氨基酸發(fā)酵工藝學(xué)試題庫(kù)答案

1、氨基酸發(fā)酵工藝學(xué)試題庫(kù)答案一、名詞解釋1.營(yíng)養(yǎng)缺陷型：凡是一種微生物缺少或喪失其合成某一種或幾種必須生長(zhǎng)因素能力者，稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型，即必須存在某種代謝中間產(chǎn)物才能生長(zhǎng)的突變體。 2.DE值：即葡萄糖值，表示淀粉水解程度及糖化程度。DE值=還原糖/干物質(zhì)1003.糊化：淀粉在熱水中能吸收水分而膨脹，最后淀粉粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成帶有粘性的淀粉糊，此過程稱為糊化。4.發(fā)酵熱：引起發(fā)酵過程溫度變化的原因是發(fā)酵過程所產(chǎn)生的熱量，稱為發(fā)酵熱。發(fā)酵熱包括生物熱、攪拌熱、蒸發(fā)熱和輻射熱。5.代謝控制發(fā)酵：就是用遺傳學(xué)或其它生物化學(xué)的方法，人為的改變、控制微生物的代謝，使有用產(chǎn)物大量生成、積累的發(fā)酵。

2、6.發(fā)酵轉(zhuǎn)換：當(dāng)發(fā)酵條件、環(huán)境因素發(fā)生變化時(shí)，必然會(huì)影響控制代謝有關(guān)酶的合成及其活性，從而導(dǎo)致發(fā)酵轉(zhuǎn)換方向，產(chǎn)生其他的 發(fā)酵產(chǎn)物，這種現(xiàn)象就叫發(fā)酵轉(zhuǎn)化。7.雙酶法制糖：雙酶法是用淀粉酶和糖化酶將淀粉水解成葡萄糖的工藝。雙酶法水解可分為兩步：第一步是液化過程，利用淀粉酶將淀粉液化，轉(zhuǎn)化為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加。第二步是糖化，利用糖化酶將糊精或低聚糖進(jìn)一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟恰?.生物素亞適量：生物素是催化乙酰CoA羧化酶的輔酶，參與脂肪酸的合成，從而影響磷脂合成及細(xì)胞膜的形成。它的作用主要影響谷氨酸產(chǎn)生菌細(xì)胞膜的谷氨酸通透性；同時(shí)也影響菌體的代謝途徑。因此，為了形成有利于谷氨酸向外滲透的

3、細(xì)胞膜，必須使磷脂合成不充分，因而必須要控制生物素“亞適量”。9.“強(qiáng)制控制”發(fā)酵：就是人為強(qiáng)制控制生物素含量和菌體生長(zhǎng)量的方法，如采取“高生物素、高吐溫、高接種量”或“高生物素、高青霉素、高種量”的方法。即在發(fā)酵培養(yǎng)基中預(yù)先配加一定量（大過量）的純生物素，大大削弱原每批發(fā)酵培養(yǎng)基中生物素含量變化的影響；高生物素能激活丙酮酸羧化酶，促進(jìn)菌體迅速增殖；再在菌體對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的早期，加入相對(duì)高一些的吐溫或青霉素，人為控制所需凈增OD值，以充分形成控制量的產(chǎn)酸型細(xì)胞。10.連續(xù)等電點(diǎn)：是指在大量谷氨酸晶體存在的條件下，一邊連續(xù)等當(dāng)量添加發(fā)酵液（或谷氨酸鋅鹽溶液）與鹽酸（或硫酸）使溶液始終在結(jié)晶點(diǎn)PH3.

