最新發(fā)酵工程總結(jié)

1、精品文檔1 緒論1-1 何謂發(fā)酵？生物化學(xué)和工業(yè)上的發(fā)酵有何不同？生物化學(xué)意義上的發(fā)酵 是指細(xì)胞在無氧條件下，分解葡萄糖或有機(jī)物產(chǎn)生能量的過程。 工業(yè)意義上的發(fā)酵 是泛指利用培養(yǎng)細(xì)胞 （包括動(dòng)物、 植物和微生物） 獲得產(chǎn)物的任何有氧或 無氧的過程。1-2 何謂發(fā)酵工程？其主要內(nèi)容是什么？請(qǐng)簡(jiǎn)述其與生物技術(shù)的關(guān)系。發(fā)酵工程是 利用生物體為工業(yè)化生產(chǎn)服務(wù)的一門工程技術(shù)， 即利用生物體的生命活動(dòng)產(chǎn) 生的酶，對(duì)無機(jī)或有機(jī)原料進(jìn)行酶加工（生物反應(yīng)過程） ，獲得產(chǎn)品的工程化技術(shù)。它是研究生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的一門學(xué)科， 其主體包括生物反應(yīng)工程和產(chǎn)品提取、 精制的下 游工程。 主要研究?jī)?nèi)容 ：1）優(yōu)良菌種的選育；

2、2）合適的生物反應(yīng)工程包括生物反應(yīng)過程的優(yōu)化、反應(yīng)器的選擇和下游工程生物技術(shù)是應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理， 依靠生物催化劑 （酶或細(xì)胞） 的作用將物料 進(jìn)行加工以提供產(chǎn)品或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)的技術(shù)。 它包括基因工程、 細(xì)胞工程、 發(fā)酵工程、酶工程、 生化工程等五大工程。 生物技術(shù)的核心是基因工程， 但又離不開發(fā)酵工程。 發(fā)酵工程是基因 工程和酶工程的表達(dá)， 即大部分生物工程的產(chǎn)品均要通過發(fā)酵工程來完成。 所以說， 發(fā)酵工 程在生物工程中是最關(guān)鍵的過程。 現(xiàn)代發(fā)酵工程處于生物技術(shù)的中心地位 ，絕大多數(shù)生物 技術(shù)的目標(biāo)都是通過發(fā)酵工程來實(shí)現(xiàn)的。 因此生物技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域往往就是發(fā)酵工程的 研究對(duì)象。1-

3、3 請(qǐng)簡(jiǎn)述發(fā)酵工程的發(fā)展史。1）基因工程出現(xiàn)之前的時(shí)代（1982 年前）；1859 年發(fā)現(xiàn)發(fā)酵原理、設(shè)計(jì)了便于滅菌的密閉式發(fā)酵罐；1929,1940 年發(fā)現(xiàn)和分離出青霉素，青霉素發(fā)酵、將通氣攪拌引入發(fā)酵工業(yè)； 1956 年谷氨酸等氨基酸、核苷酸等發(fā)酵成功、代謝控制育種理論的建立； 60 年代采用烷烴、乙酸、天然氣等為原料的石油發(fā)酵； 2）基因工程出現(xiàn)后的時(shí)代（1982 年后）。80 年代隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展，人們可定向選育高產(chǎn)菌株；1991 年綜述代謝工程，在對(duì)細(xì)胞內(nèi)代謝網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上開始運(yùn)用基因工程技術(shù)改造 細(xì)胞代謝途徑，以改進(jìn)細(xì)胞性能或提高產(chǎn)物生產(chǎn)能力。組學(xué)的發(fā)展系統(tǒng)工程和合成生物

4、學(xué)1-4 何謂初級(jí)代謝和次生代謝？舉例說明初級(jí)代謝產(chǎn)物和次生代謝產(chǎn)物。初級(jí)代謝： 微生物從外界吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)， 通過分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動(dòng)的物質(zhì)和能量的過程稱為初級(jí)代謝。常見的初級(jí)代謝產(chǎn)物有：乙醇、氨基酸、呈味核苷酸、 有機(jī)酸、多羥基化合物、多糖（黃原膠、結(jié)冷膠） 、糖類和維生素。次生代謝：是相對(duì)于初級(jí)代謝而言的一個(gè)概念。 它是指微生物在一定的生長(zhǎng)時(shí)期， 以初級(jí)代 謝產(chǎn)物為前體，合成一些對(duì)微生物的生命活動(dòng)無必要功能的物質(zhì)的過程。 次生代謝產(chǎn)物大都 是分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合物。根據(jù)其作用，可將其分為抗生素、激素、生物堿、酶和毒素。3滅菌3- 1滅菌的方法有哪幾種？化學(xué)藥劑滅菌（過氧乙

