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《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
第一章绪论 发酵：通过微生物、动物细胞和植物细胞的培养，大量生成和积累特定的代谢产物或菌体的过程。 发酵工程：是发酵原理和工程学的结合，是研究由生物细胞（包括微生物、动植物细胞）参与的工艺过程的原理的科学，是研究利用生物材料生产有用物质，服务于人类的一门综合性科学技术。这里所指的生物材料包括来自自然界微生物、基因重组微生物等以及各种来源的动物细胞和植物细胞。 发酵工程组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程 第二章发酵设备 固体发酵 液体发酵（厌氧发酵，好氧发酵） 厌氧发酵：酒精发酵罐 好氧发酵：通风搅拌发酵罐 通风搅拌发酵罐设备主要部件包括： 1罐身 酒精发酵罐2电机 3搅拌器 4轴封 5消泡器 6联轴器 7中间轴承 8空气吹泡管（或空气喷射器） 9挡板 10冷却装置 1.罐体：罐体由圆柱体或碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不锈钢，大型发酵罐可用衬不锈钢或复合不锈钢制成，为了满足工艺要求，罐需要承受一定压力，罐壁厚度决定于罐径及罐压的大小。罐体上的管路越少越好 2.搅拌作用：打碎空气气泡，增加气液接触界面以提高气液间的传质效率使发酵液充分混和。3挡板的作用：防止液面中央产生漩涡，促使液体激烈翻动，提高溶解氧。竖立的蛇管、列管、排管也可以起挡板作用； 4消泡器：利用机械的方法打碎气泡 5仪表：测量相关参数 为什么压力表不用直管：会有培养基冲入，污染压力表；起不到缓冲作用；灭菌冷却后有冷凝水（含菌）掉入罐内，污染菌种，弯管液封，上面的杂菌不会掉入下面管道中。 6罐体各部分的尺寸有一定比例，高/径比约为2.5～4。 发酵罐的灭菌 （在夹套中）关好空气阀，蒸气上进下出，冲蒸气，压力大于2 kg/cm2（120℃），最好是4～5 kg/cm2（160℃）。当罐内温度>80℃，进蒸气口（蒸气阀）关掉，出蒸气口（排气阀）关小。打开空气阀，蒸气直接进罐，121℃，20～30min。从80℃～100℃上升很快，大于100℃后温度上升很慢，到118℃时就开始计时，计时25min时立即关掉蒸气阀。关掉蒸气阀后通入无菌空气，使罐内一直保持正压（高于大气压，空气不会倒灌入罐内）。（在夹套中）立即加自来水冷却，从下向上，使温度尽快降到55℃左右，到37～38℃时关掉水，也有缓冲性。升温降温时注意缓冲性灭菌时蒸气从夹套中进去，如从罐中进去，蒸气冷凝，产生冷凝水、无法接种、容易污染冬天温度低、散热快，低于30℃需加温。加温时蒸气由下进入、从上
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
绪论： 一、概念：发酵工程（Fermentation Engineering）指在最适发酵条件下，在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。 二、发酵工程研究的主要内容 发酵工程主要包括代谢工程和发酵工艺两个主要内容 具体来说它一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养，或利用固定化酶，固定化细胞所做的反应器加工底物，以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。发酵工艺主要是在生物反应过程中提供各种所需的最适环境条件。如酸碱度、湿度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态等研究内容。 四、发酵工程的特点 一个完整的发酵过程包括：1材料的预处理2生物催化剂的制备3生化反应器及发应条件的选择与监控 第二章：菌种的来源 一、工业化生产菌种的要求 ?能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成 产物 ?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 ?遗传性能要相对稳定 ?不易感染它种微生物或噬菌体 ?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） ?生产特性要符合工艺要求 二、自然界中菌种分离的一般过程(步骤): 土样的采取→预处理→培养→菌落的选择→产品的鉴定. 目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物. 三、采样时要注意的问题: 气候、水分、空气;来源要广;结合产品的特点;标签：地点、时间、气候等四、目的微生物富集的一些基本方法 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。 富集的三种方案： ?定向培养:采用特定的有利于目的微生物富集的条件，进行培养。 ?当不可能采用定向培养时，则可设计在一个分类学中考虑， ?不能提供任何有助于筛选产生菌的信息，这时只能通过随机分离的办法. 定向培养的方法 物理方法：加热、膜过滤等但主要是通过培养的方法 定向培养的富集方法 1、底物 2、pH条件 3、培养时间 4、培养温度等一切能提高目的微生物相对生长速度的手段，培养（固体、液体；分批连续）后使目的微生物在种群中占优势。 五、菌落的选出 1.从产物角度出发：在培养时以产物的形成有目的的设计培养基 利用简单、快速的鉴定方法，如抗生素
