微生物工程復習題

1、微 生 物 工 程 復 習 題第一章 微生物工程概論1. 簡述微生物工程領域國內(nèi)外現(xiàn)狀。2. 簡述微生物工程主要研究內(nèi)容。微生物菌種、菌種選育的研究 微生物的代謝調(diào)節(jié)和代謝工程的研究培養(yǎng)基的研究 發(fā)酵工藝控制研究 下游加工技術的研究 3. 簡述微生物工程發(fā)展簡史。微生物工程的發(fā)展劃分為四個階段：從人類開始從事釀造酒、醋的時期，是以自然發(fā)酵為主的微生物工程時期；19世紀末到20世紀30年代，主要建立純培養(yǎng)技術；20世紀40年代到50年代，主要是建立深層培養(yǎng)技術為主的微生物工程時期，這個時期由于好氣性發(fā)酵工程的建立，1947年誕生了生化工程；20世紀5060年代以來，由于DNA重組技術、細胞融合技

2、術的發(fā)展進入現(xiàn)代微生物工程時期，微生物工程的發(fā)展史和微生物工程學科的建立與發(fā)展，大概是符合這一歷史進程的。4. 簡述微生物工程應用。微生物工程在食品工業(yè)中的應用 微生物工程在醫(yī)藥工業(yè)中的應用 微生物工程在酶工程中的應用 微生物工程在化工和漂產(chǎn)品的應用 微生物工程在農(nóng)業(yè)中的應用 微生物工程在環(huán)境保護中的應用 微生物工程在金屬冶煉中的應用 微生物工程在高新技術研究中的應用 5. 簡述微生物工程的優(yōu)缺點。微生物工程工業(yè)優(yōu)點如下：反應條件溫和： 生物發(fā)酵罐的通用性： 生產(chǎn)原料多數(shù)為農(nóng)副產(chǎn)品：微生物反應機理的高度選擇性：微生物菌種選育的優(yōu)越性：（6）可以生產(chǎn)目前不能生產(chǎn)的或用化學法 微生物工程缺點 能源

3、消耗較大： 微生物菌體的生長需要消耗部分原料 需要消耗大量水： 廢水、廢液量大，易造成污染：6. 比較微生物工程與酶工程優(yōu)缺點。 （1）發(fā)酵工程和酶工程二者之間，既有聯(lián)系又有區(qū)別，因為大多數(shù)酶劑也是由發(fā)酵而產(chǎn)生的產(chǎn)物，如淀粉酶、糖化酶、蛋白酶等。 (2)酶制劑的研究開發(fā)涉及產(chǎn)酶菌種選育、生產(chǎn)工藝、酶反應技術的優(yōu)化以及酶制劑產(chǎn)品的應用，酶制劑能有效帶動相關領域技術水平的提高，包括微生物工程的技術的提高。7. 比較微生物工程與動植物細胞培養(yǎng)優(yōu)缺點。(1)微生物培養(yǎng)具有生長速度快、培養(yǎng)要求簡單、對環(huán)境條件要求較低等特點。(2)正因為如此，利用轉(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)動、植物細胞產(chǎn)品已經(jīng)成為當前微生物工程領域

4、的研究熱點。8.概念題：微生物工程（microbial engineering）：是研究微生物生長代謝活動規(guī)律在工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)上應用的科學。 第二章 工業(yè)微生物生產(chǎn)菌種1. 工業(yè)微生物菌種包括哪些？ 工業(yè)微生物菌種包括四大類：(1) 細菌(2) 放線菌(3) 霉菌(絲狀真菌)(4) 酵母菌2. 簡述噬菌體特性以及對工業(yè)微生物危害。噬菌體雖具有遺傳、變異、共生、干擾等生命現(xiàn)象，但不能脫離寄主細菌獨立進行代謝活動。 噬菌體是病毒的一種，其特點如下：(1)形體微小，體積比細菌小得多必須在電子顯微鏡下才能看到，可以通過細菌過濾器；(2)沒有細胞結(jié)構，為非細胞類型。是一種獨特的分子生物，主要由核酸和蛋

