发酵工程复习题模板.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
一、 名词解释
烈性噬菌体: 能引起寄主细胞迅速裂解的噬菌体。这种噬菌体成为烈性噬菌体。
温和性噬菌体: 在侵染细菌后并不迅速繁殖, 而是以传递遗传信息的方式和寄主的遗传物质紧密结合在一起随寄主细胞的繁殖而繁殖, 这种噬菌体成为温和性噬菌体。
敏感性细菌: 受烈性噬菌体感染的细菌成为敏感性细菌。
溶原性细菌: 含有温和性噬菌体的细菌一般称作溶原性细菌。
斜面保藏法: 最基本的方法, 适用范围广, 细菌、 真菌和放线菌都可用。当微生物在适宜的斜面培养基和温度条件下生长良好后, 在5摄氏度左右能够保藏3-6个月, 到期后重新移种一次
穿刺保藏法: 常见于保藏各种需气性细菌。方法是将培养基制成软琼脂( 一般为1%) , 盛入1.2cm*10cm的小试管或螺旋口小管内, 高度1~2cm, 121摄氏度高压灭菌后制成斜面, 用接种针将菌种穿刺接入培养基的1∕2处, 培养后的微生物在穿刺处及琼脂表面均可生长, 然后覆盖以2-3cm的无菌液体石蜡。这样的小管能够在冰箱中保藏半年至一年,
干燥保藏法: 将微生物吸附在各种载体上, 干燥后低温保藏的方法。
悬液保藏法: 将微生物悬浮于不含养分的溶液中保藏的方法。
冷冻干燥保藏法: 将微生物或孢子冷冻后在减压情况下利用升华现象出去水分, 使细胞代谢、 生长等生命活动处在停止状态下从而达到长期保藏目的的方法。
菌丝速冻保藏法: 对于不产孢子或芽孢的微生物, 配制50%的甘油溶液和菌体悬浮液并按照1: 1的比例混合均匀后置于—20°C保藏的方法。
微生物种子: 将保存在沙土管或冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后, 再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养, 从而获得一定数量和质量的纯种, 这些纯种培养物就称为微生物种子
表面培养法: 是将纯种微生物接种在固体或液体培养基的表面, 在恒温条件下进行静置培养的方法。
固体培养法: 是将纯种微生物接种在固体培养基上进行培养的方法。
液体深层培养法: 又叫液体通风培养, 是专门在发酵罐中进行的。菌体在液体培养基中处于悬浮状态, 导入培养基中的空气经过气液界面传质进入液相, 在扩散进入细胞内部。
接种龄: 是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐时的培养时间。
接种量: 是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。
二级发酵: 种子接入种子罐后培养一次即可接入发酵罐作为种子, 这称为一级种子扩大培养, 也称二级发酵。
三级发酵: 种子接入种子罐经过第一次培养后, 还需移入装有新鲜培养基的第二级种子罐进行第二次培养, 然后才能接入发酵罐作为种子, 称为二级种子扩大培养, 也称三级发酵。
双种法: 采用二只种子罐接一只发酵罐的方法称双种法。
倒种法: 以适宜的发酵液倒出适量给另一发酵罐作种子。
培养基: 就是人工配制的供微生物或动植物细胞生长、 繁殖、 代谢和合成人们所需要的营养物质和原料同时也为微生物提供合适的生长坏境条件。
碳源: 凡可构成微生物细胞和代谢产物中碳素骨架的营养物质成为碳源。
氮源: 凡是能被微生物用来构成细胞物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源
生长辅助物质: 是在微生物生长发育过程中不可缺少而需要量又极少的一类特殊营养物质。
