的影響時(shí)覺察的。覺察葡萄糖能夠抑制其他糖的利用，只有在葡萄糖利用完以后，才開頭利用其他的糖。在利用其他糖時(shí)，有一生長停滯期，是利用其次種糖的酶合成的時(shí)期。這種酶誘導(dǎo)的阻遏現(xiàn)象最初以為只限于葡萄糖，因而被稱為葡萄糖效故稱為分解代謝產(chǎn)物阻遏。葡萄糖代謝阻遏實(shí)際上并不是葡萄糖本身起到阻遏作用，而是它的分解代謝產(chǎn)物引起的阻遏作用。機(jī)械方法消沫作用和利用離心力消退泡沫后，液體再返回罐內(nèi)。沫的關(guān)心方法。也有在罐內(nèi)裝設(shè)超聲波和超聲波器的進(jìn)展消沫的。賴氨酸發(fā)酵的