5、白質(zhì)構成；(3)專一性活物寄生，由于噬菌體缺乏獨立代謝的酶體系，不能脫離寄主而自行生長繁殖，因而一定要在話體細胞生長、并且對寄主細胞有嚴格的專一性，即只能在特異性寄主細胞中增殖。 3. 一般菌種分離純化和篩選步驟包括哪些？一般菌種分離純化和篩選步驟是： 調(diào)查研究方案設計標本采集標本予處理品富集培養(yǎng)菌種初篩復篩性能鑒定菌種保藏。4. 含微生物材料的標本如何采集？ ( 1)在采集菌種標本時，遵循的原則是材料的來源越廣泛，越有可能獲得新的菌種 ( 2)采樣地點的確定要根據(jù)篩選的目的，微生物的分布概況及菌種的重要特性、特征及外界環(huán)境關系等，進行綜合、具體地分析來決定 (3)如果預選不了解某種生產(chǎn)菌的具

6、體來源，一般原則是從土壤中分離。5. 土壤標本如何采集？用小鏟子除去表土515cm.取離地表515cm處的土樣1025克盛入預先消過毒的牛皮紙或玻璃瓶中，扎好口對每個土樣需記錄采樣地點、日期與編號、環(huán)境情況、土壤質(zhì)地、植被名稱等，以備查考采集的土樣，切忌將大塊土粉碎，以便到實驗室處理土樣時再破碎并重新取樣6. 純種分離方法有哪些？ 純種分離方法很多，常用的是: 劃線法 稀釋法 組織分離法 7. 簡述菌種保藏的重要意義8. 簡述菌種保藏的原理9. 簡述菌種退化原因及防止菌種退化措施10. 簡述菌種復壯的方法11.概念題：富集培養(yǎng)（enrichment）所謂富集培養(yǎng)就是在目的微生物含量較少時，根據(jù)

7、微生物的生理特點，設計一種選擇培養(yǎng)基，創(chuàng)造有利的生長條件，使目的微生物在最適得環(huán)境下迅速地生長繁殖，數(shù)量增加，由原來自然條件下的劣勢種變成人工環(huán)境下的優(yōu)勢種，以利于分離到所需要的菌株。 菌種保藏 菌種復壯 第三章 工業(yè)微生物優(yōu)良菌種選育1.一株優(yōu)良的生產(chǎn)菌種應該具備如下的特性菌種的生長繁殖能力強，具較強的生長速率，產(chǎn)生孢子的菌種應具有較強的產(chǎn)孢子能力。這樣有利于縮短發(fā)酵培養(yǎng)周期，減少種子罐的級數(shù)，最終得以減少設備投資和運轉(zhuǎn)費用。同時，還可以減少菌種在擴大生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的生產(chǎn)下降，或雜菌污染的可能性。菌種的培養(yǎng)基和發(fā)酵原料來源廣泛、價格便宜、尤其對發(fā)酵原料成分的波動敏感性較小。2.微生物工程

8、菌種選育、改良的目的3. 自然選育的目的和意義 提高生產(chǎn)能力。由于各種條件因素的影響，自然突變的經(jīng)常發(fā)生，造成生產(chǎn)水平的波動，因此從高生產(chǎn)水平的批次中，分離出生產(chǎn)能力高菌種再用生產(chǎn)。 純化菌種，穩(wěn)定生產(chǎn)，并作為誘變育種的出發(fā)菌種。實踐證明，純的出發(fā)菌種比用遺傳性能差的異核體作為出發(fā)菌效果較好。4. 誘變育種的原理 誘變育種的理論基礎是基因突變，所謂突變是指由于染色體和基因本身的變化而產(chǎn)生的遺傳性狀誘變育種的理論基礎是基因突變，所謂突變是指由于染色體和基因本身的變化而產(chǎn)生的遺傳性狀的變異。5. 誘變育種的理論基礎是誘變育種的理論基礎是基因突變6. 物理誘變劑種類有哪些？簡述物理誘變劑作用過程。

