实验一、酿酒葡萄成熟度的控制以及入罐发酵 一、目的与要求 成熟度是决定葡萄酒质量的重要因素。通过测定浆果的成熟度，来了解原料的成熟质量，确定各品种的最佳工艺成熟度，并以此决定葡萄酒类型和相应的工艺条件。同时简单了解葡萄酒酿制的工艺原理。 二、试剂与仪器 1.pH计、手持糖量计、托盘天平、量筒、水浴锅、电炉、移液管、锥形瓶、容量瓶、5L玻璃瓶。 2.斐林试剂A、B液，1%次甲基兰，0.1mol/L氢氧化钠溶液、1%酚酞指示剂、邻苯二甲酸氢钾，95%酒精，盐酸等。 三、方法与步骤 1.采样：从转色期开始每隔5-7天采样一次，对于大面积园，采用250株取样法：每株随机取1-2粒果实，并取300—400粒；面积较小的品种。可随机取5 - l0穗果实，装入塑料袋于冰壶中，迅速带回实验室分析。简单的成熟度的测定可用手持糖量计测定，如果是精确的测定可在实验室中采用斐林试剂测定。 2.百粒重与百粒体积，随机取100粒果实，称重，然后将其放入250ml(或500ml)量筒中，加入一定体积的水，至完全淹没果实．读取量筒水面的读数，减去加入时的水量，即为百粒体积。 3.出汁率的测定；取100g分选较好的葡萄果粒，用纱布挤汁，放入小烧杯中，立即称量；出汁率=葡萄汁重量/葡萄果实重量。
干红葡萄酒的发酵工艺过程图
计算：在发酵结束后还需要再进行出汁率的测定。 自流汁率(％)=W1/W2 x 100 总出汁率(％)=(W1+W2)/ Ws x 100 式中W1——葡萄浆自流汁的重量，(g)； Ws——试样重量，(g)； W2——经压榨流出的葡萄汁重量，(g)。 4.可溶性固形物与pH值；用手持糖量计测定葡萄汁的可溶性固形物(％)，取20ml汁测pH值。 5.还原糖与总酸：用斐林试剂法测定还原糖，用碱滴定法测定总酸。 6.果皮色价测定：取20粒果实，洗净擦干，撕下果皮并用吸水纸擦净皮上所带果肉及果汁，然后剪碎，称取0.2克果皮用盐酸乙醇溶液(1 mol/L盐酸: 95％乙醇= 15：85)50ml浸泡，浸泡20小时左右，然后测定540nm下的吸光度，计算果皮色价(X A x 10)/W (X A——吸光度，W——果皮重量g)。 7.入罐：分选葡萄果实，剔除病虫、生青、腐烂的果实。除梗，破碎30%，入罐。 四、结果及分析 评价浆果的成熟质量。
第一章 1．简述发酵工程的概念及其主要内容。 发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。它是应用生物学、化学和工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。 生产微生物细胞（或生物量）； 生产微生物的酶；●生产微生物的代谢产物；?生产基因重组产物；?将一个化合物经过发酵改造其化学结构——生物转化。 2.什么叫次级代谢产物？次级代谢产物是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产物有什么关系？ 以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的，对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢产物。关系：先产生初级代谢产物，后产生次级代谢产物；初级代谢是次级代谢的基础；次级代谢是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3.发酵过程有哪些组成部分？ 用于菌种扩大培养和发酵生产用的培养基配方； 培养基、发酵罐和辅助设备的灭菌；●足量的高活性、纯培养的接种物；?在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物；?产物的提取和纯化；?生产过程的废物的处理。 第二章 1.发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？ 自然选育：自发突变率低，变异程度较轻微，变异过程十分缓慢；自发突变不定向，负向变异可能性大，正向变异可能性小 诱变育种：方法简单，快速，收效显著。 原生质体融合：打破种属间的界限，提高重组频率，扩大重组幅度。 杂交育种：使不同菌株的优良性状集中在重组体中，扩大变异范围，具有更强的方向性和目的性。 基因工程育种：按人们的愿望使生物体的遗传性状发生定向变异。 2.发酵工程对菌种有何要求？菌种的分离和筛选基本流程是怎样的？ 要求：能大量高效合成产物；发酵培养基原料廉价；培养条件容易控制；易于液中提取产物；不易污染其它杂菌和噬菌体；无毒无害；性能稳定，不易退化
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
SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 发酵工艺学实验报告 糖化酶发酵、提取及活力测定实验 学院：生命科学学院 专业班级：生物工程1602 项目组成员：刘松良、张金中、蔡超、何建雨、周钻钻 指导教师：王丽娟 2018年6月
