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文檔簡(jiǎn)介
發(fā)酵工程部分題庫(kù)及答案
一、名稱解釋
1、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(guò)程中合成到產(chǎn)
物物分子中去,而其自身的構(gòu)造并沒有多大變化,不過(guò)產(chǎn)物的產(chǎn)量卻囚加入前體而有較大
的提高。
2、發(fā)酵生長(zhǎng)因子從廣義上講,但凡微生物生長(zhǎng)不可缺乏的微量的有機(jī)物質(zhì),如氨基酸、
喋吟、喀咤、維生素等均稱生長(zhǎng)因子
3、菌濃度的測(cè)定是衡量產(chǎn)生菌在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中菌體量的變化,一般前期菌濃增長(zhǎng)很
快,中期菌濃基本恒定。補(bǔ)料會(huì)引起菌濃的波動(dòng),這也是衡量補(bǔ)料量適合與否的一種參
數(shù)。
4、攪拌熱:在機(jī)械攪拌通氣發(fā)酵罐中,由于機(jī)械攪拌帶動(dòng)發(fā)酵液作機(jī)械運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致液體
之間,液體與攪拌器等設(shè)備之間的摩擦,產(chǎn)生可觀的熱量。攪拌熱與攪拌軸功率有關(guān)
5、分批培養(yǎng):簡(jiǎn)樸的過(guò)程,培養(yǎng)基中接入菌種后來(lái),沒有物料的加入和取出,除了空氣
的通入和排氣。整個(gè)過(guò)程中菌的濃度、營(yíng)養(yǎng)成分的濃度和產(chǎn)物濃度等參數(shù)都隨時(shí)間變化.
6、接種量:移入種子的體積
接種量=-------------------
接種后培養(yǎng)液的體積
7、比耗氧速度或呼吸強(qiáng)度單位時(shí)間內(nèi)單位體積重量的細(xì)胞所消耗的氧氣,mmol02?g菌
-Ph-1
8、次級(jí)代謝產(chǎn)物是指微生物在一定生長(zhǎng)時(shí)期,以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體物質(zhì),合成某些對(duì)
微生物的生命活動(dòng)無(wú)明確功能的物質(zhì)過(guò)程,這一過(guò)程的產(chǎn)物,即為次級(jí)代謝產(chǎn)物。
9、實(shí)罐滅菌實(shí)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(shè)備加熱至滅菌溫度后維持?定期間,在冷卻到接種溫度,這?工藝
過(guò)程稱為實(shí)罐滅菌,也叫訶歇滅菌。
10、種子擴(kuò)大培養(yǎng):指將保留在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜
面活化后,再通過(guò)扁瓶或搖瓶及種子罐逐層擴(kuò)大培養(yǎng),最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過(guò)
程。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。
11、初級(jí)代謝產(chǎn)物是指微生物從外界吸取多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),通過(guò)度解代謝和合成代謝,生
成維持生命活動(dòng)所需要的物質(zhì)和能顯的過(guò)程。這一過(guò)程的產(chǎn)物即為初級(jí)代謝產(chǎn)物。
12、倒種:一部分種子來(lái)源于種子罐,一部分來(lái)源于發(fā)酵罐。
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13、維持消耗(m)指維持細(xì)胞最低活性所需消耗的能量,一般來(lái)講,單位重量的細(xì)胞在
單位時(shí)間內(nèi)用于維持消耗所需的基質(zhì)的量是一種常數(shù)。
14、產(chǎn)物增進(jìn)劑是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物,又非前體,但加入后卻能提高產(chǎn)
量的添加劑
15、補(bǔ)料分批培養(yǎng):在分批培養(yǎng)過(guò)程中補(bǔ)入新鮮的料液,以克服營(yíng)養(yǎng)局限性而導(dǎo)致的發(fā)酵
過(guò)早結(jié)束的缺陷。
在此過(guò)程中只有料液的加入沒有料液的取出,因此發(fā)酵結(jié)束時(shí)發(fā)酵液體積比發(fā)酵開始時(shí)有
所增長(zhǎng)。在工廠的實(shí)際生產(chǎn)中采用這種措施諸多。
16、發(fā)酵熱:所謂發(fā)酵熱就是發(fā)酵過(guò)程中釋放出來(lái)的凈熱量。什么叫凈熱量呢?在發(fā)酵過(guò)
程中產(chǎn)生菌分解基質(zhì)產(chǎn)生熱量,機(jī)械攪拌產(chǎn)生熱量,而罐壁散熱、水分蒸發(fā)、空氣排氣帶
走熱量。這多種產(chǎn)生的熱量和多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)隧液
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。
17、染菌率總?cè)揪手敢荒臧l(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(yīng)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(nèi)
18、持續(xù)培養(yǎng):發(fā)酵過(guò)程中一邊補(bǔ)入新鮮料液一邊放出等量的發(fā)酵液,使發(fā)酵罐內(nèi)的體
積維持恒定。
到達(dá)穩(wěn)態(tài)后,整個(gè)過(guò)程中菌的濃度,產(chǎn)物濃度,限制性基質(zhì)濃度都是恒定的。
19、臨界溶氧濃度指不影響呼吸所容許的最低溶氧濃度
2()、答復(fù)突變由突變型回到野生型的基因突變
21、種子見種子擴(kuò)大培養(yǎng)
22、培養(yǎng)基廣義上講培養(yǎng)基是指一切可供微生物細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖所需的一組營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和原
料。同步培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)提供除營(yíng)養(yǎng)外的其他所必須的條件。
23、發(fā)酵工程:運(yùn)用微生物特定性狀和功能,通過(guò)現(xiàn)代化工程技術(shù)生產(chǎn)有用物質(zhì)或直接應(yīng)
用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)體系,是將老式發(fā)酵于現(xiàn)代的DNA重組、細(xì)胞融合、分子修飾和改
造等新技術(shù)集合并發(fā)展起來(lái)的發(fā)酵技術(shù)。
二、填空題
1、微生物發(fā)酵培養(yǎng)(過(guò)程)措施重要有分批培養(yǎng)、補(bǔ)料分批培養(yǎng)、持續(xù)培養(yǎng)、半持續(xù)
培養(yǎng)四種。
2、微生物生長(zhǎng)一般可以分為:調(diào)整期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期,
3、發(fā)酵過(guò)程工藝控制的只要化學(xué)參數(shù)溶解氧、PH、核酸量等.
