发酵工程复习资料
第一章绪论
1、发酵及发酵产品各包括哪些类型？
答案要点：
一）发酵的类型：按发酵原料分类：糖类物质发酵、石油发酵、废水发酵；
按发酵形式分类：固体发酵、液体发酵；
按发酵工艺流程分类：分批发酵、连续发酵、流加发酵；
按发酵过程对氧的需求分类：厌氧发酵、通风发酵；
按发酵产物分类：氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、
维生素发酵、酶制剂发酵
二）发酵产品的类型：以菌体为产品、以微生物的酶为产品、以微生物的代谢产物为产品、生物转化过程
2、了解发酵工程的组成、基本要求及主要特点。
答案要点：
一）组成：上游工程：菌种选育、种子培养、培养基设计与制作、接种等。
发酵工程：发酵培养。
下游工程：产物的提取纯化、副产品的回收、废物处理等。
二）基本要求：发酵设备、合适的菌种、合适的培养基、有严格的无菌生长环境
三）主要特点：1）发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件简单；2）发酵所用的原料主要以再生资源为主；3）发酵过程通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物；4）获得按常规
方法难以生产的产品；5）投资少，见效快，经济效率高；6）维持无菌条件是发酵成败的关键；
7）环境污染小。
3、为什么说发酵工程在国民经济中有着重要的地位？
答案要点：
因为发酵工程在医药、食品、能源、化工、冶金、农业、环境保护等方面均有着十分重要的作用，例如：抗生素的生产；饮料食品等的制造；沼气、微生物采油、生物肥料、生物农药以及三废处理等方面都有很重要的应用。所以说发酵工程在国民经济中有着重要的地位。
4、了解发酵工业的类型及必备条件。
答案要点：
一）发酵工业类型：
食品发酵工业：食品、酒类
1）传统分类
非食品发酵工业：抗生素、有机酸、氨基酸、酶制剂、核苷酸、单细胞蛋白
酿造业：利用微生物生产具有较高风味要求的发酵食品。
2）现代分类
发酵工业：经过微生物纯种培养后，提炼、精
制而获得成分单纯、无风味要求的
产品。
如：抗生素、柠檬酸、酶制剂、酒精等。
二）发酵工业必备条件：
1）适宜的微生物菌种；
2）满足微生物生长的条件：培养基、生长温度、pH值、
溶解氧的浓度等。
3）微生物发酵厂房、设备；
4）产品提取、精制的方法与设备。
5、定义：
1）发酵：利用培养生物细胞来获得产物的全过程。
2）发酵工程：采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程中的一种新技术。
3）发酵工业：利用生物生命活动中产生的酶来加工原料中的有机或无机物而获得新产品的工业。
4）生物转化：生物催化剂（生物细胞或其产生的酶）将一种化合物转化成化学结构相似，但在经济上更有价值的化合物的过程。
第二章发酵原料及处理
1、名词解释
糊化：在温水中，淀粉颗粒无限膨胀形成均一的黏稠液体的现象。
液化：淀粉糊化后，如果提高温度至130℃，由于支链淀粉的全部（几乎）溶解，网状结构彻底破坏，淀粉溶液的黏度迅速下降，变为流动的性较好的醪液的现象。
糖化：用糖化酶讲糊精和低聚糖彻底水解成葡萄糖的过程。
老化（回生）：液化了的淀粉醪液在温度降低时，黏度会逐步增加，降到60℃时，变得非常黏，到55℃以下会变成凝胶，时间一长，则会重新产生部分结晶的现象。
对数残留定律：在微生物灭菌过程中，其减少量随残留活菌数的减少而递减，即微生物的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正比：—dN / dt =kN 此即为对数残留定律。
DE值：葡萄糖值，液化液或糖化液中的还原糖含量（葡萄糖）占干物质的百分率为DE值。
实消：分批灭菌即实消，是在每批培养基全部流入发酵罐后，就在罐内通入蒸汽加热至灭菌温度，维持一定时间，将发酵罐和培养基同时灭菌，再冷却到接种温度备用。
连消：连续灭菌也叫连消，就是将培养基向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却而进行灭菌。
双酶糖化法：即酶解法，用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方法。
2、工业发酵原料有哪些？淀粉质原料处理的方法有哪些？为什么要预处理？
答案要点：
一）发酵工业原料类型：1）淀粉质原料（粮食原料）
2）糖质原料
3）纤维质原料
4）石油化工产品
5）其他：野生植物类
二）淀粉质原料的处理方法：预处理（除杂、粉碎）→淀粉糊化（水热处理、焙炒法、膨化法、低温蒸煮法）→淀粉糖化（酸解法、酶解法、酸酶结合法）
三）预处理的目的：除杂的目的：除去原料中的金属、石块、沙子、泥土、杂草等。
粉碎的目的：改变原料的状态，增加物料表面积，有利于原料细胞中的淀粉颗粒从细胞中游离出来。
3、淀粉水解糖的制备方法有哪些？各有何特点？
答案要点：
一）酸解法及其特点：
酸解法：以酸（无机酸或有机酸）为催化剂，在高温高压下将淀粉水解为葡萄糖的方法。
特点：对设备的要求：耐腐蚀、耐高温、耐高压。
对淀粉原料要求较严格：淀粉颗粒不宜过大，大小要均匀。
淀粉的转化率较低。
淀粉乳浓度高，淀粉转化率低，
二）酶解法及其特点：
酶解法（双酶糖化法）：用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方法。
特点：酶解反应时间较长（48 h）；
需要设备较多；
糖液过滤困难。
随着酶制剂生产及应用技术的提高，酶制剂的大量生产，酶法制糖逐渐取代酸法制糖已是淀粉水解制糖的一个发展趋势。
三）酸酶结合法及其特点：
1）酸酶法：先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶将其水解成葡萄糖的方法。
特点：适用原料：淀粉粒坚硬的谷物原料。
优点：能结合酸解法、酶解法的优点，提高生产效率。
注意事项：酸的用量。
2）酶酸法：将淀粉乳先用α-淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖的方法。
特点：适用原料：颗粒大小不一的原料。
优点：生产易控制，时间短。
注意事项：淀粉浓度较酸解法要高；酸水解时稍增加pH值。
4、培养基有哪几种类型？各有何作用？选择发酵工业培养基有何要求？
答案要点：
一）培养基的类型及作用：
斜面培养基：菌种活化、保藏菌种。
种子培养基：扩大培养，增加强壮、健康、活性高的细胞数量。
发酵培养基：最大限度的获得目的产物。
二）发酵工业培养基的基本要求
1）能够提高微生物生长繁殖及产物合成的基本成分。
2）选择合适的培养基原料，且培养基成分配比合理。
3）原料来源广、质量稳定、价格低廉
5、简述发酵工业培养基的设计程序及方法。
答案要点：设计程序，分为三步：
1）初步确定可能的培养基成分：查找资料，根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题，初步确定；
2）单因子实验：单因子实验确定培养基的成分；
单因子实验确定各成分的适宜浓度；
3）相应面实验：采用正交试验设计对单因子实验结果进行综合试验，确定发酵培养基配方。
摇瓶水平反应器水平
6、影响培养基灭菌的因素有哪些？发酵培养基灭菌方法有哪些？各有何特点？
答案要点：
一）影响培养基灭菌的因素：
1）培养基成分：油脂、糖类、蛋白质增加微生物的耐热性。
2）pH值：pH值6.0～8.0，微生物最耐热；pH值愈低，灭菌所需的时间愈短。
3）培养基中的颗粒：颗粒小，灭菌容易；颗粒大，灭菌难。
4）泡沫：泡沫中的空气形成隔热层，阻碍热传导，影响灭菌效果。
二）发酵培养基灭菌方法及特点
1）分批灭菌：无需专门的灭菌设备；
能连同发酵设备一道灭菌，灭菌温度难控制；
适合中小型发酵罐使用。
2）连续灭菌：需专门灭菌设施
发酵罐、灭菌设施应先做灭菌先处理；
灭菌温度高；
灭菌时间短。
7、为什么采用高温短时灭菌既有利于杀灭微生物，又有利于减少营养物质破坏？
答案要点：因为：
1）微生物的热死规律及培养基中营养成分破坏符合化学反应的一级反应动力学，即：dN∕dt=-KN dC∕dt=-KC
2）另外反应常熟与温度的关系为：K’=A’e-E/RT