糖化酶发酵、提取及活力测定实验 何健雨王丽娟 生命科学学院生工1602班 1. 实验目的 (1)了解黑曲霉生长特性,学习糖化酶发酵工艺； (2)了解黑曲霉生长特性,学习糖化酶发酵工艺。 (3)学习并掌握糖化酶活力测定方法 2. 实验原理 葡萄糖淀粉酶( glucoamylase,EC.3.3.13)系统名为淀粉a-1,4-葡聚糖葡萄糖水解酶,俗称糖化酶,是国内酶制剂中产量最大的品种。糖化酶对淀粉分子的作用是从非还原性末端切开a-1,4键,也能切开a-1,3键和a-1,6键,生成葡萄糖。 生产糖化酶常用的菌种是黑曲霉,将活化好的黑曲霉制成孢子悬浮液,转接接到三角瓶直接进行发酵,或转接到三角瓶作为种子,进行一次扩大培养后,再转接到发酵罐进行糖化酶发酵。 黑曲霉糖化酶是一种胞外酶。首先采用过滤法将菌体等杂质除去,继而对滤液进行浓缩,最后用有机溶剂如乙醇将酶沉淀出来,对沉淀物进行干燥,加工成成品。 糖化酶有催化淀粉水解的作用,能从淀粉分子非还原性末端开始,分解a-1,4键,生成葡萄糖。葡萄糖分子中含有的醛基能被次碘酸钠氧化,过量的次碘酸钠钠,酸化后析出碘,再用硫代硫酸钠标准溶液标定,计算酶活力。 酶活力定义:1g固体酶粉(或1mL液体酶),于559CpH4.6的条件下,1h分解可溶性淀粉产生1mg葡萄糖,即为一个酶活力单位,以U/mL(U/g)表示。 3. 实验材料 优质大麦芽粉、大米粉、酒花；耐高温-α淀粉酶、糖化酶；乳酸（磷酸）； 0.025 mol/L碘液；温度计（100℃）、恒温水浴锅、糖度计、布氏漏斗、分析天平、纱布、玻璃仪器。 4. 方法步骤
（医院感染护理学）医院感染的微生物学原理考纲： 人体正常菌群的分布与作用 一、人体正常菌群的分布 正常菌群：在人体的皮肤、黏膜与外界相通的各种腔道（如口腔、鼻咽腔、肠道、生殖泌尿道）等部位，均存在着对人体无害的庞大的微生物群，它们在发生、发展过程中，无论是群体内部或它们与人体之间，均形成一种自然生态体系，互相依存、互相制约，经常保持着生态平衡。 正常菌群的定义归纳 1.部位：人体的皮肤、黏膜与外界相通的各种腔道（如口腔、鼻咽腔、肠道、生殖泌尿道）等。 2.菌群： -常居菌（正常菌群）和暂居菌（过路菌）； -对人体无害。 3.正常菌群绝大部分是厌氧菌，在人体特定部位定植，密度极高。 二、人体正常菌群的生理作用 1.营养作用—降解未消化的食物残渣，合成维生素B2、维生素K、叶酸、泛酸等。 2.免疫调节作用—刺激机体免疫应答。 3.定植抵抗力作用—代谢产物杀伤侵入有害细菌。例如口腔中的唾液链球菌—产生过氧化氢，杀死白喉杆菌和脑膜炎球菌；皮肤上的痤疮丙酸杆菌—产生抗菌性脂类，抑制金黄色葡萄球菌和溶血性链球菌的生长。 4.生物屏障作用—通过黏附和繁殖形成一层自然菌膜，是一种非特异的保护膜，抵抗致病微生物的侵袭及定植。正常菌群被视为机体防止外来菌侵入的生物屏障。 5.其他作用—肠道中的双歧杆菌、乳酸菌、肠球菌等还有降低胆固醇、降血氨、抗衰老等作用。 微生态的平衡与失衡 一、微生态平衡 定义：在长期进化过程中形成的正常微生物群与其宿主在不同发育阶段动态的生理性组合，达到定位、定性、定量三个方面的平衡。 微生态平衡对人体的健康十分重要，但许多因素如疾病状态、有创诊疗措施及大量广谱抗菌药物使用等，都会影响人体微生态的平衡。
发酵工程发展史包括:传统发酵技术: 自然发酵、纯培养技术的建立、深层培养技术的建立、人工诱变育种、基因工程菌、发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立 反馈调节包括：反馈抑制和反馈阻遏 在通气不充足时，糖和脂肪的氧化不完全，产生有机酸类的中间产物,这些都使培养基的pH 值下降。 如果无机氮源被同化，则培养基pH值会发生不同变化:生理酸性盐(被微生物利用后生酸的盐)的铵盐利用后，与其结合的酸游离，使pH值下降;生理碱性盐的硝酸盐(或有机酸盐)被利用后，则释放碱使其pH值上升。 啤酒按灭菌方式分 ◆熟啤酒：经过巴斯德灭菌不含活体酵母（瓶，3-6个月；易拉罐，1年） ◆鲜啤酒：不经过巴斯德灭菌含活体酵母（存不大于7天） ◆纯生啤酒：特殊过滤以除去活体酵母（可长达1年） 啤酒发酵的原料包括: 麦芽、辅料（德、挪不加）、酒花、水 麦芽粉碎方法 1 干法粉碎 2 回潮干法湿法 4 连续浸渍湿法粉碎(70年代) 发芽力：发芽三天发芽麦粒百分率, 96% 活性物质产生菌的筛选的步骤： 筛选步骤： 样品采集样品预处理增殖培养菌种初筛菌种复筛性能鉴定传代稳定性实验菌株终选 代谢控制发酵： 利用遗传学或其他生化方法，人为的在DNA水平上来改变和控制微生物的代谢，使得有用的产物大量积累的发酵称为代谢控制发酵。 诱导作用 定义：生物与一种化学物质--诱导物接触的结果大大地增加了酶合成的速度。 分解代谢物阻遏 1、定义：培养基中某种基质的存在会减少（阻遏）细胞中相应酶的合成速率。如葡萄糖、精氨酸等受分解代谢物阻遏的酶. 反馈抑制：是一生物合成途径的最终代谢物抑制那一途径的前面第一或第二个酶的活性。反馈阻遏：终产物或其结构类似物阻止了催化途径中一个或几个酶的合成。 