光能自养微生物: 细胞内含有光合色素, 能进行光合作用的, 以光作为能源, 以某些无机物作氢受体还原二氧化碳合成有机化合物的一类微生物。
光能异养微生物: 以光为能源, 利用有机物作为碳源的一类微生物称为光能异养微生物。
化能自养微生物: 以无机物氧化所产生的化学能作为能源, 以二氧化碳作为碳源合成有机物的一类微生物称为化能自养微生物。
化能异养微生物: 以有机物作为能源和碳源的微生物称为化能异养微生物。
专性好氧微生物: 只能在有空气或有氧的条件下才能生长的微生物。
专性厌氧微生物: 只能在没有空气或无氧的条件下才能生长的微生物。
兼性微生物: 既能在有空气或有氧的条件下生长, 又能在没有空气或无氧的条件下生长的微生物。
天然培养基: 是指用天然有机物配制而成的一类培养基。
合成培养基: 是指用化学成分完全清楚的物质配制而成的一类培养基。
半合成培养基: 是指以一部分天然物质作为碳源、 氮源及生长辅助物质的来源, 再适当补充少量的盐, 经人工配制而成的一类培养基。
固体培养基: 在配制好的液体培养基中加入一定量的凝固剂, 经煮沸溶解并冷却后制成的培养基就是固体培养基。
液体培养基: 是指将微生物所需的营养物质用水溶解并混合在一起, 再经调节适宜的酸碱度后制成为液体状态的培养基质。
增殖培养基: 按某种微生物的营养特性在培养基中加入有利于该微生物生长、 繁殖的营养物质, 以提高对该微生物的分离效率。这些在微生物增殖过程中加入的营养物质就称为增殖培养基。
选择培养基: 在培养基中添加一些对某种微生物有抑制作用而对所需微生物又无影响的物质, 从而使这类培养基对某种微生物有严格的选择性, 这类培养基就称为选择培养基。
鉴别培养基: 是指添加有某种指示剂的培养基, 时不易于区别的多种微生物经培养后, 由于代谢的不同而对指示剂反应呈现出明显的差异, 从而有助于鉴别不同的微生物。
葡萄糖值: 也称DE值, 即糖化液中的还原糖含量( 以葡萄糖计算) 占干物质的百分率称为DE值。
DX值: 糖化液中的葡萄糖含量占干物质的百分率称为DX值。
淀粉酸解法: 是以酸为催化剂在高温下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
淀粉酶解法: 是利用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方法。
淀粉酸酶结合水解法: 是集中了酸解法和酶解法的优点而采用的生产方法, 又可分为酸酶法和酶酸法。
淀粉糊化: 是指淀粉受热后, 淀粉颗粒吸水膨胀, 晶体结构消失, 互相接触变成糊状液体, 即使停止搅拌, 淀粉也不会再沉淀的现象。
淀粉老化: 实际上是分子间氢键断裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氢键的过程, 也就是复结晶过程。
淀粉糊化温度: 发生糊化现象是的温度称为糊化温度。一般糊化温度是一个温度范围。
糖化: 是利用糖化酶( 也称葡萄糖淀粉酶) 将淀粉液化产物糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程。
灭菌: 是指利用物理或化学方法杀灭或除去物料及设备中一切有生命的物质的过程。
化学试剂灭菌法: 使用某些化学试剂与微生物发生反应从而杀死细菌的方法。
干热灭菌法: 对一些要求保持干燥的实验器具和材料, 采用在高温干燥空气中保温使微生物因氧化作用而死亡的灭菌方法。
湿热灭菌法: 利用饱和蒸汽进行灭菌的方法称为湿热灭菌法。
过滤除菌法: 利用过滤方法阻留微生物, 从而达到除菌的目的, 就是过滤除菌法。
