名詞解釋1、初級代謝產物：微生物通過初級代謝途徑，產生微生物自身生長繁殖所必需的代謝產物。2、次級代謝：是微生物在一定的生理階段出現的一種特殊代謝類型，是某些微生物為了避免在代謝過程中某些代謝產物的積累造成的不利作用，而產生的一類利于生存的代謝類型，次級代謝產物通常是在生產后期合成。3、濕熱滅菌法：按被滅菌物品的性質不同，選擇不同溫度的濕熱蒸汽進行滅菌，此法在同一溫度下筆干熱殺菌效力大。4、連續滅菌：培養基在發酵罐外經過一套滅菌設備連續的加熱滅菌，冷卻后送入已滅菌的發酵罐內的滅菌工藝過程，又稱連消。5、誘變育種：利用各種誘變劑處理微生物細胞，提高基因的隨機突變頻率，擴大變異幅度，通過一定的篩選方法，獲取所需要優良菌株的過程。6、菌種初篩：是從分離得到的大量菌種中將合成目的產物的菌種篩選出來的過程。初篩可分為平板篩選和搖瓶發酵篩選。7、菌種復篩：對初篩出來的菌種進行復篩，通常采用搖瓶培養法，一般一個菌株至少要重復35個瓶，培養后的發酵液必須采用精確分析方法測定。8、自然選育：在生產過程中，不經過人工誘變處理，利用菌種的自發突變而進行菌種篩選的過程。9、種子擴大培養：是指將保存在沙土管、冷凍干燥管、斜面試管等中處于休眠狀態的生產菌種接入試管斜面活化后，再經過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級擴大培養而獲得一定數量和高質量的純種的過程。10、巴斯德消毒法：將待消毒的物品在6062加熱30min或在70加熱15min，以殺死其中的病原菌和一部分微生物的營養體。11、輻射滅菌法：利用高能量的電磁輻射和微粒輻射來殺死微生物。12、微生物轉化：是指利用微生物代謝過程中的某些酶或酶系將一種化合物轉化成含有特殊功能基團產物的生物化學反應。13、質粒：是一種能夠獨立復制的染色體外遺傳因子。15、連續發酵：是指以一定的速度向發酵罐內連續添加新鮮培養基，同時以相同的速度流出培養液，從而使發酵罐內的液量維持恒定，微生物在穩定狀態下生長或生產。20、基因工程育種：是應用基因工程手段進行的，基因工程師一種DNA體外重組技術，是在分子水平上，根據需要，用人工方法取得供體DNA上的基因，在體外重組于載體DNA上，再轉移入受體細胞，使其復制、轉錄和翻譯，表達出供體基因原有的遺傳性狀。24、分批補料發酵：又稱半連續發酵，是指在微生物發酵過程中，間歇式或連續式補加一種或多種成分的新鮮培養基的培養技術。問答題2、影響種子質量的因素？答：種子質量只要受孢子質量、培養基、培養條件、種齡和接種量等因素的影響。3、種子質量標準？答：菌種細胞的生長活力強，移種至發酵罐后迅速生長，遲緩期短。生理性狀穩定。菌體總量及濃度能滿足大容量發酵罐的要求。無雜菌污染。保持穩定的生產能力。4、發酵工程有哪些問題需要引起重視？答：底物不可能完全轉化為目的產物，而且會有很多副產物的產生。由發酵工程采用的是活細胞，其產物的生成率一方面受外界環境的影響，另一方面受細胞自身的影響，所以工藝控制比較困難，生產波動比較大。發酵工程需要的輔助設備多，動力費用比較高。發酵中，以為底物濃度不能過高，導致需要使用大體積的反應器。發酵廢液中具有較高的COD和BOD，排放前，必須經過處理。5、工業發酵對生產菌種選擇有哪些要求？(工業發酵對生產菌種的一般要求是什么？)答：菌種能在廉價原料制成的培養基上迅速生長和繁殖，并且生成所需的代謝產物產量要高。