能荷 能荷= {[ATP]+ [ADP]}/ {[ATP]+ [ADP] + [AMP]} 能荷不仅调节形成ATP的分解代谢酶类的活性，而且调节利用ATP的生物合成酶类的活性。异柠檬酸脱氢酶和磷酸果糖激酶受高能荷的抑制，而丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶等在同一高能荷下被激活。 巴士德效应：啤酒酵母对各种可发酵性糖类的发酵均是通过EMP途径代谢生成丙酮酸后，进入无氧酵解或有氧循环，酵母在有氧TCA循环可获得更多生物能（38ATP），此时无氧发酵代谢就会抑制，这种抑制厌氧发酵代谢称为“巴士德效应”。 临界氧浓度：一般指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。 浸麦度（%） 浸麦后大麦的含水率即浸麦度(%) 浸后大麦总含水量 = ———————×100% 浸后大麦质量
第一章 1.简述发酵工程的概念及其主要内容。 发酵工程就是生物技术的重要组成部分,就是生物技术产业化的重要环节。它就是应用生物学、化学与工程技术学的原理,大规模(工厂化)培养动植物与微生物细胞,生产生物量或产物的科学。发酵工程可分为上游工程、中游工程与下游工程。 生产微生物细胞(或生物量); 生产微生物的酶;●生产微生物的代谢产物;?生产基因重组产物;?将一个化合物经过发酵改造其化学结构——生物转化。 2、什么叫次级代谢产物？次级代谢产物就是微生物在哪些生长时期形成的？其与初级代谢产物有什么关系？ 以初级代谢产物为原料通过次级代谢合成的,对自身无明确生理作用的代谢产物叫次级代谢产物。关系:先产生初级代谢产物,后产生次级代谢产物;初级代谢就是次级代谢的基础;次级代谢就是初级代谢在特定前提下的继续与发展。 3、发酵过程有哪些组成部分？ 用于菌种扩大培养与发酵生产用的培养基配方; 培养基、发酵罐与辅助设备的灭菌;●足量的高活性、纯培养的接种物;?在适宜条件的发酵罐中培养菌体生产产物;?产物的提取与纯化;?生产过程的废物的处理。 第二章 1、发酵工程菌株的选育方法有哪些？各有何特点？ 自然选育:自发突变率低,变异程度较轻微,变异过程十分缓慢;自发突变不定向,负向变异可能性大,正向变异可能性小 诱变育种:方法简单,快速,收效显著。 原生质体融合:打破种属间的界限,提高重组频率,扩大重组幅度。 杂交育种:使不同菌株的优良性状集中在重组体中,扩大变异范围,具有更强的方向性与目的性。 基因工程育种:按人们的愿望使生物体的遗传性状发生定向变异。 2、发酵工程对菌种有何要求？菌种的分离与筛选基本流程就是怎样的？ 要求:能大量高效合成产物;发酵培养基原料廉价;培养条件容易控制;易于液中提取产物;不易污染其它杂菌与噬菌体;无毒无害;性能稳定,不易退化
发酵工艺学课程教学大纲 （适用于：制药工程专业） 一、课程基本情况 二、课程教学目的 通过本课程的教学，要求学生系统掌握发酵的基本理论、基本知识和基本技能，建立较深刻的微生物学观点，形成科学的思维方式，同时要求学生能了解发酵行业主流产品的新工艺、新技术，突出实用性及先进性。通过理论教学和实验实训相结合，可巩固学生课堂所学理论知识，从而提高学生分析问题、解决问题以及实际动手能力。进而使学生比较全面了解我国发酵行业现状及发展前景，掌握必备的发酵基本技术，为从事发酵产品的生产、科研工作奠定坚实的基础。 三、教学方法与手段 本门课程采用灵活多样的授课方式。讲课；讨论；互动式教学；实验教学；作业；问答式和书面解答并用。通过各种渠道随时了解学生对教学的意见和要求，不断改进教学方法和教学手段以提高教学质量。 四、课程的重点、难点 重点：发酵代谢调控的基本原理与方法、发酵工程中的灭菌操作。 难点：发酵过程优化和工艺控制、发酵产物的常用提取分离方法、工业微生物的育种与种子制备、工业生产用培养基。
五、课程教学内容及教学环节安排 课程教学环节学时分配表（五号宋体，加黑） 第一章绪论 【知识点提示】 了解微生物发酵基本概念、现在、发展趋势，掌握微生物发酵特征。 【教学要求】 了解：微生物发酵的基本概念、微生物发酵技术的发展历史、微生物发酵的产品种类、我国微生物发酵工业的现状和今后发展趋向。 理解：微生物发酵的特征与发酵方式。 掌握：微生物发酵的特征、微生物发酵方式。 【重、难点提示】 重点：微生物工业发酵的基本过程及产物类型。 难点：微生物发酵方式。 第一节微生物发酵的基本概念 一、微生物发酵的含义 二、微生物工业发酵的基本过程及产物类型 第二节微生物发酵技术的发展历史 一、对发酵本质的认识过程 二、微生物发酵技术发展的不同阶段 第三节微生物发酵的产品种类 第四节微生物发酵的特征与发酵方式 一、微生物发酵的特征 二、微生物发酵方式
