發(fā)酵工程復(fù)習(xí)資料

1、v1.0可編輯可修改發(fā)醉工程復(fù)習(xí)資料第一章緒論1、發(fā)酵及發(fā)酵產(chǎn)品各包括哪些類型答案要點(diǎn)：一）發(fā)酵的類型：按發(fā)酵原料分類：糖類物質(zhì)發(fā)酵、石油發(fā)酵、廢水發(fā)酵；按發(fā)酵形式分類：固體發(fā)酵、液體發(fā)酵；按發(fā)酵工藝流程分類：分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵、流加發(fā)酵；按發(fā)酵過程對氧的需求分類：厭氧發(fā)酵、通風(fēng)發(fā)酵；按發(fā)酵產(chǎn)物分類：氨基酸發(fā)酵、有機(jī)酸發(fā)酵、抗生素發(fā)酵、酒精發(fā)酵、維生素發(fā)酵、酶制劑發(fā)酵二）發(fā)酵產(chǎn)品的類型：以菌體為產(chǎn)品、以微生物的酶為產(chǎn)品、 以微生物的代謝產(chǎn)物為產(chǎn)品、生物轉(zhuǎn)化過程2、了解發(fā)酵工程的組成、基本要求及主要特點(diǎn)。答案要點(diǎn)：一）組成：上游工程：菌種選育、種子培養(yǎng)、培養(yǎng)基設(shè)計(jì)與制作、接種等。發(fā)酵工程：發(fā)酵培

2、養(yǎng)。下游工程：產(chǎn)物的提取純化、副產(chǎn)品的回收、廢物處理等。二）基本要求：發(fā)酵設(shè)備、合適的菌種、合適的培養(yǎng)基、有嚴(yán)格的無菌生長環(huán)境三）主要特點(diǎn)：1）發(fā)酵過程一般來說都是在常溫常壓下進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)安全，要求條件簡單；2）發(fā)酵所用的原料主要以再生資源為主；3）發(fā)酵過程通過生物體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式來完成的，反應(yīng)的專一性強(qiáng)，因而可以得到較為單一的代謝產(chǎn)物；4）獲得按常規(guī)方法難以生產(chǎn)的產(chǎn)品；5）投資少，見效快，經(jīng)濟(jì)效率高；6）維持無菌條件是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵；7）環(huán)境污染小。3、為什么說發(fā)酵工程在國民經(jīng)濟(jì)中有著重要的地位答案要點(diǎn)：因?yàn)榘l(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品、能源、化工、冶金、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等方面均有著十分重

3、 要的作用，例如：抗生素的生產(chǎn)；飲料食品等的制造；沼氣、微生物采油、生物肥料、生物 農(nóng)藥以及三廢處理等方面都有很重要的應(yīng)用。所以說發(fā)酵工程在國民經(jīng)濟(jì)中有著重要的地 位。4、了解發(fā)酵工業(yè)的類型及必備條件。答案要點(diǎn)：一）發(fā)酵工業(yè)類型：食品發(fā)酵工業(yè)：食品、酒類1）傳統(tǒng)分類 ，非食品發(fā)酵工業(yè)：抗生素、有機(jī)酸、氨基酸、酶制劑、核甘酸、單細(xì)胞蛋白釀造業(yè)：利用微生物生產(chǎn)具有較高風(fēng)味要求的發(fā)酵食品。2）現(xiàn)代分類 L發(fā)酵工業(yè)：經(jīng)過微生物純種培養(yǎng)后，提煉、精 制而獲得成分單純、無風(fēng)味要求的 產(chǎn)品。如：抗生素、檸檬酸、酶制劑、酒精等。二）發(fā)酵工業(yè)必備條件：1 ）適宜的微生物菌種；2 ）滿足微生物生長的條件：培養(yǎng)基、

4、生長溫度、 pH值、溶解氧的濃度等。3 ）微生物發(fā)酵廠房、設(shè)備；4 ）產(chǎn)品提取、精制的方法與設(shè)備。5、定義：1 ）發(fā)酵：利用培養(yǎng)生物細(xì)胞來獲得產(chǎn)物的全過程。2 ）發(fā)酵工程：采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的 產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程中的一種新技術(shù)。3）發(fā)酵工業(yè)：利用生物生命活動(dòng)中產(chǎn)生的酶來加工原料中的有機(jī)或無機(jī)物而獲得新產(chǎn)品的工業(yè)。4 ）生物轉(zhuǎn)化：生物催化劑（生物細(xì)胞或其產(chǎn)生的酶）將一種化合物轉(zhuǎn)化成化學(xué)結(jié)構(gòu)相似,但在經(jīng)濟(jì)上更有價(jià)值的化合物的過程。第二章發(fā)酵原料及處理1、名詞解釋糊化：在溫水中，淀粉顆粒無限膨脹形成均一的黏稠液體的現(xiàn)象。液化：淀粉糊化后

5、，如果提高溫度至 130C,由于支鏈淀粉的全部（幾乎）溶解，網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)徹底破壞，淀粉溶液的黏度迅速下降，變?yōu)榱鲃?dòng)的性較好的醪液的現(xiàn)象。糖化：用糖化酶講糊精和低聚糖徹底水解成葡萄糖的過程。老化（回生）：液化了的淀粉醪液在溫度降低時(shí)，黏度會(huì)逐步增加，降到 60c時(shí)，變得 非常黏，到55c以下會(huì)變成凝膠，時(shí)間一長，則會(huì)重新產(chǎn)生部分結(jié)晶的現(xiàn)象。對數(shù)殘留定律：在微生物滅菌過程中，其減少量隨殘留活菌數(shù)的減少而遞減，即微生物的死亡速率與任一瞬時(shí)殘存的活菌數(shù)成正比：一dN / dt =kN此即為對數(shù)殘留定律。DE值：葡萄糖值，液化液或糖化液中的還原糖含量（葡萄糖）占干物質(zhì)的百分率為DE值。實(shí)消：分批滅菌即實(shí)消

6、，是在每批培養(yǎng)基全部流入發(fā)酵罐后，就在罐內(nèi)通入蒸汽加熱至滅菌溫度，維持一定時(shí)間，將發(fā)酵罐和培養(yǎng)基同時(shí)滅菌，再冷卻到接種溫度備用。連消：連續(xù)滅菌也叫連消， 就是將培養(yǎng)基向發(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。雙酶糖化法：即酶解法，用專一性很強(qiáng)的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的方法。2、工業(yè)發(fā)酵原料有哪些淀粉質(zhì)原料處理的方法有哪些為什么要預(yù)處理答案要點(diǎn):）發(fā)酵工業(yè)原料類型:23451）淀粉質(zhì)原料（糧食原料）糖質(zhì)原料）纖維質(zhì)原料）石油化工產(chǎn)品）其他：野生植物類二）淀粉質(zhì)原料的處理方法：預(yù)處理（除雜、粉碎）一淀粉糊化（水熱處理、焙炒法、膨化法、低溫蒸煮法）一淀粉糖化（酸解法、酶解

