发酵工程与设备试题
一、名词解释
1.代谢控制发酵:人为地改变微生物的代谢调控机制,使有用中间代谢产物过量积累,这种发酵称为代谢控制发酵。
2.临界氧浓度:微生物的耗氧速率受发酵液中氧的浓度的影响,各种微生物对发酵液中溶氧浓度有一个最低要求,这一溶氧浓度叫做临界氧浓度。
3.固定化酶:在酶促反应过程中,将酶定位或限制在一定的空间范围内,使其在反应后易于与反应物和产物分开,从而达到反复使用和连续化生产的新型酶制剂。
4.营养缺陷型突变株:指某一菌株丧失了合成某种营养物质的能力,在培养基中若不外加这种营养成分就不能正常生长的变异菌株。
5.巴氏消毒法:将物料加热至60℃维持60min,以杀死不耐高温的物料中的微生物营养细胞。
6.发酵工程:是指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,或直接把微生物应用于工业生产过程,为人类生产有用产品的一种技术。
7.初级代谢产物:微生物细胞在其对数生长期所产生的产物,往往是细胞生长和繁殖中所必需的物质,如糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸以及由这些化合物聚合而成的高分子化合物,如多糖、蛋白质、脂类和核酸等,这些化合物称为初级代谢产物。
8.培养基:是人工配制的适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。根据微生物对营养的要求,培养基都基本包括碳源、氮源、无机盐、生长因子和水分,此外,还应根据微生物的要求,有一定的酸碱度和渗透压。
9.发酵:指微生物在无氧条件下,分解各种有机物质产生能量的一种方式。或者更严格地说,发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳,同时获得能量。
10.酵母的第三型发酵,又称碱法甘油发酵。即在碱性条件下(pH7.6),2分子乙醛发生歧化反应,生成1分子乙醇和1分子乙酸,而磷酸二羟丙酮则还原为甘油。
总反应式:2葡萄糖+ H2O 2甘油+ 乙醇+ 乙酸+ 2CO2
11.DE值(葡萄糖值):表示淀粉水解程度及糖化程度,指葡萄糖(所有测定的还原糖都当作葡萄糖来计算)占干物质的百分率。
12.发酵热:引起发酵过程温度变化的原因是发酵过程所产生的热量,称为发酵热。发酵热包括生物热、搅拌热、蒸发(汽化)热和辐射热等。
13.生物膜法废水处理:使微生物群体附着在固体介质(滤料)的表面形成生物膜,废水与生物膜接触过程中,有机污染物质被吸附且氧化分解,使废水得到净化的废水处理方法。
14.耗氧速率:指单位体积培养液在单位时间内的吸氧量,单位为mmolO2/L?h。
15.酶合成调节:酶合成的调节是通过调节酶合成的量来控制微生物代谢速度的调节机制,这类调节在基因转录水平上进行。酶合成调节主要有酶的诱导和酶的阻遏两种类型。
16.呼吸强度:指单位重量的干菌体在单位时间内所吸取的氧量,单位为mmolO2/g干菌体?h。
17.连续培养:是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基,同时以相同的速度流出培养液,从而使发酵罐内的液量维持恒定,使培养物在近似恒定状态下生长的培养方法。
18.固定化技术: 通过化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内,并保持其固有的催化活性,使其活性能被反复利用的技术。
19.BOD:指1L废水中的有机污染物在好氧微生物作用下进行氧化分解时所消耗的溶氧量。实际测定水样在20℃下培养5d的需氧量BOD5。
20.碳源:凡可构成微生物细胞和代谢产物中碳素来源的营养物质,统称为碳源。
21.酶活性调节:通过改变酶分子的活性来调节代谢速度的调节方式称为酶活性的调节,是
发生在蛋白质水平上的调节。
22.COD:指用强氧化剂使被测废水中有机物进行化学氧化时所消耗的氧量。常用重铬酸钾测得的耗氧量CODCr值表示。
23.介质过滤除菌:是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层,将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中,而达到除菌的目的。
二、判断改错题
1.人工诱变、细胞工程、基因工程等都能对微生物进行定向改造。.×
2.单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。×
3.精确定量某些成分而配制的培养基是所有成分的性质和数量已知的培养基,称为天然培养基。×
4.环境条件的变化不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢途径。√
5.发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢产物的形成都与搅拌速度有关。√
6.微生物的最适生长繁殖温度就是积累代谢产物的最适温度。×
7.通过调节基础培养基的配方和补料控制可以调控发酵醪的pH值。√
8.灭菌就是杀死一定环境中所有微生物的营养细胞、孢子和胚芽。×
9.巴斯德消毒法能杀死牛奶或奶制品中存在的所有微生物。×
10.发酵产物的提取和精制过程也就是产物浓缩和纯化过程。√
11.细菌分裂繁殖一代所需时间为代时。√
12.凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制因子。√
13.在最适生长温度下,微生物生长繁殖速度最快,因此生产单细胞蛋白的发酵温度应选择最适生长温度。×
14.参与淀粉酶法水解的酶包括淀粉酶、麦芽糖酶和纤维素酶等。×
15.EMP和HMP代谢途径往往同时存在于同一种微生物的糖代谢中。×
16.同功酶是行使同一功能、结构不同的一组酶√
17.最适的生长繁殖温度就是微生物代谢的最适温度。×
18.微生物的次级代谢产物是初级代谢不畅通时,由支路代谢产生的。×
19.底物水平磷酸化和氧化磷酸化一样都是通过电子传递系统产生ATP。×
20.分批培养时,细菌首先经历一个适应期,此期间细胞处于代谢活动的低潮,所以细胞数目并不明显增加。√
21.化能异养菌以有机物作为呼吸底物,以O2作为最终电子受体进行有氧呼吸作用产生能量。√
三、单项选择题
1.下列关于发酵工程的说法,错误的是(C )
A 发酵工程产品主要是指微生物的代谢产物、酶和菌体本身
B 可以通过人工诱变选育新菌株
C 培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌
D 环境条件的变化既影响菌种的生长繁殖又影响菌体代谢产物的形成
2.下列关于单细胞蛋白的叙述,正确的是(B )
A 是微生物细胞中提取的蛋白质
B 是通过发酵生产的微生物菌体
C 是微生物细胞分泌的抗生素
D 单细胞蛋白不能作为食品
3.关于菌种的选育不正确的是(C )
A 自然选育菌种费时且盲目性大
B 诱变育种原理的基础是基因突变
C 代谢控制育种方法有转化、转导及杂交
D 采用基因工程的方法可构建工程菌
4.当培养基pH发生变化时,应该(C )
A 加酸
B 加碱
C 加缓冲液
D 加无机盐
5.下列营养物质中,不同时含有碳源、氮源和生长因子的是(C )
A 牛肉膏
B 蛋白胨
C 生物素
D 酵母粉
6.平板划线分离法不需要下面哪个物品或设备(D )
A 接种环
B 琼脂培养基平板
C 超净工作台
D 电泳仪
7.在培养基的配制过程中,具有如下步骤,其正确顺序为(B )
①溶化②调pH ③加棉塞④包扎⑤培养基的分装⑥称量
A ①②⑥⑤③④
B ⑥①②⑤③④
C ⑥①②⑤④③
D ①②⑤④⑥③
8.甘油生物合成主要由下列哪种物质引起(D )
A 尿素
B 硫酸铵
C 酶
D 亚硫酸盐
9.对谷氨酸发酵的叙述正确的是(D )
A 菌体是异养厌氧型微生物
B 生物素对谷氨酸生成无影响
C 谷氨酸的形成与搅拌速度无关
D 产物可用离子交换法提取
10.代谢中如发生还原反应时,(C )
A 从底物分子丢失电子
B 通常获得大量的能量
C 电子加到底物分子上
D 底物分子被氧化
11.下面哪项特征不适合于三羧酸循环(.D)
A C02分子以废物释放
B 循环时形成柠檬酸
C 所有的反应都要酶催化
D 反应导致葡萄糖合成
12.当一个NADH分子被代谢和它的电子通过电子传递链传递时,产生(C )
A 6个氨基酸分子
B 1个葡萄糖分子
C 3个ATP分子
D 1个甘油三酯和2个甘油二酯
13.为使淀粉和纤维素进行代谢而提供能量,(B )
A 它们必须第一步变成脂肪分子
B 它们的葡萄糖单位必须被释放
C 环境中必须有游离氧存在
D 遗传密码必须起促进作用
14.常作为生产菌种和科研材料的细菌群体,应该是代谢旺盛、个体形态和生理特性比较稳定的。所以应选择在它的(B )
A 迟滞期
B 对数期
C 稳定期
D 衰亡期
15.某些放线菌产生的抗生素,是它们的(B )
A 初级代谢产物
B 次级代谢产物C代谢中间产物 D 代谢废物
16.固体培养基中需要加入琼脂的目的是(D)
A为菌体提供碳源 B 为菌体提供氮源
C 使培养基保持水分
D 使培养基凝固
17.微生物代谢的调节属于(C )
A 神经调节 B.激素调节C.酶的调节 D.基因调节
18.关于微生物代谢产物的说法中不正确的是(D )
A 初级代谢产物是微生物生长和繁殖所必须的
B 次级代谢产物并非是微生物生长和繁殖所必须的
C 初级代谢产物在代谢调节下产生
D 次级代谢产物的合成无需代谢调节
19.在发酵中有关氧的利用正确的是(B )
A 微生物可直接利用空气中的氧
B 微生物只能利用发酵液中溶解氧
C 温度升高,发酵液中溶解氧增多
D 机械搅拌与溶氧浓度无关
20.某药厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸,结果代谢产物没有谷氨酸而产生乳酸及琥珀酸,其原因可能是(B )
A 温度控制不适
B 通气量过多
C pH呈酸性
D 溶氧不足
21.下列可用于生产谷氨酸的菌种是(C )
A 谷氨酸棒状杆菌、金黄色葡萄球菌
B 链球菌、大肠杆菌
C 谷氨酸棒状杆菌,黄色短杆菌
D 大肠杆菌、乳酸菌
22.发酵过程中,不会直接引起pH变化的是(C )
A 营养物质的消耗
B 微生物呼出的CO2
C 微生物细胞数目的增加
D 代谢产物的积累
23.关于灭菌和消毒的不正确的理解是(B )
A 灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细胞、芽孢和孢子
B 消毒和灭菌实质上是相同的
C 接种环用烧灼法灭菌
D 常用灭菌方法有加热法、过滤法、紫外线法、化学药品法
24.加热灭菌时,一般营养细胞的致死温度是多少度(B )
A 32℃
B 60℃
C 100℃
D 120℃
25.下列反应中,消耗1摩尔葡萄糖产生ATP最多的是(A )
A 柠檬酸发酵
B 甘油发酵
C 乳酸发酵
D 酒精发酵
26.生物学意义上的发酵作用是在什么条件下的生物氧化作用(D )
A 氧气参与下
B 无机氧化物参与下
C 有外源电子最终受体
D 无外源电子最终受体
27.营养缺陷型菌株是指(D )
A 有营养不良症的菌株
B 在完全培养基上也不能生长良好的菌株
C 培养基中营养成分缺少时获得的菌株
D 丧失了合成某种营养成分能力的菌株
28.血糖快速测试仪上的酶传感器,使用的是(B )
A 复合酶
B 固定化酶
C 游离的酶
D 一般酶制剂