2006～2007学年第二学期期末考试 生物工程专业《有机酸工艺学》课程试卷 注意事项：1. 考生务必将自己姓名、学号、专业名称写在指定位置； 密封线和装订线内不准答题。 一、单选题（从四个答案中选一个正确答案，将代号添入括号，每题2分，共10分） 1. 深层发酵法生产柠檬酸时,若泡沫过多,可以加入下列那种物质（ ）。 A ．植物油 B 碳酸钙 C. 氢氧化钠 D.黑曲霉孢子 2. 定性， 定量测定柠檬酸的反应中，柠檬酸经氧化后生成的3-酮戊二酸与溴作用能生成（ ）沉淀。 A ．五溴丙酮 B.碳酸钙 C.硫酸钡 D. 以上都不对 3. 某些（ ）能利用以烷烃为主要成分的石油原料产生柠檬酸。 A ．放线菌 B ．黑曲霉 C ．青霉 D ． 酵母 4. 筛选产柠檬酸菌株时，判断产酸能力大小的依据是 ( )。 A.透明圈直径 B.菌落直径 C.变色圈与菌落直径比值 D.其它 5. 糖蜜预处理过程中的EDTA 处理法是为了除去( )。 A ．淀粉 B 葡萄糖 C. 氯化钠 D.金属离子 二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1. 在积累柠檬酸的情况下，必须要有另外的途径提供草酰乙酸。现在已公认草酰乙酸是由（ ）羧化形成的。 A ．丙酮酸 B ．磷酸烯醇丙酮酸 C. 丁酮 D. 丁酸 2. 验收糖蜜时考察的指标有那些（ ）。 A ．微生物数量 B ．含糖量 C.蛋白质 D .以上都不对 3. 在柠檬酸发酵工业生产上有价值的微生物有（ ）。
A．黑曲霉B. 大肠杆菌C. 解脂假丝酵母D.啤酒酵母 4. 柠檬酸的发酵工艺包括（）。 A．表面发酵B 深层发酵C.固体发酵D.钙盐提取工艺 5.柠檬酸发酵时通常可用作产酸促进剂的有( )。 A．低级醇B.络合剂C.有机酸D.多元醇 6．柠檬酸的提取工艺有（） A．钙盐法B. 萃取法C. 离子交换法D. 电渗析法 7．柠檬酸生产的原料包括下列那几种（）。 A．淀粉质原料B. 制糖工业副产品C. 粗制糖类D. 二氧化碳 8．糖蜜原料的预处理方法有（）。 A．钙盐法B. 黄血盐处理法C. 离子交换法D. EDTA法 9．柠檬酸发酵中的无菌空气过滤系统包括（）。 A．除油过滤B. 除菌过滤C. 加热D. 以上都不对 10．影响深层发酵的因素包括（）。 A．温度B. pH值C. 酸解时加酸量D. 通风 三、填空题（每空1分，共20分） 1.柠檬酸又名( )，英文名( )，学名为( )。 2. 1952年，美国Miles实验室首先采用( )法大规模生产柠檬酸。 3. 我国柠檬酸工业在解放前是个空白。但目前我国柠檬酸产量是世界( )。 4. 一水柠檬酸是从低于( )度的水溶液中结晶析出。 5. 柠檬酸钙盐有3种类型：( )、( ) 、( )。在工业生产中的柠檬酸钙指的是( )。 6. 柠檬酸是一种较强的有机酸，完全电离时可以电离出( )个H+。 7. 利用发酵法可以生产的有机酸有( )、( ) 、( )、( )、( ) 、( )。 8．现在普遍认为柠檬酸是经过( )途径、( )羧化和( )循环而合成的。
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；
发酵工艺学概论复习 1.发酵技术的概念和特点 概念：发酵技术是利用微生物的生长和代谢生产各种有用生物、化学产品的技术 现代发酵技术的特点：产品类型多、技术要求高、规模巨大、技术发展速度快 2. 相对于化学反应过程，微生物反应具有以下的优点： 1）反应在常温、常压下进行，对设备的要求较低。 2）原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，价格相对低廉。 3）反应以生命体的自动调节方式进行，能在单一反应器（发酵罐）内很容易地进行。 4）生产过程相对安全，对人体危害小。 5）通过对微生物的菌种改良，能够利用原有设备使生产飞跃。 3. 发酵工业存在的问题（发酵过程存在的问题和缺陷） 1）底物不可能完全转化为目标产物，副产物的产生不可避免，造成产物提取和精致的困难。 2）微生物反应是活细胞的反应，菌体易发生变异和退化，微生物反应过程复杂，对发酵过程的控制相当困难。3）原料是农副产品，虽然价廉，但质量和价格波动较大。 4）与化工过程相比，反应器的效率低。 5）发酵废水量大，并含较高的COD和BOD，需要进行处理。 6）生产过程易受杂菌污染 7）发酵过程的控制相当困难 4. 发酵工业(技术)发展简史 现代发酵工业 以青霉素(penicillin)的大规模液体深层培养为标志。1928年Fleming发现了青霉素，1940年Florey和Chain成功制备青霉素并进行临床实验。 5. 发酵技术的应用 1）在医药行业的应用 ａ能生产四种类型的产品：各种抗生素，各种氨基酸、维生素、基因工程药物 ｂ希望能写出几种常用抗生素的名称： 抗细菌的抗生素：青霉素、头孢菌素、红霉素、链霉素、螺旋霉素、四环素、万古霉素、链阳性菌素等 抗真菌的抗生素：两性霉素、灰黄霉素、制霉菌素、杀假丝菌素、多效霉素 抗肿瘤抗生素：放线菌素，博来霉素，阿德里亚霉素，阿霉素，丝裂霉素 各种氨基酸：几乎所有的氨基酸都可以由微生物发酵制备或由微生物产生的酶合成 维生素：维生素B2、维生素C、维生素B12，麦角固醇（维生素D2的前体） 基因工程药物:干扰素(interferon)、生长激素、白细胞介素（interleukin)、表皮生长因子、促红细胞生长素(erythopoietin, EPO)、集落刺激因子(colony stimulating factor, CSF)、单克隆抗体(monoclonal antibodies, MAbs) 2) 在化学工业中的应用 由发酵法生产的有机溶剂: 乙醇(ethanol)、丙酮(acetone)、丁醇(butanol)、二羟基丙酮(dihydroxyacetone)等 由发酵法生产的有机酸 : 乙酸(acetic acid)、丙酸(propionic acid)、乳酸(lactic acid)、丁酸(butyric acid)等 3）在酶制剂行业的应用 写出几种工业酶制剂的名称 :