9、物理誘變劑種類包括紫外線、快中子、X射線、-射線、-射線、-射線、微波、超聲波、電磁波、激光射線、宇宙線等各種射線，其中應用最廣泛是紫外線、快中子、X射線、-射線。 物理輻射可分為電離輻射（ionizing radiation）和非電離輻射（nonionizing radiation），它們都是以量子為單位的可以發(fā)射能量的射線7. 紫外線的誘變機制紫外線被DNA吸收后引起突變的原因，有DNA與蛋白質(zhì)的交鏈；胞嘧啶與尿嘧啶之間的水合作用；DNA鏈的斷裂；形成嘧啶二聚體。而形成嘧啶二聚體是產(chǎn)生突變的主要原因。8. 化學誘變劑有哪些？簡述物理誘變劑作用過程?；瘜W誘變劑包括四大類：堿基類似物、烷化劑、

10、移碼突變劑以及其他種類等9. 誘變育種的基本方法誘變育種的操作程序步聚，整個流程包括誘變和篩選兩個部分，誘變能否成功的關鍵是出發(fā)菌株的選擇，誘變劑種類和劑量的選擇、以及合理的使用方法；而篩選包括初篩和復篩測定菌種的生產(chǎn)能力。因此，誘變育種是誘變和篩選過程的不斷重復，直到獲得高產(chǎn)菌株。誘變育種的主要環(huán)節(jié)是， 以合適的誘變劑處理大量而均勻分散的微生物細胞懸浮液（細胞或孢子），在引起絕大多數(shù)細胞致死的同時，使存活個體中DNA結(jié)構變異頻率大幅度提高； 用合適的方法淘汰效應變異株，選出極少數(shù)性能較優(yōu)良的正變異株，以達到培育優(yōu)良菌株的目的。10. 如何選擇出發(fā)菌株？出發(fā)菌株通常有五種： 從自然界分離得到的

11、野生型菌株，初長系菌株； 通過生產(chǎn)選育，即由自然突變經(jīng)篩選得到的菌株； 已經(jīng)誘過變過的菌株，采用連續(xù)誘變的方法效果更佳。即對誘變敏感的菌種； 采用多出發(fā)菌種； 菌種不同生長發(fā)育階段和生理狀態(tài)（休眠孢子或萌發(fā)孢子）等。11. 營養(yǎng)缺陷型突變菌株的誘變育種篩選一般包括哪些步驟。篩選步驟一般包括:誘變（誘發(fā)突變）淘汰野生型檢出缺陷型鑒別缺陷型種類12. 試設計篩選營養(yǎng)缺陷型突變菌株的步驟。13. 抗噬菌體菌株的選育程序有哪些？抗噬菌體菌株的選育程序為： 專一性噬菌體獲得和純化高效價噬菌體原液制備菌株誘發(fā)突變分離在含有噬菌體的平皿上挑取抗性菌落和搖瓶篩選（加人噬菌體）分離到含噬菌體的平皿上挑取抗性菌落

12、抗性菌株的特性試驗14. 試設計篩選一株抗噬菌體菌株的步驟。15. 雜交育種的目的 (1)獲得新的品種：將不同菌株的遺傳物質(zhì)進行交換、重組，通過雜交擴大變異范圍、改變產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，使不同菌株的優(yōu)良性狀集中在重組體中，甚至創(chuàng)造出新品種。 (2)獲得具有新遺傳特性的重組體：克服長期誘變引起的生活力下降、代謝緩慢等缺陷，提高對誘變劑的敏感性，降低對誘變劑的“疲勞”效應。 (3) 促進遺傳學理論的發(fā)展：通過分析雜交結(jié)果，總結(jié)雜交物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和傳遞規(guī)律，促進雜交育種的發(fā)展。16. 雜交育種的一般步驟。 選擇原始親本誘變篩選直接親本直接親本之間親和力鑒定雜交分離（基本培養(yǎng)基MM，選擇培養(yǎng)基）篩選重組體重

13、組體分析鑒定。 17. 細菌雜交育種的原理細菌雜交育種的原理，通過接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導這三種方式，把受體菌(receptor)原來不具備的遺傳物質(zhì)由供體菌(donor)傳遞到受體菌中去，經(jīng)過繁殖過程，染色體交換和重組后，受體子代中出現(xiàn)了新的遺傳信息和遺傳形狀。18. 放線菌雜交育種的原理 通過供體向受體轉(zhuǎn)移部分染色體，經(jīng)過遺傳物質(zhì)的交換，最終達到基因重組。19. 霉菌雜交育種的原理 利用準性生殖過程中的基因重組和分離現(xiàn)象，將不同菌株的優(yōu)良特性集合到一個新菌株中，通過篩選出具有新遺傳結(jié)構和優(yōu)良特性的新菌株。20. 原生質(zhì)體融合技術在微生物育種中的應用 原生質(zhì)體融合技術在微生物育種中的應用已經(jīng)相當廣泛