5、酸、次氯酸鈉、二氧化氯、甲醛、過氧乙酸、環(huán)氧乙烷）射線滅菌（紫外線、高能電磁波、放射性物質(zhì)產(chǎn)生的高能粒子）干熱滅菌（160 ° C, 1h ;主要由于氧化作用而死亡：微波加熱滅菌、烘箱加熱滅菌）濕熱滅菌（120 ° C, 30min ;利用飽和蒸汽滅菌）過濾除菌（空氣除菌、料液的過濾除菌）3- 2何謂空消和實(shí)消？各自操作如何？空消：培養(yǎng)基采用連續(xù)滅菌時(shí)，發(fā)酵罐需在培養(yǎng)基滅菌前直接通蒸汽進(jìn)行空罐滅菌（進(jìn)汽t關(guān)閥升壓t保壓30min t降壓后通入無菌空氣t冷卻）;實(shí)消：實(shí)罐滅菌，即分批滅菌，將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其它裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用裝置一起進(jìn)行滅菌。3- 3

6、連續(xù)滅菌流程有哪幾種？各自的特點(diǎn)是什么？連消塔一噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程：由連消泵、連消塔、維持罐和噴淋冷卻器組成 薄板換熱器連續(xù)滅菌流程：由3個(gè)薄板換熱器、維持管組成，節(jié)約了蒸汽和冷卻水噴射加熱連續(xù)滅菌流程：由噴射加熱器、維持管、膨脹閥和真空冷卻器組成3-4簡(jiǎn)述發(fā)酵用無菌空氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。1.?連續(xù)提供一定流量的壓縮空氣，VVM=0.1-2.0 ;2徑氣的壓力一般為 0.2-0.4 Mpa;3. ?進(jìn)入過濾器前空氣的相對(duì)濕度w70% ;4. ?進(jìn)入發(fā)酵罐的空氣溫度可比培養(yǎng)溫度高10-30 ° C;5. ?過濾后空氣的無菌程度為10 -3。3-5空氣過濾除菌流程一般包括哪幾部分？各自的作用

7、是什么?粗過濾器【去除大顆粒塵埃，粗過濾器分為布袋過濾器、油浴洗滌和水霧除塵器 3種】t空氣壓縮機(jī)【供給能量】T貯罐【緩沖排氣壓力，穩(wěn)定氣壓】T油水分離器【去除壓縮空氣中 的大顆粒油水霧】T空氣冷卻器【冷卻壓縮空氣，使其析出水汽】T水分離器【分離壓縮空 氣的水汽】t加熱器【除水后相對(duì)濕度一般為100%，加熱以降至50-60%】t總過濾器【除菌，給全廠提供無菌空氣】t分過濾器【進(jìn)一步除菌，保證各發(fā)酵罐空氣無菌】3-6某生物制藥廠采用空氣冷卻流程一制備無菌空氣，當(dāng)?shù)乜諝庀鄬?duì)濕度 60%?？諝膺M(jìn)入總過濾器時(shí)的狀態(tài)是：相對(duì)濕度60%、壓力0.4MPa，溫度35° C。通過計(jì)算確定，當(dāng)?shù)貧鉁刈?/p>

8、高不能高于多少？（ 10、12、15、20、35° C的飽和水蒸汽壓力分別為1228、1418、1705、2339、 5615Pa）0.622 W = 0 622 牢耳P1=0.1MPa， P2=0.4MPa，t < 12 C? 1= ?2，4Pb1 = Pb2，根據(jù)飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)，得3-7深層過濾除菌的機(jī)理是什么？請(qǐng)簡(jiǎn)述其各自的作用機(jī)制。深層過濾介質(zhì)的孔隙大于微生物。利用顆粒的慣性沖擊、布朗運(yùn)動(dòng)、顆粒與介質(zhì)的靜電引力、重力沉降等作用將細(xì)菌攔截在介質(zhì)中進(jìn)行除菌。一般認(rèn)為慣性、攔截和布朗運(yùn)動(dòng)的作用較大，而重力和靜電引力的作用較小。慣性沖擊作用：當(dāng)灰塵顆粒隨氣流前進(jìn)遇到過濾介質(zhì)時(shí)，

9、氣流受阻而改變方向， 而顆粒因慣性作用仍沿直線向前運(yùn)動(dòng)，與纖維碰撞摩擦而吸附在纖維表面，以此攔截顆粒。攔截滯留作用：在空氣流速較小時(shí)，微粒的流動(dòng)與空氣流線相似， 受纖維所阻時(shí)，改變方向， 繞過纖維前進(jìn)，并在纖維的周邊形成一層邊界滯流區(qū)。而滯流區(qū)的空氣流速更慢， 進(jìn)到滯流區(qū)的微粒慢慢靠近和接觸纖維，從而被粘附滯留。布朗運(yùn)動(dòng)：在很小氣速和較小的纖維間隙時(shí)，則布朗擴(kuò)散作用大大增加了微粒與纖維的接觸機(jī)會(huì)，從而將微粒截留住。重力沉降作用：重力沉降作用是一個(gè)穩(wěn)定的分離作用。 當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對(duì)它的拖 帶力時(shí)，微粒就很容易沉降。大顆粒比小顆粒更易沉降；對(duì)小顆粒來說，只有氣速很慢時(shí)才起作用。一般它與攔