29.使用高压锅灭菌时,打开排汽阀的目的是(D )
A 防止高压锅内压力过高,使培养基成分受到破坏
B 排尽锅内有害气体
C 防止锅内压力过高,造成灭菌锅爆炸
D 排尽锅内冷空气
30.巴斯德效应是指(D )
A乳酸对微生物的抑制B酒精对葡萄糖分解的抑制
C氧气对呼吸作用的抑制D氧气对发酵作用的抑制
31.微生物群体生长状况的测定方法可以是(B )
①测定样品的细胞数目②测定次级代谢产物的总含量
③测定培养基中细菌的体积④测定样品的细胞重量
A.②④B.①④ C.①③ D.②③
32.酵母菌培养液中常含有一定浓度的葡萄糖,但当葡萄糖浓度过高时,反而会抑制微生物的生长,原因是(B )
A.碳源供应太充足B.细胞会发生质壁分离
C.改变了酵母菌的pH值D.葡萄糖不是酵母菌的原料
33.下列微生物代谢产物中没有菌种特异性的一组是(B )
A.氨基酸、核苷酸、多糖、毒素、激素
B.核苷酸、维生素、多糖、脂类、氨基酸
C.多糖、脂类、维生素、抗生素、氨基酸
D.氨基酸、多糖、维生素、色素、抗生素
34.通过影响微生物膜的稳定性,从而影响营养物质吸收的因素是(B )
A.温度
B. pH
C.氧含量D.前三者的共同作用
35.下列生理过程中,释放能量最多的是(A )
A.葡萄糖氧化分解为CO2和H2O
B.葡萄糖分解为酒精和CO2
C.葡萄糖分解为乳酸
D.葡萄糖分解为甘油
36.实验室常用的培养细菌的培养基是(A )
A牛肉膏蛋白胨培养基B马铃薯培养基
C高氏一号培养基D麦芽汁培养基
37.在实验中我们所用到的淀粉水解培养基是一种(A)
A基础培养基B富集培养基
C选择培养基D鉴别培养基
38.下列物质属于生长因子的是(D )
A.葡萄糖B.蛋白胨C.NaCl D.维生素
39.1摩尔葡萄糖通EMP和TCA循环彻底氧化共产生多少摩尔ATP (C )A34 B36 C38 D39
40.下列抗生素作用机制中,抑制细胞壁合成的是(D )
A利福霉素B四环素C氯霉素D青霉素
41.实验室常规高压蒸汽灭菌的条件是(C )
A 135℃—140℃,5—15秒B72℃、15秒
C121℃,30分钟D100℃,5小时
42.出于控制微生物的目的,灭菌一词指的是(C )
A 除去病原微生物
B 降低微生物的数量
C 消灭所有的生物
D 只消灭体表的微生物
43.紫外线辐射主要作用于微生物的(C )
A 糖类
B 酶类
C 核酸
D 细胞壁
44.发酵工程是生物技术实现以下哪项的关键环节(A )
A 产业化
B 商品化
C 社会化
D 安全化
45.酶活性调节速度比酶合成调节速度(B )
A 快
B 慢
C 相等
D 无法比较
46.受反馈调节的酶一般是(C )
A 同功酶
B 组成酶
C 变构酶
D 激酶
47.通气搅拌技术的建立是发酵技术进步的(C )
A第一个转折期 B 第二个转折期
C 第三个转折期
D 第四个转折期
48.酵母菌的Ⅲ型发酵的产物是(B )
A 酒精
B 甘油
C 乳酸
D 丙酸
49.目前发酵工业常用的处理菌体、固形物杂质和悬浮物等固体物质,保证处理液澄清的主要方法为(A )
A 离心和过滤
B 离心和萃取
C 蒸馏和萃取
D 离子交换和过滤
50.抗生素的合成是在微生物生长的(C )
A 延滞期
B 对数生长期
C 稳定期
D 衰亡期
51.发酵液中含量最高的成分为(A )
A 水分
B 蛋白质
C 发酵产物
D 菌体
52.连续发酵中的恒浊培养所控制的对象为(B )
A 培养液流速
B 菌液密度
C 生长速度
D 发酵液体积
53.诱变处理时所用的出发菌细胞应处于(B )
A 延迟期
B 对数生长期
C 稳定期
D 衰亡期
54.实验室常用的培养放线菌的培养基是(C )
A 牛肉膏蛋白胨培养基B马铃薯培养基
C高氏一号培养基D麦芽汁培养基
55.酵母菌适宜的生长pH值为(A )
A 3.8-6.0
B 3.0-4.0C8.0-9.0D7.0-7.5
56.发酵有不同的类型,谷氨酸发酵属于(A)
A. 液体发酵和需氧发酵B.液体发酵和厌氧发酵
C.固体发酵和需氧发酵D.固体发酵和厌氧发酵
57.如果发酵工程生产的产品是菌体,菌体分离采用的方法是( B )
A.蒸馏B.过滤C.萃取D.离子交换
58.下列关于生长因子的说法中,不正确的一项是(B )
A.是微生物生长不可缺少的微量有机物
B.是微生物生长不可缺少的微量矿质元素
C.主要包括维生素、氨基酸和碱基等
D.是微生物自身不能合成的
59.下列对连续培养优点的叙述,不正确的是(B )
A.能及时补充微生物所需的营养物质,提高产量
B.有利于微生物尽快将代谢产物释放到培养基中
C.能消除不利于微生物生长的某些环境因素
D.能提高发酵设备的利用率
60.谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸,以下说法合理的是(C )
A.谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用属于酶合成的调节
B.谷氨酸与谷氨酸脱氢酶的结合可以使酶结构产生不可逆改变
C.促使谷氨酸释放到细胞外的措施可以促进谷氨酸的发酵生产
D.谷氨酸只能由α-酮戊二酸发生还原氨基化作用生成
61.发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌,获得纯种的方法不包括(C )
A.根据微生物对碳源需求的差别,使用含不同碳源的培养基
B.根据微生物缺乏生长因子的种类,在培养基中增减不同的生长因子
C.根据微生物遗传组成的差异,在培养基中加入不同比例的核酸
D.根据微生物对抗菌素敏感性的差异,在培养基中加入不同的抗菌素
62.谷氨酸棒杆菌合成天冬氨酸族氨基酸时,天冬氨酸激酶受赖氨酸和苏氨酸的(A )
A 协同反馈抑制
B 累积反馈抑制
C 顺序反馈抑制
D 协作反馈抑制
63.在微生物生长的过程中,细胞形态最多和数目最多的时期是(B)
A.对数期、稳定期
B.衰亡期、稳定期
C.稳定期、衰亡期
D.衰亡期、对数期
64.在实际生产中,对数期的长短取决于( A )
①培养罐的大小②接种量的大小
③培养基的多少④代谢产物合成的多少
A.②③B.②④C.①②D.①③
65.以下有关酶的固定化的叙述,正确的是( C )
A.分离后的酶加填充剂B.分离纯化后的酶加稳定剂构成
C.分离后的酶包埋在凝胶中D.固定化酶的形状单一
66.下列属于微生物不可缺少的微量有机物是(D )
①牛肉膏②蛋白胨③氨基酸④维生素⑤碱基⑥生物素
A.①②③B.②③④C.②③④⑤D.③④⑤⑥
67.下列不属于发酵工程应用的是(C )
A. 生产抗生素、维生素、药用氨基酸等
B.生产啤酒、果酒和食醋等
C.用于化学检测和水质监测
D.生产各种各样的食品和添加剂
68.大多数芽孢细菌形成芽孢在哪个时期(C )
A 调整期
B 对数期
C 稳定期
D 衰亡期
69.下列有关谷氨酸棒状杆菌的生长和谷氨酸发酵的叙述,错误的是( B )
A.组成酶是维持菌体基本生活的必要条件
B.菌体能合成各种生长因子,无需从外界补充
C.发酵液pH呈酸性时,不会生成乙酰谷氨酰胺
D.细胞膜透性的改变,可解除代谢产物对有关酶活性的抑制
四、多项选择题
1.典型的发酵过程包括以下哪几个基本组成部分(ABCDE )
A繁殖菌种和发酵生产所用的培养基的配制
B培养基、发酵罐以及辅助设备的消毒灭菌
C控制发酵罐中的菌株在最适条件下生长并形成代谢产物
D产物的提取和精制,以得到合格的产品
E回收或处理发酵过程中所产生的废物、废水
2.糖酵解途径的调节因素包括(ABCDE )
A 糖酵解途径的关键酶
B 能荷
C 无机磷
D 环腺苷酸
E 柠檬酸、脂肪酸、乙酰CoA
3.下列有关有氧呼吸与发酵的相同点,正确的是(ABC )
A 都有从葡萄糖分解成丙酮酸的过程
B 都有有机物的氧化分解
C 都有能量释放,并有ATP 的生成
D 分解产物中都有CO2
E 最终电子受体都是有机物
4.微生物的次级代谢产物,(BCDE )
A 是微生物生长繁殖所必需的物质
B 对微生物无明显的生理功能
C 可以积累在细胞内D具有菌株特异性
E 是以初级代谢产物作为前体衍生而来
5.目前发酵过程已经实现在线测量和控制的参数是(ABCDE )
A 温度
B pH值
C 溶解氧浓度
D 消泡
E 流量
6.发酵过程中,补料有利于控制微生物的中间代谢,补料的内容有(ABDE )
A 能源和碳源
B 氮源
C 酶制剂
D 微量元素或无机盐E诱导酶的底物
7.发酵过程中污染杂菌的途径可能有(ABCDE )
A 种子带菌
B 无菌空气带菌C设备渗漏
D培养基和设备灭菌不彻底 E 操作不当
8.灭菌方法主要有(ABCDE )
A 干热灭菌法
B 湿热灭菌法
C 射线灭菌法
D 化学药品灭菌法
E 过滤除菌法
9.固定化酶的特点是(ABCD )
A 稳定、寿命长
B 可以反复多次使用
C 易与产物分离
D使生产管道化、连续化及自动化 E 专一性差、催化效率低
10.近代微生物工业具有以下特点(ABCDE )
A 由自然发酵转为代谢控制发酵和人工支配遗传因子的发酵
B 微生物酶反应生物合成和化学合成相结合
C 向大型发酵和连续化、自动化方向发展
D 微生物工业涉及国民经济的各个领域
E 从糖质原料转到利用石油、天然气、空气及纤维素资源
11.异型乳酸发酵的产物有(ACDE )
A 乙醇
B 甘油
C 乳酸
D CO2
E 乙酸
12.按微生物发酵产品的性质,现代发酵工业涉及的范围包括(ABCDE )
A 微生物菌体发酵
B 微生物酶发酵
C 微生物代谢产物发酵
D 微生物的生物转化发酵
E 微生物特殊机能的利用
13.固定化细胞的制备方法包括(13.BCDE)
A 层析法
B 吸附法
C 包埋法
D 交联法
E 共价法
14.液态深层好氧发酵基本操作的控制点包括(ABCDE )
A 泡沫控制
B 温度控制
C pH控制
D 溶氧控制
E 补料控制
15.酶合成阻遏包括(ACD )
A 末端代谢产物阻遏
B 底物阻遏
C 结构类似物阻遏
D 分解代谢物阻遏
E 酶量阻遏
16.分批培养过程中,细菌生长阶段包括(ABCD )
A 迟滞期
B 对数生长期
C 稳定期
D 衰亡期
E 孢子形成期
17.下列不是微生物生长、繁殖所必须的物质的是(DE )
A、激素
B、核苷酸
C、维生素
D、色素 E 抗生素
18.高温对培养基成分的有害影响,表现在(ABCDE)
A 形成沉淀
B 破坏营养
C 提高色泽
D 改变培养基的pH值
E 降低培养基浓度
19.目前发酵过程已经实现在线测量和控制的参数是(ABCDE )
A 温度
B pH值
C 溶解氧浓度
D 消泡
E 流量
20.能影响发酵过程中温度变化的因素是(ABCD )
A.微生物分解有机物释放的能量B.机械搅拌C.水分蒸发
D.发酵罐散热E.菌体自溶
21.影响培养基灭菌效果的因素有(ABCDE )
A 温度
B 时间
C pH值
D 培养基成分和颗粒物质
E 泡沫
22.补料有利于控制微生物的中间代谢,补料的内容有(ABDE )
A 能源和碳源
B 氮源
C 消泡剂
D 微量元素或无机盐E诱导酶的底物
五、填空题
1.淀粉水解糖的制备可分为酸解法、酶解法和酸酶结合法三种。
2.糖酵解途径中的三个重要的关键酶是己糖激酶、磷酸丙糖激酶、丙酮酸激酶。
3.甘油的生物合成机制包括在酵母发酵醪中加入亚硫酸氢钠与乙醛起加成反应和在碱性条件下乙醛起歧化反应。
4.微生物的吸氧量常用呼吸强度;耗氧速率两种方法来表示,二者的关系是。
5.发酵热包括生物热;搅拌热;蒸发热和辐射热等几种热。
6.发酵过程中调节pH值的方法主要有添加碳酸钙法;氨水流加法和尿素流加法。