14、，應用范圍主要包括以下幾方面：(1)提高產(chǎn)量或質(zhì)量，合成新物質(zhì)：在抗生素的研究中，利用原生質(zhì)體融合技術不但可用于提高抗生素的產(chǎn)量，同時還可利用重組體產(chǎn)生新的抗生素。 (2)改良菌種遺傳特性：通過原生質(zhì)體融合技術使兩個親本菌株的遺傳物質(zhì)得到重組，從而獲得兼具兩個親本優(yōu)良性狀的新菌株(3)優(yōu)化菌種發(fā)酵特性(4)質(zhì)粒轉(zhuǎn)移：為基因轉(zhuǎn)移和育種提供了新的途徑(5)原生質(zhì)體與細胞核融合(6)進行遺傳分析21. 概念題(1)自然突變（spontaneous mutation）所謂自然突變是指某些微生物在沒有人工參與下所發(fā)生的某些突變現(xiàn)象，稱它為自然突變決不意味著這種突變是沒有原因的 (2)自然選育（spont

15、amtous selection）：不經(jīng)人工處理，利用微生物的自然突變（spontaneous mutation）進行菌種選育的過程稱為自然選育（spontamtous selection）。 (3)誘變育種： 誘變育種就是利用各種被稱為誘變劑的物理因素、化學試劑和生物誘變劑處理微生物細胞，提高基因突變頻率，再通過適當?shù)暮Y選方法獲得所需要的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌種的育種方法。 (4)絕對劑量和相對劑量：微生物誘變的紫外線劑量的表示方法，可分為絕對劑量相對劑量絕對劑量：單位為erg/mm2表示（1erg=10-7J），需要用一種劑量儀來測定。相對劑量：單位用照射時間或殺菌率表示。 (5)雜交育種 ： 是指將

16、兩個基因型不同的菌株經(jīng)吻合或接合使遺傳質(zhì)重新組合從中分離和篩選具有新性狀的菌株育種方法.雜交育種包括：常規(guī)雜交 控制雜交 原生質(zhì)體融合雜交 (6)原始親本：微生物雜交育種中具有不同遺傳背景的優(yōu)良出發(fā)菌株，主要根據(jù)雜交的目的來選擇。 (7)直接親本 ：具有遺傳標記和親和能力而直接用于雜交配對的菌株。 原生質(zhì)體融合(Protoplast Fusion) ：，是通過兩個遺傳性狀不同的親株原生質(zhì)體融合而達到雜交目的。雙親本原生質(zhì)體在促融劑作用下相互接觸，融合成一個細胞，然后核融合，最后強制性地將雙親基因融合，DNA交換、重組并產(chǎn)生新形狀。 (8)再生：是微生物制備原生質(zhì)體后直接再生，從再生菌落中直接分

17、離篩選變異菌株，最獲得優(yōu)良形狀提高的正變菌株。第四章 工業(yè)微生物培養(yǎng)基1.常用的培養(yǎng)基都必須符合哪些基本的條件？2.大規(guī)模發(fā)酵的培養(yǎng)基應該具有是什么特點？3. 碳源是組成培養(yǎng)基的主要成分其主要功能是什么？工業(yè)用糖類有哪些？4. 氮源是組成培養(yǎng)基的主要成分其主要功能是什么？常用的氮源可分為哪兩大類？工業(yè)用氮源有哪些？5. 什么是前體？前體與誘導物的區(qū)別6. 培養(yǎng)基選擇的依據(jù)7. 工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基的組成和要求需要滿足哪些條件？8. 培養(yǎng)基的優(yōu)化的方法有哪些？9. 培養(yǎng)基發(fā)展趨勢第五章 微生物的代謝調(diào)節(jié)和代謝工程1. 如何改變細胞透性？在發(fā)酵過程中，可以控制使用那些影響細胞膜通透性的物質(zhì)作為培養(yǎng)基的成

