1、微生物工程習題 第一部分1. 微生物工程的研究內容是什么？將傳統發酵和現代DNA重組，細胞融合、分子修飾和改造等新技術合并發展起來的現代發酵技術。2. 工業化菌種的要求？1） 在較短周期內產生大量發酵產物的能力2） 不產生或少產生與目標產品性質相近的副產物及其他產物3） 生長繁殖能力強，有較強的生長速率4） 能夠高效地將原料轉化為產品5） 有利用廣泛來源原材料的能力6） 對需要添加的前體物質有耐受能力7） 在發酵過程中產生的泡沫要少8） 具有抗噬菌體感染的能力9） 遺傳特性穩定3. 自然界分離微生物的一般操作步驟？標本采集標本材料的預處理富集培養菌種初篩菌種復篩性能鑒定菌種保藏4. 從環境中分

2、離目的微生物時，為何一定要進行富集？1、增加目的菌的數量,增加篩選到目的菌的機會,減少篩選菌的工作量；2、富集培養馴化目的菌的過程,使目的菌的產量或代謝性能不退化或得到加強.5. 菌種選育分子改造的目的？防止菌種退化; 解決生產實際問題; 提高生產能力; 提高產品質量; 開發新產品。6. 什么叫自然選育？自然選育在工藝生產中的意義？ 自然選育就是不經人工處理，利用微生物的自然突變進行菌種選育的過程。自然選育在工業生產上的意義：自然選育可以有效地用于高性能突變株的分離。自然選育雖然突變率很低，但卻是工廠保證穩產高產的重要措施。7. 什么是誘變育種？常用的誘變劑有哪些？誘變育種，就是指用物理、化學

3、的方法誘導個體發生基因突變，從中篩選所需的類型。誘變劑：物理：射線。化學：亞硝酸、堿基類似物等。8. 發酵培養基的特點和要求？ 特點：廣義上講培養基是指一切可供微生物細胞生長 繁殖所需的一組營養物質和原料.同時培養基也為微生物培養提供除營養外的其它所必須的條件. 培養基能夠滿足產物最經濟的合成. 發酵后所形成的副產物盡可能的少. 培養基的原料應因地制宜,價格低廉；且性能穩定,資源豐富,便于采購運,適合大規模儲藏,能保證生產上的供應. 所選用的培養基應能滿足總體工藝的要求,如不應該影響通氣、提取、純化及廢物處理等.9. 常用的碳源有哪些？常用的糖類有哪些，各自有何特點？碳源:糖類（淀粉、葡萄糖、

4、蔗糖等）、油脂（動、植物油）、有機酸（琥珀酸、檸檬酸、乳酸、乙酸等）和低碳醇（甲醇、乙醇等）.糖類:葡萄糖,所有的微生物都能利用葡萄糖,但是會引起葡萄糖效應糖蜜,是制糖生產時的結晶母液,它是制糖工業的副產物.主要含有蔗糖,總糖可達50%75%.一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜.淀粉、糊精,缺點：難利用、發酵液比較稠、一般>2.0%時加入一定的-淀粉酶.成分比較復雜,有直鏈淀粉和支鏈淀粉等等.優點：來源廣泛、價格低,可以解除葡萄糖效應.10. 什么是生理性酸性物質？什么是生理性堿性物質？ 無機氮源被菌體作為氮源利用后,培養液中就留下了酸性或堿性物質,這種經微生物生理作用（代謝）后能形成

5、酸性物質的無機氮源叫生理酸性物質,如硫酸胺,若菌體代謝后能產生堿性物質的則此種無機氮源稱為生理堿性物質,如硝酸鈉.正確使用生理酸堿性物質,對穩定和調節發酵過程的pH有積極作用.11. 常用的無機氮源和有機氮源有哪些？有機氮源在發酵培養基中的作用？無機氮源 氨水、氨鹽和硝酸鹽。.有機氮源 酵母粉、花生餅粉、黃豆餅粉、蛋白胨、棉子餅粉、麥麩、魚粉、蟬蛹粉、玉米漿、尿素、廢菌液、酒糟等.有機氮源在發酵培養基中的作用?有機氮源除含有豐富的蛋白質、多肽和游離氨基酸外，還含有糖類、脂肪、無機鹽、維生素及某些生長因子，因而微生物在含有有機氮的培養基中表現出生長旺盛、菌絲濃度生長迅速的特點12. 什么是前體？

6、前體添加的方式？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。 前體使用時普遍采用流加的方法。13. 什么是產物促進劑？產物促進劑舉例？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。如：鏈霉素生產加巴比妥，賴氨酸生產加紅霉素等。如加入微量的“九二O”可以促進某些放線菌的生長，縮短發酵周期，提高抗生素的產量，因此起到生長因素的作用。還有在四環素發酵中加入硫氰化芐，菌體呼吸強，糖代謝快，而抗生素合成受阻，所以降低菌體呼吸，產量就會提高。14. 培養基設計的一

