1、v1.0可編輯可修改發醉工程復習資料第一章緒論1、發酵及發酵產品各包括哪些類型答案要點：一）發酵的類型：按發酵原料分類：糖類物質發酵、石油發酵、廢水發酵；按發酵形式分類：固體發酵、液體發酵；按發酵工藝流程分類：分批發酵、連續發酵、流加發酵；按發酵過程對氧的需求分類：厭氧發酵、通風發酵；按發酵產物分類：氨基酸發酵、有機酸發酵、抗生素發酵、酒精發酵、維生素發酵、酶制劑發酵二）發酵產品的類型：以菌體為產品、以微生物的酶為產品、 以微生物的代謝產物為產品、生物轉化過程2、了解發酵工程的組成、基本要求及主要特點。答案要點：一）組成：上游工程：菌種選育、種子培養、培養基設計與制作、接種等。發酵工程：發酵培

2、養。下游工程：產物的提取純化、副產品的回收、廢物處理等。二）基本要求：發酵設備、合適的菌種、合適的培養基、有嚴格的無菌生長環境三）主要特點：1）發酵過程一般來說都是在常溫常壓下進行的生物化學反應，反應安全，要求條件簡單；2）發酵所用的原料主要以再生資源為主；3）發酵過程通過生物體的自動調節方式來完成的，反應的專一性強，因而可以得到較為單一的代謝產物；4）獲得按常規方法難以生產的產品；5）投資少，見效快，經濟效率高；6）維持無菌條件是發酵成敗的關鍵；7）環境污染小。3、為什么說發酵工程在國民經濟中有著重要的地位答案要點：因為發酵工程在醫藥、食品、能源、化工、冶金、農業、環境保護等方面均有著十分重

3、 要的作用，例如：抗生素的生產；飲料食品等的制造；沼氣、微生物采油、生物肥料、生物 農藥以及三廢處理等方面都有很重要的應用。所以說發酵工程在國民經濟中有著重要的地 位。4、了解發酵工業的類型及必備條件。答案要點：一）發酵工業類型：食品發酵工業：食品、酒類1）傳統分類 ，非食品發酵工業：抗生素、有機酸、氨基酸、酶制劑、核甘酸、單細胞蛋白釀造業：利用微生物生產具有較高風味要求的發酵食品。2）現代分類 L發酵工業：經過微生物純種培養后，提煉、精 制而獲得成分單純、無風味要求的 產品。如：抗生素、檸檬酸、酶制劑、酒精等。二）發酵工業必備條件：1 ）適宜的微生物菌種；2 ）滿足微生物生長的條件：培養基、

4、生長溫度、 pH值、溶解氧的濃度等。3 ）微生物發酵廠房、設備；4 ）產品提取、精制的方法與設備。5、定義：1 ）發酵：利用培養生物細胞來獲得產物的全過程。2 ）發酵工程：采用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的 產品，或直接把微生物應用于工業生產過程中的一種新技術。3）發酵工業：利用生物生命活動中產生的酶來加工原料中的有機或無機物而獲得新產品的工業。4 ）生物轉化：生物催化劑（生物細胞或其產生的酶）將一種化合物轉化成化學結構相似,但在經濟上更有價值的化合物的過程。第二章發酵原料及處理1、名詞解釋糊化：在溫水中，淀粉顆粒無限膨脹形成均一的黏稠液體的現象。液化：淀粉糊化后

5、，如果提高溫度至 130C,由于支鏈淀粉的全部（幾乎）溶解，網狀 結構徹底破壞，淀粉溶液的黏度迅速下降，變為流動的性較好的醪液的現象。糖化：用糖化酶講糊精和低聚糖徹底水解成葡萄糖的過程。老化（回生）：液化了的淀粉醪液在溫度降低時，黏度會逐步增加，降到 60c時，變得 非常黏，到55c以下會變成凝膠，時間一長，則會重新產生部分結晶的現象。對數殘留定律：在微生物滅菌過程中，其減少量隨殘留活菌數的減少而遞減，即微生物的死亡速率與任一瞬時殘存的活菌數成正比：一dN / dt =kN此即為對數殘留定律。DE值：葡萄糖值，液化液或糖化液中的還原糖含量（葡萄糖）占干物質的百分率為DE值。實消：分批滅菌即實消

6、，是在每批培養基全部流入發酵罐后，就在罐內通入蒸汽加熱至滅菌溫度，維持一定時間，將發酵罐和培養基同時滅菌，再冷卻到接種溫度備用。連消：連續滅菌也叫連消， 就是將培養基向發酵罐等培養裝置輸送的同時進行加熱、保溫和冷卻而進行滅菌。雙酶糖化法：即酶解法，用專一性很強的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的方法。2、工業發酵原料有哪些淀粉質原料處理的方法有哪些為什么要預處理答案要點:）發酵工業原料類型:23451）淀粉質原料（糧食原料）糖質原料）纖維質原料）石油化工產品）其他：野生植物類二）淀粉質原料的處理方法：預處理（除雜、粉碎）一淀粉糊化（水熱處理、焙炒法、膨化法、低溫蒸煮法）一淀粉糖化（酸解法、酶解

7、法、酸酶結合法）三）預處理的目的：除雜的目的：除去原料中的金屬、石塊、沙子、泥土、雜草等。粉碎的目的：改變原料的狀態，增加物料表面積， 有利于原料細胞中的淀粉顆粒從細胞中游離出來。3、淀粉水解糖的制備方法有哪些各有何特點答案要點：一）酸解法及其特點：酸解法：以酸（無機酸或有機酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法。特點：對設備的要求：耐腐蝕、耐高溫、耐高壓。對淀粉原料要求較嚴格：淀粉顆粒不宜過大，大小要均勻。淀粉的轉化率較低。淀粉乳濃度高，淀粉轉化率低，二）酶解法及其特點：酶解法（雙酶糖化法）：用專一性很強的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的方法。特點：酶解反應時間較長（48 h