18、分，有利于代謝產(chǎn)物分泌出來，從而避免了末端產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)。 2. 簡述微生物初級代謝與次級代謝的區(qū)別。3. 簡述次級代謝產(chǎn)物的合成途徑。糖類（多數(shù)為葡萄糖）的縮合途徑：其次級代謝產(chǎn)物如卡那霉素、鏈霉素等氨基糖苷抗生素。莽草酸途徑：其次級代謝產(chǎn)物為氯霉素、新生霉素、綠濃霉素、芽孢桿菌溶素等與核酸代謝有關的途徑：其次級代謝產(chǎn)物為間型霉素、狹霉素C、蛹草菌素等。多酮酐和聚丙酸途徑：其次級代謝產(chǎn)物為四環(huán)類抗生素、制霉菌素、灰黃霉素、紅霉素、利福霉素等。氨基酸途徑：其次級代謝產(chǎn)物為短桿菌肽S、青霉素、桿菌肽、頭孢菌素等抗生素，殼肽素和肽素等。甲羥戊酸途徑：其次級代謝產(chǎn)物為赤霉素類、胡蘿卜類、萜烯類、麥角

19、堿和梭孢酸等。復合途徑：其次級代謝產(chǎn)物有博萊霉素、大環(huán)內(nèi)酯類等。4. 代謝工程的主要研究內(nèi)容有哪些？5. 簡述代謝工程的研究方法。6. 簡述代謝工程應用范圍。7. 什么是節(jié)點？主節(jié)點？節(jié)點分為哪些？如何區(qū)分？8. 簡述代謝工程在發(fā)酵工程中的應用9.概念題： 初級代謝：系指微生物的生長、分化和繁殖所必需的代謝活動而言，它包括蛋白質(zhì)、核酸和碳水化合物等生命活動必需的物質(zhì)組成代謝以及和能量代謝有關的分解代謝。 次級代謝 初級代謝產(chǎn)物 次級代謝產(chǎn)物:次級代謝產(chǎn)物經(jīng)常是在微生物生活周期的特定階段中產(chǎn)生，可分為初級代謝活動活躍、菌絲生長旺盛的“生長期”階段和菌絲生長遲緩、次級代謝有關酶系開始出現(xiàn)并大量累積

20、次級代謝產(chǎn)物的“生產(chǎn)期”階段。代謝工程(metabolic engineering): 途徑(pathway): 通量物流(flux) : 微生物控制代謝物流的方法有兩種：調(diào)節(jié)現(xiàn)有酶的量，這可通過增加或減少途徑中有關酶的合成或降解速率實現(xiàn)；改變已有酶分子的話性、這可通過小分子化合物調(diào)節(jié)酶反應速率，激活或抑制，有效地控制各種代謝過程。 節(jié)點(nodes): 主節(jié)點:第六章 工業(yè)微生物種子擴大培養(yǎng)1. 簡述作為種子的準則。 菌種細胞的生長活力強該種至發(fā)酵罐后能迅速生長，遲緩期短； 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。 2. 簡述實驗室種子制備

21、過程 保藏在砂土管或冷凍干燥管中的菌種經(jīng)無菌操作接入適合于孢子發(fā)芽或菌絲生長的斜面培養(yǎng)基中，經(jīng)培養(yǎng)成熟后挑選菌落正常的孢子可再一次接入試管斜面， 實驗室種子的制備一般采用兩種方式： 對于產(chǎn)孢子能力強的及孢子發(fā)芽、生長繁殖快的菌種可以采用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)孢子，孢子可直接作為種子罐的種子，這樣操作簡便，不易污染雜菌。 對于產(chǎn)孢子能力不強或孢子發(fā)芽慢的菌種，可以用液體培養(yǎng)法。3. 簡述生產(chǎn)車間種子制備過程 實驗室制備的孢子或液體種子移種至種子罐擴大培養(yǎng)，種子罐的培養(yǎng)基雖因不同菌種而異，但其原則為采用易被菌利用的成分如葡萄糖、玉米漿、磷酸鹽等，如果是需氧菌，同時還需供給足夠的無菌空氣，并不斷攪拌，使菌（