7.微生物工业上消除泡沫常用的方法有化学消泡;机械消泡两种。
8.谷氨酸等电点提取工艺是根据在等电点时氨基酸的溶解度最小的原理确定的。
9.固定化酶的制备方法可分物理吸附法、载体偶联法、交联法和包埋法等。
10.可比喻成细胞内流通的能量货币是ATP。
11.一条典型的微生物群体生长曲线可分为迟滞期、对数期;稳定期;衰亡期四个生长时期。
12.常用菌种保藏方法有斜面保藏法、沙土管保藏法、液体石蜡保藏法;真空冷冻保藏法等。
13.培养基应具备微生物生长所需要的五大营养要素是碳源、氮源;无机盐;生长因子和水。
14.电子通过电子传递链传递的最终命运是和_氧(O2)分子结合。
15.提高细胞膜的谷氨酸通透性,必须从控制磷脂的合成着手或者使细胞膜受损伤。
16.根据微生物与氧的关系,发酵可分为__有(需)氧发酵;厌氧发酵_两大类。
17.在三羧酸循环和糖酵解反应中,一个吸收电子的重要辅酶是_ NAD+__ __。
18.工业微生物育种的基本方法包括自然选育、诱变育种;代谢控制育种;基因重组定向育种等。
19.肠膜明串珠菌进行异型乳酸发酵时,产物为乳酸;乙醇;CO2。
20.诱导酶指存在底物时才能产生的酶,它是转录水平上调节酶浓度的一种方式。
21.谷氨酸对糖的重量理论转化率为81.7%。
22.发酵工业的发展经历了自然发酵,纯培养技术的建立,通气搅拌的好气性发酵技术的建立,人工诱变育种代谢控制发酵技术的建立,开拓新型发酵原料时期,与基因操作技术相结合的现代发酵工程技术等六个阶段。
23.去除代谢终产物主要是通过改变细胞的.膜的通透性来实现。
24.谷氨酸的生物合成的途径包括EMP,HMP,TCA循环,DCA循环,CO2固定作用。
25.获得纯培养的方法有稀释法,划线法,单细胞挑选法,利用选择培养基分离法等方法。
26.生长因子主要包括维生素,氨基酸,碱基,它们对微生物所起的作用是供给微生物自身不能合成但又是其生长必需的有机物质。
27.微生物生长和培养方式,可以分为分批培养,连续培养,补料分批培养三种类型。
28.影响种子质量的主要因素包括培养基,种龄与接种量,温度,pH值,通气和搅拌,泡沫,染菌的控制和种子罐级数的确定。
29.抗生素形成的主要代谢调节机制有分解代谢物调节,磷酸盐调节,NH4+的抑制作用,次级代谢的反馈调节和次级代谢的能荷调节等。
30.空气除菌的方法有.加热杀菌法,静电除菌法,介质过滤除菌法。
31.发酵产物的浓缩和纯化过程一般包括发酵液预处理,提取,精制。
32.菌种扩大培养的目的是为每次发酵罐的投料提供数量相当的代谢旺盛的种子。
33.碳源物对微生物的功能是构成细胞物质和代谢产物、异养微生物的主要能源物质_。
34.微生物的营养类型可分为光能自养型,光能异养型,化能自养型,化能异养型。
35.在微生物研究和生长实践中,选用和设计培养基的最基本要求是__ 目的明确,营养协调,物理化学条件适宜和价廉易得。
36.液体培养基中加入CaCO3的目的通常是为了调节pH值。
37.实验室常用的有机氮源有牛肉膏,蛋白胨_等,无机氮源有硫酸铵,硝酸钠,等。为节约成本,工厂中常用_尿素等作为有机氮源。
38.呼吸作用与发酵作用的根本区别在于电子的最终受体不同。
39.乳酸菌进行同型乳酸发酵时通过EMP途径,产物为乳酸,肠膜明串珠菌进行异型乳酸发酵时通过HMP 途径,产物为乳酸、乙醇和二氧化碳。
40.操纵子是由结构基因,操纵基因,启动子组成。
六、简答题
1.简述菌种保藏的基本原理及措施
答:菌种保藏的基本原理主要是根据菌种的生理生化特点,人工地创造条件,使菌种的代谢活动处于不活泼状态,同时,使菌种避免污染、死亡和变异。
保藏菌种时首先要挑选优良纯种,最好是它们的休眠体(孢子、芽胞等);其次,要创造一个有利于休眠的环境条件,如低温、干燥、缺氧和缺乏营养物质等,即可以达到降低其代谢活动,延长保存期的目的。
2.简述温度对发酵的影响
答:温度对发酵的影响是多方面的,对菌体生长和代谢产物形成的影响是由各种因素综合表现的结果。
1) 温度升高,酶促反应速度加大,生长代谢加快,产物生成提前。但温度愈高酶失活愈快,菌体易于衰老影响产物生成。
2) 温度通过影响发酵液中溶解氧从而影响发酵。
3) 温度能影响生物合成方向。
4) 温度能影响微生物酶系的组成及酶的特性。
5) 同一种生产菌,菌体生长和积累代谢产物的最适温度往往不同。
3.简述大规模发酵生产对菌种选择的要求
答:发酵生产对菌种选择的要求包括:
1) 能在易得、价廉的原料制成的培养基上迅速生长,且代谢产物产量高。目标产物最好能分泌到胞外,以降低产物抑制并利于产物分离。
2) 发酵条件粗放、易于控制,且所需的酶活性高。
3) 菌种生长和发酵速度较快,发酵周期短。发酵周期短的优点在于感染杂菌的机会减少;提高设备的利用率。
4) 根据代谢控制的要求,选择单产高的营养缺陷型突变菌株或调节突变菌株或野生菌株。
5) 抗杂菌、抗噬菌体能力强。
6) 菌种纯粹,遗传性状稳定,以保证发酵生产和产品质量的稳定性。菌种退化,生产性能下降是生产中常碰到的问题。
7) 菌体不是病源菌,不产生任何有害的生物活性物质和毒素(包括抗生素、激素和毒素等),以保证安全。
4.简述发酵热产生的原因
.答:微生物分解有机物释放的能量,一部分用于合成ATP,另一部分散发到培养基中时,会引起发酵温度升高(生物热);机械搅拌也会产生一部分热量引起温度升高(搅拌热)。此外,发酵罐壁散热(辐射热)、水分蒸发(蒸发热)会带走部分热量,使发酵温度降低
5.简述发酵过程进行中间补料的原则
.答:菌体生长代谢需要一个合适的浓度,过高的浓度对菌体生长有抑制作用,过低,不能满足产物合成的需要。中间补料的原则是使生产菌在分泌期有足够多而不过多的养料,使代谢活动朝着有利于合成产物的方向发展。
6.简述发酵生产中如何调节pH值
答:在实际发酵生产中,调节pH值的方法应根据具体情况加以选用。
1) 调节培养基的初始pH值。初始pH值是指发酵液配制完毕后、灭菌前的pH值(注意:灭菌前与灭菌后pH值有所不同)。或加入缓冲剂(如磷酸盐)制成缓冲能力强、pH值改变不大的培养基。
2) 在发酵过程中加弱酸或弱碱进行pH值的调节,合理地控制发酵条件,如添加CaCO3。或调节通气量来控制pH值。
3) 进行中间补料是调节pH值较好的办法,既调节培养液的pH值,又可补充营养,如氨水、尿素流加法等。通过补料调节pH值来提高发酵产率已在酶制剂发酵和抗生素发酵生产上取得明显的效果。
7.简述发酵工业经历的几个不同阶段
答:发酵工业经历了以下几个不同阶段:
1) 自然(天然)发酵时期
2) 纯培养技术的建立
3) 通气搅拌(好气性)发酵(工程)技术的建立
4) 人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术的建立
5) 开拓新型发酵原料时期
6) 与基因操作技术相结合的现代发酵工程技术阶段
8.简述反馈阻遏和反馈抑制
答:在微生物合成代谢过程中,反馈阻遏和反馈抑制往往共同对代谢起着调节作用,它们通过对酶的合成和酶的活性进行调节,使细胞内各种代谢物浓度保持在适当的水平。反馈阻遏是转录水平的调节,产生效应慢,反馈抑制是酶活性水平调节,产生效应快。
此外,前者的作用往往会影响催化一系列反应的多个酶,而后者往往只对是一系列反应中的第一个酶起作用。
9.简述谷氨酸的生物合成途径
答:大致是:葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸,再
氧化成乙酰辅酶A(乙酰COA),然后进入三羧酸循环,生成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH+4存在的条件下,生成谷氨酸。
10.简述发酵工业对微生物菌种的要求
答:发酵工业对微生物菌种的要求是:
1) 能在易得、价廉的原料制成的培养基上迅速生长,且代谢产物产量高。目标产物最好能分泌到胞外,以降低产物抑制并利于产物分离。
2) 发酵条件粗放、易于控制,且所需的酶活性高。
3) 菌种生长和发酵速度较快,发酵周期短。发酵周期短的优点在于感染杂菌的机会减少;提高设备的利用率。
4) 根据代谢控制的要求,选择单产高的营养缺陷型突变菌株或调节突变菌株或野生菌株。
5) 抗杂菌、抗噬菌体能力强。
6) 菌种纯粹,遗传性状稳定(不易变异退化),以保证发酵生产和产品质量的稳定性。菌种退化,生产性能下降是生产中常碰到的问题。
7) 菌体不是病源菌,不产生任何有害的生物活性物质和毒素,以保证安全。
11.简述代谢网络假说的要点
答:代谢网络假说的要点包括:
1) 代谢途径(中心、注入、发散)交织形成网络;
2) 分解代谢和合成代谢具有单向性;
3) ATP是通用的能量载体;
4) NAD(P)H 以还原当量形式携带能量。
12.简述发酵醪的一般特征
答:发酵醪的一般特征是:
1) 发酵醪大部分是水;
2) 发酵醪中发酵产物浓度较低;
3) 发酵醪中的悬浮固体物主要含有菌体和蛋白质胶状物;
4) 培养基残留成分中含有无机盐类、非蛋白质大分子杂质及其降解产物;
5) 除发酵产物外,伴有一些代谢副产物;
6) 发酵醪中含有色素、热原质、毒性物质等有机杂质。
13.简述生物传感器的工作原理
答:生物传感器的工作原理:将酶、细胞,甚至细胞器、组织或抗体固定于透性膜上构成生物敏感膜。待测物质经扩散作用进入生物膜层,经分子识别,发生特异性的生化反应,产生的信号继而被相应的化学或物理换能器转换成可定量、可处理的电信号,再经放大输出,就可从仪表上读取待测物的浓度。
14.简述泡沫给发酵造成的影响
答:泡沫给发酵造成的影响包括:
1) 泡沫过多,升到罐顶从轴封渗出,易造成染菌;
2) 使发酵罐装填系数减少,降低了设备利用率;
3) 影响通风搅拌正常进行,影响氧的传递,妨碍菌的呼吸;
4) 增加菌群的非均一性,微生物随泡沫漂浮;
5) 造成产物的损失;
6) 加入消泡剂给下游提取工序带来困难。
15.简述实验室用压力锅进行培养基灭菌时的注意事项
答:压力锅是实验室进行培养基灭菌最常用的设备,使用时应注意以下几点:
6) 实验室常采用1公斤/厘米2(约15磅/?英寸2)的蒸汽压(蒸汽温度约121℃)处理
15~30分钟,?即可杀死各种微生物及其芽孢。
7) 在使用高压灭菌锅时,必须将灭菌锅内的冷空气完全赶光,否则压力表所表示的压力是水蒸汽压力和空气压力的总和,不是水蒸汽的实际压力,它所相当的温度与灭菌锅内的温度是不一致的。
8) 灭菌完毕应缓慢减压(放汽),若急速减压,则容器内装的液体必然会突然沸腾,将试管或三角瓶棉塞顶出或弄温,造成污染。
应在压力下降至零后再打开灭菌锅的盖子,否则蒸汽外溢会烫伤人
16.简述包埋法制备固定化酶(细胞)的方法及特点
答:包埋法是将酶或细胞包埋在凝胶的微小空格内或埋于半透膜的微型胶囊内。该法操作简单,又不会明显影响生物活性,是比较理想的方法,目前应用最多。但其包埋材料(即载体)会一定程度地阻碍底物和氧的扩散,影响催化效果。
17.简述氧化塘生物处理法的原理
答:氧化塘法处理废水中污染物,主要是由于好氧性微生物的代谢活动而氧化降解,氧化有机物所需的溶解氧,由塘内藻类的光合作用以及塘面的复氧作用提供。氧化塘内发生光合作用和共生作用,即好氧微生物利用藻类光合作用所生成的氧,对BOD物质进行分解,另一方面,藻类又利用在这一氧化分解过程中所产生的CO2进行光合作用。藻类和微生物在氧和CO2的互相接收状态下共生,也就在此过程中,有机性污水得到净化。
18.举例说明生物化学意义上的“发酵”和工业意义上的“发酵”概念的异同。
