發(fā)酵工程思考題含答案解析

發(fā)酵工程課后思考題

第一章緒論

1、發(fā)酵及發(fā)酵工程定義？

答：它是應(yīng)用微生物學(xué)等相關(guān)的自然科學(xué)以及工程學(xué)原理，利用微生物等生物細胞進展酶促

轉(zhuǎn)化，將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品或提供社會性效勞的一門科學(xué)。由于它以培養(yǎng)微生物為主，所以又

稱為微生物工程。

2、發(fā)酵工程根本組成局部？

答：從廣義上講分為三局部：上游工程、發(fā)酵工程、下游工程

3、發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)抓好哪三個環(huán)節(jié)？

答：發(fā)酵工程產(chǎn)業(yè)化就是將有關(guān)應(yīng)用微生物的科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為發(fā)酵產(chǎn)品，并投向市場的

過程。

三個環(huán)節(jié)：投產(chǎn)試驗、規(guī)?；a(chǎn)和市場營銷。

①投產(chǎn)試驗：涉及到"上、中、下三游”工作，即研究成果的驗證、小試、中試和擴大試

驗。

②規(guī)模化生產(chǎn)：值得注意的是產(chǎn)品質(zhì)量問題，其檢測必須符合相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

③市場營銷：市場開拓對技術(shù)本身影響不大，但參與市場競爭卻是產(chǎn)業(yè)化成敗的決定因素。

4、當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)面臨三大問題是什么？

答：菌種問題

純種，遺傳穩(wěn)定性，平安，周期短、轉(zhuǎn)化率高產(chǎn)率高抗污染能力強：噬菌體、蛭弧菌；

適宜的反響器

生產(chǎn)規(guī)?；侠昧看?，并且具有一定選擇性，節(jié)能，構(gòu)造多樣化、噪作制動化，節(jié)勞力。

基質(zhì)的選擇

價廉原料利用量大，并且具有一定選擇性易被利用、副產(chǎn)物少，滿足工藝要求。

5、我國發(fā)酵工業(yè)應(yīng)該走什么樣的產(chǎn)業(yè)化道路？發(fā)酵過程的組成局部?

答第一步為技術(shù)積累階段、第二步為產(chǎn)業(yè)崛起階段、第三步為持續(xù)開展階段

典型的發(fā)酵過程可劃分成六個根本組成局部：

(1)繁殖種子和發(fā)酵生產(chǎn)所用的培養(yǎng)基組份設(shè)定；

(2)培養(yǎng)基、發(fā)醉罐及其附屬設(shè)備的滅菌；

(3)培養(yǎng)出有活性、適量的純種，接種入生產(chǎn)容器中；

(4)微生物在最適合于產(chǎn)物生長的條件下，在發(fā)酵罐中生長；

(5)產(chǎn)物別離和精制;

(6)過程中排出的廢棄物的處理。

第一章菌種的來源(1)

1、自然界別離微生物的一般操作步驟？

答：標(biāo)本采集，預(yù)處理，富集培養(yǎng)，菌種別離(初篩，復(fù)篩)，發(fā)酵性能鑒定，菌種保藏

2、從環(huán)境中別離目的微生物時，為何一定要進展富集？

答：讓目的微生物在種群中占優(yōu)勢，使篩選變得可能。

3、什么叫自然選育？自然選育在工藝生產(chǎn)中的意義？

答：不經(jīng)人工處理，利用微生物的自然突變進展菌種選育的過程稱為自然選育。

意義：自然選育是一種簡單易行的方法，可到達純化菌種、防止菌種退化、穩(wěn)定生產(chǎn)、提而

產(chǎn)量的目的。雖然其突變率很低，但卻是工廠保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要措施。

4、誘變育種對出發(fā)菌株有哪些要求？

答：出發(fā)菌株指用于誘變育種的最初菌株或每代誘變的試驗菌株。

選擇出發(fā)菌株的要求：

對菌株產(chǎn)量，形態(tài)、生理等情況了解；

生長繁殖快，營養(yǎng)要求低，產(chǎn)抱子多且早；

對誘變劑敏感；

菌株要有?定的生產(chǎn)能力;

多出發(fā)菌株：一般采用3~4個出發(fā)菌株，在逐代處理后，將產(chǎn)量高、特性好的菌株留作繼續(xù)

