1.发酵工程的上游技术工艺流程划分包括哪几个部分？
答：优良菌种的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备。
2.简述微生物工程的发展史？
答：1）自然（天然）发酵时期
从史前到19世纪末，在微生物的性质尚未被人们所认识时，人类已经利用自然接种方法进行发酵制品的生产。
2）纯培养技术的建立时期
1900－1940年间，由巴斯德（Pasteur）和科赫（Koch）建立了微生物分离纯化和纯培养技术，可以认为纯培养技术的建立是发酵技术发展的第一个转折时期。
3）通气搅拌（好气性）发酵（工程）技术的建立时期
20世纪40年代初，随着青霉素的发现（1928年弗莱明(Fleming)发现青霉素，1965年获诺贝尔医学生理学奖。），抗生素发酵工业逐渐兴起。通气搅拌发酵技术的建立是发酵工业发展史上的第二个转折点。
4）人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术的建立时期
20世纪60年代，随着生物化学、微生物生理学和遗传学的深入发展，科学家在深入研究微生物代谢途径和氨基酸生物合成的基础上，通过对微生物进行人工诱变，得到适合于生产某种产品的突变类型，再在人工控制的条件下培养，即利用调控代谢的手段进行微生物菌种选育和控制发酵条件，从而大量生产出人们所需要的产品。
5）发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立时期
20世纪80年代以来，随着学科之间的不断交叉和渗透，微生物学家开始用数学、动力学、化学工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，使得对发酵过程的控制更为合理，新工艺、新设备层出不穷。如日本的塔式连续发酵设备、法国L-M型单级连续发酵槽等。在一些国家，已经能够自动记录和自动控制发酵过程的全部基本参数，包括温度、pH值、罐压、溶解氧、氧化还原电位、空气流量、CO2含量、泡沫等，明显提高了生产效率。
6）与基因操作技术相结合的现代发酵工程技术阶段时期
20世纪80年代以后，由于DNA体外重组技术的建立，使发酵工业进入了进入了一个崭新的阶段，即以基因工程为中心的生物工程时代，新产品层出不穷。
3.工业生产用微生物菌种保藏方法有哪些？如何防止菌体退化？
答:保藏方法：定期移植低温保藏，液氮超低温保藏法，甘油低温保藏法，沙土保藏法，麸皮保藏法，蒸馏水保藏法，冷冻干燥保藏法。
菌种退化是指整个菌体在多次接种传代过程中逐渐造成菌种发酵力或繁殖力下降或发酵产物得率低的现象。
措施：1）控制传代次数
2）创造良好的培养条件
3）利用不易衰退的细胞传代
4）采用有效的菌种保藏方法
5）合理的育种
6）选用合适的培养基
4.影响菌种质量的主要因素有哪些？
答：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。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.简述淀粉水解糖的制备方法？
答：1）酸解法：是以酸（无机酸或有机酸）为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
优点：生产方法简单易行，对设备要求简单，水解时间短，设备生产能力大。
缺点：要求耐腐蚀、耐高温的设备，有副反应转化率降低，淀粉颗粒大小要均匀，浓度不宜过高
2）酶解法(双酶水解法）：第一步“液化”，是利用a-淀粉酶将淀粉液转化为糊精及低聚糖，是淀粉可溶性增加；第二步“糖化”，是利用糖化酶将糊精或低聚糖水解转变为葡萄糖。
优点：反应条件温和，转化率高，糖液营养物质丰富可简化发酵培养基的组成，制得的糖液颜色浅、较纯净、无苦味、质量高有利于糖液的精制。
缺点：反应时间长，设备多，糖液过滤困难
3）酸酶结合水解法：包括酸酶法和酶酸法
注：转化率及消耗时间：双酶水解>酸酶法>酸解法
6.为什么青霉素的前体物质（苯乙酸）不宜一次添加过多，而需要采用分批间歇添加或连续滴加的方法加入？
答：因为苯乙酸和大多数前体物质一样对生产菌体有毒，浓度过大队菌体的生长不利，并且添加过多容易引起挥发和氧化。
7.举例说明抗生素工业在发展过程中常用促进剂和抑制剂的作用？
答：
①“九二0”：促进某些放线菌的生长的发育，缩短发酵周期或提高抗生素发酵单位
②巴比妥药物：能增加链霉素产生菌的菌丝抗自溶能力
③硫氰化苄：降低菌在三羧循环中的酶活力，而增加戊糖代谢，使之更利于四环素的合成
④聚乙烯醇：改善通气效果，进而促进发酵单位提高
8.培养基灭菌常有哪些方法？大工业发酵生产用发酵液的灭菌方法常采用合法？
答：培养基灭菌：
①干热灭菌法：焚烧—最彻底的灭菌方法；烧灼—直接用火焰灭菌方法；干烤—加热160-180℃2小时。
②湿热灭菌法：加压蒸汽灭菌法（最有效的灭菌方法121 ℃20~30分钟）；煮沸消毒法（水煮100 ℃5分钟(繁殖体)~2小时(芽胞)）；巴氏消毒法（较低的温度（61 ℃30分钟）杀灭致病菌）。
③射线灭菌法：通常用紫外线、高速电子流的阴极射线、X射线和γ射线等进行灭菌，以紫外线最常用。紫外线穿透力低，只能用于表面灭菌，对固体物料灭菌不彻底，不能用于液体物料灭菌，一般用于无菌室、培养间等空间灭菌。
④化学药品灭菌法：生产车间环境灭菌，人们接种操作前双手的灭菌等，都必须采用化学药品灭菌法。化学药品灭菌的使用方法，根据灭菌对象不同有浸泡、添加、擦拭、喷洒、气态熏蒸等。发酵工业中常用的化学药品灭菌剂有高锰酸钾溶液、漂白粉、75％酒精溶液、新洁尔灭和杜灭芬、甲醛、戊二醛、过氧乙酸、焦碳酸二乙酯、酚类、抗生素等。
发酵液的灭菌：
11.试比较说明连续灭菌比分批灭菌具有哪些优势？
①可采用高温短时灭菌，培养基受热时间短，营养成分破坏少，有利于提高发酵产率。
②发酵利用率高
③蒸汽负荷均衡
④采用板式热器时，可节约大量能量
⑤适宜自动控制，劳动强度小
14.简要分析柠檬酸发酵基质中，锰离子浓度的改变是如何影响黑曲霉对柠檬酸合成的。答：锰离子缺乏时，蛋白质和RNA转换过程中细胞蛋白的再合成受阻，导致细胞内NH4+浓度升高，减少柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制，从而促进EMP途径的畅通。
15.概况说明柠檬酸的发酵积累机制及物质分离提纯精制过程。
答：积累机制：
①Mn+缺乏，抑制蛋白合成，导致NH4+浓度升高，解除柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制，促进EMP途径的畅通。
②由于丙酮酸羧化酶是组成酶，不被调节控制。
③丙酮酸氧化脱羧生产乙酰CoA和CO2固定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，增强啦合成柠檬酸的能力。
④由于顺乌头酸水合酶在催化是建立啦以下平衡：
⑤柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90:3:7 同时控制Fe2+含量是，顺乌头酸酶活力降低，使柠檬酸积累。
⑥随着柠檬酸的积累，pH降低到一定程度时，使顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活，更有利于柠檬酸的积累及排出细胞外。
提纯精制过程：
○1发酵液的预处理即去除细胞及不溶性物质，主要单元操作是离心和过滤
○2产品的提取主要单元操作方法有萃取、吸附和蒸发。
○3产品的精制主要单元操作方法有层析法、膜分离法、离子交换法、沉淀法、电泳法等。
○4产品的最后加工主要单元操作方法有结晶、干燥蒸馏等。
18.什么是分批补料培养方法（FBC），与传统分批培养比较，有何特点与作用.