7、法、酸酶結(jié)合法）三）預(yù)處理的目的：除雜的目的：除去原料中的金屬、石塊、沙子、泥土、雜草等。粉碎的目的：改變原料的狀態(tài)，增加物料表面積， 有利于原料細(xì)胞中的淀粉顆粒從細(xì)胞中游離出來。3、淀粉水解糖的制備方法有哪些各有何特點(diǎn)答案要點(diǎn)：一）酸解法及其特點(diǎn)：酸解法：以酸（無機(jī)酸或有機(jī)酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法。特點(diǎn)：對設(shè)備的要求：耐腐蝕、耐高溫、耐高壓。對淀粉原料要求較嚴(yán)格：淀粉顆粒不宜過大，大小要均勻。淀粉的轉(zhuǎn)化率較低。淀粉乳濃度高，淀粉轉(zhuǎn)化率低，二）酶解法及其特點(diǎn)：酶解法（雙酶糖化法）：用專一性很強(qiáng)的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的方法。特點(diǎn)：酶解反應(yīng)時(shí)間較長（48 h

8、）;需要設(shè)備較多；糖液過濾困難。隨著酶制劑生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的提高，酶制劑的大量生產(chǎn)，酶法制糖逐漸取代酸法制糖已是淀粉水解制糖的一個(gè)發(fā)展趨勢。三）酸酶結(jié)合法及其特點(diǎn)：1 ）酸酶法：先將淀粉酸水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶將其水解成葡萄糖的方法。特點(diǎn)：適用原料：淀粉粒堅(jiān)硬的谷物原料。優(yōu)點(diǎn)：能結(jié)合酸解法、酶解法的優(yōu)點(diǎn)，提高生產(chǎn)效率。注意事項(xiàng)：酸的用量。2）酶酸法：將淀粉乳先用“-淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖的方法。特點(diǎn)：適用原料：顆粒大小不一的原料。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)易控制，時(shí)間短。注意事項(xiàng)：淀粉濃度較酸解法要高；酸水解時(shí)稍增加pH值。4、培養(yǎng)基有哪幾種類型各有何作用選擇發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基有何要求

9、答案要點(diǎn)：一）培養(yǎng)基的類型及作用：斜面培養(yǎng)基：菌種活化、保藏菌種。種子培養(yǎng)基：擴(kuò)大培養(yǎng)，增加強(qiáng)壯、健康、活性高的細(xì)胞數(shù)量。發(fā)酵培養(yǎng)基：最大限度的獲得目的產(chǎn)物。二）發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基的基本要求1 ）能夠提高微生物生長繁殖及產(chǎn)物合成的基本成分。2 ）選擇合適的培養(yǎng)基原料，且培養(yǎng)基成分配比合理。3 ）原料來源廣、質(zhì)量穩(wěn)定、價(jià)格低廉5、簡述發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)程序及方法。答案要點(diǎn)：設(shè)計(jì)程序，分為三步：1 ）初步確定可能的培養(yǎng)基成分：查找資料，根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)基成分確定時(shí)一些必須考慮的問題，初步確定；2）單因子實(shí)驗(yàn)：單因子實(shí)驗(yàn)確定培養(yǎng)基的成分；單因子實(shí)驗(yàn)確定各成分的適宜濃度；3）相應(yīng)面實(shí)驗(yàn)：采用正交試驗(yàn)

10、設(shè)計(jì)對單因子實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合試驗(yàn)，確定發(fā)酵培養(yǎng)基配方。搖瓶水平反應(yīng)器水平6、影響培養(yǎng)基滅菌的因素有哪些發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌方法有哪些各有何特點(diǎn)答案要點(diǎn)：一）影響培養(yǎng)基滅菌的因素：1）培養(yǎng)基成分：油脂、糖類、蛋白質(zhì)增加微生物的耐熱性。2 ） pH值：pH值，微生物最耐熱；pH值愈低，滅菌所需的時(shí)間愈短。3）培養(yǎng)基中的顆粒：顆粒小，滅菌容易；顆粒大，滅菌難。4）泡沫：泡沫中的空氣形成隔熱層，阻礙熱傳導(dǎo)，影響滅菌效果。二）發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌方法及特點(diǎn)1 ）分批滅菌：無需專門的滅菌設(shè)備；能連同發(fā)酵設(shè)備一道滅菌，滅菌溫度難控制；適合中小型發(fā)酵罐使用。2 ）連續(xù)滅菌：需專門滅菌設(shè)施發(fā)酵罐、滅菌設(shè)施應(yīng)先做滅菌先處理；

11、滅菌溫度高；滅菌時(shí)間短。7、為什么采用高溫短時(shí)滅菌既有利于殺滅微生物，又有利于減少營養(yǎng)物質(zhì)破壞答案要點(diǎn)：因?yàn)椋? ）微生物的熱死規(guī)律及培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分破壞符合化學(xué)反應(yīng)的一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，即：dN/ dt=-KN dC / dt=-KC2）另外反應(yīng)常熟與溫度的關(guān)系為：K' =A' e-E/RT3 ）滅菌的活化能E大于培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞的活化能E,因此，隨著溫度升高，滅菌速率常數(shù)增加的倍數(shù)培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分分解的速率常數(shù)的增加倍數(shù)。4）溫度每升高10C,速率常數(shù)的增加倍數(shù)為（ Q10）不同。一般化學(xué)反應(yīng)Q10為；殺滅芽胞的反應(yīng) Q10為510;殺滅微生物細(xì)胞的反應(yīng) Q10為35左右。5

12、 ）在熱滅菌的過程中，微生物死亡的速度營養(yǎng)成分破壞速度?！案邷厮矔r(shí)滅菌法”可減少培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的破壞。所以采用高溫短時(shí)滅菌既有利于殺滅微生物，又有利于減少營養(yǎng)物質(zhì)破壞。第三章 水和空氣的處理1、名詞解釋1 ）水的硬度：即水的軟硬程度，系指單位體積的水中所含鈣、鎂鹽的數(shù)量?？傆捕仁侵柑妓猁}和非碳酸鹽硬度的總和，其中，“暫時(shí)硬度”主要指碳酸鹽硬度，即用加熱方法可以除去的重碳酸鹽硬度?！坝谰糜捕取敝饕噶蛩猁}硬度，即用加熱方法也不易除去的硬度。2 ）水的軟化：除去水中鈣、鎂等金屬離子的過程3 ）固體曲：是一種傳統(tǒng)的粗酶制劑，微生物與粗發(fā)酵營養(yǎng)成分初步發(fā)酵得到的干粉末制品，可用作種子用于下游發(fā)酵生產(chǎn)。

13、如酒曲等。4 ）無菌空氣：是指通過除菌處理使空氣中含菌量降低在一個(gè)極低的百分?jǐn)?shù)，從而能控制 發(fā)酵污染至極小機(jī)會(huì)。此種空氣稱為“無菌空氣”。5 ）慣性撞擊：指塵粒隨著空氣流過纖維層的彎曲通道時(shí)，由于顆粒的慣性較大，脫離彎 曲流線與纖維碰撞而附著的過程。6 ）過濾介質(zhì)：過濾介質(zhì)是過濾除菌的關(guān)鍵，直接關(guān)系到介質(zhì)的消耗量、過濾過程動(dòng)力消耗、設(shè)備的結(jié)構(gòu)、尺寸，更是關(guān)系到運(yùn)轉(zhuǎn)過程的穩(wěn)定性。對過濾介質(zhì)的總的要求是吸附性強(qiáng)、 阻力小、空氣流量大、能耐干熱。一般過濾介質(zhì)分為纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì)、過濾紙、微 孔過濾膜三大類。7 ）空氣穿透率：過濾后空氣的微粒數(shù)與過濾前空氣的微粒數(shù)的比值。8 ） L90:為過濾除