电磁波射线灭菌法: 利用高能电磁波、 紫外线或放射性物质产生的高能粒子杀灭细菌的方法称为电磁波涉嫌灭菌法。
火焰灭菌法: 利用火焰直接杀死微生物的灭菌法称为火焰灭菌法。
微生物热死时间: 即在规定温度下杀死一定比例的微生物所需要的时间。
微生物致死温度: 杀死微生物的极限温度称为微生物致死温度。
微生物热阻: 是指微生物在某一特定条件( 主要是温度和加热方式) 下的致死时间。
对数残留定律: 在灭菌过程中, 其减少量随残留活菌数的减少而递减, 即微生物的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正比: —dN/dt=kN此即为对数残留定律。
培养基间歇灭菌: 是将配制好的培养基放在发酵罐或其它装置中, 通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌的过程。
培养基连续灭菌: 是指将配制好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、 保温和冷却而进行灭菌。
对数穿透定律: 穿透的菌数与原菌数之比的对数值与介质厚度成正比
呼吸强度: 是指单位质量的菌体, 在单位时间内所吸收的氧或释放的二氧化碳量。
临界溶解氧浓度: 当培养基中不存在其它限制性基质时, 不影响好氧性微生物生长繁殖的最低溶解氧浓度
摄氧率: 即单位体积培养液在单位时间内消耗氧的量。用r表示, 单位: molO2/(m3.s)
双膜理论: 这个理论假定在气泡与包围着气泡的液体之间存在着界面, 在界面的气泡一侧存在着一层气膜, 在界面的液体一侧存在着一层液膜, 气膜内的气体分子与液膜中的液体分子都处于层流状态, 分子之间无对流运动, 因此氧的分子只能以扩散方式, 即借助于浓度差而透过双膜, 另外, 气泡内除气膜以外的气体分子处于对流状态, 称为气流主体, 在空气主流空间的任一点氧分子的浓度相同, 液体主流中亦如此。这就是双膜理论。
体积氧传递系数: 将KL与a合并在一起称为KLa作为一个参数处理, 称为体积氧传递系数。其中KL为以氧浓度为推动力的总传递系数, a为比表面积。
全挡板条件: 是指在搅拌发酵罐中增加挡板或其它附件时, 搅拌功率不再增加, 而漩涡基本消失。
发酵染菌: 是指在发酵过程中, 生产菌以外的其它微生物侵入了发酵液, 从而使发酵过程失去了真正意义上的纯种培养。
菌种退化: 是指由于微生物细胞内的DNA结构发生了变化, 从而使由DNA决定的性状发生相应的变化, 并使微生物个体和群体特征的各个方面发现变化。
菌种回复突变: 是指变异菌株因遗传组成的自身修复, 使原有的遗传障碍消除, 代谢途径发生变化, 从而恢复原有的特性, 表现出原育种过程中已获得的优良性状的退化。
菌种复壮: 是指对已经退化的菌种设法淘汰衰退的个体, 使其恢复原来优良的特性。
死角: 是指由于操作、 设备结构、 安装及其它认为因素造成的屏障等原因, 引起蒸汽不能有效到达预定的灭菌部位, 从而不能达到彻底灭菌的目的。
假压: 灭菌时由于操作不合理, 未将罐内的空气完全排除, 造成压力表显示假压, 使罐内温度与压力表指示的不对应。
分批培养: 又称分批培养, 是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后, 接入少量的微生物菌种进行培养, 使微生物生长繁殖, 在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。
比生长速度: 每小时单位质量菌体所增加的菌体量称为菌体比生长速度。
倍增时间: 即为微生物细胞浓度增加一倍所需要的时间。
细胞得率系数: 即为消耗1g营养物质生成的细胞的克数。