3）灭菌的活化能E大于培养基营养成分破坏的活化能E，因此，随着温度升高，灭菌速率常数增加的倍数＞培养基中营养成分分解的速率常数的增加倍数。
4）温度每升高10℃，速率常数的增加倍数为（Q10）不同。
一般化学反应Q10为1.5～2.0；
杀灭芽胞的反应Q10为5～10；
杀灭微生物细胞的反应Q10为35左右。
5）在热灭菌的过程中，微生物死亡的速度＞营养成分破坏速度。
“高温瞬时灭菌法”可减少培养基营养成分的破坏。
所以采用高温短时灭菌既有利于杀灭微生物，又有利于减少营养物质破坏。
第三章水和空气的处理
1、名词解释
1）水的硬度：即水的软硬程度，系指单位体积的水中所含钙、镁盐的数量。总硬度是指碳酸盐和非碳酸盐硬度的总和，其中，“暂时硬度”主要指碳酸盐硬度，即用加热方法可以除去的重碳酸盐硬度。“永久硬度”主要指硫酸盐硬度，即用加热方法也不易除去的硬度。2）水的软化：除去水中钙、镁等金属离子的过程
3）固体曲：是一种传统的粗酶制剂，微生物与粗发酵营养成分初步发酵得到的干粉末制品，可用作种子用于下游发酵生产。如酒曲等。
4）无菌空气：是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为“无菌空气”。
5）惯性撞击：指尘粒随着空气流过纤维层的弯曲通道时，由于颗粒的惯性较大，脱离弯曲流线与纤维碰撞而附着的过程。
6）过滤介质：过滤介质是过滤除菌的关键，直接关系到介质的消耗量、过滤过程动力消耗、设备的结构、尺寸，更是关系到运转过程的稳定性。对过滤介质的总的要求是吸附性强、阻力小、空气流量大、能耐干热。一般过滤介质分为纤维状或颗粒状过滤介质、过滤纸、微孔过滤膜三大类。
7）空气穿透率：过滤后空气的微粒数与过滤前空气的微粒数的比值。
8）L90：为过滤除菌效率达到90%时的介质滤层厚度
2、发酵用水的来源有几种，各有什么优缺点？
答：1）深井水：水质清洁，含杂质少，温度稳定，不受气温和季节影响，水生生物少，没有或很少有微生物。没有致病菌，溶解类浓度高，硬度高。
2）自来水：方便快捷，无需进行金属离子等的处理，不受季节影响，水质较清洁，但
费用高，会使生产成本过高。
3）地表水：来源广，水量充足，但水质差杂质多，温度不稳定，受气温、季节影响较大，水生生物多，微生物较多，可能存在致病细菌。
3、发酵用水杀菌的方法有哪些（简答）？
答：1）氯杀菌：氯在水中形成次氯酸，有强氧化作用，能穿透细菌胞膜进入胞内，破坏胞内酶和细胞生理机能而使细菌死亡。
2）臭氧杀菌：利用臭氧的强氧化能力可以杀菌。臭氧杀菌穿透力强，暗处也能够杀菌，也没有出现耐菌性。
3）紫外线杀菌：紫外线波长在240－260nm之间，为最有效的杀菌波段，波段中之波长最强点是253.7nm。
4、空气中微生物的分布的特点（简答）？
答：1）空气中的含菌量随环境不同而有很大差异：干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温暖的南方则含菌量较多；人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多；地面又比高空的空气含菌量多。
2）各地空气中所悬浮的微生物种类及比例各不相同，数量也随条件的变化而异。
5、介质过滤除菌机理包括哪几点（简答）？
答：1）惯性冲击滞留作用机理；2）拦截滞留作用机理；3）布朗扩散截留作用机理4）重力沉降作用机理；5）静电吸附作用机理
6、发酵空气的处理包括哪两个大步骤？
答：1）包括：空气预处理；空气过滤
空气预处理的目的:提高压缩前空气的洁净度；去除压缩后空气中的油和水
空气处理的具体操作:
空气----空压机---储气罐----冷却---除油水---加热---总过滤器---分过滤器---无菌空气
7、一台发酵空气，滤膜厚度为1.5m，滤层中空气的微粒浓度为5000个/m3 ，单位滤层除去的微粒数为3000个/m3 ，求L90？
答：对数穿透定律：空气通过滤层，其微粒数随着滤层的厚度逐渐降低，即：
N－滤层中空气的微粒浓度，个/m3
L–过滤介质的厚度，m
dN/dL-----单位滤层除去的微粒数，个/m3
K---过滤常数
K=(dN/dL)/(-N)=-3000/5000 L90=2.303/K=-3.84
第四章工业发酵的染菌及其防治
1、名词解释
1）杂菌: 是指在发酵培养中侵入了有碍生产的其他微生物。
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，水中有机物被分解时所消耗的溶解氧的量，简称BOD。
3）溶解氧:空气中的分子态氧溶解在水中称为溶解氧，通常记作DO。
4）法兰连接：就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓连接在一起，完成了连接。
5）死角：是指灭菌时因某些原因使灭菌温度达不到或不易达到的局部地区。
2、染菌对产物的提取和质量有何影响？
答：一、对过滤的影响：
发酵液的粘度加大；菌体大多自溶；由于发酵不彻底，基质的残留浓度加大
造成的后果：过滤时间拉长，影响设备的周转使用，破坏生产平衡；大幅度降低过滤收率。
二、对提取的影响：
有机溶剂萃取工艺：染菌的发酵液含有更多的水溶性蛋白质，易发生乳化，使水相和溶剂相难以分开。如酒精的有机萃取
离子交换工艺：杂菌易粘附在离子交换树脂表面或被离子交换树脂吸附，大大降低离子交换树脂的交换量。
三、对产品质量的影响：
对内在质量的影响：染菌的发酵液含有较多的蛋白质和其它杂质。对产品的纯度有较大影响。
对产品外观的影响：一些染菌的发酵液经处理过滤后得到澄清的发酵液，放置后会出现混浊，影响产品的外观。
3、发酵过程中染菌有哪几种方法，各有什么优缺点？
答：一、目前生产上常用的杂菌检查方法有：
①显微镜检查：染色----镜检
②平板划线检查：倒平板----空培养----待测样品划线----培养观察
③酚红肉汤培养检查：无菌肉汤培养基空培养----接入样品----培养观察
二、优缺点：
1）显微镜检
优点：简便、快速，
缺点：不易检出早期杂菌。
2）平板划线法
优点：结果也更为准确
缺点：需经较长时间培养
3）酚红肉汤培养
优点：采用葡萄糖酚红肉汤，由于细菌生长，发酵葡萄糖产酸而使酚红指示剂由红色变
成黄色，容易读取结果。
缺点：1 注意细菌生长的时间与数量 2 细菌生长中的代谢物质（绿脓杆菌）
4、截止阀和隔膜阀各有什么优缺点？
答：A：截止阀
优点：结构简单，制造维修方便；密封性好，密封面间摩擦力小，寿命较长；工作行程小，启用时间短。
缺点：截止阀在使用中经常发生以下两个问题：阀心轧坏、填料的渗漏。
方向问题：发酵罐在灭菌通蒸汽时，对关闭时的阀门，严密度要求较严格，因而在发酵罐临近的截止阀按规定装置的反方向安装。打料、接种、加油、加糖等管道上的截止阀，在发酵过程中还需要灭菌，阀门应按正向安装。
B. 隔膜阀
优点：严密不漏；无填料；阀结构为流线型，流量大，阻力小，无死角，无堆积物，在关闭时不会使紧密面轧坏；检修方便。但须定期检查隔膜有否老化及脱落。
缺点：制造不够精密；体积较大，在管道上占用较大的面积和空间；中心易引起渗漏。
隔膜阀开关费力，需要借助扳手；橡胶隔膜是橡胶和帘布复合制成，如质量不好，帘布与橡胶易脱落，固定隔膜的螺栓也易脱落。
5、种子带菌如何判断，一旦确定如何防止？
答：1）判断方法：在每次接种后留取少量种子悬浮液进行平板肉汤培养，借以判断种子是否染菌。
2）防止方法：一旦确定种子染菌：①就加强种子管理、严格无菌操作，就种子本身带菌的
问题，加强种子管理，严格规范处理种子。②无菌操作方面，确保培养基、培养器皿和用具、发酵罐及附属设备灭菌等灭菌彻底；③培养和保藏严格控制环境无菌染菌的培养物不得带入菌种室、摇瓶间；④操作规范正确确保不受杂菌污染。
6、当发酵罐偶尔染菌，一般采取什么措施？
答：(1)连续灭菌系统前的料液贮罐在每年4-10月份(杂菌较旺盛生长的时间)加入0.2%甲醛，加热至80°C，存放处理4小时，以减少带入培养液中的杂菌数。
(2)对染菌的罐，在培养液灭菌前先加甲醛进行空消处理。甲醛用量每立方米罐的体积0.12~0.17升。
(3)对染菌的种子罐可在罐内放水后进行灭菌，灭菌后水量占罐体的三分之二以上。这是因为细菌芽孢较耐干热而不耐湿热的缘故。
7、噬菌体感染后应采取什么方式防止污染？
答：1）必须建立工厂环境清洁卫生制度，定期检查、定期清扫，车间四周有严重污染噬菌体的地方应及时撒石灰或漂白粉。
