最新發(fā)酵工藝作業(yè)答案

1、精品文檔第一章菌種與種子擴(kuò)大培養(yǎng)1能源問題是全球面臨的問題，生物工程將如何解決？答：利用微生物或酶工程技術(shù)從生物體生產(chǎn)生物燃料，主要表現(xiàn)在沼氣發(fā)酵、酒精發(fā)酵、氫 燃料的研發(fā)、生物柴油等方面，另外在石油開發(fā)中，利用微生物作為二次采油、石油精煉等手段也是一定程度上緩解能源問題。并且利用生物工程技術(shù)在能源資源的回收利用等方面也 是可行的方法。2、 比較固體培養(yǎng)與液體培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)。答：固體培養(yǎng)（曲法培養(yǎng)）特點(diǎn)：酶活力高，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，曲層需翻動(dòng)。液體培養(yǎng)特點(diǎn)：培養(yǎng)條件易控制，如溫度，pH等，但易染菌，要求無菌。3、菌種擴(kuò)大培養(yǎng)的目的和意義是什么？答：目的： 為每次發(fā)酵罐的投料提供相當(dāng)數(shù)量的、代謝旺盛的

2、種子意義：有利于縮短發(fā)酵時(shí)間，提高發(fā)酵罐的利用率，也有利于減少染菌的機(jī)會(huì)4、工業(yè)生產(chǎn)用菌種的基本要求有什么？答：培養(yǎng)基原料來源廣、廉價(jià)； 培養(yǎng)條件易控制； 發(fā)酵周期短； 菌株高產(chǎn)； 抗病毒（噬菌體）能力強(qiáng)； 菌株性狀穩(wěn)定，不易變異退化； 菌體本身不能是病原菌；5、種子罐級數(shù)的選擇取決于那些因素？答：種子的性質(zhì)（生長繁殖性能）； 孢子瓶中孢子的密度（密度大則級數(shù)少）； 孢子發(fā)芽及菌絲繁殖速度； 發(fā)酵罐中種子的最低接種量（一般10%）； 種子罐與發(fā)酵罐的容積比；6、簡述加大接種量的優(yōu)缺點(diǎn) 。答：優(yōu)點(diǎn)：縮短發(fā)酵周期；減少染菌機(jī)會(huì)；提高設(shè)備利用率缺點(diǎn)：種子培養(yǎng)費(fèi)時(shí)； 增加級數(shù)； 代謝廢物多7、簡述防止

3、菌種衰退的方法。答：盡可能滿足其營養(yǎng)條件、培養(yǎng)條件，避免有害因素影響； 盡量減少傳代次數(shù)； 采用幼齡菌種；第二章 培養(yǎng)基及其制備1. 微生物發(fā)酵培養(yǎng)基的碳源主要有哪幾種？答：碳酸氣、淀粉水解糖、糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液等、醋酸、甲醇、乙醇等死喲偶化工產(chǎn)品功能：提供能量、構(gòu)成菌體、代謝產(chǎn)物的物質(zhì)基礎(chǔ)；2. 微生物發(fā)酵培養(yǎng)基的氮源主要有哪幾種？答：豆餅或蠶蛹水解液、味精廢液玉米漿、酒糟水等有機(jī)氮尿素、硫酸銨、氨水、硝酸鹽等無機(jī)氮、氣態(tài)氮功能：構(gòu)成菌體、含氮代謝物；3. 淀粉的水解方法主要有什么？試進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較？ 答：(1) 酸解法：以酸為催化劑，高溫高壓轉(zhuǎn)化優(yōu)點(diǎn)：簡單、設(shè)備少、時(shí)間短缺點(diǎn)：設(shè)備易腐

4、蝕、要耐高溫高壓，有副反應(yīng)；淀粉粒小、濃度不能太高。(2) 酶解法：淀粉酶，包括液化(a淀粉酶)和糖化(糖化酶)兩步雙酶水解法制葡萄糖的優(yōu)點(diǎn)：(1) 淀粉水解是在酶的作用下進(jìn)行的，酶解的反應(yīng)條件比較溫和。(2) 酶作用的專一性強(qiáng)，淀粉的水解副反應(yīng)少， 因而水解糖液純度高， 淀粉的轉(zhuǎn)化率高。(3) 可在較高淀粉濃度下水解(40%比酸水解高一倍)。(4) 由于微生物酶制劑中菌體細(xì)胞的自溶，糖液的營養(yǎng)物質(zhì)較豐富，發(fā)酵培養(yǎng)基的組成可簡化。(5) 用酶法制得的糖液顏色淺、較純凈、無苦味、質(zhì)量高，有利于糖液的精制。 雙酶水解法制葡萄糖的缺點(diǎn)：時(shí)間長(2-3天)、設(shè)備多、條件(適合酶水解)較多、過濾困難(3