14、菌效率達(dá)到 90%寸的介質(zhì)濾層厚度2、發(fā)酵用水的來源有幾種，各有什么優(yōu)缺點(diǎn)答：1）深井水：水質(zhì)清潔，含雜質(zhì)少，溫度穩(wěn)定，不受氣溫和季節(jié)影響，水生生物少，沒有或很少有微生物。沒有致病菌，溶解類濃度高，硬度高。2 ）自來水：方便快捷，無需進(jìn)行金屬離子等的處理，不受季節(jié)影響，水質(zhì)較清潔，但費(fèi)用高，會(huì)使生產(chǎn)成本過高。3 ）地表水：來源廣，水量充足，但水質(zhì)差雜質(zhì)多，溫度不穩(wěn)定，受氣溫、季節(jié)影響較大, 水生生物多，微生物較多，可能存在致病細(xì)菌。3、發(fā)酵用水殺菌的方法有哪些（簡答）答：1）氯殺菌：氯在水中形成次氯酸，有強(qiáng)氧化作用，能穿透細(xì)菌胞膜進(jìn)入胞內(nèi)，破壞胞內(nèi)酶和細(xì)胞生理機(jī)能而使細(xì)菌死亡。2 ）臭氧殺菌：

15、利用臭氧的強(qiáng)氧化能力可以殺菌。臭氧殺菌穿透力強(qiáng)，暗處也能夠殺菌， 也沒有出現(xiàn)耐菌性。3 ）紫外線殺菌：紫外線波長在240 260nm之間，為最有效的殺菌波段，波段中之波長最強(qiáng)點(diǎn)是。4、空氣中微生物的分布的特點(diǎn)（簡答）答：1）空氣中的含菌量隨環(huán)境不同而有很大差異：干燥寒冷的北方空氣中的含菌量較少，而潮濕溫暖的南方則含菌量較多；人口稠密的城市比人口少的農(nóng)村含菌量多；地面又比高空的空氣含菌量多。2 ）各地空氣中所懸浮的微生物種類及比例各不相同，數(shù)量也隨條件的變化而異。5、介質(zhì)過濾除菌機(jī)理包括哪幾點(diǎn)（簡答）答：1）慣性沖擊滯留作用機(jī)理；2）攔截滯留作用機(jī)理；3）布朗擴(kuò)散截留作用機(jī)理4）重力沉降作用機(jī)理

16、；5）靜電吸附作用機(jī)理6、發(fā)酵空氣的處理包括哪兩個(gè)大步驟答：1）包括：空氣預(yù)處理；空氣過濾空氣預(yù)處理的目的：提高壓縮前空氣的潔凈度；去除壓縮后空氣中的油和水空氣處理的具體操作：空氣-空壓機(jī)-儲(chǔ)氣罐-冷卻-除油水-加熱-總過濾器-分過濾器-無菌空氣7、一臺(tái)發(fā)酵空氣，濾膜厚度為， 濾層中空氣的微粒濃度為 5000個(gè)/m3 ,單位濾層除去的微粒數(shù)為3000個(gè)/m3 ,求L90答：對數(shù)穿透定律：空氣通過濾層，其微粒數(shù)隨著濾層的厚度逐漸降低，即：1%區(qū)|變=-m»“N 濾層中空氣的微粒濃度，個(gè) /m3L-過濾介質(zhì)的厚度，mdN/dL-單位濾層除去的微粒數(shù)，個(gè) /m3K-過濾常數(shù)N.-N 1 N

17、 “% = = 1 00即 |二0(nJ得f 同理得：K=(dN/dL)/( - N尸-3000/5000 L90=K=第四章工業(yè)發(fā)酵的染菌及其防治1、名詞解釋1 ）雜菌：是指在發(fā)酵培養(yǎng)中侵入了有礙生產(chǎn)的其他微生物。2 ）生物需氧量：（生化需氧量）是指由于水中的好氧微生物的繁殖或呼吸作用，水中有機(jī)物被分解時(shí)所消耗的溶解氧的量，簡稱BOD3 ）溶解氧：空氣中的分子態(tài)氧溶解在水中稱為溶解氧，通常記作DO4 ）法蘭連接：就是把兩個(gè)管道、管件或器材，先各自固定在一個(gè)法蘭盤上，兩個(gè)法蘭盤 之間，加上法蘭墊，用螺栓連接在一起，完成了連接。5 ）死角：是指滅菌時(shí)因某些原因使滅菌溫度達(dá)不到或不易達(dá)到的局部地區(qū)

18、。2、染菌對產(chǎn)物的提取和質(zhì)量有何影響答：一、對過濾的影響：發(fā)酵液的粘度加大；菌體大多自溶；由于發(fā)酵不徹底，基質(zhì)的殘留濃度加大造成的后果：過濾時(shí)間拉長，影響設(shè)備的周轉(zhuǎn)使用，破壞生產(chǎn)平衡；大幅度降低過濾 收率。二、對提取的影響：有機(jī)溶劑萃取工藝： 染菌的發(fā)酵液含有更多的水溶性蛋白質(zhì)，易發(fā)生乳化，使水相和溶劑相難以分開。如酒精的有機(jī)萃取離子交換工藝：雜菌易粘附在離子交換樹脂表面或被離子交換樹脂吸附，大大降低離子交換樹脂的交換量。三、對產(chǎn)品質(zhì)量的影響：對內(nèi)在質(zhì)量的影響：染菌的發(fā)酵液含有較多的蛋白質(zhì)和其它雜質(zhì)。對產(chǎn)品的純度有較大影響。對產(chǎn)品外觀的影響：一些染菌的發(fā)酵液經(jīng)處理過濾后得到澄清的發(fā)酵液，放置后

19、會(huì)出現(xiàn)混濁，影響產(chǎn)品的外觀。3、發(fā)酵過程中染菌有哪幾種方法，各有什么優(yōu)缺點(diǎn)答：一、目前生產(chǎn)上常用的雜菌檢查方法有：顯微鏡檢查：染色-鏡檢平板劃線檢查：倒平板-空培養(yǎng)-待測樣品劃線-培養(yǎng)觀察酚紅肉湯培養(yǎng)檢查：無菌肉湯培養(yǎng)基空培養(yǎng)-接入樣品-培養(yǎng)觀察二、優(yōu)缺點(diǎn)：1）顯微鏡檢優(yōu)點(diǎn)：簡便、快速，缺點(diǎn)：不易檢出早期雜菌。2）平板劃線法優(yōu)點(diǎn)：結(jié)果也更為準(zhǔn)確缺點(diǎn)：需經(jīng)較長時(shí)間培養(yǎng)3）酚紅肉湯培養(yǎng)優(yōu)點(diǎn)：采用葡萄糖酚紅肉湯，由于細(xì)菌生長，發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)酸而使酚紅指示劑由紅色變成黃色，容易讀取結(jié)果。缺點(diǎn)：1 注意細(xì)菌生長的時(shí)間與數(shù)量2 細(xì)菌生長中的代謝物質(zhì)（綠膿桿菌）4、截止閥和隔膜閥各有什么優(yōu)缺點(diǎn)答：A:截止閥優(yōu)

