生化生产工艺学简答题与论述题.doc

酸解法：又称酸糖化法，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。酶解法：是利用专一性很强的的淀粉酶剂糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方法。酸酶法：先将淀粉酸水解为糊精和低聚糖，然后再用糖化酶进一步水解为葡萄糖的工艺。酶酸法：将淀粉乳先用淀粉酶液化到一定程度，再用酸水解成葡萄糖工艺。复合反应：在淀粉酸水解过程中，水解生成的葡萄糖受酸和热的催化影响，能通过糖苷键的聚合，失掉水分子，生成二塘、三塘、和其他低聚糖等。淀粉的糊化：指淀粉受热后，淀粉颗粒吸水膨胀，晶体结构消失，相互接触变成糊状液体，即使停止搅拌，淀粉也不会再沉淀的现象。淀粉的老化：指分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列生成新的氢键的过程，也就是重结晶过程。糖化：利用糖化酶将淀粉液化产物糊精和低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程。饱和溶氧浓度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。(mol/m3)临界溶氧浓度：当培养基中不存在其他限制性基质时，不影响好氧性微生物生长繁殖的最低溶解氧的浓度。(mol/m3)比耗氧速率（呼吸强度）：单位质量的干细胞在单位时间内消耗氧的量。用Qo2 摄氧率r：指单位体积培养液在单位时间内的消耗氧的量。氧的满足度：溶解氧浓度与临界氧浓度之比生物反应过程 ：一般将由生物细胞或生物体的组成成分参与的生产过程。全档板条件：指在搅拌发酵罐中增加挡板或其他附件时，搅拌功率不在增加，而漩涡基本消失。发酵染菌：在发酵过程中，生产菌以外的其他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。“倒种”：当种子受到杂菌污染又无备用种子时，为了保证发酵生产正常进行，从发酵罐内的发酵液中挑取一部分当作种子，接入到新的发酵罐进行发酵生产，叫“倒种”。设备渗漏主要是指发酵罐、补糖罐、冷却盘管、管道阀门等，由于化学腐蚀、电化学、磨蚀、加工制作不良等原因形成微小漏孔后发生渗漏染菌。死角:是指由于操作、设备结构、安装及其他人为因素造成的屏碍等原因，引起蒸汽不能有效的到达预定的灭菌部位，从而不能达到彻地灭菌的目的。生产上把这些不能彻底灭菌的部位称为死角。分批培养：又称分批发酵，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倍增时间：微生物细胞浓度增加一倍所需要的时间，也叫增代时间。二次或隐性生长：由于细胞的溶解作用，一些新的营养物质，诸如细胞内的一些糖类、蛋白质等被释放出来，又作为细胞的营养物质，从而使存活的细胞继续缓慢地生长。补料分批培养：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，是介于分批培养过程与连续培养过程之间的一种过渡培养方式。 连续培养：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： 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。发酵热包括了生物热、搅拌热、蒸发热以及辐射热等 。生物热： 微生物细胞在生长繁殖过产生的大量热成为生物热流加补料：是指在发酵过程中补充某些营养成分以维持生产菌的代谢活动和合成产物的需要。合成培养基是根据天然培养基的成分，用化学物质对细胞体内生存环境中各种已知物质在体外人工条件的模拟，经过反复实验筛选、强化和重新组合后形成的培养基。动物细胞培养是将动物组织或细胞从机体取出，分散成单个细胞，给予必要的生长条件，模拟体内生长环境，使其在体外继续生长和繁殖。悬浮培养：指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程。贴壁培养：指必须贴附在固体介质表面上生长的细胞培养培养，主要用于非淋巴组织和许多单倍体等贴壁依赖性细胞的培养。