誘變的出發(fā)菌株。

5、誘變選育的流程？

6、工業(yè)上優(yōu)良生產(chǎn)菌種應(yīng)具備哪些根本特性？

答：(1)菌種細胞的生長活力強；

(2)生理性狀穩(wěn)定；

(3)純、具有抗噬菌體感染的能力；

(4)穩(wěn)定高產(chǎn)，與目標(biāo)產(chǎn)品性質(zhì)相近的副產(chǎn)物及其他產(chǎn)物少；

(5)能采用價格廉價，來源廣泛的原料，并且轉(zhuǎn)化效率高。

7、什么是正突變？什么是負突變？什么是構(gòu)造類似物？

答：一種是我們生產(chǎn)上所不希望看到的，表現(xiàn)為菌株的衰退和生產(chǎn)質(zhì)量的下降，這種突變成

為負突變。另一種是我們生產(chǎn)上希望看到的，對生產(chǎn)有利，這種突變成為正突變。

8、什么是誘變育種？常用的誘變劑有哪些？

答：人工利用各種誘變劑誘發(fā)基因突變，再通過適當(dāng)?shù)暮Y選方法獲得所需要的優(yōu)良菌種的育

種方法，稱為誘變育種。

物理的：紫外線、快中子、*射線等

化學(xué)的：硫酸二乙酯、亞硝基胭、Y咤類物質(zhì)等

生物的：噬菌體、轉(zhuǎn)座子

第二章菌種的來源一一種子的擴大培養(yǎng)(2)

1、何謂種子接種量，接種齡？

答：接種量指移入種子液的體積和接種后培養(yǎng)液體積之比。種齡是指種子罐中培養(yǎng)的菌絲體

開場移入下一級種子罐或發(fā)酵罐時的培養(yǎng)時間。

2、影響種子質(zhì)量的因素是哪些？

答：原材料質(zhì)量、種齡、培養(yǎng)條件和斜面冷藏時間。

3、保證種子質(zhì)量有哪些措施?

答：種子質(zhì)量的最終指標(biāo)是考察其在發(fā)酵罐中所表現(xiàn)出來的生產(chǎn)能力，所以必須保證：①

菌種的穩(wěn)定性；②提供種子培養(yǎng)的適宜環(huán)境；③無雜菌侵入。

4、工業(yè)上接種方法有哪些？

雙種法：兩個種子罐接種到一個發(fā)酵罐中

倒種法：一局部種子來源于種子罐，一局部來源于發(fā)酵罐中發(fā)酵液

第三章發(fā)酵培養(yǎng)基

1、什么是培養(yǎng)基“發(fā)酵培養(yǎng)基的特點和要求”

答:培養(yǎng)基:廣義上講培養(yǎng)基是指一切可供微生物細胞生長繁殖所需的一組營養(yǎng)物質(zhì)和原料。

同時培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)提供除營養(yǎng)外的其它所必須的條件。

特點與要求：

①培養(yǎng)基能夠滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟的合成；

②發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡可能的少；

③培養(yǎng)基的原料應(yīng)因地制宜，價格低廉，且性能穩(wěn)定，資源豐富，便于采購運輸，適合大

規(guī)模儲藏，能保證生產(chǎn)上的供應(yīng)；

④所選用的培養(yǎng)基應(yīng)能滿足總體工藝的要求，如不應(yīng)該影響通氣、提取、純化及廢物處理

等。

2、常用碳源有哪些，常用糖類有哪些？

答：常用碳源：糖類、油脂、有機酸、正烷燃

常用糖類：

①葡萄糖（速效碳源）

幾乎所有的微生物都能利用葡萄糖，抗生素、氨基酸、有機酸、多糖、儲體轉(zhuǎn)化，但是過多

會引起葡萄糖效應(yīng)

②糖蜜

糖蜜是制糖牛.產(chǎn)時的結(jié)晶母液，它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物，是發(fā)酵培養(yǎng)基價廉物美的碳源。

糖蜜主要含有蔗糖，總糖可達50%?75%。?般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜。

③淀粉、糊精

使用條件：微生物必須能分泌水解淀粉、糊精的酶類，經(jīng)水解成單糖后再被吸收利用

3、什么是生理酸性物質(zhì)，什么是生理堿性物質(zhì)？

答：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(zhì)，這種經(jīng)微生物生

理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無機氮源叫生理酸性物質(zhì)，如硫酸鐵；假設(shè)菌體代謝后

能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無機氮源稱為生理堿性物質(zhì)，如硝酸鈉。正確使用生理酸堿性物質(zhì)，

對穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的pH有積極作用。

4、常用無機氮源和有機氮源有哪些？有機氮源在發(fā)酵培養(yǎng)基中的作用？

答：常用無機氮源有鏤鹽、硝酸鹽和氨水；常用有機氮源有花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、

玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白陳、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟。

有機氮源除了作為菌體生長繁殖的營養(yǎng)外，有的還是*些產(chǎn)物的前體

5、什么是前體？前體添加方式？

答：前體指*些化合物參加到發(fā)酵培養(yǎng)基中后，能直接使微生物在生物合成過程中結(jié)合到產(chǎn)

物分子中去，而其自身的構(gòu)造并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因參加前體而有較大的提