答:生物化学意义上的“发酵”,指微生物在无氧条件下分解各种有机物质产生能量的一种方式。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳,同时获得能量;丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等。而工业意义上的“发酵”,它泛指利用微生物制造成生产某些产品的过程。它包括厌氧培养的生产过程,如酒精、乳酸、丙酮丁醇等,以及通气(有氧)培养的生产过程,如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品既有微生物细胞代谢产物,也包括菌体细胞(如单细胞蛋白SCP)、酶等。
19.简述选择和配制发酵培养基应遵循哪些基本原则
答:选择和配制发酵培养基时应遵循以下几项基本原则:
1) 必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成份;
2) 所用的单位营养物质能产生最大量的微生物体或发酵产物;③能形成最大浓度的微生物体或产物;
3) 能形成最大产物生成率,从而缩短发酵周期;
4) 尽量减少副产物的形成,便于产物的他离纯化;
5) 对生产中除发酵以外的其他方面如通气、搅拌、精制、废弃物的处理等所带来的困难最少;
6) 原料价格低廉、质量稳定、取材容易。
20.简述固定化酶的特点
答:固定化酶的特点有:
1) 固相的酶作用于液相的底物;
2) 仍具有酶的高度专一性、催化效率高及作用条件温和等特点;
3) 较水溶性酶稳定、使用寿命长;
4) 易用过滤或离心的方法与反应液分离,可以反复使用多次;
5) 可装成酶柱,实现生产管道化、连续化及自动化;
6) 不污染反应液,产物的分离提纯简单,收率高。
缺点:固定化过程中往往会引起酶的
七、论述题
答:在谷氨酸发酵过程中,影响菌种代谢途径的因素有氧、温度、pH和磷酸盐等,并且谷氨酸产生菌需要生长因子──生物素。当生物素缺乏时,菌种生长十分缓慢;当生物素过量时,则转为乳酸发酵。因此,一般将生物素控制在亚适量条件下,才能得到高产量的谷氨酸。
在谷氨酸发酵中,如果能够改变细胞膜的通透性,使谷氨酸不断地排到细胞外面,就会大量生成谷氨酸。研究表明,影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂含量。因此,对谷氨酸产生菌的选育,往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤入手,如生物素缺陷型菌种的选育。生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。生物素缺陷型菌种因不能合成生物素,从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分之一。因此,磷脂的合成量也相应减少,这就会导致细胞膜结构不完整,提高细胞膜对谷氨酸的通透性。
在发酵过程中,氧、温度、pH和磷酸盐等的调节和控制如下:①氧。谷氨酸产生菌是好氧菌,通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用率,而且会影响发酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在发酵后期,加大通气量有利于谷氨酸的合成。②温度。菌种生长的最适温度为30~32 ℃。当菌体生长到稳定期,适当提高温度有利于产酸,因此,在发酵后期,可将温度提高到34~37 ℃。③pH。谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.0~8.0。但在发酵过程中,随着营养物质的利用,代谢产物的积累,培养液的pH会不断变化。如随着氮源的利用,放出氨,pH会上升;当糖被利用生成有机酸时,pH会下降。④磷酸盐。它是谷氨酸发酵过程中必需的,但浓度不能过高,否则会转向缬氨酸发酵。
2.分析发酵生产中杂菌污染的途径以及一旦发现染菌应采取的挽救措施
答:发酵生产中杂菌污染途径包括以下几个方面:
1) 种子带菌。原因主要有:培养基及用具灭菌不彻底;菌种在移接过程中受污染;菌种在培养或保藏过程中受污染等。
2) 无菌空气带菌。杜绝无菌空气带菌,必须从空气净化流程和设备的设计、过滤介质的选用和装填、过滤介质的灭菌和管理等方面完善空气净化系统。
3) 培养基和设备灭菌不彻底导致染菌。原因主要有:原料性状影响灭菌效果;实罐灭菌时未能充分排出罐内空气;培养基连续灭菌时,蒸汽压力波动大,培养基未达到灭菌温度,导致灭菌不彻底而污染;设备、管道存在“死角”。
4) 设备渗漏引起染菌。发酵设备、管道、阀门、的长期使用,由于腐蚀、磨擦和振动等原因,往往造成渗漏。
5) 操作失误和技术管理不善也会引起染菌。如移种时或发酵过程罐内压力跌零,使外界空气进入而染菌;泡沫顶盖而造成污染;压缩空气压力突然下降,使发酵液倒流入空气过滤器而造成污染等等。
发酵生产中一旦发现污染杂菌,应考虑采取以下措施:
1) 首先应尽力寻找染菌的原因和途径,杜绝后患。
2) 同时,对染菌的发酵液要根据具体情况做出处理。例如:发现种子染菌,应立即加热灭菌后废弃,绝对不能将染菌种子接入发酵罐,以免造成更大损失,如果是发现早期染菌,则可采取适当补充营养物,重新灭菌,再接种发酵;如果在发酵中后期染菌,而杂菌又不影响生产菌株的正常发酵或不妨碍产品的分离、提纯,则可让其“共生共长”、“和平共处”至发酵终了,否则就应提前放罐。(3分)
3) 染菌后的挽救措施要根据不同生产菌株的特点、产品性质以及各工厂的具体情况,采取可行办法。
答:在谷氨酸发酵过程中,影响菌种代谢途径的因素有氧、温度、pH和磷酸盐等,并且谷氨酸产生菌需要生长因子──生物素。当生物素缺乏时,菌种生长十分缓慢;当生物素过量时,则转为乳酸发酵。因此,一般将生物素控制在亚适量条件下,才能得到高产量的谷氨酸。
在谷氨酸发酵中,如果能够改变细胞膜的通透性,使谷氨酸不断地排到细胞外面,就会大量生成谷氨酸。研究表明,影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂含量。因此,对谷氨酸产生菌的选育,往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤入手,如生物素缺陷型菌种的选育。生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。生物素缺陷型菌种因不能合成生物素,从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分之一。因此,磷脂的合成量也相应减少,这就会导致细胞膜结构不完整,提高细胞膜对谷氨酸的通透性。
在发酵过程中,氧、温度、pH和磷酸盐等的调节和控制如下:①氧。谷氨酸产生菌是好氧菌,通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用率,而且会影响发酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在发酵后期,加大通气量有利于谷氨酸的合成。②温度。菌种生长的最适温度为30~32 ℃。当菌体生长到稳定期,适当提高温度有利于产酸,因此,在发酵后期,可将温度提高到34~37 ℃。③pH。谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.0~8.0。但在发酵过程中,随着营养物质的利用,代谢产物的积累,培养液的pH会不断变化。如随着氮源的利用,放出氨,pH会上升;当糖被利用生成有机酸时,pH会下降。④磷酸盐。它是谷氨酸发酵过程中必需的,但浓度不能过高,否则会转向缬氨酸发酵。
4.分析菌种扩大培养过程中影响种子质量的主要因素
答:菌种扩大培养的关键就是搞好种子罐的扩大培养,影响种子罐培养的主要因素包括营养条件、培养条件、染菌的控制、种子罐的级数和接种量控制等等。
1) 培养基:对于某一菌种和具体设备条件来说,最适宜的培养基成分配比完全应该进行多因素的优选,通过对比试验去确定,从而最大地发挥菌种的特性,提高产量。
2) 种龄与接种量:种子罐中培养的菌种开始移入下一级种子罐或发酵罐的培养时间称为种龄。通常以菌体处于生长旺盛期(对数生长期)为合适。移入的种子液体积与接种后培养液体积的比例即为接种量。接种量取决于菌种在发酵罐中生长繁殖速度,接种量的大小直接影响发酵周期。
3) 温度:温度直接影响微生物生长和合成酶。
4) pH值:由于环境中pH值不同,微生物原生质膜(具有胶体性质)所带的电荷也不同,从而影响微生物对营养物质的吸收、酶的合成及其活性、代谢途径和细胞膜的通透性的变化。各种微生物都有自己生长与合成酶的最适pH值。在种子扩培过程中。控制pH值,不但可以保证微生物种子的很好生长,而且可以防止杂菌污染。
5) 通气和搅拌:通气可以供给大量的氧,而搅拌则能使通气的效果更好。
6) 泡沫:泡沫的持久存在影响微生物对氧的吸收,妨碍二氧化碳的排出;影响设备的利用率;易招致染菌。
7) 染菌的控制:必须加强接种室的消毒管理工作,定期检查消毒效果,严格无菌操作技术。
8) 种子罐级数:制备种子需逐级扩大培养的次数。种子罐级数一般根据菌种生长特性,孢子发芽及菌体繁殖速度以及采用发酵罐体积而定。
5.以谷氨酸发酵生产为例,分析在发酵过程中如何保证菌种生长和代谢的正常进行。
答:首先,培养基中的营养物质应全面,缺乏营养物质,会影响菌种的生长繁殖及正常的代谢活动。如生物素是谷氨酸棒状杆菌的生长因子,缺乏生物素,谷氨酸的合成就会受到影响。
其次,各种营养物质的比例和浓度会影响菌种的代谢途径等。如在碳源和氮源的比为3∶1时,谷氨酸棒状杆菌会大量合成谷氨酸,但当碳源和氮源的比为4∶1时,谷氨酸棒状杆菌只生长而不合成谷氨酸。
第三,进行发酵过程中间控制,如温度、pH值、溶解氧等。当pH下降,呈酸性时,谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺。在发酵过程中,培养液的pH发生变化的主要原因是培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。如当谷氨酸棒状杆菌利用糖类物质不断生成谷氨酸时,培养液的pH就会下降。而碱性物质的消耗和氨的生成等则会导致培养液的pH上升。调节和控制培养液pH的方法有:在培养基中添加缓冲液,在发酵过程中加酸或碱。
第四,染菌的控制。在种子扩大培养和发酵过程中,要严格控制杂菌的污染,通入的空气要进行严格的过滤除菌。
6.论述影响种子质量的主要因素
答:菌种扩大培养的关键就是搞好种子罐的扩大培养,影响种子罐培养的主要因素包括营养条件、培养条件、染菌的控制、种子罐的级数和接种量控制等等。
1) 培养基:主要是碳源、氮源、无机盐、生长素和水等。对于某一菌种和具体设备条件来说,最适宜的培养基成分配比完全应该进行多因素的优选,通过对比试验去确定,从而最大地发挥菌种的特性,提高产量。
2) 种龄与接种量:种子罐中培养的菌种开始移入下一级种子罐或发酵罐的培养时间称为种龄。通常以菌体处于生长旺盛期(对数生长期)为合适。移入的种子液体积与接种后培养液体积的比例即为接种量。接种量取决于菌种在发酵罐中生长繁殖速度,接种量的大小直接影响发酵周期,应依据具体的发酵类型和工艺条件而定。一般地,细菌0.5~1% ,酵母菌10~15%。
3) 温度:温度直接影响微生物生长,在影响微生物生长繁殖的各种物理因素中,温度起着最重要的作用。温度直接影响酶反应,从而影响着生物体的生命活动。微生物的生长和产物的合成都是在各种酶催化下进行的,温度是保证酶活性的重要条件,是种子扩培正常进行的重要保证。