灌注培养是把细胞接种后进行培养，一方面连续向反应器中注入新鲜的培养基，同时又连续不断地取出等量的培养液，但是过程中不取出细胞，细胞仍留在反应器内，使细胞处于一种营养不断的状态。优点：采用灌注培养的优越性不仅在于大大提高了细胞生长密度，而且有助于产物的表达和纯化。分批式培养是指先将细胞和培养液一次性装入反应器内进行培养，细胞不断生长，同时产物也不断形成，经过一段时间的培养后，终止培养。流加式培养（补料分批式）是指先将一定量的培养液装入反应器，在适宜的条件下接种细胞，进行培养，使细胞不断生长，产物不断形成，而在此过程中随着营养物质的不断消耗，不断地向系统中补充新的营养成分，使细胞进一步生长代谢，直到整个培养结束后取出产物。 植物细胞培养 是指在离体条件下将愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，将组织振荡分散成游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖来获得大量细胞群体的方法。愈伤组织：植物因受创伤而在伤口附近产生的薄壁组织细胞固定化是将细胞包埋在惰性支持物的内部或贴附在它的表面细胞破碎：就是通过采用不同手段破坏细胞外围使细胞内含物释放出来，转入液相中，以便于进行产物的分离纯化。发酵液的预处理：在提取前还必须使菌体、悬浮固形物、固体发酵液开，即进行过滤或离心分离，并加入一些物质或采取一些措施，以改变发酵液的性质，便于以后的提取的过程。前体：直代谢中间体的前一阶段的物质。半连续式培养又可称为反复分批式培养，是指在分批式培养的基础上，将分批培养的培养液部分取出，并重新补充加入等量的新鲜培养基，从而使反应器内培养液的总体积保持不变的培养方连续式培养是指将细胞种子和培养液一起加入反应器内进行培养，一方面新鲜的培养液不断加入反应器内，另一方面又将反应器液连续不断地取出，使反应条件处于一种恒定状态。膜分离：依据被分离的分子大小和膜孔大小进行分离细胞破碎：就是通过采用不同手段破坏细胞外围使细胞内含物释放出来，转入液相中，以便于进行产物的分离纯化。“上游过程”：将微生物发酵、酶反应过程或动植物细胞大量培养称为。“下游过程”：产物回收、粗分离、纯化及加工等的后续过程称为原生质体：植物的体细胞经过纤维素酶处理后可去掉细胞壁，获得的去壁细胞称为生化生产工艺学：是一门利用生物代谢过程并借助于对代谢过程的控制来获得生物产品的过程为研究对象的学科。生化反应过程：原料的预处理；生物催化剂的制备；生物反应的主体设备；生物化工产品的分离与精制。生化生产过程：是利用生命体或生命体的生命过程来实现生化产品的开发。生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。机械消泡：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目的。全挡板条件：在搅拌发酵罐中增加挡板或其他附件时，搅拌功率不再增加，而漩涡基本消失。生化生产过程的特点：生产过程在常温下进行，操作条件温和；原料常以淀粉、糖蜜为主，并加入少量其他营养物质；整个过程中的反应在单一的生物反应器中进行；能够很容易地生产复杂的高分子化合物；能高选择性地生产所需复杂化合物，能控制在特定部位上的氧化、还原、官能团导入等反应；生产产品的生物体有时也是产物，培养液一般不会对人和动物有害；生产过程的灭菌决定生产的成败；通过改良生物体的生产性能，利用原有的生产设备使生物能力提高。生化生产过程中的共同特点：都是利用生物体的生命活动来获得产品，从原料转变为产品的过程都包括了一系列的生化反应过程、分离工程和操作方式等。 第三章1根据原料淀粉的性质及采用的催化剂不同，淀粉水解为葡萄糖的方法有酸解法、酶解法以及酸酶结合法等三种.。2酸解法的优点：生产方便，设备要求简单，水解时间短，设备生产能力大 缺点：由于水解在高温高压及一定酸度下进行的，故要求设备耐高温、耐高压、耐腐蚀，存在副反应导致淀粉转化率低。3酶解法：可分为两步：第一步（液化），利用-淀粉酶将淀粉液化；第二步（糖化），利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解转化为葡萄糖。