8、）;需要設備較多；糖液過濾困難。隨著酶制劑生產及應用技術的提高，酶制劑的大量生產，酶法制糖逐漸取代酸法制糖已是淀粉水解制糖的一個發展趨勢。三）酸酶結合法及其特點：1 ）酸酶法：先將淀粉酸水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶將其水解成葡萄糖的方法。特點：適用原料：淀粉粒堅硬的谷物原料。優點：能結合酸解法、酶解法的優點，提高生產效率。注意事項：酸的用量。2）酶酸法：將淀粉乳先用“-淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖的方法。特點：適用原料：顆粒大小不一的原料。優點：生產易控制，時間短。注意事項：淀粉濃度較酸解法要高；酸水解時稍增加pH值。4、培養基有哪幾種類型各有何作用選擇發酵工業培養基有何要求

9、答案要點：一）培養基的類型及作用：斜面培養基：菌種活化、保藏菌種。種子培養基：擴大培養，增加強壯、健康、活性高的細胞數量。發酵培養基：最大限度的獲得目的產物。二）發酵工業培養基的基本要求1 ）能夠提高微生物生長繁殖及產物合成的基本成分。2 ）選擇合適的培養基原料，且培養基成分配比合理。3 ）原料來源廣、質量穩定、價格低廉5、簡述發酵工業培養基的設計程序及方法。答案要點：設計程序，分為三步：1 ）初步確定可能的培養基成分：查找資料，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；2）單因子實驗：單因子實驗確定培養基的成分；單因子實驗確定各成分的適宜濃度；3）相應面實驗：采用正交試驗

10、設計對單因子實驗結果進行綜合試驗，確定發酵培養基配方。搖瓶水平反應器水平6、影響培養基滅菌的因素有哪些發酵培養基滅菌方法有哪些各有何特點答案要點：一）影響培養基滅菌的因素：1）培養基成分：油脂、糖類、蛋白質增加微生物的耐熱性。2 ） pH值：pH值，微生物最耐熱；pH值愈低，滅菌所需的時間愈短。3）培養基中的顆粒：顆粒小，滅菌容易；顆粒大，滅菌難。4）泡沫：泡沫中的空氣形成隔熱層，阻礙熱傳導，影響滅菌效果。二）發酵培養基滅菌方法及特點1 ）分批滅菌：無需專門的滅菌設備；能連同發酵設備一道滅菌，滅菌溫度難控制；適合中小型發酵罐使用。2 ）連續滅菌：需專門滅菌設施發酵罐、滅菌設施應先做滅菌先處理；

11、滅菌溫度高；滅菌時間短。7、為什么采用高溫短時滅菌既有利于殺滅微生物，又有利于減少營養物質破壞答案要點：因為：1 ）微生物的熱死規律及培養基中營養成分破壞符合化學反應的一級反應動力學，即：dN/ dt=-KN dC / dt=-KC2）另外反應常熟與溫度的關系為：K' =A' e-E/RT3 ）滅菌的活化能E大于培養基營養成分破壞的活化能E,因此，隨著溫度升高，滅菌速率常數增加的倍數培養基中營養成分分解的速率常數的增加倍數。4）溫度每升高10C,速率常數的增加倍數為（ Q10）不同。一般化學反應Q10為；殺滅芽胞的反應 Q10為510;殺滅微生物細胞的反應 Q10為35左右。5

12、 ）在熱滅菌的過程中，微生物死亡的速度營養成分破壞速度。“高溫瞬時滅菌法”可減少培養基營養成分的破壞。所以采用高溫短時滅菌既有利于殺滅微生物，又有利于減少營養物質破壞。第三章 水和空氣的處理1、名詞解釋1 ）水的硬度：即水的軟硬程度，系指單位體積的水中所含鈣、鎂鹽的數量。總硬度是指碳酸鹽和非碳酸鹽硬度的總和，其中，“暫時硬度”主要指碳酸鹽硬度，即用加熱方法可以除去的重碳酸鹽硬度。“永久硬度”主要指硫酸鹽硬度，即用加熱方法也不易除去的硬度。2 ）水的軟化：除去水中鈣、鎂等金屬離子的過程3 ）固體曲：是一種傳統的粗酶制劑，微生物與粗發酵營養成分初步發酵得到的干粉末制品，可用作種子用于下游發酵生產。

13、如酒曲等。4 ）無菌空氣：是指通過除菌處理使空氣中含菌量降低在一個極低的百分數，從而能控制 發酵污染至極小機會。此種空氣稱為“無菌空氣”。5 ）慣性撞擊：指塵粒隨著空氣流過纖維層的彎曲通道時，由于顆粒的慣性較大，脫離彎 曲流線與纖維碰撞而附著的過程。6 ）過濾介質：過濾介質是過濾除菌的關鍵，直接關系到介質的消耗量、過濾過程動力消耗、設備的結構、尺寸，更是關系到運轉過程的穩定性。對過濾介質的總的要求是吸附性強、 阻力小、空氣流量大、能耐干熱。一般過濾介質分為纖維狀或顆粒狀過濾介質、過濾紙、微 孔過濾膜三大類。7 ）空氣穿透率：過濾后空氣的微粒數與過濾前空氣的微粒數的比值。8 ） L90:為過濾除