4) pH值:由于环境中pH值不同,微生物原生质膜(具有胶体性质)所带的电荷也不同,从而影响微生物对营养物质的吸收、酶的合成及其活性、代谢途径和细胞膜的通透性的变化。各种微生物都有自己生长与合成酶的最适pH值。在种子扩培过程中,控制pH值,不但可以保证微生物种子的很好生长,而且可以防止杂菌污染。
5) 通气和搅拌:溶解氧参与菌体呼吸作用。通气可以供给大量的氧,通气量的多少以溶解氧的多少来衡定(溶解氧浓度应不低于临界溶氧浓度)。而搅拌则能促进氧的溶解与营养物质及代谢产物的分散,使通气的效果更好。通气过程中,影响溶解氧的因素:菌种(丝状影响最大)、培养基性质、培养阶段、发酵罐的结构等。
6) 泡沫:泡沫的持久存在影响微生物对氧的吸收,妨碍二氧化碳的排出;影响设备的利用率(有效容积减少);造成跑料,易招致染菌。
7) 染菌的控制:染菌原因:设备、管道、阀门漏损、发酵罐结构“死角”、灭菌不彻底、空气净化不好、无菌操作不严、菌种不纯。必须加强接种室的消毒管理工作,定期检查消毒效果,严格无菌操作技术。
8) 种子罐级数:制备种子需逐级扩大培养的次数。种子罐级数越少,越有利于简化工艺,便于控制,减少染菌。种子罐级数一般根据菌种生长特性,孢子发芽及菌体繁殖速度以及采用发酵罐体积而定。
7.论述溶解氧控制的意义
.答:在发酵过程中,控制溶解氧浓度具有重要意义,表现在以下方面:
1) 在发酵过程中,微生物只能利用溶解状态下的氧。
2) 氧是难溶气体,在25℃、100MPa下,氧在纯水中的溶解度为0.25mmol/L,在发酵液中的溶解度为0.2mmol/L;在谷氨酸发酵的操作条件下,发酵液中氧的饱和浓度约为0.313mmol/L,这样的溶氧浓度菌的正常呼吸只能维持20~30s。由于微生物不断消耗发酵液中的氧,而氧的溶解度很低,就必须采用强化供氧。
3) 氧的溶解度随着温度的升高而下降,随着培养液固形物的增多、或粘度的增加而下降。
4) 对于好气性发酵来说,氧传递速率已成为发酵产量和发酵周期的限制因素。同时,氧的供应不足可能引起生产菌种的不可弥补的损失或导致细胞代谢转向不需要的化合物的生成。
5) 发酵工业上氧的利用率很低。如抗生素发酵,被微生物利用的氧不超过经过净化处理的无菌空气中含氧量的2%;在谷氨酸发酵方面氧的利用率为10%~30%。
6) 提高供氧效率,就能大大降低空气消耗量,从而降低设备费、减少动力消耗;且减少染菌机会,减少泡沫形成,提高设备利用率。
《发酵工程原理与技术》课程复习提纲及部分知识点 [复习提纲] 什么是发酵?发酵工程的发展历程? 发酵的定义在合适的条件下利用生物细胞内特定的代谢途径转变外界底物生成人类所需目标产物或菌体的过程 自然发酵时期 1.发酵工程的诞生 2.通气搅拌液体深层发酵的建立 3.大规模连续发酵以及代谢调控发酵技术的建立 4.现代发酵工程时期 发酵工业常用的微生物及其特点。 ①细菌:枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等②放线菌:链霉菌属、小单胞菌属和诺卡均属③酵母菌:啤酒酵母、假丝酵母、类酵母 4.霉菌 菌种的分离及保藏 一稀释涂布和划线分离法二利用平皿中的生化反应进行分离三组织分离法四通过控制营养和培养条件进行分离 一斜面保藏方法二液体石蜡油保藏法三冷冻干燥保藏法四真空干燥法五液氮超低温保藏法六工程菌的保藏 菌种的退化及复壮 菌种退化是指生产菌种或选育过程中筛选出来的较优良菌株,由于进行转移传代或包藏之后,群体中某些生理特征和形态特征逐渐减退或完全丧失的现象退化的原因主要有基因突变连续传代以及不当的培养和保藏条件 菌种的复壮通过人工选择法从中分离筛选出那些具有优良性状的个体使菌种获得纯化服装的方法一纯种分离二淘汰法三宿主体内复壮法 微生物育种的方法有哪些? 自然育种、诱变育种 培养基的主要成分。 水、碳源、氮源、无机盐、生长因子、 碳源及氮源的种类。 碳源种类:1、糖类2、醇类3、有机酸类4、脂肪类5、烃类6、气体 氮源种类:1、无机氮源 2、有机氮源 培养基的设计的基本原则? 一根据生产菌株的营养特性配制培养基二营养成分的配比恰当三渗透压 4ph 值 发酵工业原料的选择原则 一因地制宜就地取材原料产地离工厂要近,便于运输节省费用 二营养物质的组成比较丰富浓度恰当能满足菌种发育和生长繁殖成大量有生理功能菌丝体的需要更重要的是能显示出产物合成的潜力 三原料资源要丰富容易收集
一、思考题 1.发酵及发酵工程定义 答:定义:发酵工程是应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理,利用微生物等生物细胞进行酶促转化,将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。由于它以培养微生物为主,所以又称为微生物工程。 传统发酵是指酵母作用于果汁或发芽的谷物时产生二氧化碳的现象; 生化和生理学意义的发酵指微生物在无氧条件下,分解各种有机物质产生能量的一种方式;或者更严的说发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。 工业上的发酵泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程。 青霉素发酵能成功的原因,主要是解决了两大技术问题:1)通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题;2)抗杂菌污染的纯种培养技术:无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。 2.发酵工程基本组成部分 答:从广义上讲,由三部分组成:上游工程、发酵工程、下游工程 3.发酵工业产业化应抓好哪三个环节 答:三个环节:投产试验、规模化生产和市场营销 4.当前发酵工业面临三大问题是什么 答:菌种问题、合适的反应器、基质的选择 菌种问题:纯种、遗传稳定性、安全、周期短、转化率高产率高、抗污染能力强:噬菌体、蛭弧菌 合适的反应器:生产规模化、原料利用量大并且具有一定选择性、节能、结构多样化、操作制动化、节省劳力 基质的选择:价廉、原料利用量大并且具有一定选择性、易被利用、副产物少、满足工艺要求 5.我国发酵工业应该走什么样的产业化道路
答:第一步为技术积累阶段、第二步为产业崛起阶段、第三步为持续发展阶段 二、思考题 1、自然界分离微生物的一般操作步骤 答:标本采集→预处理→富集培养→菌种分离(初筛、复筛)→发酵性能鉴定→菌种保藏目的:高效地获取一株高产目的产物的微生物; 2、从环境中分离目的微生物时,为何一定要进行富集富集 答:富集的目的:让目的微生物在种群中占优势,使筛选变得可能。 富集的基本方法:1、控制营养:如以唯一碳源或氮源作底物;2、控制培养条件:如pH、温度、通气量等;3、抑制不需要的种类 3、什么叫自然选育自然选育在工艺生产中的意义 答:定义:不经人工处理,利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。 意义:自然选育是一种简单易行的方法,可达到纯化菌种、防止菌种退化、稳定生产、提高产量的目的。虽然其突变率很低,但却是工厂保证稳产高产的重要措施 回复突变:高产菌株在传代的过程中,由于自然突变导致高产性状的丢失,生产性能下降,这种情况我们称为回复突变。 4、诱变育种对出发菌株有哪些要求 答:出发菌株定义:出发菌株指用于诱变育种的最初菌株或每代诱变的试验菌株。 要求:★对菌株产量,形态、生理等情况了解;★生长繁殖快,营养要求低,产孢子多且早;★对诱变剂敏感;★菌株要有一定的生产能力;★多出发菌株:一般采用3~4个出发菌株,在逐代处理后,将产量高、特性好的菌株留作继续诱变的出发菌株。 5、诱变选育的流程 答:出发菌株经纯化活化前培养(同步培养)→培养液(离心、洗涤、)→单细胞获单胞子悬液→诱变处理→后培养(中间培养)→平板分离→初筛→复筛→保藏及扩大试验 筛选的关键是选择一定的特征(如菌落特征、生化特征等)去判断所筛选的菌株是我们所需要的突变株。
一、名词解释 烈性噬菌体:能引起寄主细胞迅速裂解的噬菌体。这种噬菌体成为烈性噬菌体。 温和性噬菌体:在侵染细菌后并不迅速繁殖,而是以传递遗传信息的方式和寄主的遗传物质紧密结合在一起随寄主细胞的繁殖而繁殖,这种噬菌体成为温和性噬菌体。 敏感性细菌:受烈性噬菌体感染的细菌成为敏感性细菌。 溶原性细菌:含有温和性噬菌体的细菌通常称作溶原性细菌。 斜面保藏法:最基本的方法,适用范围广,细菌、真菌和放线菌都可用。当微生物在适宜的斜面培养基和温度条件下生长良好后,在5摄氏度左右可以保藏3-6个月,到期后重新移种一次 穿刺保藏法:常用于保藏各种需气性细菌。方法是将培养基制成软琼脂(一般为1%),盛入1.2cm*10cm的小试管或螺旋口小管内,高度1~2cm,121摄氏度高压灭菌后制成斜面,用接种针将菌种穿刺接入培养基的1∕2处,培养后的微生物在穿刺处及琼脂表面均可生长,然后覆盖以2-3cm的无菌液体石蜡。这样的小管可以在冰箱中保藏半年至一年, 干燥保藏法:将微生物吸附在各种载体上,干燥后低温保藏的方法。 悬液保藏法:将微生物悬浮于不含养分的溶液中保藏的方法。 冷冻干燥保藏法:将微生物或孢子冷冻后在减压情况下利用升华现象出去水分,使细胞代谢、生长等生命活动处在停止状态下从而达到长期保藏目的的方法。 菌丝速冻保藏法:对于不产孢子或芽孢的微生物,配制50%的甘油溶液和菌体悬浮液并按照1:1的比例混合均匀后置于—20°C保藏的方法。 微生物种子:将保存在沙土管或冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养,从而获得一定数量和质量的纯种,这些纯种培养物就称为微生物种子 表面培养法:是将纯种微生物接种在固体或液体培养基的表面,在恒温条件下进行静置培养的方法。 固体培养法:是将纯种微生物接种在固体培养基上进行培养的方法。 液体深层培养法:又叫液体通风培养,是专门在发酵罐中进行的。菌体在液体培养基中处于悬浮状态,导入培养基中的空气通过气液界面传质进入液相,在扩散进入细胞内部。 接种龄:是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐时的培养时间。 接种量:是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。 二级发酵:种子接入种子罐后培养一次即可接入发酵罐作为种子,这称为一级种子扩大培养,也称二级发酵。 三级发酵:种子接入种子罐经过第一次培养后,还需移入装有新鲜培养基的第二级种子罐进行第二次培养,然后才能接入发酵罐作为种子,称为二级种子扩大培养,也称三级发酵。 双种法:采用二只种子罐接一只发酵罐的方法称双种法。 倒种法:以适宜的发酵液倒出适量给另一发酵罐作种子。 培养基:就是人工配制的供微生物或动植物细胞生长、繁殖、代谢和合成人们所需要的营养物质和原料同时也为微生物提供合适的生长坏境条件。 碳源:凡可构成微生物细胞和代谢产物中碳素骨架的营养物质成为碳源。 氮源:凡是能被微生物用来构成细胞物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源 生长辅助物质:是在微生物生长发育过程中不可缺少而需要量又极少的一类特殊营养物质。 光能自养微生物:细胞内含有光合色素,能进行光合作用的,以光作为能源,以某些无机物作氢受体还原二氧化碳合成有机化合物的一类微生物。 光能异养微生物:以光为能源,利用有机物作为碳源的一类微生物称为光能异养微生物。 化能自养微生物:以无机物氧化所产生的化学能作为能源,以二氧化碳作为碳源合成有机物的一类微生物称为化能自养微生物。 化能异养微生物:以有机物作为能源和碳源的微生物称为化能异养微生物。 专性好氧微生物:只能在有空气或有氧的条件下才能生长的微生物。 专性厌氧微生物:只能在没有空气或无氧的条件下才能生长的微生物。 兼性微生物:既能在有空气或有氧的条件下生长,又能在没有空气或无氧的条件下生长的微生物。 天然培养基:是指用天然有机物配制而成的一类培养基。 合成培养基:是指用化学成分完全清楚的物质配制而成的一类培养基。 半合成培养基:是指以一部分天然物质作为碳源、氮源及生长辅助物质的来源,再适当补充少量的盐,经人工配制而成的一类培养基。 固体培养基:在配制好的液体培养基中加入一定量的凝固剂,经煮沸溶解并冷却后制成的培养基就是固体培养基。 液体培养基:是指将微生物所需的营养物质用水溶解并混合在一起,再经调节适宜的酸碱度后制成为液体状态的培养基质。 增殖培养基:按某种微生物的营养特性在培养基中加入有利于该微生物生长、繁殖的营养物质,以提高对该微生物的分离效率。这些在微生物增殖过程