4酶解法优点：在酶的作用下进行的，反应条件较温和，不需要耐高温高压或耐酸腐蚀的设备；酶作为催化剂的特点是专一性强，副反应少，故水解糖液纯度高，淀粉转化率高；可在较高的淀粉乳浓度下水解，并且可以采用粗原料。用酶解法制得的糖液较纯净，颜色浅、无苦味、质量高，有利于糖液的充分利用。 缺点：酶解法反应时间较长，设备要求较多，且酶是蛋白质，易引起糖液过滤困难5酸解法原理：淀粉水解为葡萄糖葡萄糖由于酸和热作用一部分葡萄糖产生复合反应（通过1,6糖苷键生成异麦芽等复合二糖低聚糖）和分解反应（葡萄糖分解为5-羟基糠醛有机酸、有色物质）。6酸法水解淀粉中，加酸的方法有哪几种，其中哪一种较好，为什么？ 将所有的酸一次投入淀粉浆中，泵入糖化锅；将全部酸用水稀释，先放入锅内，再泵入粉浆进行糖化；将部分酸（如1/3左右）用水稀释放入锅内，其余酸放入粉浆中，再泵入糖化锅糖化。 第种比较好，因为锅内有部分沸腾的酸水，可避免先进锅的料液结块，料液进入锅内即可越过糊化温度点进行水解所得糖化液颜色较浅。7淀粉原料中可能含有哪些杂质，它们的存在对制得的糖液的质量和酸的催化作用有影响吗？为什么？ 答：（1）杂质：蛋白质、脂肪、纤维、磷酸盐及Ca、Mg、K等无机化合物。（2）影响：蛋白质和磷酸盐的缓冲作用强降低氢离子的有效浓度，降低催化作用；蛋白质和脂肪通过水解生成氨基酸、甘油、和脂肪酸等非糖物质，氨基酸与葡萄糖生成氨基葡萄糖，能引起细菌的细胞收缩，对细胞的生长有用影响。同时为水解的蛋白质在发酵时容易产生泡沫，对发酵不利。8淀粉酶解法的两个步骤酶 水解位置 水解次序 水解产物液化 淀粉酶 1,4糖苷键 无先后次序 葡萄糖、麦芽糖 异麦芽糖、麦芽三糖、低聚糖糖化 糖化酶 1,4和1,6 从非还原性 葡萄糖 糖苷键 末端开始 11比较酸法液化与酶法中喷射液化法？答：两者的淀粉乳液浓度一样、DE1518一样，前者PH1.82、液化温度135、10min液化，后者PH6.5、液化温度95140、10120min液化（1）酸法：适合任何精制淀粉，所得糖化液过滤性好；但副反应生成的有色物质及复合糖类，淀粉转化率低，糖液质量差，糖液中含有微量醇和不容糊精。（2）喷射液化法：液化效果好，液化液澄清透明，质量好，葡萄糖收率高。12说说喷射液化的基本条件和优点？ 基本条件：淀粉乳液浓度30，PH6.5、液化温度95140、10120min液化，DE1518 优点：液化效果好，液化液澄清透明，质量好，葡萄糖收率高。13低压蒸汽喷射液化工艺及条件 1）工艺流程调浆-配料-一次喷射液化-液化保温-二次喷射-高温维持-二次液化-冷却-（糖化） 2）工艺的特点：利用喷射器将蒸汽喷射入淀粉乳薄膜，在短时间内通过喷射器快速升温145，完成糊化、液化，使形成的“不溶性淀粉颗粒”在高温下分散，数量也大为减少，从而使所得的液化液既透明又易于过滤，淀粉的出糖率也高，同时采用了真空闪急冷却，增高了液化液的浓度。 3）液化前，为何得先加热淀粉乳？答：先加热淀粉乳，使淀粉颗粒吸水膨胀，将原来的结晶结构破坏，变成网状结构随温度升高而断裂，加之淀粉酶的水解作用淀粉链很快被水解为糊精和低聚糖，这些分子的葡萄糖末端具有还原性，便于糖化酶作用。14淀粉液化的目的？ 淀粉经液化后，分子量逐渐减少，粘度下降，流动性增强，给糖化酶的作用创造条件。15为什么淀粉液化的程度不能太高？ 葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合物，而后发生水解催化作用，液化超过一定程度，不利糖化酶生成络合结构，影响催化效率，是糖化也最终DE值偏低。液化程度过高时葡萄糖值将由于葡萄糖经1,6-糖苷键起复合反应而降低。16液化结束后，为何要进行灭酶处理，如何操作？液化达到终点后，酶活力逐渐丧失，为了避免液化酶对糖化酶的影响。操作：升温至100保持10min,17在大生产中，为什么选用较高温度、较低PH值糖化较好?答：（1）较高温度糖化速度快，减少杂菌污染的可能性；（2）较低PH可使糖化液颜色浅，便于脱色。19说说酸水解法、酸酶法和酶水解法三种不同水解工艺的优劣？从制得的水解糖液的粘度来看，以酶解法为最低，酸解法最高。从水解糖液的质量、原料利用率、糖收得率、耗能及对粗淀粉原料的适应情况来看，以酶解法最好，其次是酸酶法，酸法最差。