7、般步驟？1） 根據前人的經驗和培養基成分確定時一些必須考慮的問題，初步確定可能的培養基成分2） 通過單因子實驗最終確定出最為適宜的培養基成分3） 當培養基成分確定后，剩下的問題就是各成分最適的濃度，由于培養基成分很多，為減少實驗次數常采用一些合理的實驗設計方法。15. 培養基成分選擇考慮的問題？1） 菌種的同化能力：碳源和氮源2） 代謝的阻遏和誘導3） 合適的C、N比4） PH的要求16. 什么是初級代謝產物？什么是次級代謝產物？初級代謝產物：普遍存在于生物中的代謝類型，是與生物生存有關的，涉及能量產生和能量消耗的代謝類型。如氨基酸、核苷酸、多糖、脂類、維生素等.在不同種類的微生物細胞中,初級

8、代謝產物的種類基本相同.此外,初級代謝產物的合成在不停的進行著,任何一種產物的合成發生障礙都會影響微生物正常的生命活動,甚至導致死亡。次級代謝產物：是某些微生物為了避免代謝過程中，某種代謝產物的積累造成的不利作用，而產生的一類有利于生存的代謝類型，通常是在生長后期合成，并不是微生物生長必需的，即使在這些代謝的某個環節上發生障礙，也不會導致機體生長停止或死亡，僅僅是影響了機體合成次級代謝產物的能力17. 比耗氧速度和呼吸強度的概念？單位重量的細胞（干重）在單位時間內所消耗的氧氣，mmolO2/（g菌。H）18. 臨界飽和溶氧濃度、氧飽和度的概念？臨界飽和溶氧濃度：指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度

9、。如果對產物而言，便是不影響產物合成所允許的最低濃度。氧飽和度：發酵液中實際氧濃度/臨界氧濃度19. 影響微生物需氧的因素有哪些？細胞濃度直接影響培養液的攝氧率，在分批發酵中攝氧率變化很大，不同生長階段需氧不同，對樹生長后期達最大值。培養基的成分和濃度顯著影響微生物的攝氧率，碳源種類對細胞的需氧量有很大影響，一般葡萄糖的利用速度比其他的糖要快。20. 發酵液中的體積氧傳遞方程？其中Kla的物理意義是什么？P105（7-15）物理意義：容積傳遞系數21. 如何調節搖瓶發酵的供氧水平？往復，頻率80-120分/次，振幅8cm旋轉，偏心距轉速250rpm裝液量，一般取1/10左右：250ML 15-

10、25ML500ML 30ML750ML 80ML22. 如何調節通氣攪拌發酵罐的供氧水平？一般認為，發酵初期較大的通風和攪拌而產生過大的剪切力，對菌體的生長有時會產生不利的影響，所以有時發酵初期采用小通風，停攪拌，不但有利于降低能耗，而且在工藝上也是必須的，但是通氣增大的時間一定要把握好。23. 如何測定發酵液中的溶氧濃度，以及發酵罐的Kl?溶解氧濃度的測定：復膜氧電極KLa：直接測定法和動態測定法測定KLa的方法：亞硫酸鹽氧化法、取樣極譜法、物料衡算法、動態法、排氣法、復膜電極法；通過改變設備參數、操作條件、發酵液性質均可調節發酵液中的KLa。24. 發酵過程中溶氧濃度監控的意義？檢測微生物

11、的生長狀態以控制產物形成。25. 發酵過程的參數檢測有什么意義？生產中主要檢測到參數有哪些？對生產過程進行定性和定量地描述，以期達到對發酵過程進行有效控制的目的26. 測定菌的生長采取哪些方法？不同種的微生物各采取什么方法合適？測定菌的生長,既包括單個細菌的生長,這的使用電子顯微鏡,如果要測定群體的生長數目,可以采用使用稀釋平板菌落法進行,另外也可以采用濁度測定,通過細菌在繁殖的時候會導致液體培養基變渾濁,通過渾濁的嚴重程度來進行測定.27. 發酵過程為什么要補料？補些什么？ 在分批培養過程中補入新鮮的料液，以克服營養不足而導致的發酵過早結束的缺點。在這樣一種系統中可以維持低的基質濃度，避免快