菌種可以在要求不高，易于控制的培養條件下迅速生長和發酵，且所需的酶活性高。所選菌種生長速度和產物生成速度應較快，發酵周期較短。根據代謝控制的要求，選擇單產高的營養缺陷型突變菌株、調節突變菌株或野生菌株。選擇一些不易被噬菌體感染的菌株。生產菌種要純粹，不易變異退化，以保證發酵生產和產品質量的穩定性。6、工業發酵培養基的主要成分？答：碳源、氮源、水、無機鹽及微量元素、生長因子等。7、請簡要寫出微生物純種分離培養條件的控制措施？答：營養成分控制 控制培養基的酸堿度 添加抑制劑 熱處理 控制培養溫度 通氣條件的控制。9、與分批發酵相比，連續發酵具有哪些優、缺點？答：優點：可以維持穩定的操作條件，有利于微生物的生長代謝，從而使產率和產品質量也相應保持穩定。能夠更有效地實現機械化和自動化，降低勞動度，減少操作人員與病原微生物和毒性產物接觸的機會。減少設備清洗、準備和滅菌等非生產占用時間，提高設備利用率，節省勞動力和工時。由于滅菌次數減少，使測量儀器探頭的壽命得以延長。容易對過程進行優化，有效提高發酵產率。缺點：由于是開放系統，加上發酵周期長，容易造成雜菌污染。在長周期連續發酵中，微生物容易發生變異。對設備、儀器及控制元器件的技術要求較高。黏性絲狀菌菌體容易附著在器壁上生長和在發酵液內團結，給連續發酵操作帶來困難。11、發酵過程染菌的防治措施有哪些？答：杜絕種子帶菌。加強空氣凈化，防止空氣帶菌。消滅設備和管道的死角。防止設備滲漏。嚴格操作規范，減少操作失誤。15、提高發酵產品產率的措施有哪些？ 答：加強菌種選育，提高菌種的生產能力。不斷改進發酵工藝。優選培養基配方。提高設備利用率。14、造成菌種退化的主要原因有哪些？答：菌種的自發突變或回復突變，引起菌體本身的自我調節和DNA的修復，有的因為完整的修復而恢復為低產菌株原型，有的因為錯誤的修復而產生新的負突變菌株。細胞質中控制產量的質粒脫落或核內DNA和質粒復制不一致，若核內DNA復制的速率超過質粒，經過多次傳代繁殖，細胞中將出現不具有對產量起決定作用的質粒，造成菌種退化。基因突變是引起菌種退化的根本原因，而移接代數越多，發生突變的概率越高。不良的培養和保藏條件，容易誘發菌種基因或表型的改變，或導致質粒脫落，導致菌種退化。18、發酵工程有何特點？答：發酵工程使用的原料來源廣泛，多為農副產品，其中以碳源為主，只加少量有機和無機氮源，不含有毒物質。發酵工程的反應過程比較溫和，通常在常溫、常壓下進行，而且一種設備可有多種用途。容易進行復雜的高分子化合物的生產，如酶、化學活性體等。能夠高度選擇性地進行復雜化合物在特定部位的反應。生產產品的微生物菌體本身也可作為發酵產物。發酵過程是純種培養過程。在操作中要嚴格防止染菌。在不增加任何設備投資的情況下，通過菌種選育，改良菌種的生產性能來提高生產能力，可有達到事半功倍的效果。在發酵生產中，還可以通過改進工藝技術和設備來提高產品的產量和質量。23、染菌發生的時期不同對發酵的影響如何？答：種子期染菌：若在種子期染菌未及時發現，帶入發酵罐中，則造成大罐倒灌。發酵前期染菌：發酵前期染菌后的雜菌與生產菌爭奪營養物質，甚至分泌些代謝物干擾生產菌的正常生長、繁殖和產物的生成。發酵前期染菌極易造成整批倒灌，損失大，后果嚴重。發酵中期染菌：發酵中期染菌導致大量的營養物質被雜菌消耗而不能轉化成產物，同時雜菌的繁殖又嚴重干擾了生產菌的代謝及產物的生成，有時生成產物會被雜菌利用或破壞。