10、截作用相配合， 即在纖維的邊界滯流區(qū)內(nèi)， 微粒的沉降作用提高了攔截 滯留的捕集效率。靜電作用：干空氣與非導(dǎo)體的物質(zhì)（如過濾介質(zhì)纖維）間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦，會(huì)產(chǎn)生誘導(dǎo)電荷。 懸浮在空氣中的微生物微粒大多帶有不同的電荷，如枯草桿菌孢子 20 %帶正電荷，15 %帶負(fù)電荷。這些帶電的微粒就會(huì)受異性電荷的物體吸引而沉降。3-8空氣過濾除菌的設(shè)備主要有哪些？各自的作用是什么?粗過濾器【去除大顆粒塵埃，粗過濾器分為布袋過濾器、油浴洗滌和水霧除塵器 3種】t空氣壓縮機(jī)【供給能量】t貯罐【緩沖排氣壓力，穩(wěn)定氣壓】t油水分離器【去除壓縮空氣中 的大顆粒油水霧】t空氣冷卻器【冷卻壓縮空氣，使其析出水汽】t水分離器【分

11、離壓縮空 氣的水汽】t加熱器【除水后相對(duì)濕度一般為100%，加熱以降至50-60% t總過濾器【除菌，給全廠提供無菌空氣】t分過濾器【進(jìn)一步除菌，保證各發(fā)酵罐空氣無菌】4發(fā)酵技術(shù)4- 1發(fā)酵培養(yǎng)技術(shù)有哪些？各種技術(shù)的特點(diǎn)是什么?分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵、半連續(xù)發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵 分批發(fā)酵：發(fā)酵液體積恒定，發(fā)酵液中物質(zhì)濃度隨時(shí)間而變化；分批補(bǔ)料發(fā)酵：在分批發(fā)酵過程中，間隙或連續(xù)的補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)技術(shù)。由于只有料液的輸入，沒有輸出，因此，發(fā)酵液的體積在不斷增加；半連續(xù)發(fā)酵：補(bǔ)料分批發(fā)酵的基礎(chǔ)上加上間歇放掉部分發(fā)酵液（行業(yè)中稱為帶放）；連續(xù)發(fā)酵：補(bǔ)料的同時(shí)放走發(fā)酵液，發(fā)酵液體積不變。4- 2 ?青簡(jiǎn)述

12、分批培養(yǎng)過程微生物細(xì)胞的典型生長(zhǎng)曲線及其每個(gè)階段的特點(diǎn)。停滯期：剛接種后的一段時(shí)間內(nèi)，因菌種對(duì)新的生長(zhǎng)環(huán)境有一適應(yīng)過程，細(xì)胞數(shù)目和菌量不變的過程加速期：通常很短，比生長(zhǎng)速率可在短時(shí)間內(nèi)從最小升到最大值。對(duì)數(shù)期：細(xì)胞已完全適應(yīng)其周圍環(huán)境后，便進(jìn)入恒定的對(duì)數(shù)或指數(shù)生長(zhǎng)期。減速期：隨著養(yǎng)分的減少，有害代謝物的積累，生長(zhǎng)不可能再無限制地繼續(xù)。這時(shí)雖然細(xì)胞量仍舊在增加，但其比生長(zhǎng)速率不斷下降，細(xì)胞在代謝與形態(tài)方面逐漸蛻化。平衡期：實(shí)際上是一種生長(zhǎng)和死亡的動(dòng)態(tài)平衡，卩【比生長(zhǎng)速率】=a【比死亡速率】，凈生長(zhǎng)速率等于零。由于此時(shí)菌體的次級(jí)代謝十分活躍， 許多次級(jí)代謝產(chǎn)物在此時(shí)大量合成， 菌 的形態(tài)也發(fā)生較大