12、速利用碳源的阻遏效應；可以通過補料控制達到最佳的生長和產物合成條件；還可以利用計算機控制合理的補料速率，穩定最佳生產工藝。發酵基質和緩沖液等。補料物質：碳源；葡萄糖、飴糖、糊精、淀粉、作為消沫劑的油脂等 氮源；NH4OH、（NH4）2SO4、NaNO3、蛋白胨、花生餅粉、黃豆餅粉、玉米漿、尿素 其他：硫酸鹽、磷酸鹽、前體28. 補料過多或過少對發酵有什么影響？投料過多造成菌體細胞大量生長，無法穩定的產生發酵產物，導致菌體生產力下降，同時改變發酵液流變學性質。如果補料過少,則使菌體過早進入衰退期，引起菌體衰老和自，同樣使生產力下降。29. 發酵過程中pH會不會發生變化為什么？微生物代謝產生代謝產

13、物，其產物可能是酸性或是堿性從而影響PH值30. pH對發酵的影響表現在哪些方面？1） 微生物生長和生物合成2） 菌體的形態3） 生物合成途徑31. 為了確定發酵的最佳pH,我們該如何實驗？將發酵培養基調節成不同的起始PH值，在發酵過程中定時測定、并不斷調節PH，以維持其起始PH值，或者利用緩沖劑來維持發酵液的PH。同時觀察菌體的生長情況，菌體生長達到最大值的PH即為菌體生長的最適PH32. 發酵過程的pH控制可以采取哪些措施？（1）在基礎培養基配方中考慮到維持pH的需要 例如：調節C/N，加入CaCO3，使用緩沖液等。 （2）通過直接補加酸、堿來調節控制 例如：硫酸、NaOH，生理酸性或堿性

14、物質。 （3）通過中間補料來控制 例如可以根據生產菌的代謝需要用改變加糖速率來控制pH, 也可通過中間補加尿素或硫酸銨等調節33. 微生物對溫度要求不同的原理是什么？不同生物中酶的種類和數量都是不同的，溫度影響生物化學的酶促反應從而影響微生物的生長和產物形成34. 發酵熱的定義發酵過程中釋放出來的凈熱量。35. 生物熱的大小與哪些因素有關？1) 細胞生長周期2) 細胞呼吸強度3) 培養基成分36. 溫度對發酵有哪些影響？1） 微生物細胞生長2） 發酵液的物理性質3） 生物合成的方向37. 泡沫對發酵有哪些有害之處？1） 會引起“逃液”，造成損失2） 發酵液體積減少，直接影響了收率3） 增加了雜

15、菌污染的機會4） 泡沫液位的上下變化，使部分菌體粘附到罐頂或罐壁上，不能再回到發酵液中，使發酵液中的菌體量減少5） 泡沫形成后，泡沫中的代謝氣體不容易被帶走，從而使菌體的生活環境發生了改變，妨礙了菌體的呼吸，造成了代謝異常，導致菌體提前自溶。38. 發酵中泡沫形成的原因是什么？1） 外力（通氣、攪拌）2） 微生物代謝3） 培養基的成分4） 培養基滅菌不當39. 對消泡劑有哪些要求？1） 具備降低液膜的機械強度和表面粘度2） 易于分散于泡沫表面上3） 具有較小的張力和較小的溶解度4） 對微生物是無毒的40. 常用的消泡劑有哪幾類？天然油脂、聚醚類、高級醇、硅酮類、脂肪酸、亞硫酸、磺酸鹽41. 用

16、于在線檢測的傳感器必須符合哪些要求？用于在線檢測的傳感器首先在功能上要滿足檢測要求，要確保該儀器不會增加染菌的機會，且置于發酵罐內的探頭必需能耐高溫、高壓蒸汽滅菌，還要能有效克服探頭表面被微生物堵塞導致測量失敗的問題，對于最后一個問題，目前的解決方法是使用探頭可伸縮的裝置。42. pH電極的測量范圍有沒有限制？使用時應注意哪些問題？ pH電極的測量范圍是有限制的，如：在堿性范圍內pH>10 k降低，測量值偏高；在酸性范圍內pH<1 k升高，測量值偏低對于蛋白質等粘度較大的測量體系，容易在玻璃電極敏感膜上產生沉積，應設法縮短電極的沉浸時間或設法對電極表面進行清洗，工業測試中常用特制毛刷或超聲波清洗電極表面。 l 強堿或其它對膜材料有腐蝕性的溶液，如氫氟酸溶液會破壞電極 l 脫水性介質，如無水乙醇、濃硫酸會破壞水合硅膠層.43. 溶氧電極能夠測定液體中溶氧濃度的原理是什么？某一溶氧濃度的溶液系統中，當在某一貴金屬電極與合適的參比電極之間施加一個氧的極譜電壓時，溶液中的氧就在陰極被還原。當所產生的電流于溶液中氧含量成正比時，此時的電極電流稱為飽和電流，此時的電壓稱為極譜電壓44. 發酵自控系統的硬件組成？傳感器、變送器、執行機構、轉換器、過程接口和監控計算機45. 微生物生長可分為幾個階段？