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发酵工程原理与技术_陈坚_思考题第一章的复习思考题1，发酵及发酵工程的定义2，发酵工程的特点3，发酵的分类4，发酵产品的类型5，微生物代谢产物的类型及其之间的关系6，发酵过程的组成7，发酵生产成立的条件8，发酵工业发展的阶段及大致年代9，和国际先进水平相比较，我国发酵工业的不足之处主要表现在哪些方面第二章的复习思考题1，微生物代谢调节和微生物代谢调控的概念2，为何要进行微生物的代谢调控3，微生物代谢调节的方式4，从本质上来说，微生物的代谢是通过哪两种方式来进行的5，酶合成调节的方式及其定义、机制6，酶活性调节的定义、方式7，有分支代谢途径的调节方式有哪些8，酶活性的调节机制可用什么理论来解释9，初级代谢的调节有哪几种方式10，次级代谢的调节方式11，提高初级和次级代谢产物产量的方法12，高浓度细胞培养的目的、原理、优点、方法及存在的问题第三章的复习思考题1，次级代谢和次级代谢产物的概念2，次级代谢产物的分类3，次级代谢产物的生物合成模式4，在微生物的氢代谢过程中，关键的酶是什么酶，它有哪些类型5，氢效应的概念及产生的原因6，二氧化碳固定的概念、方式、生理意义7，什么是卡尔文循环，它由哪几个部分组成第四章的复习思考题1，原料的定义及选择原则2，培养基设计的基本原则及如何进行培养基的设计3，为何要进行原料预处理及原料预处理的方法4，原料粉碎的目的和方法5，垂式粉碎机生产能力的计算6，干法粉碎和湿法粉碎工艺的比较7，原料输送的方法8，气流输送的原理、流程和优点9，颗粒在垂直管道和水平管道中悬浮输送的机理10，气流输送中常用除尘装置有哪几种11，淀粉原料水-热处理的定义及目的12，淀粉的膨胀、糊化和液化13，在淀粉的水-热处理过程中有哪些反应（变化）是我们所不希望的14，淀粉的酶法液化和糖化工艺常用到的酶有哪些及各自的作用专一性15，酶法液化的工艺有哪几种及各自的优缺点16，淀粉液化效果的标准17，淀粉糖化的定义和目的18，淀粉糖化的理论收率、实际收率和淀粉转化率的定义及计算19，DE值的定义20，淀粉糖化的工艺有哪几种，比较各自的优缺点21，糖蜜原料的来源、特点及常用的处理方法22，在发酵培养基中添加前提物质、抑制剂和促进剂为何能提高产物的产量第五章的复习思考题1，何谓培养基的灭菌，它和消毒有和区别2，常用的灭菌方法3，致死温度、微生物热阻的定义4，湿热灭菌的原理和优点5，从工程角度看，设计一个培养基的湿热灭菌过程首先要解决的问题是什么6，根据微生物的热死灭动力学方程和温度对微生物热死灭常熟（K）的影响，论述为什么采用高温短时间灭菌既有利于杀灭微生物又有利于减少营养物质的破坏7，间歇灭菌的成功的要素及注意事项8，常用的连续灭菌工艺有哪几种9，连续灭菌和间歇灭菌的比较10，影响灭菌的因素第六章的复习思考题1，何谓无菌空气，发酵工业对空气无菌程度的要求2，空气含菌量的测定方法3，空气除菌的方法有哪些、这些方法的原理和优缺点4，介质过滤除菌的定义，机理；过滤介质的类型5，常见的空气过滤除菌工艺流程的分析计算6，过滤效率、对数穿透律7，传统空气过滤除菌工艺中的主要设备有哪些8，新型的空气过滤器有哪些，有何优点9，空气贮罐的作用是什么，其大小如何确定第七章的复习思考题1，种子的扩大培养的定义。
《发酵工程工艺原理》复习思考题第一章复习思考题1．什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？次级代谢产物主要有哪些种类？初级代谢：指微生物的生长、分化和繁殖所必需的代谢活动而言的。
初级代谢过程所生成的产物就是初级代谢产物。
次级代谢：是指非微生物生命活动所必须的代谢活动而言，也就是说这种代谢对微生物的生长、分化和繁殖关系不大，生理功能也不十分清楚，但可能对微生物的生存有一定价值。
次级代谢过程所生成的产物就是次级代谢产物。
通常在细胞生成的后期形成。
次级代谢产物有抗生素、生物碱、色素和毒素等。
2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？发酵产物包含哪几类？发酵过程组成：（1）菌种活化与扩大培养；（2）发酵与酿造原料前处理及培养基制备；（3）发酵与酿造操作方式；（4）产物分离、提取与后加工。
发酵产物：（1）菌体或菌体部分成分；（2）初级代谢产物如醇、酸、糖、蛋白质等；（3）次级代谢产物如抗生素、色素等第二章复习思考题1．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迅速生长，并能高产和稳产所需的代谢产物。
（2）可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。
（3）生长速度和反应速度快，发酵周期短。
（4）副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度。
（5）菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
（6）对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵，其生产所用菌种必须符合食品卫生要求。
