華農(nóng)2016《食品發(fā)酵工藝原理》復(fù)習(xí)題答案

1、名詞解釋?zhuān)汗I(yè)發(fā)酵的含義對(duì)工業(yè)微生物 而言，利用微生物在有氧或無(wú)氧條件下 的生命活動(dòng)來(lái)獲得微生物菌體或代謝產(chǎn)物的過(guò)程。如厭 氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，酒精，乳酸 等。通氣（有氧）培養(yǎng) 的生產(chǎn)過(guò)程，如抗生素、氨基 、酶制劑等。 發(fā)酵可以定義為：通過(guò)生物細(xì)胞（微生物、動(dòng)植 物細(xì)胞）的生長(zhǎng)繁殖和代謝活動(dòng)，產(chǎn)生和積累人們所需要的產(chǎn)品的生物反應(yīng)過(guò)程統(tǒng)稱(chēng)為發(fā)酵。發(fā)酵工程的含義 給微生物提供適宜的生長(zhǎng)條件，利用微生物的某種特定功能，通過(guò)現(xiàn)代 化的技術(shù)手 生產(chǎn)出人類(lèi)所需要的產(chǎn)品的工程。 發(fā)酵機(jī)制&#

2、160;發(fā)酵機(jī)制 （或微生物發(fā)酵的機(jī)理）：特定的微生物通過(guò) O 代謝活動(dòng)，利用基質(zhì)合成人們所需的產(chǎn)物的內(nèi)在規(guī)律。 巴斯德效應(yīng) 酵母在厭氧的條件下，能分解葡萄糖產(chǎn)生酒精，并且 消耗葡萄糖的速度很快；而在好氧條件下，酵母的發(fā)酵能 力降低，酒精產(chǎn)量大為降低，葡萄糖消耗速度也會(huì)減慢， 這種抑制發(fā)酵的現(xiàn)象稱(chēng)為巴斯德效應(yīng)。 次級(jí)代謝與初級(jí)代謝 按照產(chǎn)物與微生物生長(zhǎng)繁殖的關(guān)系分：初級(jí)代謝產(chǎn)物與次級(jí)代謝產(chǎn)物 。為微生物提供生物合成的能量、中間體物質(zhì)以及從中間體合成細(xì)胞物質(zhì) （蛋白質(zhì)、核酸、有

3、機(jī)酸、脂 類(lèi)、多糖等高分子化合物）這類(lèi)代謝稱(chēng)初級(jí)代謝。 例如：EMP途徑、三羧酸循環(huán)、氨基酸、ATP等的合成 酒精、乳酸、檸檬酸、氨基酸等 是微生物在一定的生長(zhǎng)期里 （通常是生長(zhǎng)期的后期或穩(wěn)定生 長(zhǎng)期里），合成一些對(duì)微生物本身沒(méi)有明顯作用的物質(zhì)，或 是在外界環(huán)境脅迫下合成的一類(lèi)有利于其生存的代謝活 動(dòng)，稱(chēng)為次級(jí)代謝。 次級(jí)代謝產(chǎn)物 次級(jí)代謝產(chǎn)物是指由微生物產(chǎn)生的，與微生物生長(zhǎng)、繁 殖無(wú)關(guān)的一類(lèi)物質(zhì)。如抗生素、色素、維生素、酶制劑、 甾體、激素等。 自發(fā)突變與誘發(fā)突變

4、 在自然狀況下發(fā)生的突變稱(chēng)自然突變或自發(fā)突變。微生物在自然條件下發(fā)生自發(fā)突變，頻率為10 -8 10-5。 自然選育 自然選育：生產(chǎn)中根據(jù)菌種自 突變的特點(diǎn)進(jìn)行菌種篩選 的過(guò)程 （定期傳代復(fù)壯，無(wú)人工誘變），通過(guò)分離、篩 選，排除劣質(zhì)性狀的菌株，選擇維持具有原來(lái)生產(chǎn)水平 或具有更優(yōu)良性能的高產(chǎn)菌株。通過(guò)自然選育可以達(dá)到 純化與復(fù)壯菌種、防止菌種 化的目的。 誘變育種 用各種物理、化學(xué)的因素人工誘 微生物突變，提高突變頻率，從變 異的細(xì)胞

5、中篩選出具有所需生產(chǎn)性狀的菌株，稱(chēng)為誘變育種。 營(yíng)養(yǎng)缺陷型 營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株指某一菌株喪失了合成某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，是微 生物經(jīng)誘變劑處理后產(chǎn)生的一種生化突變體。由于基因突變， 它失去了合成某種物質(zhì) （氨基酸、維生素或核苷酸堿基 的能 力，在基本培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)，在培養(yǎng)基中若不外加這種營(yíng)養(yǎng) 成分就不能正常生長(zhǎng)的變異菌株。 在營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株中，生物合成途徑中的某一步發(fā)生了酶的缺陷， 合成反應(yīng)不能完成，某段產(chǎn)物不能累積，因此末端產(chǎn)物的反饋調(diào) 節(jié)被解除。 缺陷型表 為“X

6、 ” 發(fā)酵培養(yǎng)基 人工配制的適合于不同微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。 C/N 比 生長(zhǎng)因子 凡是微生物生長(zhǎng)不可缺少的微量的有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、 嘌呤、嘧啶、維生素等均稱(chēng)生長(zhǎng)因子。 產(chǎn)物促進(jìn)劑 是指那些非細(xì)胞生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物，又非前體，但加入 含 義 后卻能提高產(chǎn)量的添加劑。 消毒與滅菌 消毒(disinfection)：用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器器具 內(nèi)外病原微生物，而對(duì)被消毒的物體基本無(wú)害的措施。 一般只能殺

7、死營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，例如巴氏消毒法（60，30min）。 滅菌(sterilization) ：用物理或化學(xué)方法殺死或除去物料、 空氣容器等環(huán)境中所有微生物，包括營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽 孢和孢子。 關(guān)系：消毒不一定達(dá)到滅菌的要求，而滅菌可以達(dá)到消毒的目的。 過(guò)濾介質(zhì)除菌 采用適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾介質(zhì)對(duì)熱敏性的液體或氣體進(jìn)行過(guò) 濾，去除微生物的方法。 致死溫度 實(shí)消 分批滅菌也叫間歇滅菌或?qū)嵐逌缇?、?shí)消。培養(yǎng)基的間歇 滅菌就是將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將 培養(yǎng)基和所用設(shè)

8、備一起進(jìn)行加熱滅菌的過(guò)程，也稱(chēng)為實(shí)罐滅菌，或 實(shí)消。 空消 發(fā)酵附屬設(shè)備滅菌 ，又稱(chēng)空消種 子的擴(kuò)大培養(yǎng) 種子擴(kuò)大培養(yǎng)是指將保存在砂土管、冷凍干燥管 中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng) 過(guò)扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)，最終獲得一定 數(shù)量和質(zhì)量的純種過(guò)程，這些純種培養(yǎng)物稱(chēng)為種子。 種子擴(kuò)培的目的： 1、接種量的需要 2、菌種的活化、馴化 3、縮短發(fā)酵時(shí)間、保證生產(chǎn)水平 種子制備的過(guò)程大致可分為： 1、實(shí)驗(yàn)室種子制備階段 2、

9、 生產(chǎn)車(chē)間種子制備階段 接種量 * 是指移 的種子液體積與接種后培養(yǎng)液總體積的 比例。取決于生產(chǎn)菌種在 酵罐中生長(zhǎng)繁殖的速 率和產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝要求，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。 種齡 是指種子罐中培養(yǎng)的菌體開(kāi)始移 下一級(jí)種子罐或 酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間。 菌體比生長(zhǎng)速率 菌體比生長(zhǎng)速率 （specific growth rate)，是單 位質(zhì)量菌體在單位時(shí)間內(nèi)的增量g/(g ·h),即菌體 的生長(zhǎng)速率除以菌