答：分批补料培养：是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加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。
特点：①可以解除底物抑制、产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏；
②可以避免在分批发酵中因一次投料过多造成细胞大量生长引起的一切影响，改善发
酵液流变学的性质；
③可用作为控制细胞质量的手段，以提高发芽孢子的比例；
④可作为理论研究的手段，为自动控制和最优控制提供实验基础。同连续发酵相比，FBC不需要严格的无菌条件，产生菌也不会产生老化和变异等问题，适用范围也比连续发酵广泛。
作用：1)可以控制抑制性底物的浓度，获得高浓度的产物。
2）可以解除或减弱分解代谢产物的阻遏
3）可以使发酵过程最佳化
19.以乳糖和G为例，说明快速利用利用C源，缓慢利用C源对发酵过程的影响。
答：对于青霉素的发酵，在迅速利用葡萄糖培养基中，葡萄糖能较迅速地参与代谢、合成菌体，产生的分解代谢产物却阻遏产物的合成，使得青霉素合成量很少：相反，在缓慢利用的乳糖培养基中，菌体缓慢利用乳糖，有利于延长代谢产物的合成，使得青霉素的产量明显增加。
21.平板划线法的操作步骤：先将经灭菌的固体培养基倒入灭菌的平板中置培养箱37°C,保温24h，检查无菌后，将待测样品在无菌平板上划线，分别置37°C、27°C培养，以适应嗜中温和低温菌的生长，一般在8h后可观察
23.双层平板培养基检测噬菌体的污染：培养基中低底层为肉汁琼脂培养基，上层减少琼脂用量。先将灭菌的底层培养基熔后倒平板，凝固后，将上层培养基熔解并保持40°C，加生产菌作为指示菌和待测样品混合后迅速倒在底层平板上，置培养箱保温培养，经12—20h 培养，观察有无噬菌体产生.
24.固定化酶：用物理或化学方法处理水溶性的酶使之变成不溶于水或固定于固相载体的但仍具有酶活性的酶衍生物。固定化酶不但仍具有酶的高度专一性和高催化效率的特点，且比水溶性酶稳定，可较长期使用，具有较高的经济效益。
固定化细胞：固定化细胞是指固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围进行生命活动（生长、繁殖和新陈代谢等）的细胞。
特点：酶活性稳定性增强，酶促效率明显增高，具有多步没反应特低，反应时不需添加辅助因子，细胞透性增强，热稳定性增强，易产生副反应。
染菌率：一年内发酵染菌的批数与总投料批次数之比乘以100 %得到的百分率。
微生物生物技术重点 第一章 1 发酵的概念 传统概念：指酵母作用于果汁或发芽谷物，进行酒精发酵时产生CO2的现象。 生物学概念：发酵是指微生物在无氧条件下分解代谢有机物质释放能量的过程。（生化）工业生物学家概念：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程 现代概念：培养生物细胞（含动植物和微生物）来制取产物的所有过程 2 生物工程（Microbial engineering ）是利用微生物的特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系；是将传统发酵与现代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现代发酵技术。 发酵工程的发展简史 1、传统的发酵时期——天然发几千年 酒（古埃及龙山文化）啤酒、黄酒、酱油、泡菜等 特点 多数产品为嫌气性发酵 非纯种培养 单凭经验传授技术，使产品质量不稳定 （不了解微生物与发酵的关系） 2、近代发酵工程时期——纯培养技术 1665 英国物理学家Robert Hooke（罗伯特·胡克）细胞壁 1680 荷兰列文·虎克(Antonie vanLeeuwenhoek) 活细胞人类认识到微生物的存在 特点 多数产品为嫌气性发酵 非纯种培养 单凭经验传授技术，使产品质量不稳定 （不了解微生物与发酵的关系） 由天然发酵阶段转向纯培养发酵（第一次转折 过程特点 产品的生产过程较为简单，对生产要求不高，规模不大 3、近代发酵工程时期——深层培养技术 出现于20世纪40年代，以抗生素的生产为标志青霉素的发现与大量需求 表面培养法(surface culture) 效价40U/mL，纯度20%，收率30% 二战期间，青霉素发酵生产成功 青霉素发酵生产的成功，给发酵工业带来两大功绩： 开拓了以青霉素为先锋的庞大抗生素发酵工业 建立深层培养法（submerged fermentation），把通气搅拌技术引入发酵工业。它使得需氧菌的发酵生产从此走上了大规模工业化生产途径。通气搅拌液体深层发酵技术是现代发酵工业最主要的生产方式 机械搅拌通气发酵技术的建立是第二次转折 4、近代发酵工程时期——代谢控制发酵技术 定义：以动态生物化学和微生物遗传学为基础，将微生物进行人工诱变，得到适合于生产某种产品的突变株，再在人工控制的条件下培养，即能选择性地大量生产人们所需要的物
一、名词解释 1传统发酵工程：通过微生物生长的繁殖和代谢活动，产 的生物反应过程。 将DNA重组细胞融合技术、酶工程技 综合对 发酵过程控制、优化及放大 指迄今所采用的微生物培养分离及培养 微生物。（特别是极端微生物） 4富集培养主要方法：是利用不同种类的微生物其生长繁 求不同，如温度、PH、培养基C/N 等，是目的微生物在最适条件下迅速生长繁殖，数量增加， 成为人工环境下 的优势种。方法：⑴控制培养基的营养成 消毒仅仅是杀死生物体或非生物体表 死营养细胞，而不能杀死细菌芽孢和 真菌孢子等，特别适合与发酵车间的环境和发酵设备、器 具的灭菌处理。灭菌杀灭所 有的生命体，因此灭菌特别适 的灭菌处理。 法及其区别：湿热灭菌法：指将物品置 高压饱和蒸汽、过热水喷淋等手段使微生 物菌体中的蛋白质、核酸发生变性而杀灭微生物的方法。 该法灭菌能力强，为热力灭菌中最有效、应用最广泛的灭 菌方法。药品、容器、培养基、无菌衣、胶塞以及其他遇 高温和潮湿不发生变化或损坏的物品，均可采用本法灭 菌。干热灭菌法：指将物品置于干热灭菌柜、隧道灭菌器 等设备中，利用干热空气达到杀灭微生物或消除热原物质 的方法。适用于耐高温但不宜用湿热灭菌法灭菌的物品灭 菌，如玻璃器具、金 属制容器、纤维制品、固体试药、液 用本法灭菌。 即在规定温度下杀死一定比例的微生物所用 8致死温度：杀死微生物的极限温 在致死 微生物所需要对 的致死时间。 制好的培养基放入发酵罐或其他装置中， 基和所用设备一起（实罐灭菌）进 行灭菌 10连续灭菌：将配制好的培养基向发酵罐等培养装置输 热、保温盒冷却等灭菌操作过程。 