20、點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便；密封性好，密封面間摩擦力小，壽命較長；工作行程小，啟用時(shí)間短。缺點(diǎn)：截止閥在使用中經(jīng)常發(fā)生以下兩個(gè)問題：閥心軋壞、填料的滲漏。方向問題：發(fā)酵罐在滅菌通蒸汽時(shí)，對關(guān)閉時(shí)的閥門，嚴(yán)密度要求較嚴(yán)格，因而在發(fā)酵罐臨近的截止閥按規(guī)定裝置的反方向安裝。打料、接種、加油、加糖等管道上的截止閥，在發(fā)酵過程中還需要滅菌，閥門應(yīng)按正向安裝。B. 隔膜閥優(yōu)點(diǎn)：嚴(yán)密不漏；無填料；閥結(jié)構(gòu)為流線型，流量大，阻力小，無死角，無堆積物，在關(guān)閉時(shí)不會(huì)使緊密面軋壞；檢修方便。但須定期檢查隔膜有否老化及脫落。缺點(diǎn)：制造不夠精密；體積較大，在管道上占用較大的面積和空間；中心易引起滲漏。隔膜閥開關(guān)費(fèi)力，需要

21、借助扳手；橡膠隔膜是橡膠和簾布復(fù)合制成，如質(zhì)量不好，簾布與橡膠易脫落，固定隔膜的螺栓也易脫落。5、種子帶菌如何判斷，一旦確定如何防止答：1）判斷方法：在每次接種后留取少量種子懸浮液進(jìn)行平板肉湯培養(yǎng)，借以判斷種子是否染菌。2）防止方法：一旦確定種子染菌：就加強(qiáng)種子管理、嚴(yán)格無菌操作，就種子本身帶菌的問題，加強(qiáng)種子管理，嚴(yán)格規(guī)范處理種子。無菌操作方面，確保培養(yǎng)基、培養(yǎng)器皿和用具、發(fā)酵罐及附屬設(shè)備滅菌等滅菌徹底；培養(yǎng)和保藏嚴(yán)格控制環(huán)境無菌染菌的培養(yǎng)物不得帶入菌種室、搖瓶間；操作規(guī)范正確確保不受雜菌污染。6、當(dāng)發(fā)酵罐偶爾染菌，一般采取什么措施答：（1）連續(xù)滅菌系統(tǒng)前的料液貯罐在每年4-10月份（雜菌較

22、旺盛生長的時(shí)間）加入刈醛,加熱至80° C,存放處理4小時(shí)，以減少帶入培養(yǎng)液中的雜菌數(shù)。（2）對染菌的罐，在培養(yǎng)液滅菌前先加甲醛進(jìn)行空消處理。甲醛用量每立方米罐的體積升。（3）對染菌的種子罐可在罐內(nèi)放水后進(jìn)行滅菌，滅菌后水量占罐體的三分之二以上。這是因?yàn)榧?xì)菌芽抱較耐干熱而不耐濕熱的緣故。7、噬菌體感染后應(yīng)采取什么方式防止污染答：1）必須建立工廠環(huán)境清潔衛(wèi)生制度，定期檢查、定期清掃，車間四周有嚴(yán)重污染噬菌體的地方應(yīng)及時(shí)撒石灰或漂白粉。2 ）車間地面和通往車間的道路盡量采取水泥地面3 ）種子和發(fā)酵工段的操作人員要嚴(yán)格執(zhí)行無菌操作規(guī)程，認(rèn)真地進(jìn)行種子保管，不使用本身帶有噬菌體的菌種。感染噬

23、菌體的培養(yǎng)物不得帶入菌種室、搖瓶間4 ）認(rèn)真進(jìn)行發(fā)酵罐、補(bǔ)料系統(tǒng)的滅菌。嚴(yán)格控制逃液和取樣分析和洗罐所廢棄的菌體。對倒罐所排放的廢液應(yīng)滅菌后才可排放。5 ）選育抗噬菌體的菌種，或輪換使用菌種。6 ）發(fā)現(xiàn)噬菌體停攪拌、小通風(fēng)，將發(fā)酵液加熱到70-80 ° C殺死噬菌體，才可排放。發(fā)酵罐周圍的管道也必須徹底滅菌。第五章菌種與種子擴(kuò)大培養(yǎng)1、名詞解釋1 ）營養(yǎng)缺陷型：是指通過誘變而產(chǎn)生的缺乏合成某些營養(yǎng)物質(zhì)的能力，必須在其基本培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的營養(yǎng)成分才能正常生長的變異株。2 ） MM基本培養(yǎng)基，能滿足野生型菌株正常生長的培養(yǎng)基。3 ） SM補(bǔ)充培養(yǎng)基，在基本培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的營養(yǎng)成分的培

24、養(yǎng)基。4 ） CM完全培養(yǎng)基，能滿足各種營養(yǎng)缺陷型生長的培養(yǎng)基。5）種子擴(kuò)大培養(yǎng)：將原始休眠菌種接入試管斜面活化后，經(jīng)搖瓶、種子罐逐級擴(kuò)大培養(yǎng)，最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。2、怎樣從自然界中分離篩選工業(yè)菌種在菌種分離過程中為什么要進(jìn)行富集培養(yǎng)分別敘述不同材料富集培養(yǎng)的方法。答案要點(diǎn)：一）自然界中篩選工業(yè)菌種的步驟：定方案：首先要查閱資料，了解所需菌種的生長培養(yǎng)特性。采樣：有針對性地采集樣品。增殖：人為地通過控制養(yǎng)分或培養(yǎng)條件，使所需菌種增殖培養(yǎng)后， 在數(shù)量上占優(yōu)勢。分離：利用分離技術(shù)得到純種。篩選：包括初篩與復(fù)篩。菌種鑒定發(fā)酵性能測定二）富集培養(yǎng)的理由：人為地通過

25、控制養(yǎng)分或培條件，使所需菌種增殖培養(yǎng)后，在數(shù)量上占優(yōu)勢，有利于分離。三）不同材料的富集方法：1 ）土中細(xì)菌的富集培養(yǎng)與分離：適度稀釋后，取涂布已添加及未添加富集底物（如幾丁質(zhì)、纖維素等）的土浸出汁平板。2 ）植物體上細(xì)菌的分離：無菌富集，加植物浸出液適度培養(yǎng)，取樣，洗滌，取1ml洗滌液經(jīng)適度稀釋后平板涂布。3 ）水中細(xì)菌的分離：水樣通過科m無菌濾膜，取出濾膜用1ml無菌稀釋液將濾膜上的沉積洗下。用樣本稀釋液適度稀釋，涂布平板倒置培養(yǎng)或?yàn)V紙壓印分離法。3、以紫外線誘變?yōu)槔?，敘述誘變育種的程序及注意事項(xiàng)。答案要點(diǎn)：一）紫外線誘變育種程序：出發(fā)菌株的選擇一菌種培養(yǎng)（對數(shù)期）及菌懸液的制備一紫外線誘變

26、處理（距離30cm、照射）一中間培養(yǎng)（誘變菌液置于適宜液體培養(yǎng)基中，震動(dòng)暗培養(yǎng) 12h ） 一平板稀釋分離一初篩一復(fù)篩。二）注意事項(xiàng)：1 ）選擇自然界新分離的野生型菌株或在生產(chǎn)中經(jīng)生產(chǎn)選種得到與野生型較相似的菌株；選擇單倍體細(xì)胞、單核或核少的多細(xì)胞體來作出發(fā)誘變細(xì)胞。2 ）處理菌懸液要求為活力類似單細(xì)胞或單抱子。3 ）紫外線處理菌液不能過厚。4 ）中間培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)見可見光。5 ）操作全程嚴(yán)格無菌操作。4、工業(yè)菌種常用的保藏方法有哪些分別簡述各類保藏的主要技術(shù)。答案要點(diǎn)：1 ）普通冷凍保藏：將液體培養(yǎng)物或從瓊脂斜面培養(yǎng)物收獲的細(xì)胞，分接到試管或指管內(nèi)，將管口用橡膠塞嚴(yán)格封好，置于冰箱中（-20 C）

