发酵工程课后题参考答案.doc

发酵课后题参考答案
1.试述消毒和灭菌区分。
答: 消毒是用物理或化学方法杀死无聊和设备中全部生命无知过程。
灭菌是用无力或化学方法杀死空气, 地表以及容器和器具表面微生物。
消毒和灭菌区分首先在于消毒仅仅杀死生物体或非生物体表面微生物, 而灭菌是杀死全部生命体。其次在于消毒通常只能杀死营养细胞, 而不能杀死细菌芽胞和真菌孢子等, 适合于发酵车间环境和发酵设备, 器具无菌处理。
2简述染菌检验方法及染菌类型判定。
答: 生产上要求正确, 快速方法来检验出污染杂菌类型及其可能染菌路径, 现在有一下多个常见方法。
1.显微镜检验法。通常见简单染色法或革兰氏染色法, 将菌体染色后镜检。对于霉菌, 酵母发酵, 先用低倍镜观察生产菌特征, 然后用高倍镜观察有没有杂菌存在。依据生产菌与杂菌不一样特征来判定是否杂菌, 必需时还可用芽胞染色或鞭毛染色。
2.平板划线培养检验法。先将待检样品爱无菌平板上划线, 依据可能染菌类型分别置于37或27摄氏度下培养, 8个小时后可观察到是否有杂菌污染。对于噬菌体检验, 可采取双层平板培养法。
3.肉汤培养检验法。将待检样品介入无菌肉汤培养基中, 分别置于37或27摄氏度下进行培养, 随时观察微生物生长情况, 并取样镜检, 判读是否有杂菌污染及杂菌类型。
4.发酵过程异常现象观察法。发酵过程出现异常现象如溶解氧, PH, 尾气中二氧化碳含量, 发酵液粘度等异常改变, 都可能产生染菌关键信息, 也依据这些异常现象来分析发酵是否染菌。
3 发酵工业用菌种应含有哪些特点？
①能在廉价原料制成培养基上生长, 且生成目产物产量高、 易于回收; ②生长较快, 发酵周期短; ③培养条件易于控制; ④抗噬菌体及杂菌污染能力强; ⑤菌种不易变异退化, 以确保发酵生产和产品质量稳定; ⑥对放大设备适应性强; ⑦菌种不是病原菌, 不产生任何生物活性物质和毒素。
4.预防菌种退化方法有: 降低传代, 发明良好培养条件, 用单细胞移植传代及科学保藏等方法
4.怎样实现使微生物合成比本身需求多得多产物？试举例说明。
育种工作者任务是设法在不损及微生物基础活动前提下, 采取物理、 化学或生物学以及多种工程学方法, 改变微生物遗传结构, 打破其原有代谢控制机制, 使之成为“浪费型”菌种。同时, 根据大家需要和设计安排, 进行目产物过量生产, 最终实现产业化目。
分为以下育种方法: 常规育种, 细胞工程育种, 基于代谢调整育种技术, 基因工程育种, 蛋白质工程育种, 代谢工程育种, 组成生物合成育种, 反向生物工程育种。
常规育种包含诱变和筛选, 其理论基础是基因突变, 新诱变技术如: 低能离子束诱变, 激光辐射诱变和微波电磁辐射诱变, 原生质体诱变等。细胞工程包含杂交育种和原生质体融合育种。代谢工程育种是经过特定突变型选育, 达成改变代谢通路、 降低支路代谢产物生产或切断支路代谢路径及提升细胞膜透性, 使代谢流向目产物积累方向进行。基因工程能发明新物种, 能给予微生物新机能, 使微生物生产出本身原来不能合成新物质, 或者增强它原有合成能力。蛋白质工程关键是寻求新物种, 再从中分离筛选新蛋白, 或经过对天然功效蛋白进行改造。
5设计一个从自然界中筛选高温淀粉酶产生菌试验方案, 说出关键步骤及基础原理。
答: 欲从自然界中筛选高温淀粉酶产生菌, 最好在温度较高南方, 或温泉, 火山爆发及北方堆肥中采集样品。将采集来样品经过预处理（如高温加热）, 降低杂菌量, 然后进行富集培养, 富集培养以淀粉为唯一碳源, 这么形成优势菌种即为认为能产生淀粉酶一类菌株, 然后采取平板筛选, 经过初筛与复筛, 最终取得性能优越高温淀粉酶产生菌。
第三章
6、 什么是培养基？简述发酵培养基特点和要求。
培养基是指用于维持微生物生长繁殖和产物形成营养物质。
发酵培养基特点和要求:
单位培养基既能够产生最大量目产物;
能够使目产物合成速率最大;
能够使副产物合成量尽可能少;
所采取培养基应该质量稳定、 价格低廉、 易于长久取得;
所采取培养基尽可能不影响工业好气发酵中通气搅拌性能以及发酵产物后处理等。
7简述种子扩大培养目与要求及通常步骤。
目: 为每次工业规模发酵生产提供相当数量代谢旺盛种子。
要求:
①菌种细胞生活力强, 转种之发酵罐后能快速生长, 延迟期短
②菌种生理壮大稳定, 如菌丝形态、 菌丝生长速率和种子培养液特征等符合要求。
③菌种浓度及总量能满足大容量发酵罐接种量要求。
④无杂菌污染, 确保纯种发酵。
⑤菌种适应性强, 能保持稳定生产能力。
第六章
8微生物发酵通常分为哪多个阶段？ 次级代谢产物通常在什么阶段开始合成？
微生物发酵通常分为延滞期、 对数生长久、 衰减期、 稳定时（静止期）和衰亡期五个时期。次级代谢产物通常在稳定时开始合成。
9依据无抑制细胞生长动力学（Monod方程）, 试述与Cs（基质浓度）之间关系。