10、體的濃度，單位為h-1 基質(zhì)比消耗速率 單位質(zhì)量菌體在單位時(shí)間內(nèi)消耗基質(zhì)的量稱(chēng)為基質(zhì)的消耗 比速率，它表示細(xì)胞對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用的速率或效率。 產(chǎn)物比生產(chǎn)速率 每克菌體在單位時(shí)間（1h）內(nèi)培養(yǎng)液中產(chǎn)物濃度的變化 量，它表示微生物細(xì)胞合成產(chǎn)物的速度或效率 產(chǎn)物 與生長(zhǎng)偶聯(lián)型 生長(zhǎng)偶聯(lián)產(chǎn)物生成 菌體生長(zhǎng)、碳源利 用和產(chǎn)物形成幾乎在相同時(shí)間出現(xiàn)高峰。產(chǎn)物形 成直接與碳源利用有關(guān) 產(chǎn)物與生長(zhǎng)非偶聯(lián)型 生長(zhǎng)與產(chǎn)物生成部分偶聯(lián)在生長(zhǎng)開(kāi)始后 并無(wú)產(chǎn)物生成，在生長(zhǎng)繼

11、續(xù)進(jìn)行到某一階段才有 產(chǎn)物生成。產(chǎn)物形成間接與碳源利用有關(guān)。 部分偶聯(lián)型 非生長(zhǎng)偶聯(lián)產(chǎn)物生成在生長(zhǎng)停止后才有 產(chǎn)物生成。產(chǎn)物形成與碳源利用無(wú)準(zhǔn)量關(guān)系。 分批發(fā)酵 分批 （發(fā)酵）培養(yǎng)（batch culture）：指在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi) 一次性投入有限數(shù)量營(yíng)養(yǎng)物，接入微生物進(jìn)行培養(yǎng)只完成一個(gè) 生長(zhǎng)周期的方法。Fin=Fout=0 （無(wú)培養(yǎng)基進(jìn)出） 如在好氧發(fā)酵過(guò)程中，需要不斷通入無(wú)菌空氣并加入酸堿以 調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值，除此以外，與外界沒(méi)有其它的物料交換。 連續(xù)

12、發(fā)酵 指在一開(kāi)放系統(tǒng)中，以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)連 續(xù)供給新鮮培養(yǎng)基，同時(shí)以相同速度將含有微生物 和產(chǎn)物的培養(yǎng)液從發(fā)酵罐內(nèi)放出，從而使發(fā)酵罐內(nèi) 液體量維持恒定，使培養(yǎng)物在近似恒定狀態(tài)下生長(zhǎng) 和進(jìn)行代謝活動(dòng)的方法。 F in=Fout 0 補(bǔ)料分批發(fā)酵 指在分批發(fā)酵中間歇地或連續(xù)地補(bǔ) （流 ）新鮮培 養(yǎng)基的方法。Fin 0 （Fout 0 ，F(xiàn)out 0 ）  發(fā)酵熱發(fā)酵熱就是發(fā)酵過(guò)程中所產(chǎn)

13、生的凈熱量生物熱在發(fā)酵過(guò)程中，菌體不斷利用培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將 其分解氧化產(chǎn)生能量，一部分用于合成高能化合物（如 ATP）提供細(xì)胞代謝產(chǎn)物合成需的能量，另一部分以熱 的形式散發(fā)，這散發(fā)出來(lái)的熱就叫生物熱。 溶解氧呼吸強(qiáng)度QQ2 mmol O2/g.h，也稱(chēng)氧的比消耗速率氧的消耗速率也稱(chēng)微生物攝氧率r mmol O2/g.h 。 (其中，X=X0*eut ，X每ml發(fā)酵培養(yǎng)液中的菌體質(zhì)量濃度 g/L) 臨界氧濃度臨界氧濃度CCr：各種微生物對(duì)發(fā)酵液中溶氧濃 度的最低要求。對(duì)產(chǎn)物而言，便是不影響產(chǎn)物 合成所允許的最低濃度。 K

14、L a以濃度差為推動(dòng)力溶解氧的傳質(zhì)總系數(shù)染菌時(shí)間污染時(shí)間是指 無(wú)菌檢測(cè)方法確定的污 染時(shí)間，不是雜菌竄入培養(yǎng) 的時(shí)間。 染菌率總?cè)揪剩褐敢荒陜?nèi)發(fā)酵染菌的批次與總 投料批次數(shù)之比的 分率：發(fā)酵染菌批 （次）數(shù)/總投料批 （次）數(shù) *100%   簡(jiǎn)答題或問(wèn)答題： 1、簡(jiǎn)述自然發(fā)酵產(chǎn) 特點(diǎn)及其例子 2、常見(jiàn)的厭氧和耗氧發(fā)酵產(chǎn)物種類(lèi)厭氧發(fā)酵：酒精、乳酸、丙酮與丁醇等 好氧發(fā)酵：檸檬酸、谷氨酸、抗生素等 3、酵母的酒精發(fā)酵

15、機(jī)制是什么？巴斯德效應(yīng)及其機(jī)理是什么？ 在酵母體內(nèi)，葡萄糖經(jīng)酵解途徑 生成丙酮酸，在無(wú)氧條件 下，由丙酮酸脫羧酶催化，丙酮酸脫羧生成乙醛。生成的乙醛作為受氫體，被 NADH+H 還原為乙醇 巴斯德效應(yīng)及其機(jī)理：酵母在厭氧的條件下，能分解葡萄糖產(chǎn)生酒精，并且 消耗葡萄糖的速度很快；而在好氧條件下，酵母的發(fā)酵能 力降低，酒精產(chǎn)量大為降低，葡萄糖消耗速度也會(huì)減慢， 這種抑制發(fā)酵的現(xiàn)象稱(chēng)為巴斯德效應(yīng)。 其機(jī)理是因?yàn)樘墙徒膺^(guò)程(EMP ）的受末端產(chǎn)物ATP 的反饋控制，即 有

16、氧時(shí)，由于酵解產(chǎn)生的 和丙酮酸進(jìn)入線(xiàn)粒體而產(chǎn)生大量 ATP ， 控制酵解途徑關(guān)鍵酶 磷酸果糖激酶的活性，葡萄糖進(jìn)入 途徑 減少，葡萄糖消耗速率降低。 4、簡(jiǎn)述亞硫酸鹽和堿法甘油發(fā)酵機(jī)制 在發(fā)酵液中加入 3 ，乙醛與其起加成反應(yīng)，生成難容的結(jié) 晶狀亞硫酸鈉加成物，使乙醛不能作為受氫體。 5、了解常見(jiàn)發(fā)酵產(chǎn) 的工業(yè)微生物菌種類(lèi)型，如高溫淀粉酶采用地衣芽孢桿菌，谷氨酸采用棒桿菌或黃色短桿菌 糖化酶采用黑曲霉菌株，許多抗生素采用放線(xiàn)菌來(lái)生產(chǎn)等等 

17、;6、簡(jiǎn)述檸檬酸的發(fā)酵機(jī)制 1、黑曲霉等微生物具有組成型的丙酮酸羧化酶源源不斷 提供草酰乙酸。 2、丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA 和丙酮酸固定CO 2反應(yīng) 平衡，及檸檬酸合成酶不被調(diào)節(jié)抑制，增強(qiáng)了合成檸檬 酸的能力。 3、在控制 Fe+ 含量的情況下，順烏頭酸酶活性低,從而使檸檬酸積累。 4、由于錳的缺乏，抑制了蛋白質(zhì)的合成，而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的 NH4+ 濃度升高，促進(jìn)了 途徑的暢通。 5、檸檬酸積累增加, 降低，在低 條件下，順

18、烏頭酸水合酶和異檸檬酸脫氫酶失活，從而進(jìn)一步促進(jìn)了檸檬酸自 身的積累。 7、簡(jiǎn)述谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中改變細(xì)胞膜通透性的措施及意義 代謝產(chǎn)物的細(xì)胞滲透性是氨基酸發(fā)酵的重要因素。 細(xì)胞膜的滲透性好，有利于代謝產(chǎn)物分泌出來(lái)，避免了 端產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)，有利于提高發(fā)酵產(chǎn)量。影響谷氨酸產(chǎn)生菌細(xì)胞膜通透性的物質(zhì)：（1）生物素、油酸、表面活性劑。其作用是引起細(xì)胞膜的脂肪 成分的改變，尤其是改變油 酸的含量，從而改變細(xì)胞膜 通透性（2） 青霉素：抑制細(xì)胞壁的合成，由于細(xì)胞膜失去細(xì)胞壁的保 護(hù)，細(xì)胞膜受到物理?yè)p傷，從而