是指将 冷冻干燥管，沙土管中处于休眠 状 入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐 逐级扩大培养而和质量的纯种的过程 纯培养物称为种是指种子的 龄：是指种子始移入下一级 的培养是指移入的种子液体积和 影响呼吸所能允许的最低溶氧浓 13稀释度D：单位时间内连续连续流入发酵罐中的新鲜 的培养总体积的比值。 把导致菌体开始从系统中洗出时的稀 发酵过程中，引起温度变化的原因是由 于 生的净物在生长 繁殖过程中，本身产生的耗氧培养 的 发酵罐都有一定功率的做机械 运动，造成液体之间、液体与设备之间的摩擦，由此产生 。 依靠无菌压缩空气作为液体的提升力， 翻动实现混合和传质传热过程。其 特点是结构简单，无轴封，不易污染，氧传质效率高，能 耗低，安装维修方便。缺点：不适合高粘度或含大量固体 感菌体的生产。 培养基中某些成分的加入有助于 生长因子、前体。产物抑制和促进剂。 微生物生长不可缺少的微量的有机物质，不是 必需。 18前体：指加入到发酵培养基中能直接被微生物在生 物 到产物分子中去，其自身的结构并没有多 大变化，但是产物的产量却因其加入而有较大提高的一类 那些细胞生长非必需的，但加入 量的一些物质，常以添加剂的形式 20 分批发酵（序批式发酵）：指一次性投料、接种直到发 留在发酵罐内。 在发酵过程中，连续向发酵罐流加培养基， 培养液。 搅拌器输入搅拌液体的功率，具 用以客服介质阻力所需用的功 率。 23供氧：指空气中的氧气从空气泡里通过气膜、气液 界 液体主指氧气从液体主流通 内。 生产菌种或选育过程中筛选出来的优良 传代和保藏之后，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。 25氨基酸发酵：指合成菌体蛋白质的氨基酸脱离其正 常 是对产品 使污染物 产生量、流失量和治理量达到最小，使资源充分利用。② 末端治理：把环境责任放在保护研究、管理等人员身上， 产生的污染物的 处理上，总是处于一种被动的、消极的地位。③因为工业 生产无法完全避免污染的产生，推行清洁生产的同时还需 要末端治理。 二、选择填空 1染菌概率：在实际生产过程中，要实现每批次发酵都 完 染几乎是不可能的，一般采用“染菌概率” 一般 为10-3 ①细菌②放线菌③酵母菌④霉菌⑤未培养 采集样品→样品预处理→目的菌富 酵性能鉴定→菌 种保藏 层的微生物数量最多，秋季采土样 物理方法、化学方法、诱饵法。 因突变；直接原因：连续 传 菌种保藏方法：①斜面低温保藏法②砂土管保藏法 ③冷 液保藏法⑥液体 石蜡保藏据微生物生理、生化特点，人为地 于不活泼、生长繁殖受抑制的 持菌种存活率②减少变异③保 持 优良性状 7液氮超低温保藏法：原理：在超低温（-130℃）状态下 延续，且不发生 加保护剂（甘油等）制成菌悬液封于安瓿管内 温速度的冻结后，贮藏在-150～-190℃液氮冰箱内；特 点：适合各类微生物①适合各类微生物②保存时间长③需 特殊设备④操作较复杂 8培养基成分： ①碳源（糖类，导致PH下降；油和脂肪， ，导致PH上升）②氮源（有机、无 量元素④水⑤生长调节物质。 ⑴一般首先是通过单因子实验确定培养基成 因子实验确定培养基个组分及其适宜的浓 度；⑵响应面分析法对培养基进行优化①最陡爬坡实验 10检测染菌方法：镜检查法 ②平板划线培养检 法④发酵过程异常现象观察法(溶 CO 2、粘度）。 种子带菌②过滤空气带菌③设备的 培养基霉菌不彻底⑤操作不当⑥噬 干热灭菌法，湿热灭菌法，射线灭菌法， 除菌法，火焰灭菌法 13空气除菌方法：辐射杀菌，加热杀菌，静电除菌，过 乙醇发酵；部分相关型，中间 复杂发酵类型：抗生 15DO值只是发酵与 配合起OUR： CER：CO2 的 产品的质量和经济效 式、固定化、 指在一定的搅拌转速下，在搅拌罐中增 加而漩涡基本消 18发酵罐构件：搅拌器，挡板，空气分布器，换热装置。 罐的基本体积上升，单位发酵液 清洁生产过程，清洁产品和 理，改进生产工艺，废 20工艺技术改革方式：改变原料，改进生产设备，改革 经济效益，环境效益，社会效 ，反应过程，后 23总成本费用=成本+销售费用+管理费用+财务费用 ①气泡与包围着气泡的液体之 间 体分子处于层流状态，氧气以 浓度差方式透过双膜，任何一点的氧浓度 氧分压相等；② 在双膜之间的界面上，氧分压与溶于液体中的氧浓度处于 平衡状态；③氧传递过程处于稳定状态时，传递途径上各 间而变化。 为了提高分离效率，通常富集培养课增加 数量。 是为了获得大量的活力强的种子，以便 中尽可能的缩短延迟期，种子最好 是在对数生长期接种。 27. S0 为底物初始St为发酵时间为t时底物的 残留 小。 、传热及混合效 30发酵罐放大极限为100级 成本的20% ~30% 32酒精发酵原料：淀粉质原料、糖质原料、纤维质原料。 三、简答 1影响微生物耗氧因素：①微生物本身遗传特征的影响 菌龄④发酵条件⑤代谢类 影响③碳氮比对菌体代谢调节的重要性④ PH对不同 3发酵工艺过程：①用作种子扩大培养及发酵生产的各 种 基、发酵罐及其附属设备的灭菌； ③扩大培养有活性的适量纯种，以一定比例形成大量的代 谢产物；④控制最适的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； 酵过程中所产生的三废物质。（P8图） ①能在廉价原料制成的培养基上生长，且 生 量高、易于回收；②生长较快，发酵周期 短；③培养条件易于控制；④抗噬菌体及杂菌污染的能力 强；⑤菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的 稳定；⑥对放大设备的适应性强；⑦菌种不是病原菌，不 性物质和毒素。 必须提供合成微生物细胞和发酵产 少培养基原料的单耗，即提高 单位营养物质的转化率。③有利于提高产物的浓度， 以提 高单位容积发酵罐的生产能力。④有利于提高产物的合成 速度，缩短发酵周期。⑤尽量减少副产物的形成，便于产 物的分离纯化，并尽可能减少“三废”物质。⑥原料价格 低廉，质量稳定，取材容易。⑦所用原料尽可能减少对发 酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能 ①原材料质量：生产过程中经常 其主要原因在于原材料质量 波动；②培养温度：温度对多数微生物的斜面孢子质量有 显著影响；③湿度：斜面孢子培养基的湿度对孢子的数量 和质量都有较大影响。