14、菌效率達到 90%寸的介質濾層厚度2、發酵用水的來源有幾種，各有什么優缺點答：1）深井水：水質清潔，含雜質少，溫度穩定，不受氣溫和季節影響，水生生物少，沒有或很少有微生物。沒有致病菌，溶解類濃度高，硬度高。2 ）自來水：方便快捷，無需進行金屬離子等的處理，不受季節影響，水質較清潔，但費用高，會使生產成本過高。3 ）地表水：來源廣，水量充足，但水質差雜質多，溫度不穩定，受氣溫、季節影響較大, 水生生物多，微生物較多，可能存在致病細菌。3、發酵用水殺菌的方法有哪些（簡答）答：1）氯殺菌：氯在水中形成次氯酸，有強氧化作用，能穿透細菌胞膜進入胞內，破壞胞內酶和細胞生理機能而使細菌死亡。2 ）臭氧殺菌：

15、利用臭氧的強氧化能力可以殺菌。臭氧殺菌穿透力強，暗處也能夠殺菌， 也沒有出現耐菌性。3 ）紫外線殺菌：紫外線波長在240 260nm之間，為最有效的殺菌波段，波段中之波長最強點是。4、空氣中微生物的分布的特點（簡答）答：1）空氣中的含菌量隨環境不同而有很大差異：干燥寒冷的北方空氣中的含菌量較少，而潮濕溫暖的南方則含菌量較多；人口稠密的城市比人口少的農村含菌量多；地面又比高空的空氣含菌量多。2 ）各地空氣中所懸浮的微生物種類及比例各不相同，數量也隨條件的變化而異。5、介質過濾除菌機理包括哪幾點（簡答）答：1）慣性沖擊滯留作用機理；2）攔截滯留作用機理；3）布朗擴散截留作用機理4）重力沉降作用機理

16、；5）靜電吸附作用機理6、發酵空氣的處理包括哪兩個大步驟答：1）包括：空氣預處理；空氣過濾空氣預處理的目的：提高壓縮前空氣的潔凈度；去除壓縮后空氣中的油和水空氣處理的具體操作：空氣-空壓機-儲氣罐-冷卻-除油水-加熱-總過濾器-分過濾器-無菌空氣7、一臺發酵空氣，濾膜厚度為， 濾層中空氣的微粒濃度為 5000個/m3 ,單位濾層除去的微粒數為3000個/m3 ,求L90答：對數穿透定律：空氣通過濾層，其微粒數隨著濾層的厚度逐漸降低，即：1%區|變=-m»“N 濾層中空氣的微粒濃度，個 /m3L-過濾介質的厚度，mdN/dL-單位濾層除去的微粒數，個 /m3K-過濾常數N.-N 1 N

17、 “% = = 1 00即 |二0(nJ得f 同理得：K=(dN/dL)/( - N尸-3000/5000 L90=K=第四章工業發酵的染菌及其防治1、名詞解釋1 ）雜菌：是指在發酵培養中侵入了有礙生產的其他微生物。2 ）生物需氧量：（生化需氧量）是指由于水中的好氧微生物的繁殖或呼吸作用，水中有機物被分解時所消耗的溶解氧的量，簡稱BOD3 ）溶解氧：空氣中的分子態氧溶解在水中稱為溶解氧，通常記作DO4 ）法蘭連接：就是把兩個管道、管件或器材，先各自固定在一個法蘭盤上，兩個法蘭盤 之間，加上法蘭墊，用螺栓連接在一起，完成了連接。5 ）死角：是指滅菌時因某些原因使滅菌溫度達不到或不易達到的局部地區

18、。2、染菌對產物的提取和質量有何影響答：一、對過濾的影響：發酵液的粘度加大；菌體大多自溶；由于發酵不徹底，基質的殘留濃度加大造成的后果：過濾時間拉長，影響設備的周轉使用，破壞生產平衡；大幅度降低過濾 收率。二、對提取的影響：有機溶劑萃取工藝： 染菌的發酵液含有更多的水溶性蛋白質，易發生乳化，使水相和溶劑相難以分開。如酒精的有機萃取離子交換工藝：雜菌易粘附在離子交換樹脂表面或被離子交換樹脂吸附，大大降低離子交換樹脂的交換量。三、對產品質量的影響：對內在質量的影響：染菌的發酵液含有較多的蛋白質和其它雜質。對產品的純度有較大影響。對產品外觀的影響：一些染菌的發酵液經處理過濾后得到澄清的發酵液，放置后

19、會出現混濁，影響產品的外觀。3、發酵過程中染菌有哪幾種方法，各有什么優缺點答：一、目前生產上常用的雜菌檢查方法有：顯微鏡檢查：染色-鏡檢平板劃線檢查：倒平板-空培養-待測樣品劃線-培養觀察酚紅肉湯培養檢查：無菌肉湯培養基空培養-接入樣品-培養觀察二、優缺點：1）顯微鏡檢優點：簡便、快速，缺點：不易檢出早期雜菌。2）平板劃線法優點：結果也更為準確缺點：需經較長時間培養3）酚紅肉湯培養優點：采用葡萄糖酚紅肉湯，由于細菌生長，發酵葡萄糖產酸而使酚紅指示劑由紅色變成黃色，容易讀取結果。缺點：1 注意細菌生長的時間與數量2 細菌生長中的代謝物質（綠膿桿菌）4、截止閥和隔膜閥各有什么優缺點答：A:截止閥優