2）车间地面和通往车间的道路尽量采取水泥地面
3）种子和发酵工段的操作人员要严格执行无菌操作规程，认真地进行种子保管，不使用本身带有噬菌体的菌种。感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇瓶间
4）认真进行发酵罐、补料系统的灭菌。严格控制逃液和取样分析和洗罐所废弃的菌体。对倒罐所排放的废液应灭菌后才可排放。
5）选育抗噬菌体的菌种，或轮换使用菌种。
6）发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到70-80°C杀死噬菌体，才可排放。发
酵罐周围的管道也必须彻底灭菌。
第五章菌种与种子扩大培养
1、名词解释
1）营养缺陷型：是指通过诱变而产生的缺乏合成某些营养物质的能力，必须在其基本培养基中加入相应的营养成分才能正常生长的变异株。
2）MM：基本培养基，能满足野生型菌株正常生长的培养基。
3）SM：补充培养基，在基本培养基中加入相应的营养成分的培养基。
4）CM：完全培养基，能满足各种营养缺陷型生长的培养基。
5）种子扩大培养：将原始休眠菌种接入试管斜面活化后，经摇瓶、种子罐逐级扩大培养，最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。
2、怎样从自然界中分离筛选工业菌种？在菌种分离过程中为什么要进行富集培养？分别叙述不同材料富集培养的方法。
答案要点：
一）自然界中筛选工业菌种的步骤：
定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
采样：有针对性地采集样品。
增殖：人为地通过控制养分或培养条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
分离：利用分离技术得到纯种。
筛选: 包括初筛与复筛。
菌种鉴定
发酵性能测定
二）富集培养的理由：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势，有利于分离。
三）不同材料的富集方法：
1）土中细菌的富集培养与分离：
适度稀释后，取0.1m1涂布已添加及未添加富集底物(如几丁质、纤维素等)的土浸出汁平板。
2）植物体上细菌的分离：
无菌富集，加植物浸出液适度培养，取样，洗涤，取1ml洗涤液经适度稀释后平板涂布。
3）水中细菌的分离：
水样通过0.22μm无菌滤膜，取出滤膜用1ml无菌稀释液将滤膜上的沉积洗下。用样本稀释液适度稀释,涂布平板倒置培养或滤纸压印分离法。
3、以紫外线诱变为例，叙述诱变育种的程序及注意事项。
答案要点：
一）紫外线诱变育种程序：出发菌株的选择→菌种培养（对数期）及菌
悬液的制备→紫外线诱变处理（距离30cm、照射0.5-1min）→中间培养（诱变菌液置于适宜液体培养基中，震动暗培养12h ）→平板稀释分离→初筛→复筛。
二）注意事项：
1）选择自然界新分离的野生型菌株或在生产中经生产选种得到与野生型较相似的菌株；选择单倍体细胞、单核或核少的多细胞体来作出发诱变细胞。
2）处理菌悬液要求为活力类似单细胞或单孢子。
3）紫外线处理菌液不能过厚。
4）中间培养严谨见可见光。
5）操作全程严格无菌操作。
4、工业菌种常用的保藏方法有哪些？分别简述各类保藏的主要技术。
答案要点：
1）普通冷冻保藏：将液体培养物或从琼脂斜面培养物收获的细胞，分接到试管或指管内，将管口用橡胶塞严格封好，置于冰箱中(-20℃)保存。
2）超低温冷冻保藏(-60~-80℃)：离心收获对数生长中期至后期的微生物细胞；用可用含10％甘油或5%二甲亚砜的新鲜液体培养基悬浮所收获的细胞，或可用含10％甘油或5%二甲亚砜的新鲜液体洗下斜面菌种上的微生物细胞，然后分装入冷冻指管或安瓿中，于-70℃超低温冰箱中保藏。
3）液氮冷冻保藏：用含10％甘油或5%二甲亚砜的新鲜液体洗下斜面菌种上的微生物细胞，或在液体培养物中加入等体积20%无菌甘油或10%二甲亚砜；然后按0.5-lml分装玻璃安瓿，用酒精喷灯封口；先将安瓿置于5℃冰箱中3min后，置于一70℃冰箱中冷冻4h，然后迅速移入液氮罐中保存。
4）冷冻真空干燥法：①将待保藏菌种的细胞或孢子悬液悬浮于保护剂（如脱脂牛奶）中；
②在低温（-45℃左右）下使微生物细胞快速冷冻；③在真空条件下使冰升华，以除去大部分的水。
5、为什么要进行种子扩大培养？简述种子扩大培养的工艺过程及各阶段的主要目的。
答案要点：
一）种子扩培的目的：种子扩大培养是将原始休眠菌种接入试管斜面活化后，经摇瓶、种子罐逐级扩大培养，最终获得一定数量和质量的纯种过程。因此是满足接种量的需要；驯化菌种，达到缩短发酵时间，保证生产水平的要求。
二）工艺过程及目的：
1）实验室种子的制备：菌种充分活化；菌体数量增加。
2）生产车间种子制备：获得大量的菌体，达到发酵罐所需的接种量；
进行菌种驯化，接入发酵罐后能迅速生长
6、发酵工程对种子质量有何要求？种子扩大培养过程中我们应注意哪些因素的影响？
答案要点：
一）种子的质量要求：菌种细胞的生长活力强；
生理性状稳定；
菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求；
无杂菌污染；
保持稳定的生产能力。
二）扩大培养中应很注意的因素：
7、何谓种龄、接种量？种龄长短、接种量大小分别对发酵工程有何影响？
答：1）种龄：是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。
①种龄过短，菌体太少。种龄过长，菌体老化。
②是以处于生命力极旺盛的对数生长期，菌体量还未达到最大值时的培养时间较为合适。
③不同菌种或同一菌种工艺条件不同，种龄是不一样的，一般需经过多种实验来确定。
2）接种量：是指移入种子液的体积和接种后培养液体积的比例。
①较大的接种量可以缩短发酵罐中菌丝繁殖达到高峰的时间，使产物的形成提前到来，并可减少杂菌的生长机会。
②接种量过大或者过小，均会影响发酵。
③不同菌株，不同的制种方法，孢子数或菌体量不同，种子的活性也不相同，接种量需要进行优化。
④通常接种量为：细菌1~5%，酵母菌5~10%，霉菌7~15%。
第六章发酵工艺条件的控制
1、名词解释
1）分批发酵：是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖。特定条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。2）连续发酵：指以一定的速度向培养系统内添加新鲜的培养基，同时以相同的速度流出培养液使培养系统内培养液的量维持恒定的微生物培养方式。
3）补料发酵：FBC又称半连续培养或半连续发酵，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法，是分批发酵和连续发酵之间的一种过渡培养方式。
生物发酵工程实验 实验一................................ 利用酵母富集培养基分离酵母菌 实验二... ......................... 分离纯化酵母菌 实验三... ......................... 酵母菌的保藏 实验四............................... 大肠杆菌生长曲线测定及pH对生长曲线 的影响 实验五.............................. 发酵罐的构造及操作 实验六.............................. 发酵罐实灌灭菌操作 实验七.............................. 利用7L发酵罐对地衣芽孢杆菌进行补 料分批发酵培养 实验八..............................淀粉酶生成曲线的测定