13、的變化（如菌體分化，染色變淺，形成空胞等）。死亡期：當(dāng)養(yǎng)分耗竭，對(duì)生長(zhǎng)有害代謝物在發(fā)酵液中大量積累便進(jìn)入死亡期。這時(shí)a卩，生長(zhǎng)呈負(fù)增長(zhǎng)。工業(yè)發(fā)酵一般不會(huì)等到菌體開始自溶時(shí)才結(jié)束培養(yǎng)。發(fā)酵周期的長(zhǎng)短不僅取決于前面五期的長(zhǎng)短還取決于 X。（初始濃度）。4- 3簡(jiǎn)述微生物產(chǎn)物合成與細(xì)胞生長(zhǎng)之間的關(guān)系及其工藝控制策略生長(zhǎng)耦聯(lián)型：微生物的生長(zhǎng)、碳水化合物的降解代謝和產(chǎn)物的形成幾乎是平行進(jìn)行的，營養(yǎng)期和分化期彼此不分開，也即代謝產(chǎn)物的生成和細(xì)胞的生長(zhǎng)是同步的和完全耦聯(lián)的【策略： 延長(zhǎng)發(fā)酵周期有利于產(chǎn)物合成】；非生長(zhǎng)耦聯(lián)型：產(chǎn)物一般不是直接或間接來自微生物的產(chǎn)能降解代謝，而是通過兩用代謝途徑合成的，所以產(chǎn)物

14、的生產(chǎn)與細(xì)胞生長(zhǎng)無直接關(guān)系【策略：如次生代謝產(chǎn)物，則以縮短菌體的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，并迅速獲得足夠量的菌體細(xì)胞后延長(zhǎng)生產(chǎn)期，以提高產(chǎn)量】；混合生長(zhǎng)耦聯(lián)型：產(chǎn)物間接的與微生物的初級(jí)產(chǎn)能代謝途徑相關(guān)，這類反應(yīng)產(chǎn)物的生產(chǎn)與細(xì)胞的生長(zhǎng)僅有間接關(guān)系【策略：根據(jù)其耦聯(lián)程度而靈活調(diào)節(jié)】。4-4名詞解釋：比生長(zhǎng)速率：指單位菌體（每克菌體）單位時(shí)間內(nèi)（一小時(shí)）增加的菌體量基質(zhì)比消耗速率：指每克菌體在一小時(shí)內(nèi)消耗營養(yǎng)物質(zhì)的量，它表示細(xì)胞對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)利用的速率或效率。產(chǎn)物比生成速率：指每克菌體在一個(gè)小時(shí)內(nèi)合成產(chǎn)物的量，它表示細(xì)胞合成產(chǎn)物的速度或能力。對(duì)基質(zhì)的細(xì)胞得率系數(shù)【YG】：指每消耗1g （或mol ）基質(zhì)所產(chǎn)生的菌體重

15、。對(duì)基質(zhì)的產(chǎn)物得率系數(shù)【Yp】：指每消耗1g （或mol）基質(zhì)所合成的產(chǎn)物質(zhì)量。dS uX I dPv三 + - +基質(zhì)消耗速率方程擊兀 Yp宙。X是當(dāng)前菌濃度，m是細(xì)菌維持生命活動(dòng)的消耗系數(shù)Luedeking-Piret方程：基本形式為 心=5七卩，是描述產(chǎn)物形成動(dòng)力學(xué)中混合生長(zhǎng)耦聯(lián)型 的模型。5發(fā)酵工藝5- 1培養(yǎng)基的種類有哪些？前體、促進(jìn)劑和抑制劑有何不同？何謂碳分解代謝物阻遏、快速利用氮源、生理酸性和堿性氮源？培養(yǎng)基按純度分為合成培養(yǎng)基 【成分完全已知】和復(fù)合培養(yǎng)基【一些成分不完全明確】； 按狀態(tài)分固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基；按用途分孢子培養(yǎng)基【繁殖孢子用】、種子培養(yǎng)基【培育

16、種子（用于生產(chǎn)的初始菌）用】 、發(fā)酵培養(yǎng)基【生產(chǎn)用】。前體是指加入后能直接在生物合成中結(jié)合到產(chǎn)物分子中而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變 化，但產(chǎn)物的產(chǎn)量卻有較大提高的物質(zhì)【如VB12的氯化鈷】。促進(jìn)劑是指既不是營養(yǎng)物又不是前體但能提高產(chǎn)量的物質(zhì)【如促進(jìn)分散的表面活性劑】。抑制劑是指在發(fā)酵過程中加入某些物質(zhì)會(huì)抑制某些代謝途徑的進(jìn)行，同時(shí)會(huì)使另一代謝途徑活躍，從而使所需產(chǎn)物或正常代謝的中間產(chǎn)物得以積累【甘油發(fā)酵中添加亞硫酸氫鈉】。碳分解代謝物阻遏是指微生物在混合碳源發(fā)酵時(shí)優(yōu)先利用速效碳源（通常為葡萄糖），且該碳源的代謝產(chǎn)物會(huì)抑制其它非速效碳源代謝相關(guān)的基因表達(dá)和蛋白活性，從而影響非速效碳源利用的現(xiàn)象。快