20、點：結構簡單，制造維修方便；密封性好，密封面間摩擦力小，壽命較長；工作行程小，啟用時間短。缺點：截止閥在使用中經常發生以下兩個問題：閥心軋壞、填料的滲漏。方向問題：發酵罐在滅菌通蒸汽時，對關閉時的閥門，嚴密度要求較嚴格，因而在發酵罐臨近的截止閥按規定裝置的反方向安裝。打料、接種、加油、加糖等管道上的截止閥，在發酵過程中還需要滅菌，閥門應按正向安裝。B. 隔膜閥優點：嚴密不漏；無填料；閥結構為流線型，流量大，阻力小，無死角，無堆積物，在關閉時不會使緊密面軋壞；檢修方便。但須定期檢查隔膜有否老化及脫落。缺點：制造不夠精密；體積較大，在管道上占用較大的面積和空間；中心易引起滲漏。隔膜閥開關費力，需要

21、借助扳手；橡膠隔膜是橡膠和簾布復合制成，如質量不好，簾布與橡膠易脫落，固定隔膜的螺栓也易脫落。5、種子帶菌如何判斷，一旦確定如何防止答：1）判斷方法：在每次接種后留取少量種子懸浮液進行平板肉湯培養，借以判斷種子是否染菌。2）防止方法：一旦確定種子染菌：就加強種子管理、嚴格無菌操作，就種子本身帶菌的問題，加強種子管理，嚴格規范處理種子。無菌操作方面，確保培養基、培養器皿和用具、發酵罐及附屬設備滅菌等滅菌徹底；培養和保藏嚴格控制環境無菌染菌的培養物不得帶入菌種室、搖瓶間；操作規范正確確保不受雜菌污染。6、當發酵罐偶爾染菌，一般采取什么措施答：（1）連續滅菌系統前的料液貯罐在每年4-10月份（雜菌較

22、旺盛生長的時間）加入刈醛,加熱至80° C,存放處理4小時，以減少帶入培養液中的雜菌數。（2）對染菌的罐，在培養液滅菌前先加甲醛進行空消處理。甲醛用量每立方米罐的體積升。（3）對染菌的種子罐可在罐內放水后進行滅菌，滅菌后水量占罐體的三分之二以上。這是因為細菌芽抱較耐干熱而不耐濕熱的緣故。7、噬菌體感染后應采取什么方式防止污染答：1）必須建立工廠環境清潔衛生制度，定期檢查、定期清掃，車間四周有嚴重污染噬菌體的地方應及時撒石灰或漂白粉。2 ）車間地面和通往車間的道路盡量采取水泥地面3 ）種子和發酵工段的操作人員要嚴格執行無菌操作規程，認真地進行種子保管，不使用本身帶有噬菌體的菌種。感染噬

23、菌體的培養物不得帶入菌種室、搖瓶間4 ）認真進行發酵罐、補料系統的滅菌。嚴格控制逃液和取樣分析和洗罐所廢棄的菌體。對倒罐所排放的廢液應滅菌后才可排放。5 ）選育抗噬菌體的菌種，或輪換使用菌種。6 ）發現噬菌體停攪拌、小通風，將發酵液加熱到70-80 ° C殺死噬菌體，才可排放。發酵罐周圍的管道也必須徹底滅菌。第五章菌種與種子擴大培養1、名詞解釋1 ）營養缺陷型：是指通過誘變而產生的缺乏合成某些營養物質的能力，必須在其基本培養基中加入相應的營養成分才能正常生長的變異株。2 ） MM基本培養基，能滿足野生型菌株正常生長的培養基。3 ） SM補充培養基，在基本培養基中加入相應的營養成分的培

24、養基。4 ） CM完全培養基，能滿足各種營養缺陷型生長的培養基。5）種子擴大培養：將原始休眠菌種接入試管斜面活化后，經搖瓶、種子罐逐級擴大培養，最終獲得一定數量和質量的純種過程。這些純種培養物稱為種子。2、怎樣從自然界中分離篩選工業菌種在菌種分離過程中為什么要進行富集培養分別敘述不同材料富集培養的方法。答案要點：一）自然界中篩選工業菌種的步驟：定方案：首先要查閱資料，了解所需菌種的生長培養特性。采樣：有針對性地采集樣品。增殖：人為地通過控制養分或培養條件，使所需菌種增殖培養后， 在數量上占優勢。分離：利用分離技術得到純種。篩選：包括初篩與復篩。菌種鑒定發酵性能測定二）富集培養的理由：人為地通過

25、控制養分或培條件，使所需菌種增殖培養后，在數量上占優勢，有利于分離。三）不同材料的富集方法：1 ）土中細菌的富集培養與分離：適度稀釋后，取涂布已添加及未添加富集底物（如幾丁質、纖維素等）的土浸出汁平板。2 ）植物體上細菌的分離：無菌富集，加植物浸出液適度培養，取樣，洗滌，取1ml洗滌液經適度稀釋后平板涂布。3 ）水中細菌的分離：水樣通過科m無菌濾膜，取出濾膜用1ml無菌稀釋液將濾膜上的沉積洗下。用樣本稀釋液適度稀釋，涂布平板倒置培養或濾紙壓印分離法。3、以紫外線誘變為例，敘述誘變育種的程序及注意事項。答案要點：一）紫外線誘變育種程序：出發菌株的選擇一菌種培養（對數期）及菌懸液的制備一紫外線誘變

26、處理（距離30cm、照射）一中間培養（誘變菌液置于適宜液體培養基中，震動暗培養 12h ） 一平板稀釋分離一初篩一復篩。二）注意事項：1 ）選擇自然界新分離的野生型菌株或在生產中經生產選種得到與野生型較相似的菌株；選擇單倍體細胞、單核或核少的多細胞體來作出發誘變細胞。2 ）處理菌懸液要求為活力類似單細胞或單抱子。3 ）紫外線處理菌液不能過厚。4 ）中間培養嚴謹見可見光。5 ）操作全程嚴格無菌操作。4、工業菌種常用的保藏方法有哪些分別簡述各類保藏的主要技術。答案要點：1 ）普通冷凍保藏：將液體培養物或從瓊脂斜面培養物收獲的細胞，分接到試管或指管內，將管口用橡膠塞嚴格封好，置于冰箱中（-20 C）