实验一、利用酵母富集培养基分离酵母菌 一实验目的 1、通过本实验加深理解酵母富集培养基的原理和应用； 2、掌握涂布分离技术； 3、熟悉从自然样品土壤中分离酵母菌的具体操作方法 二实验原理 酵母菌主要分布于含糖高和酸度较高的自然环境中，在果园表土和浆果、蔬菜、花蜜和蜜饯等的表面很容易找到它们。在土壤中，由于各种微生物混杂在一起且酵母菌的数量相对比较少，故可以利用酵母菌富集培养基进行富集培养，该培养基含有较高的葡萄糖（5%）和较酸（pH为4.5）的环境，以及能抑制多种杂菌（许多细菌、放线菌和快速生长霉菌）的孟加拉红（玫瑰红），故十分有利于酵母菌的增值。 三实验材料 土壤（标注采集地点） 培养基：酵母富集培养基（5%葡萄糖、0.1%尿素、0.1%硫化铵、0.25%磷酸二氢钾、0.05%磷酸氢二钠、0.1%七水合硫酸镁、0.01%七水合硫酸铁、0.05%酵母膏、0.003%孟加拉红、1.9%琼脂 pH4.5） 移液枪、培养皿、天平、涂布棒、棉绳、250ml三角瓶、75%酒精棉花、摇床等 四实验步骤 1、采集土样：采集葡萄园或其他果园、菜地等的土壤若干（要求：先铲去2~3cm 的表土，再采集土样）适当研碎。 2、称取1g土样装入准备好的30/250ml蒸馏水中震荡均匀。 3、准备平板：将酵母菌富集培养基加热融化，待冷却至50℃左右后，倒2个平板，冷却待用。 4、用移液枪吸取200ul样品，用涂布法分离菌种。 5、恒温培养：将培养皿倒置后防于37℃恒温培养箱中培养2d。 五结果记录 将土壤来源，平板上得到的菌落特征和菌落数做表记录 六思考题 酵母菌富集培养基中为什么要加孟加拉红
高中生物教学大纲 生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学，它与人类的生存和发展，与社会生产和个人生活，与其他自然科学和社会科学的发展，都有密切的关系。生物学在我国社会主义现代化建设中起着重要的作用。生物学将是二十一世纪领先的科学之一。 一、课程目的 普通高中生物课程是一门学科类基础课程。学生通过高中生物课程的学习，将在以下几个方面得到发展。 1．获得关于生命活动基本规律的基础知识，了解并关注这些知识在生产、生活和社会发展方面的应用。 2．树立辩证唯物主义观点，养成科学态度，形成崇尚科学的精神，初步具备创新意识，逐步形成科学的世界观。增强爱国主义思想感情。 3．初步学会生物科学探究的一般方法，具有生物学实验的基本操作技能，发展收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决实际问题的能力以及交流与合作的能力。 二、课程目标 通过教学过程应当实现以下课程目标，以达到本课程的目的。 1．知识方面 （1）获得关于生物学基本事实、基本原理和规律等方面的基础知识，主要包括生命的物质基础和结构基础、生物的新陈代谢、生命活动的调节、生物的生殖和发育、遗传和变异、生物的进化、生物与环境等方面的内容。
（2）了解并关注生物学知识在生活、生产、科学技术发展和环境保护等方面的应用。 （3）获得适应现实生活所需要的人体生理知识，促进身心健康。 （4）了解现代生物科学技术的主要成就及其对社会发展的影响。 2．态度观念方面 （1）通过生物学知识的学习，初步形成生物体的结构和功能、局部与整体、多样性与共同性相统一的观点，生物进化观点和生态学观点，树立辩证唯物主义自然观，逐步建立科学的世界观。 （2）正确认识我国生物资源状况、生物科学技术的发展，增强中华民族自豪感和社会责任感。 （3）爱护自然界的生物，认识保护生物多样性的重要意义，提高环境保护意识，树立人与自然和谐统一和可持续发展的观念。 （4）养成实事求是的科学态度，养成勇于探索、不断创新的精神与合作精神。3．能力方面 （1）能够正确使用显微镜等常用工具和仪器，掌握进行生物学实验的基本操作技能。 （2）能够利用各种媒体收集和处理生物科学信息。 （3）学会科学观察和实验的方法，初步学会提出问题，做出假设，设计并进行实验，分析和处理实验数据，作出合理的结论。 （4）发展比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，初步形成创造性思维品质，能够运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题。 三、课程安排
发酵工程实验 目录 发酵罐的结构系统及使用方法实验一 实验二微生物的诱变育种乳酸菌的分离及乳酸饮料制作实验三 实验四大肠杆菌生长曲线的测定摇床培养枯草芽孢杆菌发酵条件的优化实验五
实验一发酵罐的结构系统及使用方法 一、实验目的： 1．了解发酵罐（气升式、搅拌式）的几大系统组成，即空气系统、 蒸汽系统、补料系统、进出料系统、温度系统、在线控制系统。 2．掌握发酵罐空消的具体方法及步骤 3．掌握发酵罐进料及实消的具体方法及步骤 4．掌握发酵罐各系统的控制操作方法 二、实验原理： 1．蒸汽系统： 三路进汽——空气管路、补料管路、罐体 2．温度系统： (1) 夹套升温：蒸汽通入夹套。 (2) 夹套降温：冷水通入夹套，下进水，上出水。 3．空气系统： 取气口→空压机：往复式油泵获得高脉冲的压缩空气 粗过滤器：由沙布包裹棉花压实成块状叠加制得，作用是去除部分细菌及大部分灰尘 （贮气罐）：空压机压缩使气体温度升高，经贮气使气体保温杀菌；压缩空气中有油污、水滴，且压力不稳，有一定的脉冲作用，会冲翻后面的过滤介质，贮气后可使油滴重力沉降，减小脉冲。（冷却塔）：有降温并稳定作用，同时经旋风分离器进行气液分离 (丝网分离器)：通过附着作用，逐步累积沉降而分离5微米以上的微粒 其作用介质为铜丝网 (加温器)：对压缩空气升温，除湿，使湿度达50%-60% 总过滤器：纱布包裹棉花加活性炭颗粒，逐层压紧而成。 分过滤器：平板式纤维，中间为玻璃纤维或丝棉，下面放水阀应适时打开放出油、水，再用压缩空气控干。 种子罐或发酵罐 4．补料系统：补培养基、消泡剂、酸碱等。 5．在线控制系统：热电偶（温度探关）、溶氧探头、pH探头（后二者实消时才安装，为不可再生探头，有限定使用次数，pH探头使用前要先校准）、控制柜、数据采集系统。 。)取样口(、出料口)接种口(、进出料系统：进料口6．
样卷1及参考答案 一、填空（每空1分，共30分） 1，工业上的发酵产品分为菌体、代谢产物、微生物酶和生物转化产品四个类别。 2，从本质上来说，微生物代谢是通过酶量调节和酶活性调节两种方式来进行调节的。 3，根据对氧需求的不同可将发酵分为通风发酵和厌氧发酵两种类型。 4，根据产物合成途径，我们可将次级代谢分为与糖代谢有关的类型、与脂肪酸代谢有关的类型、与萜烯和甾体化合物有关的类型、与TCA环有关的类型和与氨基酸代谢有关的类型五种类型。 5，卡尔文循环由羧化、还原和再生三个阶段（部分）组成。 6，发酵厂用于原料除杂的方法有筛选、风选和磁力除铁。 7，种子的制备可分为实验室种子制备和车间种子制备两个阶段。 8，空气除菌的方法有加热、静电、射线和介质过滤。 10，常用的连续灭菌工艺有喷射加热、薄板换热器和喷淋冷却。 11，氢化酶是氢细菌进行无机化能营养方式生长的关键酶，在多数氢细菌中有两种氢化酶，它们是颗粒状氢化酶和可溶性氢化酶。 二、名词解释（每题4分，共20分） 1，发酵工程 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。 2，无菌空气 发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为“无菌空气”。 3，种子的扩大培养 是指将保存在砂土管、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，在经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级放大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。 4，酶合成的阻遏 某些酶在微生物生长时可正常地产生，但当生化途径的终产物浓度增加时或向生长培养基加入这种终产物时，酶的合成就被阻遏。这种低分子量的终产物(辅阻遏物)被认为是同胞内由调节基因编码的蛋白质(阻遏蛋白)结合，产生一种阻遏物，该阻遏物“关闭”对酶编码的结构基因。这样的酶称为可受阻遏的酶。阻遏酶合成的物质称为阻遏物。