从淀粉水解的整个过程所需的时间来看，酸法最短，酶法最长 第五章1氧的传递速率总方程式OTR=K L（c*-cL） OTR-单位体积培养液中的传氧速率，mol/m3s cL-溶液中氧的实际浓度 c*-与气相中氧分压p平衡时溶液中氧浓度， KL-以浓度差为推动力的总传质系数（m/s) 比表面积 KL-以浓度差为推动力的体积传递系数，（s-1）；2 测定氧浓度的方法有哪些：化学法、极谱法、复膜氧电极法（测定的是氧的分压 ）、压力法 3影响氧传递速率的主要因素 根据气液传递速率方程： OTR=K L（c*-cL）凡是影响推动力c*-cL、比表面积和传递系数的因素都会影响氧传递速率。1) 溶液的性质对氧的溶解度的影响 : 随温度的升高而降低 ; 与酸的种类及浓度有关 ; 电解质溶液氧的溶解度降低; 2)气液比表面积 : 比表面积：气泡表面积与体积之比，比表面积越大，氧传递速率越大，主要体现以下三个方面：A、气液比表面积的大小取决于截留在培养液的气体体积以及气泡的大小。截留在液体中的气体越多，气泡的直径越小，那么气泡比表面积就越小。B、搅拌对比表面积的影响较大。因为搅拌一方面可使气泡在液体中产生复杂的运动，延长停留时间，增大气体的截留率，另一方面搅拌的剪切作用又使气泡粉碎，减小气泡的直径。C、增大通气量可增加空气的截留率，从而使比表面积增大。 3）影响氧传递系数的因素：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4 搅拌作用：把通入的气体打碎，强化湍流程度，使空气与发酵液充分混合，气、液、固三相更好地接触，增加了溶氧速率，使微生物悬浮混合均匀，促进代谢产物的传质速率。5机械搅拌从以下几个方面改善溶氧速率; A搅拌能把大的空气泡打碎成为微小气泡，增加了氧与液体的接触面积，而且小气泡的上升速度要比大气泡慢，相应地氧与液体的接触时间也就增长；B搅拌使液体作涡运动，使气泡不是直线上升而是作螺旋运动上升，延长了气泡的运动路线，增加了气液的接触时间；C搅拌使发酵液呈湍流运动，从而减少气泡周围液膜的厚度，减少液膜阻力，因而增大了KL值；D搅拌使菌体分散，避免结团，有利于固液传递中的接触面积的增加，使推动力均一，同时也减少了菌体表面液膜的厚度，有利于氧的传递。6说说培养液的哪些因素会影响氧传递系数？答：大量繁殖菌体，积累代谢产物等等都引起培养液的性质的改变，特别是粘度、表面张力、离子液度、密度、扩散系数等。7控制溶氧的工艺手段 ： 改变通气速率（增大通风量）、改变搅拌速度 、改变气体组成中的氧分压、改变罐压、改变发酵液的理化性质 、加入传氧中间介质 第六章2生物反应过程分类：发酵过程或细胞培养过程：采用活细胞（包括微生物、动植物细胞）为生物催化剂的反应过程。酶反应过程：采用游离或固定化酶的反应过程。3固定化酶：优点： 经固定化后的生物催化剂既具有酶的催化性质，又具有一般化学催化剂能回收、反复使用的优点，并在生产工艺上可以实现连续化和自动化。4细胞生物反应器与化学反应器异同点：与化学反应器一样要求能维持一定的温度、PH、反应物浓度、并具有良好的传质、传热和混合性能，以已提供适合的环境条件；不同是在于细胞生物反应器在运行时要杜绝外界各种微生物进入，避免杂菌污染。5一个优良的生物反应器应具备的条件：1）严密的结构；2）良好的液体混合性能；3）较高的传质、传热性能；4）配套而又可靠的检测和控制仪表。 6生物反应器设计的重要方面包括:1）改善生物催化剂；2）好的过程控制；3）好的无菌条件；4）克服速度限制因素（物质、热量、质量传递）等。 7与化学反应器不同，生物反应器设计应具有以下一些原则：在培养系统的已灭菌部分与未灭菌部分之间不能直接连通；尽量减少法兰连接，因为设备震动和热膨胀，会引起法兰连接外移位，从而导致污染；在可能的条件下，应采用全部焊接结构，所有焊接点必须磨光，消除蓄积耐灭菌的固体物质的场所；防止死角、裂缝等情况；某些部分应能单独灭菌；易于维修；反应器可保持小的正压。8连续式生物反应器优越性？答：具有产品质量稳定，生产效率高。9微生物细胞反应器 ：A 机械搅拌型微生物细胞生物反应器（通用型）：主要组成部分有壳体、控温部分、搅拌部分、通气部分、进出料口、测量系统和附属系统等。优缺点：目前使用最多的一种发酵罐，使用性好、适应性强、放大容易，从小型到中型直至大型的微生物培养过程都可以应用。