高。

用法：前體使用時普遍采用流加的方法。前體一般都有毒性，濃度過大對菌體的生長不利。

流加也有利于提高前體的轉(zhuǎn)化率前體相對價格較高，添加過多，容易引起揮發(fā)和氧化。苯乙

酸，一般根底料中僅僅添加0.07%

6、什么是生長因子？生長因子的來源？

答：從廣義上講，但凡微生物生長不可缺少的微量的有機物質(zhì)，如氨基酸、噪吟、嚅咤、維

生素等均稱生長因子。有機氮源是這些生長因子的重要來源，多數(shù)有機氮源含有較多的B

簇維生素和微量元素及一些微生物生長不可缺少的生長因子

7、舉例說明培養(yǎng)基設(shè)計的方法與步驟。

答：①根據(jù)前人的經(jīng)歷和培養(yǎng)基成分，初步確定可能的培養(yǎng)基成分；

②通過單因素實驗最終確定出最為適宜的培養(yǎng)基成分；

③當(dāng)培養(yǎng)基成分確定后，剩下的問題就是各成分最適的濃度，由于培養(yǎng)基成分很多，為減

少實驗次數(shù)常采用一些合理的實驗設(shè)計方法。

第四章培養(yǎng)基滅菌與空氣凈化

1、滅菌的方法有哪些？如何根據(jù)滅菌對象和要求的不同選用不同的方法？

1）T?熱滅菌法在烘箱內(nèi)熱空氣滅菌，將物品放入烘箱內(nèi)，然后升溫至二60℃-170℃,維持1-2

小時。適用對象：金屬器械、玻璃器皿、陶瓷等，不適用于液體樣品，及棉花、紙張、纖維

和橡膠類物質(zhì)的滅菌。

2）火焰滅菌，即燃燒法（incineration）是利用火焰直接殺死微生物的滅菌法。

簡單、徹底，但對被滅菌物品的破壞極大。

適用于無經(jīng)濟價值的物品滅菌，及不怕燒的實驗器具，如接種環(huán)、鏡子、玻璃棒、試管或三

角瓶口的滅菌等。

3）電磁波、射線滅菌法即輻射滅法法（RadiationSterilization）是利用電磁波、紫外線、*射

線、V射線或放射性物質(zhì)產(chǎn)生的高能粒子殺死大多數(shù)物質(zhì)上的微生物的一種有效方法。

4）濕熱滅菌①高壓蒸汽滅菌法方法：121℃（lkg/cm2或15磅/英寸2）維持15-20min。

112℃（或8磅/英寸2）20-30mino

115℃（或11磅/英寸2）20-30mino

應(yīng)根據(jù)滅菌物品的性質(zhì)或成分選擇滅菌溫度

例如：生理鹽水、營養(yǎng)瓊脂等培養(yǎng)基用121

含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培養(yǎng)基用112

適用：耐高溫物品，玻璃儀器、含水或不含水的物品。

②煮沸滅菌法將待消毒物品如注射器、金屬用具、解剖用具等在水中煮沸15min或更長時

間，以殺死細菌或其他微生物的營養(yǎng)體和少局部的芽抱或袍子。

③間歇滅菌法對于*些培養(yǎng)基，由于高壓蒸汽滅菌會破壞*些營養(yǎng)成分，可用間隙滅菌法滅

菌，即流通蒸汽（或蒸煮）反復(fù)滅菌幾次，

④巴氏滅菌法低溫維持法：只要在63℃下維持30min高溫瞬時法：只要在72℃下維持15s

超高溫法：只要在135-150℃下維持2-6s

5）化學(xué)藥劑滅菌法*些化學(xué)藥劑與微生物發(fā)生反響而殺死微生物的滅菌法。

常用的化學(xué)藥劑有高鎰酸鉀、漂白粉、泗精、新潔爾滅、甲醛、過氯乙酸、戊二醛、酚類等。

多用于外表消毒或生產(chǎn)車間等環(huán)境的消毒。

6)過濾除菌將液體或氣體用微孔薄膜過濾，使大于孔徑的細菌等微生物顆粒阻留，從而到達

除菌目的。不耐熱的液體培養(yǎng)基、血清、維生素、氨基酸及氣體等物的滅菌多用此法除菌。

過濾除菌的缺點是無法去除其中的病甫和噬菌體。

2、比較分批滅菌與連續(xù)滅菌的優(yōu)缺點。

連續(xù)滅菌法優(yōu)點：

①因采用高溫瞬時滅菌，故既可殺滅微生物，又可最大限度減少營養(yǎng)成分的破壞，從而提

高了原料的利用率，比”實罐滅菌v提高產(chǎn)量5?10%；

②由于總的滅菌時間較分批滅菌明顯減少，故縮短了發(fā)酵罐的占用周期，從而提高了它的

利用率；

③由于蒸汽負荷均勻，提高了鍋爐的利用率；

④適宜于自動化操作；

⑤降低了操作人員的勞動強度。

連續(xù)滅菌法缺點：