4、0(或PH2.4)，一邊連續(xù)從底部打出谷氨酸結(jié)晶液，送入育晶罐（池）繼續(xù)育晶。二、判斷改錯(cuò)題1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.三、單項(xiàng)選擇題1. B 2.D 3.C 4.A 5.B 6.B 7.D 8.C 9.D 10.A 四、填空題1.蛋白質(zhì)水解液抽提法，化學(xué)合成法，酶法，微生物發(fā)酵法2.北京棒桿菌AS1.299，鈍齒桿菌AS1.542，天津短桿菌T 6-13 3.-酮戊二酸，二氨基庚二酸途徑，-氨基己二酸途徑

5、4.81.75.谷氨酸鋅鹽沉淀，2.40.26.長(zhǎng)菌型細(xì)胞，轉(zhuǎn)移期細(xì)胞，產(chǎn)酸型細(xì)胞7. Ca2+或氯化鈣或硫酸鈣，碘液，滅酶或殺酶處理8.呈鹽性，賴氨酸鹽酸鹽9.-型結(jié)晶，-型結(jié)晶，自然起晶，加晶種起晶10.99、95、90、80 11.復(fù)合反應(yīng)、分解反應(yīng)12.3034、35 37 13.離子交換法、菌體、鈣離子 14. 3.22、6.9615.等電點(diǎn)法、離子交換法、鋅鹽法 16.澄清、脫鈣五、簡(jiǎn)答題1. 簡(jiǎn)述谷氨酸發(fā)酵中生物素的概念、作用以及如何控制用量。答：生物素是控制L-Glu積累量高低的重要因素。它是催化乙酰CoA羧化酶的輔酶，參與脂肪酸的合成，從而影響磷脂合成及細(xì)胞膜的形成。生物素的

6、作用：主要影響谷氨酸產(chǎn)生菌細(xì)胞膜的谷氨酸通透性；同時(shí)也影響菌體的代謝途徑。也就是說生物素濃度對(duì)菌體生長(zhǎng)和谷氨酸積累都影響，而且大量合成谷氨酸所需要的生物素濃度比菌體生長(zhǎng)的需要低，因此，為了形成有利于谷氨酸向外滲透的細(xì)胞膜，必須使磷脂合成不充分，因而必須要控制生物素“亞適量”。2. 簡(jiǎn)述以大米為原料的酶酸法制糖工藝的流程。（要點(diǎn)）答：大米清洗浸泡粉碎調(diào)漿加入保護(hù)劑(氯化鈣)加酶(-淀粉酶)液化殺酶過濾調(diào)液化液pH值糖化中和、脫色、過濾3. 在谷氨酸發(fā)酵中怎樣控制細(xì)胞膜的滲透性？答：一、化學(xué)控制方法：控制磷脂合成，導(dǎo)致形成磷脂合成不足的不完全的細(xì)胞膜生物素缺陷型；添加表面活性劑或飽和脂肪酸；油酸缺

7、陷型；甘油缺陷型阻礙谷氨酸細(xì)胞壁的合成，形成不完全的細(xì)胞壁，進(jìn)而導(dǎo)致形成不完全的細(xì)胞膜添加青霉素或頭孢菌素C等抗生素。二、物理控制方法： 利用利用溫度敏感性突變株。4. 簡(jiǎn)述以糖蜜為原料生產(chǎn)谷氨酸工藝的特點(diǎn)。答： 優(yōu)點(diǎn)：省去淀粉糖化工序。降低成本、縮短周期、簡(jiǎn)化設(shè)備、節(jié)省能源和原料；含糖量高，利于提高產(chǎn)酸率，便于實(shí)施高糖發(fā)酵；缺（難）點(diǎn)：需要添加物（吐溫等），工藝復(fù)雜；需加強(qiáng)精制脫色環(huán)節(jié)（含黑褐色色素多）； 需水解脫除膠體物質(zhì)或使其含量降低；需進(jìn)行脫鈣處理。5. 在味精生產(chǎn)中，成品往往會(huì)出現(xiàn)晶體無(wú)光澤、色黃、色灰、色紅等現(xiàn)象，試分別解釋出現(xiàn)上述質(zhì)量問題的原因。（要點(diǎn)）答：晶體無(wú)光澤：干燥溫度太