17、速利用氮源 即無機(jī)氮源，包括氨水、硝酸鹽、銨鹽。無機(jī)氮源被菌體作為氮源利用后，培養(yǎng)液中就留下了酸性或堿性物質(zhì)，經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無機(jī)氮源叫生理酸性氮源，代謝后產(chǎn)生堿性物質(zhì)的無機(jī)氮源（NOf）稱為生理堿性氮源5- 2最適pH與微生物生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成的相互關(guān)系有哪幾種？如何確定某一微生物發(fā)酵的生 長(zhǎng)和產(chǎn)物形成的最佳 pH?又如何控制其 pH?最適pH與微生物生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成的相互關(guān)系有：卩、Qp都有一個(gè)相同的較寬的最適pH范圍；或Qp）的最適pH范圍一個(gè)很窄、一個(gè)很寬；和Qp對(duì)pH都很敏感，但最適 pH又相同；和Qp對(duì)pH都很敏感，但最適 pH卻不相同?！沮啵壕w生長(zhǎng)；Qp：產(chǎn)

18、物合成】菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的最適 pH根據(jù)實(shí)驗(yàn)來確定 。發(fā)酵過程pH的控制方法：1 ）流加酸：HCI;2）補(bǔ)加氨水或尿素：3）碳酸鈣：中和產(chǎn)生 CO24 ）補(bǔ)料控制pH5- 3何謂呼吸強(qiáng)度、耗氧速率、臨界溶氧濃度？呼吸強(qiáng)度：表示微生物的相對(duì)需氧量，指單位重量干菌體在單位時(shí)間內(nèi)消耗的氧量; 耗氧速率：是指單位體積培養(yǎng)液在單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞攝?。ɑ蛳模┭醯牧浚卜Q攝氧速率;臨界溶氧濃度：各種細(xì)胞對(duì)溶解氧濃度有一個(gè)最低要求，即發(fā)酵過程不需要使溶氧濃度達(dá)到或接近飽和值，只是超過此一氧濃度即可。此時(shí)溶氧濃度就稱為“臨界溶氧濃度”。5-4氧傳遞速率方程是什么？氧傳遞阻力主要是什么？影響氧傳遞的因素有哪些？請(qǐng)

19、簡(jiǎn)述 攪拌與通風(fēng)影響溶氧的的機(jī)制。請(qǐng)舉出幾種氧載體。氧的傳遞速率方程或溶氧速率方程為：式中OTR 單位體積培養(yǎng)液中氧的傳遞速率，mfil/L s;XL 以氧濃度為推動(dòng)力的總傳遞系數(shù)，呂一代液界面的比表面積，mf/nP：C4-溶液中氧飽和濃度.wl/L;溶解氧旅度，主要傳遞阻力 是氣液相間氧傳遞過程；影響氧傳遞的因素 有溶氧系數(shù)（KLa）和傳遞推動(dòng)力（C*-Cl ）；攪拌能夠顯著提高溶氧系數(shù)，具體表現(xiàn)為：1）1攪拌能把大的空氣氣泡打成微小氣泡，a和氣液的接觸時(shí)間增大；2）1攪拌使液體作渦流運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)了氣泡的運(yùn)動(dòng)路線，即增加了氣液的接觸時(shí)間；3）1攪拌使發(fā)酵液呈湍流運(yùn)動(dòng)，從而減少氣泡周圍液膜的厚度

20、，減少液膜阻力；4）1攪拌使菌體分散，避免結(jié)團(tuán)，有利于固液傳遞中的接觸面積的增加，使推動(dòng)力均一。 氧載體包括：液態(tài)烷烴、正十二烷、正十六烷、全氟化碳、油酸、硅油、豆油。5-5發(fā)酵過程中泡沫是如何形成的？如何控制泡沫？常用的消泡劑有哪些？請(qǐng)具體寫出幾 個(gè)代表性消泡劑。在微生物深層培養(yǎng)過 程中由于通氣和攪拌、代謝 氣體的逸出以及培養(yǎng)基中 糖、蛋白質(zhì)、代謝物等穩(wěn)定 泡沫的表面活性物質(zhì)的存 在，使發(fā)酵液中產(chǎn)生一定數(shù) 量的泡沫。控制泡沫有兩種方法： 機(jī)械消泡：在攪拌軸上方安 裝消沫漿，泡沫借旋風(fēng)離心 場(chǎng)而消泡?；瘜W(xué)消泡：利用消泡劑以降 低液膜的機(jī)械強(qiáng)度或降低 液膜的表面粘度進(jìn)行消泡。消泡劑的種類L天然油

21、脂消 泡一 劑聚醛類高級(jí)醇類有玉米袖*米糠油、豆油、棉子油、魚油及豬油等。 消沫能力較差.使用時(shí)最好用新鮮油脂。聚氧丙烯甘油和聚氧乙烯氧丙烯廿油4又稱袍敵h用 量為消沫能力比植物油大10倍以 上.前者親水性差.抑泡性能比消泡強(qiáng)，后者親水 性好，涓沫能力強(qiáng)，在粘稠發(fā)酵液中使用效果比在 稀薄發(fā)酵液中好。十八醇?xì)齿^常用的一種，與冷榨豬油一起控制青霉 素發(fā)酵的泡沫，敗果較好。聚二醇具有消沫效果持 罠的特點(diǎn).尤其適用于霉菌發(fā)酵.聚二甲基硅氧烷及其衍生物，其分子結(jié)構(gòu)通式為乂 LSKCH#它是無色液體不溶 于水，常與分敞劑（微晶創(chuàng)O/起便用，秋適用于 微堿性的放線菌利細(xì)菌發(fā)酵"輕基聚二甲基硅氧烷含