19、使?jié)B透性增強(qiáng)。 8、簡(jiǎn)述工 業(yè)發(fā)酵對(duì)菌種的要求 1、發(fā)酵工業(yè)對(duì)優(yōu)良微生物菌種的要求 1） 并能高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)所需的代謝產(chǎn)物；2）  2）能在 價(jià)原料制成的培養(yǎng)基上迅速生長(zhǎng)；3）  3）副產(chǎn)物盡量少，便于提純，以保證產(chǎn)品純度。4）  4）菌種不易變異退化，以保證發(fā)酵生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。5）  5）生產(chǎn)菌株安全，不是病源菌、不產(chǎn)毒素、對(duì)環(huán)境無(wú)害；用作食品添 加劑的發(fā)酵產(chǎn)品以及進(jìn)行食品發(fā)酵，其生產(chǎn)所用菌種必須符合 食品衛(wèi)生要求。 9、什么叫自然選育？自然選育在 藝生產(chǎn)中的

20、意義？ 根據(jù)自然變異從自然界或生產(chǎn)中選擇符合生產(chǎn)要求的菌種?；貜?fù)突變：高產(chǎn)菌株在傳代的過(guò)程中，由于自然突變導(dǎo)致 高產(chǎn)性狀的丟失，生產(chǎn)性能下降，這種情況我們稱(chēng)為回復(fù) 突變。 自然選育雖然突變率很低，但卻是工廠(chǎng)保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的 重要措施。 10、什么是誘變育種？常用的誘變劑有哪些？ 用各種物理、化學(xué)的因素人工誘 微生物突變，提高突變頻率，從變 異的細(xì)胞中篩選出具有所需生產(chǎn)性狀的菌株，稱(chēng)為誘變育種。 物理誘變劑：紫外線(xiàn)、X 射線(xiàn)、 y射線(xiàn)， 快中子； 物理因素中目

21、前使用得最方便而且十分有效的是紫外線(xiàn)。許多高產(chǎn)菌 株的選育都用過(guò)紫外線(xiàn)，對(duì)于一般實(shí)驗(yàn)室、中小型工廠(chǎng)都適用，也很 安全。其他的幾種射線(xiàn)都是電離性質(zhì)的，有一定的穿透力，一般都由 專(zhuān)業(yè)人員在專(zhuān)門(mén)的設(shè)備中使用，否則有一定危險(xiǎn)性。 化學(xué)誘變劑：如堿基類(lèi)似物、5 氟尿嘧啶、烷化劑等，使用最 多、最有效的是烷化劑。 優(yōu)缺點(diǎn)：1、大多數(shù)情況下，要比電離輻射更有效。2、化學(xué)誘變劑經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單。3、大部分誘變劑是致癌劑，必須非常謹(jǐn)慎，要避免化學(xué) 誘變劑與皮膚接觸，且切勿吸入其蒸氣，有人對(duì)某些誘變劑極其敏感。 11、簡(jiǎn)述誘變育種

22、的基本流程 （1）出發(fā)菌株的選擇 * 誘變目的是提高代謝產(chǎn)物或中間產(chǎn)物的產(chǎn)量、質(zhì)量，或改變?cè)写x 途徑，產(chǎn)生新的代謝產(chǎn)物（代謝控制育種）等，因此出發(fā)菌株的選擇 直接關(guān)系到誘變效果。 出發(fā)菌株應(yīng)具備一定的生產(chǎn)能力或某種優(yōu)良特性的菌株，其遺以 下傳性狀應(yīng)該是純的，較高產(chǎn)，遺傳性狀穩(wěn)定，對(duì)誘變劑敏感。 以下幾類(lèi)菌株常用作出發(fā)菌株： * 自然界新分離的野生型菌株，對(duì)誘變處理較敏感，容易發(fā)生正突變； * 經(jīng)歷生產(chǎn)條件考驗(yàn)的菌株，有一定的生產(chǎn)性狀，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境有較好的 適應(yīng)性；

23、 * 經(jīng)歷多次誘變處理的菌株 （2）單細(xì)胞或單孢子懸浮液的制備 * 取處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的菌體，且盡可能處于同步生長(zhǎng)狀態(tài)的微生物細(xì) 胞，芽孢細(xì)菌采用芽孢制備懸液，放線(xiàn)菌和霉菌采用其孢子。 要盡量選擇單倍體細(xì)胞、單核或核少的多細(xì)胞體來(lái)作出 誘變 細(xì)胞。 目的：分散的每個(gè)細(xì)胞與誘變劑機(jī)會(huì)均等充分接觸； 菌懸液用生理鹽水或緩沖液稀釋?zhuān)赫婢咦雍徒湍讣?xì)胞懸浮液 的濃度為106 1010CFU /ml ；放線(xiàn)菌或細(xì)菌108CFU /ml 。

24、 （3）誘變劑的選擇：?jiǎn)我徽T變劑 兩種以上的誘變劑 （4）誘變劑處理： * 預(yù)先做誘變劑用量對(duì)菌體死亡數(shù)量的致死曲線(xiàn)，選擇合 適的處理劑量。一般以致死率70%-80%為最佳誘變劑量。 不同誘變劑的劑量有不同的表 方法，紫外線(xiàn)和 X射 線(xiàn)以強(qiáng)度表示 。 12、制備不同種類(lèi)微生物原生質(zhì)體的方法 細(xì)菌和放線(xiàn)菌制備原生質(zhì)體主要采用溶菌酶：制備酵母菌原生質(zhì)體，一般采用蝸牛消化酶：制備絲狀真菌原生質(zhì)體時(shí)可用蝸牛消化酶、纖維素酶，對(duì)絲狀真菌一般采用兩種或三種酶進(jìn)行處理才能收到好的

25、效果。13、工 業(yè)發(fā)酵中菌種的退化原因及防止措施有哪些？ * 菌種衰退：指選育出的優(yōu)良菌種，在傳代和保藏的過(guò)程中群體中 某些生理特征和形態(tài)特征逐漸減 或完全喪失的現(xiàn)象。 定期使菌種復(fù)壯是防止菌種衰 最有效的方法。菌種的復(fù)壯是指使衰退的菌種恢復(fù)原來(lái)優(yōu)良性狀。 狹義的復(fù)壯是指在菌種已發(fā)生衰退的情況下，通過(guò)純種分離和生產(chǎn)性能測(cè)定等方法，從衰退的群體中找出未衰退的個(gè)體，以達(dá)到恢復(fù)該菌原有典型性狀的措施； 廣義的復(fù)壯是指在菌種的生產(chǎn)性能未衰退前就有意識(shí)的經(jīng)常、進(jìn)行純種的分離和生產(chǎn)性能測(cè)定工作，以期菌種的生產(chǎn)性能逐步

26、提高。 （另一種答案：造成菌種退化的原因主要是保藏方法不妥、保藏操作不當(dāng)、傳代不當(dāng)、培養(yǎng)基不適、回復(fù)突變等； 從菌種選育方法上考慮：1)進(jìn)行充分的后培養(yǎng)及分離純化 2)增加突變位點(diǎn)，減少基因回復(fù)突變的幾率 從菌種保藏方式上考慮：1)盡量減少傳代次數(shù) 2)選擇適宜的保藏培養(yǎng)基 從菌種培養(yǎng)適宜條件上考慮：1)結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性菌株在保藏培養(yǎng)基中應(yīng)添加相應(yīng)藥物及時(shí)淘汰回復(fù)突變細(xì)胞。 2)基因工程菌添加抗生素于培養(yǎng)基中防止質(zhì)粒的丟失 從菌種管理的措施上考慮（復(fù)壯）：1）定期對(duì)保藏菌種分離純化，淘汰已退化細(xì)胞； 2）定

27、期對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行分離篩選） 14、常見(jiàn)菌種保藏方法的條件和原理是什么？菌種保藏方法的各自?xún)?yōu)缺點(diǎn) 原理：人工創(chuàng)造條件（如低溫、干燥、缺氧和缺乏營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)），使菌種的代謝活動(dòng)降低低，或處于不活動(dòng)狀態(tài)即 休眠，以減少變異。 生產(chǎn)菌種常用的保藏方法 : 斜面低溫保藏法、石蠟油封保 藏法、砂土保藏法、冷凍干燥法、液氮超低溫凍結(jié)法 15、 業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的基本要求？發(fā)酵培養(yǎng)基的組成成分有哪些？ (1)發(fā)酵培養(yǎng)基的基本要求 (2)不同的培養(yǎng)基有不同的營(yíng)養(yǎng)需求。 (3)必須提 