8、高，味精失去結(jié)晶水；離心分離時(shí)母液未淋洗甩干。色黃：脫色不徹底；離心分離時(shí)未用水淋洗；干燥處理時(shí)間太長(zhǎng)，溫度高。色灰：混有活性炭細(xì)粉末；或含有硫化鈉。色紅：母液除鐵不盡，含有硫化亞鐵或鐵離子。6.谷氨酸發(fā)酵中怎樣控制碳氮比？答：谷氨酸發(fā)酵的碳氮比為100：20 30，當(dāng)碳氮比低于100：20時(shí)，菌體大量繁殖，積累少量谷氨酸，當(dāng)碳氮比高于100：30時(shí)，菌體生長(zhǎng)受到一定的抑制，產(chǎn)生的谷氨酸進(jìn)而形成谷氨酰胺、因此在谷氨酸發(fā)酵中，需要正確控制碳氮比，在發(fā)酵的不同階段，控制不同的碳氮比。7.谷氨酸發(fā)酵過程中pH值過高或過低有什么不好？ 答：發(fā)酵前期由于幼齡細(xì)胞對(duì)PH值較敏感，如果控制PH值過低，菌體生

9、長(zhǎng)旺盛，營(yíng)養(yǎng)成分消耗大，發(fā)酵轉(zhuǎn)入正常代謝，長(zhǎng)菌不產(chǎn)酸；如果發(fā)酵前期PH值過高，雖有利于抑制雜菌生長(zhǎng)，但對(duì)菌體生長(zhǎng)不利，糖代謝緩慢，發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)。由于谷氨酸脫氫酶最適PH為7.07.2，轉(zhuǎn)氨酶最適PH值為7.27.4，所以在發(fā)酵中后期，為了促進(jìn)谷氨酸的生長(zhǎng)，應(yīng)盡可能保持發(fā)酵液PH值7.2左右。8.酮酸對(duì)鋅鹽法提取谷氨酸有什么影響？答：生產(chǎn)實(shí)踐表明，發(fā)酵液中酮酸含量高于0.1，有二價(jià)鐵離子存在時(shí)，發(fā)酵液顏色發(fā)紅，采用鋅鹽法提取谷氨酸發(fā)生困難，使收率降低。其主要表現(xiàn)為，菌體與谷氨酸鋅鹽不易分開，結(jié)晶粒子細(xì)，不易沉淀，白廢液（鋅鹽母液）中殘余谷氨酸量高，含鋅量也高，結(jié)晶發(fā)糊，收率低；嚴(yán)重時(shí)，形成的谷氨

10、酸甚至?xí)蔀橐环N懸浮狀態(tài)和極細(xì)微的鋅鹽，隨白廢液而流失。9.麩皮水解液是谷氨酸發(fā)酵中常用的生物素源，簡(jiǎn)述麩皮水解液的制備方法。答：采用低濃度、高溫、高壓快速水解法，即以干麩皮：水1：20配料，用工業(yè)鹽酸調(diào)PH至1.0，以0.25兆帕（約2.5公斤/厘米2）壓力蒸汽加熱水解10分鐘左右至水解終點(diǎn)，然后過慮，取濾液備用（應(yīng)當(dāng)注意，實(shí)際水解時(shí)間應(yīng)以無(wú)水酒精檢查基本無(wú)糊精反應(yīng)為準(zhǔn)）。這種方法使麩皮水解比較完全，水解時(shí)間短，有用成分破壞少，色澤淺。10.以甜菜糖蜜為原料進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵，生物素本身已過量，為什么有的廠還要配加100微克/升以上的純生物素？答：以甜菜糖蜜為原料進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵培養(yǎng)基預(yù)先