2．什么叫自然突变和诱发突变？诱变育种的实质是什么？（1）自然状况下发生的突变称为自然突变或自发突变；人为地用物力或化学因素诱发的突变叫诱发突变。
（2）用各种物理、化学的因素人工诱变基因突变进行的筛选。
3．突变分为哪两种类型，举例说明。
（1）点突变：碱基对置换和移码；（2）染色体畸变：在染色体上发生大的变化，如断裂、重复、缺失、易位和染色体数目变化等结构变化。
4．何为转化、转导、DNA体外重组技术？举例说明在发酵工业中的应用。
《发酵工程工艺原理》复习思考题第一章思考题：1．何谓次级代谢产物？次级代谢产物主要有哪些种类？举例说明次级代谢产物在食品中的应用及对发酵食品的影响.P50.初级代谢过程所生成的生长、分化和繁殖关系不大，生理功能也不十分清楚,但可能对微生物的生存有一定价值.次级代谢过程所生成的产物就是次级代谢产物。
通常在细胞生成的后期形成.次级代谢产物有抗生素、生物碱、色素和毒素等。
2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？发酵工程的一般过程可分为三个步骤：第一，准备阶段;第二,发酵阶段；第三,产品的分离提取阶段。
准备阶段的任务包括四个方面，即各种器具的准备,培养基的准备，优良菌种的选择或培育,器具和培养基的消毒。
优良菌种是保证发酵产品质量好、产量高的基础。
优良菌种的取得，最初是通过对自然菌体进行筛选得到的。
20世纪40年代开始使用物理的或化学的诱变剂，如紫外线、芥子气等处理菌种，进行人工诱发突变，从而迅速选育出比自然菌种更优良的菌种。
后来,又运用细胞工程和遗传工程的成果来获取菌种。
例如，使用大肠杆菌生产人类的胰岛素、生长素、干扰毒等等。
在发酵过程中，还要防止“不速之客”来打扰.发酵工程要求纯种发酵,以保证产品质量。
因此，防止杂菌污染是确实保证正常生产的关键之一。
其方法是，对于这些不受欢迎的“来客"进行灭菌消毒.在进行发酵之前,对有关器械、培养基等也进行严格的消毒。
第二章思考题：1．食品发酵对微生物菌种有何要求？举例说明.➢能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并能高产和稳产所需的代谢产物.➢可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵,且所需的酶活性高.➢生长速度和反应速度快，发酵周期短。
➢副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度.➢菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
➢对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵,其生产所用菌种必须符合食品卫生要求。
2．什么叫自然突变和诱发突变？诱变育种的实质是什么?P17自然突变：在自然状况下发生的突变；诱发突变：在人为地用物理或化学因素诱发的突变。
《发酵工程工艺原理》复习思考题第一章复习思考题1．什么是初级代谢产物什么是次级代谢产物次级代谢产物主要有哪些种类初级代谢：指微生物的生长、分化和繁殖所必需的代谢活动而言的。
初级代谢过程所生成的产物就是初级代谢产物。
次级代谢：是指非微生物生命活动所必须的代谢活动而言，也就是说这种代谢对微生物的生长、分化和繁殖关系不大，生理功能也不十分清楚，但可能对微生物的生存有一定价值。
次级代谢过程所生成的产物就是次级代谢产物。
通常在细胞生成的后期形成。
次级代谢产物有抗生素、生物碱、色素和毒素等。
2．典型的发酵过程由哪几个部分组成发酵产物包含哪几类发酵过程组成：（1）菌种活化与扩大培养；（2）发酵与酿造原料前处理及培养基制备；（3）发酵与酿造操作方式；（4）产物分离、提取与后加工。
发酵产物：（1）菌体或菌体部分成分；（2）初级代谢产物如醇、酸、糖、蛋白质等；（3）次级代谢产物如抗生素、色素等第二章复习思考题1．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迅速生长，并能高产和稳产所需的代谢产物。
（2）可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。
（3）生长速度和反应速度快，发酵周期短。
（4）副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度。
（5）菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
（6）对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵，其生产所用菌种必须符合食品卫生要求。
2．什么叫自然突变和诱发突变诱变育种的实质是什么（1）自然状况下发生的突变称为自然突变或自发突变；人为地用物力或化学因素诱发的突变叫诱发突变。
（2）用各种物理、化学的因素人工诱变基因突变进行的筛选。
3．突变分为哪两种类型，举例说明。