其缺点是罐内的机械搅拌切力容易损伤嫩的细胞，造成某些细胞培养过程减产。 何谓全档板条件？答：指在搅拌发酵罐中增加挡板或其他附件时，搅拌功率不在增加，而漩涡基本消失。在反应器中安装档板作用？答：为防止搅拌器运转时液体产生旋涡，可在壁面上安装档板，使沿壁旋转流动的液体折向中心，以消除搅拌器运转时液体生成的旋涡，同时使接近罐壁的液体内的剪应速率或速度梯度增加B机械搅拌自吸式反应器原理：搅拌器是一个空心叶轮，叶轮快速旋转时液体被甩出，叶轮中形成负压，从而将罐外的空气吸到罐内，并与高速流动的液体密切接触形成细小的气泡分散在液体之中，气液混合流体通过导轮流到发酵液主体。优缺点：进罐空气处于负压，因而增加了染菌机会，且搅拌转速甚高，有可能使菌丝被切断，使正常的生长受到影响。 C气升式环流反应器原理：气升式环流反应器在环流管底置有空气喷嘴，空气在喷嘴以250300m/s的高速喷入环流管，由于喷射作用，气泡被分散于液体中，借助与环流管内气液混合物的密度与反应主体之间的密度差，使管内气液混合物连续循环流动。优缺点：能耗低，液体中剪切力小，结构简单，避免因机械密封而造成的杂菌污染。但不适合高粘度或含高固体含量的培养液。D高位塔式生物反应器原理:利用通入培养液的的空气气泡上升时带动液体运动，产生混合效果。优缺点：结构简单，省去轴封，从根本上排除了因轴封不严而造成的染菌；减少了剪切力对细胞的伤害；造价较低，动力消耗少，操作成本低，噪音少。但由于反应器很高，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的液体静压力。E基因工程菌生物反应器 ： 造成基因工程菌泄漏的两大因素分别是什么？如何解决。一是排气，基因工程菌反应器的排气须经加热灭菌或经微孔过滤器除菌后才能排放到大气中去。二是轴封渗漏是造成菌体泄漏的另一个原因，可采用双端面密封，而且作为润滑剂的无菌水压力应高于反应器内压力。 10生物反应器 的放大 A通常一个生物反应过程的开发，包括1）利用实验室规模的反应器进行种子筛选和工艺试验；2）在中间规模的反应器中试验（中试），确定最佳的操作条件；3）在大型生产设备中投入生产B生物反应器的放大的目标：就是要使大型生物反应器的性能与小型反应器接近，从而使大型反应器的生产效率与小型生产设备反应器相似。 C生物反应器的放大方法:主要有经验放大法、因次分析法、时间常数法、数学模拟法等 第七章种子培养异常表现在哪几个方面？答：菌体生长缓慢、菌丝结团、菌体老化、代谢不正常。说说种子培养过程中菌体生长缓慢的原因？答菌种质量：移种物冷储时间长或未全部移尽导致菌量少；或菌种本身质量差。培养基质量;质量下降，培养条件：灭菌操作失误或蒸汽供应不正常使温度过高和时间过长、营养物质破坏多、供养不足、培养温度偏高或偏低、酸碱度调节不当。发酵异常表现在哪几个方面？答菌体生长差、PH过高或过低、泡沫过多、菌体浓度过高或过低 为什么可根据CO2含量的异常变化来判断染菌？答：对于特定的发酵过程，工艺确定后，排出的气体中的CO2含量的变化是有规律的。染菌后，培养基中糖的消耗发生变化，引起排气中CO2的含量的异常变化。如杂菌污染时，糖耗加快，CO2含量增加；噬菌体污染后，糖耗减少，CO2含量减少。检查是否染菌的无菌试验方法有哪些？在这些方法中，应以哪两种方法为主？答：（1）显微镜检查法、肉汤培养法、平板划线培养、发酵过程的异常现象观察法（2）以肉汤培养和平板培养为主。 无菌试验时，如何判断即为染菌？答：如果肉汤连续三次发生颜色变化（由红色变为黄色）或产生混浊，或平板培养连续3次出现有杂菌菌落的出现，几可判断为染菌。发酵染菌原因：设备渗漏、空气中有杂菌、种子带菌、灭菌不测底、技术管理不善发酵染菌的分析：包括发酵染菌的规模分析、不同污染时间分析、染菌的杂菌种类分析染菌对发酵的影响 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杂菌的种类和性质对发酵过程的影响3染菌发生的时间不同对发酵的影响：种子培养期染菌、发酵前、中、后期染菌。4染菌程度对发酵的影响 说说发酵中期染菌对发酵过程的危害 ？答：导致培养基中营养物质大量消耗，并严重干扰生产菌的代谢，影响产物生成。举例说明发酵后期染菌对哪些发酵过程的危害较大，而对哪些危害较小 ？