产物得率系数: 即为消耗1g营养物质生成的产物的克数。
补料分批培养: 是指在分批培养过程中, 间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法。又称半连续培养或半连续发酵。
连续培养: 是指以一定的速度向培养系统内添加新鲜的培养基, 同时以相同的速度流出培养液, 从而使培养系统内培养液的液量维持恒定, 使微生物细胞能在近似恒定状态下生长的微生物培养方式。
发酵热: 习惯上将发酵过程中释放出来的引起温度变化的净热量称为发酵热。
生物热: 微生物细胞在生长繁殖过程中本身产生的大量热称为生物热。
搅拌热: 对于机械搅拌通气式发酵罐, 由于机械搅拌带动培养液作相应的比较剧烈的运动, 造成液体之间, 液体与搅拌器等设备之间的摩擦而产生的热量称为搅拌热。
蒸发热: 在通气培养过程中, 空气进入发酵罐后就与发酵液进行广泛的接触, 除部分氧等被微生物利用外, 大部分气体仍旧从发酵液出来, 排放至大气中, 必然会引起热量的散发, 热量将被空气或蒸发的水分带走, 这些热量就称为蒸发热。
辐射热: 是指因发酵罐温度与罐外环境温度不同, 而使发酵液经过罐体向外辐射的热量。
发酵最适温度: 是指在该温度下最适于微生物的生长或发酵产物的生成。

发酵最适pH: 是指在该pH下最适于微生物的生长或发酵产物的生成。
生理酸性物质:
生理碱性物质:
泡沫: 是指聚在一起的许多小气泡, 由不溶性气体分散在发酵液中所形成的分散物系。
化学消泡法: 是指使用化学消泡剂进行消泡的方法。
机械消泡法: 是靠机械强烈振动和压力的变化, 促使气泡破裂, 或借助于机械力将排出气体中的液体加以分离回收, 从而达到消泡的作用。
二、 简答题
1.生化生产过程涉及的共性问题有哪些? 这些共性问题涉及哪些内容?
答: 1、 细胞培养的培养基问题2、 培养基的预处理3、 原料, 设备和空气的灭菌4、 种子培养系统5、 氧气的提供6、 培养过程控制7、 分离代谢产物8、 生化生产不受限制
2常见工业微生物分哪几类? 每类中常见的菌种有哪些? 答: 细菌( 醋酸杆菌, 乳酸杆菌, 芽孢杆菌, 梭杆菌, 大肠杆菌) , 放线菌( 金霉素链霉菌, 绛红小单孢菌) , 霉菌( 黑曲霉, 米曲霉, 产黄青霉, 桔青霉) , 酵母菌( 啤酒酵母, 产朊假丝酵母) , 噬菌体( T2噬菌体)
3菌种保藏的目的和基本原理是什么? 答: 目的在于使菌种的生命得以延续并保持她们原有的生物学活性。
原理主要是根据微生物生理生化特点, 人工的创造条件, 使微生物处于代谢不活泼, 生长受抑制的休眠状态。
4工业生产中微生物种子应具备哪些条件? 简要说明微生物种子扩大培养的基本步骤。
答: 1生命旺盛有活力, 移种至发酵罐后能迅速生长, 缩短延迟期2菌体总量适宜, 以保证在大发酵罐中有适当的接种量3生理状态为稳定4无杂菌5保持稳定的生产能力
实验室种子制备阶段( 琼脂斜面, 固体培养基扩大培养或摇瓶液体培养) 生产车间种子制备阶段
5怎样确定最佳培养基的组成?
答: 在对细胞的生长和代谢情况完全了解的前提下, 从生物化学和生物工程技术原理出发来推断和计算处来。
6培养基的选择和配制原则有哪些?
答: 选择1从微生物的特点来选择培养基2液体的固体培养基的选择3从生产实践和科学实验的不同4从经济效益选择生产原料
配置1根据不同微生物的营养需要2营养成分的恰当配比3渗透压4ph5氧化欢迎远点位
7微生物营养物质包括哪几类? 工业上常见的碳源和氮源有哪些? 答: 1水分2碳源( 碳水化合物玉米淀粉) 3氮源( 无机氮源铵盐或尿素, 有机氮源玉米浆) 4无机元素5生长因子6气体
8淀粉水解制糖的意义是什么?