22、絲）體在培養(yǎng)液中均勻分布，獲得相同的培養(yǎng)條件。 4. 種子罐的作用是什么？ 種子罐的作用主要是使孢子發(fā)芽，生長繁殖成菌（絲）體，接入發(fā)酵罐能迅速生長，達到一定的菌體量，以利于產(chǎn)物的合成。5. 如何確定的種子罐級數(shù)？需要注意哪些問題？（1）種子級數(shù)越少越好，可簡化工藝和控制，減少染菌機會（2）種子級數(shù)太少，接種量小，發(fā)酵時間延長，降低發(fā)酵罐的生產(chǎn)率，增加染菌機會（3）雖然種子罐級數(shù)隨產(chǎn)物的品種及生產(chǎn)規(guī)模而定。但也與所選用工藝條件有關。如改變種子罐的培養(yǎng)條件，加速了孢子發(fā)芽及菌體的繁殖，也可相應地減少種子罐的級數(shù)。 6. 影響種子質(zhì)量的因素有哪些？如何控制？ 生產(chǎn)過程中影響種子質(zhì)量的因素通常有：孢

23、子的質(zhì)量 培養(yǎng)基 培養(yǎng)條件 種齡 接種量1）菌種穩(wěn)定性的檢查 :生產(chǎn)上所使用的菌種必須保持有穩(wěn)定的生產(chǎn)能力，雖然菌種保藏在休眠狀態(tài)的環(huán)境中，但微生物或多或少會出現(xiàn)變異的危險，因此定期考察及挑選穩(wěn)定菌種投入生產(chǎn)是十分重要的。2）無（雜）菌檢查 :在種子制備過程中每移種一步均需進行雜菌檢查。 通常采用的方法是：種子液顯微鏡觀察，肉湯或瓊脂斜面接入種子液培養(yǎng)進行無菌試驗和對種子液進行生化分析。 其中無菌試驗是判斷雜菌的主要依據(jù)。7. 種子質(zhì)量標準包括哪些內(nèi)容？發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)上常用的種子質(zhì)量標準，大致有如下幾個方面。 細胞或菌體的形 生化指標 產(chǎn)物生成量 酶活力8.概念題： 種子：將保存在砂土管、冷凍干

24、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)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級擴大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程，這些純種培養(yǎng)物稱為種子。 種子擴大培養(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)過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級擴大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。 種齡：是指種子罐中培養(yǎng)的菌絲體開始移入下一級種子罐或發(fā)酵罐時的培養(yǎng)時間。 接種量：是指移入的種子液體積和接種后培養(yǎng)液體積的比例。 第七章 工業(yè)發(fā)酵工藝控制1. 影響發(fā)酵溫度變化的因素產(chǎn)熱因素 : 生物熱(Q生物) ：生物熱是生產(chǎn)菌在生長繁殖時產(chǎn)生的大量熱量。培養(yǎng)基中碳水化合物，脂肪，蛋白質(zhì)等物質(zhì)被分解為

25、CO2,NH3時釋放出的大量能量 攪拌熱(Q攪拌) 通風發(fā)酵都有大功率攪拌，攪拌的機械運動造成液體之間，液體與設備之間的摩擦而產(chǎn)生的熱 。散熱因素 : 蒸發(fā)熱(Q蒸發(fā)) :通入發(fā)酵罐的空氣，其溫度和濕度隨季節(jié)及控制條件的不同而有所變化。空氣進入發(fā)酵罐后，就和發(fā)酵液廣泛接觸進行熱交換。同時必然會引起水分的蒸發(fā)；蒸發(fā)所需的熱量即為蒸發(fā)熱。 輻射熱(Q輻射) :由于發(fā)酵罐內(nèi)外溫度差，通過罐體向外輻射的熱量 顯熱(Q顯) 2. 簡述發(fā)酵過程溫度變化規(guī)律。 般情況下接種后應適當提高培養(yǎng)溫度，以利于微生物細胞或孢子的萌發(fā)、生長、繁殖,而此時發(fā)酵溫度多數(shù)是下降的；待發(fā)酵液表現(xiàn)為上升時，發(fā)酵液的溫度應控制在微

