發酵工程部分題庫及答案

一、名稱解釋

1、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，而其自身的構造并沒有多大變化，不過產物的產量卻囚加入前體而有較大

的提高。

2、發酵生長因子從廣義上講，但凡微生物生長不可缺乏的微量的有機物質，如氨基酸、

喋吟、喀咤、維生素等均稱生長因子

3、菌濃度的測定是衡量產生菌在整個培養過程中菌體量的變化，一般前期菌濃增長很

快，中期菌濃基本恒定。補料會引起菌濃的波動，這也是衡量補料量適合與否的一種參

數。

4、攪拌熱：在機械攪拌通氣發酵罐中，由于機械攪拌帶動發酵液作機械運動，導致液體

之間，液體與攪拌器等設備之間的摩擦，產生可觀的熱量。攪拌熱與攪拌軸功率有關

5、分批培養：簡樸的過程，培養基中接入菌種后來，沒有物料的加入和取出，除了空氣

的通入和排氣。整個過程中菌的濃度、營養成分的濃度和產物濃度等參數都隨時間變化.

6、接種量：移入種子的體積

接種量=-------------------

接種后培養液的體積

7、比耗氧速度或呼吸強度單位時間內單位體積重量的細胞所消耗的氧氣，mmol02?g菌

-Ph-1

8、次級代謝產物是指微生物在一定生長時期，以初級代謝產物為前體物質，合成某些對

微生物的生命活動無明確功能的物質過程，這一過程的產物，即為次級代謝產物。

9、實罐滅菌實罐滅菌：即分批滅菌）將配制好的培養基放入發酵罐或其他裝置中，通入

蒸汽將培養基和所用設備加熱至滅菌溫度后維持?定期間，在冷卻到接種溫度，這?工藝

過程稱為實罐滅菌，也叫訶歇滅菌。

10、種子擴大培養：指將保留在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態的生產菌種接入試管斜

面活化后，再通過扁瓶或搖瓶及種子罐逐層擴大培養,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。

11、初級代謝產物是指微生物從外界吸取多種營養物質，通過度解代謝和合成代謝，生

成維持生命活動所需要的物質和能顯的過程。這一過程的產物即為初級代謝產物。

12、倒種：一部分種子來源于種子罐，一部分來源于發酵罐。

P147

13、維持消耗（m）指維持細胞最低活性所需消耗的能量，一般來講，單位重量的細胞在

單位時間內用于維持消耗所需的基質的量是一種常數。

14、產物增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

15、補料分批培養：在分批培養過程中補入新鮮的料液，以克服營養局限性而導致的發酵

過早結束的缺陷。

在此過程中只有料液的加入沒有料液的取出，因此發酵結束時發酵液體積比發酵開始時有

所增長。在工廠的實際生產中采用這種措施諸多。

16、發酵熱：所謂發酵熱就是發酵過程中釋放出來的凈熱量。什么叫凈熱量呢？在發酵過

程中產生菌分解基質產生熱量，機械攪拌產生熱量，而罐壁散熱、水分蒸發、空氣排氣帶

走熱量。這多種產生的熱量和多種散失的熱量的代數和就叫做凈熱量。發酵熱引起發隧液

的溫度上升。發酵熱大，溫度上升快，發酵熱小，溫度上升慢。

17、染菌率總染菌率指一年發酵染菌的批（次）數與總投料批（次）數之比的百分率。

染菌批次數應包括染菌后培養基經重新滅菌，又再次染菌的批次數在內

18、持續培養：發酵過程中一邊補入新鮮料液一邊放出等量的發酵液，使發酵罐內的體

積維持恒定。

到達穩態后，整個過程中菌的濃度，產物濃度，限制性基質濃度都是恒定的。

19、臨界溶氧濃度指不影響呼吸所容許的最低溶氧濃度

2（）、答復突變由突變型回到野生型的基因突變

21、種子見種子擴大培養

22、培養基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。同步培養基也為微生物培養提供除營養外的其他所必須的條件。

23、發酵工程：運用微生物特定性狀和功能，通過現代化工程技術生產有用物質或直接應

用于工業化生產的技術體系，是將老式發酵于現代的DNA重組、細胞融合、分子修飾和改

造等新技術集合并發展起來的發酵技術。

二、填空題

1、微生物發酵培養（過程）措施重要有分批培養、補料分批培養、持續培養、半持續

培養四種。

2、微生物生長一般可以分為：調整期、對數期、穩定期和衰亡期，

3、發酵過程工藝控制的只要化學參數溶解氧、PH、核酸量等.