发酵工艺学原理复习题参考答案 （2011级） 第二章 1.比较固体培养与液体培养的优缺点。 固体培养优点：（1）酶活力高。（因为菌丝体密度大）（2）生产过程中无菌程度要求不是很严格。（3）对于固体培养，通常用于固体发酵，由于产物浓度大，易于分离，可以有效的降低产品分离成本。 缺点：（1）生产劳动强度较大，占地面积大，不宜自动化生产。（2）周期长。 （3）培养过程中环境条件控制较难。（4）生产过程中，由于无菌程度较低，其菌种菌类不纯。 液体培养优点：（1）生产效率高，便于自动化管理。（2）生产过程中温度、溶氧、pH值等参数可以实现全面控制。（3）通常生产液体种子，整个生产周期较短。 缺点：（1）无菌程度要求高，相对生产设备投资较大。（2）对于某些种类的发酵，液体培养因投资大、生产密度大而难以实现。 2.说明菌种扩大培养的条件。 菌种扩大培养条件因不同的菌种差异是非常大的，通常是与菌种的性质有关的，也与后续的发酵工艺有关。但是，与发酵工艺却有着很大的差别。 1.培养基：种子培养基因不同的微生物种类差别是很大的，同一种微生物因不同的扩大培养过程（一级、二级）其培养基往往也有较大差异。通常，对于种子用的培养基，摇瓶与种子罐用的培养基也不相同，摇瓶要求培养基用的原材料精细，碳源浓度较低而且是用微生物较易利用的碳源；对于种子罐用培养基，要求使用接近大生产用的原材料，氮源浓度较高，有利于菌体的增殖。 2.温度种子扩大培养的温度，从试管到三角瓶到种子罐，其温度也应逐步调整，最后接近大生产的温度，目的在于使菌种逐渐适应。 需要指出的是： （1）许多微生物其最适生长温度与最适发酵温度往往有差异的，例如：谷氨酸发酵，谷氨酸产生菌的最适合生长温度为：30℃，而产物合成温度为32-34℃ （2）种子扩大培养的温度的选择，应该考虑的是菌体的快速增殖上，一方面可以缩短周期，另一方面有利于抑制其他杂菌的生长。 3.氧的供给菌种扩大培养的目的就是提供大量的强壮的菌体，因此在扩培过程要求菌体增殖速度越快越好，增殖期消耗的底物葡萄糖越少越好，从这个意义上讲，扩培过程中应提供足够的氧气，无论是厌氧发酵还是好氧发酵。 足够的溶氧取决于：搅拌转速、通气量、搅拌轴功率等 4.pH值菌种扩大培养的pH值很重要，直接影响到菌体的正常生长，需要注意以下两点：（1）扩培选择的pH值是菌体的最适生长pH值，往往与发酵最适pH值不同。 （2）培养基灭菌后，通常其pH值要下降0.5——1.0个单位 3.菌种扩大培养的目的和意义是什么？ （1）提供大量而新鲜的、具有较高活力的菌种。 目的是：a、缩短发酵周期，降低能耗、减少染菌的机会（空气过滤设备有效时间是有限的）
发酵工艺学实验
苹果酒酿造工艺系列实验大纲 为了培养生物技术专业本科学生实验研究能力和理论联系实际能力，根据专业大纲要求，进行20-30学时的发酵生产工艺及过程安全检测大实验。 本学期进行苹果酒酿造工艺系列实验，时间约6-10周。 一、苹果酒酿造工艺系列实验内容如下： 苹果酒是以苹果为主要原料，经预处理，破碎，榨汁，成分调整，发酵，陈酿，调配等而成的果酒成品。具体实验流程如下： 苹果酒酿造工艺流程： 新鲜苹果→分选→清洗→切片→破碎榨汁→果汁处理→静置 ↑↑↑ 异Vc 钠亚硫酸（苹果酸）果胶酶、白砂糖、 →陈酿→调配→澄清→过滤 分离→发酵→倒瓶→补加SO 2 ↑↑↑ 酵母 16℃，约40天皂土下胶 →催熟→过滤→装瓶→贮酒→成品 ↑ 70℃，10min 实验一、苹果酒酿造原料预处理、榨汁、果汁成分调整（3学时） 实验二、活性干酵母的活化、接种及发酵原始参数的检测（3学时） 实验三、苹果酒主发酵过程工艺控制及参数检测（8-10学时） 实验四、苹果酒后发酵、陈酿和贮酒（2学时） 实验五、成品苹果酒安全检测及成品酒品尝（2-6学时） 二、注意事项 1.熟悉大纲内容要求； 2.根据实验大纲内容要求，查阅相关文献资料，制定详细的实验步骤和分 析方法，实验前每组需提交预先准备好的实验方案方能进行正式实验，在实验过程中每组（每人）作好详细的实验记录，实验结束后每组（每人）需提交完整规范的实验报告； 3.在实验中，遵守实验室纪律，注意安全，节约原材料、水、电的使用， 使用大型仪器，需教师在场指导；