湿度低，孢子生长快；湿度高，孢 子生长慢；④通气与搅拌：在种子罐中培养的种子除保证 供给易于利用的营养物质外，应有足够的通气量，以保证 菌种代谢的正常，提高种子的质量；⑤斜面冷藏时间：斜 面冷藏时间对孢子的生产能力有较大影响，通常冷藏时间 越长，生产能 力降低越多；⑥培养基：一般来说，种子罐 是培养菌体的，培养基的糖分要少而对微生物生长起主导 作用的氮源要多，而且其中无机氮源所占比例要大些；⑦ pH：各种微生物都有自己生长和合成酶的最适pH，为了 达到微生物的打了繁殖和酶合成的目的，培养基必须要保 ①能在廉价原料制成的培养基上生长，且 生 量高、易于回收；②生长较快，发酵周期 短；③培养条件易于控制；④抗噬菌体及杂菌污染的能力 强；⑤菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的 稳定；⑥对放大设备的适应性强；⑦菌种不是病原菌，不 性物质和毒素。 ①分批作业操作简单，周期短，染菌 程产品质量易控制；②不利于测定其 过程动力学，存在底物限制或抑制问题，出现底物分解阻 遏效应以及二次生长现象；③对底物类型及初始浓度敏感 的次级代谢产物如一些抗生素等就不适合采用分批发酵； ④营养层分很快耗竭，无法维持微生物继续生长和生产； ①添加新鲜培养基，克服养分不足所 延长对数期生长期，增加生物量 等；②长时间发酵，菌种易变异，易染菌；③操作不当， 新加入的培养基与原有培养基不易完 全混合。 10补料分批发酵优缺点：①可以解除底物的抑制，产 物 应；③避免在分批发酵中因 一次性投糖过多造成细胞大量生长，耗氧量过多，以致通 风搅拌设备不能匹配的状况；③菌体可被控制在一 续的过度态阶段，可用来作为控制细胞质量的手段 ①无菌要求低；②菌体变异 11分批补料发酵的应用：①消除分解阻遏作用，保障通 浓度培养基的抑制作用并延 配置合适的培养基，调节培养基初始 使其具有很好的缓冲能力；②培养过程 中加入非营养物质的酸碱调节剂；③培养过程中加入基质 性酸碱调节剂；④加入生理酸性或碱性盐基质；⑤将pH 控制与代谢结合起来，通过补料来控制pH。 13搅拌式、气升式结构特征及其应用：①搅拌式： 带有 机 械搅拌的作用是使发酵液充分混合，保持液体中的固性物 料呈悬浮状态，并能打破空气气泡以提高气液间的传氧速 率。较适合对剪切力生长，不适于高粘度或 含大量固体的培依靠无菌压缩空气作为 液体的提升力，下翻动实现混合和传 质传热过程，特点是结构简单、无轴封、不易污染、氧传 质效率高、能耗低、安装维修方便。 14清洁生产与末端治理 的比较：①清洁生产：是对产品 使污染物 量和治理量达到最小，使资源充分利用。② 把环境责任放在保护研究、管理等人员身上， 产生的污染物的 处理上，总是处于一种被动的、消极的地位。③因为工业 生产无法完全避免污染的产生，推行清洁生产的同时还需 15味精清洁生产工艺优点：①取消离子交换工艺，减少 温结晶，节约大量冷冻 耗电；③因为采用闭路循环工艺，除了副产品中夹带少量 目标产物外，没有其他损失，故产品得率高；④实现物料 主体闭路循环，达到经济、环境和社会效应的三统一；⑤ 冷凝水可循环作为工艺用水，实现废水零排放。
发酵工程复习题库 一、填空题（常为括号后2－4字） 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（ ）化学消泡和（ ）机械消泡两种。。 8. 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。 9. 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。 10. 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。 11. 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。 12. 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。 13. 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；（ ） 基因重组和定向育种 等。 14. 肠膜明串珠菌进行异型乳酸发酵时，产物为（ ）乳酸；（ ）乙醇；CO2。 15. （ ）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。 16. 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。 17. 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。 18. 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。 19. 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。 20. 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。 21. 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。 22. 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。 23. 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。 24. 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。 25. 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。 26. 液体培养基中加入CaCO3的目的通常是为了调节（ ）pH 值。 27. 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、（ ）液氨等作为氮源。 () X c Q r O ?=2
第一章，绪论 一、填空： 微生物工程可分为发酵和提纯两部分，其中以发酵为主。 化学工程与发酵工程的本质区别在于化学工程利用非生物催化剂，发酵工程利用生物催化剂---酶。 二、判断： 发酵产品是经微生物厌氧生物氧化过程获得的。错 三、课后思考题： 1、发酵的定义：利用微生物的新陈代谢作用，把底物（有机物）转化成中间产物，从而获得某种工业产品。（工业上定义、广义、有氧无氧均可） 2、发酵流程： 3、比拟放大的基本过程：斜面菌种－摇瓶试验(培养基、温度、起始pH值、需氧量、发酵时间)－小型发酵罐－中试－大规模工业生产 4、发酵工程的发展经历了哪几个阶段？ 1.）自然发酵时期 2）纯培养技术建立(第一个转折期) 3）通气搅拌的好气性发酵工程技术建立(第二个转折期) 4）人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术建立(第三个转折期) 5）发酵动力学、连续化、自动化工程技术的建立(第四个转折期) 6）生物合成和化学合成相结合工程技术建立(第五个转折期) 5、微生物工业发展趋势 1）、几个转变 分解代谢→合成代谢 自然发酵→人工控制的突变型发酵→代谢控制发酵→通过遗传因子的人工支配建立的发酵（如工程菌） 2）、化学合成与生物合成相结合 3）、大型、连续化、自动化发酵 发酵罐的容量可达500t，常用的也达20-30t。 4）、人工诱变育种和代谢控制发酵