5、) 酸酶結(jié)合法 酸酶法：先將淀粉酸水解為糊精或低聚糖，再用糖化酶水解為葡萄糖。優(yōu)點(diǎn)：用酸量較少，產(chǎn)品顏色淺，糖液質(zhì)量高 酶酸法：先用 a淀粉酶液化，再用酸水解為葡萄糖。優(yōu)點(diǎn)：糖液色澤較淺4. 培養(yǎng)基工業(yè)滅菌的方法主要是采用蒸汽滅菌，其滅菌的原理是什么？滅菌過程符合對數(shù)殘 留定律，寫出理論滅菌時(shí)間的計(jì)算公式。答：原理；蒸氣釋放熱量，使微生物蛋白質(zhì)變性。滅菌時(shí)間計(jì)算：t =(2.303/k) x lnN0/Nt式中N0、Nt分別為單位體積培養(yǎng)基滅菌前后菌數(shù)，滅菌速度常數(shù)K第三四五章1、檸檬酸發(fā)酵過程中有哪幾個(gè)控制要點(diǎn)，如何控制？ 答：(1) EMP暢通無阻控制Mn+、NH4+濃度，解除檸檬酸對 P

6、FK的抑制。(2) 通過CO2固定反應(yīng)生成 C4二羧酸，強(qiáng)化這一反應(yīng)。(3) 檸檬酸后續(xù)酶的活性喪失或很低，控制培養(yǎng)基中的Fe2+的濃度。2、簡述二氧化碳固定反映對于提高檸檬酸產(chǎn)率的意義。 答：通過CO2固定反應(yīng)提供C4二羧酸192 / 180 = 106.6%C6H8O7C6H12O6(C 沒有增加)可見，CO2固定反應(yīng)堆與檸檬酸發(fā)酵的重要性。2、寫出谷氨酸發(fā)酵的最理想途徑，說明CO2固定化反應(yīng)的重要性。答：途徑：葡萄糖經(jīng)糖酵解(EMP途徑)和己糖磷酸支路(HMP途徑)生成丙酮酸，再氧 化成乙酰輔酶 A （乙酰COA ）,然后進(jìn)入三羧酸循環(huán)，生成 a 酮戊二酸。a 酮戊二酸在 谷氨酸脫氫酶的

7、催化及有 NH4+存在的條件下，生成谷氨酸。即，谷氨酸的生物合成途徑包括EMP、HMP、TCA循環(huán)、DCA循環(huán)和CO2固定作用等 體系中如果不存在 CO2固定反應(yīng)，則有：3/2 C6H12O6+ NH4+= C5H9O4 N + 4 CO2 產(chǎn)率：147 /（180*3/2 ） =54.4%體系中存在CO2固定反應(yīng)，則有：C6H12O6+ NH4+= C5H9O4 N + CO2 產(chǎn)率：147 / 180 = 81.7%可見，在GA的生物合成過程中，CO2固定反應(yīng)對于產(chǎn)率的提高有著多么重要的作用。3、谷氨酸產(chǎn)生菌之所以能夠合成、積累并分泌大量的GA，其菌種內(nèi)在的原因有哪些？答：通常谷氨酸發(fā)酵采

8、用的菌種都是生物素缺陷型，而生物素又是菌體細(xì)胞膜合成的必須物質(zhì)，生物素是不飽和脂肪酸合成過程中所需的乙酰CoA的輔酶。生物素缺陷型菌種因不能合成生物素，從而抑制了不飽和脂肪酸的合成。因此，可以通過控制生物素的濃度，來實(shí)現(xiàn) 對菌體細(xì)胞膜通透性的調(diào)節(jié)。細(xì)胞膜通透性的調(diào)節(jié)對于GA發(fā)酵時(shí)非常重要的，當(dāng)菌體進(jìn)入產(chǎn)物合成期時(shí)，開始有 GA的產(chǎn)生，這是如果能夠大量的把產(chǎn)物及時(shí)的排泄到細(xì)胞膜外， 可以解除GA對L谷氨酸脫氫酶活性的抑制作用，從而實(shí)現(xiàn)由Glucose到GA的高效率轉(zhuǎn)化。5、谷氨酸發(fā)酵過程中，生物素/ VH ）作用表現(xiàn)在那幾個(gè)方面？答：生物素是脂肪酸生物合成中乙酰-CoA羧化酶的輔酶，生物素促進(jìn)脂

9、肪酸合成，再由脂肪酸合成磷脂。選育生物素缺陷型菌株，阻斷生物素合成，最終導(dǎo)致磷脂合成不足，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)不完整，提高細(xì)胞膜的谷氨酸通透性。因此，控制生物素的含量可以改變細(xì)胞膜的成 分，進(jìn)而改變膜的透性、谷氨酸的分泌和反饋調(diào)節(jié)。第六 七 章1. 簡述腺苷酸生物合成的主要過程。答/ 1）從頭合成途徑：通過利用一些簡單的前體物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳單位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的過程稱為從頭合成途徑。 次黃嘌呤核苷酸的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP,由5 -磷酸核糖合成 PRPP（1 -焦磷酸-5 -磷酸核糖）。然后再經(jīng)過大約 10步反應(yīng)，合成第一個(gè)嘌呤 核苷酸一次黃苷