28、;合成微生物細(xì)胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分。 (4)有利于提高產(chǎn)物的合成速度，縮短發(fā)酵周期。 (5)盡量減少副產(chǎn)物的形成，便于產(chǎn)物的分離純化。 (6)原料價(jià)格低廉，質(zhì)量穩(wěn)定，取材容易。 發(fā)酵培養(yǎng)基的一般含有： 碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及微量元素、生長(zhǎng)因子和水等菌體生長(zhǎng)所必需的元素； 以及合成產(chǎn)物所需的前體和促進(jìn)劑 16、常用的碳源有哪些？常用的糖類(lèi)有哪些，各自有何特點(diǎn)？ 碳源種類(lèi)：糖類(lèi)、油脂、有機(jī)酸、正烷烴。 葡萄糖：所有微生物都能利用葡萄糖，但注意葡萄糖效應(yīng)（又稱(chēng)葡萄糖阻遏或分解代謝產(chǎn)生阻遏作用。葡萄糖或某些容易利

29、用的碳源，其分解代謝產(chǎn)物阻遏某些誘導(dǎo)酶體系編碼的基因轉(zhuǎn)錄的現(xiàn)象。如大腸埃希氏菌培養(yǎng)在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上，在葡萄糖沒(méi)有被利用完之前，乳糖操縱子就一直被阻遏，乳糖不能被利用，這是因?yàn)槠咸烟堑姆纸馕镆鸺?xì)胞內(nèi) 含量降低，啟動(dòng)子釋放 - 蛋白， 聚合酶不能與乳糖的啟動(dòng)基因結(jié)合，以至轉(zhuǎn)錄不能發(fā)生，直到葡萄糖被利用完后，乳糖操縱子才進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，形成利用乳糖的酶，這種現(xiàn)象稱(chēng)葡萄糖效應(yīng)。附簡(jiǎn)單解釋?zhuān)褐辉谌樘桥c葡萄糖共存的情況下，細(xì)菌會(huì)優(yōu)先使用葡萄糖作為代謝原料，而只有當(dāng)葡萄糖濃度低的情況下，乳糖才被作為能量來(lái)源的現(xiàn)象，原因是高葡萄糖濃度下 濃度低，無(wú)法合成

30、 - 來(lái)刺激乳糖操縱子的啟動(dòng)。） 糖 蜜 ：是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物，主要含蔗糖，總糖可達(dá)50%75%。 除含糖外，還有很多雜質(zhì)，使用前要進(jìn)行預(yù)處理。 淀 粉： 微生物必須有能分泌水解淀粉、糊精的酶類(lèi)。 來(lái)源廣泛、價(jià)格底、可以解除葡萄糖效應(yīng)。 難利用、發(fā)酵液比較稠，需加入淀粉酶適度水解。 糖的種類(lèi)對(duì)微生物代謝產(chǎn)物的合成具有很大影響 。 17、簡(jiǎn)述雙酶法制備淀粉糖的基本步驟及其優(yōu)缺點(diǎn) 反應(yīng)原理： a-淀粉酶淀粉葡萄糖苷酶淀粉 ->

31、0;糊精、低聚糖- > 葡萄糖 液化糖化優(yōu)點(diǎn)： 作用條件溫和，對(duì)設(shè)備要求低； 副反應(yīng)少，產(chǎn)品純度高（酶的作用專(zhuān)一性）， 原料利用率高；  對(duì)原料要求較低，淀粉乳濃度高缺點(diǎn)： 所需設(shè)備較多 反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng) （2-3天），夏天容易變質(zhì) 18、常用的無(wú)機(jī)氮源和有機(jī)氮源有哪些？有機(jī)氮源在發(fā)酵培養(yǎng)基中的作用？ 無(wú)機(jī)氮源： 種 類(lèi) 氨鹽、硝酸鹽和氨水等。 特 點(diǎn)： 微生物對(duì)它們的吸收快，所以也稱(chēng)謂速效氮源。

32、0;有機(jī)氮源 ：又稱(chēng)遲效氮源 來(lái) 源 花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉。 成 分：提供氮源外，有些還提供大量的無(wú)機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子。 可溶性蛋白、生長(zhǎng)因子 生物素）、苯乙酸、乳酸、硫、 例 如 磷、微量元素等。 19、什么是生理性酸性物質(zhì)？什么是生理性堿性物質(zhì)？舉例 百度粘來(lái)的答案：無(wú)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)，這種經(jīng)微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質(zhì)的無(wú)機(jī)氮源叫生理酸性物質(zhì)，如硫酸胺，若菌體代謝后能產(chǎn)生堿性物質(zhì)的則此

33、種無(wú)機(jī)氮源稱(chēng)為生理堿性物質(zhì)，如硝酸鈉。正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過(guò)程的 有積極作用。 20、什么是前體？前體添加的方式？ 是指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基后，能夠被微生物直接 用于產(chǎn)物的合成，而其自身的化學(xué)結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯的變化， 但產(chǎn)物的產(chǎn)量卻大幅度提高，這類(lèi)化合物稱(chēng)為前體。如苯乙酸作為青霉素前體使用；氯化物作為金霉素的前體等。 前體使用時(shí)一般都采用流加的方法添加。 21、常用產(chǎn)物促進(jìn)劑的種類(lèi) 常用促進(jìn)劑：各種表面活性劑 （吐溫、 、植酸等）、大豆 油提煉物、甲醇等 

34、;22、發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌的基本要求是什么？ 培養(yǎng)基滅菌的要求：（1） 達(dá)到要求的無(wú)菌程度（2） 盡量減少營(yíng)養(yǎng)成分的破壞。在滅菌過(guò)程中，培養(yǎng)基組分的破 壞，是由兩個(gè)基本類(lèi)型的反應(yīng)引起的：  培養(yǎng)基中不同營(yíng)養(yǎng)成分間的相互作用；  對(duì)熱不穩(wěn)定的組分如氨基酸和維生素等的分解 23、為什么發(fā)酵培養(yǎng)基采用高溫短時(shí)滅菌效果的更佳，依據(jù)是什么？ 從微生物死亡動(dòng)力學(xué)方程可以看出，隨著溫度的升高，微生物死亡速率加快，而比營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解速度快得多，因此高溫短時(shí)滅菌可達(dá)到相同的滅菌效果，而營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)破壞大大減少。 

35、隨溫度的升高，滅菌反應(yīng)速度常數(shù)增加的倍數(shù)大于營(yíng)養(yǎng)成分 破壞反應(yīng)速度常數(shù)增加的倍數(shù)。因此，采用高溫快速滅菌方法， 即可達(dá)到殺死培養(yǎng)基中的全部微 生物的目的，又可減少營(yíng)養(yǎng)成分 的破壞。 24、簡(jiǎn)述影響培養(yǎng)基滅菌效果的因素 1、滅菌時(shí)間 2、溫度 3、培養(yǎng)基PH 值： 培養(yǎng)基中氫離子濃度 接影響滅菌的效果。培養(yǎng)基的 PH值越低，所需殺 滅微生物的溫度越低。 6.0-8.0時(shí)最難滅菌。 培養(yǎng)基成分： 油脂、糖類(lèi)及一定濃度的蛋白質(zhì)可增加微生物耐熱

36、性； 大腸桿菌 . 在水中加熱60-65死亡；在10%糖溶液中，需要 70加熱46 ，在30%糖溶液中，需要加熱30 。 另一些物質(zhì)，如高濃度的鹽類(lèi)、色素等的存在等可削弱其耐熱性 4、泡沫： 對(duì)滅菌極為不利，泡沫中的空氣形成隔熱層，使傳熱困難，熱難穿 透。在易產(chǎn)生泡沫的培養(yǎng)基中加入消泡劑。 5、培養(yǎng)基中微生物數(shù)量 ：微生物數(shù)量越多，達(dá)到要求滅菌效果所需時(shí)間也越長(zhǎng)。 6、培養(yǎng)基的物理狀態(tài) 固體培養(yǎng)基比液體培養(yǎng)基滅菌時(shí)間長(zhǎng)；顆粒越大，滅 菌時(shí)蒸汽穿透

37、所需時(shí)間越長(zhǎng)，滅菌難，對(duì)于小于1mm 的顆 培養(yǎng)基，不必考慮顆 對(duì)滅菌的影響，但含有少量大顆 和粗纖維的培養(yǎng)基的滅菌，則要適當(dāng)提高溫度，在不影響培養(yǎng)基質(zhì)量的條件下，采用粗過(guò)濾的方法預(yù)先處理，以 防止培養(yǎng)基結(jié)塊而造成滅菌不徹底。 7、 其他：微生物細(xì)胞的含水量、菌齡等會(huì)影響培養(yǎng)基的滅菌 效果。 25、培養(yǎng)基滅菌過(guò)程對(duì)營(yíng)養(yǎng)成份和濃度有何影響？對(duì)發(fā)酵過(guò)程有何影響？ 26、什么是分批滅菌？什么是連續(xù)滅菌？分批滅菌和連續(xù)滅菌的優(yōu)缺點(diǎn) 分批滅菌也叫間歇滅菌或?qū)嵐逌缇?、?shí)消。培養(yǎng)基的間歇 