发酵工程与设备实验 1.决定摇瓶溶氧量的因素有哪些?它们如何影响摇瓶溶氧量?答:⑴摇瓶的透气性:8层纱布,纱布透气性越好,摇瓶溶氧量越大。⑵摇瓶的转速:转速越大,培养基流动越剧烈,增大与气体接触面积。⑶培养基的粘稠度:粘稠度越大,氧气越难进入,溶氧量越低。 2.采用磷钼蓝法测定发酵液中的植酸酶活性实验中,空白对照中并未发生酶和底物的水解反应,但经过显示后,颜色却呈较深的蓝色,试解释其原因。 答:①磷钼蓝受热,易被氧化成蓝色还原物。②植酸钠中含杂质磷太多。 3.红曲米发酵实验中,为何要添加酸水?无菌酸水如何制得?答:是为了洗脱菌种,同时为红曲霉生长创造酸性环境。 制备:取一烧杯的蒸馏水,往水中加入乳酸并调PH至4.0.然后取10ml配制好的溶液于干净的试管中,密封包扎后,放入高压灭菌锅灭菌,即可得到无菌酸水。 4.产植酸酶黑曲霉的分离实验中,为何选用植酸钙而不选用植酸钠? 答:钠盐易溶解、钙盐难容,易形成透明圈,从而筛选。 5.产植酸酶黑曲霉的分离实验中,为什么不将脱氧胆酸钠溶液
和氯霉素眼药水加入到筛选培养基中一起灭菌? 答:①脱氧胆酸钠会与铁盐高温时反应。②细菌性抗生素、自身就是杀菌的,且本身无菌,也不能灭菌。 6.请详细说明产植酸酶黑曲霉的分离实验的实验原理。 答:以植酸钙为唯一磷来源的选择培养基,同时以透明圈法,从土壤中分离筛选产植酸酶的黑曲霉 7.产植酸酶黑曲霉的摇瓶发酵实验中,摇瓶的作用有哪些?答:①气体和营养分布均匀②温度保持恒定③代谢产物分散④避免影响其他菌丝生长⑤防止细胞沉淀 8.植酸酶酶活力测定实验中,若显色后的反应体系测定吸光度值为2.23,说明什么问题?该如何调整实验方案? 答:浓度过大,该稀释。 9.植酸酶活力测定时做标线的目的是什么? 答:标线是反应吸光度与无机磷浓度之间的关系,待我们测的样品吸光度后即可在标线上读出对应无机磷浓度,从而进行酶活计算。 10.简述灭菌锅的使用方法及步骤。 答:①向锅内注入水至三脚架上边缘、预热。 ②放入物品,将直排气管并放入排气槽。 ③关盖,拧紧对应螺栓,打开开关加热 ④待压力达到0.05MPa,排冷空气,归零。
选修一知识总结(专题一、二、三、六) (请妥善保存) 专题一 传统发酵技术的应用 课题1 果酒和果醋的制作 广义发酵→有氧发酵和无氧发酵;狭义发酵→微生物的无氧呼吸。发酵≠无氧呼吸 (一) 果酒制作 1.原理:菌种 ,属于 核生物,新陈代谢类型 , 有氧条件下,进行有氧呼吸,大量繁殖。反应式为: ; 无氧条件下,进行无氧呼吸,产生酒精。反应式为: 。 2.控制的发酵条件: 。 3.菌种来源:??? 。:。:菌菌种分离获得得纯净的酵母人工培养型酵母菌附着于葡萄皮上的野生自然发酵 4.实验设计流程图 挑选葡萄→冲洗→______________→_______________→_______________ ↓ ↓ 果酒 果醋 5.实验结果分析与评价:可通过嗅觉和品尝初步鉴定,并用____________检验酒精存在。可观 察到的现象为 。葡萄酒呈红色的原因: 6.注意事项: (1) 在 、 的发酵液中,酵母菌可以生长繁殖,而多数其它微生物都因无法适应这 一环境而受到抑制,从而在不灭菌情况下,使酵母菌成为优势菌种。 (2)新鲜葡萄的处理: 为防止杂菌感染应先 (冲洗/去枝梗),注意不要反复冲洗,否则酵母菌数 量减少,影响发酵。 (3)为防止发酵液被污染,发酵瓶要用 消毒。发酵液装瓶后保留 的空间,目的是 (4)装置各部件作用 ①出料口:___________ ;②___________ :醋酸发酵时连接充气泵;③___________ : 排出酒精发酵时产生的CO2。 ④排气口连接一个长而弯曲胶管的作用是 ___________ 。使用该装置制酒 时,应该______充气口;制醋时,应该充气口连接____________。 (二)果醋的制作: 1.原理:菌种____________,属于________核生物,新陈代谢类型为___ ______ 。 当 、 都充足时,醋酸菌将 分解成醋酸; 当缺少 时,醋酸菌将 变为 ,再将 变为醋酸。 反应式为__________ _________ _________ 。 2.条件:最适合温度为__________,需要充足的______________。 3.菌种来源:可以从食醋中分离醋酸菌,也可以购买。 4.设计实验流程及操作步骤: 果酒制成以后,在发酵液中加入___________或醋曲,然后将装置转移至 _____ 0C 条件下发 酵,适时向发酵液中通入________。如果没有充气装置,可以将瓶盖打开,在瓶盖上纱布,以减 少空气中尘土污染。 5.注意事项: (1)严格控制发酵条件,因为醋酸菌对_______的含量特别敏感,当进行深层发酵时,即使只是短时间中断 通入氧气,也会引起醋酸菌死亡。此外,醋酸菌最适生长温度为_________℃,控制好发酵温度,使发酵时 间缩短,又减少杂菌污染的机会。 (2)有两条途径生成醋酸:直接氧化和以 为底物的氧化。
类。 微生物的育种方法主要有三类: 诱变法,细胞融合法,基因工程法。 发酵培养基主要由 碳源,氮源,无机盐,生长因子 组成。 6、利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为 连逍,用高压蒸汽进行空罐灭菌称为 空消。 7、可用于生产酶的微生物有 细菌、真菌、酵母菌。 常用的发酵液的预处理方法有 酸化、加热、加絮凝剂。 8、根据搅拌方式的不同, 好氧发酵设备可分为 机械搅拌式发酵罐 和通风搅拌式发酵罐 两种。 9、 依据培养基在生产中的用途,可将其分成 孢子培养基、种子培养基、发酵培养 10、 现代发酵工程不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产,还包括微生物机能的利用。 11、发酵工程的主要内容包括 生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及 产物的分离、提取 与精制。 12、发酵类型有微生物菌体的发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转 化发酵、生物工程细胞的发酵 。 13、发酵工业生产上常用的微生物主要有 细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。 14、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向 变异菌,从自然选育转向 代谢调控育种, 从诱发基 因突变转向 基因重组的定向育种。 15、根据操作方式的不同,液体深层发酵主要有 分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。 16、分批发酵全过程包括 空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐, 所需的时间总和为一个发酵周期。 发酵工程 、名词解释 1、 分批发酵:在发酵中,营养物和菌种一次加入进行培养,直到结束放出,中间除了空气 进入和尾气排出外,与外部没有物料交换。 2、 补料分批发酵:又称半连续发酵,是指在微生物分批发酵中,以某种方式向培养系统不 加一定物料的培养技术。 3、 絮凝:在某些高分子絮凝剂的作用下,溶液中的较小胶粒聚合形成较大絮凝团的过程。 二、填空 1、 生物发酵工艺多种多样,但基本上包括 菌种制备、种子培养、发酵和提取精^_等下游 处理几个过程。 2、 根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同, 过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透四大 3、 4、 5、青霉素发酵生产中,发酵后的处理包括: 过滤、提炼,脱色,结晶。 基三种。
一 一、单项选择题:在每小题的备选答案中选出一个正确答案,并将正确答案的代码填在题干上的括号内。(每小题1分,本大题共10分) 1.一类单细胞有分枝的丝状微生物,以孢子繁殖,分布广泛大多是腐生菌,少数是动植物寄生菌,是抗生素的主要产生菌,2/3以上抗生素由该类菌产生。这类微生物是:A.细菌B.霉菌 C.放线菌D.酵母菌 3.用液氮长期保藏菌种是因为液氮温度可达(),远远低于微生物新陈代谢作用停止的温度。 A.-180 0C B.-170 0C C.-160 0C D.-196 0C 4.在微生物发酵工程中利用乳酸杆菌生产乳酸的发酵属于()。 A.好气性发酵B.厌气性发酵 C.兼性发酵D.好厌间歇发酵 5.配料较粗,营养丰富,完全,C/N合适,原料来源充足,质优价廉,成本低,有利于大量积累产物。这些是()的一般特点。 A.选择培养基B.保藏培养基 C.种子培养基D.发酵培养基 6.( ) 是一类微生物维持正常生长不可缺少的,但自身不能合成的微量有机化合物。 A.生长因素B.碳源 C.氮源D.微量元素 7.生物反应器间歇操作, 在发酵过程中,不断进行通气(好氧发酵)和为调节发酵液的pH而加入酸碱溶液外, 与外界没有其它物料交换。这种培养方式操作简单, 是一种最为广泛使用的方式, 称之为()。 A.连续发酵B.半连续发酵 C.补料分批发酵D.分批发酵 8.要求发酵设备现代化程度高、体系内营养物浓度和产物浓度始终一致、菌种容易发生变异的问题无法解决这种发酵方式是()。 A.连续发酵B.分批发酵 C.补料分批发酵D.半连续发酵 10.菌体的倍增时间是()增加一倍所需要的时间。 A.细胞质量B.菌体浓度 C.菌体种类D.呼吸强度 二、多项选择题:在每小题的备选答案中选出二个或二个以上正确答案,并将正确答案的代码填在题干上的括号内,正确答案未选全或选错,该小题无分。(每小题2分,本大题共20分) 11.发酵工程的前提条件是指具有()和()条件 A.具有合适的生产菌种B.具备控制微生物生长代谢的工艺 C.菌种筛选技术D.产物分离工艺 E.发酵设备