由于發酵后期，發酵液指的營養物質已接近耗盡，產物的積累較多，如染菌不多，可繼續進行發酵。3連續培養：發酵過程中一邊補入新鮮的料液，一邊以相近的流速放料，維持發酵液原來的體積。分批培養：屬于間歇的培養方法，生物反應器中培養基滅菌、接種后，除了無菌空氣、消泡劑（好氧過程）和酸堿（維持適當的pH），在培養過程中，不再加入其它物料。在此簡單系統內所有液體的流量等于零。反應結束，將培養液全部放出，進行后處理與分批發酵比較，連續發酵過程具有許多優點：在連續發酵達到穩態后，其非生產占用的時間要少許多，故其設備利用率高，操作簡單，產品質量較穩定，對發酵設備以外的外圍設備的利用率高，可以及時排除在發酵過程中產生的對發酵過程有害的物質。但連續發酵技術也存在一些問題，長時間向發酵系統內提供無菌新鮮空氣和培養基，增加了染菌機會。生產菌種的突變。分批發酵的優缺點：操作簡單，周期短，染菌機會減少和生產過程，產品質量易掌握。但分批培養不適用于測定其過程動力學，因使用復合培養基，不能簡單的運用Monod方程來描述生長，存在基質抑制問題，出現二次生長現象。半連續發酵優勢：考慮到補料分批培養雖可通過補料補充養分或前體的不足，但由于有害代謝物的不斷積累，產物合成最終難免受到阻遏。放掉部分發酵液，再補入適當料液不僅補充了養分和前體，而且代謝有害物被稀釋，有利于產物繼續合成。半連續發酵的不足：放掉發酵液的同時也丟失了未利用的養分和處于生產旺盛期的菌體；定期補充和帶放使得發酵液稀釋，送去提煉的發酵液體積更大；發酵液被稀釋后可能產生更多的代謝有害物，最終限制發酵產物的合成；一些經代謝產生的前體可能丟失；有利于非生產菌突變株的生長。種齡是指種子罐中培養的菌體開始移入下一級種子罐或發酵罐時的培養時間。前體 指某些化合物加入到發酵培養基中，能直接彼微生物在生物合成過程中合成到產物物分子中去，而其自身的結構并沒有多大變化，但是產物的產量卻因加入前體而有較大的提高。 產物促進劑是指那些非細胞生長所必須的營養物，又非前體，但加入后卻能提高產量的添加劑。不同時間染菌對發酵的影響：1種子培養期染菌：種子培養期是指產生菌生長繁殖階段。這時的培養液中幾乎沒有抗生素（產物）或只有很少抗生素（產物）。因而它防御雜菌能力低，容易污染雜菌。如在此階段染菌，應將培養液全部廢棄。2發酵前期染菌：抵御雜菌能力弱，容易污染雜菌。如果染菌，可以用降低培養溫度，調整補料量，用酸堿調pH值，縮短培養周期等措施予以補救。但是這些措施的效果均不理想。如果前期染菌，且培養基養料消耗不多，可以重新滅菌，補加一些營養，重新接種再用3發酵中期染菌：如果染菌，可降溫培養，減少補料，密切注意代謝變化情況。也可降低空氣流量，減速攪拌或停止攪拌。如果發酵單位到達一定水平可以提前放罐，或者抗生素生產中可以將高單位的發酵液輸送一部分到染菌罐，抑制雜菌。4發酵后期染菌：發酵后期發酵液內已積累大量的產物，特別是抗生素，對雜菌有一定的抑制或殺滅能力。因此如果染菌不多，對生產影響不大。如果染菌嚴重，又破壞性較大，可以提前放罐。發酵染菌對過濾的影響 染菌的發酵液一般發粘，有的甚至發臭，菌體大多數自溶，所以在發酵液過濾時不能或很難形成濾餅，導致過濾困難。由于過濾困難，過濾時間拉長，從而影響發酵液儲罐和過濾設備的周轉使用，破壞了生產平衡。 