10、酸/ IMP ）。 IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸/ AMP-S ）,然后裂解產(chǎn)生 AMP ;/ 2 ）補(bǔ)救合成途徑：又稱再利用合成途徑。指利用分解代謝產(chǎn)生的自由嘌呤堿合成嘌呤核 苷酸的過程。這一途徑可在大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行。其反應(yīng)為：腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶A + PRPP t AMP + PPi2. 試述嘌呤核苷酸生物合成過程的特點(diǎn)。答：合成過程是在 5'磷酸核糖基礎(chǔ)上進(jìn)行的； 組成嘌呤環(huán)的各元素是逐個(gè)壘加到核糖的C1上去的，先合成咪唑環(huán)，隨著嘌呤環(huán)的生成，5'-核苷酸應(yīng)運(yùn)而生。第一個(gè)被合成的核苷酸是IMP。 AMP、GMP是由IMP

11、轉(zhuǎn)化而生成的。3. 簡述尿苷酸生物合成的主要過程。答：尿苷酸的合成：/1 ）全合成途徑：首先在氨基甲酰磷酸合成酶H的催化下以CO2、ATP和谷氨酰胺為原料合成氨基甲酰磷酸； 在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶的催化下氨甲酰磷酸與天冬氨酸縮合生成氨甲酰天冬氨酸，再脫水、脫氨生成乳清酸； 乳清酸接受 PRPP的5'-磷酸核糖生成乳清酸核苷酸，再進(jìn)一步脫羧生成尿嘧啶核苷酸(UMP)(2) 補(bǔ)救合成途徑：UR在尿苷胞苷激酶和 ATP作用下形成UMP4. 簡述青霉素G生物合成的主要過程。答：青霉素G的合成：三肽合成酶、異青霉素合成酶青霉素?；痑-氨基己二酸 + 半胱氨酸 + 頡氨酸 f 異青霉素 N f酰基轉(zhuǎn)

12、移6-APA f 青霉素G6-APA ( 6氨基青霉烷酸)：3 -內(nèi)酰胺類抗生素的重要中間體5. 舉例說明何謂分解產(chǎn)物阻遏”。答：如“葡萄糖效應(yīng)”指青霉素發(fā)酵受葡萄糖抑制的現(xiàn)象，是由于葡萄糖的分解產(chǎn)物阻遏了ACV三肽合成酶的合成，從而影響了青霉素的合成。即某種物質(zhì)的分解產(chǎn)物阻遏了次級代 謝產(chǎn)物的合成的這種現(xiàn)象稱為分解產(chǎn)物阻遏。6. 簡述抗生素生物合成的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制。答;調(diào)節(jié)機(jī)制分類：(1) 微生物生成一種誘導(dǎo)劑或激活劑，以啟動(dòng)抗生素的生物合成；(2 )由一個(gè)小分子物質(zhì)作為輔助阻遏劑或抑制劑，阻遏或抑制抗生素的合成酶的形成。調(diào)劑機(jī)制：(1 )細(xì)胞生長期到抗生素產(chǎn)生期的過渡：次級代謝產(chǎn)物的生成：菌

13、體生長達(dá)到相對靜止期才開始，在細(xì)胞正常生長階段，抗生素合成酶處于抑制狀態(tài)。(2) 酶的誘導(dǎo)作用：結(jié)構(gòu)基因編碼控制酶的產(chǎn)生，在沒有酶底物時(shí)無活性， 當(dāng)加入底物時(shí)，結(jié)構(gòu)基因開始表達(dá)酶，這一過程稱為“誘導(dǎo)”。(3) 分解代謝產(chǎn)物的調(diào)節(jié)控制：分解產(chǎn)物阻遏(4 )磷酸鹽的調(diào)節(jié)：高濃度的磷酸鹽對多種抗生素有阻遏和抑制作用(5) NH4+的抑制作用：高濃度的無機(jī)氨態(tài)氮會(huì)促進(jìn)微生物生長，但抑制抗生素合成。(6) 初級代謝調(diào)節(jié)對次級代謝的作用：許多次級代謝產(chǎn)物來自初級代謝的關(guān)鍵中間體。(7) 次級代謝的反饋抑制：許多抗生素能抑制自身的合成(8 )次級代謝的能荷調(diào)節(jié)：高能荷抑制一些次級代謝酶，影響次級代謝產(chǎn)物生成