11、配加100微克/升以上的純生物素，是為了削弱每批原料中生物含量變化不易掌握的影響，使每批發(fā)酵培養(yǎng)基中的生物素處于生物素已知的大過量狀態(tài)，再進(jìn)行人為的強(qiáng)制控制，易于穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)；與此同時(shí)，高濃度的生物素還能激活丙酮酸羧化酶，強(qiáng)化CO2固定反應(yīng)，有利于提高轉(zhuǎn)化率。11.谷氨酸發(fā)酵中，生物素含量與菌體形態(tài)以及谷氨酸產(chǎn)量之間有什么關(guān)系？答：眾所周知，生物素是控制L谷氨酸積累量高低的重要因素。生物素作為催化脂肪酸生物合成限速反應(yīng)的關(guān)鍵酶乙酰CoA羧化酶的輔酶，參與脂脂酸的合成，從而影響到磷脂合成，細(xì)胞膜的形成，所以為了形成有利于谷氨酸向外滲透的細(xì)胞膜，希望磷脂合成不足，因而必須控制生物素亞適量。當(dāng)生物素亞

12、適量時(shí)，谷氦酸產(chǎn)生菌在發(fā)酵過程中能完成從生長(zhǎng)型細(xì)胞向產(chǎn)酸型細(xì)胞的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)酸高，糖酸轉(zhuǎn)化率高。當(dāng)生物素逐漸增加時(shí)，谷氨酸產(chǎn)生菌在發(fā)酵過程中從生長(zhǎng)型細(xì)胞向產(chǎn)酸型細(xì)胞的轉(zhuǎn)變?cè)絹?lái)越不明顯，菌體量增加，產(chǎn)酸量逐漸降低。當(dāng)生物素量增加到30微克升以上時(shí)，基本上不存在產(chǎn)酸型細(xì)胞，細(xì)胞形態(tài)與種子相似，幾乎不分泌谷氨酸，而細(xì)胞內(nèi)卻含有比較高的谷氨酸，說明細(xì)胞存在著對(duì)谷氨酸通透性的嚴(yán)重障礙，出現(xiàn)只長(zhǎng)菌，耗糖，不產(chǎn)酸的現(xiàn)象。12.什么叫“雙酶法”？該方法有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：雙酶法是用淀粉酶和糖化酶將淀粉水解成葡萄糖的工藝。雙酶法水解可分為兩步：第一步是液化過程，利用淀粉酶將淀粉液化，轉(zhuǎn)化為糊精及低聚糠，使淀粉的可溶性

13、增加。第二步是糖化，利用糖化酶將糊精或低聚糖進(jìn)一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?。?yōu)點(diǎn)：酶專一性高，副產(chǎn)物少，糖液純度高；反應(yīng)條件溫和，不需要耐高溫高壓、耐酸的設(shè)備；可在較高的淀粉濃度下水解；制取的水解糖液營(yíng)養(yǎng)豐富，可簡(jiǎn)化培養(yǎng)基，提高糖酸轉(zhuǎn)化率，利于后道提??；糖液質(zhì)量高，可被充分利用；適用于大米或粗淀粉原料，避免淀粉大量流失，減少糧耗。缺點(diǎn)：是生產(chǎn)周期長(zhǎng)，夏天糖液容易變質(zhì)，發(fā)酵生產(chǎn)不正常時(shí)，給生產(chǎn)調(diào)度帶來(lái)困難。13.什么叫“連續(xù)等電點(diǎn)法”？其工藝有什么特點(diǎn)？答：目前生產(chǎn)上所應(yīng)用的連續(xù)等電點(diǎn)結(jié)晶，是指在大量谷氨酸晶種存在的條件下，一邊連續(xù)等量添加發(fā)酵液(或谷氨酸鋅鹽溶液)與鹽酸(或硫酸)，使溶液始終在結(jié)晶點(diǎn)