22、婭基的親水性的硅酮消沫, 如若m Ao6生物反應(yīng)器6- 1何謂生物反應(yīng)器？ 一個(gè)良好的生物反應(yīng)器應(yīng)具備什么條件？生物反應(yīng)器指提供適宜細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成的各種條件，促進(jìn)細(xì)胞的新陳代謝，在低消耗下獲得高產(chǎn)量的一種反應(yīng)設(shè)備。一個(gè)優(yōu)良的生物反應(yīng)器應(yīng)具備的條件：1) ?吉構(gòu)簡(jiǎn)單；2) ?不易染菌；3) 痕好的液體混合性能；4) 1較高的傳質(zhì)傳熱速率；5) 彈位時(shí)間單位體積的生產(chǎn)能力高；6) 1同時(shí)還應(yīng)具有配套而又可靠的檢測(cè)和控制儀表。6- 2常見的通風(fēng)發(fā)酵罐有哪些？分別描述它們各自的結(jié)構(gòu)特征及優(yōu)缺點(diǎn)。1通用式發(fā)酵罐【既有機(jī)械攪拌裝置，又有壓縮空氣分布裝置】技術(shù)成熟，通用性好，性能穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能耗大，

23、造價(jià)高 2機(jī)械攪拌式自吸式發(fā)酵罐【利用機(jī)械攪拌的高速旋轉(zhuǎn)而吸入空氣】省去了壓縮機(jī)；吸程短，易染菌，剪切損傷大3氣升式發(fā)酵罐【是指利用空氣的提升作用而使發(fā)酵液循環(huán)，沒有機(jī)械攪拌】結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，避免染菌，能耗低，供氧好，無攪拌剪切；不適宜高粘度或固含量大的發(fā)酵4噴射自吸式發(fā)酵罐 【利用噴射吸氣裝置吸入空氣而進(jìn)行氣液混合】三相混合與分散良好，溶氧速率高，能耗低，無需提供壓縮空氣；較易染菌6- 3通用式發(fā)酵罐與氣升式發(fā)酵罐有何區(qū)別？?jī)烧叩闹饕獏^(qū)別在于：1) ?氣升罐功率消耗 比通用式罐低；2) ?總功率相同時(shí)，氣升罐的 氧傳遞速率 比通用式罐高；3) 1氣升罐比通用式罐 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且沒有機(jī)械軸封；

24、4) ?氣升罐對(duì)細(xì)胞的 剪切作用 比通用式罐要小得多。6-4厭氧菌培養(yǎng)的特點(diǎn)是什么？酒精發(fā)酵罐為什么沒有機(jī)械攪拌裝置？厭氧菌的氧化與有機(jī)物的還原耦合，因而形成較少的ATP,其細(xì)胞得率比需氧菌少許多。酒精發(fā)酵罐屬于厭氧發(fā)酵罐，發(fā)酵過程不需要供氧，且產(chǎn)生的CO2氣體可以起到類似氣升式 罐一般的混合效果，因此沒有機(jī)械攪拌裝置。6-5什么是固體發(fā)酵？其有何優(yōu)缺點(diǎn)？請(qǐng)簡(jiǎn)述影響固體發(fā)酵的因素。幾種固體發(fā)酵罐有何共同特點(diǎn)？所謂固體發(fā)酵是指，在濕含量低于90%或不含或很少自由水的固體或含固體顆粒培養(yǎng)基中 的發(fā)酵。優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)率高；抗污染強(qiáng)；裝料系數(shù)大；部分微生物生長(zhǎng)更好；可以以加工業(yè)殘?jiān)鼮樵希?降低生產(chǎn)成本；提

25、取產(chǎn)物所需的溶劑少；發(fā)酵廢物的處理簡(jiǎn)單，可直接干燥作為動(dòng)物飼料。缺點(diǎn)：物料攪拌難，混合不均，控制不易；傳熱性質(zhì)差，溫度控制難；發(fā)酵參數(shù)難以檢測(cè)； 不太適合細(xì)菌生長(zhǎng)；研究不透徹，目前往往依靠經(jīng)驗(yàn)。影響固體發(fā)酵的因素 主要有合適菌株的篩選、最適基質(zhì)的確定和控制參數(shù)的優(yōu)化。 共同特點(diǎn)是都嚴(yán)格控制了固體發(fā)酵中氧的傳遞、溫度和基質(zhì)的濕含量。7基因工程菌的培養(yǎng)7- 1影響工程菌不穩(wěn)定的因素有哪些？培養(yǎng)基的組成：質(zhì)粒在豐富培養(yǎng)基比在低限培養(yǎng)基中更加不穩(wěn)定。合成培養(yǎng)基往往有利于宿主細(xì)胞的生長(zhǎng)，但不利于外源基因的表達(dá)；培養(yǎng)溫度：通常低溫有利于重組質(zhì)粒的穩(wěn)定遺傳；菌體的比生長(zhǎng)速率：如果宿主菌的比生長(zhǎng)速率比工程菌的