（1）点突变：碱基对置换和移码；（2）染色体畸变：在染色体上发生大的变化，如断裂、重复、缺失、易位和染色体数目变化等结构变化。
4．何为转化、转导、DNA体外重组技术举例说明在发酵工业中的应用。
《发酵工程工艺原理》复习思考题第一章思考题：1．何谓次级代谢产物？次级代谢产物主要有哪些种类？举例说明次级代谢产物在食品中的应用及对发酵食品的影响。
P50初级代谢过程所生成的产物就是初级代谢产物。
种代谢对微生物的生长、分化和繁殖关系不大，生理功能也不十分清楚，但可能对微生物的生存有一定价值。
次级代谢过程所生成的产物就是次级代谢产物。
通常在细胞生成的后期形成。
次级代谢产物有抗生素、生物碱、色素和毒素等。
2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？发酵工程的一般过程可分为三个步骤：第一，准备阶段；第二，发酵阶段；第三，产品的分离提取阶段。
准备阶段的任务包括四个方面，即各种器具的准备，培养基的准备，优良菌种的选择或培育，器具和培养基的消毒。
优良菌种是保证发酵产品质量好、产量高的基础。
优良菌种的取得，最初是通过对自然菌体进行筛选得到的。
20世纪40年代开始使用物理的或化学的诱变剂，如紫外线、芥子气等处理菌种，进行人工诱发突变，从而迅速选育出比自然菌种更优良的菌种。
后来，又运用细胞工程和遗传工程的成果来获取菌种。
例如，使用大肠杆菌生产人类的胰岛素、生长素、干扰毒等等。
在发酵过程中，还要防止“不速之客”来打扰。
发酵工程要求纯种发酵，以保证产品质量。
因此，防止杂菌污染是确实保证正常生产的关键之一。
其方法是，对于这些不受欢迎的“来客”进行灭菌消毒。
在进行发酵之前，对有关器械、培养基等也进行严格的消毒。
第二章思考题：1．食品发酵对微生物菌种有何要求？举例说明。
➢能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并能高产和稳产所需的代谢产物。
➢可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。
➢生长速度和反应速度快，发酵周期短。
➢副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度。
➢菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
➢对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵，其生产所用菌种必须符合食品卫生要求。
2．什么叫自然突变和诱发突变？诱变育种的实质是什么？P17自然突变：在自然状况下发生的突变；诱发突变：在人为地用物理或化学因素诱发的突变。
《发酵工程工艺原理》复习思考题第一章思考题：1．什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？次级代谢产物主要有哪些种类？2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？3．发酵工程的特点及微生物的共性.第二章思考题：1．发酵工业用菌种应具备哪些特点？2．什么叫自然突变和诱发突变？诱变育种的实质是什么？3．何为转化、转导、DNA体外重组技术？举例说明在发酵工业中的应用。
4．什么是选择性培养基？它在菌种筛选中有何应用价值？举例说明。
5．何为营养缺陷型？举例说明营养缺陷型的筛选方法。
6．如何筛选抗性突变株？7．设计一个从自然界中筛选高温淀粉酶产生菌的实验方案，并说明主要步骤。
8．菌种保藏的目的与核心是什么？产孢子的微生物适宜用何种保藏方法？9．造成菌种退化的原因是什么？生产中如何防止菌种的退化？10．何为菌种的复壮？11．培养基有哪些类型？各有何种用途？发酵工业上使用最广的是哪种类型？12．如何确定培养基的组成和进行培养基优化？13．淀粉糖的制备方法？哪种方法制备的淀粉糖质量好？14．．糖蜜可直接用作发酵原料吗？为什么？第三章复习思考题1．试述消毒和灭菌的区别。
2．灭菌的方法主要有哪几种？其灭菌原理何在？发酵工业中为何应用最广的是湿热灭菌？3．何谓微生物的热阻？高温短时灭菌法（HTST）的理论基础是什么？4．在工业生产中，影响培养基灭菌的因素有哪些？为什么？5．比较分批灭菌与连续灭菌的优缺点，两种灭菌方法各适用于何种场合？6．工业上空气除菌所用过滤介质（如棉花、玻璃纤维、活性炭等）的滤孔远大于菌体，为何也能达到除菌的目的？7．过滤效率受哪些因素影响？如何提高除菌效率？第四章复习思考题1．试述分批、补料分批和连续发酵三种培养方式的优缺点。
2．在分批培养中，按细胞生长和产物生成的关系可分为哪几种类型？举例说明。
3．何为补料分批发酵？该法主要适用在哪些场合？4．什么叫连续培养？为什么连续培养不能无限期地连续下去？5．在单级连续培养中，μ＝D意味着什么？6．什么叫比生长速率？什么叫细胞（生长）得率系数？什么叫产物得率系数？什么叫转化率？7．什么是Monod方程？请说明各参数的意义。
《发酵工程工艺原理》复习思考题第一章思考题：L 何谓次级代谢产物？次级代谢产物主要有哪些种类？举例说明次级代谢产物在食品中 的应用及对发酵食品的影响。