14、。7. 扼要闡述初級代謝與次級代謝的關(guān)系答；在微生物的新陳代謝中，先產(chǎn)生初級代謝產(chǎn)物，后產(chǎn)生次級代謝產(chǎn)物。初級代謝是次級代謝的基礎(chǔ)，它可以為次級代謝產(chǎn)物合成提供前體物和所需要的能量；初級代謝產(chǎn)物合成中的關(guān)鍵性中間體也是次級代謝產(chǎn)物合成中的重要中間體物質(zhì)；在菌體生長階段，被快速利用的碳源的分解物阻遏了次級代謝酶系的合成；因此，只有在對數(shù)后期或穩(wěn)定期，這類碳源被消耗完之后，解除阻遏作用，次級代謝產(chǎn)物才能得以合成。而次級代謝則是初級代謝在特定 條件下的繼續(xù)與發(fā)展，可避免初級代謝過程中某種(或某些)中間體或產(chǎn)物過量積累對機(jī)體 產(chǎn)生的毒害作用第八章發(fā)酵動(dòng)力學(xué)一、名詞解釋：發(fā)酵動(dòng)力學(xué)：研究發(fā)酵過程中的菌體

15、生長、基質(zhì)消耗、產(chǎn)物生成的動(dòng)態(tài)平衡及其內(nèi)在規(guī)律。最低培養(yǎng)基：由單一碳源葡萄糖與無機(jī)鹽組成，葡萄糖既是能源，又是構(gòu)成菌體的材料完全培養(yǎng)基：由葡萄糖、無機(jī)鹽等組成，還有酵母浸膏、蛋白胨等。能量生長偶聯(lián)型：當(dāng)構(gòu)成菌體的材料充裕時(shí)，菌體的生長受制于ATP的供應(yīng)，這種生長就是能量偶聯(lián)型生長能量生長非偶聯(lián)型：在ATP供應(yīng)充分，而合成細(xì)胞的材料受限制時(shí)，這時(shí)的生長就是能 量生長非偶聯(lián)型分批培養(yǎng)：是目前微生物培養(yǎng)的最基本的方式，即在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)一次性投入有限數(shù) 量的營養(yǎng)物進(jìn)行培養(yǎng)的方法，包括設(shè)備滅菌、種子培養(yǎng)、發(fā)酵操作幾個(gè)單元步驟。連續(xù)培養(yǎng)：當(dāng)微生物菌體達(dá)到某一特定狀態(tài)時(shí)，連續(xù)向反應(yīng)器內(nèi)流加混合底物，同時(shí)反

16、 應(yīng)器排放等量的發(fā)酵液。補(bǔ)料分批培養(yǎng)：又稱半連續(xù)發(fā)酵或半連續(xù)培養(yǎng)，是指在分批培養(yǎng)過程中，間歇或連續(xù)地 補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基。恒濁培養(yǎng)：在恒濁器內(nèi)，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基流速，使細(xì)菌培養(yǎng)液濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法。恒化培養(yǎng)：以恒定流速使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)濃度恒定而保持細(xì)菌生長速率恒定的方法。二、問答題：1青霉菌以葡萄糖為基質(zhì)，通氣培養(yǎng)，其菌體化學(xué)組成為CH1.6400.52N0.16、葡萄糖至菌體的轉(zhuǎn)化率為0.48g干菌體/g葡萄糖,試列出微生物生長的化學(xué)計(jì)量式。答：寫出反應(yīng)化學(xué)簡式。C6H12O6+NH3+O2 宀 CH1.5200.61N0.16+C02+H20 根據(jù)轉(zhuǎn)化率配系數(shù)。C6H12O6 的摩爾質(zhì)量為 180

17、;菌體 CH1.6400.52N0.16 摩爾質(zhì)量為 24.2( 12+1.64+16 X 0.52+14 X 0.16)已知葡萄糖至菌體的轉(zhuǎn)化率為0.48g干菌體/g葡萄糖，則以1摩爾葡萄糖為基準(zhǔn)，生成菌體的量為180 X 0.48=86.4g，那么，菌體的摩爾數(shù)為：86.4-24.2=3.57 通過質(zhì)量平衡，配平其他成分的系數(shù)，最后得到的計(jì)量方程式。C6H12O6+0.57NH3+2.33O2 宀 3.57CH1.64O0.52N0.16+2.43CO2+3.93H2O 2簡述研究微生物生長過程中碳平衡的意義答：(1 )碳源的利用情況和碳源的轉(zhuǎn)化率是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；(2) 碳平衡的方程

18、式是發(fā)酵過程基質(zhì)消耗的重要計(jì)量方程；(3) 對于以菌體為目的的發(fā)酵，碳平衡方程可計(jì)算出微生物菌體的生成速度。3簡述分批培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn).答：優(yōu)點(diǎn)：(1 )每一次進(jìn)行重復(fù)的配料、滅菌等操作，微生物培養(yǎng)可靠、安全。(2) 微生物發(fā)酵過程中，微生物的各個(gè)階段的生理、代謝特征不同，易于控制。 缺點(diǎn)：(1 )效率較低，每次發(fā)酵重復(fù)進(jìn)行，既是一種時(shí)間的浪費(fèi)，又是原材料和能量和浪費(fèi)。(2) 底物利用率低，分次分批發(fā)酵都存在一個(gè)微生物自身的增殖過程，增殖本身就是底物 消耗的過程，這必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率的降低。(3) 分批發(fā)酵培養(yǎng)基中的底物濃度較高，增加了培養(yǎng)基的滲透壓，不利于微生物的生長。4寫出微生物生長速率與底物濃度