26、生物的最適生長溫度；到主發(fā)酵時，溫度控制在微生物生化反應的代謝產(chǎn)物合成的最適生成溫度；到發(fā)酵后期時，溫度會出現(xiàn)下降的趨勢，直到發(fā)酵成熟，到此時，有些發(fā)酵需采取保溫措施。 3. 發(fā)酵過程溫度如何的控制？(1)微生物種類不同，所具有的酶系不同，所要求的溫度不同。(2)同一微生物，培養(yǎng)條件不同，最適溫度不同。(3)各種微生物在一定條件下，都有一個最適的溫度范圍。 4. 微生物生長適應的跨度為多少個pH值單位？大多數(shù)微生物生長適應的pH值跨度為34個pH值單位，其最佳生長pH跨度范圍在0.51單位。但是在發(fā)酵工藝中，為了達到高生長速率和最佳產(chǎn)物形成，必須使pH在很窄的范圍內(nèi)保持恒定。5. 微生物發(fā)酵過

27、程pH值變化的規(guī)律在微生物菌體細胞的生長階段，由于所用的微生物菌種不同，相對于接種后的起始pH來講，發(fā)酵液的pH有上升或下降的趨勢；在發(fā)酵生產(chǎn)階段，一般發(fā)酵液的pH趨于穩(wěn)定，維持在最適合產(chǎn)物形成的pH范圍；6. 簡述引起發(fā)酵醪pH下降（或上升）的因素。 下降（1）碳源過量：（2）消泡油添加過量；（3）生理酸性物質(zhì)的存在；（4）自身代謝；（5）菌體自溶。上升（1）氮源過多：(2）生理堿性物質(zhì)的存在；使pH上升；（3）中間補料，氨水或尿素等堿性物質(zhì)添加過多，使pH上升；（4）菌體自身代謝，使pH上升；（5）雜菌污染，使pH上升。 7. 簡述發(fā)酵過程中 pH的調(diào)節(jié)和控制方法 1一般根據(jù)實驗結(jié)果確定。

28、將發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)成不同的出發(fā)pH值，進行發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，定時測定和調(diào)節(jié)pH值，以分別維持出發(fā)pH值，或者利用緩沖液來配制培養(yǎng)基來維持之。到時觀察菌體的生長情況。以菌體生長達到最高值的pH值為菌體生長的合適pH值。 (1）調(diào)節(jié)基礎培養(yǎng)基的配方：先需要考慮和試驗發(fā)酵培養(yǎng)基的基礎配方，使它們有個適當?shù)呐浔?，使發(fā)酵過程中的pH值變化在合適的范圍內(nèi)。 (2）調(diào)節(jié)碳氮比（C/N）：因為培養(yǎng)基中含有代謝產(chǎn)酸如葡萄糖產(chǎn)生酮酸、(NH4)2SO4和產(chǎn)堿(如NaNO3、尿素)的物質(zhì)以及緩沖劑(如CaC03) 等成分，它們在發(fā)酵過程中要影響pH值的變化。 ( 3）添加緩沖劑：緩沖劑(如CaC03)成分，它們在發(fā)

29、酵過程中要影響pH值的變化，特別是CaC02能與酮酸等反應，而起到緩沖作用，所以它的用量比較重要。在分批發(fā)酸中常采用這種方法來控制pH值的變化。（4）補料控制：即調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的pH值，又補充營養(yǎng)物質(zhì),增加培養(yǎng)液的濃度和減少阻遏；進一步提高發(fā)酵產(chǎn)物的得率，取得明顯效果。（5）直接加酸加堿：直接加入酸(如H2SO4)或堿(NaOH)來控制，但現(xiàn)在常用的是以生理酸性物質(zhì)(NH4)2S04和堿性物質(zhì)來控制。（6）補加碳源或氮源：最成功的例子就是青霉索的補料工藝，利用控制葡萄糖的補加速率來控制pH值的變化范圍(現(xiàn)已實現(xiàn)自動化)，其青霉素產(chǎn)量比用恒定的加糖速率和加酸或堿來控制pH值的產(chǎn)量高25。8. 在發(fā)酵