发酵工程简介 一、书本知识梳理 1．发酵的概念 2．谷氨酸发酵实例 3．发酵工程的概念和内容 4．发酵工程的应用 5．发酵工程的优点 6．发酵工程生产流程图 7．发酵罐的装置及作用 二、思维拓展 液体培养基━━按物理性质分 1．发酵工程常用培养基 天然培养基━━按化学成分分 目的要明确 2．培养基配制原则营养要协调 PH值要适宜 温度 PH值 容氧影响因素：通气和搅拌 3．影响发酵的因素安装消泡沫控板 泡沫：消除方法 使用消泡沫剂 营养物质的浓度 4．扩大培养与发酵生产过程的培养 扩大培养是将培养到对数期的菌种分开，在分别培养，以促进菌体数量快速增加，在短时间内获得大量菌种；发酵生产过程的培养是为了获得代谢产物；它们培养 目的不同，条件也就可能不同：如酒精发酵过程中，在有氧条件下快速增殖，就 是说酵母菌扩大培养必须有充足的氧气；酵母菌在无氧的条件下才能产生酒精， 所以酒精发酵的条件必须缺氧。 5．味精的生产与使用： 目前我国采用发酵法生产味精，首先要将各种粮食制成淀粉，然后将淀粉糖化，加入菌种进行发酵产生谷氨酸，再经过冷却隔离，中和除铁脱色结晶，分离干燥等工序制成纯度很高的谷氨酸钠，即味精。味精易溶于水，一般在起锅之前加入效果好，味道会更加鲜美。味精平时贮存在密闭防潮通风干燥处，可经久不变质。 6．发酵工程的人工控制
说明：条件控制至关重要，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响代谢产物的形成，例子见课本。 7单细胞蛋白 本质:微生物菌体 分离提纯法：过滤、沉淀 石油蛋白 按生产原料分甲醇蛋白 甲烷蛋白 分类：细菌蛋白 按产生菌种类分 真菌蛋白 作用:作为饲料，制造“人造肉”，用作食品添加剂。 生产效率高 优点：生产原料来源广 生产工业化 缺点：安全性问题如食用过多，由于核酸含量多，可导致痛风等疾病 跟踪训练 1．下列不属于单细胞蛋白作用的是（） A使家禽家畜快速增重B做饲料 C增加产奶产蛋量D做食品添加剂 2 . 在谷氨酸发酵生产中，必须不断地调整PH，原因是( ) ①谷氨酸发酵的最适PH是7.0~8.0 ②在发酵过程中，溶液的PH会发生变化 ③当PH呈酸性时，谷氨酸的产量会下降④不调整PH，培养液中生产的谷氨酸会转变成其他物质
实验 1 K L a 的测定方法 氧是难溶气体，在25℃和1个大气压下，纯水中溶解度为0.25 mol/m 3左右。在好氧发酵过程中，氧气由气相传递到液相，为微生物消耗。氧的传递过程限速阻力位液膜阶段，此时K l a 是描述氧的传递性能的重要参数。 1.目的 掌握利用亚硫酸盐测定容积氧体积传递系数的方法，了解氧传递在好氧发酵过程中的重要作用。 2原理 以Cu 离子为催化剂，溶解于水中的O 2能立即将水中的SO 32-氧化为SO 42-，其氧化反应的速度几乎与SO 32-浓度无关。实际上是O 2一经溶入液相，立即就被还原掉。这种反应特性使溶氧速率成为控制氧化反应的因素。其反应式如下： 2Na 2SO 3 2 2SO 4 剩余的Na 2SO 3与过量的碘作用 Na 2SO 3 + I 2 + H 2O Na 2SO 4 + 2HI 剩余的I 2用标准Na 2S 2O 3溶液滴定。 I 2+ 2Na 2S 2O 3 Na 2S 4O 6+2NaI ?O 2 ~ ?Na 2SO 3 ~ ?I 2 ~ ?Na 2S 2O 3 1 2 2 4 可见，每溶解1mol O 2，将消耗2mol Na 2SO 3，将少消耗2mol I 2，将多消耗4mol Na 2S 2O 3。因此可根据两次取样滴定消耗Na 2S 2O 3的摩尔数之差，计算体积溶氧速率。公式如下： 090036004tV VM tV VM N V ??=???= 式中 N V ：两次取样滴定消耗Na 2S 2O 3体积之差， M ：Na 2S 2O 3浓度， ?t ：两次取样时间间隔，h V 0：取样分析液体积。 将上述N V 值代入公式C C N a k V L -= * 即可计算出k L a
学习资料 江南大学2014年微生物综合发酵工程初试真题（独家个人回忆版） 一．判断题 此类题有15个小题，判断正误，错的改正并说明理由PS：本人智商有限，此类题只需通读课本，并且注意各个细节点，即可攻破!!! 二．名词解释 共有十个名次解释，此类题最简单，通过历年真题的总结，此题重复率超高，只要求背诵即可，今年就考了一个历年真题没有的，为GMO，意思就是转基因生物！！ 三．问答题 有六个大题，每年有一定的重复率 1.何为单细胞微生物的生长曲线？试分析各个阶段的特点以及在发酵工业中如何利用这 些特点来提高发酵产量？ 2.在氨基酸的发酵中加入HNO3（硝酸）来提高产量，请问为何加入此物质？ 3.讨论微生物之间的互生，共生，拮抗，竞争，寄生的关系以及举例说明 4.化学诱变因素分为哪几类？并且简要叙述这几类诱变作用的基本原理 5.此题是一段关于芽孢染色的实验步骤，请指出其中的三处错误，并改正 这道题可以看微生物（诸葛健）后面的微生物实验技术，即可解答 6.通过紫外线诱变育种选育氨基酸高产菌株，请写出主要的步骤和每一步骤的注意事项。以上就是本人的回忆版，问答题基本全部回忆到，判断题只需要多看书，预计2015还会考判断题，名次解释小菜一碟，无须担心！！ -------------------------------------2014.4.4 2014年发酵工程复试科目《发酵工程综合知识》(回忆版) 一．简答题 1.在氨基酸发酵中加入NH4+或者提高HNO3的含量对其中的代谢途径有何影响？ 2.原料粉碎的设备及其粉碎的方法，和输送的方法。 3.菌种衰退的原因以及菌种复壮的方法。 4.简述分段温度控制来提高发酵产物的原因。 5.工业发酵中影响PH的因素和改善PH的方法。 二．问答题 1.发酵过程中判断是否染菌的5个方面。 2.运用数学公式推断稀释率D与生长速率常数U的关系，并证明在连续发酵过程中Dm 为何等于Um。 3. 泡沫对发酵的影响和消除泡沫的方法。 4．给了三个图，分别是连续发酵，补料分批发酵，分批发酵的代谢过程图，写出这三种培养方式的特点及其适用的发酵类型。 5．酒精发酵罐和啤酒发酵罐在罐体设计上的区别，指出三个方面即可。 6．从5个方面指出传统发酵技术与现代发酵技术的区别。 复试题目比较奇葩，忘复习注重知识的全面性 仅供学习与参考
. 局限性转导：指通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因（供体细菌染色体上原噬菌体整合位 点附近少数基因）携带到受体菌中，并与后者的基因组整合、重组形成转导子的现象。P227B 移码突变：当基因突变时，在DNA序列中由于一对或少数几对核苷酸的插入或缺失（不是三的倍数）而使 其后的全部遗传密码的阅读框架发挥僧移动，进而引起转录或翻译错误的突变，它一般只引起一个基因的 表达出现错误。 P313 P208B 准性生殖：（霉菌的基因重组）是一种类似于有性生殖，但比它更为原始的一种两性生殖方式，这是一种 在同种而不同君主的体细胞见发生的融合，他可不借减数分裂而导致低频率的基因重组并产生重组子。因此， 可以认为准性生殖是在自然条件下，真核微生物体细胞见的一种自发性的原生质体融合现象，它是某 些真菌尤其在还未发现有性生殖的半知菌类中常见。P234B 巴斯德灭菌法 (Pasteurization)：在一控制温度给液体食物或饮料加热以提高保藏质量，同时也消毀 有害的微生物。一种用于对牛奶啤酒等不宜进行高温灭菌的也太风味食品和调料的低温消毒方法，他得名 于首次用该法控制葡萄酒变质的巴斯德。一般将待消毒的液体食品在63-65 °保持 30 分钟，后迅速冷却，以杀死其中可能存在的病原菌，保持食品的营养和风味，延长食品的保持时间。P289 连续灭菌：是指让培养基连续通过高温蒸汽灭菌塔，维持和冷却，然后流进发酵罐，培养基一般加热至 135-340 °下维持 5-15S ，连续灭菌采用高温瞬时灭菌，既彻底地灭了菌，有有效地减少营养成分的破坏， 从而提高了原料的利用率。 P291 Hfr 菌株： F 因子的菌株叫 Hfr 菌株。 F 因子在供体菌中有两种存在状态，游 （高频重组菌株）含有整合态 离态和整合态，所谓整合态是指 F 因子通过其插入序列IS 与染色体 DNA之间发生重组而将 F 因子嵌入染色体 DNA中，形成一个大的环状DNA分子，含有整合态 F 因子的菌株叫Hfr 菌株。 P230B 对数生长期：繁殖或芽殖单细胞微生物经过对新环境的适应阶段后，生长非常旺盛，细胞数以几何级数增长的阶段，细菌在这个生长期的生长就接近于数学方法描述的理想生长状态，因此对数期是生长曲线中趋 于直线状的集合级数增长时期。 P207 Prophage（前噬菌体）是温和噬菌体的一种存在形式，指已经整合到寄主DNA上的噬菌体。可随寄主细胞的复制而进行同步复制，一般不引起寄主细胞裂解。