27、保存。2 ）超低溫冷凍保藏（-60-80 C）：離心收獲對數生長中期至后期的微生物細胞；用可用含10%甘油或5%C甲亞碉的新鮮液體培養基懸浮所收獲的細胞，或可用含10%甘油或5%二甲亞碉的新鮮液體洗下斜面菌種上的微生物細胞，然后分裝入冷凍指管或安甑中， 于-70 C超低溫冰箱中保藏。3 ）液氮冷凍保藏：用含10%甘油或5%C甲亞碉的新鮮液體洗下斜面菌種上的微生物細胞，或在液體培養物中加入等體積20%6菌甘油或103甲亞碉；然后按分裝玻璃安甑，用酒精噴燈封口；先將安甑置于 5c冰箱中3min后，置于一 70c冰箱中冷凍4h,然后迅速移入液 氮罐中保存。4 ）冷凍真空干燥法：將待保藏菌種的細胞或抱

28、子懸液懸浮于保護劑（如脫脂牛奶）中；在低溫（-45C左右）下使微生物細胞快速冷凍；在真空條件下使冰升華，以除去大部 分的水。5、為什么要進行種子擴大培養簡述種子擴大培養的工藝過程及各階段的主要目的。 答案要點：一）種子擴培的目的：種子擴大培養是將原始休眠菌種接入試管斜面活化后，經搖瓶、種子罐逐級擴大培養，最終獲得一定數量和質量的純種過程。因此是滿足接種量的需要；馴化菌種，達到縮短發酵時間，保證生產水平的要求。二）工藝過程及目的：1）實驗室種子的制備：菌種充分活化；菌體數量增加。2）生產車間種子制備：獲得大量的菌體，達到發酵罐所需的接種量； 進行菌種馴化，接入發酵罐后能迅速生長6、發酵工程對種子

29、質量有何要求種子擴大培養過程中我們應注意哪些因素的影響 答案要點：一）種子的質量要求：菌種細胞的生長活力強；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。二）擴大培養中應很注意的因素：7、何謂種齡、接種量種齡長短、接種量大小分別對發酵工程有何影響答：1）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。種齡過短，菌體太少。種齡過長，菌體老化。是以處于生命力極旺盛的對數生長期，菌體量還未達到最大值時的培養時間較為合適。不同菌種或同一菌種工藝條件不同，種齡是不一樣的，一般需經過多種實驗來確定。2）接種量：是指移入種子液的體積和接種后培養液

30、體積的比例。較大的接種量可以縮短發酵罐中菌絲繁殖達到高峰的時間，使產物的形成提前到來，并可減少雜菌的生長機會。接種量過大或者過小，均會影響發酵。不同菌株，不同的制種方法，抱子數或菌體量不同，種子的活性也不相同，接種量需要進行優化。通常接種量為：細菌 15%酵母菌510%霉菌715%第六章發酵工藝條件的控制1、名詞解釋1 ）分批發酵：是指在一個密閉系統內投入有限數量的營養物質后，接入少量的微生物菌 種進行培養，使微生物生長繁殖。特定條件下只完成一個生長周期的微生物培養方法。2 ）連續發酵：指以一定的速度向培養系統內添加新鮮的培養基，同時以相同的速度流出 培養液使培養系統內培養液的量維持恒定的微生

31、物培養方式。3 ）補料發酵：FBC又稱半連續培養或半連續發酵，是指在分批發酵過程中，間歇或連續地補加一種或多種成分的新鮮培養基的培養方法，是分批發酵和連續發酵之間的一種過渡培養方式。4 ）生物熱：在發酵過程中，菌體不斷利用培養基中的營養物質，將其分解氧化而產生的 能量，其中一部分用于合成高能化合物 （如ATP）提供細胞合成和代謝產物合成需要的能量， 其余一部分以熱的形式散發出來，這散發出來的熱就叫生物熱。微生物進行有氧呼吸產生的熱比厭氧發酵產生的熱多。5 ） CRR CO邪放率，即CO2的比釋放率與菌體濃度的乘積。6 ）氧飽和度：發酵液中氧的濃度與臨界溶氧濃度之比。2、分別簡述分批發酵、補料發

32、酵和連續發酵的特點。答：一）分批發酵：操作簡單、周期短；染菌的機會減少；生產過程、產品質量易掌握；不適用于測定過程動力學；對基質濃度敏感的產物，用分批發酵不合適二）補料發酵：1 ）補料分批發酵與傳統分批發酵相比，其優點在于使發酵系統中維持很低的基質濃度。2 ）與連續發酵相比，補料分批發酵不需要嚴格的無菌條件，也不會產生菌種老化和變異等問題。3 ）定期補充和帶放使發酵液稀釋，送去提取的發酵液體積更大；4 ）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；5 ） 一些經代謝產生的前體可能丟失；6 ）有利于非產生菌突變株的生長三）連續發酵：1 ）可提高設備利用率和單位時間的產量，節省

33、發酵罐的非生產時間；2 ）便于自動控制；3 ）增加了染菌機會：長時間不斷地向發酵系統供給無菌空氣和培養基；4 ）菌種發生變異的可能性較大。3、在發酵生產中如何計算發酵熱。答：發酵熱的測定可采用以下兩種方法：利用熱交換原理：測量冷卻水進出口的水溫， 再從水表上得知每小時冷卻水流量來計算發酵熱：Q發酵=G xCm(t2 - t1 ) /V (Cm水的比熱 G :冷卻水流量)利用溫度變化率 S (C/h)：先使罐溫恒定，再關閉自控裝置，測量S,根據Q 發酵=KS (S:溫度隨時間上升的速率K:系統的熱容量)4、如何對不同階段的最適溫度進行選擇。答：1)根據菌種及生長階段選擇微生物種類不同，所具有的酶

