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华南理工大学微生物生化考研复试复习题

考试题型和分值:

填空20’

名词解释20’

问答题6题60’(无计算题)

1.发酵工业常用菌种的特性及分类:

培养基原料来源广、廉价;培养条件易控制;发酵周期短;菌株高产;抗病毒(噬菌体)能力强;菌株性状稳定,不易变异退化;菌体本身不能是病原菌。

分类:细菌(短杆菌,枯草杆菌)、酵母菌(假丝酵母,啤酒酵母)、霉菌(黑霉菌,根霉)、放线菌(小单孢菌,灰色放线菌)

2.工业发酵中根据发酵菌种的特点如何分类?

培养类型分为静置培养法(厌气性发酵)和通气性培养(好气性发酵);

种子扩大培养方法包括液体培养法(三角瓶摇床震荡或转式培养)和表面法培养(菌体在固体、液体表层生长);

大规模工业生产的培养方法分为固体培养(浅盘固体培养,深层固体培养),液体培养(浅盘液体培养,液体深层培养),载体培养(吸收了固态的曲法培养与液态培养的优点),两步法液体深层培养(在酶制剂和氨基酸生产中应用较多)。

3.菌种扩大培养的理由是什么?培养级数如何确定?

为了在每次发酵罐的投料中提供相当数量代谢旺盛的种子,根据菌种生长速度快慢和接种量来决定扩大培养的级数。

4.如何保持生产菌种的优良性能?引起菌种衰退的原因是什么?

防止菌种衰退的方法:尽可能满足其营养条件、培养条件,避免有害因素影响;尽量减少转代次数;采用幼龄菌种。菌种复壮方法:分离复壮;若单菌落分离不行,可改变培养条件,或两者结合进行复壮;诱变因素处理,再进行单菌落分离。原因是:菌种保藏条件不合适;培养条件未得到满足。

5.水解糖的制备方法有哪些,各自特点如何?

酸解法:是以酸为催化剂,在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法,该法简单易行,对设备要求简单,设备生产能力大,但设备要求耐腐蚀,耐高温高压,且有副反应发生,对淀粉原料要求高,淀粉浓度也不宜过高。

酶解法:是用淀粉酶将淀粉水解转化为葡萄糖。将淀粉先液化再糖化,故又称双酶水解法。该法反应条件温和,不需高温高压,可在较高淀粉浓度下水解,所得糖液色浅、较纯净、无苦味,质量高,利于精制,但酶解反应时间较长要求设备较多,易造成糖液过滤困难。

酸酶法:事先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖,再用糖化酶将其水解为葡萄糖。该法酸液化速度快,且对液化液要求不高,可采用较高浓度淀粉液。

酶酸法:将淀粉乳先用a-淀粉酶液化到一定程度,然后用酸水解成葡萄糖。此法可才用粗原料淀粉,淀粉浓度较高且酸水解pH值稍高,可减少淀粉水解副反应发生,糖液色泽较浅。

6.设计菌种培养基时,哪些组分最重要,这些组分的作用是什么?

能源:生长、繁殖需要;碳源:提供能量、构成菌体、代谢产物的物质基础;氮源:构成菌体、含氮代谢物;无机盐:构成菌体,参与酶的组成,维持酶活性,调节渗透压,调节pH值,维持氧化还原电位;特殊生长因子:酶的辅助部分,维持生命活动;水分:生化反应均在水溶液中进行。

7.培养基灭菌的方法有哪些?如何保证灭菌效果?

干热灭菌;湿热灭菌;射线灭菌;化学药品灭菌。

排除影响培养基灭菌效果的因素:不同灭菌温度、时间以及培养基成分会影响微生物的耐热性;pH值6~8时最耐热,而<6则因为H+的渗入而改变生理条件易死亡;培养基中的颗粒,小于1mm颗粒影响小,而越大则影响大;由于泡沫形成空气隔热层影响热传递而使杀菌困难,添加消泡剂可有效解决此问题。

8.培养基采用高温短时灭菌的依据,如何证明?

高温是因为在致死温度以上,温度越高,微生物的致死时间越短;短时也可以使培养基受热时间短,营养成分破坏少,有利于提高发酵产率。

9.什么是对数残留定律,它的意义是什么?