4.以上实验分组进行，每组利用课余时间独立完成，具体时间请根据你班 的课程表再制定本次实验合理日程安排。 三、分组方案 实验以6-7人为一组，选出组长一名，负责组织制定本组的实验方案、实验过程、协调组内成员的检测分工及组织撰写实验报告等等。 四、考核方式 实验成绩包括平时实验表现和实验报告两个部分，其中平时实验表现（实验方案的制定、实验动手能力、实验到勤率等等）占50%，实验报告（实验内容、数据分析及讨论、实验结果等等）占50%。 实验一苹果酒酿造原料预处理、破碎、榨汁及成分调整 一、目的 1、了解苹果原料的预处理及苹果汁防氧化方法； 2、熟悉苹果榨汁的方法、亚硫酸的使用及榨汁机的使用； 3、研究外加酶制剂辅助酶解对苹果酒酿造品质的影响。 二、要求及实验工艺流程和操作要点 ■要求： 1、查阅资料，了解什么品种的苹果原料更适合酿造苹果酒？（从出汁率、脆性、糖酸比、多酚及单宁含量等方面考虑）； 2、查阅资料，探讨苹果汁（酒）防氧化的方法，并制定本次苹果酒酿造防氧化方案； 3、查阅资料，了解果胶酶的性质及作用特性； 4、查文献，了解果酒酿造过程中使用亚硫酸（二氧化硫）的作用、使用方法及加量范围； 5、查文献，了解当苹果汁含酸的量偏低时应采取何种措施调整酸度。 ■苹果酒酿造原料处理工艺流程及操作要点： 1、原料处理工艺流程： 新鲜苹果→分选→清洗→切片→破碎榨汁→果汁处理→分离→发酵 ↑↑↑↑ 异Vc 钠亚硫酸（苹果酸）果胶酶、白砂糖酵母 2、实验操作要点 2.1原料选择 选择无霉烂、新鲜成熟苹果作原料。选择出汁率高和糖酸、多酚及单宁含量适中的品种。（为什么？） 注：本次实验的苹果由各组组长推选出2-3人预先去市场考察苹果品种，购
微生物学复习题和参考答案（农学类） 涂国全编写 2010年05月 第一章绪论 一、复习题（30题） 1.什么是微生物？简述其3大特点和所属类群。 2.什么是马铃薯晚疫病？试述其在历史上对人类的一次严重危害。 3.如何理解“在近代科学中，对人类福利最大的一门科学要算是微生物学了”？ 4.人类认识微生物世界的主要障碍是什么？在微生物学发展早期，学者们是如何逐一克服的？ 5.微生物学的发展经历了哪5个时期？各期的代表人物是谁？ 6.试简介列文虎克（A.vanLeeuwenhoek，1632～1723），并说明他对微生物学的贡献。 7.巴斯德学派在微生物学发展中有何重大贡献？ 8.科赫学派在微生物学发展中有何重大贡献？ 9.由巴斯德设计的著名曲颈瓶试验，有何重大的理论与实际意义？ 10.巴斯德、科赫等微生物学研究成果的“横向扩散”，产生了哪些分支学科？各学科的代表人物是谁？ 11.微生物学史上的“成熟期”始于何时、何人？试简述本期的特点。 12.在医疗保健事业的发展史中，与微生物学有关的“六大战役”是什么？它们对人类的进步起了什么作用？ 13.在发酵工业和生物工程产业中有哪些关键性的工艺技术？试述青霉素的大规模生产对当代发酵工业和生物工程所产生的巨大影响。 14.什么是生物工程（学）？它由哪5大具体工程组成？它们间的相互关系是怎样的？ 15.简述微生物在生态平衡和环境保护中的作用。 16.微生物学对生物学基础理论的研究有何重大贡献？为什么微生物可以发挥这种作用？ 17.为什么说微生物是基因工程的支柱？
18.在经典遗传学发展为分子遗传学的过程中，微生物起了什么作用？为什么能起这种作用？ 19.微生物学有哪6类分科？试简述分类依据并各举数例。 20.试列举10项起源微生物学研究的特有操作技术。 21.试列举微生物学中3项最重要的独特技术，并分别说出其创始人、基本原理及其对发展微生物学的贡献。 22.何谓科赫法则（Koch￠s Postulates）？ 23.微生物的“生长旺、繁殖快”特性对发酵生产有何实际意义？试举例说明之。 24.为什么说在微生物的5大共性中，“体积小、面积大”这一条是最根本的？ 25.微生物的“生长旺、繁殖快”特性对生物学基础理论的研究有何意义？试举例说明之。 26.微生物界有哪几项特点可称得上是“生物界之最”？（应答10项） 27.当前人类正面临哪5大危机？解决危机的关键是什么？为什么说在解决这些危机中微生物可以发挥其不可替代的作用？ 28简述现代微生物学发展的6大趋势。 29.为什么说“21世纪是生物学世纪”？ 30.简述微生物学在那几方面的突出贡献使人类的平均寿命延长了几十年。为什么？ 二、参考答案（54小题） 1.答案定义：一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。 特点：个体微小（<0.1 mm）；构造简单；进化地位低。 类群：原核类：细菌，放线菌，蓝细菌；立克次氏体，支原体，衣原体。 真核类：真菌（酵母菌，霉菌），原生动物，显微藻类。 非细胞类：病毒，类病毒，朊病毒。（注：也可用表解法解答） 2.答案一种由病原性真菌引起的严重植物病害。19世纪中叶，在欧洲发生了一场马铃薯晚疫病大流行，毁灭了5/6的马铃薯，个别地方甚至颗粒无收，并引起爱尔兰等地大量居民饿死或逃往北美。 起因：当地过分强调种植单一高产粮食作物～马铃薯；当时连年气候异常，长期阴雨，温湿度过高，十分有利于病原真菌的生长繁殖和传播。 3.答案不同的人群或个人有其不同的幸福观或福利观。 一般都集中在追求钱、权、利、名、业、健（健康长寿）等几个方面。 健康在幸福观上应居首位；在近代多门科学中，对人类健康的关系最为密切、已作出了重要贡献并将进一步作出更大贡献的科学就是微生物学。 4.答案主要障碍有以下几点： 个体微小：列文虎克利用其自制的显微镜，克服了肉眼的局限性，首次观察到多种微生物的个体形态； 外貌不显：主要由科赫学派克服的，他们创立了许多显微镜技术，染色技术、悬滴培养技术和显微摄影技术，使人们对细菌等的外貌能清楚地观察到了；