34、系及其性質不同，所要求的溫度范圍也不同。通常前期菌量少，取稍高的溫度，使菌生長迅速；中期菌量已達到合成產物的最適量，發酵需要延長中期， 從而提高產量，因此溫度要稍低一些，推遲衰老。后期產物合成能力降低，又提高溫度，刺激產物合成到放罐。2)根據培養條件選擇溫度選擇還要根據培養條件綜合考慮，靈活選擇。通氣條件差時可適當降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可高些。培養基稀薄時，溫度也該低些。因為溫度高營養利用快，會使菌過早自溶。3)根據菌生長情況菌生長快，維持在較高溫度時間要短些；菌生長慢，維持較高溫度時間可長些。培養條件適宜，如營養豐富，通氣能滿足，那么前期溫度可高些，以利于菌的生長溫度的選擇

35、根據菌種生長階段及培養條件綜合考慮。要通過反復實踐來定出最適溫度。5、簡述引起pH上升或下降的原因。答：在發酵過程中，pH值的變化決定于所用的菌種、培養基的成分和培養條件。在產生菌的代謝過程中，菌體本身具有一定的調整周圍環境pH,構建最適pH值的能力。一)基質代謝(1)糖代謝特別是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是補料的標志之一(2)氮代謝當氨基酸中的-NH2被利用后pH會下降；尿素被分解成 NH3 pH上升，NH3利用后pH下降，當碳源不足時氮源當碳源利用pH上升。（3）生理酸性物質、生理堿性物質利用后pH會下降或上升二）產物形成某些產物本身呈酸性或堿性，使發

36、酵液pH變化。如有機酸類產生使 pH下降，紅霉素、潔霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使pH上升。三）菌體自溶，pH上升。四）其他引起pH上升的因素C/N比例不當，N過多，氨基氮釋放；生理堿性物質過多；中間補料時堿性物加入量過大五）其他引起pH下降的因素培養基中C/N不當，有機酸積累；消沫油加得過多；生理酸性物質過多；6、在實際生產中如何選擇最適 pH值。答：發酵工程中基質代謝、產物形成、菌體自溶會使pH發生變化。正交試驗設計是研究多因素多水平的一種設計方法。最適pH值的確定：根據正交實驗的實驗結果用不同的pH值出發進行發酵，發酵過程中定時測定和調節 pH值以維才I出發pH值，或 者利用緩沖液配制

37、培養基來維持。定時觀察菌體的生長情況，以菌體生長達到最高值的pH值為生長最適pH。同樣的方法可測得產物合成的最適pH值。但同一產物的最適 pH值，還與所用的菌種、培養基組成和培養條件有關。確定發酵最適pH值時，要考慮溫度的影響。7、簡述CO瀏發酵的可能影響機理。答：1） CO2對菌體生長的作用：直接影響一一排出CO2高于4%寸，碳水化合物的代謝及微生物的呼吸速率下降。2 ） CO緋響產物形成：阻礙基質分解和ATP生成，影響產物的合成。3 ） CO縛響菌體形態：不同的 CO/度菌體形態不同4 ） CO瀏細胞的作用機制： CO2作用在細胞膜的脂肪核心部位。影響細胞膜表面的蛋白質。影響細胞膜的流動性

38、及表面電荷密度，影響細胞膜的運輸效率。8、簡述影響泡沫穩定性的因素以及泡沫對發酵的不利影響。答：一）影響泡沫穩定性的因素1 ）泡徑大小：大泡易于破滅，壽命較長的的都是小泡。泡越小，合并成大氣泡的歷程就越長；更能經受液體流失所造成的穩定性的損失；2 ）溶液所含助泡物的類型和濃度：（1）降低表面張力（2）增加泡沫彈性（3）助泡劑濃度：濃度增加，泡沫穩定性增高3 ）起泡液的粘度：粘稠的液膜，有助于吸收外力的沖擊， 起到緩沖的作用，增加穩定性。4 ）溫度：表面張力最低值時的濃度隨溫度變化。5 ） pH:影響助泡劑的溶解度和表層的吸附狀態6 ）表面電荷：離子型表面活性劑，減少排液速度，延緩泡沫變薄過程，

39、使泡沫穩定。二）泡沫對發酵的不利影響1 ）降低生產能力；2）引起原料浪費3 ）影響菌的呼吸； 4）引起染菌8、在發酵生產中怎樣選擇合適的消泡劑。答：1、表面活性劑，具有較低的表面張力（內聚力弱），消泡效果明顯。2、對氣-液界面的散布系數必須足夠大，才能迅速消泡；3、無毒害性，且不影響發酵菌體；不會在使用、運輸中引起任何危害；4、不干擾各種測量儀表的使用；5、在水中的溶解度較小，以保持持久的消泡性能；6、應該在低濃度時具有消泡活性；7、應該對產物的提取不產生任何影響；8、應該對氧傳遞不產生影響；9、能耐高溫滅菌。1 0、來源方便，使用成本低；第七章發酵動力學1、名詞解釋：1 ）得率系數：兩種物質