4、發酵過程控制的目的就是得到最大的比生產率和最大的得率。

5、菌種分離的一般過程采樣、富集、分離、目的菌的篩選。

6、富集培養目的就是讓目的菌在種群中占優勢，使篩選變得也許。

7、根據工業微生物對氧氣的需求不一樣，培養法可分為好氧培養和厭氧培養兩

種。

8、微生物的培養基根據生產用途只要分為抱子培養基、種子培養基和發酵培養基。

9、常用滅菌措施：化學滅菌、射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌

10、常用工業微生物可分為：細菌、酵母菌、霉菌、放線菌四大類。

11、發酵過程工藝控制的代謝參數中物理參數溫度、壓力、攪拌轉速、功率輸入、流加

數率和質量等

12、環境無菌的檢測措施有：顯微鏡檢查法、肉湯培養法、平板培養法、發酵過程的異常

觀測法等

13、染菌原因：發酵工藝流程中的各環節漏洞和發酵過程管理不善兩個方面。

14、試驗室中進行的發醉菌液體發酵方式重要有四種：試管液體培養、淺層液體培養、搖

瓶培養、臺式發酵罐

15、發酵高產菌種選育措施包括（自然選育）、（雜交育種）、（誘變育種）、（基因

工程育種）、（原生質體融合）。

16、發酵產物整個分離提取路線可分為：預處理、固液分離、初步純化、精細純化和成品

加工加工等五個重要過程。

17、發酵過程重要分析項目如下：pH、排氣氧、排氣C02和呼吸燧、糖含量、氨基氮和

氨氮、磷含量、菌濃度和菌形態。

18、微生物調整其代謝采用酶活性、酶合成量、細胞膜的透性。

19、工業微生物菌種可以來自自然分離，也可以來自從微生物菌種保藏機構單位獲

取。

2（）、發酵工業上常用的糖類重要有葡萄糖、糖蜜。

21、工業發酵方式根據所用菌種是單一或是多種可以分為單一純種發酵和混合發酵。

22、種子及發酵液進行無菌狀況控制常用的措施顯微鏡檢測法、酚紅肉湯培養基法、平

板畫線培養法、發酵過程的異常觀測法。

23、菌種的分離和篩選一般分為采樣、富集、分離、目的菌的篩選環節。

24、菌種的分離和篩選一般可分為o

三、問答題

1、發酵工程的概念是什么？發酵工程基本可分為那兩個大部分，包括哪些內容？

答：發酵工程是運用微生物特定性狀好功能，通過現代化工程技術牛.產有用物質或其更接

應用于工業化生產的技術體系，是將老式發酵與現代的DNA重組、細胞融合、分子修飾和

改造等新技術結合并發展起來的發酵技術。也可以說是滲透有工程學的微生物學，是發酵

技術JL程化的發展，由于重要運用的是微生物發酵過程來生產產品，因此也稱為微生物工

程。

一.發酵部分：1.苗種的特性和選育

*2.培養基的特性，選擇及其滅菌理論

*3.發酵液的特性

*4.發醋機理。

*5.發醋過程動力學

*6.空氣中懸浮細菌微粒的過濾機理

*7.氧的傳遞。溶解。吸取。理論。

*8.持續培養和持續發酵的控制

二.提純部分

*1.細胞破碎，分離

*2.液輸送，過濾.除雜

*3.離子互換滲析，逆滲透，超濾

*4.凝膠過濾，沉淀分離

*5溶媒萃取，蒸發蒸儲結晶，干燥，包裝等過程和單元操作

2、現代發酵工程所用的發酵罐應具有那些特性？

答：(1)、發酵罐應有合適的徑高比。罐身較長，氧的運用率較高：

(2)、發酵罐應能承受定的壓力。由于發酵罐在滅菌和正常工作時，要承受定的壓力

(氣壓和液壓)和溫度；

(3)、發酵鐮的攪拌通風裝置能使氣液充足混合，實現傳質傳熱作用，保證微生物發酵過

程中所需的溶解氧；

(4)、發酵罐內應盡量減少死角，防止藏污納垢，保證滅菌徹底，防止染菌；

(5)、發酵罐應具有足夠的冷卻面積；

(6)、攪拌器的軸封要嚴密，以減少泄露。

3、微生物發酵的種子應具有那幾方面條件？

答：(1)、菌種細胞的生長活力強，移種至發酵罐后能迅速生長，緩慢期短。

(2)、生理性狀穩定，

(3)、菌體總量及濃度能滿足大量發酵罐的要就。

(4)、無雜菌污染。

(5)、保持穩定的生產能力。

4、發酵工業上常用的氮源有那些，起何作用？