需要專門的滅菌設(shè)備。

操作要求較高，蒸汽壓力和進料速度要求穩(wěn)定。否則會容易導(dǎo)致滅菌不徹底。

不適合于含固體顆?；蜉^容易起泡的培養(yǎng)基滅菌。

空罐及管道的滅菌必須徹底，否則會引起二次污染

分批滅菌

優(yōu)點：不需要專門的滅菌設(shè)備，投資少，設(shè)備簡單，滅菌效果可靠，對蒸汽要求較低。

缺點：滅菌過程中蒸汽用量變化大，造成鍋爐負荷波動大，一般只限于中小型發(fā)酵裝置。營

養(yǎng)成分的破壞比連續(xù)滅菌法大

3、影響培養(yǎng)基滅菌的主要因素有哪些？

(1)培養(yǎng)基成分

油脂、糖類、蛋白質(zhì)都是傳熱的不良介質(zhì)，會增加微生物的耐熱性，使滅菌困難。

濃度較高的培養(yǎng)基相對需要較高溫度和較長時間滅菌。

高濃度的鹽類，色素則削弱其耐熱性，故較易滅菌。

（2）pH值的影響

pH值對微生物的耐熱性影響很大，pH為一時微生物最不易死亡，時氫離子易滲入微生物的

細胞內(nèi)，促使微生物死亡。

培養(yǎng)基pH值越低，滅菌所需的時間越短。

（3）培養(yǎng)基中的顆粒物質(zhì)

培養(yǎng)基中的顆粒物質(zhì)大，滅菌困難，反之，滅菌容易。

一般說來，含有小于1mm的顆粒對培養(yǎng)基滅菌影響不大，但在培養(yǎng)基混有較大顆粒，特別

是存在凝結(jié)成團的膠體時，會影響滅菌效果，必須過濾除去。

（4）泡沫

泡沫對滅菌極為不利，因為泡沫中的空氣形成隔熱層，使傳熱困難，熱難穿透過去殺滅微生

物。

可參加少量消泡劑。

4、分析過濾除菌機理與影響過濾除菌的因素，考慮如何提高過濾除菌的效率。

答：過濾除菌機理：微粒隨氣流通過濾層時，由于濾層纖維的層層阻礙，使氣流出現(xiàn)無數(shù)次

改變運動速度和方向的繞流運動，引起微粒與濾層纖維間產(chǎn)生慣性沖擊、攔截、布朗擴散、

重力沉降、靜電引力等作用把微粒滯留在纖維外表上，實現(xiàn)過濾的目的。

影響過濾除菌的因素：

提高過濾除菌效率的主要措施：

1）設(shè)計合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，選擇適宜的空氣凈化流程，以到達除油、水和雜質(zhì)的目的。

2）設(shè)計和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)。

3）保證進口空氣清潔度，如加強生產(chǎn)場地衛(wèi)生管理，正確選擇進風(fēng)口，加強空氣壓縮前的預(yù)

處理。

4）降低進入空氣過濾器的空氣相充濕度，如使用無油潤滑的空氣壓縮機，加強空氣冷卻和去

油，提高進入過濾器的空氣溫度。

微生物熱死定律t=1/kInNo/Nto/M

No一一開場滅菌時原菌數(shù)（個）

Nt一一經(jīng)時間t后殘留菌數(shù)（個）

k——反響速度常數(shù)（min1）

t一一滅菌時間（min）

第5章發(fā)酵過程控制（一）

1、根據(jù)微生物對溫度的依賴可分為哪幾類微生物？

答：不同微生物的生長對溫度的要求不同，根據(jù)它們對溫度的要求大致可分為四類：

嗜冷菌：。?26℃生長，嗜溫菌：15?43℃生長，嗜熱菌：37?65℃生長，嗜高溫菌：＞65℃

生長。

2、發(fā)酵過程溫度會不會變化？為什么？

答：會變化。發(fā)酵熱是引起發(fā)酵過程溫度變化的原因。發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈

熱量。什么叫凈熱量呢？在發(fā)酵過程中產(chǎn)生菌分解基質(zhì)產(chǎn)生熱量、機械攪拌產(chǎn)生熱量、通氣

熱，而罐壁散熱、水分蒸發(fā)、空氣排氣帶走熱量。這各種產(chǎn)生的熱量和各種散失的熱量的代

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。

3、發(fā)酵熱的定義？

所謂發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。在發(fā)酵過程中產(chǎn)生菌分解基質(zhì)產(chǎn)生熱量、機