答：较大的有肌苷、谷氨酸、赖氨酸的发酵； 较小的是：抗生素和柠檬酸的发酵杂菌染菌的挽救或处理 种子培养期染菌的处理；发酵前期染菌的处理；发酵中、后期染菌处理；染菌后对设备的处理 杂菌染菌的途径和防治 1种子带菌及其防治 种子带菌的原因 ：种子保存管染菌、培养基及器具灭菌不测底、种子转移和接种过程染菌以及种子培养所涉及的设备和装置染菌等。2空气带菌及其防治 如何防治空气带菌（较重要） ：从空气的净化流程和设备的设计、过滤介质的选用和填装、过滤介质的灭菌和管理等完善空气净化系统。3设备的渗漏或“死角”造成的染菌及其防治 什么叫设备的渗漏和“死角” ？答：(1)设备渗漏主要是指发酵罐、不糖罐、冷却盘管、管道阀门等，由于化学腐蚀、电化学、磨蚀、加工制作不良等原因形成微小漏孔后发生渗透偶染菌。(2)死角:是指由于操作、设备结构、安装及其他人为因素造成的屏碍等原因。引起蒸汽不能有效的到达预定的灭菌部位，从而不能达到彻地灭菌的目的。生产上把这些不能彻底灭菌的部位称为死角。 4培养基灭菌不彻底导致的染菌 说说培养基灭菌不彻底导致的染菌 原因有哪些（较重要）？答：原料性状不一灭菌时温度与压力不对应灭菌过程中产生的泡沫连续灭菌维持时间不够灭菌过程中压力剧变5噬菌体染菌及其防治 第8章微生物学的生长和培养方式可以分为：分批培养、连续培养、补料分批培养为什么说微生物分批培养是一种非稳态的程？答：因为整个培养系统与外界没有物质交换或在向培养系统内添加任何物质，随着培养基的中的营养物质的不断减少，微生物的的生长环境条件随之变化。稳定期特点：1、所有微生物停止生长或细胞增加速度与死亡 速率相等2、出现二次或隐性长。 说说稳定期微生物出现的原因？答：由于细胞的溶解作用，一些新的营养物质，诸如细胞内的一些糖类、蛋白质等被释放出来，又作为细胞的营养物质，从而使存活的细胞继续缓慢地生长，出现通常所称的二次或隐性生长。 死亡期特点：1、微生物细胞内所储存的能量已经基本耗尽， 细胞开始在自身所含的酶的作用下死亡；2、细胞死亡速率大于增加速度。3、此时也是细胞产生或释放对人类有用的抗生素等次生代谢产物的时期。补料分批培养的优点 ：1）与分批培养方式比较1、可以解除培养过程中的底物抑制、产物的反馈抑制和葡萄糖的分解阻遏效应；2、对于耗氧过程，可以避免在分批培养过程中因一次性投糖过多造成的细胞大量生长、耗氧过多以至通风搅拌设备不能匹配的状况；在某种程度上可减少微生物细胞的生成量、提高目的产物的转化率；3、微生物细胞可以被控制在一系列连续的过渡态阶段，可用来控制细胞的质量；并可重复某个时期细胞培养的过渡态，可用于理论研究。2）与连续培养方式比较1、不需要严格的无菌条件；2、不会产生微生物菌种的老化和变异；3、最终产物浓度较高，有利于产物的分离；4使用范围广。连续培养的特点：是微生物细胞的生长速度、产物的代谢均处于恒定状态，可达到稳定、高速增微生物细胞或产生大量代谢产物的目的。优点 ：1、提供了一个微生物在恒定状态下高速生长的环境，便于进行微生物的代谢、生理、生化和遗传特性的研究；2、在工业生产上可减少分批培养中每次清洗、装料、消毒、接种、放罐等操作时间，提高生产效率；3、产物质量比较稳定；4、所需的设备和投资较少，便于实现自动化。 缺点; 1、在长时间的培养过程中，微生物菌种容易发生变异，发酵过程易染菌；2、新加入的培养基与原有的培养基不易完全混合，影响培养和营养物质的利用，利用率不高。3、设备、仪器控制元件的技术要求较高。温度对发酵生产的影响有哪些 ？答：温度对微生物生长的影响温度影响微生物细胞内的酶反应温度可以改变培养液的物理性质温度还会影响到微生物细胞的生物合成方向对同一微生物细胞， 细胞生长和代谢产物积累的最适温度也往往是不同的 说说温度和微生物生长的关系 ？答：温度和微生物生长的关系，一方面在其最适温度范围内，微生物的生长速度随温度的升高而增加，发酵温度越高，培养的周期就越短；另一方面，处于不同生长阶段的微生物对温度的反应是不同的搅拌热是如何产生的？答：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，会产生比较可观的热量。 培养耐高温的微生物菌种有何义 ？答：减少污染杂菌的机会和减少夏季培养所需的降温的辅助设备。pH值是如何影响微生物的生长繁殖和代谢产物形成的 ？