19、的關(guān)系莫諾模型，并解釋之.答：卩：菌體的生長比速S:限制性基質(zhì)濃度Ks :半飽和常數(shù)，也叫底物利用常數(shù)， 其數(shù)值相當(dāng)于正處于卩max 一半時(shí)的底物濃度,是反映微生物對該底物的親和力（KS越大，親和力越低）。max:最大比生長速度5簡述分批補(bǔ)料培養(yǎng)的特點(diǎn).答：（1）分批補(bǔ)料培養(yǎng)技術(shù)是介于分批培養(yǎng)相連續(xù)培養(yǎng)之間的一種發(fā)酵技術(shù)。（2）由于在發(fā)酵過程中向發(fā)酵罐中補(bǔ)加了物料，分批補(bǔ)料系統(tǒng)不再是一個(gè)封閉的系統(tǒng)。（3）分批補(bǔ)料系統(tǒng)并不連續(xù)地向罐外放出發(fā)酵液，因而發(fā)酵罐內(nèi)的培養(yǎng)基體積不再是個(gè)常 數(shù)，而是隨時(shí)間和物料流速而變化的變量。6簡述連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn).答：優(yōu)點(diǎn)：微生物處于一個(gè)穩(wěn)定的底物濃度和產(chǎn)物濃度的環(huán)境

20、中，從理論上講，這種方式是最高效 率的微生物培養(yǎng)方式。節(jié)省消耗（底物、能量）缺點(diǎn)：（1）特別是以中間代謝產(chǎn)物為發(fā)酵產(chǎn)品的發(fā)酵，在理論和實(shí)踐上都沒有完全解決，如發(fā)酵 過程中微生物生理生化特性變化，發(fā)酵動(dòng)力學(xué)等并未充分了解。（2）在生產(chǎn)上要保持在連續(xù)發(fā)酵的整個(gè)過程中，生產(chǎn)菌株易于退化。（3）長時(shí)間的連續(xù)發(fā)酵中對發(fā)酵設(shè)備和空氣凈化系統(tǒng)的無菌要求更高。不能保持長時(shí)間的 無菌操作是導(dǎo)致連續(xù)發(fā)酵失敗的主要原因。（4）對于某些原材料價(jià)格昂貴的產(chǎn)品，由于連續(xù)發(fā)酵對基質(zhì)利用率較低，往往造成生產(chǎn)成 本的增加。在連續(xù)培養(yǎng)中，營養(yǎng)物的利用率一般亦低于單批培養(yǎng)。第九章發(fā)酵供氧一、名詞解釋呼吸強(qiáng)度：指單位重量的干菌體在單

21、位時(shí)間內(nèi)所吸取的氧量，Q02，單位為mmolO2/g干菌體 ho耗氧速率：指單位體積培養(yǎng)液在單位時(shí)間內(nèi)的吸氧量，r,單位為mmolO2/L h。微生物的臨界氧濃度：是指微生物進(jìn)行某種生理活動(dòng)時(shí)，對環(huán)境中氧濃度的最低要求， 與最適氧濃度概念是相區(qū)別的。電暈現(xiàn)象：當(dāng)鋼管附近的電場強(qiáng)度大于 1KV/cm時(shí)，導(dǎo)線附近電場強(qiáng)度更大，在導(dǎo)線周 圍可出現(xiàn)一圈微光和咝咝聲。絕對過濾：是介質(zhì)之間的孔隙小于被濾除的微生物，當(dāng)空氣流過介質(zhì)層后，空氣中的微 生物被濾除。介質(zhì)過濾：是目前工業(yè)上用的較多的空氣除菌方法，它是采用定期滅菌的介質(zhì)來阻截流 過的空氣所含的微生物，而取得無菌空氣。常用的過濾介質(zhì)有棉花、活性炭或玻璃

22、纖維等二、問答題： 1畫出Glu發(fā)酵正常的溶氧曲線，并解釋之.答： 需氧量超過供氧量，使溶氧濃度明顯下降，出現(xiàn)一個(gè) 低峰，產(chǎn)生菌的攝氧率出現(xiàn)高峰。發(fā)酵液中的菌濃也不斷上升。 粘度一般在這個(gè)時(shí)期也會(huì)出現(xiàn)一高峰階段。這都說明微生物正 處在對數(shù)生長期。 過了生長階段，需氧量有所減少，溶氧濃度經(jīng)過一段 時(shí)間的平衡階段或上隨之上升后，就開始形成產(chǎn)物，溶氧濃度也不斷上升。低峰出現(xiàn)的時(shí)間和低峰溶氧濃度隨菌種、工藝和設(shè)備供氧能力不同而異。 發(fā)酵中后期，對于分批發(fā)酵，溶氧濃度變化比較小。菌體已進(jìn)入靜止期，呼吸強(qiáng)度 變化不大。 在生產(chǎn)后期，菌體衰老，呼吸強(qiáng)度減弱，溶氧濃度逐步上升，菌全自溶，溶氧濃度會(huì)明顯上升。2