14、pH3.0(或pH2.4)，一邊連續(xù)從底部打出谷氨酸結(jié)晶液，送入育晶罐(池)繼續(xù)育晶。由于該工藝溶液始終控制在起晶點(diǎn)pH3.0(或2.4)，這樣使發(fā)酵液(或谷氨酸鋅鹽液)中的谷氨酸突然變?yōu)檫^飽和狀態(tài)，即將析出的谷氨酸可被原有的大量晶種表面所吸附，這樣在同樣的結(jié)晶速率下，單位時(shí)間內(nèi)總結(jié)晶量就會(huì)使溶液濃度降低，而形成的新晶核就相對(duì)地減少，使結(jié)晶處于穩(wěn)定狀態(tài)，這樣就能獲得良好的型谷氨酸結(jié)晶。由于連續(xù)等電點(diǎn)，溶液pH值始終比較穩(wěn)定越過某些蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，減少某些蛋白質(zhì)的析出，提高谷氨酸質(zhì)量。歸納起來(lái)，連續(xù)等電點(diǎn)有其溶液中谷氨酸濃度變化不大，溫度變化小，pH變化小，罐內(nèi)溶液pH保持3.0(或2.4)，生

15、產(chǎn)周期短，成本低，操作簡(jiǎn)單，谷氨酸質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，是目前比較理想的提取工藝。14.以甘蔗糖蜜為原料進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵時(shí)，添加青霉素或頭孢霉素C的作用是什么？答：以甘蔗糖蜜為原料進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵時(shí)，因原料生物秦已過量，不能再用控制生物素亞適量的方法來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的滲透性，但通過添加青霉素或頭孢霉素C也可改變細(xì)胞的通透性，使谷氨酸能夠從胞內(nèi)滲透到胞外。其作用機(jī)制是，添加青霉素或頭孢霉素C來(lái)抑制谷氨酸生產(chǎn)菌細(xì)胞壁的后期合成，主要抑制糖肽轉(zhuǎn)肽酶，影響細(xì)胞壁糖肽的生物合成。因?yàn)榍嗝顾鼗蝾^孢霉素C的立體結(jié)構(gòu)和革蘭氏陽(yáng)性的谷氨酸菌所特有的糖肽的DAaDAa末端結(jié)構(gòu)類似，因而它取代合成糖肽的底物而和酶的活性中心結(jié)合，使

16、五肽末端丙氨酸不能被轉(zhuǎn)肽酶移去，甘氨酸橋一頭無(wú)法與它前面一個(gè)丙氨酸相接，因此網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接不起來(lái)，糖肽合成就不能完成，結(jié)果形成不完全細(xì)胞壁。這樣細(xì)胞膜處于無(wú)保護(hù)狀態(tài)，又由于膜內(nèi)外的滲透壓差，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞膜的物理?yè)p傷，增大了谷氨酸向胞外漏出的滲透性。15.與生產(chǎn)結(jié)晶賴氨酸比較，賴氨酸固體濃縮飼料在經(jīng)濟(jì)上具有哪些優(yōu)點(diǎn)？答：營(yíng)養(yǎng)豐富，具有更高的生物效力；工藝簡(jiǎn)單，提取收率高；生產(chǎn)成本降低；無(wú)廢水，防止污染。六、論述題1.試述當(dāng)前我國(guó)氨基酸生產(chǎn)行業(yè)存在的問題和解決對(duì)策，并說明氨基酸發(fā)酵工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)如何？答：一、存在的問題：菌種性能較差，產(chǎn)酸水平低；工藝與過程控制相對(duì)落后，發(fā)酵周期長(zhǎng)；糧耗大，成本高，原料受限；分離提純技術(shù)落后，產(chǎn)品收率低，產(chǎn)品質(zhì)量不高。二、解決的對(duì)策：尋找開發(fā)新菌種，提高糖質(zhì)發(fā)酵的產(chǎn)酸率；開發(fā)新資源；開發(fā)新工藝；優(yōu)化操作控制；有關(guān)分離提取氨基酸新技術(shù)的研究。三、發(fā)展趨勢(shì)：新技術(shù)和工藝的開發(fā)應(yīng)用：A、遺傳工程 B、生物化工技術(shù)新產(chǎn)品的開發(fā)，新應(yīng)用領(lǐng)域的拓展：A、醫(yī)藥中間體 B、肽類（乳鏈菌肽、谷胱甘肽） C、多聚氨基酸