38、滅菌就是將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將 培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過(guò)程，也稱(chēng)為實(shí)罐滅菌，或 實(shí)消。 培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌就是將配制好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置 輸送的同時(shí)進(jìn)行加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅菌。 27、無(wú)菌空氣的標(biāo)準(zhǔn)？無(wú)菌空氣的制備方法及特點(diǎn)？ 發(fā)酵對(duì)空氣無(wú)菌程度的要求 一般按染菌機(jī)率為10-3來(lái)計(jì) 算，即1000次發(fā)酵周期所用的無(wú)菌空氣只允許通過(guò)12 個(gè)雜菌。 無(wú)菌空氣的制備方法及特點(diǎn)：加熱滅菌 （220 ，20秒） 滅菌徹底，能

39、耗大，成本高 靜電除菌 除菌效果差，僅用于初除菌 輻射滅菌 254-265 效果最佳，僅限表面滅菌 介質(zhì)過(guò)濾除菌 主流的除菌方式 28、空氣過(guò)濾除菌的介質(zhì)主要材料 1 絕對(duì)（表面）過(guò)濾。定義：濾空在表面；依靠直接攔截捕獲顆粒。 特點(diǎn)：易于控制過(guò)濾后的空氣質(zhì)量，節(jié)約 能量和時(shí)間，但孔隙小于0.5 ，材料較貴， 容量有限。 2 深層介質(zhì)過(guò)濾 。（1）、污染物被介質(zhì)內(nèi)部 結(jié)構(gòu)捕獲的一種過(guò)濾 介質(zhì)，濾孔貫穿于整&#

40、160;個(gè)介質(zhì)厚度。 （2）、調(diào)整流道可以獲 高容污能力。 是以棉花、玻璃纖維、尼龍等纖維或活性炭作為介質(zhì)填充成 一定厚度的過(guò)濾層，或?qū)⒊?xì)玻璃纖維、聚乙烯醇、聚四 氟乙烯、金屬燒結(jié)材料制成過(guò)濾層，其介質(zhì)的空隙大于被 濾除的塵?；蛭⑸铩?#160;空氣流通過(guò)這種介質(zhì)過(guò)濾層時(shí)，借助慣性碰撞、攔截滯 流、靜電吸附、擴(kuò)散等作用，將其塵埃和微生物截留在介 質(zhì)層內(nèi)，達(dá)到過(guò)濾除菌目的。 特點(diǎn)：設(shè)備及操作費(fèi)用低廉，適用于大量空氣的處理。 空氣過(guò)濾設(shè)備：（1） 以纖維狀物或顆粒狀物為介質(zhì) 

41、所構(gòu)成的過(guò)濾器 纖維狀或顆粒介質(zhì)過(guò)濾器 過(guò)濾層厚度大，體積大， 壓力降大，操作麻煩，裝填介質(zhì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 （2） 以微孔濾紙、濾板、濾棒構(gòu)成 的過(guò)濾器。過(guò)濾紙類(lèi)過(guò)濾器 除菌效率相當(dāng)高，對(duì)0.3 以上顆 粒的過(guò)濾效率達(dá)99.99%以上，阻力小，壓力降小，但 強(qiáng)度不大，尤其是受潮后強(qiáng)度更差。 29、什么是種子的擴(kuò)大培養(yǎng)？種子擴(kuò)大培養(yǎng)的目的與要求？種子擴(kuò)大培養(yǎng)的一般步驟？ 種子擴(kuò)大培養(yǎng)是指將保存在砂土管、冷凍干燥管 中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng) 

42、過(guò)扁瓶或搖瓶及種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)，最終獲得一定 數(shù)量和質(zhì)量的純種過(guò)程，這些純種培養(yǎng)物稱(chēng)為種子。 30、霉菌、放線(xiàn)菌實(shí)驗(yàn)室種子制備的形式 孢子做為霉菌實(shí)驗(yàn)室制備的種子有何優(yōu)點(diǎn)？ 工藝流程短，容易控制，減少染菌 機(jī)會(huì)，節(jié)約人力、物力 31、什么是發(fā)酵級(jí)數(shù)？影響發(fā)酵級(jí)數(shù)的因素有哪些？ 種子罐級(jí)數(shù)：是指制備種子需逐級(jí)擴(kuò)大培 養(yǎng)的次數(shù)，取決于： 菌種生長(zhǎng)特性、孢子 芽及菌體繁殖速度； 所采用 酵罐的容積 32、簡(jiǎn)述發(fā)酵種子質(zhì)量的影響因素及控制方法 1、培養(yǎng)基：

43、60;* 培養(yǎng)基是直接影響種子培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)基各成分的關(guān)系恰 當(dāng)，才能最大程度 揮菌種的特性，提高產(chǎn)量。* 生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)種子質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象，其主要原因 是原材料質(zhì)量波動(dòng)。*措施： 1）營(yíng)養(yǎng)成分要適當(dāng)豐富和完全，氮源和維生素含量要 高，糖分少些 （培養(yǎng)生產(chǎn)菌體）； 2）孢子培養(yǎng)基要用比較單一的氮源； 營(yíng)養(yǎng)成分適合種子培養(yǎng)的需要選擇有利于孢子 芽和 菌體生長(zhǎng)的培養(yǎng)基； 3）培養(yǎng)基所用原料要經(jīng)過(guò)發(fā)酵試驗(yàn)合格才可使用； 嚴(yán)格控制滅菌后培養(yǎng)基的質(zhì)量；

44、0;種子罐營(yíng)養(yǎng)成分要盡可能與發(fā)酵培養(yǎng)基相近。 2、接種種齡與接種量 * 通常種齡是以處于生命力極旺盛的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期， 菌體量還未達(dá)到最大值時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間較為合適。 種齡長(zhǎng)，菌種趨于老化，生產(chǎn)能力下降，菌體自 溶；種齡太短，造成發(fā)酵前期生長(zhǎng)緩慢。 * 接種量大小直接影響發(fā)酵周期：接種量大縮短延 滯期和發(fā)酵周期、節(jié)約發(fā)酵培養(yǎng)動(dòng)力消耗；過(guò)多會(huì)移 代謝廢物，影響發(fā)酵。 3、培養(yǎng)條件： 1)培養(yǎng)溫度：溫度過(guò)低，菌種生長(zhǎng)發(fā)育緩慢 溫度過(guò)高會(huì)使菌絲過(guò)早自溶 2)培養(yǎng)濕度：濕

45、度低，孢子生長(zhǎng)快； 濕度大，孢子生長(zhǎng)慢 。3）PH： 選擇最適種子培養(yǎng)PH的原則是獲得最大 比生長(zhǎng)速率和適當(dāng)?shù)木?  培養(yǎng)基保持適當(dāng)PH ：酸堿、生理緩沖劑 培養(yǎng)最后一級(jí)種子的培養(yǎng)基的應(yīng)接近 于發(fā)酵培養(yǎng)基的 ，以便種子能盡快適 應(yīng)新的環(huán)境 。 5、培養(yǎng)時(shí)間和冷藏時(shí)間 （1）培養(yǎng)時(shí)間：一般來(lái)說(shuō)，衰老的孢子不如年輕的孢子，因?yàn)樗ダ系逆咦右言谥鸩竭M(jìn) 芽階段， 核物質(zhì)趨于分化狀態(tài)。過(guò)于衰老的孢子會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)能力的下降。 * 措施：孢子

46、培養(yǎng)的時(shí)間應(yīng)該控制在孢子量多、孢 子成熟、 酵產(chǎn)量正常的（2）冷藏時(shí)間 * 孢子成熟程度與孢子斜面冷藏質(zhì)量的有關(guān)。成熟的孢子耐冷藏。如土霉素生產(chǎn)菌種孢子斜面培養(yǎng)4天， 孢子尚未成熟， 現(xiàn)冷藏78天菌體細(xì)胞開(kāi)始自溶。而培 養(yǎng)5天成熟后冷藏，20天未 現(xiàn)自溶。 * 冷藏時(shí)間宜短不宜長(zhǎng)。例如在鏈霉素生產(chǎn)中，斜 面孢子在6冷藏兩個(gè)月后的發(fā)酵單位比冷藏一個(gè) 月降低18%，冷藏3個(gè)月后降低35%。 階段終止培養(yǎng)。  6、通風(fēng)和攪拌 在種子罐中足夠的