染菌發酵液還會因過濾困難而大幅度降低過濾收率，直接影響提煉總收率 染菌原因：設備滲漏、空氣帶菌、種子帶菌、滅菌不徹底、技術管理不善染菌后的措施：（1）發酵液必須滅菌后才可放下水道（2）尋找染菌的原因（3）染菌嚴重時，車間環境要用石灰消毒產生噬菌體的原因：活菌體隨意排放，造成噬菌體的感染源 危害：造成斷種，無法生產噬菌體的防治：（1）建立工廠環境清潔衛生制度（2）感染噬菌體的培養物不得帶入菌種室、搖瓶間（3）發現噬菌體停攪拌、小通風，將發酵液加熱到70800C殺死噬菌體，才可排放。（4）環境用漂白粉消毒（5）選育抗噬菌體的菌種初級代謝產物（中間代謝產物）：對數生長期形成的產物，如氨基酸、核苷酸、蛋白質、核酸等，是菌體自身生長繁殖所必須的，次級代謝產物：在生長的穩定期，某些菌體能合成一些具有特定功能的產物，如抗生素、生物堿、細菌毒素、植物生長因子等。它們與菌體生長繁殖無明顯關系。連續發酵定義：所謂連續發酵是指在微生物培養至對數生長期時，以一定的速率把新鮮的培養基連續的供給均勻混合的發酵系統，并以相同的速率放出含有細胞和產物的發酵液的過程，發酵液中營養基質的濃度始終維持恒定狀態，微生物保持在生長旺盛的對數生長期。連續發酵的生長特征：在開放式連續發酵系統中，培養系統中的微生物細胞隨著發酵液的流出而被帶走，細胞流出的速度等于細胞生成的速度。細胞在整個發酵過程中始終處于生長旺盛的對數生長期。連續發酵的特點：1簡化了裝料、滅菌、出料、投料、清洗、消毒等許多單元操作，從而減少了非生長時間和提高了設備的利用率，縮短了發酵運轉周期，提高了生產率。2連續培養始終使得細胞處于生長旺盛的對數生長期，可以明顯的提高生產率。3連續發酵生產過程比較穩定、均衡，發酵罐內的微生物、基質、產物、溶氧濃度、冷卻要求以及pH值的控制等各種參數均維持在一定的水平上便于利用各種儀表進行自動控制。4由于連續化發酵采用管道化和自動化生產，明顯降低了勞動強度，節約了大量的動力、人力、水和蒸汽5產品穩定，產量比較高連續發酵的缺點：一次生代謝產物為發酵產品的發酵，發酵過程中的生理生化特性，發酵動力學等均未充分了解。連續發酵對基質利用率比較低，造成成本增加。生產菌株容易退化。菌種容易受到污染。工業培養基的組成成分波動比較大，嚴重制約了連續發酵。補料分批發酵以分批發酵為基礎，是介于分批發酵與連續發酵之間的一種發酵技術。在分批發酵培養開始，投入較低的濃度底物，當微生物開始消耗底物后，間歇或連續地補加新鮮培養基，而不從發酵罐中放出培養液的一種發酵方式。補料分批發酵目的：打破底物阻遏作用。補料分批發酵的優點：利用分批發酵的方式可以，使得發酵系統中維持較低基質濃度，解除底物阻遏效應，并維持適當的菌體濃度，不至于加劇供氧矛盾。 利用補料分批發酵的方式避免在培養基中積累有毒的代謝物。 能夠增加微生物細胞的合成能力，因為通過補料工藝能夠不斷的提供足夠的養料用于合成產物。尤其是提高非偶聯型產物的合成量。 能夠降低發酵液的黏性，提高溶氧補料分批發酵的缺點： 要求操作著具有較高的操作技能。容易染菌。偶聯型：所謂的偶聯型的微生物反應，是指產物的形成和微生物的生長直接相關，兩者的生成是平行的。pH值對菌體生長和代謝產物合成的影響菌種不同對pH要求不同菌種相同pH不同形成的產物不同菌種生成和發酵的最適pH不同形成的產物不同。