答：次级代谢产物是指对微生物的生长、繁殖分化关系不大、生理功能也不十分清楚， 但可能对微生物生存有一定价值的代谢产物；（|初级代谢：|指微生物的生长、分化和繁殖所必 需的代谢活动而言的。
初级代谢过程所生成的产物就是初级代谢产物。
）次级代谢产物主要有抗生素、生物碱、色素、毒素等；例如：抗生素工业的发展建立了一套完整的好氧发酵技术，大型搅拌发酵罐培养方 法推动了整个发酵工业的深入发展，为现代发酵工程奠定了基础。
2. 典型的发酵过程由哪几个部分组成?提取精制,\/废弃物处理成品包装图1.3典型的发酵过程示意图在单级连续培养中，n=D 意味着什么？ 答：意味着培养液中某一瞬间菌体浓度的变化为零，即此时比生长速率〃等于稀释率公试比较连续培养生产率与分批培养生产率，说明什么情况下采用连续培养有利？ 生产 发酵1®■ ■ r一一.t 一培养液菌体细胞分离 无细胞澄清液培芥基配制 培养基原料4.什么叫比生长速率？什么叫得率系数？答：①u 一比生长速率(h1)，即单位重量菌体的瞬时增量g/ (g・h)②细胞得率系数：菌体的生K量相对于基质消耗量的收得率。
X — X。
AX IX !S==So — S A5产物得率系数：产物生成量相对于基质消耗量的收得率。
用YP/S表示。
u P-P。
AP Y P is == So — S AS第五章复习思考题1.谷氨酸产生菌利用糖质原料合成谷氨酸的代谢途径中有哪些关键环节?1）糖酵解（EMP）代谢途径：葡萄糖在糖酵解途径中首先被降解为丙酮酸，同时有ATP 和NADH2生成。
丙酮酸将在TCA循环中被利用。
2）磷酸己糖途径（HMP）:该过程生成的6-磷酸果糖、3-磷酸甘油醛于糖酵解途径联系起来，进一步生成丙酮酸；而生成的NADPH2是a■酮戊二酸进行还原氨基反应所必须的供氢体；生成的乙酰辅酶A则进入三梭酸循环。
发酵⼯程思考题（含答案）发酵⼯程课后思考题第⼀章绪论1、发酵及发酵⼯程定义答：它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。
2、发酵⼯程基本组成部分答：从⼴义上讲分为三部分：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：发酵⼯程产业化就是将有关应⽤微⽣物的科学研究成果转化为发酵产品，并投向市场的过程。
三个环节：投产试验、规模化⽣产和市场营销。
①投产试验：涉及到”上、中、下三游”⼯作，即研究成果的验证、⼩试、中试和扩⼤试验。
②规模化⽣产：值得注意的是产品质量问题，其检测必须符合相应产品标准。
③市场营销：市场开拓对技术本⾝影响不⼤，但参与市场竞争却是产业化成败的决定因素。
4、当前发酵⼯业⾯临三⼤问题是什么答：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发酵过程的组成部分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典型的发酵过程可划分成六个基本组成部分：（1）繁殖种⼦和发酵⽣产所⽤的培养基组份设定；（2）培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；（3）培养出有活性、适量的纯种，接种⼊⽣产容器中；（4）微⽣物在最适合于产物⽣长的条件下，在发酵罐中⽣长；（5）产物分离和精制；（6）过程中排出的废弃物的处理。
第⼆章菌种的来源(1)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2、从环境中分离⽬的微⽣物时，为何⼀定要进⾏富集答：让⽬的微⽣物在种群中占优势，使筛选变得可能。
第二章思考题1. 比较固体培养与液体培养的优缺点固体培养基：酶活力高；无菌程度要求不严；产物浓度大，易分离，有效降低产品分离成本。
劳动强度大，占地面积大，不宜自动化生产；周期长；环境条件难控制；菌种菌类不纯；生物量检测不易，盲目性大。
液体培养基：生产效率高，便于自动化管理；生产参数可全面控制；通常生产液体种子，生产周期短。
无菌程度要求高，相对生产设备投资较大；某些发酵，因投资大和生产密度大而难以实现。
2. 说明菌种扩大培养的条件。
①培养基：摇瓶用的培养基原料精细，C源浓度较低且易被利用。
种子罐用培养基原料接近大生产所用的原材料，N源浓度高，利于菌体增殖。
②温度：从试管到三角瓶到种子罐，温度逐步调整，最后接近大生产的温度，使菌种逐渐适应。
③氧的供给：需提供足够的氧气利于菌体增殖。
④PH：为菌体最适生长PH，往往与发酵最适PH不同。
灭菌后，PH值下降0.5——1个单位，应调整（三角瓶不行，不宜无菌操作）。
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，而达到提高发酵罐利用率，缩短发酵周期，降低能耗，减少染菌的机会及使培养菌在数量上取得绝对优势，而抑制杂菌生长。
②使菌种逐渐适应大生产的环境。
③提高生产的成功率，减少“倒灌”现象。
4. 工业生产用菌种的基本要求有什么？①具有稳定的遗传学特性。
②微生物的生长和产物的合成对于基质无严格的要求。
③生长条件易于满足。
④对于细菌，希望具有抗Phage的能力。
⑤有较高酶活力，可在一定范围内提高生长速率和反应速度，进而缩短发酵周期，降低生产成本。