23、試列出發(fā)酵過程中引起溶氧異常下降的原因答：(1)污染好氣性雜菌，大量溶氧被消耗(2) 菌體代謝發(fā)生異常，需氧要求增加(3) 某些設(shè)備或工藝控制發(fā)生故障或變化，如攪拌功率消耗變小或攪拌速度變慢；消泡劑加入過多(4) 影響供氧的工藝操作如停止攪拌、悶罐等。3試述氧在發(fā)酵過程中的傳遞途徑.答：氣泡中氧t氣膜t氣液界面t液膜t發(fā)酵液t胞外液膜t細(xì)胞膜t細(xì)胞內(nèi)4試描述并解釋氣體溶解過程的雙膜理論.答：氧氣的溶解過程是一個(gè)由氣相進(jìn)入液相的過程，為實(shí)現(xiàn)這一過程，氧氣需要跨過由氣-液界面構(gòu)成的屏障， 在界面的一側(cè)有氣膜，另一側(cè)為液膜，氧的溶解需要經(jīng)過這兩層膜才能實(shí)現(xiàn)。因此，根據(jù)這一模型建立起來的氣體溶解理論稱

24、為雙膜理論。N=kg(P-Pi)=ki(Ci-c)N :傳氧速率 kg:氣膜傳質(zhì)系數(shù)KI:液膜傳質(zhì)系數(shù)氧氣在氣膜中的擴(kuò)散動(dòng)力來自于空氣中的氧的分壓與界面處氧分壓之差，即P - Pi，在液膜中擴(kuò)散的動(dòng)力來自于界面處氧濃度與液體中氧濃度之差，即Ci - CL ;兩種膜的阻力分別用1/kg和1/kl表示5試列出并解釋影響氧傳遞速率的主要因素答：(1)養(yǎng)料的豐富程度：通過減少菌的生長速率達(dá)到限制菌對氧的大量消耗從而提高溶氧水平；(2) 發(fā)酵液的性質(zhì)：粘度大，溶氧少；(3) 溫度：降低培養(yǎng)溫度,C*提高，可得到較高的溶氧值；(4) 通氣量：提高(通氣的氣速與發(fā)酵液體積之比)通氣量，增加液體中夾持氣體體積

25、的平均成分；(5) 攪拌：增加攪拌可以改善罐內(nèi)液體的混合和循環(huán)，從而具有抑制氣泡聚合的效果，而且可以避免低于平均氧濃度的死角存在；(6) 通氣氣體成分：摻入純氧，使氧分壓增高，提高溶氧；(7) 罐內(nèi)壓力：提高罐壓，增加C*。提高罐內(nèi)壓力的缺點(diǎn)：同時(shí)增加二氧化碳的溶解度，影響pH及可能會(huì)影響菌的代謝，而且對設(shè)備要求高。(8) 擋板：通過擋板的剪切作用，避免低于平均氧濃度的死角存在。6試闡述介質(zhì)過濾除菌的原理.答：(1)布朗擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)直徑小于1m的微粒在很慢的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的直線運(yùn)動(dòng)；使較小的微粒凝集為較大的微粒；增加了微粒與纖維的接觸滯留機(jī)會(huì)；較大的微粒由于重力沉降或被介質(zhì)所攔截。(2)

26、靜電吸引作用干空氣對非導(dǎo)體物質(zhì) (合成纖維)相對運(yùn)動(dòng)摩擦?xí)r，會(huì)產(chǎn)生誘導(dǎo)電荷；空氣中的微生物常常帶有不同的電荷；在介質(zhì)過濾中，帶電荷微生物可被具有相反電荷的介質(zhì)所吸引。(3) 慣性碰撞作用：微生物等顆粒隨空氣以一定速度流動(dòng)，微生物由于慣性作用與纖維碰 撞。（4） 阻截作用：當(dāng)氣流速度在臨界速度以下，顆粒隨空氣流動(dòng)，在纖維周邊形成一滯留區(qū)， 顆粒接觸纖維而被滯留。（5）重力沉降作用：大顆?；驓饬魉俣群艿?。第十章發(fā)酵過程的控制一、名詞解釋：在線檢測：指不經(jīng)取樣直接從發(fā)酵罐上安裝的儀表上得到的參數(shù)，如溫度、pH、攪拌轉(zhuǎn)速；離線檢測：指取出樣后測定得到的參數(shù)，如殘?zhí)恰⒕w濃度?？偺牵褐赴l(fā)酵液中殘留的各種