限制性底物降低使微生物生长速率减小, 这里Monod方程能够表示成: 其中, KS是底物亲和常数, 表示是微生物对该底物亲和力。在分批培养中后期, 因为底物浓度下降成为微生物生长限制性原因, 培养中前期比生长速率一直保持在很高水平, 直到底物浓度下降到KS水平, 快速下降, 最终跌倒零。（P89图6-4）
卫生物生物量测定有计数、 重量和生理指标等方法。计数法中有间接计数法和直接计数法。直接计数法比如细菌计数板和血
10什么是Monod方程？其使用条件是什么？请说明各个参数意义。
Monod方程是, 它使用条件是: 当培养物中只有一个限制性基质而不存在其她生长原因限制时。其中, 是微生物比生长速率, max是最大比生长速率, KS是底物亲和常数, 表示是微生物对该底物亲和力, 其数值相当于处于max二分之一时底物浓度, CS是限制性底物浓度。
11什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？
初级代谢产物是指微生物经过代谢活动所产生、 本身生长和繁殖所必需物质, 如氨基酸、 核苷酸、 多糖、 脂类、 维生素等。
次级代谢是指微生物在一定生长时期, 以初级代谢产物为前体, 合成部分对微生物生命活动无明确功效物质, 这一过程产物, 即为次级代谢产物。
12微生物生长中呼吸强度和摄氧率改变通常规律及其影响原因各有哪些？
答: 在培养早期, 呼吸强度Qo2逐步增高, 此时菌体浓度很低。在对数生长久早期呼吸强度达成最大值, 即, 但此时菌体浓度还较低, 摄氧率并不高。伴随细胞浓度快速增高, 培养液摄氧率也快速增高, 在对数生长久后期达成最大值, 此时呼吸强度低于最大值, 菌体浓度也低于最大值。在对数生长久末, 因为培养基中营养物质消耗以及培养装置氧传输能力限制, 呼吸强度下降, 即使这时细胞浓度仍有增加甚至达成最大值, 不过细胞活力已经下降, 造成培养液摄氧率下降。培养后期, 因基质耗尽, 细胞自溶, 呼吸强度深入下降, 摄氧率也伴随快速下降, 以上是呼吸强度和摄氧率改变通常规律。
影响原因: 微生物本身遗传特征影响; 培养基成份和浓度; 菌龄: 通常幼龄菌生长旺盛, 呼吸强度大, 老菌生长慢, 呼吸强度小; 发酵条件; 代谢类型。
13．发酵过程参数检测有何意义？生产中关键检测参数有哪些？
答: 对发酵过程中参数进行检测, 能够实时掌握发酵生产情况, 帮助大家有效地控制微生物生长和代谢产物发酵生产, 不停提升发酵水平。
生产中关键检测参数分为直接状态参数和间接状态参数。直接状态参数是指能直接反应发酵过程中微生物生理代谢情况参数, 如pH、 DO、 溶解CO2、 尾气O2、 尾气CO2、 粘度等。间接状态参数是指那些采取直接状态参数计算求得参数, 如比生长速率（u）、 摄氧率（OUR）、 CO2释放率（CER）、 呼吸商（RQ）、 氧得率系数（YX/O）、 氧体积传质速率（KLa）等。
14、 重组菌基因不稳定性原因是什么？
答: 重组质粒引入宿主后引发宿主细胞和重组质粒相互作用, 基因工程菌所处环境条件对质粒稳定性和表示效率影响很大, 可能造成重组DNA分子某一区域发生缺失、 重排或修饰, 或者整个重组DNA分子不稳定, 从而使部分重组DNA分子子代细胞不带质粒。这些环境原因如培养基组成, 培养基温度, 菌体比生长速率等影响很大。
15凝聚和絮凝区分是什么？常见絮凝剂有哪些？
答: 凝聚是在电解质中异电离子作用下, 胶粒双电层电位降低, 使胶体体系不稳定, 从而相互碰撞而产生现象。而徐凝是高分子聚合物很多链节分别吸附在不一样胶粒表面上产生架桥连接时形成絮团。

16.什么是萃取过程？影响溶剂萃取原因有哪些？
答: （1）利用溶质在互不相溶两相溶剂之间分配系数不一样而使溶质得到纯化或浓缩方法叫做萃取。萃取分离技术是发酵工业中常见一个提取方法和混合物粗分离单元操作。
（2）影响原因:
A.萃取剂选择性和选择性系数; B.萃取剂和稀释剂互溶度; C.萃取剂回收难易程度。
17.何谓双水相萃取？常见双水相组成体系有哪些？
答: （1）利用亲水性高分子聚合物水溶液双水性性质进行物质分离方法称为双水相萃取技术。
（2）常见萃取体系有: 聚乙二醇/葡聚糖; 聚丙二醇/聚乙二醇; 甲基纤维素/葡聚糖。
什么是清洁生产？为何要清洁生产？
清洁生产是一个新发明性思想, 该思想将整体预防环境战略连续应用于生产过程、 产品和服务中, 以增加生态效率和降低人类及环境风险。
因为清洁生产能够对产品和产品生产过程采取预防污染策略来削减或消亡污染物产生, 从而满足生产可连续发展需要。
清洁生产与末端治理有何不一样？
末端治理没有将污染控制与生产过程控制秘结结合起来, 资源和能源不能在舌根年产过程中得到充足利用, 而清洁生产对产品和生产过程储蓄利用整体预防环境保护策略。
末端治理对污染物产生后在进行处理, 处理设施基建投资大, 运行费用高, 而清洁生产是使污染物产生量、 流失量和治理量达成最小, 使资源充足利用。