⑥目标产物易分离得到。
5．微生物发酵常用菌种有哪些？（细菌：短杆菌，枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌，苏云金芽孢杆菌；酵母：啤酒酵母，酒精酵母，汉逊酵母，假丝酵母；霉菌：黑曲霉，黄曲霉，青霉菌，红曲霉。
第三章思考题1. 微生物发酵培养基的碳源主要有哪几种？碳酸；淀粉及其水解糖；化工石油产品（醋酸，甲醇，乙醇）2. 微生物发酵培养基的氮源主要有哪几种？无机：氨水，尿素（有脲酶的M,流加）；铵盐。
《发酵工程工艺原理》复习思考题第一章思考题：1．何谓次级代谢产物？次级代谢产物主要有哪些种类？举例说明次级代谢产物在食品中的应用及对发酵食品的影响。
P7、P50初级代谢：指微生物的生长、分化和繁殖所必需的代谢活动而言的。
初级代谢过程所生成的产物就是初级代谢产物。
次级代谢是指非微生物生命活动所必须的代谢活动而言，也就是说这种代谢对微生物的生长、繁殖分化关系不到，生理功能也不十分清楚，但可能对微生物的生存有一定价值。
进入稳定期后，有些微生物合成的化合物，在对数生长期是没有的，而且对细胞代谢也没有明显的意义，虽然生长速率很低，但代谢产物却具有明显优势，这类自发产生的化合物成为次级代谢产物。
次级代谢产物有抗生素、生物碱、色素和毒素等。
2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？酵工程的一般过程可分为三个步骤：第一，准备阶段；第二，发酵阶段；第三，产品的分离提取阶段。
准备阶段的任务包括四个方面，即各种器具的准备，培养基的准备，优良菌种的选择或培育，器具和培养基的消毒。
第二章思考题：1．食品发酵对微生物菌种有何要求？举例说明。
能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并能高产和稳产所需的代谢产物。
可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。
生长速度和反应速度快，发酵周期短。
副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度。
菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵，其生产所用菌种必须符合食品卫生要求。
2．什么叫自然突变和诱发突变？诱变育种的实质是什么？P17自然突变：在自然状况下发生的突变；诱发突变：在人为地用物理或化学因素诱发的突变。
诱变育种：用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选。
诱变育种实质：诱变育种实质：利用物理、化学等诱变因素，诱发基因突变，然后根据诱变育种要求、目的，从无定向的突变株中，筛选出具有优良形状的突变体。
3．突变分为哪两种类型，举例说明。
发酵工程-思考题※第一章1．发酵工程技术的发展大致可分为哪几个阶段？每个阶段的技术特点是什么？2．简述工业发酵的应用范围。
3．简述液体发酵生产的一般工艺流程。
4．请查阅相关文献，结合学科发展和国家需求，谈谈发酵工业的发展前景？5．简述发酵工程与生物技术和生物工程其他学科的区别和联系。
※第二章1．发酵工业用菌种应具备哪些特点？2．什么是选择性培养基？它在菌种筛选中有何应用价值？试举例说明选择性培养基的筛选原理。
3．以氨基酸代谢为例，说明为什么有些突变菌株对末端代谢产物的结构类似物具有抗性？4．如何防止菌种退化？5．简述自然界分离微生物的一般操作步骤。
6．菌种选育分子改造的目的何在？具体有哪些方法？7．什么叫自然选育？自然选育在发酵生产中有何应用价值？8．如何实现使微生物合成比自身需求多得多的产物？试举例说明。
9．设计一个从自然界中筛选高温淀粉酶产生菌的实验方案，并说明主要步骤及其基本原理。
10．如果纤维素酶的合成受反馈阻遏作用的调控，如何根据这一调控机制设计纤维素酶高产菌的选育方案？11．菌种保藏主要利用哪些原理？试举例说明。
※第三章1．什么是培养基?简述发酵培养基的特点和要求。
2．什么是生长因子？3．简述培养基设计的一般步骤和应注意的问题。
4．工业发酵常用的碳源有哪些？常用的糖类有哪些，各自有何特点？5．常用的无机氮源和有机氮源有哪些？简述各类氮源在发酵培养基中的作用。
6．什么是理论转化率和实际转化率？7．举例说明培养基设计的方法与步骤？8．简述培养基优化在发酵优化控制中的作用。
※第四章1．试述消毒和灭菌的区别。
2．染菌对发酵有什么危害，对产物提取有什么危害？试从污染杂菌的种类分析发酵污染的原因？染菌以后应采取哪些措施？3．如何避免菌种在移接过程中染菌？4．简述染菌的检验方法及染菌类型的判断。
5．影响培养基灭菌效果和灭菌时间的因素有哪些？6．感染了噬菌体后应采取哪些措施？7．为提高空气过滤除菌效率可采用哪些有效措施？8．现有培养基30 m3，采用处理量6m3/h的连消塔进行加热，设原污染程度为微生物个数达105个/ml, 要求灭菌程度达到10-3个/批，灭菌温度为125 ℃，已知k=11min-1，试求维持时间及维持罐容积。