答：PH值影响微生物细胞原生质膜的电荷影响微生物细胞内酶的的活性影响到培养基中某些重要营养物质和中间代谢产物的离解。引起发酵液的PH 下降的主要原因：培养基中碳/氮比例不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量或中间补糖过多或溶解氧不足，致使糖等物质氧化不完全，培养液中有机酸会有大量积累，使PH下降；消泡油加的过多；微生物生理酸性物质的存在使PH下降。 引起发酵液的PH 上升的主要原因：培养基中碳/氮比例不当，氮源过多，氨基氮释放会使PH上升；生理碱物质的存在；中间补料液中氨水或尿素等碱性物质的加入过多，使PH上升。pH值调节和控制的方法有哪些 ？答：1、调节培养基的原始pH值，或加缓冲溶液（如磷酸盐）制成缓冲能力强、pH值变化不大的培养基，或使盐类和碳源的配比平衡。2、可在发酵过程中加入弱酸或弱碱进行pH值的调节；也可通过调整通风量控制pH值。3、采用生理酸性铵盐作为氮源时，由于NH4+被微生物细胞利用后，剩下的酸根会引起发酵液pH值的下降，在培养液中可加入碳酸钙来调节pH值。4、在发酵过程中根据pH值的变化可用流加氨水的方法来调节，同时又可把氨水作为氮源供给。5、以尿素作为氮源进行流加调节pH值6如果仅用酸或碱调节pH值不能改善发酵情况时，进行补料是一个较好的办法发酵过程中泡沫产生的原因是什么？答：由外界引进的气流被机械地分散形成；由发酵过程产生的气体聚结生成的发酵泡沫 过多的持久性泡沫会给发酵带来哪些不利影响？答：使发酵罐的装填系数减少；造成大量逃液，导致产物的损失；泡沫“顶罐”有可能使培养基从搅拌的轴封渗出，增加了染菌的机会；由于泡沫的液位变动，以及不同生长周期微生物随泡沫漂浮或粘附在罐盖或罐壁上，命使微生物生长的环境发生了改变，影响了微生物群体的效果，增加微生物群体的非均一性；影响通气搅拌的正常进行，妨碍了微生物的呼吸，造成发酵异常，导致最终产物产量下降；使微生物菌体提早自溶，这一过程的发展又会促使更多的泡沫生成；为了将泡沫控制在一定范围内，就需加入消泡剂，将会对发酵工艺和产物的提取带来困难。泡沫的组成及存在型：一类是存在于发酵液的液面上，这类气泡所占的比例特别大，这种气泡与下面的液体之间有能分辨的界线；另一种泡沫是出现在黏稠的菌丝发酵液当中，这种气泡分散很细，而且很均匀，也较稳定，泡沫与液体之间没有明显的液体界限，在鼓泡的发酵液中气体分散相占的比例由上而下逐渐增加。化学消泡的原理化学消泡剂是表面活性剂，当把化学消泡剂加入到发酵体系中，由于消泡剂本身的表面张力相对于发酵液来说是比较低的，一旦接触到气泡的表面，将会使气泡膜局部的表面张力降低，力的平衡受到破坏，因而使气泡破裂或合并，最后导致泡沫破裂。对于那些泡沫的表面层存在着极性的表面活性物质而形成双电层时，加入带相反电荷的表面活性剂，可以降低膜的弹性（机械强度），或加入某些具有强极性的物质与起泡剂争夺液膜上的空间，并使液膜的机械强度降低，进而促使泡沫破裂。而当泡沫的液膜具有较大的表面黏度时，加入某些分子内聚力较弱的物质，可降低膜的表面黏度，从而促使液膜的液体流失而使泡沫破裂。化学消泡剂的特点：化学消泡剂必须是表面活性剂，具有较低的表面张力，消泡作用迅速有效；具有一定的亲水性，以使消泡剂对气液界面的分散系数足够大，从而迅速发挥消泡活性；在水中的溶解度必须较少，以保持持久的消泡或抑泡性能；对人、畜及微生物细胞无毒性，从而不影响发酵过程中的微生物生长和代谢，不影响产物的提取分离和产品的质量 应不影响氧在培养液的溶解和传递；必须来源方便、广泛，价格便宜机械有泡的原理：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 优点：不需在发酵液中加入其他物质，减少了由于加入消泡剂所引起的染菌机会和对后继分离工艺的影响。缺点：机械消泡的效果不如化学消泡迅速、可靠，不能从根本上消除引起稳定泡沫的因素，同时它还需要一定的设备和消耗一定的动力。 流加补料的内容包括：碳源、氮源、微量元素、或无机盐及诱导底物流加补料的原则是：控制微生物中间代谢，使之向着有利于产物积累的方向发展。化学消泡剂的特点和类别：是表面活性剂、有亲水性、无毒性、不影响氧在培养液中的溶解和传递、来源方便广泛价格便宜。 天然油脂类、高级醇类、聚醚类、硅酮类、氟化烃类。 