P159 Prototroph：（原养型微生物。一般指营养缺陷型突变株经回复突变或重组产生的菌株，其营养要求在表 型上与野生型相同，遗传性均用（A+B+）表示。 P221B PCR:聚合酶链式反应，这是一种体外在DNA聚合酶的催化下，通过两条人工合成的单链引物的一条而扩增 模板 DNA分子上两引物间DNA片段的方法。包括变性、退火、延伸三步。 生物膜（ biofilm） ：是指生长在潮湿、同期固体便面上的一层有多种活微生物构成的具有分解有机物和 毒物能力的薄膜。P442 光复活作用： Protorestoration ）将对紫外线照射后的细胞立即暴露于可见光下，其存活率可大幅度（ 提高，突变率相应降低。由于在和暗中形成的光解酶。结合经紫外线照射后带有嘧啶二聚体的DNA分子， 此酶会因获得光能而激活，并使二聚体重新分解成单体。P212B 暗修复 (dark repair，dark reactivation):是指照射过紫外线的细胞的DNA，不需要可见光的反应而修复，使细胞的增殖能力恢复的过程。 共生关系（ symbiosis ）：两种不能单独生活的微生物生活在一起时，相互依赖，彼此有利，甚至形成了 新的结构，两种生物间这种“相依为命”的关系称为共生。 定位诱变：是用合成的DNA和重组 DNA技术在基因精确限定的位点引入突变，包括删除、插入和置换特定 的碱基序列、是体外特异改变克隆基因或DNA序列的一种方法。 菌种退化：是指由于自发突变的结果，而是某些物种原有的一系列生物学形状发生量变和质变的现象，包 括：原有形态性状变得不典型；生长速度变慢；代谢产物的生产能力下降；致病菌对宿主的侵染能力下降； 对外界不良条件包括低温、高温或噬菌体侵染等的提抗力下降等。 化能营养型 (chemlithotroph)：能容纳后利用无机化合物如NH3、 NO2、 H2、H2S、 s、 Fe 等氧化时释放的能量，把唯一或者主要碳源CO2中的碳还原成细胞有机物中的碳的一种微生物营养类型。
2014江南大学发酵工程初试和复试真题 江南大学2014年微生物综合发酵工程初试真题（独家个人回忆版） 一．判断题 此类题有15个小题，判断正误，错的改正并说明理由PS：本人智商有限，此类题只需通读课本，并且注意各个细节点，即可攻破!!! 二．名词解释 共有十个名次解释，此类题最简单，通过历年真题的总结，此题重复率超高，只要求背诵即可，今年就考了一个历年真题没有的，为GMO，意思就是转基因生物！！ 三．问答题 有六个大题，每年有一定的重复率 1.何为单细胞微生物的生长曲线？试分析各个阶段的特点以及在发酵工业中如何利用这 些特点来提高发酵产量？ 2.在氨基酸的发酵中加入HNO3（硝酸）来提高产量，请问为何加入此物质？ 3.讨论微生物之间的互生，共生，拮抗，竞争，寄生的关系以及举例说明 4.化学诱变因素分为哪几类？并且简要叙述这几类诱变作用的基本原理 5.此题是一段关于芽孢染色的实验步骤，请指出其中的三处错误，并改正 这道题可以看微生物（诸葛健）后面的微生物实验技术，即可解答 6.通过紫外线诱变育种选育氨基酸高产菌株，请写出主要的步骤和每一步骤的注意事项。以上就是本人的回忆版，问答题基本全部回忆到，判断题只需要多看书，预计2015还会考判断题，名次解释小菜一碟，无须担心！！ -------------------------------------2014.4.4 2014年发酵工程复试科目《发酵工程综合知识》(回忆版) 一．简答题 1.在氨基酸发酵中加入NH4+或者提高HNO3的含量对其中的代谢途径有何影响？ 2.原料粉碎的设备及其粉碎的方法，和输送的方法。 3.菌种衰退的原因以及菌种复壮的方法。 4.简述分段温度控制来提高发酵产物的原因。 5.工业发酵中影响PH的因素和改善PH的方法。 二．问答题 1.发酵过程中判断是否染菌的5个方面。 2.运用数学公式推断稀释率D与生长速率常数U的关系，并证明在连续发酵过程中Dm 为何等于Um。 3. 泡沫对发酵的影响和消除泡沫的方法。 4．给了三个图，分别是连续发酵，补料分批发酵，分批发酵的代谢过程图，写出这三种培养方式的特点及其适用的发酵类型。 5．酒精发酵罐和啤酒发酵罐在罐体设计上的区别，指出三个方面即可。 6．从5个方面指出传统发酵技术与现代发酵技术的区别。 复试题目比较奇葩，忘复习注重知识的全面性 1 / 1
一、选择题 1．在微生物发酵过程中，接种前都要进行扩大培养。下列有关扩大培养的叙述，错误的是( ) A．如果接种前不进行扩大培养，会使调整期延长 B．酿酒过程中，通入无菌空气的目的是扩大培养 C．在谷氨酸生产中，可用C、N比为4∶1的培养基对菌种进行扩大培养 D．扩大培养可提高发酵罐中营养物质的利用率，从而提高产量 解析：扩大培养的目的是增加发酵罐中菌体的数量，尽快达到K值，通过缩短调整期来缩短培养周期，提高设备的利用率；如果不进行扩大培养就直接接种，发酵罐中的菌体数量很少，将使调整期延长；酿酒过程中，常采用控制溶氧的方法来进行扩大培养(通入无菌空气)和酒精发酵(隔绝空气)；在谷氨酸生产中，常采用控制C、N比来进行扩大培养(4∶1)和谷氨酸生产(3∶1)。 答案：D 2．下列关于微生物发酵过程的说法，正确的是( ) A．菌种选育是发酵的中心阶段 B．只要不断地向发酵罐中通入液体培养基，就能保证发酵的正常进行 C．在发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢产物的形成 D．在谷氨酸发酵过程中，当pH呈酸性时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸 3．利用生物工程生产啤酒、味精、胰岛素、酸奶的常用菌种分别是( ) A．酵母菌、枯草杆菌、大肠杆菌、乳酸菌 B．酵母菌、大肠杆菌、青霉菌、乳酸菌 C．酵母菌、谷氨酸棒状杆菌、大肠杆菌、乳酸菌 D．黄色短杆菌、酵母菌、大肠杆菌、乳酸菌 解析：本题的关键在味精的生产，味精的主要成分是谷氨酸钠；可利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产出谷氨酸，再用Na2CO3溶液中和后，再经过过滤、浓缩、离心、分离等步骤，便可制成味精。 答案：C 4．关于青霉素生产的叙述，正确的是( )
实验一酸奶的制作与乳酸菌的活菌计数(5学时) 实验目的： １、学习并掌握酸奶制作的基本原理与方法。 2、了解市售酸奶的生产工艺。 3、掌握乳酸菌活菌计数方法与操作。 实验原理: 乳酸菌在乳中生长繁殖,发酵分解乳糖产生乳酸等有机酸,导致乳的ｐH值下降，使乳酪蛋白在其等电点附近发生凝集。 乳酸菌属于兼性厌氧微生物,在无氧条件下生长繁殖较好，实验室条件下利用混菌培养的方法，尽可能让乳酸菌在无氧条件下生长，每个单菌落代表一个微生物细胞。实验内容: （一）酸奶制作 1、10%脱脂奶粉溶解于热水(80℃左右)中,充分搅拌均匀，配成调制乳； 2、添加蔗糖:为了缓和酸奶的酸味，改善酸奶口味,在调制乳中加人4-8%的蔗糖。 ３、灭菌：方法有两种：将乳加热至90℃，保温5min； 4、接种:往冷却到43－4５℃灭过菌的乳中加入乳酸菌，接种量为2%－５%。 5、分装:酸奶受到振动,乳凝状态易被破坏,因此，不能在发酵罐容器中先发酵然后再进行分装,须是将含有乳酸菌的牛乳培养基先分装到小容器中，加盖后送入恒温室培养，在小容器中发酵制成酸奶。 6、发酵:发酵的温度保持在40-43 ℃，一般发酵时间为3－6h。 发酵终点的确定有两种方法: 1)检测发酵奶的酸度，达到65－７0 T°。 2）倾斜观察，瓶内酸奶流动性差,而且瓶中部有细微颗粒出现。 7、冷却：发酵结束，将酸奶从发酵室取出,用冷风迅速将其冷印到1０℃以下,一般2 h,使酸奶中的乳酸菌停止生长，防止酸奶酸度过高而影响口感。 8、冷藏和后熟：经冷却处理的酸奶，贮藏在2-5℃的冷藏室中保存。 ９、感官指标 １）色泽：色泽均匀一致，呈乳白色,或稍带微黄色。 2）组织状态:凝块稠密结实均匀细腻，无气泡，允许少量乳清析出。 3)气味：具有清香纯净的乳酸味，无酒精发酵味,无霉味和其他外来不良气味。（二）乳酸菌活菌检测 ①、检测培养基：蛋白胨15g,牛肉膏５ｇ，葡萄糖20g，氯化钠５ｇ，碳酸钙10ｇ, 琼脂粉20ｇ，水１000ｍl,115~121℃灭菌20mｉn,灭菌后放置水浴52℃保温备用。
