第二章 菌种与种子扩大培养
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发酵⼯程章节复习资料第⼀章绪论1、发酵及发酵⼯程的概念1、传统发酵最初发酵是⽤来描述酵母菌作⽤于果汁或麦芽汁产⽣⽓泡的现象,或者是指酒的⽣产过程。
2、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,或者更严格地说,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。
3、⼯业上的发酵泛指利⽤微⽣物制造或⽣产某些产品的过程包括:1. 厌氧培养的⽣产过程,如酒精,乳酸等。
2. 通⽓(有氧)培养的⽣产过程,如抗⽣素、氨基酸、酶制剂等。
产品有细胞代谢产物,也包括菌体细胞、酶等。
发酵⼯程(Fermentation Biotechnology): 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。
2、发酵⼯程技术的发展⼤致可分为哪⼏个阶段,每段的技术特点是什么?1. ⾃然发酵时期:嫌⽓性发酵⽤于酒类酿造,好⽓性发酵⽤于酿醋、制曲。
2. 纯培养技术的建⽴:⼈⼯控制环境条件使发酵效率迅速提⾼。
3.通⽓搅拌好⽓发酵过程技术的建⽴:从分解代谢转为⽣物合成代谢,可以利⽤微⽣物合成积累⼤量有⽤的代谢产物。
4.⼈⼯诱变育种与代谢控制发酵⼯程技术的建⽴:遗传⽔平上控制微⽣物代谢。
5. 发酵动⼒学、发酵⼯程连续化、⾃动化⼯程:以数学、动⼒学、化⼯原理等为基础,通过计算机实现发酵过程的⾃动化控制的研究,使发酵过程的⼯艺控制更为合理。
6. 微⽣物酶反应⽣物合成与化学合成反应结合⼯程技术:可⽣产许多过去不能⽣产的有⽤物质。
3、发酵⼯业的应⽤范围1. 酿酒⼯业(啤酒、葡萄酒、⽩酒)2. ⾷品⼯业(酱、酱油、⾷醋、腐乳、⾯包、乳酸)3. 抗⽣素⼯业(青霉素、链霉素、⼟霉素)4. 有机酸⼯业(柠檬酸、葡萄糖酸)5. 酶制剂⼯业(淀粉酶、蛋⽩酶)6. 氨基酸⼯业(⾕氨酸、赖氨酸)7. 核苷酸发酵⼯业(肌苷酸、肌苷)8. 有机溶剂⼯业(酒精、丙酮)9. 维⽣素⼯业(VB2、VB12)10.⽣物能源⼯业(沼⽓、⽣物柴油)11.环境保护产业(废⽔⽣物处理)12.⽣理活性物质发酵⼯业(激素)13. 冶⾦⼯业(微⽣物探矿、⽯油脱硫)14.微⽣物菌体蛋⽩发酵⼯业(酵母、单细胞蛋⽩)4、发酵⼯业的特点与化学⼯程相⽐,发酵⼯程具有以下特点:1、发酵过程是极其复杂的⽣物化学反应,与微⽣物细胞息息相关2、通常在常温常压下进⾏,反应安全,需求条件也⽐较简单3、发酵醪(包括固相、液相、⽓相,还含有活细胞体或菌丝体),属⾮⽜顿流体,其特性影响因素很多,对发酵⼯程都有关联4、具有严格的灭菌系统,以防⽌杂菌污染如空⽓除菌系统、培养基灭菌系统、设备的冲洗灭菌等5、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,在同⼀发酵罐内进⾏6、后处理阶段,为了适应菌体与发酵产物的特点,需采取⼀些特殊的⼯艺措施并选⽤合适的设备。
发酵工程复习题《发酵工程》期末复习题试卷结构一、名词解释(每题2分,共6题,合计12分)二、填空题(每空0.5分,合计20分)三、单选题(每题1分,共20题,合计20分)四、多选题(每题2分,共6题,合计12分)五、判断题(对的打“√”,错的打“×”,每题1分,共10题,合计10分)六、简答题(18分,3-4题)七、分析题(8分)第一章绪论一、掌握发酵史的六个阶段和四个转折点。