影响动物细胞生长、繁殖的环境因素 答:温度、PH、营养成分、溶氧、气体环境、渗透压及其他因素。溶氧浓度过高过低对细胞生长的影响？答：过低时细胞处于缺氧状态，生长代谢将受到阻碍；而过高又对细胞产生毒害作用，是细胞代谢受到抑制。细胞代谢产物CO2对细胞生长的作用？答：CO2既是细胞的代谢产物，也是细胞需要的营养成分，同时还是调节培养基PH的重要物质。天然培养基有哪些？优缺点？答：生物性液体如血清、组织浸出液如胚胎浸出液、凝固剂如血浆。优：营养成分丰富、培养效果良好；缺：成分复杂、个体差异大、来源有限。血清和血浆分别如何取得？答：血液组成：红细胞、白细胞、血小板和血浆。高速离心，分三层：上层为血浆40%多。血浆冷冻到-30度，离心，分层：上层为血清，下层为杂蛋白（少）。广泛使用的血清是什么动物血清？它有何营养成分？答（1）小牛血清和胎牛血清 （2）大分子蛋白质和核酸合成培养基中一般都有哪些营养成分？答：有氨基酸、维生素、糖类、无机离子和其他辅助成分。为什么在要求较高的基础性研究中要用无血清培养液？答：因为血清中含有一定的毒性物质和抑制物质，对细胞有去分化的作用，影响某些细胞功能的表达。在贴壁培养依赖性细胞中，请比较滚瓶培养系统和微载体培养系统？答：滚瓶系统结构简单、投资少、技术成熟、重复性好，但劳动强度大、单位体积提供细胞生长的表面积小和细胞产量低、占用空间大、检测和控制环境条件受到限制。而微载系统比表面积大、容易控制和检测细胞生长情况、培养基利用率高、收获过程简单、放大容易、劳动强度小、占用空间小。细胞固定化的方法主要有吸附、共价贴附、离子/共价交联、包埋和微囊化等。气升式生物反应器优点 与搅拌式生长反应器相比，气升式生物反应器产生的湍流温和而均匀，剪切力相当小，反应器内没有机械运动部件，因而细胞损伤率比较低；同时由于采用直接喷射空气供氧，氧传递速率高；液体循环量大，能使细胞和营养成分均匀地分布于培养基中。 气升式反应器溶氧浓度和PH值是如何控制的？答通过自动调节进入空气的速率控制溶氧 。通过在进气中加入CO2或加入NaOH来控制PH。为什么说采用分批式培养细胞效果不佳？答因为环境随时间变化很大，在培养后期出现营养成分缺乏或抑制性代谢物的积累使细胞难以生存，不能使细胞始终处于最优条件下生长、代谢。流加式培养（补料分批式）特点：能够调节培养环境中营养物质的浓度；由于新鲜培养液的加入，整个过程的体积是变化的。 根据流加控制方式不同，有两种流加式培养方式：无反馈控制流加和有反馈控制流加。动物细胞的连续培养一般是采用灌注培养。 灌注培养优点：采用灌注培养的优越性不仅在于大大提高了细胞生长密度，而且有助于产物的表达和纯化。植物细胞培养基组成包括:无机盐、碳源和能源、维生素、植物生长激素、有机氮源、有机酸、复合物质植物生长素、细胞激动素、赤霉素对植物细胞培养上有何作用？答：植物生长素具有促进细胞分裂的作用并可促进根的形成和生长；细胞激动素对芽的诱导具有重要作用；赤霉素用于细胞形成后的植株在生植物细胞培养基制备时对水有哪些严格要求？答：严格采用蒸馏水或高纯度的去离子水植物细胞培养方法主要有：单倍体细胞培养、原生质体培养、固体培养、液体培养、悬浮培养、固定化培养植物细胞以细胞团形式存在存在原因？答：在间歇培养过程中细胞处于对数生长后期时，开始分泌多糖和蛋白质，或以其他方式形成粘性表面，从而形成细胞团。说说过高的通气速率对植物细胞的生长不利原因？答：过高的通气速率导致反应器内流体动力学胁迫增加，或是溶氧水平较高以至于代谢活力受阻。因而导致生物量减少。植物细胞培养时为什么有时要通入一定量的CO2气体？答：植物细胞能非光合地固定一定浓度的CO2 ，如在空气中混以2%-4%的CO2能够消除高通气速率对长春花细胞生长和次级代谢物产率的影响。因此，对植物细胞培养来说，在要求培养液充分混合的同时， CO2和氧气的浓度只有达到某一平衡时，才会很好地生长，所以植物细胞培养有时间需要通入一定量的CO2等气体。 植物悬浮培养三个基本优点：增加培养细胞与培养液的接触面，改善营养供应；可带走培养物产生的有害代谢产物，避免有害代谢产物局部浓度过高等问题；保证氧的充分供给植物细胞固定化的常用方法有哪些？答海藻酸盐固定化、卡拉胶固定化、琼脂糖固定化、琼脂固定化。为什么说植物细胞固定化培养更有利于次生生物的生成？答：细