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
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。
1 绪论 1-1何谓发酵？生物化学和工业上的发酵有何不同？ 生物化学意义上的发酵是指细胞在无氧条件下，分解葡萄糖或有机物产生能量的过程。 工业意义上的发酵是泛指利用培养细胞（包括动物、植物和微生物）获得产物的任何有氧或无氧的过程。 1-2何谓发酵工程？其主要内容是什么？请简述其与生物技术的关系。 发酵工程是利用生物体为工业化生产服务的一门工程技术，即利用生物体的生命活动产生的酶，对无机或有机原料进行酶加工（生物反应过程），获得产品的工程化技术。 它是研究生物技术产业化的一门学科，其主体包括生物反应工程和产品提取、精制的下游工程。主要研究内容： 1）优良菌种的选育； 2）合适的生物反应工程包括生物反应过程的优化、反应器的选择和下游工程生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂（酶或细胞）的作用将物料进行加工以提供产品或为社会服务的技术。它包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、生化工程等五大工程。生物技术的核心是基因工程，但又离不开发酵工程。发酵工程是基因工程和酶工程的表达，即大部分生物工程的产品均要通过发酵工程来完成。所以说，发酵工程在生物工程中是最关键的过程。现代发酵工程处于生物技术的中心地位，绝大多数生物技术的目标都是通过发酵工程来实现的。因此生物技术的主要应用领域往往就是发酵工程的研究对象。 1-3请简述发酵工程的发展史。 1）基因工程出现之前的时代（1982年前）； 1859年发现发酵原理、设计了便于灭菌的密闭式发酵罐； 1929,1940年发现和分离出青霉素，青霉素发酵、将通气搅拌引入发酵工业； 1956年谷氨酸等氨基酸、核苷酸等发酵成功、代谢控制育种理论的建立； 60年代采用烷烃、乙酸、天然气等为原料的石油发酵； 2）基因工程出现后的时代（1982年后）。 80 年代随着基因工程技术的发展，人们可定向选育高产菌株； 1991年综述代谢工程，在对细胞内代谢网络系统分析的基础上开始运用基因工程技术改造细胞代谢途径，以改进细胞性能或提高产物生产能力。 组学的发展…… 系统工程和合成生物学…… 1-4 何谓初级代谢和次生代谢？举例说明初级代谢产物和次生代谢产物。 初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程称为初级代谢。常见的初级代谢产物有：乙醇、氨基酸、呈味核苷酸、有机酸、多羟基化合物、多糖（黄原胶、结冷胶）、糖类和维生素。
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。
发酵工程总结50327
1 绪论 1-1何谓发酵？生物化学和工业上的发酵有何不同？ 生物化学意义上的发酵是指细胞在无氧条件下，分解葡萄糖或有机物产生能量的过程。 工业意义上的发酵是泛指利用培养细胞（包括动物、植物和微生物）获得产物的任何有氧或无氧的过程。 1-2何谓发酵工程？其主要内容是什么？请简述其与生物技术的关系。 发酵工程是利用生物体为工业化生产服务的一门工程技术，即利用生物体的生命活动产生的酶，对无机或有机原料进行酶加工（生物反应过程），获得产品的工程化技术。 它是研究生物技术产业化的一门学科，其主体包括生物反应工程和产品提取、精制的下游工程。主要研究内容： 1）优良菌种的选育； 2）合适的生物反应工程包括生物反应过程的优化、反应器的选择和下游工程生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂（酶或细胞）的作用将物料进行加工以提供产品或为社会服务的技术。它包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、生化工程等五大工程。生物技术的核心是基因工程，但又离不开发酵工程。发酵工程是基因工程和酶工程的表达，即大部分生物工程的产品均要通过发酵工程来完成。所以说，发酵工程在生物工程中是最关键的过程。现代发酵工程处于生物技术的中心地位，绝大多数生物技术的目
标都是通过发酵工程来实现的。因此生物技术的主要应用领域往往就是发酵工程的研究对象。 1-3请简述发酵工程的发展史。 1）基因工程出现之前的时代（1982年前）； 1859年发现发酵原理、设计了便于灭菌的密闭式发酵罐； 1929,1940年发现和分离出青霉素，青霉素发酵、将通气搅拌引入发酵工业；1956年谷氨酸等氨基酸、核苷酸等发酵成功、代谢控制育种理论的建立； 60年代采用烷烃、乙酸、天然气等为原料的石油发酵； 2）基因工程出现后的时代（1982年后）。 80 年代随着基因工程技术的发展，人们可定向选育高产菌株； 1991年综述代谢工程，在对细胞内代谢网络系统分析的基础上开始运用基因工程技术改造细胞代谢途径，以改进细胞性能或提高产物生产能力。 组学的发展…… 系统工程和合成生物学…… 1-4 何谓初级代谢和次生代谢？举例说明初级代谢产物和次生代谢产物。 初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程称为初级代谢。常见的初级代谢产物有：乙醇、氨基酸、呈味核苷酸、有机酸、多羟基化合物、多糖（黄原胶、结冷胶）、糖类和维生素。