47、通氣量可以提高種子質(zhì)量。 例如，青霉素的生產(chǎn)菌種在制備過(guò)程中將通氣 充足和不足兩種情況下得到的種子分別接 酵罐內(nèi)，它們的發(fā)酵單位可相差1倍。 通氣量的多少與菌種、培養(yǎng)基性質(zhì)和培養(yǎng)階段 有關(guān)。  7、染菌的控制    33、什么是菌體的生長(zhǎng)比速？產(chǎn)物的形成比速？基質(zhì)的消耗比速？產(chǎn)物和細(xì)胞得率？ 1)菌體比生長(zhǎng)速率 （specific growth rate)，是單 位質(zhì)量菌體在單位時(shí)間內(nèi)的增量g/(g ·h),即菌體&

48、#160;的生長(zhǎng)速率除以菌體的濃度，單位為?；騒表示菌體干重，菌體濃度為Cx 反應(yīng)細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的快慢：受菌種種類(lèi)和生長(zhǎng)環(huán)境的影響。2)基質(zhì)的消耗比速Q(mào)s： 單位質(zhì)量菌體在單位時(shí)間內(nèi)消耗基質(zhì)的量稱(chēng)為基質(zhì)的消耗 比速率，它表示細(xì)胞對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用的速率或效率?；?#160;（）3)產(chǎn)物比生產(chǎn)速率(Qp ，g(或mo1) g菌體h)：系指每克菌體在單位時(shí)間（1h）內(nèi)培養(yǎng)液中產(chǎn)物濃度的變化 量，它表示微生物細(xì)胞合成產(chǎn)物的速度或效率 4)產(chǎn)物的形成比速率Qp ： （）5)產(chǎn)物得率系數(shù)：產(chǎn)物生成量相對(duì)于基質(zhì)消耗量的收得

49、率。用YP/S表示。YP/S相對(duì)于基質(zhì)消耗的實(shí)際產(chǎn)物得率（mol/mol 或g/g)  P 產(chǎn)物生成量（mol或g）。6)細(xì)胞得率系數(shù)：菌體的生長(zhǎng)量相對(duì)于基質(zhì)消耗量的 收得率，用來(lái)描述微生物生長(zhǎng)與基質(zhì)消耗的關(guān)系。 用YX/S表示。YX/S相對(duì)于基質(zhì)消耗的實(shí)際生長(zhǎng)得率（g/mol 或g/g) X干細(xì)胞的生長(zhǎng)量（g） S 基質(zhì)的消耗量（mol或g） 34、什么是Monod 方程其使用條件如何？各參數(shù)的意義與求解？ 當(dāng)某種基質(zhì)濃度下 降到一定程度，為 

50、限制性基質(zhì)時(shí)，比 生長(zhǎng)速率下降，對(duì) 數(shù)期結(jié)束。這時(shí)比 生長(zhǎng)速率與基質(zhì)濃 度有關(guān)。 1)Monod 方程 （培養(yǎng)過(guò)程中僅有單一限制性基質(zhì)）：菌體的生長(zhǎng)比速 S：某種限制性基質(zhì)濃度 Ks：半飽和常數(shù)，為1/2 m時(shí)的限制性基質(zhì)濃度；max : 最大比生長(zhǎng)速度 *上式中，如果所有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)量，均能滿(mǎn)足S遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Ks的條件，則 u=um為常數(shù)，細(xì)胞處于 對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。 *在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)末期,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)迅速消耗,一旦營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度低而成為限制性營(yíng)養(yǎng)物時(shí)，

51、 uum. *所以，莫諾得方程適用不同生長(zhǎng)時(shí)期。當(dāng)有多種限制營(yíng)養(yǎng)物或存在抑制劑時(shí)，需要修正！ 2)*減速期： （ Monod方程） （<0）S為限制性營(yíng)養(yǎng)物濃度 = 2 Ks為底物利用常數(shù)，其數(shù)值相當(dāng)于時(shí)的限制性營(yíng)養(yǎng)物濃度 3)*平衡期： = 0 （） 4)*死亡期：<035、td 與 max 之間的關(guān)系倍增時(shí)間 (代時(shí))：細(xì)胞濃度增長(zhǎng)一倍所需的時(shí)間。 36、根據(jù)微生物的培養(yǎng)方式分，發(fā)酵的類(lèi)型有哪幾種？1

52、、分批培養(yǎng)（batch culture） 2、連續(xù)發(fā)酵（continuous culture） 3、補(bǔ)料分批培養(yǎng)（fed-up batch culture） 生產(chǎn)上最常用分批培養(yǎng)和補(bǔ)料分批培養(yǎng)。 37、分批培養(yǎng)、連續(xù)培養(yǎng)、分批補(bǔ)料培養(yǎng)的概念及其各自?xún)?yōu)缺點(diǎn) 分批培養(yǎng)：又稱(chēng)分批發(fā)酵，指在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量的微生物菌種進(jìn)行培養(yǎng)，使微生物在特定的條件下只完成一個(gè)生長(zhǎng)繁殖周期的培養(yǎng)方法。（微生物可表現(xiàn)出典型的生長(zhǎng)周期） 連續(xù)培養(yǎng) 概念：又稱(chēng)連續(xù)發(fā)酵，指按一定的速度向

53、培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)添加新鮮的培養(yǎng)基，同時(shí)培養(yǎng)液以相同的速度流出，從而使發(fā)酵罐內(nèi)培養(yǎng)物的液量維持恒定，使微生物細(xì)胞能在相對(duì)恒定 的狀態(tài)下生長(zhǎng)。（恒定狀態(tài)可有效延長(zhǎng)分批培養(yǎng)的對(duì)數(shù)期） 優(yōu)點(diǎn)： 恒定狀態(tài)可有效地延長(zhǎng)分批培養(yǎng)中的對(duì)數(shù)期，達(dá)到穩(wěn)定高速 培養(yǎng)微生物或產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物的目的。 避免分批培養(yǎng)所需的清洗、投料、滅菌、接種、放罐等各種操作，有利于提高生產(chǎn)率。 發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。 便于自動(dòng)控制。 缺點(diǎn)：菌種在長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)中易變異，且容易染菌。 若操作不當(dāng)，新加入的培養(yǎng)基與原有的培養(yǎng)基不易完全混合。連續(xù)發(fā)酵的最大特點(diǎn)是微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)速度、產(chǎn)物的代謝均處于恒定狀態(tài)，可達(dá)到穩(wěn)定、高速培養(yǎng)微生物

54、細(xì)胞或產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物的目的。補(bǔ)料分批培養(yǎng) 概念：又稱(chēng)半連續(xù)發(fā)酵，根據(jù)菌株生長(zhǎng)和初始培養(yǎng)基的特點(diǎn)，在分批培養(yǎng)的某些階段適 當(dāng)補(bǔ)加培養(yǎng)基，使菌體或其代謝產(chǎn)物的生產(chǎn) 時(shí)間延長(zhǎng)。 定時(shí)補(bǔ)充物料，可使培養(yǎng)液中的底物濃度較長(zhǎng)時(shí)間地保持在一定的范圍內(nèi)，既保證了微生物生長(zhǎng)，又不會(huì)產(chǎn)生不利影響，從而達(dá)到提高容量產(chǎn)率、產(chǎn)物濃度和得率的目的。 優(yōu)點(diǎn)： a.可避免一次投料過(guò)多，造成細(xì)胞大量生長(zhǎng)，溶解氧不足， 通氣攪拌設(shè)備無(wú)法適應(yīng)的弊病; b.能控制營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌所需營(yíng)養(yǎng)物量，使之高效率積累產(chǎn)物 c. 有利于前體的補(bǔ)充; d.可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的高密度培養(yǎng) e. 便于優(yōu)化培養(yǎng)。 補(bǔ)料技術(shù)