答: 淀粉或糊精必须经过水解支撑淀粉糖, 才能被微生物所利用。直接利用淀粉为原料, 可能会由于灭菌过程的高温导致淀粉变糊, 结块, 发酵液粘度剧增, 从而致使发酵无法进行。
9淀粉酸水解制糖原理和工艺步骤是什么? 淀粉酶水解制糖的原理和工艺步骤是什么?
答: ( 1) 淀粉水解制糖原理: 淀粉是由数目众多的葡糖糖经糖苷键结合而成的多糖, 在酸催化下, 淀粉发生水解反应转变为葡萄糖, 同时, 在水解过程中由于酸和热的作用, 一部分葡萄糖产生复合反应和分解反应。水解过程是逐步进行的, 随糖苷键的切断, 分子质量逐渐变小, 先生成中间产物糊精, 低聚糖, 麦芽糖等, 最后生成葡糖糖。
工艺步骤: 水
↓
淀粉→调浆→糖化→冷却→中和脱色→过滤→糖液
↑↑↓
酸Na2co3、 滤渣
活性炭
( 2) 酶水解制糖原理: 包括液化和糖化两步, 液化在淀粉酶的作用下完成, 淀粉酶能水解淀粉及其产物中的1,4-糖苷键。糖化在糖化酶的作用下, 将a-1,4和a-1,6糖苷键水解, 糖化酶也能水解麦芽糖为葡糖糖。
工艺流程: 淀粉→调浆→液化→冷却→糖化→测糖度
10影响水解反应速度常数k的因素有哪些?
答: 催化剂活性常数, 酸的摩尔浓度, 多糖的水解性常数, 温度对水解速度影响的常数
11工业上培养基灭菌为什么常常采用高温瞬时灭菌法?
答: : ①因采用高温瞬时灭菌, 故既可杀灭微生物, 又可最大限度减少营养成分的破坏, 从而提高了原料的利用率;②由于总的灭菌时间较分批灭菌注明显减少, 因此缩短了发酵罐的占用周期, 从而提高了它的利用率; ③由于蒸汽负荷均匀, 故提高了锅炉的利用率; ④适宜于自动化操作; ⑤降低了操作人员的劳动强度。
12影响培养基灭菌的因素有哪些? 间歇灭菌和连续灭菌各自的优缺是什么?
答:( 1) 影响因素: 培养基成分, 培养基的物理状态, 培养基的PH, 培养基的微生物数量, 微生物细胞中含水量, 微生物细胞菌龄, 微生物的耐热性, 空气排除情况, 搅拌, 泡沫
（2） 间歇灭菌和连续灭菌的优缺点

优点
缺点
连续灭菌
1、 灭菌温度高, 能够减少培养基营养物质的损失
2、 操作条件恒定, 灭菌质量稳定
3、 易于实现管道化和自控操作
4、 避免重复的加热和冷却, 提高了热的利用率
5、 发酵设备利用率高
1、 对设备的要求高, 需另外设置加热冷却装置
2、 操作较麻烦
3、 染菌机会多
4、 不适合于大量固体物料的灭菌
5、 对蒸汽的要求高
间歇灭菌
1、 设备要求低, 不需另外设置加热冷却装置
2、 操作要求低, 适于手动操作
3、 适合于小批量生产
4、 适合于含有大量固体物质的培养基的灭菌

1、 培养基的营养物质损失较多, 灭菌后培养基的质量下降
2、 需进行重复的加热和冷却, 能耗较高
3、 不适合于大规模生产过程的灭菌
4、 发酵罐的利用率极低
13介质过滤空气除菌法德最基本步骤有哪些? 常见空气过滤除菌的介质有哪些?