4、發(fā)酵過(guò)程控制的目的就是得到最大的比生產(chǎn)率和最大的得率。
5、菌種分離的一般過(guò)程采樣、富集、分離、目的菌的篩選。
6、富集培養(yǎng)目的就是讓目的菌在種群中占優(yōu)勢(shì),使篩選變得也許。
7、根據(jù)工業(yè)微生物對(duì)氧氣的需求不一樣,培養(yǎng)法可分為好氧培養(yǎng)和厭氧培養(yǎng)兩
種。
8、微生物的培養(yǎng)基根據(jù)生產(chǎn)用途只要分為抱子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基。
9、常用滅菌措施:化學(xué)滅菌、射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌
10、常用工業(yè)微生物可分為:細(xì)菌、酵母菌、霉菌、放線菌四大類。
11、發(fā)酵過(guò)程工藝控制的代謝參數(shù)中物理參數(shù)溫度、壓力、攪拌轉(zhuǎn)速、功率輸入、流加
數(shù)率和質(zhì)量等
12、環(huán)境無(wú)菌的檢測(cè)措施有:顯微鏡檢查法、肉湯培養(yǎng)法、平板培養(yǎng)法、發(fā)酵過(guò)程的異常
觀測(cè)法等
13、染菌原因:發(fā)酵工藝流程中的各環(huán)節(jié)漏洞和發(fā)酵過(guò)程管理不善兩個(gè)方面。
14、試驗(yàn)室中進(jìn)行的發(fā)醉菌液體發(fā)酵方式重要有四種:試管液體培養(yǎng)、淺層液體培養(yǎng)、搖
瓶培養(yǎng)、臺(tái)式發(fā)酵罐
15、發(fā)酵高產(chǎn)菌種選育措施包括(自然選育)、(雜交育種)、(誘變育種)、(基因
工程育種)、(原生質(zhì)體融合)。
16、發(fā)酵產(chǎn)物整個(gè)分離提取路線可分為:預(yù)處理、固液分離、初步純化、精細(xì)純化和成品
加工加工等五個(gè)重要過(guò)程。
17、發(fā)酵過(guò)程重要分析項(xiàng)目如下:pH、排氣氧、排氣C02和呼吸燧、糖含量、氨基氮和
氨氮、磷含量、菌濃度和菌形態(tài)。
18、微生物調(diào)整其代謝采用酶活性、酶合成量、細(xì)胞膜的透性。
19、工業(yè)微生物菌種可以來(lái)自自然分離,也可以來(lái)自從微生物菌種保藏機(jī)構(gòu)單位獲
取。
2()、發(fā)酵工業(yè)上常用的糖類重要有葡萄糖、糖蜜。
21、工業(yè)發(fā)酵方式根據(jù)所用菌種是單一或是多種可以分為單一純種發(fā)酵和混合發(fā)酵。
22、種子及發(fā)酵液進(jìn)行無(wú)菌狀況控制常用的措施顯微鏡檢測(cè)法、酚紅肉湯培養(yǎng)基法、平
板畫線培養(yǎng)法、發(fā)酵過(guò)程的異常觀測(cè)法。
23、菌種的分離和篩選一般分為采樣、富集、分離、目的菌的篩選環(huán)節(jié)。
24、菌種的分離和篩選一般可分為o
三、問答題
1、發(fā)酵工程的概念是什么?發(fā)酵工程基本可分為那兩個(gè)大部分,包括哪些內(nèi)容?
答:發(fā)酵工程是運(yùn)用微生物特定性狀好功能,通過(guò)現(xiàn)代化工程技術(shù)牛.產(chǎn)有用物質(zhì)或其更接
應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)體系,是將老式發(fā)酵與現(xiàn)代的DNA重組、細(xì)胞融合、分子修飾和
改造等新技術(shù)結(jié)合并發(fā)展起來(lái)的發(fā)酵技術(shù)。也可以說(shuō)是滲透有工程學(xué)的微生物學(xué),是發(fā)酵
技術(shù)JL程化的發(fā)展,由于重要運(yùn)用的是微生物發(fā)酵過(guò)程來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品,因此也稱為微生物工
程。
一.發(fā)酵部分:1.苗種的特性和選育
*2.培養(yǎng)基的特性,選擇及其滅菌理論
*3.發(fā)酵液的特性
*4.發(fā)醋機(jī)理。
*5.發(fā)醋過(guò)程動(dòng)力學(xué)
*6.空氣中懸浮細(xì)菌微粒的過(guò)濾機(jī)理
*7.氧的傳遞。溶解。吸取。理論。
*8.持續(xù)培養(yǎng)和持續(xù)發(fā)酵的控制
二.提純部分
*1.細(xì)胞破碎,分離
*2.液輸送,過(guò)濾.除雜
*3.離子互換滲析,逆滲透,超濾
*4.凝膠過(guò)濾,沉淀分離
*5溶媒萃取,蒸發(fā)蒸儲(chǔ)結(jié)晶,干燥,包裝等過(guò)程和單元操作
2、現(xiàn)代發(fā)酵工程所用的發(fā)酵罐應(yīng)具有那些特性?
答:(1)、發(fā)酵罐應(yīng)有合適的徑高比。罐身較長(zhǎng),氧的運(yùn)用率較高:
(2)、發(fā)酵罐應(yīng)能承受定的壓力。由于發(fā)酵罐在滅菌和正常工作時(shí),要承受定的壓力
(氣壓和液壓)和溫度;
(3)、發(fā)酵鐮的攪拌通風(fēng)裝置能使氣液充足混合,實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)傳熱作用,保證微生物發(fā)酵過(guò)
程中所需的溶解氧;
(4)、發(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量減少死角,防止藏污納垢,保證滅菌徹底,防止染菌;
(5)、發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積;
(6)、攪拌器的軸封要嚴(yán)密,以減少泄露。
3、微生物發(fā)酵的種子應(yīng)具有那幾方面條件?
答:(1)、菌種細(xì)胞的生長(zhǎng)活力強(qiáng),移種至發(fā)酵罐后能迅速生長(zhǎng),緩慢期短。
(2)、生理性狀穩(wěn)定,
(3)、菌體總量及濃度能滿足大量發(fā)酵罐的要就。
(4)、無(wú)雜菌污染。
(5)、保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。
4、發(fā)酵工業(yè)上常用的氮源有那些,起何作用?
答:氮源重要用于構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)(氨基酸,蛋白質(zhì)、核酸等)和含氮代謝物。常用的
氮源可分為兩大類:有機(jī)氮源和無(wú)機(jī)氮源。
1、無(wú)機(jī)氮源
種類:氨鹽、硝酸鹽和氨水
特點(diǎn):微生物對(duì)它們的吸取快,因此也稱之謂迅速運(yùn)用的氮源。但無(wú)機(jī)氮源的迅速運(yùn)用常
會(huì)引起pH的變化如:
(NH4)2S04~2NH3+2H2S04
NaN03+4H2-*NH3+21120+NaOH
無(wú)機(jī)氮源被菌體作為氮源運(yùn)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(wú)機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì),如硫酸胺,若菌體代謝后能
產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此種無(wú)機(jī)氮源稱為生理堿性物質(zhì),如硝酸鈉。對(duì)的使用生理酸堿性物
質(zhì),對(duì)穩(wěn)定和調(diào)整發(fā)酵過(guò)程的pH有積極作用。
因此選擇合適的無(wú)機(jī)氮源有兩層意義:
滿足菌體生長(zhǎng)
穩(wěn)定和調(diào)整發(fā)酵過(guò)程中的pH
2、有機(jī)氮源
來(lái)源:工業(yè)上常用的有機(jī)氮源都是某曲廉價(jià)的原料,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。
成分復(fù)雜:除提供氮源外,有些有機(jī)氮源還提供大量的無(wú)機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子。
有機(jī)氮源成分復(fù)雜可以從多種方面對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行影響,而另首先有機(jī)氮源的來(lái)源具有不
穩(wěn)定性。因此在有機(jī)氮源選用時(shí)和使用過(guò)程中,必須考慮原料的波動(dòng)對(duì)發(fā)酵的影響
5、發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)是什么,什么是種子擴(kuò)大培養(yǎng),其任務(wù)是什么?