答:六阶段:1、天然发酵时期;2、纯培养技术的建立;3、通气搅拌发酵技术的建立; 4、人工诱变育种与代谢控制发酵技术的建立;5、开拓新型发酵原料时期;6、基因工程阶段四转折:1、纯培养;2、通气搅拌发酵;3、代谢控制;4、化学合成与微生物发酵二、发酵工业有何特点?发酵工业的范围包括哪些?答:特点:原料广;微生物主体;反应条件温和,易控制;产物单一,纯度高;投资少,效益好范围:1)以微生物代谢产物为产品的发酵工业2)以微生物酶为产品的发酵工业 3)以微生物细胞为产物的发酵工业 4)生物转化或修饰化合物的发酵工业 5)微生物废水处理和其他3、掌握发酵工业生产流程的6个环节。
答:1) 生产用菌种的扩大培养(微生物菌种的选育及扩培技术);2) 发酵培养基的配制(发酵原料的选择及预处理);3) 培养基、发酵罐以及辅助设备的消毒灭菌(灭菌技术);4) 将已培养好的有活性的纯菌株以一定量转接到发酵罐中(接种技术); 5) 将接种到发酵罐中的菌株控制在最适条件下生长并形成目的产物; 6) 将产物提取精制(发酵产物的分离提取);第二章菌种及扩大培养名词解释:菌种选育:是应用微生物遗传变异的理论,用一定的方法造成微生物的变异,再经过人工筛选得到人们所需要的优良品种。
种子扩大培养:是指把保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入固体试管斜面活化后,再经过摇瓶或静置培养,以及种子罐逐级扩大培养而获得一定的数量和质量的纯种制备过程。
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在进行实验室菌种扩大培养之前,需要做好充分的准备工作。
菌种的扩大培养、污染的检测与判别种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。
这些纯种培养物称为种子。
微生物工业自从采用纯种发酵以来,产率有了很大的提高,然而防止杂菌污染的要求也更高了。
人们在与杂菌污染的斗争中,积累总结出很多宝贵的经验。
规范了管理措施,设计了一系列设备(例如密闭式发酵罐,培养基灭菌设备,无菌空气制备设备等)和管道,应用了无菌室甚至无菌车间,建立了无菌操作技术,因而大大降低了发酵染菌率。
但是某些发酵工业还遭受着染菌的威胁,染菌后轻者影响产率、产物提取收得率和产品质量,重者造成“倒罐” ,不但浪费大量原材料,造成严重的经济损失,还会对周围环境造成破坏。
凡是在发酵液或发酵容器中侵入了非接种的微生物统称为杂菌污染,及早发现杂菌并采取相应措施,对减少由杂菌污染造成的损失至关重要。
因此检查的方法要求准确、快速。
发酵污染可发生在各个时期。
种子培养期染菌的危害最大,因严格防止。
一旦发现种子染菌,均应灭菌后弃去,并对种子罐及其管道进行彻底灭菌。
发酵前期养分丰富,容易染菌,此时养分消耗不多,应将发酵液补足必要养分后迅速灭菌,并重新接种发酵。
发酵中期染菌不但严重干扰生产菌株的代谢,而且会影响产物的生成,甚至使已形成的产物分解。
由于发酵中期养分已被大量消耗,代谢产物的生成又不是很多,挽救处理比较困难,可考虑加入适量的抗生素或杀菌剂。
如果是发酵后期染菌,此时产物积累已较多,糖等养分已接近耗尽,若染菌不严重,可继续进行发酵;若污染严重,可提钱放罐。
染菌程度越重,危害越大;染菌少,对发酵的影响就小。
所以,实际生产中,应当根据污染程度和发酵时期区别对待。
器材与试剂1.器材高压蒸汽灭菌锅、超净工作台、带摇床的培养箱、显微镜、天平、三角瓶、试管、移液管、培养皿、接种针、平板涂布器、酒精灯、载玻片2.试剂营养琼脂、葡萄糖、磷酸二氢氨、七水合硫酸镁、氯化钠、磷酸氢二钾、牛肉膏、蛋白胨、0.4%酚红溶液、蒸馏水、番红染液、香柏油、擦镜液3.培养基(1)营养琼脂培养基:直接称量营养琼脂粉4.5g,溶于100mL蒸馏水配制,pH 7.2,分装到试管中,灭菌后摆成斜面。
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