微生物潜力进一步挖掘，新菌株、新产品层出不穷。 5）、原料范围不断扩大 石油、植物淀粉、天然气、空气、纤维素、木质素等 6、举例说明微生物工业的范围 酿酒工业（啤酒、葡萄酒、白酒） 食品工业（酱、酱油、食醋、腐乳、面包、酸乳） 有机溶剂发酵工业（酒精、丙酮、丁醇） 抗生素发酵工业（青霉素、链霉素、土霉素等） 有机酸发酵工业（柠檬酸、葡萄糖酸等） 酶制剂发酵工业（淀粉酶、蛋白酶等） 氨基酸发酵工业（谷氨酸、赖氨酸等） 核苷酸类物质发酵工业（肌苷酸、肌苷等） 维生素发酵工业（维生素B12、维生素B2等） 生理活性物质发酵工业（激素、赤霉素等） 名贵医药产品发酵工业（干扰素、白介素等） 微生物菌体蛋白发酵工业（酵母、单细胞蛋白） 微生物环境净化工业（利用微生物处理废水等） 生物能工业（沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等能源物质） 微生物治金工业（微生物探矿、治金、石油脱硫等） 第二章发酵基础知识 1、写出生产以下产品的主要菌种： 啤酒（啤酒酵母）、黄酒（霉菌（根霉、曲霉）、酵母菌、细菌）、味精（谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌）、柠檬酸（黑曲霉）、食醋（霉菌、酵母菌、醋酸菌）、酸奶（乳酸菌（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳酸链球菌）） 2、发酵工艺控制中，主要应监控温度、pH值、溶解氧、 泡沫、氧化还原电位等。 3、概念：单菌发酵: 现代发酵工业中最常见，传统发酵工业中很难实现。 混合菌发酵: 自然发酵和人工接种发酵 液态发酵: 发酵基质呈流动状态，如啤酒发酵、柠檬酸发酵等。 固态发酵: 发酵基质呈不流动状态。如固态酱油发酵、米醋发酵、大曲酒（白酒）发酵等。半固态发酵: 发酵基质呈半流动状态，如黄酒发酵、传统稀醪酱油发酵等。 4、发酵产品主要类型 微生物菌体、代谢产物、酶 5、如何理解：传统工艺，原料决定菌种；现代工艺，菌种决定原料？ 传统工艺，原料决定菌种：传统工艺中，发酵原料是一种选择培养基。 传统工艺就是利用这种选择作用，把自然界带入的各种野生菌，在发酵基质上进行选择富集培养，这些微生物生长和代谢的结果可生产出有特殊风味的食品。 现代工艺，菌种决定原料：在使用纯种发酵剂前，我们必须对原料进行灭菌，以防止其他杂菌对发酵的干扰。 6、发酵产品主要有哪些附加值 1）发酵有利于食品保藏食品发酵后，改变了食品的渗透压、酸度、水的活性等，从而抑制了腐败微生物的生长，有利于食品保藏。 2）发酵产品有保健作用有些食品经过微生物发酵后，不仅能产生酸类和醇类等，还能产生某些抗菌素可抑制致病菌和肠内腐败菌。
一．名词解释 1.前体：某些化合物被加入培养基后，能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量，这类小分子物质被称为前体。如在青霉素的发酵生产中，苯乙胺及其衍生物和一些脂肪酸的前体可以被优先结合到青霉素分子中去，它们是青霉素分子的组成部分。并且加入的这类分子不同，除可以提高产量外，还可以形成不同的青霉素。 2.聚合度：衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以n表示;以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含单个结构单元数目。由于高聚物大多是不同分子量的同系物的混合物，所以高聚物的聚合度是指其平均聚合度。 3.增效反馈调节：又称合作反馈抑制，在分支代谢途径中，当两个分支的末端产物同时存在时，反馈抑制明显强于只有一种末端产物存在时的作用。也就是1+1>2的效果。 4.共同中间体：是指既是生产初级代谢产物的中间体也是生产次级代谢产物的中间体。 5.分批发酵：又称分批培养，即在一个密闭系统内一次性投入有限数量的营养物进行培养的方法。在以后微生物的整个生长繁殖过程中，除加氧气、消泡剂及控制pH值外，不再加入任何其他物质，因此这是一种非恒态的培养方法。 6.倒种法：种子罐数量较少，当菌种不够对多个发酵罐接种使用时，一个发酵罐加入全部菌种培养后，一罐分两罐，再补加培养基进行发酵。 7.临界氧浓度：是指不影响微生物呼吸的最低溶氧浓度，和菌种的种类、大小、生长状态等有关。 8.半合成抗生素：一部是微生物合成，另一部分是用化学方法或生物方法进行修饰而成的衍生物。 9.化学耗氧量：又称化学需氧量，简称COD。是指在一定条件下，水体中存在的能被一定的氧化剂（如高锰酸钾和重铬酸钾）所氧化还原性物质的量，通常用mg/L来表示。COD是表示水体有机污染的一项重要指标，能够反应水体的污染程度。化学耗氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。 10.抗生素的效价单位：指每毫升或每毫克中所含某种抗生素的有效成分的多少，其有三种表示方法：一是稀释单位，是将抗生素配成溶液，逐步进行稀释，以抑制某一标准菌株生长发育的最高稀释度（即最小剂量）作为效价单位；二是重量单位，是以抗生素的有效成分（即生理活性部分）的重量作为抗生素的效价单位，即1微克作为一个效价单位；三是特殊单位，某些抗生如青霉素G钠盐1毫克定为1667单位，另外，为了生产科研的方便而规定的，链霉素、土霉素等其效价基准都是以1毫克作1000单位计算。 11.抗菌谱：是指某种抗生素所能抑制或杀灭病原体的范围及其所需要的剂量称之为该种抗生素的抗菌谱。 12.发酵热：引起发酵过程中温度变化的原因是在发酵过程中所产生的热量，叫做发酵热。发酵热=生物热+搅拌热-蒸发热-显热-辐射热 13.生物热：是指微生物在生长繁殖过程中本身所产生的大量的热，主要来源是培养基中的碳水化合物、脂肪和蛋白质被微生物分解成二氧化碳、水和其他物质时释放出来的。
发酵工程复习资料重 点