答:(2)、種子擴(kuò)大培養(yǎng)是指將保留在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接
入試管斜面活化后,再通過(guò)扁瓶或搖瓶及種子罐逐層擴(kuò)大培養(yǎng),最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的
純種過(guò)程。這些純種培養(yǎng)物稱為種了。
(3)、種子擴(kuò)大培養(yǎng)的任務(wù):現(xiàn)代的發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大,每只發(fā)酵罐的容積有
幾十立方米甚至幾百立方米,-要使小小的微生物在幾十小時(shí)的較短時(shí)間內(nèi),完畢如此巨大
的發(fā)酵轉(zhuǎn)化任務(wù),那就必須具有數(shù)量巨大的微生物細(xì)胞才行。
(1)發(fā)酵和其他化學(xué)工業(yè)的最大區(qū)別在于它是生物體所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。其重要特點(diǎn)如
下:
1,發(fā)酵過(guò)程一般來(lái)說(shuō)都是在常溫常壓卜.進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)安全,規(guī)定條件也比較
簡(jiǎn)樸。
2,發(fā)酵所用的原料一般以淀粉、糖蜜或其他農(nóng)副產(chǎn)品為主,只要加入少許的有機(jī)和無(wú)機(jī)氮
源就可進(jìn)行反應(yīng)。微生物因不一樣的類別可以有選擇地去運(yùn)用它所需要的營(yíng)養(yǎng)?;谶@一
特性,可以運(yùn)用廢水和廢物等作為發(fā)酵的原料進(jìn)行生物資源的改造和更新。
3,發(fā)酵過(guò)程是通過(guò)生物體的自動(dòng)調(diào)整方式來(lái)完畢的,反應(yīng)的專一性強(qiáng),因而可以得到較為
單一的代謝產(chǎn)物。
4,由于生物體自身所具有的反應(yīng)機(jī)制,可以專一性地利高度選擇性地而某些較為復(fù)雜的化
合物進(jìn)行特定部位地氧化、還原等化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng),也可以產(chǎn)生比較復(fù)雜的高分子化合物。
5,發(fā)酵過(guò)程中對(duì)雜菌污染的防治至關(guān)重要。除了必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格消毒處理和空氣過(guò)濾
外,反應(yīng)必須在無(wú)菌條件下進(jìn)行。假如污染了雜菌,生產(chǎn)上就要遭到巨大的經(jīng)濟(jì)損失,要
是感染了噬菌體,對(duì)發(fā)酵就會(huì)導(dǎo)致更大的危害。因而維持無(wú)菌條件是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵。
6,微生物菌種是進(jìn)行發(fā)醉的主線原因,通過(guò)變異和菌種篩選,可以獲得高產(chǎn)的優(yōu)良菌株并
使生產(chǎn)設(shè)備得到充足運(yùn)用,也可以因此獲得按常規(guī)措施難以生產(chǎn)的產(chǎn)品。
7,工業(yè)發(fā)酵與其他工業(yè)相比,投資少,見效快,開可以獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
基于以上特點(diǎn),工業(yè)發(fā)酵日益引起人們重視。和老式的發(fā)酵工藝相比,現(xiàn)代發(fā)酵工程除了
上述的發(fā)酵特性之外更有其優(yōu)越性。除了使用微生物外,還可以用動(dòng)植物細(xì)胞和酶,也可
以用人工構(gòu)建的“工程菌’來(lái)進(jìn)行反應(yīng);反應(yīng)設(shè)備也不只是常規(guī)的發(fā)酵罐,而是以多種各
樣的生物反應(yīng)器而代之,自動(dòng)化持續(xù)化程度高,使發(fā)酵水平在原有基礎(chǔ)上有所提高和和創(chuàng)
新。
發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn):
①一般操作條件比較溫和;
②以淀粉、糖蜜等為主,輔以少許有機(jī)、無(wú)機(jī)氮源為原料:
③過(guò)程反應(yīng)以生命體的自幼調(diào)整方式進(jìn)行;
④能合成復(fù)雜的化合物如酶、光學(xué)活性體等;
⑤能進(jìn)行某些特殊反應(yīng),如官能團(tuán)導(dǎo)入;
⑥生產(chǎn)產(chǎn)品的生物體自身也是產(chǎn)物,具有多種物質(zhì);
⑦生產(chǎn)過(guò)程中,需要防止雜菌污染;
⑧菌種性能被變化,從而獲得新的反應(yīng)性能或提高生產(chǎn)率。
6、培養(yǎng)成分用量確實(shí)定有什么規(guī)律?
答:(1)、參照微生物細(xì)胞內(nèi)元素的比例確定。培養(yǎng)基的成分派比雖然千差萬(wàn)別,但都
是用來(lái)培養(yǎng)某種微生物的,而不一樣類型的微生物細(xì)胞的成分比例其實(shí)是有一定規(guī)律的。
這些規(guī)律可以在很大程度上懂得培養(yǎng)基的基本成分派比的選擇。
不一樣種類的微生物內(nèi)某種成分的含量其實(shí)是比較穩(wěn)定的。培養(yǎng)基最終會(huì)被微生物吸取運(yùn)
用,因此其成分比例可以參照該種微生物的成分比例,至少可以作為一種重要根據(jù)。此
外,盡管不一樣種類的微生物的成分比例有一定的差異,但還是有一定共性的。因此培養(yǎng)
基中這集中營(yíng)養(yǎng)成分不管由什么詳細(xì)物質(zhì)提供,其用量基本上也符合這種關(guān)系。
(2)參照碳氮比確定。假如培養(yǎng)基中碳源過(guò)多,不利產(chǎn)物的合成。同樣碳源過(guò)少或氮源過(guò)
少對(duì)發(fā)酵的影響也是不利的。不一樣種微生物碳氮比差異很大,既是同種微生物在其不一
樣生理時(shí)期對(duì)碳氮比規(guī)定也有不一樣,因此最適碳氮比要通過(guò)試驗(yàn)確定,一般在100:(1
—20)之間。
(3)、其他原因。培養(yǎng)基中某些用量很少的物質(zhì)一般要嚴(yán)格控制,不能過(guò)量。例如,維生
素、微量元素、某些生長(zhǎng)因子、前體等。詳細(xì)用量要通過(guò)試驗(yàn)確定。培養(yǎng)基中的某些戊分
的比例會(huì)影響培養(yǎng)基的某些理化性質(zhì),這時(shí)要引起重視.
7、論述防止發(fā)酵菌種退化的詳細(xì)條件措施有那些?
答:(1)控制傳代次數(shù):盡量防止不必要的移種和傳代,并將必要的傳代減少到最低程
度,以減少細(xì)胞分裂過(guò)程中所產(chǎn)生的自發(fā)突變幾率。
(2)發(fā)明良好的培養(yǎng)條?。喝缭诔嗝顾厣a(chǎn)菌G.fujikuroi的培養(yǎng)基中,加入糖蜜、天冬
酰胺、谷氨酰胺、5'-核甘酸或甘露醉等豐富營(yíng)養(yǎng)物時(shí),有防止衰退效果。
(3)運(yùn)用不易衰退的細(xì)胞傳代:對(duì)于放線菌和霉菌,菌絲細(xì)胞常具有幾種細(xì)胞核,因此用
菌絲接種就易出現(xiàn)衰退,而抱子一般是單核的,用于接種就可防止這種現(xiàn)象。
(4)采用有效的菌種保藏措施
(5)合理的育種:選育菌種是所處理的細(xì)胞應(yīng)使用單核的,防止使用多核細(xì)胞;合理選擇
誘變劑種類或增長(zhǎng)突變位點(diǎn),以減少分離答復(fù)突變;在誘變處理后及分離提純化,從而保
證保藏菌種的純度。
(6)、選用合適的培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中添加某種化學(xué)物質(zhì)可以防止菌種退化?;蛘哌x用營(yíng)
養(yǎng)相對(duì)貧乏的培養(yǎng)基在菌種保藏培養(yǎng)基,限制菌株的生長(zhǎng)代謝減少變異反而發(fā)生從而防止
菌種的退化。
8、怎樣選擇最適發(fā)酵溫度?
答:1、根據(jù)菌種及生長(zhǎng)階段選擇。
微生物種類不一樣,所具有的兩系及其性質(zhì)不一樣,所規(guī)定的溫度范圍也不一樣。在發(fā)酵
前期由于菌品?少,發(fā)酹目的是要盡快到達(dá)大量的菌體,取稍高的溫度,促使菌的呼吸與代
謝,使菌生長(zhǎng)迅速;在中期菌量已到達(dá)合成產(chǎn)物的最適量,發(fā)酵需要延長(zhǎng)中期,從而提高
產(chǎn)量,因此中期溫度要稍低某些,可以推遲衰老。發(fā)酵后期,產(chǎn)物合成能力減少,延長(zhǎng)發(fā)
酵周期沒有必要,就又提高溫度,刺激產(chǎn)物合成到放罐。
2、根據(jù)培養(yǎng)條件選擇。
溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮,靈活選擇。
通氣條件差時(shí)可合適減少溫度,使菌呼吸速率減少些,溶氧濃度也可高些。
培養(yǎng)基稀薄時(shí),溫度也該低些。由于溫度高營(yíng)養(yǎng)運(yùn)用快,會(huì)使菌過(guò)早自溶。
3、根據(jù)菌生長(zhǎng)狀況
菌生長(zhǎng)快,維持在較高溫度時(shí)間要短些;菌生長(zhǎng)慢,維持較高溫度時(shí)間可長(zhǎng)些。培養(yǎng)條件
合適,如營(yíng)養(yǎng)豐富,通氣能滿足,那么前期溫度可高些,以利于菌的生長(zhǎng)??偟膩?lái)說(shuō),溫
度的選擇根據(jù)菌種生長(zhǎng)階段及培養(yǎng)條件綜合考慮。要通過(guò)反復(fù)實(shí)踐來(lái)定出最適溫度。
9、不一樣步間染菌對(duì)發(fā)醉有什么影響,染菌怎樣控制?