第一章发酵工程概述 一、发酵工程:是利用微生物特定的形状和功能,通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用与工业化生产的技术体系,是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的发酵技术。二、发酵工程简史: 1590 荷兰人詹生制作了显微镜 1665 英国人胡克制作的显微镜观察到了霉菌 近代发酵工程建立初期1864 巴斯德灭菌法 1856 psateur 酵母导致酒精发酵 19世纪末Koch 纯种分离和培养技术 三、发酵工程技术的特点 (1)主体微生物的特点 ①微生物种类繁多,繁殖速度快、代谢能力强,容易通过人工诱变获得有益的突变株; ②微生物酶的种类很多,能催化各种生化反应 ③微生物能够利用有机物、无机物等各种营养源 ④可以用简易的设备来生产多种多样的产品 ⑤不受气候、季节等自然条件的限制等优点 (2)发酵工程技术的特点 ①发酵工程以生命体的自动调节方式进行,数十个反应能够在发酵设备中一次完成 ②反应通常在常温下进行,条件温和,耗能少,设备简单 ③原料通常以糖蜜,淀粉等碳水化合物为主 ④容易生产复杂的高分子化合物 ⑤发酵过程中需要防止杂菌污染 (3)发酵工程反应过程的特点 ①在温和条件下进行的 ②原料来源广泛,通常以糖、淀粉等碳水化合物为主 ③反映以生命体的自动调节形式进行(同(2)①) ④发酵分子通常为小分子产品,但也很容易生产出复杂的高分子化合物 四、发酵工程的一般特征 ①与化学工程相比,发酵工程中微生物反应具有以下特点: 作为生物化学反应,通常在常温常压下进行,没有爆炸之类的危险,不必考虑防爆问题,还有可能使一种设备具有多种用途 ②原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主,加入少量的各种有机或无机氮源,只要不含毒,一般无精制的必要,微生物本身就有选择的摄取所需物质 ③反应以生命体的自动调节方式进行因此数十个反应过程能够像单一反应一样,在称为发酵罐的设备内很容易进行 ④能够容易的生产复杂的高分子化合物,是发酵工业最有特色的领域 ⑤由于生命体特有的反应机制,能高度选择性的进行复杂化合物在特定部位的氧化还原官能团导入等反应
1、举出几例微生物大规模表达的产品,及其产生菌的特点? A.蛋白酶表达产物一般分泌至胞外,能利用廉价的氮源,生长温度较高, 生长速度快 ,纯化、分离及分析快速;安全性高,得到 FDA的批准的菌种。 B.单细胞蛋白生长迅速,营养要求不高,易培养,能利用廉价的培养基或生 产废物。适合大规模工业化生产,产量高,质量好。安全性高,得到 FDA的批准的菌种。 C.不饱和脂肪酸生长温度较低,安全性高,能利用廉价的碳源,不饱和脂 肪酸含量高, D.抗生素生产性能稳定,产量高,不产色素,,能利用廉价原料 F.氨基酸代谢途径比较清楚,代谢途径比较简单 2、工业化菌种的要求? A能够利用廉价的原料,简单的培养基,大量高效地合成产物 B有关合成产物的途径尽可能地简单,或者说菌种改造的可操作性要强C. 遗传性能要相对稳定 D.不易感染它种微生物或噬菌体 E.产生菌及其产物的毒性必须考虑(在分类学上最好与致病菌无关) F.生产特性要符合工艺要求 4、讨论:微生物(包括动、植物)可以生产我们所需的一切产品,但是涉 及到工业化生产,对于某一种特定的产品,为何只有特定的微生物才具有大量 表达的潜力? 在不同的环境条件下,微生物细胞对遗传信息作选择性的表达,实现代谢 的自动调节。代谢的协调能保证在任何特定时刻、特定的细胞空间,只合成必 要的酶系(参与代谢的多种酶)和刚够用的酶量。一旦特定物质的合成达到足 够的量,与这些物关系支持细胞自身的增殖(生产细胞),不支持(人的)目
的产物的过量生产(生产特定的初级代谢产物)。而工业化生产要求特定表达 某种或某类物质,只有正常代谢被打破,代谢协调失常的微生物才能达到要求 5、自然界分离微生物的一般操作步骤? 样品的采取→预处理→培养→菌落的选择→初筛→复筛→性能的鉴定→菌种保藏 6、从环境中分离目的微生物时,为何一定要进行富集培养? 自然界中目的微生物含量很少,非目的微生物种类繁多,进行富集培养, 使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖,数量增加,由原来自然条件下 的劣势种变成人工环境下的优势种,使筛选变得可能。 7、菌种选育分子改造的目的? 防止菌种退化 ; 解决生产实际问题 ; 提高生产能力 ; 提高产品质量 ; 开发新产品 . 8、以目前的研究水平,土壤中能够培养的微生物大概占总数的多少?什么 是 16sRNA同源性分析? 目前能够培养的微生物不到总数的 1%。以 16sRNA为靶基因,设计引物, 建立 pcr 扩增体系,再通过 DNA 测序进行细菌同源性分析。 9、什么叫自然选育?自然选育在工艺生产中的意义? 自然选育就是不经人工处理,利用微生物的自然突变进行菌种选育的过 程。
发酵工程重点总结
第一章 发酵:通过微生物的生长繁殖和代谢活动,产生和积累人们所需产品的生物反应过程发酵工程:利用微生物(或动植物细胞)的特定性状,通过现代工程技术,在生物反应器中生产有用物质的技术体系。该技术体系主要包括菌种选育与保藏、菌种扩大生产、代谢产物的生物合成与分离纯化制备等技术。 发酵工业的特点?(7点) 1.发酵过程一般是在常温常压下进行的生化反应,反应安全,要求条件较简单。 2.可用较廉价原料生产较高价值产品。 3.反应专一性强。 4.能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰。 5.发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。 6.菌种是关键。 7.发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件限制。 工业发酵的类型? 厌氧发酵 1. 按微生物对氧的不同需求需氧发酵 兼性厌氧发酵 液体发酵(包括液体深层发酵) 2.按培养基的物理性状浅盘固体发酵 深层固体发酵(机械通风制曲) 分批发酵 按发酵工艺流程补料分批发酵 单级恒化器连续发酵 连续发酵多级恒化器连续发酵 带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵 发酵生产的基本工业流程? 1. 用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制; 2. 培养基、发酵罐及其附属设备的消毒灭菌; 3. 扩大培养出有活性的适量纯种,以一定比例接种入发酵罐中; 4. 控制最适发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物; 5. 将产物提取并精制,以得到合格的产品; 6. 回收或处理发酵过程中所产生的三废物质。
工业发酵的过程的工艺流程图? 第二章 1、发酵工业菌种分离筛选的一般流程? 调查研究(包括资料查阅) 试验方案设计 含微生物样品的采集(如何使样品中所含微生物的可能性大?) 样品预处理(如何在后续的操作中使这种可能性实现) 菌种分离 根据目的菌株及其产物特点分 选择性分离方法随机分离方法 (定向筛选←选择压力) (用筛选方案- 检测系统进行间接分离) 富集液体培养固体培养基条件培养 (初筛) 菌种纯化 复筛 菌种纯化 初步工艺条件摸索再复筛生产性能测试 较优菌株1-3株 保藏及进一步做生产试验某些必要试验和 或作为育种的出发菌株毒性试验等 2、菌种选育改良的具体目标。(4点)? 1.提高目标产物的产量
发酵课后题参考答案 1.试述消毒和灭菌的区别。 答: 消毒是用物理或化学的方法杀死无聊和设备中所有生命无知的过程。 灭菌是用无力或化学的方法杀死空气, 地表以及容器和器具表面的微生物。 消毒和灭菌的区别一方面在于消毒仅仅杀死生物体或非生物体表面的微生物, 而灭菌是杀死所有的生命体。另一方面在于消毒一般只能杀死营养细胞, 而不能杀死细菌芽胞和真菌孢子等, 适合于发酵车间的环境和发酵设备, 器具的无菌处理。 2简述染菌的检验方法及染菌类型的判断。 答: 生产上要求准确, 迅速的方法来检查出污染杂菌的类型及其可能的染菌途径, 当前有一下几种常见的方法。 1.显微镜检查法。一般见简单的染色法或革兰氏染色法, 将菌体染色后镜检。对于霉菌, 酵母发酵, 先用低倍镜观察生产菌的特征, 然后用高倍镜观察有无杂菌的存在。根据生产菌与杂菌的不同特征来判断是否杂菌, 必要时还可用芽胞染色或鞭毛染色。 2.平板划线培养检查法。先将待检样品爱无菌平板上划线, 根据可能的染菌类型分别置于37或27摄氏度下培养, 8个小时后可观察到是否有杂菌污染。对于噬菌体检查, 可采用双层平板培养法。 3.肉汤培养检查法。将待检样品介入无菌的肉汤培养基中, 分别置于37或27摄氏度下进行培养, 随时观察微生物的生长情况, 并取样镜检, 判读是否有杂菌污染及杂菌的类型。 4.发酵过程的异常现象观察法。发酵过程出现的异常现象如溶解氧, PH, 尾气中二氧化碳含量, 发酵液的粘度等的异常变化, 都可能产生染菌的重要信息, 也根据这些异常现象来分析发酵是否染菌。 3 发酵工业用菌种应具备哪些特点? ①能在廉价原料制成的培养基上生长, 且生成的目的产物产量高、易于回收;
发酵工程习题 1、举出几例微生物大规模表达的产品, 及其产生菌的特点? 2、工业化菌种的要求? 3、讨论:生产抗生素的微生物能不能生产氨基酸? 4、讨论:微生物(包括动、植物)可以生产我们所需的一切产品,但是涉及到工业化生产,对于某一种特定的产品,为何只有特定的微生物才具有大量表达的潜力? 5、自然界分离微生物的一般操作步骤? 6、从环境中分离目的微生物时,为何一定要进行富集富集? 7、菌种选育分子改造的目的? 8、以目前的研究水平,土壤中能够培养的微生物大概占总数的多少?什么是16sRNA同源性分析? 9、什么叫自然选育?自然选育在工艺生产中的意义? 10、什么是正突变?什么是负突变?什么是结构类似物? 11、什么是诱变育种?常用的诱变剂有哪些? 12、什么是基因的重组?什么是基因的直接进化?二者有何区别? 13、什么是培养基?发酵培养基的特点和要求? 14、用的碳源有哪些?常用的糖类有哪些,各自有何特点? 15、什么是生理性酸性物质?什么是生理性碱性物质? 16、常用的无机氮源和有机氮源有哪些?有机氮源在发酵培养基中的作用? 17、什么是前体?前体添加的方式? 18、什么是生长因子?生长因子的来源? 19、什么是产物促进剂?产物促进剂举例? 20、什么是理论转化率?什么是实际转化率? 21、培养基设计的一般步骤? 22、培养基成分选择考虑的问题? 23、读书报告:举例说明培养基设计的方法与步骤? 24、讨论:培养基优化在发酵优化控制中的作用与地位? 25、么是种子的扩大培养? 26、种子扩大培养的目的与要求? 27、种子扩大培养的一般步骤? 28、在大规模发酵的种子制备过程中,实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选择上各有何特点? 29、什么是接种量?对于细菌、放线菌及霉菌常用的接种量是多少? 30、什么时发酵级数?发酵级数对发酵有何影响,影响发酵级数的因素有哪些? 31、什么是种龄?事宜种龄确定的依据? 32、读书报告:结合具体的产品理解种子质量控制的方法,以及认识种子质量对发酵的影响? 33、接种、倒种、双种? 34、么是菌体的生长比速?产物的形成比速?基质的消耗比速?维持消耗? 35、什么是Monod方程其使用条件如何?各参数的意义与求解? 36、什么是初级代谢产物?什么是次级代谢产物? 37、什么是一类发酵?二类发酵?三类发酵? 38、什么是连续培养?什么是连续培养的稀释率? 39、解释连续培养富集微生物的原理?