答：氮源重要用于構成菌體細胞物質(氨基酸，蛋白質、核酸等)和含氮代謝物。常用的

氮源可分為兩大類：有機氮源和無機氮源。

1、無機氮源

種類：氨鹽、硝酸鹽和氨水

特點：微生物對它們的吸取快，因此也稱之謂迅速運用的氮源。但無機氮源的迅速運用常

會引起pH的變化如：

(NH4)2S04~2NH3+2H2S04

NaN03+4H2-*NH3+21120+NaOH

無機氮源被菌體作為氮源運用后，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。對的使用生理酸堿性物

質，對穩定和調整發酵過程的pH有積極作用。

因此選擇合適的無機氮源有兩層意義：

滿足菌體生長

穩定和調整發酵過程中的pH

2、有機氮源

來源：工業上常用的有機氮源都是某曲廉價的原料，花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉

米漿、玉米蛋白粉、蛋白陳、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、尿素、廢菌絲體和酒糟。

成分復雜：除提供氮源外，有些有機氮源還提供大量的無機鹽及生長因子。

有機氮源成分復雜可以從多種方面對發酵過程進行影響，而另首先有機氮源的來源具有不

穩定性。因此在有機氮源選用時和使用過程中，必須考慮原料的波動對發酵的影響

5、發酵產品的生產特點是什么，什么是種子擴大培養，其任務是什么？

答：(2)、種子擴大培養是指將保留在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態的生產菌種接

入試管斜面活化后，再通過扁瓶或搖瓶及種子罐逐層擴大培養,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了。

(3)、種子擴大培養的任務：現代的發酵工業生產規模越來越大，每只發酵罐的容積有

幾十立方米甚至幾百立方米，-要使小小的微生物在幾十小時的較短時間內，完畢如此巨大

的發酵轉化任務，那就必須具有數量巨大的微生物細胞才行。

(1)發酵和其他化學工業的最大區別在于它是生物體所進行的化學反應。其重要特點如

下：

1,發酵過程一般來說都是在常溫常壓卜.進行的生物化學反應，反應安全，規定條件也比較

簡樸。

2,發酵所用的原料一般以淀粉、糖蜜或其他農副產品為主，只要加入少許的有機和無機氮

源就可進行反應。微生物因不一樣的類別可以有選擇地去運用它所需要的營養。基于這一

特性，可以運用廢水和廢物等作為發酵的原料進行生物資源的改造和更新。

3,發酵過程是通過生物體的自動調整方式來完畢的，反應的專一性強，因而可以得到較為

單一的代謝產物。

4,由于生物體自身所具有的反應機制，可以專一性地利高度選擇性地而某些較為復雜的化

合物進行特定部位地氧化、還原等化學轉化反應，也可以產生比較復雜的高分子化合物。

5,發酵過程中對雜菌污染的防治至關重要。除了必須對設備進行嚴格消毒處理和空氣過濾

外，反應必須在無菌條件下進行。假如污染了雜菌，生產上就要遭到巨大的經濟損失，要

是感染了噬菌體，對發酵就會導致更大的危害。因而維持無菌條件是發酵成敗的關鍵。

6,微生物菌種是進行發醉的主線原因，通過變異和菌種篩選，可以獲得高產的優良菌株并

使生產設備得到充足運用，也可以因此獲得按常規措施難以生產的產品。

7,工業發酵與其他工業相比，投資少，見效快，開可以獲得明顯的經濟效益。

基于以上特點，工業發酵日益引起人們重視。和老式的發酵工藝相比，現代發酵工程除了

上述的發酵特性之外更有其優越性。除了使用微生物外，還可以用動植物細胞和酶，也可

以用人工構建的“工程菌’來進行反應；反應設備也不只是常規的發酵罐，而是以多種各

樣的生物反應器而代之，自動化持續化程度高，使發酵水平在原有基礎上有所提高和和創

新。

發酵產品的生產特點：

①一般操作條件比較溫和；

②以淀粉、糖蜜等為主，輔以少許有機、無機氮源為原料:

③過程反應以生命體的自幼調整方式進行；

④能合成復雜的化合物如酶、光學活性體等；

⑤能進行某些特殊反應，如官能團導入；

⑥生產產品的生物體自身也是產物，具有多種物質；

⑦生產過程中，需要防止雜菌污染；

⑧菌種性能被變化，從而獲得新的反應性能或提高生產率。

6、培養成分用量確實定有什么規律？

答：（1）、參照微生物細胞內元素的比例確定。培養基的成分派比雖然千差萬別，但都

是用來培養某種微生物的，而不一樣類型的微生物細胞的成分比例其實是有一定規律的。

這些規律可以在很大程度上懂得培養基的基本成分派比的選擇。

不一樣種類的微生物內某種成分的含量其實是比較穩定的。培養基最終會被微生物吸取運

用，因此其成分比例可以參照該種微生物的成分比例，至少可以作為一種重要根據。此

外，盡管不一樣種類的微生物的成分比例有一定的差異，但還是有一定共性的。因此培養

基中這集中營養成分不管由什么詳細物質提供，其用量基本上也符合這種關系。

（2）參照碳氮比確定。假如培養基中碳源過多，不利產物的合成。同樣碳源過少或氮源過

少對發酵的影響也是不利的。不一樣種微生物碳氮比差異很大，既是同種微生物在其不一

樣生理時期對碳氮比規定也有不一樣，因此最適碳氮比要通過試驗確定，一般在100：（1

—20）之間。

（3）、其他原因。培養基中某些用量很少的物質一般要嚴格控制，不能過量。例如，維生

素、微量元素、某些生長因子、前體等。詳細用量要通過試驗確定。培養基中的某些戊分

的比例會影響培養基的某些理化性質，這時要引起重視.