局限性转导：指通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因（供体细菌染色体上原噬菌体整合位点附近少数基因）携带到受体菌中，并与后者的基因组整合、重组形成转导子的现象。P227B 移码突变：当基因突变时，在DNA序列中由于一对或少数几对核苷酸的插入或缺失（不是三的倍数）而使其后的全部遗传密码的阅读框架发挥僧移动，进而引起转录或翻译错误的突变，它一般只引起一个基因的表达出现错误。P313 P208B 准性生殖：（霉菌的基因重组）是一种类似于有性生殖，但比它更为原始的一种两性生殖方式，这是一种在同种而不同君主的体细胞见发生的融合，他可不借减数分裂而导致低频率的基因重组并产生重组子。因此，可以认为准性生殖是在自然条件下，真核微生物体细胞见的一种自发性的原生质体融合现象，它是某些真菌尤其在还未发现有性生殖的半知菌类中常见。P234B 巴斯德灭菌法(Pasteurization)：在一控制温度给液体食物或饮料加热以提高保藏质量，同时也消毀有害的微生物。一种用于对牛奶啤酒等不宜进行高温灭菌的也太风味食品和调料的低温消毒方法，他得名于首次用该法控制葡萄酒变质的巴斯德。一般将待消毒的液体食品在63-65°保持30分钟，后迅速冷却，以杀死其中可能存在的病原菌，保持食品的营养和风味，延长食品的保持时间。P289 连续灭菌：是指让培养基连续通过高温蒸汽灭菌塔，维持和冷却，然后流进发酵罐，培养基一般加热至135-340°下维持5-15S，连续灭菌采用高温瞬时灭菌，既彻底地灭了菌，有有效地减少营养成分的破坏，从而提高了原料的利用率。P291 Hfr菌株：（高频重组菌株）含有整合态F因子的菌株叫Hfr菌株。F因子在供体菌中有两种存在状态，游离态和整合态，所谓整合态是指F因子通过其插入序列IS与染色体DNA之间发生重组而将F因子嵌入染色体DNA中，形成一个大的环状DNA分子，含有整合态F因子的菌株叫Hfr菌株。P230B 对数生长期：繁殖或芽殖单细胞微生物经过对新环境的适应阶段后，生长非常旺盛，细胞数以几何级数增长的阶段，细菌在这个生长期的生长就接近于数学方法描述的理想生长状态，因此对数期是生长曲线中趋于直线状的集合级数增长时期。P207 Prophage（前噬菌体）是温和噬菌体的一种存在形式，指已经整合到寄主DNA上的噬菌体。可随寄主
实验一酸奶的制作与乳酸菌的活菌计数（5学时） 实验目的： 1、学习并掌握酸奶制作的基本原理与方法。 2、了解市售酸奶的生产工艺。 3、掌握乳酸菌活菌计数方法与操作。 实验原理： 乳酸菌在乳中生长繁殖，发酵分解乳糖产生乳酸等有机酸，导致乳的pH值下降，使乳酪蛋白在其等电点附近发生凝集。 乳酸菌属于兼性厌氧微生物，在无氧条件下生长繁殖较好，实验室条件下利用混菌培养的方法，尽可能让乳酸菌在无氧条件下生长，每个单菌落代表一个微生物细胞。实验内容： （一）酸奶制作 1、10%脱脂奶粉溶解于热水（80℃左右）中，充分搅拌均匀，配成调制乳； 2、添加蔗糖：为了缓和酸奶的酸味，改善酸奶口味，在调制乳中加人4-8％的蔗糖。 3、灭菌：方法有两种：将乳加热至90℃，保温5min； 4、接种：往冷却到43-45℃灭过菌的乳中加入乳酸菌，接种量为2%-5%。 5、分装：酸奶受到振动，乳凝状态易被破坏，因此，不能在发酵罐容器中先发酵然后再进行分装，须是将含有乳酸菌的牛乳培养基先分装到小容器中，加盖后送入恒温室培养，在小容器中发酵制成酸奶。 6、发酵：发酵的温度保持在40-43 ℃，一般发酵时间为3-6h。 发酵终点的确定有两种方法： 1）检测发酵奶的酸度，达到65-70 T°。 2）倾斜观察，瓶内酸奶流动性差，而且瓶中部有细微颗粒出现。 7、冷却：发酵结束，将酸奶从发酵室取出，用冷风迅速将其冷印到10℃以下，一般2 h，使酸奶中的乳酸菌停止生长，防止酸奶酸度过高而影响口感。 8、冷藏和后熟：经冷却处理的酸奶，贮藏在2-5℃的冷藏室中保存。 9、感官指标 1）色泽：色泽均匀一致，呈乳白色，或稍带微黄色。 2）组织状态：凝块稠密结实均匀细腻，无气泡，允许少量乳清析出。 3）气味：具有清香纯净的乳酸味，无酒精发酵味，无霉味和其他外来不良气味。（二）乳酸菌活菌检测 ①、检测培养基：蛋白胨15g，牛肉膏5g，葡萄糖20g，氯化钠5g，碳酸钙10g， 琼脂粉20g，水1000ml，115～121℃灭菌20min，灭菌后放置水浴52℃保温备用。
发酵工程简介 第二课时 一、课前准备 1．组织学生以“发酵工程的过去、现在与未来”为主题展开调查活动，收集有关发酵工程发展过程的资料，了解当今世界及本地区发酵工程的现状和发酵工程的最新进展。了解发酵工业在世界及本地区的经济中的重要地位，展望发酵工业的未来前景。 2．组织学生以“我与发酵工程”为主题展开调查活动，收集与人们生活密切相关的发酵工程产品的相关资料。 发酵工程的应用： 复习发酵工程的相关内容以及发酵产品的种类并引出课题。 组织学生以“发酵工程的过去、现在与未来”为主题展开讨论和信息交流。 通过讨论使学生了解：发酵工程从20世纪40年代初逐渐兴起，50年代开始将代谢控制发酵技术和诱变育种技术应用于发酵工程。70年代，由于基因工程、细胞工程等生物工程技术的利用，使发酵工程进入了定向育种的新阶段，80年代以后由于以计算机技术为代表的高科技手段应用于发酵工程，使发酵工程得以迅猛发展。在医药工业、食品工业、农业、冶金业、环境保护等许多领域得到了广泛的应用，逐渐形成了规模庞大的发酵工业。现在，发达国家发酵工业的总产值已占到国民生产总值的5％左右。 组织学生以“我与发酵工程”为主题展开讨论并相互交流。 二、进行新课 通过讨论使学生感受到发酵工程与人们的生活密切相关。并总结出发酵工程在以下几个方面的重要作用： （一）在医药方面： 1．发酵工程能生产人们所需的药品。例如：通过青霉发酵能生产青霉素。 2．通过发酵工程能生产基因药品。例如：将合成的人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞内构建成“工程菌”，再通过培养“工程菌”即可获得人的胰岛素。 （二）在食品工业方面： 1．发酵工程能为人们提供丰富优质的传统发酵产品。 如：生产呻酒，果酒等。
发酵工程实验指导书 辽宁石油化工大学环境与生物工程学院主编
《发酵工程》实验指导书 实验学时：24学时 适用专业：生物工程 生物技术是当前优先发展的高新技术之一，本课程是为了和生物工程专业理 论教学相配合，通过实践教学，培养学生对生物工程专业知识的具体实际应用的 能力。 发酵工程实验是以实验操作为主的技能课程，是生物工程专业学生的必修课， 是在学生学习了《生物化学及实验》、《微生物学及实验》等专业基础课及专业 实验课的基础上开设的，课程目的在于通过本课程的实验训练，使学生对整个微 生物生产过程有一个全面的认识和理解，既可培养他们实际操作的技能，又可达 到提高他们理论联系实际能力的目的。通过学习，使学生能掌握发酵工程常用的 实验方法和常见的发酵工程设备，为以后的学习和科研工作打下良好的基础。 本实验指导书包括： 实验一、细菌增殖曲线的测定（6学时） 实验二、土壤中放线菌的分离与纯化（6学时） 实验三、发酵菌株的初筛 实验四、枯草芽孢杆菌的紫外线诱变选育（6学时）（必做） 实验五、淀粉酶的固态发酵（6学时） 实验六、发酵过程中糖的利用（6学时） 实验七、玉米淀粉液化和糖化（6学时） 实验八、淀粉酶的固定化生产（6学时） 实验九、摇床培养确定酵母菌体的培养和营养条件（6学时）（必做） 实验十、小型连续发酵实验（6学时） 实验十一、甜酒酿的制作（6学时） 备注：实验一至实验七为基础实验，实验八至实验十一为设计性和综合性实验，除必做实验外，其他可选做。 实验总时间为24学时，包括设计实验、准备实验、进行实验、书写实验预习 及最终报告及所需仪器药品清单等。