发酵⼯程课后思考题答案⼀、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。
发酵工艺原理复习题答案一、选择题1. 发酵的定义是什么？A. 微生物生长的过程B. 微生物代谢产物的积累过程C. 微生物的繁殖过程D. 微生物的代谢过程答案：B2. 发酵过程中，微生物主要进行哪种代谢？A. 有氧代谢B. 无氧代谢C. 光合作用D. 化学合成答案：B3. 以下哪个不是发酵过程中常用的微生物？A. 酵母菌B. 乳酸菌C. 曲霉D. 蓝藻答案：D4. 发酵过程中，pH值对微生物的生长和代谢有何影响？A. 无影响B. 促进生长和代谢C. 抑制生长和代谢D. 影响微生物的酶活性答案：D5. 发酵工艺中，温度控制的重要性是什么？A. 影响微生物的生长速度B. 影响微生物的代谢产物C. 影响微生物的酶活性D. 所有以上选项答案：D二、填空题6. 发酵罐中常用的搅拌方式包括_________、_________和_________。
答案：机械搅拌、气流搅拌、磁力搅拌7. 发酵过程中，_________是影响微生物生长和代谢的重要因素之一。
答案：氧气供应8. 发酵工艺中，常用的灭菌方法有_________、_________和_________。
答案：干热灭菌、湿热灭菌、过滤灭菌9. 发酵过程中，微生物的_________和_________是影响发酵效率的关键因素。
答案：生长速率、代谢途径10. 发酵工艺中，_________是控制微生物生长和代谢的重要手段。
答案：营养供应三、简答题11. 简述发酵工艺中常用的几种微生物及其应用。
答案：酵母菌常用于酒精发酵和面包制作；乳酸菌用于酸奶和泡菜的制作；曲霉用于酱油和酶制剂的生产。
12. 描述发酵过程中pH值和温度对微生物生长和代谢的影响。
答案：pH值和温度直接影响微生物的酶活性和代谢途径，适宜的pH值和温度可以促进微生物的生长和代谢，反之则抑制。
四、论述题13. 论述发酵工艺在食品工业中的应用及其重要性。
答案：发酵工艺在食品工业中具有广泛的应用，如在乳制品、酿酒、酱料、面包等行业中，通过发酵可以生产出具有特定风味和营养价值的产品。
发酵工艺原理复习题答案一、单项选择题1. 发酵过程中，微生物生长的四个阶段中，哪一个阶段的微生物代谢产物产量最高？A. 调整期B. 对数生长期C. 稳定期D. 衰减期答案：C2. 在发酵过程中，以下哪种营养物质是微生物生长所必需的？A. 碳源B. 氮源C. 无机盐D. 所有选项答案：D3. 下列哪种发酵罐设计最适合于大规模工业生产？A. 实验室规模的发酵罐B. 搅拌式发酵罐C. 气升式发酵罐D. 固定床发酵罐答案：B二、填空题1. 发酵过程中，微生物的______是影响发酵效率的关键因素之一。
答案：代谢途径2. 在发酵过程中，通过控制______和______可以优化微生物的生长环境。
答案：温度、pH值3. 发酵工业中常用的灭菌方法包括______和______。
答案：高压蒸汽灭菌、干热灭菌三、简答题1. 描述发酵过程中的氧气供应对微生物生长和产物形成的影响。
答案：氧气供应对微生物生长和产物形成至关重要。
在好氧发酵中，充足的氧气供应可以促进微生物的呼吸作用，增强能量产生，从而支持微生物的快速生长和代谢产物的合成。
而在厌氧发酵中，氧气的存在可能会抑制某些微生物的生长，影响产物的形成。
2. 阐述发酵过程中温度控制的重要性及其对微生物生长和产物形成的影响。
答案：温度控制是发酵过程中的关键因素之一。
适宜的温度可以促进微生物的酶活性，从而加速代谢过程，提高产物的产量和质量。
温度过高或过低都可能导致酶活性下降，影响微生物的生长速率，甚至导致细胞死亡，从而影响发酵效率和产物的产量。
四、计算题1. 假设一个发酵罐的体积为100升，初始pH值为6.0，通过添加1升pH为12.0的NaOH溶液后，求发酵罐内混合溶液的最终pH值。
答案：首先计算NaOH溶液的摩尔浓度，然后根据pH值计算H+离子浓度，最后应用Henderson-Hasselbalch方程计算最终pH值。
假设NaOH 完全离解，其摩尔浓度为0.1M。
混合溶液的H+离子浓度为10^(-6.09) M，最终pH值为6.09。
《发酵工程工艺原理》复习思考题第一章思考题：1．何谓次级代谢产物？次级代谢产物主要有哪些种类？举例说明次级代谢产物在食品中的应用及对发酵食品的影响。
P50初级代谢：指微生物的生长、分化和繁殖所必需的代谢活动而言的。
初级代谢过程所生成的产物就是初级代谢产物。
关系不大，生理功能也不十分清楚，但可能对微生物的生存有一定价值。
次级代谢过程所生成的产物就是次级代谢产物。
通常在细胞生成的后期形成。
次级代谢产物有抗生素、生物碱、色素和毒素等。
2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？发酵工程的一般过程可分为三个步骤：第一，准备阶段；第二，发酵阶段；第三，产品的分离提取阶段。
准备阶段的任务包括四个方面，即各种器具的准备，培养基的准备，优良菌种的选择或培育，器具和培养基的消毒。
优良菌种是保证发酵产品质量好、产量高的基础。
优良菌种的取得，最初是通过对自然菌体进行筛选得到的。
20世纪40年代开始使用物理的或化学的诱变剂，如紫外线、芥子气等处理菌种，进行人工诱发突变，从而迅速选育出比自然菌种更优良的菌种。