27、糖的總量。如發(fā)酵中的淀粉、飴糖、單糖等各種糖。氨基氮：指有機(jī)氮中的氮（NH2-N），單位是 mg/100ml。發(fā)酵熱：伴隨發(fā)酵的進(jìn)行而產(chǎn)生的熱量二、問答題：1發(fā)酵過程的代謝參數(shù)有那些 ？答：（1 ）、物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣壓力、空氣流量、表觀粘度等；（2 ）、化學(xué)參數(shù)：基質(zhì)濃度（包括糖、氮、磷）、pH、產(chǎn)物濃度、溶解氧、核酸量、排氣氧（二氧化碳）濃度等；（3）、生物參數(shù)：菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體比生長速率、呼吸強(qiáng)度、基質(zhì)消耗速率、關(guān)鍵酶 活力等。2試介紹常用菌濃測定方法 .答：（1）測粘度（2）壓縮體積法（離心）（3） 靜置沉降體積法4）光密度測定法OD60Onm適合于細(xì)菌、酵母3溫度對

28、發(fā)酵的影響表現(xiàn)在那幾個(gè)方面，試闡述之.答：（1）酶學(xué)方面：在一定溫度范圍內(nèi)，溫度升高，反應(yīng)速率加大，有利于菌體生長和產(chǎn)物 積累，但菌體的衰退也加快，菌體對氧的消耗相應(yīng)加快，而溫度升高時(shí)，氧的溶解度下降， 所以應(yīng)綜合考慮。（2）產(chǎn)物方面：溫度能影響菌體分泌的產(chǎn)物種類及酶系。（3）菌體特性方面：同種菌體在生長和產(chǎn)物積累階段所要求的溫度往往有差別，多數(shù)情況 下是最適生長溫度比產(chǎn)物積累的最適溫度要略高些。4在發(fā)酵過程中如何進(jìn)行 pH值的控制？答：（1 ）、調(diào)整培養(yǎng)基組分：適當(dāng)調(diào)整 C/N比，使鹽類與碳源配比平衡，一般情況：C/N高時(shí)（真菌培養(yǎng)基），pH降低；C/N低時(shí)（一般細(xì)菌），經(jīng)過發(fā)酵后，pH上升

29、。（2）、在發(fā)酵過程中進(jìn)行控制，根據(jù)發(fā)酵液pH值的變化，進(jìn)行相應(yīng)控制，如過酸時(shí)，可加入NaOH、Na2CO3等堿性物質(zhì)進(jìn)行中和或流加尿素、蛋白質(zhì)、提高通風(fēng)量等；過堿時(shí)加 H2SO4、HCl或流加糖類、乳酸，降低通風(fēng)量等措施，在生產(chǎn)上，主要的過程控制方法有： 添加CaCO3:當(dāng)用NH4+鹽作為氮源時(shí)，可在培養(yǎng)基中加入CaCO3，用于中和 NH4+被吸收后剩余的酸 氨水流加法：氨水作為一種堿，可以中和發(fā)酵中產(chǎn)生的酸，且NH4+可作為氮源，供給菌體營養(yǎng) 尿素流加法：味精廠多采用此法， 以尿素作為菌體氮源時(shí)， 尿素首先被菌體尿酶分解成氨，氨進(jìn)入發(fā)酵液，使 pH上升，當(dāng)NH4+被菌體作為氮源消耗并形成有

30、機(jī)酸時(shí)，發(fā)酵液 pH 下降，這時(shí)隨著尿素的補(bǔ)加，氨進(jìn)入發(fā)酵液，又使發(fā)酵液pH上升及補(bǔ)充氮源，如此循環(huán)，直至發(fā)酵液中碳源耗盡，完成發(fā)酵。5泡沫對發(fā)酵的影響有那幾方面？答：減少發(fā)酵的有效容積，若不加控制，過多的泡沫通過排氣管溢出，造成發(fā)酵液流失； 過多的泡沫可能從罐頂?shù)妮S封滲出罐外，這就增加了染菌的機(jī)會(huì)； 使部分菌體粘附在罐蓋或罐壁上，而失去作用； 泡沫嚴(yán)重時(shí)，影響通氣攪拌的正常進(jìn)行，妨礙代謝氣的排出，對菌體呼吸造成影響，甚至使菌體代謝異常，影響生產(chǎn)率。6試解釋泡沫與菌體的生長代謝有關(guān) . 答：通常，在發(fā)酵初期，由于培養(yǎng)基中的大量的發(fā)泡物質(zhì)的存在，使得泡沫較多，但這時(shí)的 泡沫大，易破碎；隨著菌體的