实验一发酵菌株的初筛 一、实验目的与要求 目的： 1、从已分离到的细菌或真菌中筛选出能产生生理活性物质的菌株。 2、学习淀粉酶、蛋白酶产生菌的筛选方法。 要求： 1、复习微生物学及实验过程所学到的微生物培养的方法和过程，了解影响微生物生长各种条件因素。 2、独立查阅相关资料，设计实验方案，并对实验所需的各种药品、玻璃仪器及分析设备列出清单，写出详尽的试验过程及需要。 3、三人一组，互相配合，开展实验，动手完成实验，并记录并分实验中的实验现象、数据，必要时及时修改试验计划。 4、总结试验数据，经教师认定后，撰写实验报告。 二、实验原理 淀粉酶是一类淀粉水解酶的统称，它能将淀粉水解成糊精等小分子物质并进一步水解成麦芽糖或葡萄糖，淀粉被水解后，遇碘不再变蓝色，因此可以根据淀粉培养基上透明圈的大小来判断所选菌株的淀粉酶活力。 蛋白酶也是一类重要的工业用酶制剂，它能将蛋白质分解成短肽甚至氨基酸。根据三氯乙酸能将酪蛋白变性从而产生沉淀这一原理，可在平板培养基上直接筛选蛋白酶产生菌株。产酶菌株能将酪蛋白水解成小分子物质，菌落周围不形成沉淀蛋白而出现透明圈，根据透明圈大小还能判断产酶活力。 本实验以淀粉酶或蛋白酶产生菌株的筛选为例，介绍发酵菌种的初步筛选方法。 三、实验主要仪器设备及材料 1.菌株：自然界中分离到的目的菌株 2.淀粉酶产生菌筛选培养基：蛋白胨1%，牛肉膏0.3%，氯化钠0.5%，可溶性淀粉0.2%。琼脂2%，pH 7.2-7.4。 3.蛋白酶产生菌筛选培养基：葡萄糖0.05,氯化钠0.5%，磷酸氢二钾0.05%，
(时间：30分钟，满分：100分) 一、选择题(每小题5分，共50分) 1．(2011·南充质检)下列关于黄色短杆菌的叙述，不．正确的是() A．黄色短杆菌用于赖氨酸生产时，不能合成高丝氨酸脱氢酶的理想菌株是诱变育种的成果 B．黄色短杆菌在大量合成谷氨酸时，培养基中碳源与氮源的比为3∶1，此时菌体种 群处于稳定期 C．由培养基的成分和发酵条件的控制可知，黄色短杆菌是异养需氧型，在自然界属于分解者 D．黄色短杆菌的性状主要由拟核DNA中的基因决定，其基因结构的特点是编码区是连续的，而黄色短杆菌质粒中的基因结构不具有此特点 解析：黄色短杆菌的拟核和质粒的基因的编码区都是连续的，不间隔的，没有外显子 和内含子之分。 答案：D 2．发酵工程的第一个重要工作是从混杂的微生物群体中选择优良的单一纯种，获得纯种的方法不包括() 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．利用高温高压消灭不需要的杂菌 D．根据微生物对抗生素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗生素 解析：利用高温高压消灭不需要杂菌的同时，也消灭了所需要的微生物。 答案：C 3．通过发酵罐发酵可大规模生产谷氨酸，生产中常用的菌种是好氧的谷氨酸棒状杆菌。下面有关谷氨酸发酵过程的叙述，正确的是() A．谷氨酸棒状杆菌只能通过无丝分裂方式进行繁殖，其可遗传变异只来源于基因突变B．发酵液中碳源和氮源比例为4∶1时有利于提高谷氨酸的产量 C．菌体中谷氨酸的排出，不利于谷氨酸的合成和产量的提高 D．发酵液中溶氧量与pH均可制约谷氨酸产量 解析：谷氨酸棒状杆菌属原核生物不可进行无丝分裂；发酵液中碳源与氮源比例为3∶1 时有利于提高谷氨酸产量；菌体中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和产量的提高。答案：D 4.如图中的曲线A为谷氨酸棒状杆菌的生长曲线，那么曲线B纵坐
精心整理实验一酸奶的制作与乳酸菌的活菌计数（5学时） 实验目的： 1、学习并掌握酸奶制作的基本原理与方法。 2、了解市售酸奶的生产工艺。 3、掌握乳酸菌活菌计数方法与操作。 实验原理： 乳酸菌在乳中生长繁殖，发酵分解乳糖产生乳酸等有机酸，导致乳的pH值下降，使乳酪蛋白在其等电点附近发生凝集。 乳酸菌属于兼性厌氧微生物，在无氧条件下生长繁殖较好，实验室条件下利用混菌培养的方法，尽可能让乳酸菌在无氧条件下 实验内容： 1、10% 2 3 4 5 6 1 2 7 8 9 1 2 3 121℃灭菌 10－1样品溶液；再从中取1ml至添加9.0ml无菌生理盐水三角瓶中，稀释至10－2，以此类推稀释至10－8，即稀释了1亿倍; ③、倒培养平板，从上述已稀释了1亿倍的乳酸菌悬液中取1ml，在无菌操作台上注入9.0cm培养皿中，再将已经灭了菌的保持 在52℃水浴锅中的呈溶解状态的培养基，倒入15毫升左右于培养皿中，全部浸到培养皿，与菌悬液充分混合均匀（倒入培养基后，马上用手转动培养皿，转动几下，让其混合均匀），然后等其凝固再移入培养箱中培养，注意最后一步倒平皿必须在超净台无菌操作，以免杂菌污染。每次稀释均要换灭好菌的移液管。 ④、培养条件：37℃恒温培养箱培养48～72h。 ⑤、培养完毕后，取出进行计数，因为是稀释了1亿倍，所以一个透明圈菌落代表1亿/克，如果有200个透明圈，则是200亿/ 克。 实验器材及试剂： 菌种：市售酸奶试剂：白糖奶粉培养基各成分
器材：培养箱、电炉、铝锅5L，培养皿，酸奶发酵瓶（自带） 实验结果： 1、详细描述自己制作的酸奶结果： 答：制作后酸奶与市场所售酸奶比较，比市场所售酸奶更稠密，酸奶的香味与酸味明显，制作成功 2、记录个人酸奶中各菌数测定的平行数据，计算最终平均值。 答：最终培养基上未出现乳酸菌菌落，全部为杂菌菌落，因此无法统计酸奶中的菌含量 3、同时用图片记录实验过程中各现象与结果并对图进行注释。 答：制备乳酸菌时，瓶子上方留有一部分空间，并未使乳酸菌完全处于无氧环境中发酵，但乳酸菌是兼性厌氧菌，因此在存在少量氧气的环境中，乳酸菌也可以生长，酸奶制备成功。但在平板接种时，由于污染杂菌，乳酸菌并未长出。乳酸菌计数失败。 思考题： 实验目的： 1 2 3 实验原理： 的一种， )， 细胞。 实验内容： 1 2 每置37℃控温摇床培养。转速200r·min-1，至芽孢率达90%以上时停止，约需24h。 3、固体发酵培养基：麸皮60%，稻草粉10%，玉米粉5%，豆粕25%，硫酸镁0.05%，硫酸铵0.5%，料水比为1:1.1。 4、三角瓶固体发酵培养： 每250mL三角瓶装量20-30g（湿重），固体发酵培养基原料试剂混合料，加水，料水比为1:1.1，搅拌均匀，培养基经121℃灭菌30min，降温后接种量为2%(V/M：V—液体菌种体积数，M—固体发酵培养基的质量)，然后置37℃培养箱中静止培养，间时拍打，使其均匀生长。至脱落芽孢率为80%以上时，停止发酵，约需48h。 （二）枯草芽孢菌活菌检测 ①、检测培养基：葡萄糖0.2%，NaCl0.5%，酵母膏0.5%，蛋白胨1%，琼脂粉2%，pH7.0。115℃灭菌20min，灭菌后放置水浴 52℃保温备用。 ②、稀释：取10克样品放入添加90ml无菌水的带玻璃珠的250ml三角瓶中，摇床180rpm震荡30min，即为10－1样品溶液； 再从中取1ml至添加9.0ml无菌生理盐水的三角瓶中，稀释至10－2，……以此类推稀释至10－8，即稀释了1亿倍;
课程名称：发酵工程综合 一、考试的总体要求 发酵工程原理与技术是生物工程专业一门最重要的专业核心课程。作为江南大学发酵工程、轻工技术与工程和生物工程专业硕士研究生入学考试的复试科目，考生应掌握发酵工程所涉及的生物化学和微生物学的基础理论知识和生物技术产业化过程涉及的工程知识，具备发酵工程相关的研究方法与技能，并要求对发酵工程研究领域的发展和前沿有一定的了解。要求考生掌握发酵工程的基本原理，具备一定的融汇贯通、独立思考的综合分析能力能力，主要考察学生分析和解决生物技术产业化中关键问题的能力。 二、考试的内容及比例 本课程考试内容涉及面较广，突出有关发酵过程的化学、生物学、生物化学和微生物学等基本原理，并结合工程学知识，内容包括发酵过程的微生物学和生物化学基本原理、发酵原辅料处理、培养基及其水的处理和无菌空气的制备，工业微生物菌种的扩大培养、各种发酵操作方式的工艺规律、下游工程的分离方法等发酵工程基础，发酵工业的主要设备的操作原理、性能及构造和设计方法以及固态发酵、基因工程菌发酵和动植物细胞培养等一些非常规发酵过程。具体考试内容和大致比例如下： 1、发酵工程的基本概念，约20%; 2、发酵原料的处理及培养基制备，约10%; 3、各种发酵操作方式的工艺原理和规律，约20%; 4、发酵过程的优化及其动力学研究，约10%; 5、发酵工程的装备，约10%;
6、下游工程的分离方法，约10%; 7、发酵工程的概况及其前沿进展，约20%。 三、试题类型及比例 1、名词解释：约15%; 2、填空或判断题：约15%; 3、简答题：约30%; 4、问答题（含计算题）：约40%。 四、考试形式及时间 考试形式为笔试。考试时间为3小时。 五、主要参考教材 1. 发酵工程原理与技术，李艳主编，高等教育出版社 2. 微生物工程工艺原理（二版），姚汝华主编，华南理工大学出版社