【免费下载】温州大学发酵工程原理期末复习题答案

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。

17、保持发酵过程无杂菌污染，最重要的是要建立发酵工业的无菌技术，常用无菌技术和方法主要有：干热灭菌法、湿热灭菌法、射线灭菌法、化学药剂灭菌法、过滤灭菌法、火焰灭菌法等。

18、影响培养基灭菌的因素中，包括培养基中的微生物数量、泡沫、以及培养基成分与物理状态、pH等。

19、在工业发酵过程中，培养基灭菌一般采用湿热灭菌法，而无菌空气的获得是通过过滤除菌。

20、常用的菌种纯化方法很多，主要有涂布平板分离法、倾注平板分离法、平板划线分离法。

21、分批发酵过程中，微生物生长通常要经历延滞期、对数生长期、衰减期、稳定期、衰亡期五个时期。

22、在微生物发酵过程中，底物主要消耗在以下三个方面：一是用于合成新的细胞物质；二是用于合成代谢产物；三是提供细胞生命活动的能量。

23、Gaden根据发酵产物生成速率与细胞生长速率之间的动态关系，将产物合成动力学划分为生长相关型、生长部分相关型和非相关型三种。

24、描述微生物细胞生长速率与限制性底物之间关系的Monod方程为：μ=μmax S/（Ks+ S）。

25、在好氧发酵中，微生物的供氧过程是气相中的氧溶解于发酵液中，经过一系列的传递，最后到细胞内的呼吸酶位置上被利用，这一传递过程包括供氧与耗氧两个方面。

供氧方面的主要阻力是气膜传递阻力和气液界面传递阻力，所以工业上常将通入培养液的空气分散成细小的气泡，尽可能增大气液两相的接触界面和接触时间，以促进氧的溶解。

26、影响微生物发酵的环境因素很多，大多数工业发酵中最需要控制的环境因子为 、 、 等。

27、微生物在发酵罐发酵过程中，常规的发酵工艺控制参数有温度、PH、搅拌转速、空气流量、罐压、液位、补料速率及补料量等。

28、在微生物发酵过程中，能表征发酵过程性质的直接状态参数主要有PH、DO、溶解CO2、尾气中的O2与CO2含量、基质或产物浓度、代谢中间体浓度等。

29、在发酵过程中，引起温度变化的原因是由于发酵过程中所产生的净热量，包括生物热、搅拌热、蒸发热、通气热、辐射热等。

30、在工业发酵过程中需对泡沫加以控制，以防止逃液和染菌，泡沫控制的方法包括机械消泡和消泡剂消泡。

31、发酵罐的类型多种多样，目前工业上常用发酵罐类型包括通用式发酵罐和气升式发酵罐。

34、微生物发酵结束后的培养物中含有大量的菌体细胞或细胞碎片、残余的固体培养基以及代谢产物。

35、在发酵产品的提取过程中，用于固液分离的常用方法包括过滤和离心分离。

36、有许多发酵产物都位于微生物细胞内，分离提取时需对细胞进行破碎，常用的细胞破碎方法可分为三类：物理法、化学法、生物法。

37、超临界液体萃取是目前最先进的物理萃取技术，最常用的萃取剂为CO2。

38、色谱分离技术按流动相的状态分为气相色谱法和液相色谱法两类。

39、干燥是发酵产品提取和精制过程中最后的操作单元，目前工业发酵生产较常用的干燥方法有三种：对流加热干燥法、接触干燥加热法和冷冻升华干燥法。

41、菌种保藏可通过斜面低温保藏法、砂土管保藏法、冷冻真空干燥法和液氮超低温保藏法等方法，达到防止突变、保持纯种的目的。

二、名词解释1、发酵工程（Fermentation Engineering）：利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程技术体系，是生物工程与生物技术学科的重要组成部分2、培养基(Media) ：用于维持微生物生长繁殖和产物形成的营养物质3、发酵培养基：是供菌种生长、繁殖和合成产物之用4、灭菌(sterilization) 用物理或化学方法杀死物料或设备中所用生命物质的过程5、消毒（disinfection）用物理或化学方法杀死空气,地表以及容器和器具表面的微生物6、Submerged culture（深层发酵或液体发酵）微生物在液态的培养基中的发酵过程7、Solid culture（固态发酵）微生物在固态的培养基中的发酵过程8、生物转化指利用微生物细胞或酶对一些化合物的某一特定部位进行催化修饰，使其转变成结构相似但具有更大经济价值的化合物9、分批发酵（batch culture）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，在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法10、种子培养指处于休眠状态的工业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而获得一定数量和质量的纯种的过程11、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12、双水相萃取利用亲水性高分子聚合物水溶液的双水相性质进行物质分离的方法13、色谱分离技术利用多组分混合物中各混合物中各组分物理化学性质的差别，使各组分能以不同程度分布在两相中14、喷雾干燥技术：在干燥室热气流中使喷成雾状的液体物料干燥的方法15、冷冻升华干燥法将材料冻结后，先冷却到冻结温度以下，再在低温和真空条件下使材料中冻结成冰的水分直接蒸发成水汽（升华），并冷凝除水的食品干燥新方法16、膜分离技术利用隔膜使溶剂(通常是水)同溶质或微粒分离的技术四、问答题1、发酵工程有何特点？