械攪拌產(chǎn)生熱量、通氣熱，而罐壁散熱、水分蒸發(fā)、空氣排氣帶走熱量。這各種產(chǎn)生的熱量

和各種散失的熱量的代數(shù)和就叫做凈熱量。發(fā)酵熱與生物熱、攪拌熱、通氣熱、蒸發(fā)熱和輻

射熱有關(guān)。Q發(fā)酵=Q生物+Q攪拌+Q通氣-Q蒸發(fā)一Q輻射

4、生物熱的大小與哪些因素有關(guān)？

答：生物熱與發(fā)酵類型有關(guān)；

生物熱的大小與呼吸作用強弱有關(guān)。

5、溫度對發(fā)酵有哪些影響？

答：11）、溫度影響反響速率（產(chǎn)物形成）

一般，發(fā)酵溫度升高，酶反響速率增大，生長代謝加快，生產(chǎn)期提前。

但溫度過高酶又很容易失去活性，表現(xiàn)在菌體容易衰老，發(fā)酵周期縮短，影響最終產(chǎn)量

（2）、溫度會改變發(fā)酵液的理化性質(zhì)P94

影響基質(zhì)溶解度

氧的溶解度

影響菌體對*些基質(zhì)的分解吸收

間接影響產(chǎn)物的合成。

（3）、溫度影響生物合成的方向

6、發(fā)酵過程溫度選擇有哪些依據(jù)？

答：根據(jù)菌種不同選擇：微生物種類不同，所具有的酶系及其性質(zhì)不同，所要求范圍也不同。

根據(jù)發(fā)酵階段選擇：即二階段發(fā)酵

根據(jù)培養(yǎng)條件選擇：根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。

根據(jù)菌體生長情況：菌生長快，維持在較高溫度時間要短些；菌生長慢，維持較高溫度時間

可長些。

第五章發(fā)酵過程控制（二）

1、發(fā)酵過程PH會不會變化？為什么？

發(fā)酵過程中pH是不斷變化的

1）糖代謝特別是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是

補料的標(biāo)志之一

2）氮代謝當(dāng)氨基酸中的-NH2被利用后pH會下降；尿素被分解成NH3,pH上升，NH3利用

后pH下降，當(dāng)碳源缺乏時氮源當(dāng)碳源利用pH上升。

3）生理酸堿性物質(zhì)利用后pH會上升或下降

4）*些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液pH變化。如有機酸類產(chǎn)生使pH下降，紅霉素、

潔霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使pH上升。

5）菌體自溶pH上升，發(fā)酵后期，pH上升

6）雜菌的污染，pH下降

2、PH對發(fā)酵的影響表現(xiàn)在哪些方面？

（1）影響菌體的生長

（2）pH影響酶的活性

（3）pH值影響微生物細胞膜所帶電荷的改變

（4）pH值影響培養(yǎng)基*些成分和中間代謝物的解離

（5）pH影響代謝方向

（6）影響產(chǎn)物穩(wěn)定性

3、為了確定發(fā)酵的最正確PH,我們應(yīng)該如何實驗？

配制不同初始pH的培養(yǎng)基，搖瓶考察發(fā)酵情況.

4、發(fā)酵過程PH控制可采取哪些措施？

（1）、調(diào)節(jié)好根底料的初始pH

（2）、在根底料中參加維持pH的物質(zhì)

⑶、通過補料調(diào)節(jié)pH

（4）、當(dāng)補料與調(diào)pH發(fā)生矛盾時，加酸堿調(diào)pH

（5）、不同調(diào)pH方法的影響

（6）、發(fā)酵的不同階段采取不同的pH值

5、發(fā)酵用的PH復(fù)合電極有哪些要求？

能高溫滅菌，過高的溫度將對玻璃膜材質(zhì)和參比電極性質(zhì)產(chǎn)生影響，造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。

具有長時間的穩(wěn)定性，應(yīng)保證轉(zhuǎn)換系數(shù)和不對稱電位能適應(yīng)發(fā)酵周期長、中途不能更換和

不能標(biāo)定的要求

要求一定的液絡(luò)部流通，維持的液接界電位穩(wěn)定，防止使用過程中波絡(luò)部被含硫物、蛋白

質(zhì)和非水溶液污染，造成電極測量漂移

外加不銹鋼護套或工程塑料護套后安裝于罐內(nèi)

第五章發(fā)酵過程控制（三）

1、比耗氧速度、呼吸強度、臨界溶氧濃度、氧飽和度的概念？

答：1）、比耗氧速率或呼吸強度（Q02）：單位重量的細胞（干重）在單位時間內(nèi)所消耗的氧

氣,mmolOMg菌?h）2）、呼吸臨界氧濃度，指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。如果對

產(chǎn)物而言，便是不影響產(chǎn)物合成所允許的最低濃度。3)、氧飽和度：發(fā)酵液中實際氧濃度

/臨界氧濃度。

2、影響微生物需氧的因素有哪些？

細胞濃度直接影響培養(yǎng)液的攝氧率,在分批發(fā)酵中攝氧率變化很大,不同生長階段需氧不同,

對數(shù)生長后期達最大值。培養(yǎng)基的成分和濃度顯著影響微生物的攝氧率，碳源種類對細胞的

需氧量有很大影響，一般葡萄糖的利用速度比其他的糖要快。

3、發(fā)酵液中的體積氧傳遞方程？

以單位體積的液體中所具有的氧的傳遞面積為a(m2/m3)

OTR=KLa(C*-CL)

4、如何調(diào)節(jié)搖瓶發(fā)酵的供氧水平？

往復(fù)，頻率80-120分/次，振幅8cm

旋轉(zhuǎn)，偏心距轉(zhuǎn)速250rpm

裝液量，?般取1/10左右：

250ml15-25ml

500ml30ml

750ml80ml

5、如何調(diào)節(jié)通氣攪拌發(fā)酵罐的供氧水平？

一般認為，發(fā)酵初期較大的通風(fēng)和攪拌而產(chǎn)生過大的剪切力，對菌體的生長有時會產(chǎn)生不利

的影響，所以有時發(fā)酵初期采用小通風(fēng)，停攪拌，不但有利于降低能耗，而且在工藝上也是

必須的。但是通氣增大的時間一定要把握好。

6、如何測定發(fā)酵液中的溶氧濃度，以及發(fā)酵罐的Kia”