26、大，質(zhì)粒將嚴(yán)重丟失；控制基因的過量表達(dá)：外源基因表達(dá)水平越高，重組質(zhì)粒就越不穩(wěn)定。7- 2何謂高密度培養(yǎng)？重組大腸桿菌的高密度培養(yǎng)的關(guān)鍵和核心是什么？其培養(yǎng)技術(shù)有哪 幾種？ 高密度培養(yǎng) 是指提高菌體的發(fā)酵密度， 最終提高產(chǎn)物的比生產(chǎn)率 （單位體積單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物 的產(chǎn)量）的一種培養(yǎng)技術(shù)，通常指分批補(bǔ)料發(fā)酵技術(shù)。關(guān)鍵是補(bǔ)料策略，即根據(jù)工程菌的生長(zhǎng)特點(diǎn)及產(chǎn)物的表達(dá)方式采取合理的營養(yǎng)流加方案，合理流加碳源降低葡萄糖效應(yīng)常見的流加技術(shù)：恒速流加、變速流加、指數(shù)流加、反饋流加。7- 3請(qǐng)簡(jiǎn)述畢赤酵母作為外源蛋白表達(dá)系統(tǒng)的原理。何謂“三段法”？重組畢赤酵母高密度培養(yǎng)時(shí)應(yīng)注意哪些問題?畢赤酵母為甲醇利用型酵母

27、，能以甲醇為唯一碳源和能源生長(zhǎng)。甲醇利用途徑的第一個(gè)酶為醇氧化酶（AOX）。生長(zhǎng)在限量甲醇中的細(xì)胞能誘導(dǎo)出大量該酶，而生長(zhǎng)在甘油、葡萄糖或 乙醇中的細(xì)胞卻不能產(chǎn)生該酶。因此，可利用醇氧化酶基因（AOX1）作為強(qiáng)啟動(dòng)子來構(gòu)建表達(dá)系統(tǒng)而高效表達(dá)外源蛋白。三段法：第一階段，在甘油或葡萄糖為碳源的合成培養(yǎng)基中進(jìn)行工程菌的分批培養(yǎng)，以積累菌體細(xì)胞；第二階段，在限制生長(zhǎng)速率下流加甘油或葡萄糖的流加補(bǔ)料培養(yǎng)，以進(jìn)一步提高菌體量；第三階段，即誘導(dǎo)階段，開始較低速度流加甲醇，以誘導(dǎo)外源蛋白的表達(dá)?！驹摴に嚨闹饕獌?yōu)點(diǎn)是：1）提高細(xì)胞存活力；2）縮短誘導(dǎo)時(shí)間；3）提高重組蛋白的生產(chǎn) 速率。但是過量甘油的流加，又將抑

28、制甲醇利用途徑，導(dǎo)致外源蛋白的表達(dá)水平降低】重組畢赤酵母的大規(guī)模培養(yǎng)的高密度培養(yǎng)時(shí)要注意控制代謝副產(chǎn)物乙醇的量，同時(shí)還要注意控制甲醇的流加量，它們都將抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)，后者還將影響表達(dá)水平。8動(dòng)植物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)8- 1動(dòng)植物細(xì)胞與微生物細(xì)胞的區(qū)別是什么?匕對(duì)動(dòng)物細(xì)胞而言，無細(xì)胞壁、營養(yǎng)要求髙、生長(zhǎng)緩慢、 大部分屬錨地依賴性細(xì)胞，因此，對(duì)環(huán)境（pH.溫度、® 氧剪切、壓力等）敏感、培養(yǎng)基昂貴（需要N輸錐生素* 血請(qǐng)零h培養(yǎng)時(shí)無菌要求高、若采用懸浮培養(yǎng)通常需漿 細(xì)胞依附在載體上即微載體培養(yǎng)h2對(duì)植物細(xì)胞而言.雖有細(xì)胞壁，可象微牛物一樣進(jìn)行懸浮 培養(yǎng)，但對(duì)環(huán)境的附受力比微生物細(xì)胞基得多，