是微生物的热死规律:θ=1/k InN0/Nθ(残留菌数Nθ→0,灭菌时间θ→∞)k——反应速度常数,表示微生物耐热性,相同温度下,k 值越小的微生物越耐热,一般取Nθ≈0.001个杂菌,即灭菌1000次允许有一个菌存在。

10.连续灭菌法有什么优点?

高温短时,减少营养成分的损失;发酵罐利用率高;

提高能源利用率,节省能源,蒸汽负荷均匀;便于自动化控制。

11.引起糖酵解速度变慢的主要因素是什么?

糖酵解的过程受细胞内能量水平的控制。在生物体内ATP和ADP是有一定比例的,使细胞内维持一定能荷,能荷能对糖酵解进行有效调节。若细胞内能量满载时,A TP是唯一的腺苷酸,则能荷为1。当体系中A TP含量高时,A TP抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性,使酵解减慢。

12.在酵母体内,甘油是如何生成的?

酵母在一定条件下培养,可以利用糖分生成甘油。这是磷酸二羟丙酮在α-磷酸甘油脱氢酶催化下,作为受氢体而被还原为α-磷酸甘油,后者在α-磷酸甘油磷酸酯酶催化下生成甘油。另外,在酵母中,乙醇脱氢酶活力很强,因此,在乙醇发酵中,甘油生成量很少。如果改变发酵条件或者加入某种抑制剂,阻止乙醛作为受氢体时,就可以大量积累甘油。

13.什么是巴斯德效应?

在好气条件下,酵母发酵能力则降低的效应,即是细胞内糖代谢速度降低。

14.柠檬酸生物合成中,应注意哪些调控方法?

(1)糖酵解及丙酮酸的调节:磷酸果糖激酶(PFK)是调节酶,受A TP和柠檬酸的抑制,而被AMP,无机磷和NH4 +激活.这表明了NH4 +能有效解除柠檬酸对PFK的抑制,而大量积累柠檬酸。

(2)三羧酸循环的调节:柠檬酸合成酶, 受A TP抑制,而在菌种细胞中,A TP主要以络合物ATP-Mg的形式存在,其抑制作用较弱.而草酰乙酸可激活此酶(通过提高此酶与乙酰CoA的亲和力实现)

.(3)乙醛酸循环和醋酸发酵柠檬酸:由于黑曲霉中存在异柠檬酸裂解酶,此酶催化异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸,而由醋酸或烃类合成柠檬酸的途径。在氮源耗尽时,细胞内AMP浓度陡然下降,这就抑制了NAD-异柠檬酸脱氢酶的活性,这时柠檬酸的合成远大于分解从而积累起来。

(4)丙酮酸羧化酶也称线粒体酶,是组成酶。生物素辅基在酶的位点上起中间载体的作用将羧基转移到丙酮酸上生成草酰乙酸。K+对该酶有激活作用

(5)丙酮酸脱H酶受A TP和亚砷酸的抑制。ADP、Ca+ 使该酶激活。

(6)柠檬酸→顺乌头酸→异柠檬酸的反应,是因为黑曲霉的线粒体上存在顺乌头酸水合酶,它能催化建立以下平衡:柠檬酸:顺乌头酸:异柠檬酸=90:3:7,该酶需要Fe2+参与,应控制Fe2+浓度。而NAD-异柠檬酸脱氢酶活性低,虽然细胞质中NADP-异柠檬酸脱氢酶不受柠檬酸抑制,但在线粒体上的NADP-异柠檬酸脱氢酶受柠檬酸抑制;所以当柠檬酸达到一定浓度时,能够抑制自身的进一步分解,导致积累柠檬酸; 当pH到2时,已经能使上述三种酶失活而进一步积累柠檬酸.

15.用黑曲霉生产柠檬酸时,通气条件变化会有什么影响?

以黑曲霉生产柠檬酸时,如果短时间停止供气,会影响柠檬酸的产量,但对菌体生长没影响。这主要是黑曲霉含有两条呼吸链,即侧系呼吸链(不生成ATP)和标准呼吸链(生成ATP)。当供气正常时,两条呼吸链同时工作,代谢正常进行。当供气不正常时,侧系呼吸链产生不可逆失活,此时NADH2只能通过标准呼吸链氧化,产生过量的A TP从而抑制磷酸果糖激酶(PFK)的活性,糖酵解减慢。

16.GA发酵时,DCA循环应如何控制?