30、過程中，最適pH值在微生物生長和產(chǎn)物形成之間存在幾種關系？簡述之。9. 簡述發(fā)酵過程溶解氧的變化規(guī)律。發(fā)酵前期：由于微生物大量繁殖，需氧量不斷大幅度增加，此時需氧超過供氧，溶氧明顯下降。發(fā)酵中后期：溶氧濃度明顯地受工藝控制手段的影響，如補料的數(shù)量、時機和方式等。發(fā)酵后期：由于菌體衰老，呼吸減弱，溶氧濃度也會逐步上升，一旦菌體自溶，溶氧就會明顯地上升 10. 簡述控制發(fā)酵液中溶解氧的工藝手段。11. 對發(fā)酵產(chǎn)物合成的影響12. 泡沫的類型有哪些？起泡的方式有哪些？泡沫產(chǎn)生的原因是什么？泡沫的穩(wěn)定性原因？（1）形成的泡沫有兩種類型：一種是發(fā)酵液液面上的泡沫，氣相所占的比例特別大與液體有較明顯的界限

31、如發(fā)酵前期的泡沫或種子培養(yǎng)液中所見到的 ；另一種是發(fā)酵液中的泡沫，又稱流態(tài)泡沫(fluid foam)，分散在發(fā)酵液中比較穩(wěn)定，與液體之間無明顯的界限。（2）酵時起泡的方式被認為有五種：整個發(fā)酵過秤中，泡沫保持恒定的水平；發(fā)酵早期，起泡后穩(wěn)定地下降，以后保持恒定；發(fā)酵前期，泡沫稍微降低后又開始上升；發(fā)酵開始起泡能力低以后上升；以上類型的綜合方式。（3）泡沫產(chǎn)生的原因 外力作用：由外界引進的氣流被機械地分散形成（通風、攪拌）；發(fā)酵性泡沫：發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體聚結(jié)生成（發(fā)泡性物質(zhì)）。發(fā)酵液理化性質(zhì)：發(fā)酵液的理化性質(zhì)對形成泡沫起決定性作用（4）泡沫的穩(wěn)定性原因？ 液體的表面性質(zhì)：發(fā)酵液的表面張力較低

32、，而表觀粘度較高，致使泡沫的穩(wěn)定性增強。液體黏度越，大氣泡液膜的黏度也大，泡沫則較穩(wěn)定。 泡沫機械強度：蛋白質(zhì)分子間的范德華力和羧基與氨基之間的氫鍵引力，以及表面活性物質(zhì)的分子極性的定性排列方式均增加泡沫的機械強度 泡沫的表面積： 培養(yǎng)基組成、濃度、溫度、酸堿度：發(fā)酵液的花生餅粉、玉米漿、皂苷、黃豆餅粉、糖蜜等中含有的蛋白質(zhì)，具有穩(wěn)定泡沫的作用。 微生物菌體：不同的微生物菌種，其起泡性質(zhì)也不相同。13. 簡述泡沫對發(fā)酵的危害性。 （1）降低發(fā)酵設備的利用率：發(fā)酵罐的裝料系數(shù)一般取0.60.7，發(fā)酵液 體積的減少，直接影響發(fā)酵收率（2）增加了菌群的非均一性：由于泡沫高低的變化和處在不同生長周期的

33、微生物菌體隨泡沫漂浮，使部分菌體黏附于罐頂或罐壁上，使發(fā)酵液的菌體量減少，影響微生物的群體效果，增加微生物群體的非均一性。（3）增加了染菌的機會：泡沫頂蓋、發(fā)酵液的逃液、或到油封，容易造成感染雜菌。（4）導致產(chǎn)物的損失：大量起泡，如控制不及時，會造成大量逃液，導致產(chǎn)物流失和產(chǎn)量的下降。(5）消泡劑會給后提取工序帶來困難:為控制泡沫在一定范圍內(nèi)，發(fā)酵需加入一定量的消泡劑，消泡劑的加入，將會對發(fā)酵和提取工藝造成困難。（6）影響通氣效果：泡沫的產(chǎn)生影響通氣攪拌的正常進行，妨礙微生物的呼吸作用，造成異常發(fā)酵，導致最終產(chǎn)物產(chǎn)量下降。（7）菌體提前自溶：泡沫中的代謝氣體不易被排出，使菌體的生存條件發(fā)生改變，妨礙微生物的呼吸作用，導致菌體提前自溶。14. 簡述發(fā)酵過程泡沫的消長規(guī)律。 發(fā)酵初期泡沫的高穩(wěn)定性與高的表觀粘度和