发酵工艺学实验内容 实验一红曲的生产（4学时） 一、实验目的要求 1、了解红曲色素的特点。 2、学习红曲生产的工艺技术。掌握红曲酱腐乳酿造工艺及控制要求。 二、实验原理 红曲霉是我国用来生产红曲色素的传统菌种，该菌产生的红曲色素由于安全性高，热稳定性强，色泽鲜亮已得到广泛的应用。以大米或其他粮食作物为原料的红曲霉培养物称红曲。红曲有杀菌和抑菌作用，将红曲应用在调味品生产中或鱼、肉腌制中，具有防腐作用。红曲霉的菌丝有横隔、多核。在麦芽汁琼脂培养基上，生成先白色后红色的扩展性菌落，子囊孢子数目甚多，一般不产生分生孢子，常用液体培养作扩大菌种。 三、实验材料与试剂 1、菌种紫红曲霉(Monascus sp.) 2、培养基 斜面培养基配方：7.2 g麦芽糖、可溶性淀粉5 g、蛋白胨3 g、冰醋酸0.2 mL、琼脂2~3g、水100 mL。 种子培养基配方：可溶性淀粉3 g、硝酸钠0.3 g、黄豆粉0.5 g、水100 mL。 发酵培养基配方：大米500 g、红曲霉0.5 g、冰醋酸（95%）1.5 g, 水适量。 3、仪器摇床、超净工作台、三角瓶、无菌水试管、灭菌锅、恒温培养箱等。 四、实验操作步骤 1、培养基的配制：按培养基的配方，配制斜面、液体、发酵培养基，并灭菌冷 却备用。 2、斜面菌种活化：用接种环挑取冰箱保存的红曲霉菌种一环，在新鲜斜面上划 线，于30 ℃培养箱内培养4～7 d，长满红色孢子为宜。 3、种子培养液的扩大培养：用接种针挑取1～3环活化的红曲霉于液体试管或 三角瓶中，30 ℃摇床培养3～5 d，菌丝球生长小而密。 4、三角瓶固体发酵：将扩大培养的液体种子接种于发酵培养基中，拌匀后于 30 ℃培养，每1 d 摇散菌丝，直至大米变成红色为止。 思考作业： 1、红曲有何功能？ 2、红曲制作过程中应注意的事项？
1.发酵的定义：是酵母菌在无氧状态下的呼吸过程；是生物体获得能量的一种形式；是微生物细胞为获 取生长和生存所需能量而进行的氧化还原反应；利用生物细胞（含动、植、微），在合适的条件下制得产物的所有过程。（名解、选择） 2.法国Pasteur（巴斯德）用实验证明发酵是微生物活动的结果，为微生物纯粹培养奠定理论基础，德 国Koch发明了固体培养基，建立微生物纯培养技术。（选择、填空） 3.发酵工业的特点：原料的多样性和可再生性；菌种来源的广泛性；发酵过程的无菌性；生化反应的温 和性与专一性；反应过程的自动调节性。（选择） 4.微生物代谢产物：初级：有机酸、氨基酸、蛋白质、酶、核苷酸、核酸、脂类、糖及醇类 次级：抗生素、色素、生物碱、植物生长素 5.饮料酒分为：发酵酒：葡萄酒、啤酒、果酒、黄酒、青酒 蒸馏酒：用曲作糖化剂：白酒用麦芽做糖化剂：威士忌用糖质做原料：白兰地 6.农用抗生素：杀稻瘟菌素、灭菌素S、春日霉素、庆丰霉素 7.酶抑制剂：血管紧张素转化酶抑制剂-高血压；糖苷酶抑制剂-肥胖、糖尿病、高脂蛋白血症； 磷脂酶抑制剂-胰腺炎；HMG-CoA还原酶抑制剂和ACAT抑制剂-高胆固醇血症和动脉粥样硬化。 8.微生物对氧的需求不同划分：厌氧发酵：乳酸杆菌，梭状芽孢杆菌兼性厌氧发酵：酵母菌 需氧发酵：棒状杆菌-谷氨酸发酵黑曲霉-柠檬酸发酵放线菌-抗生素发酵（填空、选择、必考） 9.提高菌种效率是发酵工业的关键：菌种改良：1.导入外源基因。2.构建复合功能微生物。 10.发酵工业常用微生物：细菌、放线菌、酵母菌、霉菌四大类。 11.放线菌：介于细菌和真菌之间的单细胞原核丝状微生物。（判断） 12.酵母菌：以芽殖、裂殖进行无性生殖的单细胞真菌的统称。（填空） 13.发酵工业菌种的筛选：1.从自然界分离所需菌种。2.把野生菌种进一步纯化并进行代谢产物鉴定 14.分离和纯化微生物的常用方法：稀释涂布分离法、稀释混合平板法、平板划线分离法。（填空、选择） 15.菌种选育的目的：提供优异菌株，提高微生物发酵产品的数量和质量，促进微生物发酵工业的发展 选育的目标：提高目的产物的产量。提高性能。提高产物纯度。改变菌种的性状以改善发酵过程。改变生物合成途径以获得新产品。 16.诱变育种：以人工诱变手段，利用诱变剂的物理、化学、生物因素处理微生物细胞群。提高基因突变 频率，再以适当方法筛选分离，得到所需变异菌株 17.紫外线诱变机制：紫外线引起胸腺嘧啶二聚体。 18.超诱变机理：亚硝基胍是诱变剂 19.原生质体育种技术包括原生质体融合育种、原生质体转化育种、原生质体诱变育种。（填空） 20.助融剂：聚乙二醇（PEG）（选择） 21.