7、論述防止發酵菌種退化的詳細條件措施有那些？

答：（1）控制傳代次數：盡量防止不必要的移種和傳代，并將必要的傳代減少到最低程

度，以減少細胞分裂過程中所產生的自發突變幾率。

（2）發明良好的培養條小：如在赤霉素生產菌G.fujikuroi的培養基中，加入糖蜜、天冬

酰胺、谷氨酰胺、5'-核甘酸或甘露醉等豐富營養物時，有防止衰退效果。

（3）運用不易衰退的細胞傳代：對于放線菌和霉菌，菌絲細胞常具有幾種細胞核，因此用

菌絲接種就易出現衰退，而抱子一般是單核的，用于接種就可防止這種現象。

（4）采用有效的菌種保藏措施

（5）合理的育種：選育菌種是所處理的細胞應使用單核的，防止使用多核細胞;合理選擇

誘變劑種類或增長突變位點，以減少分離答復突變；在誘變處理后及分離提純化，從而保

證保藏菌種的純度。

（6）、選用合適的培養基在培養基中添加某種化學物質可以防止菌種退化。或者選用營

養相對貧乏的培養基在菌種保藏培養基，限制菌株的生長代謝減少變異反而發生從而防止

菌種的退化。

8、怎樣選擇最適發酵溫度？

答：1、根據菌種及生長階段選擇。

微生物種類不一樣，所具有的兩系及其性質不一樣，所規定的溫度范圍也不一樣。在發酵

前期由于菌品?少，發酹目的是要盡快到達大量的菌體，取稍高的溫度，促使菌的呼吸與代

謝，使菌生長迅速；在中期菌量已到達合成產物的最適量，發酵需要延長中期，從而提高

產量，因此中期溫度要稍低某些，可以推遲衰老。發酵后期，產物合成能力減少，延長發

酵周期沒有必要，就又提高溫度，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。

通氣條件差時可合適減少溫度，使菌呼吸速率減少些，溶氧濃度也可高些。

培養基稀薄時，溫度也該低些。由于溫度高營養運用快，會使菌過早自溶。

3、根據菌生長狀況

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

合適，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。總的來說，溫

度的選擇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。

9、不一樣步間染菌對發醉有什么影響，染菌怎樣控制？

答：（1）種子培養期染菌：由于接種量較小，生產菌生長一開始不占優勢，并且培養液中

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，輕易污染

雜菌。如在此階段染菌，應將培養液所有廢棄。

（2）發酵前期染菌：發酵前期最易染菌，且危害最大。

原因發酵前期菌量不諸多，與雜菌沒有競爭優勢；且尚未合成產物（抗生素）或產生

很少，抵御雜菌能力弱。

在這個時期要尤其警惕以制止染菌的發生。

染菌措施可以用減少培養溫度，調整補料量，用酸堿調pH值，縮短培養周期等措施予

以補救。假如前期染菌，且培養基養料消耗不多，可以重新滅菌，補加某些營養，重新接

種再用。

（3）發酵中期染菌：發酵中期染菌會嚴重干擾產生菌的代謝。雜菌大量產酸，培養

液pH下降；糖、氮消耗快，發酵液發粘，菌絲自溶，產物分泌減少或停止，有時甚至會使

已產生的產物分解。有時也會使發酵液發臭，產生大量泡沫。

措施降溫培養，減少補料，親密注意代謝變化狀沆。假如發酵單位抵達一定水平可以

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，克制雜菌。

（4）發酵后期染菌：發酵后期發酵液內已積累大量的產物，尤其是抗生素、對雜菌有

一定的克制或殺滅能力。因此假如染菌不多，對生產影響不大。假如染菌嚴重，乂破壞性

較大，可以提前放罐。

發酵染菌后的措施：

染菌后的培養基必須滅菌后才可放下水道。滅菌措施：可通蒸汽滅菌，也可加入過氧乙酸

等化學滅菌劑攪拌半小時，才放下水道。否則由于各罐的管道相通，會導致其他罐的染

菌，并且直接放下水道也會導致空氣的污染而導致其他罐批染菌。

凡染菌的罐要找染菌的原因，對癥下藥，該罐也要徹底清洗，進行空罐消毒，才可進罐。

九

染菌厲害時，車間環境要用石灰消毒，空氣用甲醛熏蒸。尤其，若染噬菌體，空氣必須用

甲醛蒸汽消毒汽

10、發酵級數確定的根據是什么？

答：

?般由菌絲體培養開始計算發酵級數，但有時，工廠從第?級種子罐開始計算發酵級數

谷氨酸：三級發酵

級種了（搖瓶）一二級種了（小罐）一發酵

青霉素：三級發酵

一級種子（小罐）一二級種子（中罐）一發酵

1、發酵級數確定的根據：級數受發酵規模、菌體生長特性、接種量的影響。

2、級數大，難控制、易染菌、易變異，管理困難，一

般2-4級。

3、在發酵產品的放大中，反應級數確實定是非常重要

的一種方面

12、什么是半持續培養，闡明其優缺陷。

答：在補料分批培養的基礎上間歇放掉部分發酵液（帶放）稱為半持續培養。某些品種采

用這種方式，如四環素發酵

長處放掉部分發酵液，再補入部分料液，使代謝有害物得以稀釋有助于產物合成，提高

了總產量。

缺陷代謝產生的前體物被稀釋，提取的總體積增大

13、發酵工程主題微生物有什么特點？

答：發酵工程所運用的微生物重要是細菌、放線菌，酵母菌和霉菌

特點：（1）對周圍環境的溫度、壓強、滲透壓、酸堿度等條件有極大的適應能力

（2）有極強的消化能力

（3）有極強的繁殖能力

14、什么叫染菌，對發酵有什么影響，對提煉有什么危害？

答：染菌：發酵過程中除了生產菌以外，尚有其他菌生長繁殖染菌的影響：發酵過程污染