发酵工程（Fermentation Engineering）的定义 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服务的一门科学。 淀粉质原料进行蒸煮的目的是使植物组织和细胞膜彻底破裂，淀粉成为溶解状态进行液化；同时对进料进行灭菌；排除原料中的一些不良成分及气味。 为了实现这些目的，蒸煮设备必须达到下列要求： (1)能使淀粉细胞完全破裂，淀粉溶解成均匀的糊状物； (2)尽量减少淀粉和糖分的损耗，避免产生其它不必要的有害的化学变 化； (3)节省蒸汽，减少热损失； (4)设备能承受较高的压力，具有耐磨性，能使物料在锅内充分翻动，受 热均匀； (5)结构简单，操作方便，投资少。 连续蒸煮有低温长时间的罐式连续蒸煮，中温的柱式连续蒸煮和高温短时间的管式连续蒸煮 后熟器 在连续蒸煮中，后熟器是利用经加热器或蒸煮锅(罐)加热后的料液余热，在一定压力和温度下维持一定时间的继续蒸煮，因此，后熟器又称维持器。对后熟器的要求是，料液在后熟器中的整个截面上均匀地由下向上推动，力求做到先进先出。
真空冷却指的是醪液在一定的真空度下（即醪液进入负压状态）醪液本身产生大量蒸气（二次蒸气），并被抽出，这样便消耗了醪液大量的热量，因而醪液很快冷到与真空度相应的温度，这种醪液冷却法就称为真空冷却 糖化设备主要是糖化罐，其容积按1m3的糖化醪需要的1.3m3容积来计算。其旋转方向与冷却水在蛇管中水流的方向相反 ?连续糖化罐的作用是连续地把糊化醪与水稀释，并与液体曲或麸曲乳混 合，在一定温度下维持一定时间，保持流动状态，以利于酶的活动。二级真空冷却的连续糖化法。对蒸煮醪的前冷却和后冷却均采用真空冷却的糖化工艺，叫二级真空冷却糖化法 发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。 ?1．按微生物生长代谢需要分类： ?好气：抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸，维生素等产品是在好气发酵罐 中进行的；需要强烈的通风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系 数； ?厌气：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌气发酵罐。不需要通气。 ? 2. 按照发酵罐设备特点分类： ?机械搅拌通风发酵罐：包括循环式，如伍式发酵罐，文氏管发酵罐，以 及非循环式的通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。
一、选择题（多项或单项） 1．发酵工程得前提条件就是指具有( A )与( E C)条件 A、具有合适得生产菌种 B、具备控制微生物生长代谢得工艺 C．菌种筛选技术D、产物分离工艺E．发酵设备 2．在好氧发酵过程中，影响供氧传递得主要阻力就是（ C ） A．氧膜阻力 B．气液界面阻力 C．液膜阻力 D．液流阻力 3．微生物发酵工程发酵产物得类型主要包括: ( ABC ) A、产物就是微生物菌体本身 B、产品就是微生物初级代谢产物 C、产品就是微生物次级代谢产物 D、产品就是微生物代谢得转化产物 E、产品就是微生物产生得色素 4．引起发酵液中pH下降得因素有：( BCDE ) A、碳源不足 B、碳、氮比例不当 C、消泡剂加得过多 D、生理酸 性物质得存在E、碳源较多 5．发酵培养基中营养基质无机盐与微量元素得主要作用包括: (ABCD ) A、构成菌体原生质得成分 B、作为酶得组分或维持酶活性 C、调节细胞渗透压 D、缓冲pH值 E、参与产物得生物合成6．在冷冻真空干燥保藏技术中，加入5%二甲亚砜与10%甘油得作用就是（B ） A 营养物 B 保护剂 C 隔绝空气 D 干燥 7．发酵就是利用微生物生产有用代谢产物得一种生产方式，通常说得乳酸发酵属于（ A ） A、厌氧发酵B．氨基酸发酵C．液体发酵D．需氧发酵 8．通过影响微生物膜得稳定性，从而影响营养物质吸收得因素就是（ B ） A、温度 B、pH C、氧含量D．前三者得共同作用 9．在发酵工艺控制中，主要就是控制反映发酵过程中代谢变化得工艺控制参数，其中物理参数包括：( ABCD ) A、温度 B、罐压 C、搅拌转速与搅拌功率 D、空气流量 E、菌体接种量10．发酵过程中较常测定得参数有：( AD ) A、温度 B、罐压 C、空气流量 D、pH E、溶氧 二、填空题
一、发酵工程与传统酿造、化学工程相比特点是：发酵是生物体自身进行的反应 与传统酿造相比： 1、发酵过程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够在发酵设备中 一次完成； 2、反应通常在常温常压下进行，条件温和，耗能少，设备较简单； 3、原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品、工业废水或可 再生资源，微生物本身能有选择地摄取所需的物质； 4、容易生产复杂的高分子化合物，能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行 氧化、还原、官能团引入或去除等反应； 5、发酵过程中需要防止杂菌污染，大多情况下设备需要进行严格的冲洗、灭菌， 空气需要过滤等。 二、与化学工程相比（发酵工程的一般特征）： 1）作为生化反应，通常在常温常压下进行，因此没有爆炸之类的危险，各种设备都不必考虑防爆问题，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，只要不含毒物，一般无精制的必要，微生物本身就有选择地摄取所需物质；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，在称为发酵罐的单一设备内很容易地进行； 4）能够容易地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，能高度选择性地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； 6）生产发酵产物的生物物质菌体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质。因此，除特殊情况外，发酵液等一般对生物体无害； 7）发酵生产在操作上最需要注意的是防止杂菌污染 8）通过微生物的菌种改良，能够利用原有生产设备使生产飞跃上升。 三、微生物发酵技术反应过程中的特点： 1、条件通常温和（常温、常压、弱酸、弱碱）。 2、原料来源广泛，以糖、淀粉等碳水化合物为主。 3、反应以生命体的自动调节方式进行，单一反应器内进行。 4、发酵产品（多为小分子产品，也容易生产出复杂的高分子化合物） 5、高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的反应。 6、生产发酵产物的微生物菌体本身也是发酵产物（发酵液一般对生物体无害）。 7、防止污染（灭菌是发酵成败的关键）。 8、改良微生物菌种（提高生产水平；菌种是发酵的根本因素）。 四、微生物发酵技术发展历史过程及特点： 1、自然发酵（天然发酵）：厌氧发酵、非纯培养、产物稳定性差（酒、醋、酱油）。 2、纯培养技术建立：纯培养无菌操作技术建立、密闭发酵罐、表层培养、显微镜诞生及微生物发现（甘油、丙酮、丁醇等初级代谢产物）。 3、通气搅拌大规模发酵技术建立：好氧发酵、发现青霉素（次级代谢产物）。 4、代谢控制发酵技术：生产谷氨酸，菌种经遗传育种、人工诱变等控制其代谢途径得到所需的代谢终产物（氨基酸、某些抗生素）。