在糖质原料发酵谷氨酸时,产物生成期应关闭DCA循环,因为经DCA循环谷氨酸的转化率只有54.4%,而经TCA循环为81.7%。原因是减少经CO2固定提供的C4产物。菌种生长时应启动DCA循环提供C4产物,如采用乙酸,乙醇为原料时DCA循环应打开。生物素浓度高时对异柠檬酸裂解酶有激活作用,可启动DCA循环,当生物素浓度低时(2~5μg/L),有机酸浓度高时对异柠檬酸裂解酶有抑制作用,可关闭DCA 循环。解除乙醛酸、草酰乙酸对异柠檬酸脱H酶抑制。

17.氨的导入途径有几种,各自的特点如何?

途径: 1、由α-酮戊二酸还原氨基化生成;

途径: 2、氨基转移作用,提供氨基使α-酮戊二酸直接生成谷氨酸;途径: 3、谷氨酸合成酶途径。

其中以途径1为主,谷氨酸脱氢酶,需要NADPH+H+为辅酶,而NADPH+H+是异柠檬酸脱氢酶崔化形成的,故受到异柠檬酸脱氢酶及其辅酶的限制。但正常情况下异柠檬酸脱氢酶的活性始终低于谷氨酸脱氢酶.途径2为辅,原因是多消耗1个A TP,但此酶对氨离子的亲和力高,可利用环境中低浓度的氨离子.且不受谷氨酸的反馈抑制.途径3应用极少,因其它氨基酸(天冬氨酸和丙氨酸)量少,不经济。

18.GA生产菌细胞膜通透性的方法有哪些?

生物素缺乏,磷脂含量降低而导致细胞膜合成不完整,增加细胞膜通透性。生物素丰富时,可采用:

1、用油酸缺陷型菌株,由于油酸是不饱和脂肪酸,是磷脂的组成分,缺乏时细胞膜不完整而易排出谷氨酸。

2、饱和脂肪酸和表面活性剂是生物素拮抗剂,可阻断不饱和脂肪酸合成而减少磷脂合成。

3、甘油缺陷型,可限制脂肪,包括磷脂合成而起作用。

4、生物素缺陷型,因为生物素促进脂肪酸合成,再生成磷脂.当缺陷时不能合成生物素,限制培养剂中的生物素量,从而抑制不饱和脂肪酸合成和减少磷脂。

生物素过量时,1、添加脂肪酸类物质或表面活性剂,作用是对不饱和脂肪酸合成过程中的生物素有拮抗作用。

2、想法阻碍脂肪酸合成,使油酸合成量减少,导致磷脂合成量不足,影响细胞膜合成。

3、添加青霉素,抑制细胞壁的合成(不完整),引起磷脂和UDP-N-乙酰己糖流失,而导致细胞膜受损.

19.赖氨酸发酵过程中,如何解除反馈调节作用?

1. 渗漏缺陷型(不完全切断支路代谢) ,即降低不需要的酶活,进一步提高所需要的酶活。

2. 切断支路代谢—选育高丝氨酸缺陷型(完全切断支路代谢)。

3.选育抗结构类似物突变株解除代谢过程的抑制或阻遏作用。

4.解除代谢互锁, 例如赖氨酸合成受亮氨酸阻遏.故采用亮氨酸缺陷菌株,抗亮氨酸突变菌株或用苯醌等处理得到亮氨酸渗漏缺陷型菌株。

5.增加前体物合成和阻塞副产物生成, 从生产速度和提高产率角度分析,可应用合适的前体物合成途径。

6.改善细胞膜的透性, 选育主动运输性强的菌株, 在此利用谷氨酸发酵改善细胞膜的透性方法是否可行?GA棒杆菌以糖蜜发酵赖氨酸时,加入红霉素,产量从40.1g/L升至55.8g/L。

7. 温度敏感突变株,即高温使分支途径酶失活而促进主产物的合成。

8. 细胞工程, 原生质体融合技术.得到耗糖快,发酵速度快,可提高赖氨酸产量的菌株.基因工程, 提高关键酶活性,促进产物合成。

9. 防止回复突变的措施:(1)选择性能稳定的菌株;

(2)增加遗传标记,如缺陷型采用二个以上的缺陷,抗性采用两个以上的抗性;

(3)缺陷型菌种保藏与培养时,保证所缺的营养要丰富;

(4)抗性菌要在培养基中添加所抗类似物;(5)利用生产菌耐某些抗生素的特性,添加一定的抗生素防止回复突变。

20.IMP积累的条件是什么?