雜菌，會嚴重的影響生產，是發酵工業的致命傷。導致大量原材料的揮霍，在經濟上導致

巨大損失.擾亂生產秩序，破壞生產計劃。碰到持續染菌，尤其在找不到染菌原因往往會

影響人們的情緒和生產積極性。影響產品外觀及內在質量。

發酵染菌對提煉的影響：染菌發酵液中具有比正常發酵液更多的水溶性蛋白和其他雜質。

采用有機溶劑萃取的提煉工藝，則極易發生乳化，很難使水相和溶劑相分離，影響深入提

純。

采用直接用離子互換樹脂的提取工藝，如鏈霉素、慶大霉素，染菌后大量雜菌黏附在離子

互換樹脂表面，或被離子互換樹脂吸附，大大減少離子互換樹脂的互換容量，并且有的雜

菌很難用水沖洗潔凈，洗脫時與產物一起進入洗脫液，影響深入提純

15、結合所學《微生物發酵工程》課程論述某個工業發酵產品的生產工藝流程（可畫圖闡

明），越詳細越好。

答：①培養基制備

②、無菌空氣制備

③、菌種與種子擴大培養

④、發酵培養

⑤、通過化學工程技術分離、提取、精制。

1、舉出幾例微生物大規模體現的產品，及其產生菌的特點？

A.蛋白酶體現產物一般分泌至胞外，能運用廉價的氮源，生長溫度較高，生長速度

快，純化、分高及分析迅速；安全性高，得到FDA

的同意的菌種。

B.單細胞蛋白生長迅速，營養規定不高，易培養，能運用廉價的培養基或生產廢

物。適合大規模工業化生產，產量高，質量好。安全性高，得到FDA的同意的菌種。

C.不飽和脂肪酸生長溫度較低，安全性高，能運用廉價的碳源，不飽和脂肪酸含

量高，

D.抗生素生產性能穩定，產量高，不產色素，，能運用廉價原料

E.氨基酸代謝途徑比較清晰，代謝途徑比較簡樸

2工業化菌種的規定？

A可以運用廉價的原料，簡樸的培養基，大量高效地合成產物

B有關合成產物的途徑盡量地簡樸，或者說菌種改造的可操作性要強

C.遺傳性能要相對穩定

D.不易感染它種微生物或噬菌體

E.產生菌及其產物的毒性必須考慮（在分類學上最佳與致病菌無關）

F.生產持性要符合工藝規定

4、討論：微生物（包括動、植物）可以生產我們所需的一切產品，不過波及到工.業化生

產，對于某一種特定的產品，為何只有特定的微生物才具有大量體現的潛力？

在不一樣的環境條件下，微生物細胞對遺傳信息作選擇性的體現，實現代謝的自動調整。

代謝的協調能保證在任何特定期刻、特定的細胞空間，只合成必要的酶系（參與代謝的多

種酶）和剛夠用的酶量。一旦特定物質的合成到達足夠的量，與這些物質合成有關的酶就

不再合成了。并且，已合成的酶的活力受到許多調整機制的控制，以保證新陳代謝全面協

調，、為細胞的經濟運行提供保證。因此，細胞固有的生產關系支持細胞自身的增殖（生

產細胞），不支持（人的）目的產物的過量生產（生產特定的初級代謝產物）。而工業化

生產規定特定體現某種或某類物質，只有正常代謝被打破，代謝協調失常的微生物才能到

達規定

5、自然界分離微生物的一般操作環節？

樣品的采用一預處理一培養一菌落的選擇一初篩一復篩一性能的鑒定一菌種保藏

6、從環境中分離目的微生物時，為何一定要進行富集培養？

自然界中目的微生物含量很少，非目的微生物種類繁多，進行富集培養，

使目的微生物在最適的環境卜.迅速地生長繁殖，數量增長，由本來自然條件下的劣勢種變

成人工環境下的優勢種，使篩選變得也許。

7、菌種選育分子改造的目的？

防止菌種退化

處理生產實際問題

提高生產能力

提高產品質量

開發新產品

8、以目前的研究水平，土壤中可以培養的微生物大概占總數的多少？什么是16sRNA同源

性分析？

目前可以培養的微生物不到總數的幽。以16sRNA為靶基因，設計引物，建立per擴增體

系，再通過DNA

測序進行細菌同源性分析。

9、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，運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。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。

10、什么是正突變？什么是負突變？什么是構造類似物？

生產上所不但愿看到的，體現為菌株的衰退和生產質量:的下降，這種突變成為負突變。

生產上但愿看到的，對生產有利，這種突變成為正突變。

構造類似物：在化學和空間構造上和代謝的中間物（終產物）相似，因而在代謝調整方面

可以替代代謝中間物（終產物）的功能，但細胞不能以其作為自身的營養物質。

11、什么是誘變育種？常用的誘變劑有哪些？

誘變育種是指用物理、化學原因誘導植物的遺傳特性發生變異，再從變異群體中選擇符合

人們某種規定的單株，進而培育成新的品種或種質的育種措施。誘變劑有兩大類：物理誘

變劑和化學秀變劑。

常用的物理誘變劑有紫外線、x射線、丫射線（如Co60等）、等離子、快中子、a射線、B

射線、超聲波等。常用的化學誘變劑有堿基類似物、烷化劑、羥胺、口Y定類化合物等。

12、什么是基因的重組？什么是基因的直接進化？兩者有何區別？

基因的重組：是由于不一樣DNA鏈的斷裂和連接而產生DNA片段的互換和重新組合，形成

新DMA分子的過程

基因的直接進化：在分子水平上，對目的基因直接處理，然后通過高通量的篩選措施，提

高目的蛋白的性能。基因的直接進化，可使已經有基因獲得新的特性，可獲得自然界中不

存在的基因，可處理許多新的理論和應用問題

13什么是培養基？發酵培養基的特點和規定？

培養基：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。同步培養基也為微生物培養提供除營養外的其他所必須的條釁。