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 ⑥生产发酵产物的生物物质菌体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质，因此除特殊情况外，发酵液等一般对生物体无害。 ⑦发酵生产在操作上最需要注意的是防止杂菌污染。进行设备的冲洗、灭菌，空气过滤
复习A 1. 发酵过程中异常现象（发酵液转稀、发酵液过浓、耗糖缓慢、pH不正常）处理措施？ （1）发酵液转稀：适时补入适当碳源或氮源促使繁殖新菌体； （2）发酵液过浓：补入10%无菌水，使菌液浓度下降、粘度下降，改善发酵条件； （3）耗糖缓慢：补入适量合适的氮源、磷盐，提高发酵温度、风量； 2. Monod(莫诺)方程表明了什么和什么的重要关系？简介Monod(莫诺)方程？ 比生长速率和生长基质浓度的关系。 内涵：当温度、pH恒定时，u随特定的S变化。 3. 补料分批发酵技术的特点, 与分批发酵，连续发酵的区别？ 特点：（1）由于机制的缓慢补入，既满足了微生物生长和产物合成的持续需要，又避免了由于基质过量引起的各种调控效应，从而能使产率获得很大提高； （2）补料技术本身提高：少次多量→少量多次→流加→微机控制流加； 区别：（1）区别于分批发酵技术：由于补加物料，补料分批发酵系统不再是封闭系统； （2）区别于连续发酵技术：补料分批系统并不是连续地向外放出发酵液，罐内的培养液体积（V）不再是个常数，而是随时间（t）和物料流速（F）而变化的变量（变体积操作）。 4. 通风发酵设备中的机械搅拌发酵罐必须满足的基本条件？ （1）发酵罐应具有适宜径高比； （2）能承受一定压力； （3）发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合； （4）具有足够的冷却面积； （5）罐内应尽量减少死角； （6）搅拌器的轴封应严密。 5. 发酵液pH对发酵的影响包括哪些方面？ （1）影响酶活力； （2）影响细胞膜所带电荷的状态，改变膜的渗透性，影响对营养的吸收利用； 6. 比底物消耗速率方程？ Qs=Qsmax·S/Ks+S 7. 补料分批发酵的适用范围？ （1）高菌体浓度培养系统； （2）存在高浓度底物抑制的系统，通过添加底物降低抑制； （3）存在crabtree效应的系统； （4）受异化代谢物阻遏的系统； （5）利用营养突变体的系统； （6）希望延长反应时间或补充损失水分的系统。 8. 优良的发酵装置应具有的基本特征包括哪些内容？ （1）避免将需蒸汽灭菌的部件与其它部件连接，因为即使阀门关闭，细菌也可在阀门内生长； （2）尽量减少法兰连接，因为设备震动和热膨胀会引起连接处的移位，导致染菌，应全部焊接结构，消除积蓄耐灭菌物质； （3）防止死角、裂缝等一类情况，以避免固体物质在此堆积，形成使杂菌获得热抗性的环境‘ （4）发酵系统的某些部分应能单独灭菌； （5）与反应器相同的任何连接应采用蒸汽加以密封，取样口在不取样时也要一直通蒸汽； 9. 控制发酵过程pH的方法？ （1）培养基中适当添加生理酸性盐或生理碱性盐; （2）培养基中适当添加缓冲剂； （3）自动检控；
一、填空题： 1、通常将现代生物技术划分为基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程等五个方面，它们之间彼此密切联系，不可分割。 2、通气搅拌的大规模发酵生产技术的建立是现代发酵技术的开端。 3、利用基因工程菌生产的第一个有用物质是1977年美国试制成功的激素释放抑制因子。 4、微生物生物转化过程与化学催化过程相比具有明显的优越性，具体反映在其催化专一性强、效率高、条件温和等。 5、按微生物对氧的不同需求可将发酵类型分为需氧发酵、厌氧发酵以及兼性厌氧发酵三大类型。 6、现代工业发酵大多采用液体深层发酵，青霉素、谷氨酸、肌苷酸等大多数发酵产品均采用此法大量生产。 7、液体深层发酵的特点是容易按照生产菌种的营养要求以及在不同生理时期对通气、搅拌. 温度、及PH等的要求，选择最适发酵条件。因此，目前几乎所有好氧性发酵都采用液体深层发酵。 8、按发酵工艺流程区分，发酵类型可分为分批发酵、连续发酵和补料分批发酵等三大类型。 9、发酵工业应用的可培养微生物通常分为四大类：细菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌。 10、常规的菌种选育包括自然选育、诱变育种、杂交育种等技术。分子生物学的发展，为微生物育种带来了一场技术革命，产生了一种全新的育种技术――基因工程育种。 11、通过基因工程育种，可以实现对传统发酵产业的技术改造，大大提高发酵水平，而且还可以建立新型的发酵产业，即利用基因工程菌生产微生物原来所没有的代谢产物。 12、碳源的作用包括：提供微生物菌体生长繁殖所需的能源以及合成菌体所需的碳骨架，同时提供菌体合成目的产物的原料。 13、工业发酵常用碳源有糖类、油脂、有机酸等。 14、工业发酵常用氮源包括：黄豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、玉米浆、蛋白胨、尿素、酒糟、酵母粉、与鱼粉等。 15、就微生物的主要类群而言，有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌之分，它们所需要的培养基组分也是不同的，培养细菌常用培养基为LB培养基；放线菌为高氏一号；酵母菌为麦芽汁培养基；霉菌为察式培养基。 16、造成发酵染菌的原因很多，比较复杂，但种子带菌、空气带菌、设备渗漏、培养基或设备灭菌不彻底、操作失误和技术管理不善是造成各个发酵厂污染杂菌的普遍原因。