1、可选育腺嘌呤(Ade-)和黄嘌呤(Xan-)双重缺陷型菌种,切断IMP到SAMP、XMP的二条支路。

2、选育抗结构类似物菌株,如选抗腺嘌呤、鸟嘌呤类似物的突变株,从遗传上解除抑制和阻遏作用。

3、细胞膜通透性控制:控制发酵液中Mn2+ 的含量,一般控制在10μg/L左右有利于IMP生成。Mn2+ 的含量达到20μg/L时主要积累XMP,而IMP↓。Mn2+ 过量时,可加入适量的抗生素(青霉素G)或表面活性剂来调节。用产氨短杆菌(Ade- )时,如Mn2+ 过量可添加适量的三聚磷酸钠、乙烯二胺等解除。例如:有人添加0.5%三聚磷酸钠,使IMP产量从0.1μg/L增加至23.4μg/L。

21.IMP工业生产方法有哪些?

1.用青霉菌的5′-聚磷二脂酶降解酵母的RNA,提取5′-核苷酸(AMP、GMP等),然后脱氨生成IMP。

2.用枯草杆菌营养缺陷型生产肌苷,然后通过化学的磷酸化作用生成IMP。

3.由微生物把糖质原料直接发酵生产IMP,要点:采用腺嘌呤(Ade-)菌种,解除代谢控制机制和细胞膜透性障碍。

22.次级代谢产物与初级代谢产物有什么关系?

菌体代谢方面:次级代谢产物一般在生长繁殖的后期产生的,与初级代谢有关联,一般以初级代谢产物为前体物衍生而成。

遗传代谢方面:两者都受到核内DNA的调控,而次级代谢产物还受到与初级代谢产物合成无关的遗传物质的控制。

23.抗生素生物合成有哪些调节机制?

1.细胞生长期到抗生物产生期的过渡:在细胞生长阶段,负责次级代谢产物合成的酶处于抑制状态,故不产生抗生素,一旦生长接近尾声,这些酶便开始被激活或被合成。

2.酶的诱导,催化抗生素合成的酶是一种诱导酶,正常受阻遏,需要添加诱导物。但在调节基因或操纵基因发生突变时而不再受阻遏,叫组成型突变,此时不需要添加诱导物。

3.葡萄糖效应----分解产物调节,相当于阻遏物的作用。需要筛选抗结构类似物突变株,以及培养成分的调整,防止大量有阻遏作用的分解产物产生,可采用缓慢利用的碳源来解除抑制和阻遏作用。

4.磷酸盐调节,理解为与高能化合物有关,能够阻遏酶,以及转变代谢途径到EMP ,而大量合成A TP 等,起阻遏作用,一般磷酸盐浓度约在300mmol/L 时利于菌种生长,10mmol/L 以下时利于抗生素合成。

5.NH4+,类似葡萄糖的作用,可采用缓慢利用的氮源来解除抑制和阻遏作用,如采用黄豆粉作为氮源。

6.初级代谢的调节,主要是初级代谢物与抗生素合成之间有一条共同途径所致。例如:在产黄青霉菌的青霉素合成途径中,赖氨酸过量,能抑制青霉素合成中同型柠檬酸合成酶的活性,从而影响青霉素合成。如添加α-氨基己二酸和选育抗结构类似物突变株,可解除赖氨酸抑制。

7.次级代谢物的反馈抑制,类似初级代谢的作用,解除的方法是尽量减少胞内的次级代物谢物浓度。

8.能荷调节方式:主要是控制磷酸盐浓度来控制A TP 生成量,从而解除抑制和阻遏作用。

24. 微生物生长关系式有哪些?所表示的意义是什么?

对数生长模型 dx/dt=μx ,表示细胞生长动力学,在一个间歇培养的周期中,菌中数量的增加主要是在对数生长期实现的。

微生物生长速率与底物浓度的关系——莫诺模型 μ= μm 莫诺德方程是基本的细胞生长动力学方程。在发酵过程优化以及发酵过程控制方面具有重要的应用价值。

25. 如何确定monod 方程中μm 、Ks 的值?