27、保存。2 ）超低溫冷凍保藏（-60-80 C）：離心收獲對數(shù)生長中期至后期的微生物細(xì)胞；用可用含10%甘油或5%C甲亞碉的新鮮液體培養(yǎng)基懸浮所收獲的細(xì)胞，或可用含10%甘油或5%二甲亞碉的新鮮液體洗下斜面菌種上的微生物細(xì)胞，然后分裝入冷凍指管或安甑中， 于-70 C超低溫冰箱中保藏。3 ）液氮冷凍保藏：用含10%甘油或5%C甲亞碉的新鮮液體洗下斜面菌種上的微生物細(xì)胞，或在液體培養(yǎng)物中加入等體積20%6菌甘油或103甲亞碉；然后按分裝玻璃安甑，用酒精噴燈封口；先將安甑置于 5c冰箱中3min后，置于一 70c冰箱中冷凍4h,然后迅速移入液 氮罐中保存。4 ）冷凍真空干燥法：將待保藏菌種的細(xì)胞或抱

28、子懸液懸浮于保護(hù)劑（如脫脂牛奶）中；在低溫（-45C左右）下使微生物細(xì)胞快速冷凍；在真空條件下使冰升華，以除去大部 分的水。5、為什么要進(jìn)行種子擴(kuò)大培養(yǎng)簡述種子擴(kuò)大培養(yǎng)的工藝過程及各階段的主要目的。 答案要點(diǎn)：一）種子擴(kuò)培的目的：種子擴(kuò)大培養(yǎng)是將原始休眠菌種接入試管斜面活化后，經(jīng)搖瓶、種子罐逐級擴(kuò)大培養(yǎng)，最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。因此是滿足接種量的需要；馴化菌種，達(dá)到縮短發(fā)酵時(shí)間，保證生產(chǎn)水平的要求。二）工藝過程及目的：1）實(shí)驗(yàn)室種子的制備：菌種充分活化；菌體數(shù)量增加。2）生產(chǎn)車間種子制備：獲得大量的菌體，達(dá)到發(fā)酵罐所需的接種量； 進(jìn)行菌種馴化，接入發(fā)酵罐后能迅速生長6、發(fā)酵工程對種子

29、質(zhì)量有何要求種子擴(kuò)大培養(yǎng)過程中我們應(yīng)注意哪些因素的影響 答案要點(diǎn)：一）種子的質(zhì)量要求：菌種細(xì)胞的生長活力強(qiáng)；生理性狀穩(wěn)定；菌體總量及濃度能滿足大容量發(fā)酵罐的要求；無雜菌污染；保持穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。二）擴(kuò)大培養(yǎng)中應(yīng)很注意的因素：7、何謂種齡、接種量種齡長短、接種量大小分別對發(fā)酵工程有何影響答：1）種齡：是指種子罐中培養(yǎng)的菌體開始移入下一級種子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間。種齡過短，菌體太少。種齡過長，菌體老化。是以處于生命力極旺盛的對數(shù)生長期，菌體量還未達(dá)到最大值時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間較為合適。不同菌種或同一菌種工藝條件不同，種齡是不一樣的，一般需經(jīng)過多種實(shí)驗(yàn)來確定。2）接種量：是指移入種子液的體積和接種后培養(yǎng)液

30、體積的比例。較大的接種量可以縮短發(fā)酵罐中菌絲繁殖達(dá)到高峰的時(shí)間，使產(chǎn)物的形成提前到來，并可減少雜菌的生長機(jī)會(huì)。接種量過大或者過小，均會(huì)影響發(fā)酵。不同菌株，不同的制種方法，抱子數(shù)或菌體量不同，種子的活性也不相同，接種量需要進(jìn)行優(yōu)化。通常接種量為：細(xì)菌 15%酵母菌510%霉菌715%第六章發(fā)酵工藝條件的控制1、名詞解釋1 ）分批發(fā)酵：是指在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量的微生物菌 種進(jìn)行培養(yǎng)，使微生物生長繁殖。特定條件下只完成一個(gè)生長周期的微生物培養(yǎng)方法。2 ）連續(xù)發(fā)酵：指以一定的速度向培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)添加新鮮的培養(yǎng)基，同時(shí)以相同的速度流出 培養(yǎng)液使培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)培養(yǎng)液的量維持恒定的微生

31、物培養(yǎng)方式。3 ）補(bǔ)料發(fā)酵：FBC又稱半連續(xù)培養(yǎng)或半連續(xù)發(fā)酵，是指在分批發(fā)酵過程中，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加一種或多種成分的新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，是分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵之間的一種過渡培養(yǎng)方式。4 ）生物熱：在發(fā)酵過程中，菌體不斷利用培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)，將其分解氧化而產(chǎn)生的 能量，其中一部分用于合成高能化合物 （如ATP）提供細(xì)胞合成和代謝產(chǎn)物合成需要的能量， 其余一部分以熱的形式散發(fā)出來，這散發(fā)出來的熱就叫生物熱。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。5 ） CRR CO邪放率，即CO2的比釋放率與菌體濃度的乘積。6 ）氧飽和度：發(fā)酵液中氧的濃度與臨界溶氧濃度之比。2、分別簡述分批發(fā)酵、補(bǔ)料發(fā)

32、酵和連續(xù)發(fā)酵的特點(diǎn)。答：一）分批發(fā)酵：操作簡單、周期短；染菌的機(jī)會(huì)減少；生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量易掌握；不適用于測定過程動(dòng)力學(xué)；對基質(zhì)濃度敏感的產(chǎn)物，用分批發(fā)酵不合適二）補(bǔ)料發(fā)酵：1 ）補(bǔ)料分批發(fā)酵與傳統(tǒng)分批發(fā)酵相比，其優(yōu)點(diǎn)在于使發(fā)酵系統(tǒng)中維持很低的基質(zhì)濃度。2 ）與連續(xù)發(fā)酵相比，補(bǔ)料分批發(fā)酵不需要嚴(yán)格的無菌條件，也不會(huì)產(chǎn)生菌種老化和變異等問題。3 ）定期補(bǔ)充和帶放使發(fā)酵液稀釋，送去提取的發(fā)酵液體積更大；4 ）發(fā)酵液被稀釋后可能產(chǎn)生更多的代謝有害物，最終限制發(fā)酵產(chǎn)物的合成；5 ） 一些經(jīng)代謝產(chǎn)生的前體可能丟失；6 ）有利于非產(chǎn)生菌突變株的生長三）連續(xù)發(fā)酵：1 ）可提高設(shè)備利用率和單位時(shí)間的產(chǎn)量，節(jié)省

33、發(fā)酵罐的非生產(chǎn)時(shí)間；2 ）便于自動(dòng)控制；3 ）增加了染菌機(jī)會(huì)：長時(shí)間不斷地向發(fā)酵系統(tǒng)供給無菌空氣和培養(yǎng)基；4 ）菌種發(fā)生變異的可能性較大。3、在發(fā)酵生產(chǎn)中如何計(jì)算發(fā)酵熱。答：發(fā)酵熱的測定可采用以下兩種方法：利用熱交換原理：測量冷卻水進(jìn)出口的水溫， 再從水表上得知每小時(shí)冷卻水流量來計(jì)算發(fā)酵熱：Q發(fā)酵=G xCm(t2 - t1 ) /V (Cm水的比熱 G :冷卻水流量)利用溫度變化率 S (C/h)：先使罐溫恒定，再關(guān)閉自控裝置，測量S,根據(jù)Q 發(fā)酵=KS (S:溫度隨時(shí)間上升的速率K:系統(tǒng)的熱容量)4、如何對不同階段的最適溫度進(jìn)行選擇。答：1)根據(jù)菌種及生長階段選擇微生物種類不同，所具有的酶