答:(1)種子培養(yǎng)期染菌:由于接種量較小,生產(chǎn)菌生長(zhǎng)一開始不占優(yōu)勢(shì),并且培養(yǎng)液中
幾乎沒有抗生素(產(chǎn)物)或只有很少抗生素(產(chǎn)物)。因而它防御雜菌能力低,輕易污染
雜菌。如在此階段染菌,應(yīng)將培養(yǎng)液所有廢棄。
(2)發(fā)酵前期染菌:發(fā)酵前期最易染菌,且危害最大。
原因發(fā)酵前期菌量不諸多,與雜菌沒有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);且尚未合成產(chǎn)物(抗生素)或產(chǎn)生
很少,抵御雜菌能力弱。
在這個(gè)時(shí)期要尤其警惕以制止染菌的發(fā)生。
染菌措施可以用減少培養(yǎng)溫度,調(diào)整補(bǔ)料量,用酸堿調(diào)pH值,縮短培養(yǎng)周期等措施予
以補(bǔ)救。假如前期染菌,且培養(yǎng)基養(yǎng)料消耗不多,可以重新滅菌,補(bǔ)加某些營(yíng)養(yǎng),重新接
種再用。
(3)發(fā)酵中期染菌:發(fā)酵中期染菌會(huì)嚴(yán)重干擾產(chǎn)生菌的代謝。雜菌大量產(chǎn)酸,培養(yǎng)
液pH下降;糖、氮消耗快,發(fā)酵液發(fā)粘,菌絲自溶,產(chǎn)物分泌減少或停止,有時(shí)甚至?xí)?/p>
已產(chǎn)生的產(chǎn)物分解。有時(shí)也會(huì)使發(fā)酵液發(fā)臭,產(chǎn)生大量泡沫。
措施降溫培養(yǎng),減少補(bǔ)料,親密注意代謝變化狀沆。假如發(fā)酵單位抵達(dá)一定水平可以
提前放罐,或者抗生素生產(chǎn)中可以將高單位的發(fā)酵液輸送一部分到染菌罐,克制雜菌。
(4)發(fā)酵后期染菌:發(fā)酵后期發(fā)酵液內(nèi)已積累大量的產(chǎn)物,尤其是抗生素、對(duì)雜菌有
一定的克制或殺滅能力。因此假如染菌不多,對(duì)生產(chǎn)影響不大。假如染菌嚴(yán)重,乂破壞性
較大,可以提前放罐。
發(fā)酵染菌后的措施:
染菌后的培養(yǎng)基必須滅菌后才可放下水道。滅菌措施:可通蒸汽滅菌,也可加入過(guò)氧乙酸
等化學(xué)滅菌劑攪拌半小時(shí),才放下水道。否則由于各罐的管道相通,會(huì)導(dǎo)致其他罐的染
菌,并且直接放下水道也會(huì)導(dǎo)致空氣的污染而導(dǎo)致其他罐批染菌。
凡染菌的罐要找染菌的原因,對(duì)癥下藥,該罐也要徹底清洗,進(jìn)行空罐消毒,才可進(jìn)罐。
九
染菌厲害時(shí),車間環(huán)境要用石灰消毒,空氣用甲醛熏蒸。尤其,若染噬菌體,空氣必須用
甲醛蒸汽消毒汽
10、發(fā)酵級(jí)數(shù)確定的根據(jù)是什么?
答:
?般由菌絲體培養(yǎng)開始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù),但有時(shí),工廠從第?級(jí)種子罐開始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)
谷氨酸:三級(jí)發(fā)酵
級(jí)種了(搖瓶)一二級(jí)種了(小罐)一發(fā)酵
青霉素:三級(jí)發(fā)酵
一級(jí)種子(小罐)一二級(jí)種子(中罐)一發(fā)酵
1、發(fā)酵級(jí)數(shù)確定的根據(jù):級(jí)數(shù)受發(fā)酵規(guī)模、菌體生長(zhǎng)特性、接種量的影響。
2、級(jí)數(shù)大,難控制、易染菌、易變異,管理困難,一
般2-4級(jí)。
3、在發(fā)酵產(chǎn)品的放大中,反應(yīng)級(jí)數(shù)確實(shí)定是非常重要
的一種方面
12、什么是半持續(xù)培養(yǎng),闡明其優(yōu)缺陷。
答:在補(bǔ)料分批培養(yǎng)的基礎(chǔ)上間歇放掉部分發(fā)酵液(帶放)稱為半持續(xù)培養(yǎng)。某些品種采
用這種方式,如四環(huán)素發(fā)酵
長(zhǎng)處放掉部分發(fā)酵液,再補(bǔ)入部分料液,使代謝有害物得以稀釋有助于產(chǎn)物合成,提高
了總產(chǎn)量。
缺陷代謝產(chǎn)生的前體物被稀釋,提取的總體積增大
13、發(fā)酵工程主題微生物有什么特點(diǎn)?
答:發(fā)酵工程所運(yùn)用的微生物重要是細(xì)菌、放線菌,酵母菌和霉菌
特點(diǎn):(1)對(duì)周圍環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)、滲透壓、酸堿度等條件有極大的適應(yīng)能力
(2)有極強(qiáng)的消化能力
(3)有極強(qiáng)的繁殖能力
14、什么叫染菌,對(duì)發(fā)酵有什么影響,對(duì)提煉有什么危害?
答:染菌:發(fā)酵過(guò)程中除了生產(chǎn)菌以外,尚有其他菌生長(zhǎng)繁殖染菌的影響:發(fā)酵過(guò)程污染
雜菌,會(huì)嚴(yán)重的影響生產(chǎn),是發(fā)酵工業(yè)的致命傷。導(dǎo)致大量原材料的揮霍,在經(jīng)濟(jì)上導(dǎo)致
巨大損失.擾亂生產(chǎn)秩序,破壞生產(chǎn)計(jì)劃。碰到持續(xù)染菌,尤其在找不到染菌原因往往會(huì)
影響人們的情緒和生產(chǎn)積極性。影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量。
發(fā)酵染菌對(duì)提煉的影響:染菌發(fā)酵液中具有比正常發(fā)酵液更多的水溶性蛋白和其他雜質(zhì)。
采用有機(jī)溶劑萃取的提煉工藝,則極易發(fā)生乳化,很難使水相和溶劑相分離,影響深入提
純。
采用直接用離子互換樹脂的提取工藝,如鏈霉素、慶大霉素,染菌后大量雜菌黏附在離子
互換樹脂表面,或被離子互換樹脂吸附,大大減少離子互換樹脂的互換容量,并且有的雜
菌很難用水沖洗潔凈,洗脫時(shí)與產(chǎn)物一起進(jìn)入洗脫液,影響深入提純
15、結(jié)合所學(xué)《微生物發(fā)酵工程》課程論述某個(gè)工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程(可畫圖闡
明),越詳細(xì)越好。
答:①培養(yǎng)基制備
②、無(wú)菌空氣制備
③、菌種與種子擴(kuò)大培養(yǎng)
④、發(fā)酵培養(yǎng)
⑤、通過(guò)化學(xué)工程技術(shù)分離、提取、精制。
1、舉出幾例微生物大規(guī)模體現(xiàn)的產(chǎn)品,及其產(chǎn)生菌的特點(diǎn)?