后来，又运用细胞工程和遗传工程的成果来获取菌种。
例如，使用大肠杆菌生产人类的胰岛素、生长素、干扰毒等等。
在发酵过程中，还要防止“不速之客”来打扰。
发酵工程要求纯种发酵，以保证产品质量。
因此，防止杂菌污染是确实保证正常生产的关键之一。
其方法是，对于这些不受欢迎的“来客”进行灭菌消毒。
在进行发酵之前，对有关器械、培养基等也进行严格的消毒。
第二章思考题：1．食品发酵对微生物菌种有何要求？举例说明。
➢能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并能高产和稳产所需的代谢产物。
➢可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。
➢生长速度和反应速度快，发酵周期短。
➢副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度。
➢菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
➢对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵，其生产所用菌种必须符合食品卫生要求。
2．什么叫自然突变和诱发突变？诱变育种的实质是什么？P17自然突变：在自然状况下发生的突变；诱发突变：在人为地用物理或化学因素诱发的突变。
诱变育种：用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选。
诱变育种实质：3．突变分为哪两种类型，举例说明。
P17➢基因突变——少数核苷酸碱基的改变（点突变），如碱基对置换和移码。
➢染色体畸形——涉及一大段核苷酸或染色体的突变，如断裂，重复，缺失，易位，染色体数目变化等结构变化。
4．何为DNA体外重组技术？举例说明在发酵工业中的应用。
DNA体外重组技术：根据需要用人工方法取得供体DNA上的基因，在体外重组于载体DNA上，再转移入受体细胞，使其复制、转录和翻译，表达出供体原有的遗传性状，如用基因工程生产胰岛素。
5．何为营养缺陷型？举例说明营养缺陷型的筛选方法。
营养缺陷型：指某一菌株丧失了合成某种营养物质的能力，在培养基中若不外加这种营养成分就不能正常生长的变异菌株。
表示为“X –”补充培养基(S.M.)：为满足特定X –需要在基本培养基中补加了某种营养物质的培养基。
完全培养基(C.M.)：能满足各种不同X –营养要求的培养基。
基本培养基(M.M.):能满足野生型生长需要的培养基。
6．菌种保藏的目的与核心是什么？产孢子的微生物适宜用何种保藏方法？目的: 保证菌种不发生遗传变异、无污染和保持活力。
核心：人工创造条件（如低温、干燥、缺氧、和缺乏营养物质），使菌种的代谢活动处于不活动状态。
•菌种保藏方法: 斜面低温保藏法、石蜡油封保藏法、砂土保藏法、冷冻干燥法、液氮超低温冻结法霉菌：采用砂土管保藏法。
此法特别适宜于产孢子或芽孢的微生物。
•酵母菌:定期移植斜面低温保藏法；细菌:冻干法；放线菌：冻干法或砂土保藏法。
7．造成菌种退化的原因是什么？生产中如何防止菌种的退化？菌种退化的原因:保藏方法不妥、保藏操作不当、传代不当、培养基不适、回复突变防止菌种退化的措施：➢从菌种选育方法上考虑1)进行充分的后培养及分离纯化2)增加突变位点，减少基因回复突变的几率➢从菌种保藏方式上考虑1)尽量减少传代次数2)选择适宜的保藏培养基➢从菌种培养适宜条件上考虑1)结构类似物抗性菌株在保藏培养基中应添加相应药物,及时淘汰回复突变细胞。
2)基因工程菌添加抗生素于培养基中防止质粒的丢失➢从菌种管理的措施上考虑 :复壮1）定期对保藏菌种分离纯化，淘汰已退化细胞；2）定期对发酵液进行分离筛选8．何为菌种的复壮？菌种的复壮：从已衰退的菌种中筛选出少数尚未退化的个体，以恢复原菌株固有的优良性状。
狭义：在菌种已发生衰退的情况下，通过纯种分析和生产性能测定等方法，从衰退的群体中找出未衰退的个体，以达到恢复该菌种原有典型性状的措施。
广义:在菌种的生产性能未衰退前就有意识的经常进行纯种的分离和生产性能测定工作，以期菌种的生产性能逐步提高。
实际上是利用自发突变（正变）不断地从生产中选种。
复壮措施：➢纯种分离（平板划线法，涂布法，倾注法，单细胞挑取法）➢通过寄主体内生长进行复壮；➢淘汰已衰退的个体；采用比较激烈的理化条件进行处理，以杀死生命力较差的已退化的菌种➢采用有效的菌种保藏方法9．培养基有哪些类型？各有何种用途？发酵工业上使用最广的是哪种类型？➢按状态：固体、半固体和液体培养基。
固体的培养基适用于菌种的分离和保存以及有子实体的真菌类。
半固体主要用于鉴定菌种，观察细菌运动特征及噬菌体的效价测定等。
液体培养基适用于发酵工业的大规模生产。
➢按纯度：天然培养基、合成培养基和半合成培养基。
天然培养基适合于微生物的生长繁殖和目的产物的合成。
合成培养基使用于研究菌种基本代谢过程的物质变化以及生产某些疫苗等生物制品。
➢按生产工艺要求：孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。
发酵工业使用得最广泛的是液体发酵培养基。