莫诺方程中的常数和可用数理统计方法,通过实验求得,也可以用实验数据作图求得。在【S 】低浓度时,μ与【S 】成线性关系,而【S 】高浓度时,μ近似等于μmax 。在0.5μmax 处,对应横坐标为饱和常数Ks, 此时Ks =S ,Ks 表示微生物对基质亲和力的强弱, Ks 大表明微生物对基质亲和力弱,不同基质有不同的生长曲线。做1/【S 】对1/μ的曲线与图8-15相似,可以准确求得μmax 和Ks 。

26. 存在多种限制性基质时,微生物生长模型应如何表示?

华南理工大学微生物生化考研复试复习题

27. 根据产物与生长的关系可确定几种微生物生长模型?

分为生长耦联型:菌体生长与产物生成直接关联,生长期与生产期是一致菌体生长、基质消耗、能源利用和产物生成动力学曲线几乎平行,变化趋势同步,最大值出现的时间接近.。

非生长耦联型:生长期与生产期在独立的两个阶段先形成物质消耗和生长高峰后菌体静止期,产物大量生成,出现产物高峰。

混合生长耦联型:介于偶联和非偶联模型之间,产物生成与基质消耗、能量利用之间存在间接关系。生长期期内,无产物生成,生长中后期生成大量的产物。

28. 发酵动力学建模应注意哪些问题?

1.建立模型的目的。发酵动力学模型主要是从宏观角度出发,实现对工艺参数的优化和控制。要求尽量简单、可用计算机求解,从而能进行自动化控制。

2.做出合理假设,确定应用范围。如假设发酵液流变性(粘度)不变,使用范围为发酵液前后变化很小,至少不造成对结果的影响。3.选择合适的模型参数。参数可通过实验测定。

4.建立过程的物理模型。

5.建立模型的数学表达式。

6.对模型进行验证和修改。验证:在实验范围内是否符合实验结果,是否简单,能否通用,模型参数是否恰当。不满意则再从2重新开始。

29. 什么是溶氧、耗氧速率,影响因素有哪些?

溶氧速率为单位体积液体氧的传递速率,用N 表示,单位是kmol/(m3.h)。

耗氧速率指单位体积培养液在单位时间内的吸氧率,以r 表示,单位是mmol O2/(L.h) 。

影响耗氧的因素有以下几方面: ⑴ 培养基的成分和菌浓显著影响耗氧 ⑵ 菌龄影响耗氧⑶ 发酵条件影响耗氧。

30. 何谓双膜理论、渗透理论、表面更新理论?

双膜理论:氧气的溶解过程是一个由气相进入液相的过程,为实现这一过程,氧气需要跨过由气-液界面构成的屏障,在界面的一侧有气膜,另一侧为液膜,氧的溶解需要经过这两层膜才能实现。因此,根据这一模型建立起来的气体溶解理论称为双膜理论。

S

K S S +

渗透理论:该理论认为气液两相接触,夜相中气体组分的浓度既随气液两相分界面的距离而变,又随气液两相接触的时间而变,它用接触时间长短来表示气体的传质数率。

表面更新理论:该理论认为气液两相之间的界面是不稳定的,由于两相流体的湍流作用,流体各质点不断改变它们的位置和质点的结构,连续不断地把新鲜的流体送到界面,使气液两相之间的界面不断更新。

31.影响氧溶解的主要因素有哪些?

与溶氧系数有关的因素:搅拌,空气线速度,空气分布器,发酵液粘度等。与推动力有关的因素:发酵液的深度,氧分压,发酵液的性质等。

搅拌器的型式,直径,转速,组数,搅拌器间距以及在罐内的相对位置等对氧的传递速率都有影响。

空气线速度:增加空气线速度(空气上升速度)可增大溶氧,但只增加风量而转速不变时,功率会降低,又会使溶氧系数低。同时,空气线速度过大时,会发生“过载”现象,使搅拌效率和溶氧速率都大大降低。

空气分布管:当通风量小时,喷口直径越小,气泡的直径越小,溶氧系数越大。当通风量大时,气泡直径与通风量有关,而与喷口直径无关。管口与罐底距离根据发酵罐型式等具体决定。