A.蛋白酶體現(xiàn)產(chǎn)物一般分泌至胞外,能運(yùn)用廉價(jià)的氮源,生長(zhǎng)溫度較高,生長(zhǎng)速度
快,純化、分高及分析迅速;安全性高,得到FDA
的同意的菌種。
B.單細(xì)胞蛋白生長(zhǎng)迅速,營(yíng)養(yǎng)規(guī)定不高,易培養(yǎng),能運(yùn)用廉價(jià)的培養(yǎng)基或生產(chǎn)廢
物。適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),產(chǎn)量高,質(zhì)量好。安全性高,得到FDA的同意的菌種。
C.不飽和脂肪酸生長(zhǎng)溫度較低,安全性高,能運(yùn)用廉價(jià)的碳源,不飽和脂肪酸含
量高,
D.抗生素生產(chǎn)性能穩(wěn)定,產(chǎn)量高,不產(chǎn)色素,,能運(yùn)用廉價(jià)原料
E.氨基酸代謝途徑比較清晰,代謝途徑比較簡(jiǎn)樸
2工業(yè)化菌種的規(guī)定?
A可以運(yùn)用廉價(jià)的原料,簡(jiǎn)樸的培養(yǎng)基,大量高效地合成產(chǎn)物
B有關(guān)合成產(chǎn)物的途徑盡量地簡(jiǎn)樸,或者說(shuō)菌種改造的可操作性要強(qiáng)
C.遺傳性能要相對(duì)穩(wěn)定
D.不易感染它種微生物或噬菌體
E.產(chǎn)生菌及其產(chǎn)物的毒性必須考慮(在分類學(xué)上最佳與致病菌無(wú)關(guān))
F.生產(chǎn)持性要符合工藝規(guī)定
4、討論:微生物(包括動(dòng)、植物)可以生產(chǎn)我們所需的一切產(chǎn)品,不過(guò)波及到工.業(yè)化生
產(chǎn),對(duì)于某一種特定的產(chǎn)品,為何只有特定的微生物才具有大量體現(xiàn)的潛力?
在不一樣的環(huán)境條件下,微生物細(xì)胞對(duì)遺傳信息作選擇性的體現(xiàn),實(shí)現(xiàn)代謝的自動(dòng)調(diào)整。
代謝的協(xié)調(diào)能保證在任何特定期刻、特定的細(xì)胞空間,只合成必要的酶系(參與代謝的多
種酶)和剛夠用的酶量。一旦特定物質(zhì)的合成到達(dá)足夠的量,與這些物質(zhì)合成有關(guān)的酶就
不再合成了。并且,已合成的酶的活力受到許多調(diào)整機(jī)制的控制,以保證新陳代謝全面協(xié)
調(diào),、為細(xì)胞的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保證。因此,細(xì)胞固有的生產(chǎn)關(guān)系支持細(xì)胞自身的增殖(生
產(chǎn)細(xì)胞),不支持(人的)目的產(chǎn)物的過(guò)量生產(chǎn)(生產(chǎn)特定的初級(jí)代謝產(chǎn)物)。而工業(yè)化
生產(chǎn)規(guī)定特定體現(xiàn)某種或某類物質(zhì),只有正常代謝被打破,代謝協(xié)調(diào)失常的微生物才能到
達(dá)規(guī)定
5、自然界分離微生物的一般操作環(huán)節(jié)?
樣品的采用一預(yù)處理一培養(yǎng)一菌落的選擇一初篩一復(fù)篩一性能的鑒定一菌種保藏
6、從環(huán)境中分離目的微生物時(shí),為何一定要進(jìn)行富集培養(yǎng)?
自然界中目的微生物含量很少,非目的微生物種類繁多,進(jìn)行富集培養(yǎng),
使目的微生物在最適的環(huán)境卜.迅速地生長(zhǎng)繁殖,數(shù)量增長(zhǎng),由本來(lái)自然條件下的劣勢(shì)種變
成人工環(huán)境下的優(yōu)勢(shì)種,使篩選變得也許。
7、菌種選育分子改造的目的?
防止菌種退化
處理生產(chǎn)實(shí)際問題
提高生產(chǎn)能力
提高產(chǎn)品質(zhì)量
開發(fā)新產(chǎn)品
8、以目前的研究水平,土壤中可以培養(yǎng)的微生物大概占總數(shù)的多少?什么是16sRNA同源
性分析?
目前可以培養(yǎng)的微生物不到總數(shù)的幽。以16sRNA為靶基因,設(shè)計(jì)引物,建立per擴(kuò)增體
系,再通過(guò)DNA
測(cè)序進(jìn)行細(xì)菌同源性分析。
9、什么叫自然選育?自然選育在工藝生產(chǎn)中的意義?
自然選育就是不經(jīng)人工處理,運(yùn)用微生物的自然突變進(jìn)行菌種選育的過(guò)程。
自然選育在工業(yè)生產(chǎn)上的意義:自然選育可以有效地用于高性能突變株的分離。然選育雖
然突變率很低,但卻是工廠保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要措施。
10、什么是正突變?什么是負(fù)突變?什么是構(gòu)造類似物?
生產(chǎn)上所不但愿看到的,體現(xiàn)為菌株的衰退和生產(chǎn)質(zhì)量:的下降,這種突變成為負(fù)突變。
生產(chǎn)上但愿看到的,對(duì)生產(chǎn)有利,這種突變成為正突變。
構(gòu)造類似物:在化學(xué)和空間構(gòu)造上和代謝的中間物(終產(chǎn)物)相似,因而在代謝調(diào)整方面
可以替代代謝中間物(終產(chǎn)物)的功能,但細(xì)胞不能以其作為自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
11、什么是誘變育種?常用的誘變劑有哪些?
誘變育種是指用物理、化學(xué)原因誘導(dǎo)植物的遺傳特性發(fā)生變異,再?gòu)淖儺惾后w中選擇符合
人們某種規(guī)定的單株,進(jìn)而培育成新的品種或種質(zhì)的育種措施。誘變劑有兩大類:物理誘
變劑和化學(xué)秀變劑。
常用的物理誘變劑有紫外線、x射線、丫射線(如Co60等)、等離子、快中子、a射線、B
射線、超聲波等。常用的化學(xué)誘變劑有堿基類似物、烷化劑、羥胺、口Y定類化合物等。
12、什么是基因的重組?什么是基因的直接進(jìn)化??jī)烧哂泻螀^(qū)別?
基因的重組:是由于不一樣DNA鏈的斷裂和連接而產(chǎn)生DNA片段的互換和重新組合,形成
新DMA分子的過(guò)程
基因的直接進(jìn)化:在分子水平上,對(duì)目的基因直接處理,然后通過(guò)高通量的篩選措施,提
高目的蛋白的性能?;虻闹苯舆M(jìn)化,可使已經(jīng)有基因獲得新的特性,可獲得自然界中不
存在的基因,可處理許多新的理論和應(yīng)用問題
13什么是培養(yǎng)基?發(fā)酵培養(yǎng)基的特點(diǎn)和規(guī)定?