55、可以采用少量多次、少次多量、流加或控制流加。38、分批發(fā)酵的不同生長(zhǎng)時(shí)期的菌體比生長(zhǎng)速率 1)延遲期：細(xì)胞數(shù)目幾乎不變化。， = 0 2)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期：細(xì)胞數(shù)目呈指數(shù)生長(zhǎng)。 細(xì)胞濃度隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)。 微生物已經(jīng)調(diào)整能適應(yīng)新的培養(yǎng)環(huán)境，且培養(yǎng)基營(yíng) 養(yǎng)物質(zhì)充足，有害代謝物少。 在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)階段，細(xì)胞的生長(zhǎng)不受限制，因此比生 長(zhǎng)速率達(dá)到最大值 。 3)穩(wěn)定期：細(xì)胞數(shù)目增長(zhǎng)較快，但受營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度限制，細(xì)胞數(shù)目達(dá)到最大值，不再增長(zhǎng)； 在細(xì)胞生長(zhǎng)代謝過(guò)程中，培養(yǎng)基中的底物不斷被消耗

56、，一 些對(duì)微生物生長(zhǎng)代謝有害的物質(zhì)不斷積累。受此影響，微 生物的生長(zhǎng)速率和比生長(zhǎng)速率逐漸下降，直至為零，進(jìn)入 穩(wěn)定期。 = 0 =0 4)衰亡期：細(xì)胞出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，細(xì)胞數(shù)目減少。隨著營(yíng)養(yǎng)物的進(jìn)一步枯竭及有毒代謝物的累積， 菌體死亡數(shù)增多，而生長(zhǎng)的菌體數(shù)減少，整個(gè)群 體進(jìn)入衰亡期。 dX /dt /<0 .在分批發(fā)酵生產(chǎn)中，均在衰亡期開(kāi)始前已經(jīng)停止 發(fā)酵，所以衰亡期的研究對(duì)生產(chǎn)價(jià)值不大。 39、簡(jiǎn)述延滯期長(zhǎng)短對(duì)發(fā)酵的影響及解決方法 種

57、子培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件必須合適，只有這樣才能獲 得高的產(chǎn)量。 接種后延滯期的長(zhǎng)短關(guān)系到發(fā)酵周期的長(zhǎng)短，而與 產(chǎn)物形成速率和產(chǎn)率并無(wú)必然聯(lián)系。 實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為縮短發(fā)酵周期、提高設(shè)備利用 宰、提高體積生產(chǎn)率，就必須盡可能地縮短延滯期。 解決途徑： 一、盡量選擇處于指數(shù)生長(zhǎng)期的種子； 二、擴(kuò)大接種量。但是，如果要擴(kuò)大接種量，又往往 需要多級(jí)擴(kuò)大制種，這不僅增加了 酵的復(fù)雜程 度，又 易造成雜菌污染，故而應(yīng)從多方面考慮。 、種子基與 酵基基本相同。 40

58、、分批培養(yǎng)中產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)：偶聯(lián)型 Qp= * Yp/x 產(chǎn)物生成速率與菌體生長(zhǎng)速率有緊密聯(lián)系：   以菌體細(xì)胞為基準(zhǔn)的產(chǎn)物得率系數(shù)或單位質(zhì)量細(xì)胞生成的產(chǎn)物，g/g細(xì)胞； 比生長(zhǎng)速率， ； QP  產(chǎn)物比生成速率； 41、發(fā)酵過(guò)程的溫度會(huì)不會(huì)變化？為什么？會(huì)。發(fā)酵熱是引起發(fā)酵過(guò)程溫度變化的原因。Q發(fā)酵Q生物Q攪拌Q蒸發(fā)Q輻射42、發(fā)酵熱的定義。生物熱的大小與哪些因素有關(guān)？ 發(fā)酵熱就是發(fā)酵過(guò)程中所產(chǎn)生的凈熱量。Q發(fā)酵Q生物Q攪拌Q蒸發(fā)Q輻射。 生物

59、熱Q生物：在發(fā)酵過(guò)程中，菌體不斷利用培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將 其分解氧化產(chǎn)生能量，一部分用于合成高能化合物（如 ATP）提供細(xì)胞代謝產(chǎn)物合成需的能量，另一部分以熱 的形式散發(fā)，這散發(fā)出來(lái)的熱就叫生物熱。 影響生物熱的因素：菌株、培養(yǎng)基，發(fā)酵時(shí)期。菌種活力強(qiáng)、培養(yǎng)基豐富、菌體代謝旺盛，則產(chǎn)生熱量多。生物熱 的大小還與菌體的呼吸強(qiáng)度有對(duì)應(yīng)關(guān)系。1）生物熱與發(fā)酵類(lèi)型有關(guān) 。 微生物進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生的熱比厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的熱多。2）培養(yǎng)過(guò)程中生物熱的產(chǎn)生具有強(qiáng)烈的時(shí)間性。在培養(yǎng)初期，菌體處于適應(yīng)期，菌數(shù)少，呼吸作用緩慢，產(chǎn) 生熱

60、量較少。 菌體在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)，菌體繁殖迅速，呼吸作用強(qiáng)，菌體也 較多，所以產(chǎn)生的熱量多，溫度上升快，必須注意控制溫度。特別是從對(duì)數(shù)成長(zhǎng)期轉(zhuǎn)入平衡期時(shí)，菌體濃度大，代謝旺盛，產(chǎn)生熱量最多。 培養(yǎng)后期，菌體已基本上停止繁殖，主要靠菌體內(nèi)的酶系進(jìn) 行代謝作用，產(chǎn)生熱量不多，溫度變化不大，且逐漸減弱。 43、溫度對(duì)發(fā)酵有哪些影響？如何控制發(fā)酵過(guò)程溫度？ 1）溫度影響各種酶和蛋白質(zhì)的性質(zhì)：2）溫度對(duì)發(fā)酵液物理性質(zhì)的影響 影響氧在發(fā)酵液中的溶解度： 溫度， 溶氧 影響基質(zhì)的分解速率： 如菌體對(duì)硫酸

61、鹽吸收在25時(shí)最小。溫度對(duì)產(chǎn)物合成的影響 3）溫度影響發(fā)酵方向： 改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，間接影響細(xì)胞的生物合成，影 響生物合成方向。 e.g.1：四環(huán)素發(fā)酵中金色鏈霉菌：T<30，產(chǎn)生金霉 素；T達(dá)到35，產(chǎn)生四環(huán)素。 e.g.2：谷氨酸發(fā)酵中擴(kuò)展短桿菌：30培養(yǎng)后37發(fā) 酵，積累過(guò)量乳酸。 4）溫度對(duì)菌的調(diào)節(jié)機(jī)制關(guān)系密切。 同一種產(chǎn)生菌，菌體生長(zhǎng)和積累代謝產(chǎn)物的最適溫 度往往不同。 44、發(fā)酵過(guò)程溫度的選擇有什么依據(jù)？如何確定最適發(fā)酵溫度？ 最適溫度是指在該溫度下最適

62、于菌的生長(zhǎng)或產(chǎn)物的生成， 它是一種相對(duì)概念，它是一定的條件下測(cè)得的結(jié)果。 最適溫度與菌種、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件和菌體生長(zhǎng)階段 有關(guān)。 確定最適發(fā)酵溫度。 1、根據(jù)菌種及生長(zhǎng)階段選擇 微生物種類(lèi)不同，所具有的酶系及其性質(zhì)不同， 所要求的溫度范圍也不同。 如黑曲霉生長(zhǎng)溫度為37， 谷氨酸產(chǎn)生菌棒狀桿菌的生長(zhǎng)溫度為3032， 青霉菌生長(zhǎng)溫度為30。2、根據(jù)培養(yǎng)條件選擇 溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇： 通氣條件 時(shí)可適當(dāng)降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也

63、可高些。 培養(yǎng)基稀薄時(shí)，溫度也該低些。因?yàn)闇囟雀郀I(yíng)養(yǎng)利用快，會(huì)使菌過(guò)早自溶。3、根據(jù)菌的生長(zhǎng)情況確定時(shí)間 菌生長(zhǎng)快，維 在較高溫度時(shí)間要短些；菌生 長(zhǎng)慢，維 較高溫度時(shí)間可長(zhǎng)些。培養(yǎng)條件適 宜，如營(yíng)養(yǎng)豐富，通氣能滿(mǎn)足，那么前期溫度 可高些，以利于菌的生長(zhǎng)。 總的來(lái)說(shuō)，溫度的選擇根據(jù)菌種生長(zhǎng)階段及培 養(yǎng)條件綜合考慮。要通過(guò)反復(fù)實(shí)踐來(lái)定出最適 溫度。 45、發(fā)酵過(guò)程中pH會(huì)不會(huì)發(fā)生變化，為什么？ 會(huì)。發(fā)酵過(guò)程pH值變化的原因。 主要因素：微生物種類(lèi)、基礎(chǔ)培養(yǎng)基的組成&#