40、得失之間的計量比。2）限制性營養物：指在培養微生物的營養物中，對微生物的生長起到限制作用的營養物。3 ）倍增時間：微生物細胞濃度增加一倍所需要的時間，也叫增代時間4 ）稀釋率：補料速度與反應器體積的比值，即 D=F/v2、為什么說微生物分批培養是一種非穩態的過程答：分批培養又稱分批發酵， 是指在一個密閉系統內投入有限數量的營養物質后，接入少量的微生物菌種進行培養，使微生物生長繁殖，在特定的條件下只完成一個生長周期的微生物培養方法。 微生物生長可分為停滯（延遲）期、對數生長期、減速期、穩定期和死亡期等四個階段。每一個階段微生物所處的環境不斷變化，營養物質不斷減少， 菌體數量增加，代謝物質增多。物

41、理、化學和生物參數均隨時間而變化。所以說，微生物分批培養是一種非穩態的過程。3、影響停滯期長短的決定因素有哪些答：接種物的生理狀態和濃度是停滯期長短的關鍵。如果接種物處于對數生長期，那么就很有可能不存在停滯期。微生物細胞立即開始生長。反之，如果接種物本身已經停止生長，那么，微生物細胞就需要有更長的停滯期以適應環境。4、穩定期微生物出現二次生長的原因。答：由于細胞的溶解作用，一些新的營養物質，諸如細胞的糖類、蛋白質等被釋放出來，又作為細胞的營養物質，從而使存活的細胞繼續緩慢生長出現通常所成的二次成穩性生長。5、比較分批培養和連續培養的優缺點答：一）分批培養：優點：操作簡單；操作引起染菌的概率低；

42、不會產生菌種老化和變異等問題缺點：非生產時間較長、設備利用率低。二）連續培養：優點：能維持低基質濃度；可以提高設備利用率和單位時間的產量；便于自動控制。連續培養的最大特點是微生物細胞的生長速度、產物的代謝均處于恒定狀態，可達到穩定、高速增微生物細胞或產生大量代謝產物的目的。缺點：菌種發生變異的可能性較大；要求嚴格的無菌條件。6、分批培養與連續發酵的生產率如何計算如何確定連續培養的最大生產率答：分批培養過程的生產率：生產率（P）產物濃度（gL發酵時間（h）33D&s連續培養過程的生產率:c3maxKs S Ks SDC 為臨界稀釋率，即最大稀釋率。X=Yx/s(S0-S)X / S(S0

43、DKmax當D很小時，S趨向于0, X=YX/SSO,若D增大，X減小，當 D=DC/max, X=0, S趨向于SOo達到清洗點。DmaxKsSoKsSoD= maxD>w max時會造成菌體的溢出7、計算題在F = 200ml/h的恒速流加操作中培養某細胞，流加底物濃度100g/L,該反應符合Monod方程，參數為max= , Ks=L, Yx/s=。流加開始時，生物質總量為30g,當流加2h后，系統處于穩態。此時反應器有效體積為 1000ml。計算：培養液的初始體積流加2h時反應器中的底物濃度流加2h時反應器中的生物總量解：1、當流加2h后，系統處于穩態。此時反應器有效體積為100

44、0ml。即有效體積為1000ml初始體積=1000-Fx2=100-200x2=600ml2、系統處于穩態，該反應符合 Monod方程F 02L 0,2h1V 0.1LM=D=底物濃度SKs*max0.1* 0.20.3 0.20.2g/L3、流加2h時反應器中菌體濃度X=Yx/s(S0-S)=*=L2h反應器有效體積為1000ml2h時反應器中的生物總量 Z=+30=第八章發酵產物的提取與精制工程1、名詞解釋1 ）萃取法：利用物質在兩種互不相溶的溶劑中溶解度或分配比不同而達到分離純化的方 法。2 ）濃縮：使溶劑蒸發而提高溶液的濃度，泛指不需要的部分減少而需要的部分的相對含 量增高。3 ）結晶

45、：從液相或氣相中生成具有一定形狀的晶體狀固體發酵產品的方法。4 ）錯流過濾：在泵的推動下料液平行于膜面流動，與死端過濾不同的是料液流經膜面時 產生的間接力把膜面上滯留的顆粒帶走，從而使污染層保持在一個較薄的水平。5 ）離子交換層析：利用離子交換劑上的可交換離子交換吸附周圍介質中的離子而達到分 離目的的柱層析方法。6 ）凝膠層析：利用凝膠的網狀結構為固定相，根據分子大小進行分離的一種方法7 ）雙水相：兩種親水性高分子聚合物在水溶液中的濃度達到一定時，自動形成互不相溶 的兩相。2、敘述發酵產物提取與精制工程的工藝流程。答案要點：預處理及菌體分離一產物的提取一產品的精制一成品的加工3、發酵產物提取之

46、前，為什么要進行預處理敘述預處理的程序、目的及方法。答案要點：一）預處理的目的：因為 1）發酵醪的組成：菌體 +發酵液；2）發酵產物存在的位置:發酵液中或菌體中；3）發酵液中發酵產物濃度低；4）酵液中有固形懸浮物存在，發酵液粘稠；5）酵液中雜質成分較多。二）預處理的程序：發酵醪預處理一細胞破碎及碎片分離一發酵液預處理1）發酵醪預處理的目的、方法：加熱法：降低粘度；除去蛋白質等。調節pH至蛋白質等電點：除去蛋白質及金屬離子。離心分離法、過濾分離：出去顆粒和較大團塊加速菌體分離的輔助方法：絮凝法、吸附法、加助濾劑法2）細胞破碎的目的、方法：機械破碎法：高勻漿法、珠磨法：使細胞經剪切和撞擊而破碎。超