氧的分压:增加空气中氧的分压可使氧的溶解度增大,增加空气压力,可用含氧较多的空气或纯氧都能增加氧的分压。

发酵罐内液柱高度:在空气流量和单位发酵液体积消耗功率不变时,通风效率是随H/D的增大而增加,但H/D太大,溶氧系数反而增加不大

发酵罐体积:发酵罐体积大的氧利用率高,体积小的氧利用率差。发酵罐大小不同,所需搅拌转数与通风量不同,大罐的转数较低些,通风量较小些。因为大罐气液接触时间长,氧的溶解率高,搅拌和通风均可小些。保持溶氧系数相同时,通风量随发酵罐的容积增大而相对减少。

发酵液的物理性质:发酵液浓度增大,粘度增大时,则溶氧系数降低。发酵过程生成大量泡沫,影响氧的传递。加入适量消泡剂,消除泡沫的不利影响。但是消泡剂过多,会增加传质阻力,大大降低氧的传递速率。

32.发酵温度、PH、泡沫等对发酵结果有什么影响?

温度对发酵的影响

1. 温度对发酵的影响是多方面的,对菌体生长和代谢产物的影响是由各种因素综合表现的结果。

2. 从酶反应动力学来看,温度升高,反应速度加大,生长代谢加快,产物生成提前;但是,酶是很易热失活的,温度愈高失活愈快,菌体易于衰老影响产物生成。

3. 温度还通过影响发酵液中溶解氧从而影响发酵;此外,温度还能影响生物合成方向。

4. 温度还能影响酶系组成及酶的特性。

5. 同一种生产菌,菌体生长和积累代谢产物的最适温度也往往不同。

6. 就大多数情况来说,接种后培养温度应适当提高些,以利孢子萌芽或加快菌体生长、繁殖,而且此时发酵的温度大多数下降;

7. 待发酵液的温度表现为上升时,发酵液温度应控制在菌体的最适生长温度;

8. 到主发酵旺盛阶段,温度的控制可比最适生长温度低些,即控制代谢产物合成的最适温度;

9. 到发酵后期,温度出现下降趋势,直至发酵成熟即可放罐。

pH值微生物正常生长需要一定酸碱度,pH值对微生物的生长和代谢产物都有很大的影响。

不同种类的微生物对pH值的要求不同。同一种微生物由于pH值不同可能会形成不同的发酵产物。

微生物生长的最适pH值和发酵的最适pH值往往不一定相同。控制一定的pH值是防止杂菌感染的一个措施。

1、发酵液的pH值的改变,影响了微生物细胞原生质膜的电荷发生改变。

2、发酵液的pH值直接影响酶的活性,各种酶要在其最适pH值下才能发挥最大活性。

3、发酵液的pH值影响培养基某些重要的营养物质和中间代谢产物的离解,从而影响微生物对这些物质的利用。

这种改变会引起原生质膜对个别离子渗漏性的变化,从而影响微生物对培养基中营养物质吸收及代谢产物的泄漏,影响新陈代谢的正常进行。

如果进入原生质的是H离子,就会引起原生质胶体结构与性质的改变,从而影响原生质的生化过程。

泡沫不仅会干扰通气和搅拌的进行,有碍微生物的代谢,严重的导致大量跑料,造成浪费,甚至引起杂菌污染,直接影响发酵的正常进行。

1)降低了发酵罐的装料系数;2)增加了菌群的非均一性,影响了菌群的整体效果;3)增加了污染杂菌的机;4)“跑液”导致产物的损失;

5)消沫剂的加入将给提取工序带来困难。

33.补料有何意义,操作时应注意什么?

1.可减少限制性基质对菌体的抑制作用

2.补料可减少过量的中间产物对酶的抑制作用。

3.中间控制的效果是产生菌的自溶期被推迟,生物合成期得到延长,可维持较高的产物增长幅度和增加发酵的体积,从而使产量大幅度上升。

注意问题:

1、料液比要适合,过浓会影响到消毒及料液的输送,过稀则料液体积大,而带来一系列问题如发酵单位稀释,液面上升,加油量增加等。

2、注意加强无菌控制,对设备和操作都须从严掌握。

3、考虑经济核算,节约粮食,注意培养基的碳氮平衡等。

34.柠檬酸发酵染菌可采取什么措施处理?