答: 前过滤——空气压缩机——冷却至适当温度——分离( 除去油水) ——加热至适当温度( 使其相对湿度为50%-60%) ——空气过滤器
纤维状或颗粒状过滤介质( 棉花, 玻璃纤维, 活性碳) 过滤纸类介质( 玻璃纤维纸)
14请分析介质过滤空气除菌法的基本原理
答: 气流经过滤层时, 基于滤层纤维的层层阻碍, 迫使空气在流动中出现无数次改变气速大小和方向的绕流运动, 从而导致微生物微粒与滤层纤维间产生撞击, 拦截, 布朗扩散, 重力及静电引力等作用, 从而把微生物微粒截留, 捕集在纤维表面上, 实现了过滤的目的。
15请分析微生物对氧的需求并说明供氧的必要性。
答: 大多数的发酵过程都是好样发酵工程无论是基质的二氧化, 菌体的生长还是产物的代谢均需要大量的氧。发酵所需的氧量很大程度上取决于培养基中碳源的性质。细胞的摄氧率与培养时间及细胞浓度有关。培养条件( 如ph, 温度等) 对细胞的需氧要求也有影响。
必要性: 培养液内微生物所利用的只能是溶解氧, 不可能一次供氧就满足微生物完全氧化葡萄糖或其它碳源对氧的需求。因此必须不断供氧。
16溶解氧的测定方法有哪些?
答: 化学法, 极谱法, 复氧膜电极法, 压力法
17氧传递系数的测定方法有哪些? 影响氧传递系数的因素有哪些?
答: 亚硫酸盐氧化法, 取样极谱法, 物料衡算法, 动态法, 排气法, 复膜电极法。
影响因素: 溶液的性质, 气液比表面积, 搅拌, 空气的线速度, 空气分布管, 培养液的性质, 表面活性剂, 离子强度, 菌体浓度
18发酵过程中溶氧控制的工艺手段有哪些?
答: 1改变通气速率2改变搅拌速度3改变气体组成中的氧分压4改变罐压5改变发酵液的理化性质6加入传氧中间介质
19机械搅拌发酵罐、 机械搅拌自吸式发酵罐、 气升式环流发酵罐和高位塔式发酵罐相比较各自的优缺点有哪些? 基因工程菌生物反应器的设计要特别注意什么?
答: 机械搅拌发酵罐: 优点: 混合均匀, 溶解系数高, 操作简便, 适应性强, 参数容易控制, 使用性好, 放大容易, 从小到中直到大型的微生物培养过程都能够应用。缺点: 罐内的机械搅拌剪切力容易损伤娇嫩的细胞造成某些细胞培养减产。
机械搅拌自吸式发酵罐: 优点: 省去空气系统, 且气体分布均匀。缺点: 增加染菌机会, 且搅拌转速甚高, 有可能使菌丝被切断, 使其正常的生长受影响。
气升式环流发酵罐: 优点: 能消耗低, 液体中剪切作用笑小, 结构简单, 减少染菌污染。缺点: 不适用于高粘度或含大量固体的培养液。
高位塔式发酵罐: 优点: 结构简单, 省去轴封, 从根本上排除来了因轴封不严而造成的染菌; 减少剪切作用对细胞的损害, 造价低, 动力消耗低, 操作成本低, 噪声小。缺点: 反应器很高, 要在室外安装, 而且压缩空气要有较高压力以克服反应器内液体静压力。
需注意: a、 基因工程菌反应器的排气须经加热灭菌或微孔过滤器楚君后才能排放到大气中去; b、 双端面密封, 而且作为润滑剂的无菌水压力应高于反应器内压力。
20生物反应器经验放大原则主要有哪些?
答: 1几何相似放大2以单位体积液体中搅拌功率相同放大3以单位培养液体积的空气流量相同的原则进行放大4以空气线速度相同的原则进行放大5以Ka( 不对) 相同的原则放大6搅拌器叶尖速度相同的准则7混合时间相同的准则
21工业生产中造成发酵染菌的主要原因有哪些方面? 怎样判断发酵是否染菌? 发酵冉军后的处理对策有哪些?