培養(yǎng)基:廣義上講培養(yǎng)基是指一切可供微生物細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖所需的一組營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和原
料。同步培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)提供除營(yíng)養(yǎng)外的其他所必須的條釁。
①培養(yǎng)基可以滿足產(chǎn)物最經(jīng)濟(jì)的合成。
②發(fā)酵后所形成的副產(chǎn)物盡量的少。
③培養(yǎng)基的原料應(yīng)因地制宜,價(jià)格低廉:且性能穩(wěn)定,資源豐富,便于采購(gòu)運(yùn),適合大規(guī)
模儲(chǔ)備,能保證生產(chǎn)上的供應(yīng)。
④/所選用的培養(yǎng)基應(yīng)能滿足總體工藝的規(guī)定,如不應(yīng)當(dāng)影響通氣、提取、純化及廢物處理
等。必須提供合成微生物細(xì)胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分。
⑥有助于減少培養(yǎng)基原料的單耗,即提高單位營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所合成產(chǎn)物數(shù)量或最大產(chǎn)率。
⑦有助于提高培養(yǎng)基和產(chǎn)物的濃度,以提高單位容枳發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力。⑧有助于提高產(chǎn)
物的合成速度,縮短發(fā)酵周期。
⑨所用原料盡量減少對(duì)發(fā)酵過(guò)程中通氣攪拌的影響,利于提高氧的運(yùn)用率,減少能耗。
14、用的碳源有哪些?常用的糖類有哪些,各自有何特點(diǎn)?
碳源:糖類(淀粉、葡萄糖、蔗糖等)、油脂(動(dòng)、植物油)、有機(jī)酸(琥珀酸、檸檬酸、
乳酸、乙酸等)和低碳醇(甲醇、乙靜等)。
葡萄糖,所有的微生物都能運(yùn)用葡萄糖,不過(guò)會(huì)引起葡萄糖效應(yīng)
糖蜜,是制糖生產(chǎn)時(shí)的結(jié)晶母液,它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物。重要具有蔗糖,總糖可達(dá)
50%?75%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。除糖份外,具有較多的雜質(zhì),其中
有些是有用的,不過(guò)許多都會(huì)對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生不利的影響,需要進(jìn)行預(yù)處理。
淀粉、糊精,缺陷:難運(yùn)用、發(fā)酵液比較碉、一般>2.彼時(shí)加入一定的a-淀粉酶。成分比
較復(fù)雜,有直鏈淀粉和支鏈淀粉等等。長(zhǎng)處:來(lái)源廣泛、價(jià)格低,可以解除葡萄糖效應(yīng)。
15、什么是生理性酸性物質(zhì)?什么是生理性堿性物質(zhì)?
經(jīng)微生物生理作用(代謝)后能形成酸性物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)物叫生理酸性物質(zhì),若菌體代謝后能
產(chǎn)生堿性物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)物稱為生理堿性物質(zhì)
16、常用的無(wú)機(jī)氮源利有機(jī)氮源有哪些?有機(jī)氮源在發(fā)酵培養(yǎng)基中的作用?
常用的有機(jī)氮源有花生餅粉、黃豆餅粉、酵母粉、蛋白陳等;常用的無(wú)機(jī)氮源有氨水、錢
鹽和硝酸鹽。
有機(jī)氮源在發(fā)酵培養(yǎng)基中的作用有:除提供氮源外,有些有機(jī)氮源還提供大量的無(wú)機(jī)鹽及
生長(zhǎng)因子。誘導(dǎo)某些能的產(chǎn)生。
17、什么是前體?前體添加的方式?
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(guò)程中合成到產(chǎn)物物
分子中去,而其自身的構(gòu)造并沒有多大變化,不過(guò)產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提
高。前體使用時(shí)普遍采用流加的措施。
18、什么是生長(zhǎng)因子?生長(zhǎng)因子的來(lái)源?
但凡微生物生長(zhǎng)不可缺乏而細(xì)胞自身不能合成的微量的有機(jī)物質(zhì),如氨基酸、嚓吟、
唯庭、維生素等均稱生長(zhǎng)因子。
有機(jī)氮源是這些生長(zhǎng)因子的重要來(lái)源
19、什么是產(chǎn)物增進(jìn)劑?產(chǎn)物增進(jìn)劑舉例?
是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物,又非前體,但加入后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。
20、什么是理論轉(zhuǎn)化率?什么是實(shí)際轉(zhuǎn)化率?
理論轉(zhuǎn)化率是指理想狀態(tài)下根據(jù)微生物的代謝途徑進(jìn)行物料衡算,所得出的轉(zhuǎn)化率的大
小。
實(shí)際轉(zhuǎn)化率是指實(shí)際發(fā)酵過(guò)程中轉(zhuǎn)化率的大小
21培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的一般環(huán)節(jié)?
1.根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分確定期某些必須考?慮的問題,初步確定也許的培養(yǎng)基
成分
2.通過(guò)單因子試驗(yàn)最終確定出最為合適的培養(yǎng)基成分;
3.當(dāng)培養(yǎng)基成分確定后,剩余的問題就是各成分最適的濃度,由于培養(yǎng)基成分諸多,為
減少試驗(yàn)次數(shù)常采用某些合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)措施。
22、培養(yǎng)基成分選擇考慮的問題?
1.菌種的同化能力
2.代謝的阻遇和誘導(dǎo)
3.合適的C、N比
4.pH的規(guī)定
24、討論:培養(yǎng)基優(yōu)化在發(fā)酵優(yōu)化控制中的作用與地位?
發(fā)酵優(yōu)1化控制分兩個(gè)階段:
第一階段控制菌體的生長(zhǎng),目的是使長(zhǎng)好的菌體能處在最佳的產(chǎn)物合成狀態(tài)。培養(yǎng)基優(yōu)化
應(yīng)當(dāng)保證菌體迅速生長(zhǎng),有助于產(chǎn)物合成和分泌的酶系啟動(dòng),而不利于產(chǎn)物合成酶系的關(guān)
閉,處在最佳的產(chǎn)物合成狀態(tài),并且副產(chǎn)物合成和分泌的前系盡最的少啟動(dòng)第二階段控控
制產(chǎn)物的合成9該階段,培養(yǎng)基優(yōu)化應(yīng)使產(chǎn)物合成能較長(zhǎng)時(shí)間保持在最大合成速度。副產(chǎn)
物的的合成速率盡量小。
25什么是種子的擴(kuò)大培養(yǎng)?
種子擴(kuò)大培養(yǎng)是指將保留在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活
化后,再通過(guò)扁瓶或搖瓶及種子罐逐層擴(kuò)大培養(yǎng),最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過(guò)程。
26.種子擴(kuò)大培養(yǎng)的目的與規(guī)定?
種子擴(kuò)培的目的:接種量的需要,菌種的馴化,縮短發(fā)酵時(shí)間、保證生產(chǎn)水平
種子的規(guī)定:總量及濃度能滿足規(guī)定,生理狀況穩(wěn)定,個(gè)體與群體,活力強(qiáng),移種至發(fā)酵
后,可以迅速生長(zhǎng),無(wú)雜菌污染
27、種子擴(kuò)大培養(yǎng)的一般環(huán)節(jié)?
休眠抱子一母斜面活化一搖瓶種子或茄子瓶斜面或固體培養(yǎng)基泡子一一級(jí)種子罐一二級(jí)種
子罐一發(fā)酵罐
28、在大規(guī)模發(fā)酵的種子制備過(guò)程中,試驗(yàn)室階段和生產(chǎn)車間階段在培養(yǎng)基和培養(yǎng)物選擇
上各有何特點(diǎn)?
試驗(yàn)室階段培養(yǎng)物選擇的原則:種子能擴(kuò)培到一定的量和質(zhì),獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的孩子/
菌體。培養(yǎng)基的選擇應(yīng)當(dāng)是有助于菌體的生長(zhǎng),對(duì)抱子培養(yǎng)基應(yīng)當(dāng)是有助于孩子的生長(zhǎng)。
在原料方面,試驗(yàn)室種子培養(yǎng)階段,規(guī)模一般比較小,因此為了保證培養(yǎng)基的質(zhì)量,培養(yǎng)
基的原料一般都比較精細(xì)。
生產(chǎn)車間階段培養(yǎng)物的選擇原則最終一般都是獲得一定數(shù)量的菌絲體。培養(yǎng)基選擇首先考
慮的是有助于胞子的發(fā)育和菌體的生長(zhǎng),因此營(yíng)養(yǎng)要比發(fā)酵培養(yǎng)基豐富。在原料方面:不
如試驗(yàn)室階段那么精細(xì),而是基本靠近于發(fā)酵培養(yǎng)基,這有兩個(gè)方面的原因:一是成本二
是馴化
29、什么是接種量?對(duì)于細(xì)菌、放線菌及霉菌常用的接種量是多少?