第五章發(fā)酵過程控制(四)

1、泡沫對發(fā)酵有哪些有益之處，有哪些有害之處？

答：泡沫可以增加氣體與液體的接觸面積，導(dǎo)致氧傳遞速率增加，也有利于二氧化碳氣體的

溢出。但過多泡沫對發(fā)酵不利，導(dǎo)致降低生產(chǎn)能力，浪費原料，影響菌的呼吸，引起雜菌

2、泡沫形成原因是什么？

答：泡沫形成的原因有三個,一是氣液接觸，氣液接觸有兩類情況，分別是氣體從外部進入

液體與氣體從液體內(nèi)部產(chǎn)生;二是含助泡物，在未加助泡物，但并不純潔的水中產(chǎn)生的泡沫，

其壽命在秒之內(nèi)，只能瞬間存在。搖蕩純?nèi)軇┎黄鹋?，如蒸偏水，只有搖蕩*種溶液才會起

泡；三是起泡速度高于破泡速度，起泡的難易，取決于液體的成分及所經(jīng)受的條件；破泡的

難易取決于氣泡和泡破滅后形成的液滴在外表自由能上的差異；同時還取決于泡沫破裂速度

快慢。

3、發(fā)酵過程中泡沫多少與哪些因素有關(guān)？

答：發(fā)酵過程中泡沫多少與以下因素有關(guān)

（1）通氣、攪拌的劇烈程度

（2）培養(yǎng)基配比與原料組成

（3）菌種質(zhì)量與接種量

（4）滅菌質(zhì)量

（5）發(fā)酵過程中發(fā)酵液隨菌的代謝活動不斷變化，也是泡沫消長的重要因素

4、發(fā)酵中控制泡沫途徑有哪些？

答：①調(diào)整培養(yǎng)基的成分（如少加或緩加易起泡的原材料）、或改變*些物理化學(xué)參數(shù)（如

pH、溫度、通氣和攪拌）或者改變發(fā)酵工藝［如采用分次投料）來控制，以減少泡沫形成

的時機。但效果有限。

②選育在生長期不產(chǎn)生泡沫的微生物突變株。如有人已用雜交育種方法選育出不產(chǎn)生泡

沫的土霉素菌株。

③機械消泡

④化學(xué)消泡：加消泡劑，當(dāng)今發(fā)酵工業(yè)中常用的方法。

5、常用消泡劑有哪幾類，并簡述其性能？

答：常用的消泡劑有以下幾類

（1）天然油脂。天然油脂是最早用的消泡劑，它來源容易，價格低，使用簡單，一般來說

沒有明顯副作用，如豆油、菜油、魚油等，除了用作消泡外，還可作為碳源和中間補料用。

油脂主要成分是高級脂肪酸酯和高級一元醇酯，還有高級醇、高級燒等。但油脂如保藏不好，

易變質(zhì)，使酸值增高，對發(fā)酵有毒性。此外，有些油是發(fā)酵產(chǎn)物的前體，如豆油是紅霉素的

前體，魚油是螺旋霉素的前體。近年來出于對環(huán)境保護的重視，天然產(chǎn)物消泡劑的地位又有

些提高，而且還在研究新的天然消泡劑。

（2）聚健類消泡劑。聚雁類消泡劑種類很多，常用的主要是：聚氧丙烯甘油（GP型消泡劑），

用于鏈霉素發(fā)醉，代替天然油，參加根底料，效果很好：聚氯乙烯氧丙烯甘油（GPE型消泡

劑）。它們以一定比例配制的消泡劑叫泡敵，用量為0.03%?0.035%,用于四環(huán)素發(fā)酵效果

很好，相當(dāng)于豆油的10~20倍。

（3）高碳醇。高碳醇是強疏水弱親水的線型分子，在水體系里是有效的消泡劑。C7~C9的

醇是最有效的消泡劑。

（4）硅酮類。最常用的是聚二甲基硅氧烷，也稱二甲基硅油。它外表能低，外表張力也較

低，在水及一般油中的溶解度低且活性高。純粹的聚二甲基硅氧烷，穴經(jīng)分散處理難以作為

消泡劑?？赡苁怯捎谒c水有高的界面張力，鋪展系數(shù)低，不易分散在發(fā)泡介質(zhì)上。因此將

硅油混入分散劑SiO2氣溶膠中，構(gòu)成復(fù)合物，經(jīng)一定溫度、一定時間處理，就可制得。

6、對于粘稠發(fā)酵液應(yīng)選怎樣的消泡劑，對于較稀的呢？

GP型消泡劑親水性差，在發(fā)泡介質(zhì)中的溶解度小，所以宜使用在稀薄的發(fā)酵液中。它的抑

泡能力比消泡能力優(yōu)越，適宜在根底培養(yǎng)基中參加，以抑制整個發(fā)酵過程的泡沫產(chǎn)生。

GPE型消泡劑親水性較好，在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪展，消泡能力強，但溶解度也較大，消泡活性