29、而口通常只 有在高密度時(shí)才能分泌次生代謝產(chǎn)物，同樣，生長(zhǎng)緩慢，導(dǎo) 致培養(yǎng)是無菌要求高，但其營養(yǎng)要求較動(dòng)物細(xì)胞簡(jiǎn)單。8- 2動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)方法有哪些?培莽方法依阿在固體載體農(nóng)面的培養(yǎng)方法"有轉(zhuǎn)瓶、 中空纖維、玻璃珠、微戟體紊統(tǒng)等口”懸浮培養(yǎng) 細(xì)胞在反應(yīng)器中自由懸浮生長(zhǎng)的晤養(yǎng)方法*'一 u J將細(xì)胞吸附在固體吸附剖農(nóng)面而吸附法便細(xì)胞周定化的方法.固定化 培養(yǎng)*離子/共價(jià)交聯(lián)法雙功能試劑卄m吐酣吐利用共價(jià)鍵將動(dòng)物細(xì)胞與固相栽開折貼附吃體第合的固定化方法0一包埋法T微囊法動(dòng)物煙胞包埋在多孔我體內(nèi)部，瓊 脂粧凝膠.海藻酸鈣凝膠包埋弦 用一層親水性的半透膜將細(xì)胞包 埋在珠狀的微11里I如

30、聚賴報(bào)酸/ 海藻戰(zhàn)沱。8- 3何謂灌注培養(yǎng)和微載體培養(yǎng)？動(dòng)物細(xì)胞在微載體表面的生長(zhǎng)機(jī)制是什么？灌注培養(yǎng)：指細(xì)胞接種后進(jìn)行培養(yǎng)， 一方面新鮮培養(yǎng)基不斷地加入反應(yīng)器內(nèi)， 另一方面又將 培養(yǎng)液連續(xù)不斷地取出，但細(xì)胞留在反應(yīng)器內(nèi)，使細(xì)胞處于不斷的營養(yǎng)狀態(tài)中。【細(xì)胞密度高，利用時(shí)間長(zhǎng)，浪費(fèi)少，避免代謝總產(chǎn)物和有毒代謝副產(chǎn)物的抑制作用】微載體培養(yǎng)技術(shù)就是將動(dòng)物細(xì)胞吸附在微載體表面而進(jìn)行的一種懸浮培養(yǎng)技術(shù)?！疚⑤d體是指直徑在60250叩，能適用于貼壁細(xì)胞生長(zhǎng)的微珠。微載體一般是由天然葡聚糖或者各 種合成的聚合物組成】錨地依賴性細(xì)胞在微載體表面上的增殖，要經(jīng)歷粘附和貼壁、生長(zhǎng)、擴(kuò)展成單層三個(gè)階段。粘附和貼壁：

31、經(jīng)過數(shù)小時(shí)的低速攪拌增加細(xì)胞與微載體的接觸，細(xì)胞通過靜電作用和范德華力貼附在微載體上。生長(zhǎng)：選擇最適的生長(zhǎng)條件可使生長(zhǎng)迅速。擴(kuò)展成單層：與微載體表面有關(guān)。微載體表面光滑時(shí)細(xì)胞擴(kuò)展快，表面多孔則擴(kuò)展慢。8-4微生物、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)用的機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的主要區(qū)別是什么？動(dòng)植物細(xì)胞發(fā)酵罐中將通用式發(fā)酵罐中對(duì)細(xì)胞剪切損傷較大的攪拌器和通氣裝置改為對(duì)細(xì) 胞損傷較小的。攪拌軸中空通氣，預(yù)先將氣液混合，并通過籠網(wǎng)消泡，再將無泡的有氧氣混合的培養(yǎng)液供入 發(fā)酵罐?！倦m然深層通氣，但不產(chǎn)生氣泡，細(xì)胞不與氣泡接觸，避免了氣泡損傷：？攪拌剪切力小，混合性能良好】 【進(jìn)行氣液交換的液體量有限，導(dǎo)致溶氧系數(shù)?。唤Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以 放大，易產(chǎn)生死角，不宜長(zhǎng)期連續(xù)使用】動(dòng)植物細(xì)胞發(fā)酵培養(yǎng)其實(shí)也適宜用大氣泡的氣升式發(fā)酵罐，無剪切損傷，氣泡損傷小9發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究?jī)?nèi)容 細(xì)胞生長(zhǎng)和死亡動(dòng)力學(xué); 基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)； 氧消耗動(dòng)力學(xué)； CO2生成動(dòng)力學(xué)； 產(chǎn)物合成和降解動(dòng)力學(xué); 代謝熱生成動(dòng)力學(xué)。9- 1名詞解釋：細(xì)胞得率系數(shù)、產(chǎn)物得率系數(shù)、理論得率系數(shù)、比生長(zhǎng)速率、比生成速率、比消耗速率、維持系數(shù)。F 土成細(xì)胞的質(zhì)呈M細(xì)胞得率系數(shù)：-“生成產(chǎn)物的質(zhì)量 A尸