接種量=移入種子的體積/接種后培養(yǎng)液的體積
細(xì)菌5%、放線菌20%霉菌10%
30什么是發(fā)酵級(jí)數(shù)?發(fā)酵級(jí)數(shù)對(duì)發(fā)酵有何影響,影響發(fā)酵級(jí)數(shù)的原因有哪些?
一般由菌絲體培養(yǎng)開始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù),但有時(shí),工廠從第一級(jí)種子罐開始計(jì)算發(fā)酵級(jí)數(shù)
發(fā)酵級(jí)數(shù)對(duì)發(fā)酵影響:L種子級(jí)數(shù)少,可簡(jiǎn)化工藝和控制,減少染菌機(jī)會(huì)
2.種子級(jí)數(shù)太少,接種最小,發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng),減少發(fā)酵罐的牛產(chǎn)率,增長(zhǎng)染菌機(jī)會(huì)
3.級(jí)數(shù)大,難控制、易染菌、易變異,管理困難,一般2-4級(jí)。
4.在發(fā)酵產(chǎn)品的放大中,反應(yīng)級(jí)數(shù)確實(shí)定是非常重要的一種方面
影響發(fā)酵級(jí)數(shù)的原因:(1)菌種生長(zhǎng)特性,泡子發(fā)芽及菌體繁殖速度;(2)發(fā)酵規(guī)模.(3)工
藝規(guī)定.(4)接種量的影響.
31、什么是種齡?事宜種齡確定的根據(jù)?
種齡是指種子罐中培養(yǎng)的菌體開始移入下一級(jí)種子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間。
原則:對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末,細(xì)胞活力強(qiáng),菌體濃度相對(duì)較大,不過(guò)最終由試驗(yàn)成果定。
32、結(jié)合詳細(xì)的產(chǎn)品理解種子質(zhì)量控制的措施,以及認(rèn)識(shí)種子質(zhì)量對(duì)發(fā)酵的影響?
影響斜面種子質(zhì)量的原因:(1)原材料質(zhì)量,水質(zhì),培養(yǎng)基pH.(2)滅菌條件,(3)接種量,
⑷溫度,通風(fēng)、(5)培養(yǎng)時(shí)間(6)有害氣體或揮發(fā)物(7)冷藏條件
種子質(zhì)量好:1.縮短發(fā)酵時(shí)間、保證生產(chǎn)水平.2.無(wú)雜菌污染.3移種至發(fā)酵后,可以
迅速生長(zhǎng).4.泡末產(chǎn)生少.5.產(chǎn)物生成速率大.6.副產(chǎn)物合成少.7.對(duì)下游分離純化有利
33接種、倒種、雙種?
接種:接入種子罐后直接移種到發(fā)酵罐。雙種:兩個(gè)種子罐種子接種到一種發(fā)酵罐中。倒
種:一部分種子來(lái)源于種子罐,一部分來(lái)源于發(fā)酵罐。
34、什么是菌體的生長(zhǎng)比速?產(chǎn)物的形成比速?基質(zhì)的消耗比速?維持消耗?
菌體的比生長(zhǎng)速率:?jiǎn)挝恢亓康木w瞬時(shí)增量
u=(dx/dt)/x;單位為1/h,其中x—菌體濃度(g/L)
產(chǎn)物的形成比速:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位菌體形成產(chǎn)物(菌體)的量
n=(dp/dt)/x,;單位為1/h,其中p—產(chǎn)物濃度(g/L)
基質(zhì)的比消耗速率:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位菌體消耗基質(zhì)的量
=(ds/dt)/x;單位為1/h,其中s—底物濃度(g/L)
35、什么是Monod方程其使用條件怎樣?各參數(shù)的意義與求解?
當(dāng)培養(yǎng)基中不存在克制細(xì)胞生長(zhǎng)的物質(zhì)時(shí),細(xì)胞的生長(zhǎng)速率與基質(zhì)濃度關(guān)系(Monod方程
式)如下:
M=UmaxS/(Ks?S)
u:菌體的生長(zhǎng)比速.S:限制性基質(zhì)濃度.Ks:半飽和常數(shù).Umax:最大比生長(zhǎng)速度
Monod方程的參數(shù)求解(雙倒數(shù)法):將Monod方程取倒數(shù)可得:
1/M=1/Mmax+Ks/umaxS或S/u=S/“max+Ks/umax
這樣通過(guò)測(cè)定不一樣限制性基質(zhì)濃度下,微生物的比生長(zhǎng)速度,就可以通過(guò)回歸分析計(jì)算
出Monod方程的兩個(gè)參數(shù)。
36、什么是初級(jí)代謝產(chǎn)物?什么是次級(jí)代謝產(chǎn)物?
初級(jí)代謝產(chǎn)物是指微生物產(chǎn)生的,生長(zhǎng)和繁殖所必需的物質(zhì),如蛋白質(zhì)、核酸等。
次級(jí)代謝產(chǎn)物是指由微生物產(chǎn)生的,與微生物生長(zhǎng)、繁殖無(wú)關(guān)的一類物質(zhì)。
37、什么是一類發(fā)酵?一類發(fā)酵?三類發(fā)酵?
一類發(fā)酵:產(chǎn)物形成與底物運(yùn)用直接有關(guān),為生長(zhǎng)聯(lián)絡(luò)型,又稱簡(jiǎn)樸發(fā)酵型,產(chǎn)物直接由
碳源代謝而來(lái),產(chǎn)物生成速度的變化與微生物對(duì)碳源運(yùn)用速度的變化是平行的,產(chǎn)物生成與
微生物的生長(zhǎng)也是平行的。在這些發(fā)酵過(guò)程中,菌體的生長(zhǎng)、基質(zhì)的消耗、產(chǎn)物的生成三
個(gè)速度均有一種高峰,三高峰幾乎同步出現(xiàn)。
二類發(fā)酵:產(chǎn)物形成與底物運(yùn)用間接有關(guān),為部分生長(zhǎng)聯(lián)絡(luò)型,又稱中間發(fā)酵型,產(chǎn)物不
是碳源的直接氧化產(chǎn)物,而是菌體代謝的主流產(chǎn)物。它的特點(diǎn)是在發(fā)醉的第一-時(shí)期碳源大
量消耗用于菌體的迅速增長(zhǎng)而產(chǎn)物的形成很少或全無(wú),第二時(shí)期碳源大量消耗用于產(chǎn)物的
高速合成及菌體的生長(zhǎng)。
三類發(fā)酵:產(chǎn)物形成與底物運(yùn)用不有關(guān),為非生長(zhǎng)聯(lián)絡(luò)型,又稱復(fù)雜發(fā)酵型,產(chǎn)物的生成
在菌體生長(zhǎng)和基質(zhì)消耗完后來(lái)才開始,與菌體生長(zhǎng)不有關(guān),與基質(zhì)消耗無(wú)直接關(guān)系,所形
成的產(chǎn)物為次級(jí)代謝產(chǎn)物。
38、什么是持續(xù)培養(yǎng)?什么是持續(xù)培養(yǎng)的稀釋率?
由于新鮮培養(yǎng)基不停補(bǔ)充,因此不會(huì)發(fā)生營(yíng)養(yǎng)物的枯竭,另首先,發(fā)酵液不停取出,發(fā)酵
罐內(nèi)的微生物一直處在旺盛的指數(shù)生長(zhǎng)期,罐內(nèi)細(xì)胞濃度X、比生長(zhǎng)速率u、以及t,pH
等都保持恒定。
稀釋率⑻:補(bǔ)料速度與反應(yīng)器體積的比值(hT)
39、解釋持續(xù)培養(yǎng)富集微生物的原理?