如果接近产酸期发现杆菌,少量球菌时,一般杆菌在高酸性条件下会自溶,球菌不会,所以危害极大。处理方法:

1、加大风量,使pH到3.0以下,抑制杆菌生长,如加大风量pH不下降,可加HCL调。如污染革兰氏阴性菌,加入10-15mg/L呋南西林抑制其生长。

2、如污染革兰氏阳性菌或芽孢杆菌,加入20mg/L痢特灵抑制其生长。

3、如污染酵母菌,降低风量、加入0.03g/L硫酸铜抑制其生长。

35.发酵染菌的途径有哪些?

造成发酵染菌的原因有很多,且常因工厂不同而有所不同,但设备渗漏、空气净化达不到要求、种子带菌、培养基灭菌不彻底和技术管理不善等是造成各厂污染杂菌的普遍原因。

36.产物提取与精制的方法有哪些?

萃取、吸附、离子交换法、膜分离法、层析法、浓缩、沉淀法、结晶、干燥、蒸馏

37.双水相、反胶团萃取的基本原理?特点及适用产物?

双水相萃取技术原理:一定浓度的二种不同溶液组成萃取系统,含水量70-90%,互不相的溶质因溶解度不同而达到分离目的。主要应用于分离酶和活性蛋白质等。

1. 用双水相萃取技术处理细胞匀浆液,除去细胞碎片,使酶得到精制。

2. 条件:酶和细胞碎片应分配到不同的相中;酶的分配系数应足够大;两相很容易分离。

反胶团萃取原理:1. 反胶团:两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水基团向内聚集,形成内含微小水滴的纳米级胶体;2. 微小界面和微小水相:分子识别、选择性透过的半透膜功能,在疏水环境中使亲水性大分子保持活性。

优点:很高的萃取率和选择性;分离浓缩可同时进行;解决蛋白质、胞内酶在非细胞环境中迅速失活问题;破壁功能,直接从完整细胞提取酶蛋白;成本低。

广泛应用于:生物膜的简化模型;酶类性质基础性研究;疏水性反应场;酶和微生物的一种新型的固定化方法;微小型生物反应器;生物活性物质分离。

反胶团:两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水基团向内聚集,形成内含微小水滴的纳米级胶体。

38.离子交换法、离子交换膜电渗析法提取产物的特点及原理?

离子交换法原理:1、物理吸附---离子交换将物质吸附并在一定条件下解析,包括表面自由能,吸附能力和吸附平衡与浓度,面积和温度(放热).

2、晶格理论---原子型、分子型和离子型,,其空间被多个异性电荷、原子或分子包围而占据其点, 如同晶体的结构.

3、双电层理论---内层(吸附层)和固体粒子使异性电荷吸附牢固;外层(扩散层)距固体粒子远,吸附不稳定.离子越小,电荷越多,浓度越高,则双电层厚度越小.反之,双电层厚度增大.有利于离子交换.

4、膜理论---存在一定的空隙度,选择性透过溶液中的离子.离子交换膜不进行再生处理.

特点:分离提纯各种发酵产物成本低,工艺操作方便,提炼效率较高,设备结构简单,节约大量的有机溶剂。

?离子交换膜电渗析法原理:p283或者p292

?特点:利用分子的电荷性质和分子大小差别进行分离,多用于海水和苦水的淡化及废水处理,还可用于氨基酸和有机酸等生物小分子的分离纯化。

39.什么是等电点法,提取产物的原理是什么?

等电点法是对两性电解质的氨基酸直接添加酸调节pH值至等电点,使氨基酸溶解度最小而呈过饱和状态结晶析出的方法。

原理:氨基酸是两性电解质,在溶液中和离解为阳离子和阴离子。两种离子的浓度随溶液pH值的变化而变化。当两种离子浓度相等,即达到等电点处,氨基酸溶解度最低,且不同氨基酸的等电点不同,可使使不同的氨基酸分离沉淀出来。

40.什么是精馏系数、挥发系数,具体有什么意义?

精馏系数(K′)=气相中乙醇的挥发系数/液相中杂质的挥发系数。

挥发系数(K)=气相中乙醇的浓度/液相中乙醇的浓度。

K>1,组分向上走

K=1,组分停留在中间

K<1,组分向下走

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