維持時間短，因此用在粘稠發(fā)酵液中效果較好。

第五章發(fā)酵過程控制（五）

1、中間補料的意義和原則是什么？補料方式有哪些？

意義：控制菌的生長速率以及培養(yǎng)中期的代謝活動，延長合成期推遲菌體自溶。另外參加前

體增加合成產(chǎn)物的中間體，從而使產(chǎn)量大幅度提高。

原則：控制和引導(dǎo)產(chǎn)生菌在培養(yǎng)過程中，特別是中后期的生化代謝活動向著有利于產(chǎn)物積累

的方向開展。

補料方式：

2、查閱文獻，說明補糖時間和補糖量的控制。

補糖量的控制，以控制菌體濃度不增或略增為原則，使產(chǎn)生菌的代謝活動有利于產(chǎn)物合成。

一般在補糖開場階段控制復(fù)原糖在較高水平，以利于產(chǎn)物合成，但高濃度的復(fù)原糖不宜維持

過久，否則會導(dǎo)致菌體大量繁殖影響產(chǎn)物的合成。一般復(fù)原糖水平維持在?1.5%之間較為適

宜。

例：不同補糖速率對L-綴氨酸發(fā)酵的影響

初糖濃度為80g/L,發(fā)酵30h后，分別以10g/Lh、25g/Lh>40g/L-h的補糖速度進展，結(jié)

果如下：谷氨酸棒桿菌

補糖時間控制很重要，過早會刺激菌體生長，加速糖的消耗，不利于合成產(chǎn)物：過遲所需能

量供應(yīng)不上菌體已老化，合成產(chǎn)物的能力本身都很低了。

例：四環(huán)素

補糖時間96h效價

20h6000u/ml

45h10000u/ml

62h6000u/ml

說明：開場補糖的時間必須根據(jù)代謝的變化情況來決定，即根據(jù)根底培養(yǎng)基的碳源種類及用

量、菌絲生長情況、糖的消耗速率及殘留水平來綜合考慮，不能單純以時間為依據(jù)。

3、前體對發(fā)酵有哪些影響？通過例子說明前體該如何使用。

添加前體:顯著增加產(chǎn)量、控制發(fā)酵方向。

苯乙酸對青霉素產(chǎn)量和類型的影響

苯乙酸添加速青霉素類型

苯乙酸總量％青霉素產(chǎn)量

度％*GFFH

00550

1321

1823

苯乙酸濃度過高時對青霉素有毒性。但在pH低時比pH高時對青霉素毒性大，因此發(fā)酵早

期pH低時參加會影響青霉素產(chǎn)量。

含高濃度苯乙酸05%)的培養(yǎng)液pH酸性時毒性很大，但在低濃度(0.3%)培養(yǎng)液pH酸性時并

不顯毒性作用。

由于高濃度有毒性，苯乙酸應(yīng)屢次少晟參加或采取流加方式。另外，前體添加時間也需要考

慮，要通過實驗來確定。

4、查閱文獻，了解補料方式對發(fā)酵的影響。

補料方式可分為：連續(xù)流加

不連續(xù)流加(少量屢次、大量少次)

多周期流加

連續(xù)流加效果最好，可以防止因一次大量參加引起環(huán)境突然改變給菌體代謝帶來的影響。每

次流加又可分為：快速流加、恒速流加、指數(shù)速率流加、變速流加。

從補加營養(yǎng)物成分來看，又有單組分補料和多組分補料。

第六章發(fā)酵染菌及防治

1、如何檢查判斷是否染菌？

溶解氧水平異常顯示染菌(谷氨酸)

排氣中C02異常顯示染菌

也。2的含量變化是有規(guī)律的；

球菌引起糖的消耗變化，染好氧性雜菌，糖耗加快，CO?含量增加；

挈噬菌體，糖耗減慢，C02含量減少。

2、發(fā)酵染菌應(yīng)從哪幾個方面進展分析？

(1)根據(jù)污染雜菌種類分析

(2)根據(jù)染菌規(guī)模分析

(3)根據(jù)染菌時間分析

3、在工業(yè)生產(chǎn)中雜菌污染的途經(jīng)及應(yīng)采取哪些措施防止污染雜菌？

(1)種子帶菌及預(yù)防

(2)培養(yǎng)基滅菌不徹底導(dǎo)致染菌及預(yù)防

(3)空氣帶菌及預(yù)防

(4)設(shè)備的滲漏或“死角"造成的染菌及預(yù)防

(5)操作不當(dāng)造成染菌及預(yù)防

（6）噬菌體污染及預(yù)防

4、工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)染菌應(yīng)采取哪些措施？

（1）、種子培養(yǎng)期染菌的處理

①一旦發(fā)現(xiàn)種子受到雜菌污染，該種子不能再接入發(fā)酵罐中進展發(fā)酵，應(yīng)經(jīng)滅菌后棄之，

并對種子罐、管道等進展仔細檢查和徹底滅菌。

②采用備用種子，接入發(fā)酵罐繼續(xù)進展發(fā)酵生產(chǎn)。

③如無備用種子，則可選擇一個適當(dāng)菌齡的發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵液作為種子，進展"倒種"處理,