pH對微生物生長繁殖和代謝產物形成影響的主要原因：1、影響原生質膜的性質2、影響酶的活性3、影響營養物質和中間代謝產物的解離發酵過程pH值的調節及控制1、調整培養基的組分2、在發酵過程中進行控制添加CaCO3： 氨水流加法 尿素流加法 3、通過補料調pH 4、當補料與調pH發生矛盾時，加酸堿調pH補料培養（FBC）的優點:1、可以解除底物抑止、產物反饋抑制和分解代謝物的阻遏2、減少細胞對發酵液流變學的影響3、控制細胞質量的手段4、理論研究的手段，為自動控制和最優控制提供實驗基礎FBC的作用1、可以控制抑制性底物的濃度2、可以解除或減弱分解代謝物的阻遏3、可以使發酵過程最佳化補料的內容 1補充微生物能源和碳源2補充菌體所需要的氮源3加入某些微生物生長或合成所需要的微量元素或無機鹽4加入某些誘導酶的作用底物補料的原則1、根據菌體本身的遺傳特性、生長代謝規律2、根據生產需要補糖的控制1、補糖的時間。與培養基中的碳源種類、用量、消耗速度、前期發酵條件、菌種特性、種子質量等有關2、補糖的方式和控制指標菌體濃度對發酵的影響 菌體濃度與菌體生長速率直接相關 菌體濃度的大小影響產物的得率 控制培養基中營養物質的含量來控制菌體濃度溫度對微生物生長影響 影響酶的活性、影響細胞內各種反應速度 最低生長溫度、最高生長溫度、最適生長溫度 在最適范圍內生長速度隨溫度升高而增加，生長周期縮短 不同生長階段的微生物對溫度的反應不同溫度對發酵的影響 1、影響反應速度2、溫度影響酶系的組成及酶的特性3、溫度影響發酵的方向4、溫度還影響基質溶解度。在發酵液中的溶解度也影響菌對某些基質的分解吸收。因此對發酵過程中的溫度要嚴格控制。分批發酵 是一種準封閉式系統。 一次投料，一次接種，一次收獲的間歇式培養方式。培養過程中，接種物要經過5個時期。即延遲期、 對數生長期、減速期、穩定期和衰亡期。分批培養的特點操作簡單、周期短、染菌機會少和生產過程、產品質量易掌握。但是生產率相對較低。連續發酵 連續發酵是指在培養過程中，連續地向發酵罐中加入培養基，同時以相同的流速從發酵罐中排出含有產品的培養基的發酵方式。一般連續培養方式很多：攪拌發酵罐和管式反應器；恒化和恒濁；循環式和非循環式；單級和多級。連續培養特點：微生物細胞的生長速率、產物的代謝均處于恒定狀態，可達到穩定高速培養微生物細胞或生產大量的代謝產物的目的。生產率得以提高。補料分批發酵 在分批培養過程中，間歇或連續地補加新鮮培養基，而不從發酵罐中間斷地放出培養液的培養方法。 工業上利用分批補料培養以消除阻遏并保持通氣條件。分批補料培養還可以防止培養基中某一組分的毒性。氮源利用和碳源利用的關系 微生物對氮源的利用速度為：氨態氮-硝態氮-有機氮。 氨的過高過低都會對產物形成造成不良的影響。氮源的利用速度與碳源的利用速度是很有關系的。糖代謝的許多中間產物是氨基酸合成的前體。碳氮比例的調節生產上多采用控制碳氮比例以滿足菌體的大量繁殖，又能大量形成產物。酵母細胞的碳氮比為：100：20；霉菌細胞的碳氮比100：10。發酵培養基的碳氮比約為：100：0.2-2.0。 谷氨酸生產中的碳氮比約為：100：15-21填空題1、菌種選育的方法主要包括？答：自然選育、誘變育種、雜交育種和基因工程育種。2、一般情況下分離細菌、放線菌及分離酵母、霉菌常用的培養基是？答：分離細菌常用的培養基為牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基，分離放線菌常用的培養基是淀粉瓊脂培養基。分離酵母、霉菌常用麥芽汁或米曲汁培養基。3、碳源可分為？答：糖類，油脂，有機酸、低碳醇