1.发酵工程一般都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应条件比较温和2.可用廉价的原料生产较高价值的产品，有时还可利用一些废物作为发酵产物，变废为宝3.发酵工程是通过生物体的自适应调节来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较专一的代谢产物4.由于生物体本身所具有的反应机制，能专一性地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，也可产生比较复杂的高分子化合物5.发酵生产不受地理，气候，季节等自然条件的限制，可以根据订单安排通用发酵设备来生产多种多样的发酵产品2、简述典型发酵生产工艺流程。

1.用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配置2.培养基，发酵罐及其附属设备的灭菌3.扩大培养基有活性的适量菌种，以一定比例将菌种接入发酵罐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6.回收或处理发酵过程中所产生的三废物质3、请列出你了解的分别利用细菌、酵母菌、霉菌、放线菌发酵生产的产品（各两种）。

细菌：酶制剂和氨基酸酵母菌：面包和啤酒霉菌：抗生素和有机酸放线菌：链霉素和红霉素4、发酵工业对培养基有哪些基本要求？1.必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分2.有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物物质的转化率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，并尽可能减少产生“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，降低能耗5、请列出发酵培养基及其主要成分。

6、在生产过程中，染菌对发酵有什么危害？1.由于染菌污染，使发酵培养基因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降2.杂菌合成一些新的代谢产物，或杂菌污染后改变了发酵液的某些理化性质，使发酵产物的提取和分离变得困难，造成产物收率减低或产品质量下降3.杂菌代谢会改变原反应体系的PH,使发酵发生异常变化4.杂菌分解产物，使生产失败5.细菌发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，导致整个发酵失败7、请列出发酵相关的灭菌技术及在发酵相关操作中的应用领域。

干热灭菌法：多用于一些要求保持干燥的实验器具和材料等的灭菌湿热灭菌法：多用于一般培养基，玻璃器皿，无菌水，缓冲液和金属器具射线灭菌法：只用于物体表面，超净台以及培养室等环境的灭菌化学药剂灭菌法：一般应用于发酵工厂环境的消毒过滤除菌法：仅适用于不耐高温的液体培养基组分和空气的过滤除菌火焰灭菌法：仅适用于金属小用具以及玻璃三角瓶的灭菌8、在机械搅拌通气发酵罐中，搅拌有什么作用？1.将通入培养液的空气分散成细小的气泡，防止小气泡凝并，从而增大气液相的接触面积2.搅拌使培养液产生涡流，延长气泡在液体中的停留时间3.搅拌造成培养液的湍流，减少气泡外滞留液膜的厚度，从而减少传递过程的阻力4.搅拌使培养液中的成分均匀分布，使细胞均匀地悬浮在培养液中，有利于营养物质的吸收和代谢物的分散9、摇瓶发酵的供氧水平与通气搅拌发酵罐发酵供氧水平的调节是否相同，该如何进行调节？这题不会10、温度对发酵有哪些影响？1.温度对微生物的影响：不仅表现在对菌体表面的作用，而且因热平衡的关系，热传递到菌体内部，对菌体内部的结构物质都产生影响。

2.温度对基质消耗的影响：温度的该改变可以影响基质的消耗与生长速率3.温度对产物合成的影响：温度除了直接影响过程的各种反应速率外，还通过改变发酵液的物理性质来影响产物的形成，而且还会影响生物合成的方向。