接入新鮮的培養(yǎng)基中進展發(fā)酵，從而保證發(fā)酵生產(chǎn)正常進展。

（2）、發(fā)酵前期染菌的處理

①如果培養(yǎng)基中的碳、氮源含量還比較高時，終止發(fā)酵，將培養(yǎng)基重新進展滅菌后，再接

入種子進展發(fā)酵。

②如果此時染菌已造成較大的危害，培養(yǎng)基中的碳、氮源的消耗量已比較多，則可放掉局

部料液，補充新鮮的培養(yǎng)基，重新進展滅菌處理后，再接種進展發(fā)酵。

③也可采取降溫培養(yǎng)、調(diào)節(jié)pH值、調(diào)整補料量、補加培養(yǎng)基等措施進展處理。

（3）、發(fā)酵中、后期染菌的處理

①可以參加適當(dāng)?shù)臍⒕鷦┗蚩股匾约罢５陌l(fā)醉液，以抑制雜菌的生長速度；也可采取

降低培養(yǎng)溫度、降低通風(fēng)量、停頓攪拌、少量補糖等其它措施，進展處理。

②如果發(fā)酵過程的產(chǎn)物代謝已到達一定水平，此時產(chǎn)品的含量達一定值，只要明確是染菌

也可放罐。

③對于沒有提取價值的發(fā)酵液，廢棄前應(yīng)加熱至120℃以上、保持30min后才能排放。

（4）、染菌后對設(shè)備的處理

染菌后的發(fā)酵罐在重新使用前，必須進展徹底清洗并滅菌后才能使用；也可用甲醛熏蒸或甲

醛溶液浸泡12h以上等方法進展處理。

種子罐，滅菌前放水加溫至100℃,加水量至少占罐體2/3,煮罐。

不用罐加熱水浸泡。

檢查：A、罐體及附屬設(shè)備是否滲漏；B、管道是否通暢；C、罐體有無污垢堆積；D、設(shè)

備儀表管道安裝是否合理；E、儀表是否失靈；F、過濾器是否失效。

(5)污染噬菌體處理

Rt酵液經(jīng)滅菌后再放罐，嚴格控制培養(yǎng)液流失。

口青理生產(chǎn)環(huán)境，去除噬菌體載體一一發(fā)酵液殘渣。

衍產(chǎn)環(huán)境用漂白粉、新潔爾滅等消毒。

匚調(diào)換生產(chǎn)菌種。培養(yǎng)基中加草酸。噬菌體具有專一性。

單時停產(chǎn)廣4周，車間用甲醛消毒。

費育抗噬菌體的新菌株。

(6)、其它處理

?染菌后的培養(yǎng)基必須滅菌后才可放下水道

滅菌方法：可通蒸汽滅菌，也可參加過氯乙酸等化學(xué)滅菌劑攪拌半小時，才放下水道。否則

由于各罐的管道相通，會造成其它罐的染菌。

?染菌厲害時，車間環(huán)境要用石灰消毒，空氣用

甲醛熏蒸。特別，假設(shè)染噬菌體，空氣必須用甲

醛蒸汽消毒。

?發(fā)酵染菌后，一定要找出染菌的原因，以總結(jié)防治發(fā)酹染菌的經(jīng)歷教訓(xùn)，防止以后有類似

情況發(fā)生，并積極采取必要措施處理。

第七章有機酸的生產(chǎn)工藝

1、檸檬酸的產(chǎn)生菌有哪些？

大規(guī)模生產(chǎn)中多采用黑曲霉和溫氏曲霉。

石油副產(chǎn)品為原料，主要以假絲酵母屬為生產(chǎn)菌種，其次為畢赤酵母、球擬酵母、漢遜酵母

和紅酵母屬等。

2、檸檬酸合成途徑有哪些？

(1)由葡萄糖合成檸檬酸的途徑：EMP、HMP、TCA。

(2)由乙酸合成檸檬酸途徑：TCA及乙醛酸循環(huán)。

（3）以正烷燒為碳源時的合成途徑：正烷烽1脂肪酸-乙酸+檸檬酸。

3、檸檬酸發(fā)酵工藝有哪幾種？

（1）外表發(fā)酵：利用生長在液體培養(yǎng)基外表的微生物之代謝作用，將原料轉(zhuǎn)化為檸檬酸的

發(fā)酵方式。

（2）固體發(fā)酵：將發(fā)酵原料及菌體吸附在疏松的固體支持物上，經(jīng)過微生物的代謝活動，

將原料中可發(fā)酵成分轉(zhuǎn)