47、聲波破碎法：產生極大的沖擊波和剪切力，使細胞破碎。撞擊法：高壓沖擊冰晶，導致細胞變形而碎。非機械破碎法：滲透壓沖擊法、反復凍結一溶化法、干燥法、酶溶法：破壞細胞壁中某些化學物質的結構，導致細胞破裂。化學試劑破碎法：改變細胞壁、細胞膜滲透性，使胞內物質有選擇性的釋放出來。3）發酵液預處理的目的、方法：去除蛋白質方法：加熱過濾調節pH過濾除去重金屬離子、色素、熱原質、毒素等雜質。除去方法：吸附法（離子交換劑、離子交換纖維、活性炭等材料）根據目的產物的理化特性，調節適宜的溫度和pH,減少目的產物的破壞和損失。4、沉淀提取法常用的方法有哪些敘述各方法的原理及應用。答案要點：一）鹽析沉淀法：原理：添加中

48、性鹽，破壞蛋白質的膠體性質、破壞蛋白質分子表面的水化膜及所帶 電荷，使蛋白質沉淀。提取物質：蛋白質、酶制劑二）等電點沉淀法：原理：兩性電解質在等電點是溶解度最低的原理而提取。提取物質：氨基酸三）有機溶劑沉淀法：原理：有機溶劑的分子與大量的水分子結合，破壞蛋白質顆粒周圍的水化層，失去 水化層的蛋白質膠體顆粒聚集而沉淀。提取物質：蛋白質、氨基酸、核酸、多糖類、脂類、抗生素、維生素等。四）復合沉淀法一金屬鹽沉淀法：原理：氨基酸與金屬鹽結合形成氨基酸金屬鹽沉淀而析出，氨基酸金屬鹽沉淀析出 物溶解后調pH至氨基酸等電點，氨基酸沉淀析出。提取物：氨基酸5、吸附法、蒸儲法、萃取法、膜分離法提取發酵產物的原理

49、分別是什么各適合提取哪些發 酵產物答案要點：一）吸附法：原理：吸附劑將發酵液中的提取物吸附，再用吸附劑上被吸附的物質洗脫下來。常 用的吸附劑：活性炭、氧化鋁、硅膠、樹脂等。提取物質：抗生素、維生素、蛋白質、氨基酸等。二）蒸播法：原理：根據不同物質其沸點不同的原理，將混合液進行分離。提取物質：揮發性物質三）萃取法：原理：混合物中不同組分在同種溶劑中溶解度不同，利用不同溶劑從混合物中提取 目標產物。提取物質：抗生素、蛋白質、脂類。四）膜分離法:原理：利用具有一定選擇透性的過濾介質制成的膜使混合液中的物質透過或截留。提取物質：磷脂、蛋白質等。6、敘述發酵產物純化的方法及原理。答案要點：一）凝膠層析法

50、：混合液中，不同的溶質其粒子大小不同，在層析柱內移動速度不同而將不同的物質分離。二）離子交換層析法：交換劑上可交換的陰離子或陽離子與介質中的離子交換吸附，然后用洗脫劑洗脫。三）結晶法：溶質從溶液（液相）析出形成晶體（固相），同類分子、離子才能排列形成晶體。7、產品干燥是指將產品干燥成固體嗎為什么答案要點：不是，因為產品干燥是利用各種方法使產品中的水分氣化從而形成固體產品、 半固體產品或濃縮液的一項技術。根據得到的產物的類型不同，使用的干燥方法也不同， 常用的方法有：噴霧干燥、氣流干燥、沸騰干燥、冷凍干燥和真空干燥。通過干燥過程而得到 的產物有半固體產品和濃縮液，如：乙醇溶液等。因此，產品的干燥

51、不是指將產品干燥成固體。第九章發酵設備1、發酵工業種子制備需要哪些主要設備答案要點：發酵工業種子制備包括二個階段，即實驗室種子制備和生產車間種子制。實驗室種子制備所需設備：恒溫培養箱、搖床、高壓滅菌鍋、無菌室或超凈工作臺生產車間種子制備所需設備：種子罐；輔助設備（蒸汽發生器、蒸汽輸送管道、無 菌空氣設備、發酵液輸送設備）。2、請你根據現已掌握的知識，擬定出以玉米為原料發酵生產酒精的主要設備清單。 答案要點：玉米預處理設備：除雜、粉碎設備；糊化、糖化設備;種子制備設備：培養基制作設備：乙醇發酵設備：發酵醪、發酵液預處理設備：乙醇提取設備：3、了解發酵罐的類型及其應用。答案要點：1）密閉厭氧發酵罐

52、：厭氧發酵，主要用于厭氧微生物的發酵，如：酒精、啤酒、 乳酸、丙酮丁醇等的發酵。2）密閉通氣發酵罐：好氧發酵，主要用于好氧微生物的發酵生產，如：抗生素、酶制劑、酵母、氨基酸等產品的發酵，可分為：內部機械攪拌型發酵罐、空氣噴射提升式發 酵罐、多孔塔式發酵罐。4、機械攪拌通氣式發酵罐和機械攪拌自吸式發酵罐有什么主要區別答案要點：機械攪拌通氣式發酵罐：通氣、攪拌設施分開裝于罐內機械攪拌自吸式發酵罐：無獨立的通氣設施，罐中央裝有自吸式攪拌器第十章微生物發酵產品1、名詞解釋：1 ）共沸蒸儲：使用一種能與水共沸的共沸劑將待蒸儲水溶液中的水共沸蒸儲的方法。2 ）青霉素：從青霉菌培養液中提制的、能破壞細菌的細胞壁并在細菌細胞的繁殖期起殺 菌作用的一類抗生素。3 ）啤酒：以麥芽為主要原料，加酒花，經酵母發酵釀制而成的，含有二氧化碳氣體、起 泡的低酒精度飲料。4 ）上面酵母：凝聚狀；發酵溫度1525C;發酵終了，大部分