原生质体的融合：化学或物理融合剂作用下，或采用电场诱导的方法融合，化学因子诱导常采用聚乙 二醇4000和6000作融合剂，并加入Ca.Mg等阳离子，PEG具有强烈的脱水作用，使原生质体收缩变形，粘合紧密，Ca可促进脂分子的扰动，增加融合频率 22.代谢工程是非常重要的菌种改良手段，提高产量，降低成本，生产新代谢物。 23.造成菌种退化的主要原因：菌种自发突变或回复突变，引起菌种本身的自我调节和DNA修复 （必考，简答）细胞质中控制产量的质粒脱落或核内DNA和质粒复制不一致 基因突变根本原因：连续的传代培养 不良的培养和保藏条件 24.菌种衰退的防止：合理育种，选用合适培养基，创造合适培养条件，控制传代次数，利用不同类型的 细胞进行移种传代，采用有效的菌种保藏方法 25.休眠状态：微生物处于代谢不活泼，生长受抑制的环境，抑制其生长繁殖能力（填空） 26.菌种保藏的方法：斜面传代保藏法—3-6个月甘油悬浮—5年以上 矿物油浸没保藏法—2-3年真空—10年 冷冻保藏— -20℃低温麸皮—数年至数十年 27.天然培养基：牛肉膏、蛋白胨、麦芽汁、玉米粉、牛奶、血清合成培养基：查氏培养基（判断）
名词解释：1.发酵：通过微生物的生长和代谢活动，产生和积累人们所需代谢产物的一切微生物培养过程。 2.发酵工艺：指工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺。 3.前体：在微生物代谢产物的生物合成过程中，有些化合物能直接被微生物利用构成产物分子结构的一部分，而化合物本身的结构没有大的变化，这些物质称为前体。 4.热阻：指微生物在某一特定条件下的致死时间。 5.对数残留定律：指在一定温度下，微生物受热后，活菌数不断减少，其减少速度随残留活菌数的减少而降低，且在任何瞬间，菌的死亡速率与残存的活菌数成正比。 6.实消：将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所有设备一起进行加热灭菌的操作过程称为实罐灭菌。 7.连消：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内，这种工艺过程称为连消灭菌。 8.空消：无论是种子罐、发酵罐还是液氨罐、消泡罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，为空罐灭菌。 9.液化：用ɑ-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖。 10.糖化：用糖化酶将糊精和低聚糖转化葡萄糖。 11.种子制备：将固体培养基上培养出的孢子或菌体转入到液体培养基中培养，使其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。 12.菌种保藏：根据菌种的生理、生化特性，人工创造条件使菌体的代谢活动处于休眠状态。 13.呼吸临界氧浓度：在溶解浓度低时，呼吸强度随溶氧浓度的增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化，把此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度。 14.溶解氧饱和度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。 15.氧传递系数：比表面积与以浓度差为推动力的氧传质系数的乘积。 16.分批发酵：指一次性投入料液，发酵过程中不补料，一直到放罐。 17.补料分批发酵：指在发酵过程中一次或多次补入含有一种或多种营养成分的新鲜料液，以达到延长发酵周期，提高产量的目的。 18.连续发酵：指在特定的发酵设备中进行的，一边连续不断地输入新鲜无菌料液，同时一边连续不断地放出发酵料液。 简答题：1发酵过程有哪些特征？谈谈你对发酵工程技术应用前景的想法？ 特征：1.原料广 2.反应条件温和，易控制 3.产物单一，纯度高 4.投资少，效益好想法：随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大，基因工程及细胞杂交技术在微生物育种上的应用，将使发酵用菌种量达到前所未有的水平；生物反应器技术及分离技术的相应进步将发酵工业的某些神秘特征；由于物理微生物数据库、发酵动力学、发酵传递学的发展，将使人们能够清楚的描述与使用微生物。（个人的，你也可以自已）2.发酵工业对菌种的要求？ 答：1.菌种不能是病源菌 2.发酵周期短，生产能力强 3.发酵过程中不产生或少产生与目标产物性质相似的副产物 4.原料来源广泛价格低廉，菌种能高效地将原料转化为产品5.对需添加剂的前体有耐受能力，且不能将前体作为一般碳源利用 6.遗传性状稳定，菌种不易变异退化7培养条件易于控制 3.菌种选育有哪些方法？ 答：1.自然选育2、诱变选育 3.原生质体技术育种 4.基因工程技术育种 4.自然选育、诱变选育的概念，一般步骤，影响诱变的主要因素。 答：自然选育：利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理，通过分离筛选排除衰退型