菌的積累速率.二生長(zhǎng)速率-流出速率,調(diào)整培養(yǎng)基,使目的菌的流出速率〈生長(zhǎng)速率,雜菌的流
出速率》生長(zhǎng)速率,就起到富集作用
40、何氧輕易成為好氧發(fā)酵的限制性原因?
氧是需氧微生物生長(zhǎng)所必需的。氧往往輕易成為控制原因,是由于氧在水中的溶解度很
低,培養(yǎng)基因具有大量的有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì),氧的溶解度比水中還要更低。在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期雖
然發(fā)酵液中的氧濃度到達(dá)飽和,若此時(shí)終止供氧,發(fā)酵液中的溶氧可在幾分鐘內(nèi)所有耗
盡,使溶氧成為控制原因。
41、臨界溶氧濃度、輒飽和度的概念?
臨界氧濃度:CCr臨界氧濃度:指不影響菌的呼吸所容許的最低氧濃度。
氧飽和度:發(fā)酵液中氧的濃度/臨界溶氧溶度
飽和溶氧濃度:在一定溫度和壓力下,空氣中的氧在水中的溶解度。(mol/m3)
42、影響微生物需氧的原因有哪些?
細(xì)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,不一樣生長(zhǎng)階段需氧
不一樣,對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期達(dá)最大值。培養(yǎng)基的成分和濃度明顯影響微生物的攝氧率,碳源種
類對(duì)細(xì)胞的需氧量有很大影響,一般飾萄糖的運(yùn)用速度比其他的糖要快。
43、發(fā)酵液中的體積氧傳遞方程?其中Kia的物理意義是什么?
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)KLa以氧濃度為推進(jìn)力的容積氧傳遞系數(shù),反應(yīng)了
設(shè)備的供氧能力
44、怎樣調(diào)整搖瓶發(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250rpni
裝液量,一般取1/10左右:
250ml15-25ml
500ml30nil
750ml80ml
45、怎樣調(diào)整通氣攪拌發(fā)酵罐的供氧水平?
一般認(rèn)為,發(fā)酵初期較大的通風(fēng)和攪拌而產(chǎn)生過(guò)大的剪切力,對(duì)菌體的生長(zhǎng)有時(shí)會(huì)產(chǎn)生不
利的影響,因此有時(shí)發(fā)酵初期采用小通風(fēng),停攪拌,不僅有助于減少能耗,并且在工藝上
也是必須的。不過(guò)通氣增大的時(shí)間一定要把握好。
46、氯的供需研究與反應(yīng)器設(shè)計(jì)與放大的關(guān)系?
發(fā)酵過(guò)程放大困難的原因就在放大時(shí)不也許同步做到幾何相似、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)相似和流體動(dòng)
力學(xué)相似,當(dāng)在小試研究時(shí)某一種對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生影響的重要原因沒有被觀測(cè)到,而這個(gè)原因
恰恰在放大時(shí)成為關(guān)鍵因子時(shí),就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)酵過(guò)程的失?。ü┭?、混合、剪切)。
47、發(fā)酵過(guò)程糖代謝、氮代謝有什么規(guī)律,為何?
糖代謝:尤其是迅速運(yùn)用的糖,分解成小分子酸、醇,使pH下降。糖缺乏,pH上升,是
補(bǔ)料的標(biāo)志之一氮代謝:氨基酸被運(yùn)用后產(chǎn)生NH3,pH會(huì)上升;尿素被分解成NH3,川上
升。
微生物生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成與糖代謝有親密關(guān)系.糖的消耗反應(yīng)產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)繁殖狀況,反應(yīng)
產(chǎn)物合成的活力。菌體生長(zhǎng)旺盛糖耗一定快,殘?zhí)且簿蜏p少得快通過(guò)糖含量的測(cè)定,可以
控制菌體生長(zhǎng)速率,可控制補(bǔ)糖來(lái)調(diào)整pH,增進(jìn)產(chǎn)物合成,不致于盲目補(bǔ)糖,導(dǎo)致發(fā)醉不
正常。
氮運(yùn)用快慢可分析出菌體生長(zhǎng)狀況,含氮產(chǎn)物合成狀況。不過(guò)氮源太多會(huì)促使菌體大量生
長(zhǎng)。有些產(chǎn)物合成受到過(guò)量錢離子的克制,因此必須控制適量的氮。通過(guò)氨基氮和氨氮的
分析可控制發(fā)酵過(guò)程,適時(shí)采用補(bǔ)氨措施。發(fā)酵后期氨基氮回升,這時(shí)就要放罐,否則影
響提取過(guò)程。
48、發(fā)酵過(guò)程為何要補(bǔ)料?補(bǔ)些什么?
在分批培養(yǎng)過(guò)程中補(bǔ)入新鮮的料液,以克服營(yíng)養(yǎng)局限性而導(dǎo)致的發(fā)酵過(guò)早結(jié)束的缺陷。在
這樣一種系統(tǒng)中可以維持低的基質(zhì)濃度,防止迅速運(yùn)用碳源的阻遏效應(yīng);可以通過(guò)補(bǔ)料控
制到達(dá)最佳的生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成條件;還可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制合理的補(bǔ)料速率,穩(wěn)定最佳生
產(chǎn)工藝。發(fā)酵基質(zhì)和緩沖液等。
49、補(bǔ)料過(guò)多或過(guò)少對(duì)發(fā)酵有什么影響?
投料過(guò)多導(dǎo)致菌體細(xì)胞大量生長(zhǎng),無(wú)法穩(wěn)定的產(chǎn)生發(fā)酵產(chǎn)物,導(dǎo)致菌體生產(chǎn)力下降,同步
變化發(fā)酵液流變學(xué)性質(zhì)。假如補(bǔ)料過(guò)少,則使菌體過(guò)早進(jìn)入衰退期,引起菌體衰老和自,同
樣使生產(chǎn)力下降。
50、發(fā)酵過(guò)程中pH會(huì)不會(huì)發(fā)生變化為何?
發(fā)酵過(guò)程中pH是不停變化的
1)糖代謝尤其是迅速運(yùn)用的糖,分解成小分子酸、醇,使pH下降。糖缺乏,pH上升,是
補(bǔ)料的標(biāo)志之一
2)氮代謝當(dāng)氨基酸中的-NH2被運(yùn)用后pH會(huì)下降;尿素被分解成NH3,pH上升,NH3運(yùn)用
后pH下降,當(dāng)碳源局限性時(shí)氮源當(dāng)碳源運(yùn)用pH上升。
3)生理酸堿性物質(zhì)運(yùn)用后pH會(huì)上升或下降
4)某些產(chǎn)物自身呈酸性或堿性,使發(fā)酵液pH變化。如有機(jī)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
51、pH對(duì)發(fā)酵的影響表目前哪些方面?
(1)pH影響酶的活性。當(dāng)pH值克制菌體某些酶的活性時(shí)使菌的新陳代謝受阻。
(2)pH影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷。從而變化細(xì)胞膜的透性,影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的
吸取及代謝物的排泄,因此影響新陳代謝的進(jìn)行。
(3)pH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離,從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的運(yùn)
用。
(4)pH值影響代謝方向3PH不一樣,往往引起菌體代謝過(guò)程不一樣,使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量
和比例發(fā)生變化。例如黑曲霉在pH2、3時(shí)發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸,在pH近中性時(shí),則產(chǎn)生草酸。
谷氨酸發(fā)醉,在中性和微域性條件F積累谷氨酸,在酸性條件下則輕易形成谷氨酰胺和N-
乙酰谷氨酰胺。
(5)pH在微生物培養(yǎng)的不一樣階段有不一樣的影響。
52、溫度對(duì)發(fā)酵有哪些影響?
(1)溫度影響反應(yīng)速率發(fā)酵過(guò)程的反應(yīng)速率實(shí)際是酶反應(yīng)速率
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