64、160;和發(fā)酵條件均影響發(fā)酵過(guò)程中的pH值。變化原因：基質(zhì)代謝、 產(chǎn)物形成、 菌體自溶。 46、pH 對(duì)發(fā)酵的影響表現(xiàn)在哪些方面？  1) pH對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響 每一類(lèi)菌都有其最適pH和能耐受的pH范圍 細(xì)菌: pH 6.37.5 ；霉菌和酵母菌：pH 4.05.8； 酵母菌：pH 3.86.0；放線(xiàn)菌：pH 78 控制一定的pH，不僅可以保證微生物生長(zhǎng)，還可以防止 雜菌污染。2）pH影響發(fā)酵的機(jī)理 （1

65、）pH影響酶的活性：當(dāng)pH值抑制菌體某些酶的活性時(shí) 使菌的新陳代謝受阻; （2）pH值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變 細(xì)胞膜的透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的進(jìn)出，因此影 響新陳代謝的進(jìn)行; （3）pH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，從 而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用。（4）pH影響代謝方向： pH不同，往往引起菌體代謝過(guò)程不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和 比例發(fā)生改變。 47、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定發(fā)酵的最佳pH 48、發(fā)酵過(guò)程的pH控制可以采取哪些措施？ 1) 調(diào)節(jié)原始培養(yǎng)基的

66、pH值 基礎(chǔ)培養(yǎng)具有合適碳源比例和鹽類(lèi)，穩(wěn)定培養(yǎng)液 的pH值，或加入緩沖劑，有很好的緩沖能力；2）發(fā)酵過(guò)程pH值的調(diào)節(jié)和控制 （1）直接補(bǔ)加酸堿調(diào)節(jié)控制pH 發(fā)酵過(guò)程中加入非營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的酸堿調(diào)節(jié)劑(NaOH、 HCl)； 當(dāng)pH值偏離不大，加入強(qiáng)酸堿容易破壞緩沖體系， 而且會(huì)引起培養(yǎng)液成分發(fā)生水解，較少使用。 （2）通過(guò)調(diào)整通風(fēng)量來(lái)控制pH值。 在消泡劑加多的情況下，提高通氣量可以加速脂肪酸的 氧化，減少因脂肪酸的累積引起的pH值降低。（3）補(bǔ)加生理酸堿性基質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)pH 補(bǔ)加氨水、尿素、

67、（NH ）SO 等，通過(guò)代謝調(diào)節(jié)pH值。補(bǔ)加生理酸堿性物質(zhì)，既調(diào)節(jié)了 發(fā)酵液的pH值，又可補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還可減 少阻遏作用。 酸性基質(zhì)：銨鹽、糖、油脂、玉米漿(脫NH4) 堿性基質(zhì)：NO3鹽、有機(jī)酸鹽、氨水、尿素。（4）通過(guò)補(bǔ)料調(diào)節(jié)控制pH 當(dāng)pH值上升至超過(guò)最適值，意味著菌體處于饑餓 狀態(tài)，可加糖調(diào)節(jié)，糖的過(guò)量又會(huì)使pH值下降。 采用補(bǔ)料的方法同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)、延長(zhǎng) 酵周期、調(diào)節(jié)pH值和改變培養(yǎng)液的性質(zhì)（如粘度 ）等幾種目的，特別是產(chǎn)物合成有阻遏作用的營(yíng) 養(yǎng)物質(zhì)，通過(guò)少

68、量多次補(bǔ)加可避免對(duì)產(chǎn)物合成的 影響。 49、為何溶氧容易成為好氧發(fā)酵的限制性因素？ 工業(yè)發(fā)酵所用的微生物大多為好氧菌；因此需要供氧。只有當(dāng)氧氣溶于水中，才對(duì)菌體有用。在好氧發(fā)酵中，通常需要供給大量的無(wú)菌空氣才能滿(mǎn)足菌體對(duì)氧的需求，由于氧氣屬于難溶性氣體，在水中的溶解度很低，故溶解氧往往是發(fā)酵生產(chǎn)的限制性因素。50、比耗氧速度和呼吸強(qiáng)度的概念？ 呼吸強(qiáng)度 ：QQ2 mmol O2/g.h，也稱(chēng)氧的比消耗速率 氧的消耗速率： 也稱(chēng)微生物攝氧率r mmol O2/g.h 。

69、0;(其中，X=X0*eut ，X每ml發(fā)酵培養(yǎng)液中的菌體質(zhì)量濃度 g/L) 51、臨界溶氧濃度、氧飽和度的概念？ 臨界氧濃度CCr：各種微生物對(duì)發(fā)酵液中溶氧濃 度的最低要求。對(duì)產(chǎn)物而言，便是不影響產(chǎn)物 合成所允許的最低濃度。 52、影響微生物需氧的因素有哪些？ 53、如何調(diào)節(jié)通氣攪拌發(fā)酵罐的供氧水平？ （1）改變通氣速率 （增大通風(fēng)量）：增大K La值。注 意，過(guò)分增大通氣速率會(huì)產(chǎn)生副作用，如泡沫生成、罐溫增高等。 （2）改變攪拌速度：轉(zhuǎn)速較低時(shí)，增大攪拌速度對(duì)提

70、高溶 氧濃度有明顯作用；當(dāng)轉(zhuǎn)速很高時(shí)，再增大攪拌速度起不到調(diào)節(jié) 作用，反而打碎菌絲體，使菌體 溶并減少產(chǎn)量。 （3）改變氣體組成中的氧分壓 （4）改變罐壓：提高C*，不是十分有效 （5）改變發(fā)酵液的理化性質(zhì)：如加消沫劑、補(bǔ)加無(wú)菌水、 改變培養(yǎng)基的成分等 （6）加入傳氧中間介質(zhì)：傳氧中間介質(zhì)有血紅蛋白、烴類(lèi) 碳?xì)浠衔铮河?、石蠟等）?#160;54、簡(jiǎn)述不同發(fā)酵周期溶解氧變化的趨勢(shì) 1）發(fā)酵前期，由于微生物大量繁殖，需氧量不斷大幅度增加，此時(shí)需要氧超過(guò)供氧，溶氧明顯下降2）發(fā)酵中后期，溶氧濃度

71、明顯地受到工藝控制手段的影響，如補(bǔ)料的數(shù)量、時(shí)機(jī)和方式等3）發(fā)酵后期由于菌體衰老，呼吸減弱，溶氧濃度也會(huì)逐步上升，一旦菌體自溶，溶氧就好明顯地上升 55、發(fā)泡 對(duì)發(fā)酵有哪些有益之處，哪些有害之處？ 泡沫對(duì)發(fā)酵的不利影響主要表現(xiàn)在： 1)降低了發(fā)酵罐的裝料系數(shù) 2)增加了菌群的非均一性 3)增加了染菌機(jī)會(huì) 4)大量起泡引起“逃液”，導(dǎo)致產(chǎn)物的損失 5)泡沫嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響通氣攪拌的正常進(jìn)行 6)消泡劑的加入將給提取工序帶來(lái)困難 56、發(fā)酵培養(yǎng)基中容易引起泡 的培養(yǎng)基原料有哪些？ 蛋

72、白質(zhì)原料，如玉米漿、蛋白胨、酵 母粉、黃豆粉等是主要發(fā)泡劑。葡萄糖等本身起泡能力很低，但豐富培養(yǎng)基中較高濃度的糖類(lèi)增加了培養(yǎng)基的粘度，起到穩(wěn)定泡沫的作用，糊精含量多也會(huì)引起泡沫的形成。 57、消泡的方法有哪些？常用的化學(xué)消泡劑有哪幾類(lèi)？ （一）機(jī)械消泡 機(jī)械消泡是一種物理作用，它靠機(jī)械強(qiáng)烈 振動(dòng)及壓力變化，促使氣泡破裂，并將隨氣體 排出的液體加以回收。 機(jī)械消泡的方式有罐內(nèi)消泡和罐外消泡兩種。 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省原料（消泡劑），減少由于加入消泡 劑所引起的污染機(jī)會(huì)。 缺點(diǎn)：不能從根本上消除引起穩(wěn)定泡沫的因素。（二）化學(xué)消泡?；瘜W(xué)消泡是一種使用化