34、系及其性質(zhì)不同，所要求的溫度范圍也不同。通常前期菌量少，取稍高的溫度，使菌生長迅速；中期菌量已達(dá)到合成產(chǎn)物的最適量，發(fā)酵需要延長中期， 從而提高產(chǎn)量，因此溫度要稍低一些，推遲衰老。后期產(chǎn)物合成能力降低，又提高溫度，刺激產(chǎn)物合成到放罐。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。通氣條件差時(shí)可適當(dāng)降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可高些。培養(yǎng)基稀薄時(shí)，溫度也該低些。因?yàn)闇囟雀郀I養(yǎng)利用快，會(huì)使菌過早自溶。3)根據(jù)菌生長情況菌生長快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生長慢，維持較高溫度時(shí)間可長些。培養(yǎng)條件適宜，如營養(yǎng)豐富，通氣能滿足，那么前期溫度可高些，以利于菌的生長溫度的選擇

35、根據(jù)菌種生長階段及培養(yǎng)條件綜合考慮。要通過反復(fù)實(shí)踐來定出最適溫度。5、簡述引起pH上升或下降的原因。答：在發(fā)酵過程中，pH值的變化決定于所用的菌種、培養(yǎng)基的成分和培養(yǎng)條件。在產(chǎn)生菌的代謝過程中，菌體本身具有一定的調(diào)整周圍環(huán)境pH,構(gòu)建最適pH值的能力。一)基質(zhì)代謝(1)糖代謝特別是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是補(bǔ)料的標(biāo)志之一(2)氮代謝當(dāng)氨基酸中的-NH2被利用后pH會(huì)下降；尿素被分解成 NH3 pH上升，NH3利用后pH下降，當(dāng)碳源不足時(shí)氮源當(dāng)碳源利用pH上升。（3）生理酸性物質(zhì)、生理堿性物質(zhì)利用后pH會(huì)下降或上升二）產(chǎn)物形成某些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)

36、酵液pH變化。如有機(jī)酸類產(chǎn)生使 pH下降，紅霉素、潔霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使pH上升。三）菌體自溶，pH上升。四）其他引起pH上升的因素C/N比例不當(dāng)，N過多，氨基氮釋放；生理堿性物質(zhì)過多；中間補(bǔ)料時(shí)堿性物加入量過大五）其他引起pH下降的因素培養(yǎng)基中C/N不當(dāng)，有機(jī)酸積累；消沫油加得過多；生理酸性物質(zhì)過多；6、在實(shí)際生產(chǎn)中如何選擇最適 pH值。答：發(fā)酵工程中基質(zhì)代謝、產(chǎn)物形成、菌體自溶會(huì)使pH發(fā)生變化。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是研究多因素多水平的一種設(shè)計(jì)方法。最適pH值的確定：根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果用不同的pH值出發(fā)進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵過程中定時(shí)測定和調(diào)節(jié) pH值以維才I出發(fā)pH值，或 者利用緩沖液配制

37、培養(yǎng)基來維持。定時(shí)觀察菌體的生長情況，以菌體生長達(dá)到最高值的pH值為生長最適pH。同樣的方法可測得產(chǎn)物合成的最適pH值。但同一產(chǎn)物的最適 pH值，還與所用的菌種、培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件有關(guān)。確定發(fā)酵最適pH值時(shí)，要考慮溫度的影響。7、簡述CO瀏發(fā)酵的可能影響機(jī)理。答：1） CO2對菌體生長的作用：直接影響一一排出CO2高于4%寸，碳水化合物的代謝及微生物的呼吸速率下降。2 ） CO緋響產(chǎn)物形成：阻礙基質(zhì)分解和ATP生成，影響產(chǎn)物的合成。3 ） CO縛響菌體形態(tài)：不同的 CO/度菌體形態(tài)不同4 ） CO瀏細(xì)胞的作用機(jī)制： CO2作用在細(xì)胞膜的脂肪核心部位。影響細(xì)胞膜表面的蛋白質(zhì)。影響細(xì)胞膜的流動(dòng)性

38、及表面電荷密度，影響細(xì)胞膜的運(yùn)輸效率。8、簡述影響泡沫穩(wěn)定性的因素以及泡沫對發(fā)酵的不利影響。答：一）影響泡沫穩(wěn)定性的因素1 ）泡徑大小：大泡易于破滅，壽命較長的的都是小泡。泡越小，合并成大氣泡的歷程就越長；更能經(jīng)受液體流失所造成的穩(wěn)定性的損失；2 ）溶液所含助泡物的類型和濃度：（1）降低表面張力（2）增加泡沫彈性（3）助泡劑濃度：濃度增加，泡沫穩(wěn)定性增高3 ）起泡液的粘度：粘稠的液膜，有助于吸收外力的沖擊， 起到緩沖的作用，增加穩(wěn)定性。4 ）溫度：表面張力最低值時(shí)的濃度隨溫度變化。5 ） pH:影響助泡劑的溶解度和表層的吸附狀態(tài)6 ）表面電荷：離子型表面活性劑，減少排液速度，延緩泡沫變薄過程，

39、使泡沫穩(wěn)定。二）泡沫對發(fā)酵的不利影響1 ）降低生產(chǎn)能力；2）引起原料浪費(fèi)3 ）影響菌的呼吸； 4）引起染菌8、在發(fā)酵生產(chǎn)中怎樣選擇合適的消泡劑。答：1、表面活性劑，具有較低的表面張力（內(nèi)聚力弱），消泡效果明顯。2、對氣-液界面的散布系數(shù)必須足夠大，才能迅速消泡；3、無毒害性，且不影響發(fā)酵菌體；不會(huì)在使用、運(yùn)輸中引起任何危害；4、不干擾各種測量儀表的使用；5、在水中的溶解度較小，以保持持久的消泡性能；6、應(yīng)該在低濃度時(shí)具有消泡活性；7、應(yīng)該對產(chǎn)物的提取不產(chǎn)生任何影響；8、應(yīng)該對氧傳遞不產(chǎn)生影響；9、能耐高溫滅菌。1 0、來源方便，使用成本低；第七章發(fā)酵動(dòng)力學(xué)1、名詞解釋：1 ）得率系數(shù)：兩種物質(zhì)

40、得失之間的計(jì)量比。2）限制性營養(yǎng)物：指在培養(yǎng)微生物的營養(yǎng)物中，對微生物的生長起到限制作用的營養(yǎng)物。3 ）倍增時(shí)間：微生物細(xì)胞濃度增加一倍所需要的時(shí)間，也叫增代時(shí)間4 ）稀釋率：補(bǔ)料速度與反應(yīng)器體積的比值，即 D=F/v2、為什么說微生物分批培養(yǎng)是一種非穩(wěn)態(tài)的過程答：分批培養(yǎng)又稱分批發(fā)酵， 是指在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量的微生物菌種進(jìn)行培養(yǎng)，使微生物生長繁殖，在特定的條件下只完成一個(gè)生長周期的微生物培養(yǎng)方法。 微生物生長可分為停滯（延遲）期、對數(shù)生長期、減速期、穩(wěn)定期和死亡期等四個(gè)階段。每一個(gè)階段微生物所處的環(huán)境不斷變化，營養(yǎng)物質(zhì)不斷減少， 菌體數(shù)量增加，代謝物質(zhì)增多。物