10．如何确定培养基的组成？生产中液体培养基的制备有哪些步骤？培养基的配制原则•根据不同微生物的营养需要配制•确定合适的碳氮比•控制pH条件•控制氧化还原电位•根据原料特点确定配比培养基的制备(液体培养基)制备：原料预处理、原料混溶、调节pH和灭菌。
（1）原料预处理：淀粉糖的制备、糖蜜的预处理（2）原料混溶：缓冲物质主要元素原料微量元素生长素↓↓↓↓加底水→搅拌→搅拌均匀→搅拌均匀→搅拌→搅拌均匀（3）调节酸碱度和灭菌11. 淀粉糖的制备方法？哪种方法制备的淀粉糖质量好？➢酸解法优点：生产简易，设备简单，水解时间短，设备生产能力大。
缺点：设备需耐腐蚀，高温高压；副反应复杂。
对原料要求高，颗粒不能大，浓度不能高，否则转化率低。
➢酶解法优点：反应条件较温和，不需耐高温、耐压、耐酸设备；酶作用专一性强，淀粉水解副反应少，糖液纯度高，淀粉转化率高；可在较高淀粉乳浓度下水解，可采用粗原料；糖液颜色浅，纯净，无苦味，质量高，有利于糖液的精制。
缺点：反应时间较长，要求的设备较多，需专门培养酶的条件，由于酶本身是蛋白质，易造成糖液过滤困难。
➢酸酶结合法酸酶法：先用酸水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶水解为葡萄糖。
酸液化速度快，且糖化是由酶来进行，对液化要求不高，可采用较高的淀粉乳浓度，提高生产效率。
酶酸法：先用淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖。
能采用粗原料淀粉，淀粉浓度较酸法高，生产易控制，时间短，减少副反应，糖液颜色较浅。
使用酸酶结合法制备的淀粉糖质量好12．糖蜜可直接用作发酵原料吗？为什么？糖蜜是甘蔗或甜菜糖厂的一种副产品，糖蜜含糖量较高，因其本身就含有相当数量的可发酵性糖，只须添加酵母便可直接发酵生产酒精。
第三章复习思考题1．何谓消毒、灭菌？消毒可以达到灭菌的目的吗？消毒：指用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物。
灭菌：指用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物。
（3BPPT1）消毒达不到灭菌的目地。
2．灭菌的方法主要有哪几种？其灭菌原理何在？发酵工业中为何应用最广的是湿热灭菌？工业生产上的灭菌方法有加热灭菌、化学药剂灭菌、射线灭菌等。
化学药剂灭菌、射线灭菌用于无菌间、培养室及车间空气灭菌。
加热灭菌（干热灭菌：火焰灭菌、烘箱灭菌；湿热灭菌：巴氏灭菌、间歇灭菌、高压蒸汽灭菌）（1）干热灭菌法原理：通过脱水干燥和大分子变性来实现。
一般细菌繁殖体在干燥状态下。
80-100°c经一小时即可被杀死。
（2）湿热灭菌法原理：用蒸汽灭杀液体中的病原菌或特定微生物。
温热的杀菌效果比干热好，其原因有：①蛋白质凝固所需的温度与其含水量有关，含水量愈大，发生凝固所需的温度愈低。
湿热灭菌的菌体蛋白质吸收水分，因较大同一温度的干热空气中易于凝固。
②温热灭菌过程中蒸气放出大量潜热，加速提高湿度。
因而湿热灭菌比干热所要温度低，如在同一温度下，则湿热灭菌所需时间比干热短。
③湿热的穿透力比干热大，使深部也能达到灭菌温度，故湿热比干热收效好。
3．何谓微生物的热阻？高温短时灭菌法（HTST）的理论基础是什么？热阻：微生物对热的抵抗力。
19 世纪50 年代，法国人巴斯德(Pasteur)阐明了食品的微生物腐败机理，为灭菌技术的发展奠定了理论基础4．在工业生产中，影响培养基灭菌的因素有哪些？为什么？1．培养基成分：在培养基成分中，糖、脂肪和蛋白质的存在对微生物有一定的保护作用。
特别是浓度较高的有机营养物质，当其表面受热变性后能形成一层保护膜影响热的传导，从而提高微生物的耐热性。
但这种耐热性同浓度(即基质中含水最)有关，相反；无机盐、碱、酸等则可以削弱微生物的耐热性，这同提高微生物细胞壁的导热性能有关系。
2．PH值：pH值高底pH6.0～8.0时,微生物最耐热;pH小于6.0时,氢离子易渗入细胞内,改变细胞的生理反应促使其死亡。
所以培养pH值愈低,所需灭菌时间愈短。
3．培养基中的颗粒4．泡沫（3BPPT10）5．比较分批灭菌与连续灭菌的优缺点，两种灭菌方法各适用于何种场合？一、连续灭菌（连消）: 是采用专一灭菌设备—-连消塔，在高温下对液体培养基进行短时间加热灭菌。
优点：（1）培养基受热时间短（可在20～30s达到预定灭菌温度），营养成分破坏少；（2）质量均匀；（3）适用于自动控制。
适用条件：大规模生产，培养基中不含有固体颗粒或泡沫较少。
（3BPPT11）二、分批灭菌(实消):指培养基在发酵罐中灭菌。
优点：无需专一灭菌设备，但易发生局部过热而破坏营养成分的现象。
适用条件：当培养基中含有固体颗粒或培养基有较多泡沫时，以采用分批灭菌为好。
对于容积小的发酵罐，连续灭菌的优点不明显，而采用分批灭菌比较方便。
三、设备灭菌实罐灭菌时，发酵罐与培养基一起灭菌。
培养基采用连续灭菌时，发酵罐需在培养基灭菌前，直接用蒸汽进行空罐灭菌，用无菌空气保压，待培养基流入罐后，开始冷却。
其他设备一般采用蒸汽灭菌。
有些设备也可采用SO2熏蒸灭菌，如葡萄酒发酵池、罐等。