2018年《公共基础知识》试题及答案 公共基础知识主要测试应试者胜任党政领导工作必须具备的素质。以下是小编为大家搜集整理提供到的公共基础知识试题及答案,希望对您有所帮助。欢迎阅读参考学习! 一、单选题(50 题,每题 1 分,共 50 分) 1、第二届中国质量奖颁奖大会3月29日在京召开。批示指出:_____是强国之基、立业之本和转型之要。 A、质量发展 B、教育发展 C、科技发展 D、人才发展 2、我国首个开展空间引力波探测的重大基础科研项目“______”于3月20日在中山大学珠海校区奠基,正式启动了其基础设施工程建设。 A、千人计划 B、天琴计划 C、火炬计划 D、星火计划 3、第十二届全国人民代表大会第四次会议通过_____,国家主席签署第43号主席令予以公布。 A、反恐怖主义法 B、反家庭暴力法 C、国家勋章和国家荣誉称号法 D、慈善法 4、2017年4月24日是我国首个“_____”。 A、中国无车日 B、中国航天日 C、中国环保日 D、中国低碳日
5、对在全党开展“_____”学习教育作出重要指示强调,“_____”学习教育是加强党的思想政治建设的一项重大部署。 A、三严三实 B、两学—做 C、四个全面 D、五大发展理念 6、从人力资源和社会保障部了解到,_____将合并实施,并将确保参保职工生育待遇水平不降低。 A、工伤保险和基本医疗保险 B、养老保险和工伤保险 C、养老保险和基本医疗保险 D、生育保险和基本医疗保险 7、用于清偿债务、缴纳租金、缴纳税款的货币所执行的职能是( )。 A、价值手段 B、流通手段 C、贮藏手段 D、支付手段 8、目前我国经济增长方式转变趋势为( )。 A、由粗放型向集约型转变 B、由质量向数量的转变 C、由产业向个体的转变 D、由技术进步向投资拉动的转变 9、贯彻“三个代表”重要思想,必须使全党始终保持( )的精神状态,能否做到这一点,决定党和国家的前途命运。 A、与时俱进 B、实事求是 C、团结奋发 D、荣辱与共 10、在我国现阶段的所有制结构中,国有经济对发展起主导作用的体现是( )。 A、在社会总资产中占量的优势 B、在所有制结构中占主体地位 C、对国民经济的控制力
2018发酵微生物题库 一、名词解释 1.微生物:一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。 2.菌落:菌落(colony)由单个细菌(或其他微生物)细胞或一堆同种细胞在适宜固体培养基表面或 内部生长繁殖到一定程度;形成肉眼可见有一定形态结构等特征的子细胞的群落。 3.病毒:是一类核酸合蛋白质等少数集中成分组成的超显微“非细胞生物”。 4.基本培养基:仅能满足微生物野生型菌株生长需要的培养基。 5.最适生长温度:某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。 6.巴氏消毒法:一种利用较低的温度既可杀死病菌又能保持物品中营养物质风味不变的消毒法。 7.温和噬菌体:能引起溶源性的噬菌体。 8.噬菌体:原核生物的病毒。 9.溶原性细菌:温和噬菌体侵入的宿主细胞。 10.噬菌斑生成单位(效价):每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数。 二、填空题 1.微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称,其特点是个体微小、构造简单和进化地位低。 2.微生物主要有三大类群:①原核类的细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏体; ②真核类的真菌、原生动物、显微藻类; ③非细胞类的病毒和亚病毒。 3.微生物的五大共性是体积小,面积大;吸收多,转化快;生长旺,繁殖快;适应强,易变异;分布广,种类多,其中最主要的共性应是体积小,面积大。 4.细菌的形态主要有杆状、球状状和螺旋状三种,此外,还有少数丝状和棱角状等。 5.细菌细胞的一般构造有细胞壁、细胞质、细胞质膜、核区、间体、和各种内含物等,而特殊构造则有糖被、 鞭毛、菌毛、性菌毛和芽孢等。 6.磷壁酸是革兰氏阳性细菌细胞壁上的特有成分,主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。 7.芽胞除了可长期休眠外,还是生命世界中抗逆性最强的生命体,例如抗热、抗化学药物和抗辐射等。 8.根据进化水平和形态构造等特征上的明显差别可把微生物分成三大类,即原核类、真核类和非细胞类。 9. 支原体突出的形态特征是无细胞壁,所以对青霉素不敏感。 10.病毒的一步生长曲线包括了三个时期,即潜伏期、裂解期、和平稳期。 11.细菌在固体培养基表面能形成菌落和菌苔。 12.细菌最常见的繁殖方式是裂殖,包括二分裂、三分裂、复分裂三种形式,少数细菌还能进行芽殖。 13. 可以在光学显微镜油镜下看到的细菌特殊结构有鞭毛、芽胞、糖被。 14、病毒的主要组成为核酸和蛋白质。 15、噬菌体的特点是不具有完整的细胞结构,遗传物质多为DNA。 16、病毒的繁殖过程可分为吸附、侵入、增值、成熟、裂解五个步骤。 17、微生物类群的繁殖方式多种多样,病毒以复制方式繁殖;细菌以分裂繁殖为主;而放线菌以分生孢子和 孢囊孢子两种方式形成无性孢子;霉菌较复杂,已有了无性繁殖有性繁殖和两种繁殖方式和半知菌特有的准性生殖。 18、真菌细胞的线粒体是_能量代谢的细胞器。 19、真核微生物包括有:真菌,粘菌,藻类,原生动物. 20、酵母菌的无性繁殖方式中最常见的是芽殖,少数种类具有与细菌相似的裂殖方式。 21、构成丝状真菌营养体的基本单位是:菌丝. 22、真菌菌丝具有的功能是吸收营养物质和进行繁殖。 23、真菌生长在基质内的菌丝叫基内菌丝,其功能主要是吸收营养物质,伸出基质外的菌丝叫气生菌丝,其功能主要是转化成繁殖菌丝产生孢子。 填空题(二) 1、微生物的营养要素有__碳源_、_氮源_、_能源_、_无机盐_、_生长因子__和_水__六大类。 2、营养物质通过渗透方式进入微生物细胞膜的方式有_单纯扩散、促进扩散_、主动运送、基因移位_等四种。 3、化能自养微生物以无机物为能源,以无机碳源为碳源,如硝化细菌属于此类微生物。 4、化能异养微生物的基本碳源是有机碳源,能源是有机物,其代表微生物是__酵母菌__和__乳酸菌_等。 5、固体培养基常用于微生物的科学研究、生产实践、及微生物的固体研究和大规模生产等方面。
一、填空题:(20分,每空1分) 1、淀粉水解方法有酸法、酶法和酸酶结合法。 2、根据微生物生长速度与产物合成速度之间的关系,可以将发酵分为三种类型,分别是生长偶联型、非生长偶联型和混合生长偶联型。 3、呼吸抑制发酵的现象叫巴斯德效应。 4、高温灭菌的原理是高温使微生物蛋白质变性失活。 5、常用的干燥方法有对流加热干燥、接触加热干燥和冷冻升华干燥等。 6、发酵醪中菌体分离可采用离心分离和过滤分离方法。 7、发酵热包括生物热、搅拌热、蒸发热和辐射热。 8、发酵过程中,调节PH值常用方法有添加CaCO3法、流加尿素、 加缓冲剂法等。 二、名词解释:(15分,每题3分) 1、分解代谢物阻遏 当菌体利用葡萄糖作C源进行生长时(1分),葡萄糖分解产物能阻遏参与次级代谢产物的合成的酶系生成(1分),从而影响次生代谢物的合成(1分)。 2、对数残留定律 在高温灭菌时,菌的死亡速率与任一瞬间残留的活菌数N成正比(3分)。 3、反馈抑制 酶促反应的终产物(1分)抑制代谢途径第一个酶的活性(2分),这称反馈抑制。 4、限制性基质 微生物生长速率与底物浓度有一定的依赖关系(1分),当底物浓度很小(1分),微生物生长速率与底物浓度成正比,此时基质叫限制性基质(1分)。
5、次级代谢产物 从初级代谢途径中形成分枝代谢途径(1分),并用初级代谢产物生成与菌体生长繁殖无关的物质或功能还未明的化合物(2分),这个过程称次级代谢。 二、判断题(对的在下面的表格中打“√”,错的打“Χ”,10分) 1、柠檬酸发酵主要防止前期染菌。 2、疫苗深层培养,如果中期染菌不严重,考虑继续发酵。 3、介质过滤除菌,必须保证介质之间的孔径小于细菌直径,才能达到除菌目的。 4、发酵醪需先进行菌、液的分离,才能进行后续的提取和精制过程。 5、谷氨酸发酵中,加速DCA循环有利于产物积累。 6、发酵生产单细胞蛋白,需要供氧。 7、在发酵过程中,随着通气量的提高,溶氧系数也增大。 8、为了提高发酵效率及便于控制,在整个发酵期内,我们要选定一个最适温度, 控制发酵在该温度下进行。 9、一般来说,种子培养基的碳氮比低于发酵培养基的碳氮比。 10、消毒不一定能达到灭菌的要求,而灭菌则可达到消毒的目的。 每题1分 四、简答:(40分,每题5分) 1、微生物工程的发展经历了哪几个时期? 答:1.自然发酵时期(1分) 2.纯培养技术的建立(1分) 3.通气搅拌好气性发酵工程技术建立(1分) 4.人工诱变育种与代谢调控发酵工程技术的建立(1分) 5.发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立 6.基因工程阶段。或答微生物酶反应生物合成和化学合成反应相结合工 程技术建立。(1分) 2、谷氨酸生产如何防止噬菌体污染? 答:注意环境卫生(1分),防止菌种流到发酵罐等设备以外(1分),发酵液必须经灭菌等处理措施才能排放(1分),选育抗噬菌体菌株,将不同生产菌轮流使用(1分),定期进行菌种复壮,注意检查溶原菌。
精品文档 一、填空题:(20分,每空1分) 1、淀粉水解方法有酸法、酶法和酸酶结合法。 2、根据微生物生长速度与产物合成速度之间的关系,可以将发酵分为三种类型,分别是生长偶联型、非生长偶联型和混合生长偶联型。 3、呼吸抑制发酵的现象叫巴斯德效应。 4、高温灭菌的原理是高温使微生物蛋白质变性失活。 5、常用的干燥方法有对流加热干燥、接触加热干燥和冷冻升华干燥等。 6、发酵醪中菌体分离可采用离心分离和过滤分离方法。 7、发酵热包括生物热、搅拌热、蒸发热和辐射热。 8、发酵过程中,调节PH值常用方法有添加CaCO3法、流加尿素、 加缓冲剂法等。 二、名词解释:(15分,每题3分) 1、分解代谢物阻遏 当菌体利用葡萄糖作C源进行生长时(1分),葡萄糖分解产物能阻遏参与次级代谢产物的合成的酶系生成(1分),从而影响次生代谢物的合成(1分)。 2、对数残留定律 在高温灭菌时,菌的死亡速率与任一瞬间残留的活菌数N成正比(3分)。 3、反馈抑制 酶促反应的终产物(1分)抑制代谢途径第一个酶的活性(2分),这称反馈抑制。 4、限制性基质 微生物生长速率与底物浓度有一定的依赖关系(1分),当底物浓度很小(1分),微生物生长速率与底物浓度成正比,此时基质叫限制
性基质(1分)。 精品文档. 精品文档 5、次级代谢产物 从初级代谢途径中形成分枝代谢途径(1分),并用初级代谢产物生成与菌体生长繁殖无关的物质或功能还未明的化合物(2分),这个过程称次级代谢。 二、判断题(对的在下面的表格中打“√”,错的打“Χ”,10分) 1、柠檬酸发酵主要防止前期染菌。 2、疫苗深层培养,如果中期染菌不严重,考虑继续发酵。 3、介质过滤除菌,必须保证介质之间的孔径小于细菌直径,才能达到除菌目的。 4、发酵醪需先进行菌、液的分离,才能进行后续的提取和精制过程。 5、谷氨酸发酵中,加速DCA循环有利于产物积累。 6、发酵生产单细胞蛋白,需要供氧。 7、在发酵过程中,随着通气量的提高,溶氧系数也增大。 8、为了提高发酵效率及便于控制,在整个发酵期内,我们要选定一个最适温度,控制发酵在该温度下进行。 9、一般来说,种子培养基的碳氮比低于发酵培养基的碳氮比。 10、消毒不一定能达到灭菌的要求,而灭菌则可达到消毒的目的。 分1每题四、简答:(40分,每题5分) 1、微生物工程的发展经历了哪几个时期? 答:1.自然发酵时期(1分) 2.纯培养技术的建立(1分) 3.通气搅拌好气性发酵工程技术建立(1分) 4.人工诱变育种与代谢调控发酵工程技术的建立(1分) 5.发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立 6.基因工程阶段。或答微生物酶反应生物合成和化学合成反应相结合工程技术建立。(1分) 2、谷氨酸生产如何防止噬菌体污染? 答:注意环境卫生(1分),防止菌种流到发酵罐等设备以外(1分),发酵液必
发酵工程课后思考题 第一章绪论 1、发酵及发酵工程定义? 答:它是应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理,利用微生物等生物细胞进行酶促转化,将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。由于它以培养微生物为主,所以又称为微生物工程。 2、发酵工程基本组成部分? 答:从广义上讲分为三部分:上游工程、发酵工程、下游工程 3、发酵工业产业化应抓好哪三个环节? 答:发酵工程产业化就是将有关应用微生物的科学研究成果转化为发酵产品,并投向市场的过程。 三个环节:投产试验、规模化生产和市场营销。 ①投产试验:涉及到”上、中、下三游”工作,即研究成果的验证、小试、中试和扩大试验。 ②规模化生产:值得注意的是产品质量问题,其检测必须符合相应产品标准。 ③市场营销:市场开拓对技术本身影响不大,但参与市场竞争却是产业化成败的决定因素。 4、当前发酵工业面临三大问题是什么? 答:菌种问题 纯种,遗传稳定性,安全,周期短、转化率高产率高抗污染能力强:噬菌体、蛭弧菌; 合适的反应器 生产规模化原料利用量大,并且具有一定选择性,节能,结构多样化、操作制动化,节劳力。 基质的选择 价廉原料利用量大,并且具有一定选择性易被利用、副产物少,满足工艺要求。 5、我国发酵工业应该走什么样的产业化道路?发酵过程的组成部分? 答第一步为技术积累阶段、第二步为产业崛起阶段、第三步为持续发展阶段 典型的发酵过程可划分成六个基本组成部分: (1)繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份设定; (2)培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌; (3)培养出有活性、适量的纯种,接种入生产容器中; (4)微生物在最适合于产物生长的条件下,在发酵罐中生长; (5)产物分离和精制; (6)过程中排出的废弃物的处理。 第二章菌种的来源(1) 1、自然界分离微生物的一般操作步骤? 答:标本采集,预处理,富集培养,菌种分离(初筛,复筛),发酵性能鉴定,菌种保藏 2、从环境中分离目的微生物时,为何一定要进行富集? 答:让目的微生物在种群中占优势,使筛选变得可能。 3、什么叫自然选育?自然选育在工艺生产中的意义? 答:不经人工处理,利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。 意义:自然选育是一种简单易行的方法,可达到纯化菌种、防止菌种退化、稳定生产、提高产量的目的。虽然其突变率很低,但却是工厂保证稳产高产的重要措施。 4、诱变育种对出发菌株有哪些要求?