41、理、化學(xué)和生物參數(shù)均隨時(shí)間而變化。所以說，微生物分批培養(yǎng)是一種非穩(wěn)態(tài)的過程。3、影響停滯期長短的決定因素有哪些答：接種物的生理狀態(tài)和濃度是停滯期長短的關(guān)鍵。如果接種物處于對數(shù)生長期，那么就很有可能不存在停滯期。微生物細(xì)胞立即開始生長。反之，如果接種物本身已經(jīng)停止生長，那么，微生物細(xì)胞就需要有更長的停滯期以適應(yīng)環(huán)境。4、穩(wěn)定期微生物出現(xiàn)二次生長的原因。答：由于細(xì)胞的溶解作用，一些新的營養(yǎng)物質(zhì)，諸如細(xì)胞的糖類、蛋白質(zhì)等被釋放出來，又作為細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)，從而使存活的細(xì)胞繼續(xù)緩慢生長出現(xiàn)通常所成的二次成穩(wěn)性生長。5、比較分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)答：一）分批培養(yǎng)：優(yōu)點(diǎn)：操作簡單；操作引起染菌的概率低；

42、不會(huì)產(chǎn)生菌種老化和變異等問題缺點(diǎn)：非生產(chǎn)時(shí)間較長、設(shè)備利用率低。二）連續(xù)培養(yǎng)：優(yōu)點(diǎn)：能維持低基質(zhì)濃度；可以提高設(shè)備利用率和單位時(shí)間的產(chǎn)量；便于自動(dòng)控制。連續(xù)培養(yǎng)的最大特點(diǎn)是微生物細(xì)胞的生長速度、產(chǎn)物的代謝均處于恒定狀態(tài)，可達(dá)到穩(wěn)定、高速增微生物細(xì)胞或產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物的目的。缺點(diǎn)：菌種發(fā)生變異的可能性較大；要求嚴(yán)格的無菌條件。6、分批培養(yǎng)與連續(xù)發(fā)酵的生產(chǎn)率如何計(jì)算如何確定連續(xù)培養(yǎng)的最大生產(chǎn)率答：分批培養(yǎng)過程的生產(chǎn)率：生產(chǎn)率（P）產(chǎn)物濃度（gL發(fā)酵時(shí)間（h）33D&s連續(xù)培養(yǎng)過程的生產(chǎn)率:c3maxKs S Ks SDC 為臨界稀釋率，即最大稀釋率。X=Yx/s(S0-S)X / S(S0

43、DKmax當(dāng)D很小時(shí)，S趨向于0, X=YX/SSO,若D增大，X減小，當(dāng) D=DC/max, X=0, S趨向于SOo達(dá)到清洗點(diǎn)。DmaxKsSoKsSoD= maxD>w max時(shí)會(huì)造成菌體的溢出7、計(jì)算題在F = 200ml/h的恒速流加操作中培養(yǎng)某細(xì)胞，流加底物濃度100g/L,該反應(yīng)符合Monod方程，參數(shù)為max= , Ks=L, Yx/s=。流加開始時(shí)，生物質(zhì)總量為30g,當(dāng)流加2h后，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)。此時(shí)反應(yīng)器有效體積為 1000ml。計(jì)算：培養(yǎng)液的初始體積流加2h時(shí)反應(yīng)器中的底物濃度流加2h時(shí)反應(yīng)器中的生物總量解：1、當(dāng)流加2h后，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)。此時(shí)反應(yīng)器有效體積為100

44、0ml。即有效體積為1000ml初始體積=1000-Fx2=100-200x2=600ml2、系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，該反應(yīng)符合 Monod方程F 02L 0,2h1V 0.1LM=D=底物濃度SKs*max0.1* 0.20.3 0.20.2g/L3、流加2h時(shí)反應(yīng)器中菌體濃度X=Yx/s(S0-S)=*=L2h反應(yīng)器有效體積為1000ml2h時(shí)反應(yīng)器中的生物總量 Z=+30=第八章發(fā)酵產(chǎn)物的提取與精制工程1、名詞解釋1 ）萃取法：利用物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中溶解度或分配比不同而達(dá)到分離純化的方 法。2 ）濃縮：使溶劑蒸發(fā)而提高溶液的濃度，泛指不需要的部分減少而需要的部分的相對含 量增高。3 ）結(jié)晶

45、：從液相或氣相中生成具有一定形狀的晶體狀固體發(fā)酵產(chǎn)品的方法。4 ）錯(cuò)流過濾：在泵的推動(dòng)下料液平行于膜面流動(dòng)，與死端過濾不同的是料液流經(jīng)膜面時(shí) 產(chǎn)生的間接力把膜面上滯留的顆粒帶走，從而使污染層保持在一個(gè)較薄的水平。5 ）離子交換層析：利用離子交換劑上的可交換離子交換吸附周圍介質(zhì)中的離子而達(dá)到分 離目的的柱層析方法。6 ）凝膠層析：利用凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為固定相，根據(jù)分子大小進(jìn)行分離的一種方法7 ）雙水相：兩種親水性高分子聚合物在水溶液中的濃度達(dá)到一定時(shí)，自動(dòng)形成互不相溶 的兩相。2、敘述發(fā)酵產(chǎn)物提取與精制工程的工藝流程。答案要點(diǎn)：預(yù)處理及菌體分離一產(chǎn)物的提取一產(chǎn)品的精制一成品的加工3、發(fā)酵產(chǎn)物提取之

46、前，為什么要進(jìn)行預(yù)處理敘述預(yù)處理的程序、目的及方法。答案要點(diǎn)：一）預(yù)處理的目的：因?yàn)?1）發(fā)酵醪的組成：菌體 +發(fā)酵液；2）發(fā)酵產(chǎn)物存在的位置:發(fā)酵液中或菌體中；3）發(fā)酵液中發(fā)酵產(chǎn)物濃度低；4）酵液中有固形懸浮物存在，發(fā)酵液粘稠；5）酵液中雜質(zhì)成分較多。二）預(yù)處理的程序：發(fā)酵醪預(yù)處理一細(xì)胞破碎及碎片分離一發(fā)酵液預(yù)處理1）發(fā)酵醪預(yù)處理的目的、方法：加熱法：降低粘度；除去蛋白質(zhì)等。調(diào)節(jié)pH至蛋白質(zhì)等電點(diǎn)：除去蛋白質(zhì)及金屬離子。離心分離法、過濾分離：出去顆粒和較大團(tuán)塊加速菌體分離的輔助方法：絮凝法、吸附法、加助濾劑法2）細(xì)胞破碎的目的、方法：機(jī)械破碎法：高勻漿法、珠磨法：使細(xì)胞經(jīng)剪切和撞擊而破碎。超