答: 设备渗漏, 空气中有杂菌, 种子带菌, 灭菌不彻底, 技术管理不善
以无菌试验的结果进行判断1显微镜检查法2肉汤培养法3平板划线培养或斜面培养检查法4发酵过程的异常现象观察法
对策: 1种子培养期( 灭菌弃之, 并对种子罐, 管道等进行检查和彻底灭菌, 采用备用种子, 或”倒种”处理) 2发酵前期( 若
22染菌对发酵将产生什么样的影响?
答: 1、 染菌对不同发酵过程的影响: 由于各种发酵过程所用的微生物菌种、 培养基以及发酵的条件、 产物的性质不同, 染菌造成的危害程度也不同。2、 染菌程度对发酵的影响染菌的程度对发酵的影响是很大的。染菌程度愈严重, 即进入发酵罐内的杂菌数量愈多, 对发酵的危害也就愈大。3、 染菌发生的不同时间对发酵的影响⑴种子培养期染菌, 若将污染的种子带入发酵罐, 则危害极大⑵发酵前期染菌, 染菌后的杂菌将迅速繁殖, 与生产菌争夺培养基中的营养物质, 严重干扰生产菌的正常生长、 繁殖及产物的生成。⑶发酵中期染菌, 将会导致培养基中的营养物质大量消耗, 并严重干扰生产菌的代谢, 影响产物的生成。⑷发酵后期染菌, 如果染菌量不太多, 对发酵影响相对来说就要小一些, 可继续进行发酵。
23菌种退化的原因是什么? 怎样防止菌种的退化? 答: 环境条件, 菌种自身突变, 突变不完全造成菌体遗传组成差异防止: 1退化菌种的复壮2提供良好的环境条件3进行合理的传代4采用优良的保藏方法5定期纯化菌种
24分批培养过程中微生物生长一般包括那几个阶段? 什么是对数生长定律? 答: 停滞期, 对数生长期, 稳定期, 死亡期。对数生长定律: 处于对数生长期的微生物细胞生长速率大大加快, 单位时间内细胞的数目或重量的增加维持恒定, 并达到最大值, 在半对数纸上用细胞数目或重量的对数值对培养时间作图, 可得一条直线。
25按产物生成与营养物质利用的关系可将工业发酵分为哪几类? 举例说明。
答: 1、 产物形成直接与营养物质的利用有关, 如乙醇发酵
2、 产物形成间接与营养物质的利用有关, 如柠檬酸发酵
3、 产物形成表面上与营养物质的利用有关, 如青霉素发酵
26与分批培养和连续培养相比补料分批培养具有哪些优点?
答: 同传统的分批发酵相比, 它的优越性是明显的。首先它能够解除营养物基质的抑制。产物反馈抑制和葡萄糖分解阻遏效应( 葡萄糖效应--葡萄糖被快速分解代谢所积累的产物在抑制所需产物合成的同时, 也抑制其它一些碳源、 氮源的分解利用) 。对于好氧发酵, 它能够避免在分批发酵中因一次性投入糖过多造成细胞大量生长, 耗氧过多, 以至通风搅拌设备不能匹配的状况, 还能够在某些情况下减少菌体生成量, 提高有用产物的转化率在真菌培养中, 菌丝的减少能够降低发酵液的粘度, 便士物料输送及后处理; 与连续发酵相比, 它不会产生菌种老化和变异问题, 其适用范围也比连续发酵广。
27发酵工艺控制的目标是什么? 控制参数主要有哪些?
答: 目标: 得到最大比产物生成速率, 其次才是最短的生产周期, 并由此获得最大的经济效益。
参数: 营养物质的浓度、 种类、 比例, 溶解氧浓度, 氧化还原点位, CO2量, 发酵液黏度, 温度, PH, 泡沫, 促进剂, 前体, 酶, 代谢产物, 菌体浓度, 生长速率, 死亡速率, 细胞状态等。
28温度对微生物细胞的生长和发酵代谢产物的影响有哪些? 生产上怎样控制发酵过程的温度?