连续发酵：指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发 酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。 巴斯德效应：在厌氧条件下，向高速发酵的培养基中通入氧气，葡萄糖消耗减少，抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应，即呼吸抑制发酵的作用。 比生长速率：每小时单位质量的菌体所增加的菌体量称为菌体比生长速率。它是表征微生物生长 速率的一个参数，也是发酵动力学中的一个重要参数。 产物促进剂：是指那些非细胞生长所必须的营养物质，又非前体，但加入却能提高产量的添加剂。 产物得率系数：可用于对细胞反应过程中碳源等物质生成细胞或其它产物的潜力进行定量评价，最常用的得率系数有对底物的细胞得率Yx/s，对碳的细胞得率Yc等。 反馈抑制：是指最终产物抑制作用，即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的酶的活性调节，所引起的抑制作用。 (反馈抑制与反馈阻遏的区别在于：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。) 分解代谢物阻碍：分解代谢物抑制作用(catabolite repression )又称代谢物阻遏作用，是葡萄糖或代谢物或葡萄糖的降解产物对一个基因或操纵子的阻遏作用。 分批培养：分批培养是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定条件下完成一个生长周期的微生物培养方法。 接种量：接种量是指移入的种子悬浮液体积和接种后培养液体的体积的比例。 接种龄：种子罐中培养的菌体从开始接种至移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。 空消:发酵罐未装入培养基的情况下进行的灭菌，也即是对发酵罐进行的灭菌。 细胞得率系数：菌体生长量相对于基质的消耗量的收得率，称为生长得率，其定义为：以消耗基质为基准的细胞得率系数。 两步法发酵：第一步、属有机酸发酵或氨基酸发酵。 第二步、是在微生物产生的某种酶作用下，把第一步的产物转化为所需的氨基酸，这种生产方法又称为酶转化法。 临界稀释速率：代表恒化器所能运行的最大稀释速率。虽然也有例外，但Dc通常相当于分批培养中细胞的最高生长速率。 临界氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低溶氧浓度。 前体物质：是指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中合成到产物 分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。
发酵工程考试复习提纲 1、初级代谢的氨基酸发酵根据需氧不同，可将其分为哪些类型？请例举各类型的发酵产品。 2、最适pH与微生物生长，产物形成之间相互关系有四种类型，请简述之。 3、培养基灭菌为什么要采用高温瞬时灭菌法？ 4、泡沫对发酵的不利影响有哪些？ 5分批发酵与连续发酵的优缺点。 6发酵过程中引起pH上升和下降的原因有哪些？ 7什么是淀粉的糊化、液化和老化。 8从谷氨酸合成途径知，氨的导入主要方式有哪些？ 9发酵过程中引起溶解氧异常上升的原因有哪些？ 10什么是絮凝剂和凝聚剂？ 11什么是酵母的1、2、3型发酵？ 12菌种退化的原因有哪些？ 13柠檬酸发酵，Mn2+缺乏促进柠檬酸积累的机制是什么？ 14根据抗生素的生物合成方式及其代谢途径的不同，抗生素分为哪几类？ 15淀粉水解的方法有哪些？各有哪些优缺点？ 16发酵前期、中期和后期染菌的原因有哪些？ 17简述甘油发酵、柠檬酸发酵、谷氨酸发酵和乳酸发酵的途径。 18谷氨酸发酵与青霉素发酵最容易污染什么杂菌？ 19搅拌的作用是什么？发酵罐搅拌器的间距大小、搅拌叶径大小以及搅拌转速受哪些因素影响？ 20什么是惰性助滤剂？常见的惰性助滤剂有哪些？ 21糖蜜有哪些特点？ 22直连淀粉与支链淀粉各有何特点？ 23常见的菌种保藏方法有哪些？ 24按照产物生成与菌体生长是否同步，发酵可分成哪几类。 25培养基灭菌方法主要有哪些？ 26培养基湿热灭菌受哪些因素的影响？ 27什么是对数残留定律（掌握培养基灭菌时间的计算）？
28什么是菌体的倍增时间（掌握微生物比生长速率与倍增时间的关系）？29什么是monod方程（掌握monod方程中μmax和K S的计算）？
发酵工程复习资料 发酵工程：利用微生物的生长和代谢活动来大量生产人们所需产品的过程理论与工程技术体系。 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 纯化制备等技术集成。 发酵的本质 1、显微镜观察：微生物 2、著名的巴斯德实验：微生物作用 3、著名的毕希纳实验： 酵素（酶）的作用 本质：由微生物的生命活动所生产的酶的生物催化作用所致。 发酵动力学：是研究发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生产的动态平衡及其内在规律。 二.发酵工业菌种 一、工业上常用的微生物 1. 细菌 醋杆菌属的醋化醋杆菌、弱氧化醋杆菌、乳酸杆菌、枯草杆菌、丙酮丁醇梭菌、大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌 常用的细菌： 大肠杆菌 应用：对谷氨酸定量分析，生产天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸 乳酸杆菌
应用：乳酸、干酪、奶子酒、发面、泡菜、酸奶等的制作 枯草芽孢杆菌 应用：生产淀粉酶 2. 酵母菌 种类：酒精酵母、啤酒酵母、假丝酵母红酵母、面包酵母 应用：生产酒精、啤酒、石油发酵脱蜡和制取蛋白质、生产脂肪 3. 霉菌 黑曲霉：应用：生产有机酸、生产淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶 黄曲霉:应用：酱油、酱类（淀粉酶） 米曲霉：应用：产糖化酶和蛋白酶、主要用于酿酒制曲和酱油制曲 土曲霉：应用：生产甲义丁二酸 毛霉：应用：可以产生蛋白酶，我国多用于豆腐乳、豆豉等的制作 根霉：种类：米根霉、华根霉、少根根霉、爪哇根霉 应用：酿酒 青霉：应用：生产青霉素、葡萄糖氧化酶 红曲霉：应用：用于南方红曲酒（女儿红）的生产；用于红色色素的生产、豆腐乳的生产等 4. 放线菌：种类：龟裂链霉菌、金霉素链霉菌、灰色链霉菌、红霉素链霉菌 应用：各类抗生素。土霉素、四环素、链霉素、红霉素 5.未培养微生物 定义：指迄今所采用的微生物纯培养分离及培养方法还未获得纯培养的微生物，其在自然环境微