47、聲波破碎法：產(chǎn)生極大的沖擊波和剪切力，使細(xì)胞破碎。撞擊法：高壓沖擊冰晶，導(dǎo)致細(xì)胞變形而碎。非機(jī)械破碎法：滲透壓沖擊法、反復(fù)凍結(jié)一溶化法、干燥法、酶溶法：破壞細(xì)胞壁中某些化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞破裂?；瘜W(xué)試劑破碎法：改變細(xì)胞壁、細(xì)胞膜滲透性，使胞內(nèi)物質(zhì)有選擇性的釋放出來。3）發(fā)酵液預(yù)處理的目的、方法：去除蛋白質(zhì)方法：加熱過濾調(diào)節(jié)pH過濾除去重金屬離子、色素、熱原質(zhì)、毒素等雜質(zhì)。除去方法：吸附法（離子交換劑、離子交換纖維、活性炭等材料）根據(jù)目的產(chǎn)物的理化特性，調(diào)節(jié)適宜的溫度和pH,減少目的產(chǎn)物的破壞和損失。4、沉淀提取法常用的方法有哪些敘述各方法的原理及應(yīng)用。答案要點(diǎn)：一）鹽析沉淀法：原理：添加中

48、性鹽，破壞蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)、破壞蛋白質(zhì)分子表面的水化膜及所帶 電荷，使蛋白質(zhì)沉淀。提取物質(zhì)：蛋白質(zhì)、酶制劑二）等電點(diǎn)沉淀法：原理：兩性電解質(zhì)在等電點(diǎn)是溶解度最低的原理而提取。提取物質(zhì)：氨基酸三）有機(jī)溶劑沉淀法：原理：有機(jī)溶劑的分子與大量的水分子結(jié)合，破壞蛋白質(zhì)顆粒周圍的水化層，失去 水化層的蛋白質(zhì)膠體顆粒聚集而沉淀。提取物質(zhì)：蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、多糖類、脂類、抗生素、維生素等。四）復(fù)合沉淀法一金屬鹽沉淀法：原理：氨基酸與金屬鹽結(jié)合形成氨基酸金屬鹽沉淀而析出，氨基酸金屬鹽沉淀析出 物溶解后調(diào)pH至氨基酸等電點(diǎn)，氨基酸沉淀析出。提取物：氨基酸5、吸附法、蒸儲(chǔ)法、萃取法、膜分離法提取發(fā)酵產(chǎn)物的原理

49、分別是什么各適合提取哪些發(fā) 酵產(chǎn)物答案要點(diǎn)：一）吸附法：原理：吸附劑將發(fā)酵液中的提取物吸附，再用吸附劑上被吸附的物質(zhì)洗脫下來。常 用的吸附劑：活性炭、氧化鋁、硅膠、樹脂等。提取物質(zhì)：抗生素、維生素、蛋白質(zhì)、氨基酸等。二）蒸播法：原理：根據(jù)不同物質(zhì)其沸點(diǎn)不同的原理，將混合液進(jìn)行分離。提取物質(zhì)：揮發(fā)性物質(zhì)三）萃取法：原理：混合物中不同組分在同種溶劑中溶解度不同，利用不同溶劑從混合物中提取 目標(biāo)產(chǎn)物。提取物質(zhì)：抗生素、蛋白質(zhì)、脂類。四）膜分離法:原理：利用具有一定選擇透性的過濾介質(zhì)制成的膜使混合液中的物質(zhì)透過或截留。提取物質(zhì)：磷脂、蛋白質(zhì)等。6、敘述發(fā)酵產(chǎn)物純化的方法及原理。答案要點(diǎn)：一）凝膠層析法

50、：混合液中，不同的溶質(zhì)其粒子大小不同，在層析柱內(nèi)移動(dòng)速度不同而將不同的物質(zhì)分離。二）離子交換層析法：交換劑上可交換的陰離子或陽離子與介質(zhì)中的離子交換吸附，然后用洗脫劑洗脫。三）結(jié)晶法：溶質(zhì)從溶液（液相）析出形成晶體（固相），同類分子、離子才能排列形成晶體。7、產(chǎn)品干燥是指將產(chǎn)品干燥成固體嗎為什么答案要點(diǎn)：不是，因?yàn)楫a(chǎn)品干燥是利用各種方法使產(chǎn)品中的水分氣化從而形成固體產(chǎn)品、 半固體產(chǎn)品或濃縮液的一項(xiàng)技術(shù)。根據(jù)得到的產(chǎn)物的類型不同，使用的干燥方法也不同， 常用的方法有：噴霧干燥、氣流干燥、沸騰干燥、冷凍干燥和真空干燥。通過干燥過程而得到 的產(chǎn)物有半固體產(chǎn)品和濃縮液，如：乙醇溶液等。因此，產(chǎn)品的干燥

51、不是指將產(chǎn)品干燥成固體。第九章發(fā)酵設(shè)備1、發(fā)酵工業(yè)種子制備需要哪些主要設(shè)備答案要點(diǎn)：發(fā)酵工業(yè)種子制備包括二個(gè)階段，即實(shí)驗(yàn)室種子制備和生產(chǎn)車間種子制。實(shí)驗(yàn)室種子制備所需設(shè)備：恒溫培養(yǎng)箱、搖床、高壓滅菌鍋、無菌室或超凈工作臺(tái)生產(chǎn)車間種子制備所需設(shè)備：種子罐；輔助設(shè)備（蒸汽發(fā)生器、蒸汽輸送管道、無 菌空氣設(shè)備、發(fā)酵液輸送設(shè)備）。2、請你根據(jù)現(xiàn)已掌握的知識(shí)，擬定出以玉米為原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精的主要設(shè)備清單。 答案要點(diǎn)：玉米預(yù)處理設(shè)備：除雜、粉碎設(shè)備；糊化、糖化設(shè)備;種子制備設(shè)備：培養(yǎng)基制作設(shè)備：乙醇發(fā)酵設(shè)備：發(fā)酵醪、發(fā)酵液預(yù)處理設(shè)備：乙醇提取設(shè)備：3、了解發(fā)酵罐的類型及其應(yīng)用。答案要點(diǎn)：1）密閉厭氧發(fā)酵罐

52、：厭氧發(fā)酵，主要用于厭氧微生物的發(fā)酵，如：酒精、啤酒、 乳酸、丙酮丁醇等的發(fā)酵。2）密閉通氣發(fā)酵罐：好氧發(fā)酵，主要用于好氧微生物的發(fā)酵生產(chǎn)，如：抗生素、酶制劑、酵母、氨基酸等產(chǎn)品的發(fā)酵，可分為：內(nèi)部機(jī)械攪拌型發(fā)酵罐、空氣噴射提升式發(fā) 酵罐、多孔塔式發(fā)酵罐。4、機(jī)械攪拌通氣式發(fā)酵罐和機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐有什么主要區(qū)別答案要點(diǎn)：機(jī)械攪拌通氣式發(fā)酵罐：通氣、攪拌設(shè)施分開裝于罐內(nèi)機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐：無獨(dú)立的通氣設(shè)施，罐中央裝有自吸式攪拌器第十章微生物發(fā)酵產(chǎn)品1、名詞解釋：1 ）共沸蒸儲(chǔ)：使用一種能與水共沸的共沸劑將待蒸儲(chǔ)水溶液中的水共沸蒸儲(chǔ)的方法。2 ）青霉素：從青霉菌培養(yǎng)液中提制的、能破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁并在細(xì)菌細(xì)胞的繁殖期起殺 菌作用的一類抗生素。3 ）啤酒：以麥芽為主要原料，加酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的，含有二氧化碳?xì)怏w、起 泡的低酒精度飲料。4 ）上面酵母：凝聚狀；發(fā)酵溫度1525C;發(fā)酵終了，大部分