答: 细胞生长: 随着温度的上升, 细胞的生长繁殖加快。这是由于生长代谢以及繁殖都是酶参加的。根据酶促反应的动力学来看, 温度升高, 反应速度加快, 呼吸强度增加, 最终导致细胞生长繁殖加快。但随着温度的上升, 酶失活的速度也越大, 使衰老提前, 发酵周期缩短, 这对发酵生产是极为不利的。发酵代谢产物: 温度对发酵有很大的影响。它会影响各种酶反应的速率, 改变菌体代谢产物的合成方向, 影响微生物的代谢调控机制, 影响发酵液的理化性质, 进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。控制: 发酵设备上装有热交换设备。
29P对微生物细胞的生长和发酵代谢产物的影响有哪些? 生产上怎样控制发酵过程的PH?
答: pＨ值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响有以下几个方面:
①影响酶的活性, 当pH值抑制菌体中某些酶的活性时, 会阻碍菌体的新陈代谢; ②影响微生物细胞膜所带电荷的状态, 改变细胞膜的通透性, 影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄 ③影响培养基中某些组分和中间代谢产物的离解, 从而影响微生物对这些物质的利用; ④PＨ值不同, 往往引起菌体代谢过程的不同, 使代谢产物的质量和比例发生改变。另外, pH值还会影响某些霉菌的形态。
控制: 首先需要考虑和试验发酵培养基的基础配方, 使它们有个适当的配比, 使发酵过程中的pH值变化在合适的范围内。如果达不到要求, 还可在发酵过程中补加酸或碱。过去是直接加人酸(如H2SO4)或碱(如NaOH)来控制, 现在常见的是以生理酸性物质(NH)4SO4和生理碱性物质氨水来控制, 它们不但能够调节pH值, 还能够补充氮源。当发酵液的pH值和氨氮含量都偏低时, 补加氨水, 就可达到调节pH和补充氨氮的目的; 反之, pH值较高, 氨氮含量又低时, 就补加(NH)4SO4。另外, 用补料的方式来调节pH值也比较有效。
30请分析泡沫产生的原因, 泡沫对发酵的影响有哪些? 生产上怎样控制发酵过程所产生的泡沫?
答:发酵过程泡沫产生的原因
1、 通气搅拌的强烈程度通气大、 搅拌强烈可使泡沫增多, 因此在发酵前期由于培养基营养成分消耗少, 培养基成分丰富, 易起泡。应先开小通气量, 再逐步加大。搅拌转速也如此。也可在基础料中加入消泡剂。
2、 培养基配比与原料组成培养基营养丰富, 黏度大, 产生泡沫多而持久, 前期难开搅拌。
3、 菌种、 种子质量和接种量
菌种质量好, 生长速度快, 可溶性氮源较快被利用, 泡沫产生几率也就少。菌种生长慢的能够加大接种量
4、 灭菌质量
培养基灭菌质量不好, 糖氮被破坏, 抑制微生物生长, 使种子菌丝自溶, 产生大量泡沫, 加消泡剂也无效。
影响: 发酵罐的装料系数减少、 液相体积氧传递系数减小等。泡沫过多时, 影响更为严重, 造成大量逃液, 发酵液从排气管路或轴封逃出而增加染菌机会等, 严重时通气搅拌也无法进行, 菌体呼吸受到阻碍, 导致代谢异常或菌体自溶。
控制: 泡沫的控制, 能够采用三种途径: ①调整培养基中的成分(如少加或缓加易起泡的原材料)或改变某些物理化学参数(如pH值、 温度、 通气和搅拌)或者改变发酵工艺(如采用分次投料)来控制, 以减少泡沫形成的机会。但这些方法的效果有一定的限度; ②采用机械消泡或消泡剂消泡这两种方法来消除已形成的泡沫; ③还能够采用菌种选育的方法, 筛选不产生流态泡沫的菌种, 来消除起泡的内在因素。对已产生的泡沫工业上采用机械消泡或者加消泡剂的方法。