31、大量的增殖，以及大量的發(fā)泡物質(zhì)被消耗，發(fā)酵過程中有一段 時(shí)間泡沫很少；當(dāng)菌體進(jìn)入對數(shù)生長期后，由于菌體呼吸強(qiáng)度的增加，泡沫越來越多；當(dāng)菌體進(jìn)入產(chǎn)物 合成期后，發(fā)酵液的泡沫仍然繼續(xù)增加，這主要是由于菌體合成的產(chǎn)物增加了發(fā)酵液的粘度；發(fā)酵后期，由于大量的菌體的死亡以及死亡菌體細(xì)胞的菌體自溶，使得發(fā)酵液中的大分子蛋白質(zhì)濃度增加，泡沫更為嚴(yán)重。7試詳細(xì)闡述補(bǔ)料的內(nèi)容.答：補(bǔ)充C源、N源、無機(jī)鹽、誘導(dǎo)酶的底物；（1 ）、C源：糖、液化淀粉；（2）、N源：蛋白胨、豆餅粉、氨水、尿素等；（3）、無機(jī)鹽：磷酸鹽、微量元素（ Co）等；（4 ）、誘導(dǎo)酶的底物：如纖維素酶（微晶纖維素） 8確定放罐時(shí)間應(yīng)考慮哪幾個(gè)

32、因素 ？試解釋之. 答：（1 ）經(jīng)濟(jì)因素即以最低的綜合成本來獲得最大生產(chǎn)能力的時(shí)間為最適的發(fā)酵時(shí)間。在實(shí)際生產(chǎn)中，以發(fā)酵周期縮短、設(shè)備利用率提高，即使不是最高產(chǎn)量， 但在去除消耗和費(fèi)用支出后的綜合成 本最低，為最合理的發(fā)酵時(shí)間。（2）產(chǎn)品質(zhì)量因素放罐時(shí)間對下游工程有很大影響：如放罐時(shí)間太早，會(huì)殘留過多的養(yǎng)分，對提取不利； 如放罐時(shí)間太晚，菌體自溶，影響過濾。（3 ）特殊因素在個(gè)別發(fā)酵情況下，還要考慮特殊因素。例如，對老品種的發(fā)酵，已經(jīng)掌握了他們的放 罐時(shí)間，在正常情況下，可根據(jù)作業(yè)計(jì)劃按時(shí)放罐。 但在異常情況下，如染菌、代謝異常時(shí)， 就應(yīng)根據(jù)不同情況進(jìn)行適當(dāng)處理。 為了得到盡量多的產(chǎn)物， 應(yīng)該

33、及時(shí)采取措施， 并適當(dāng)提高 或者拖后放罐時(shí)間。第十一章工業(yè)發(fā)酵與染菌防治1. 染菌對發(fā)酵有什么危害，對提煉有什么危害？ 答：對發(fā)酵的危害（1 ）、造成大量原材料的浪費(fèi)，在經(jīng)濟(jì)上造成巨大損失。（2 ）、擾亂生產(chǎn)秩序，破壞生產(chǎn)計(jì)劃。（3）、遇到連續(xù)染菌，特別在找不到染菌原因往往會(huì)影響人們的情緒和生產(chǎn)積極性。（4）、影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量。 對提煉的危害：染菌發(fā)酵液中含有比正常發(fā)酵液更多的水溶性蛋白和其它雜質(zhì)。（1 ）采用有機(jī)溶劑萃取的提煉工藝，則極易發(fā)生乳化，很難使水相和溶劑相分離，影響進(jìn) 一步提純。(2 )采用直接用離子交換樹脂的提取工藝，如鏈霉素、慶大霉素，染菌后大量雜菌黏附在 離子交換樹脂表

34、面， 或被離子交換樹脂吸附，大大降低離子交換樹脂的交換容量，而且有的雜菌很難用水沖洗干凈，洗脫時(shí)與產(chǎn)物一起進(jìn)入洗脫液，影響進(jìn)一步提純。2. 有哪些原因會(huì)引起染菌？答：(1)、設(shè)備滲漏設(shè)備滲漏包括夾套穿孔、盤管穿孔、接種管穿孔、閥門滲漏、攪拌軸滲漏、罐蓋漏和其 它設(shè)備漏等。(2)、空氣帶菌：因?yàn)榭諝獬到y(tǒng)較為復(fù)雜，環(huán)節(jié)多，偶遇不慎便會(huì)導(dǎo)致空氣除菌失敗。(3 )、種子帶菌種子帶菌又分為種子本身帶菌和種子培養(yǎng)過程中染菌。加強(qiáng)種子管理，嚴(yán)格無菌操作， 種子本身帶菌是可以克服的。種子培養(yǎng)過程染菌與發(fā)酵一樣有許多因素造成。(4) 、滅菌不徹底：滅菌技術(shù)的好壞與滅菌質(zhì)量很有關(guān)系(5 )、技術(shù)管理不善技術(shù)管理就是要對發(fā)酵每個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，發(fā)酵中稍有不慎就可能染菌，所以不能有僥 幸心理而放松管理。3. 染菌以后應(yīng)采取什么措施？答：(1)染菌后的培養(yǎng)基必須滅菌后才可放下水道。滅菌方法：可通蒸汽滅菌，也可加入 過氧乙酸等化學(xué)滅菌劑攪拌半小時(shí)，才放下水道