①培養基可以滿足產物最經濟的合成。

②發酵后所形成的副產物盡量的少。

③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

模儲備，能保證生產上的供應。

④/所選用的培養基應能滿足總體工藝的規定，如不應當影響通氣、提取、純化及廢物處理

等。必須提供合成微生物細胞和發酵產物的基本成分。

⑥有助于減少培養基原料的單耗，即提高單位營養物質所合成產物數量或最大產率。

⑦有助于提高培養基和產物的濃度，以提高單位容枳發酵罐的生產能力。⑧有助于提高產

物的合成速度，縮短發酵周期。

⑨所用原料盡量減少對發酵過程中通氣攪拌的影響，利于提高氧的運用率，減少能耗。

14、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、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、乙靜等）。

葡萄糖，所有的微生物都能運用葡萄糖，不過會引起葡萄糖效應

糖蜜，是制糖生產時的結晶母液，它是制糖工業的副產物。重要具有蔗糖，總糖可達

50%?75%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。除糖份外，具有較多的雜質，其中

有些是有用的，不過許多都會對發酵產生不利的影響，需要進行預處理。

淀粉、糊精，缺陷：難運用、發酵液比較碉、一般＞2.彼時加入一定的a-淀粉酶。成分比

較復雜，有直鏈淀粉和支鏈淀粉等等。長處：來源廣泛、價格低，可以解除葡萄糖效應。

15、什么是生理性酸性物質？什么是生理性堿性物質？

經微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質的營養物叫生理酸性物質，若菌體代謝后能

產生堿性物質的營養物稱為生理堿性物質

16、常用的無機氮源利有機氮源有哪些？有機氮源在發酵培養基中的作用？

常用的有機氮源有花生餅粉、黃豆餅粉、酵母粉、蛋白陳等；常用的無機氮源有氨水、錢

鹽和硝酸鹽。

有機氮源在發酵培養基中的作用有：除提供氮源外，有些有機氮源還提供大量的無機鹽及

生長因子。誘導某些能的產生。

17、什么是前體？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，而其自身的構造并沒有多大變化，不過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措施。

18、什么是生長因子？生長因子的來源？

但凡微生物生長不可缺乏而細胞自身不能合成的微量的有機物質，如氨基酸、嚓吟、

唯庭、維生素等均稱生長因子。

有機氮源是這些生長因子的重要來源

19、什么是產物增進劑？產物增進劑舉例？

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。

20、什么是理論轉化率？什么是實際轉化率？

理論轉化率是指理想狀態下根據微生物的代謝途徑進行物料衡算，所得出的轉化率的大

小。

實際轉化率是指實際發酵過程中轉化率的大小

21培養基設計的一般環節？

1.根據前人的經驗和培養基成分確定期某些必須考?慮的問題,初步確定也許的培養基

成分

2.通過單因子試驗最終確定出最為合適的培養基成分；

3.當培養基成分確定后，剩余的問題就是各成分最適的濃度，由于培養基成分諸多，為

減少試驗次數常采用某些合理的試驗設計措施。

22、培養基成分選擇考慮的問題？

1.菌種的同化能力

2.代謝的阻遇和誘導

3.合適的C、N比

4.pH的規定

24、討論：培養基優化在發酵優化控制中的作用與地位？

發酵優1化控制分兩個階段：

第一階段控制菌體的生長，目的是使長好的菌體能處在最佳的產物合成狀態。培養基優化

應當保證菌體迅速生長，有助于產物合成和分泌的酶系啟動，而不利于產物合成酶系的關

閉，處在最佳的產物合成狀態，并且副產物合成和分泌的前系盡最的少啟動第二階段控控

制產物的合成9該階段，培養基優化應使產物合成能較長時間保持在最大合成速度。副產

物的的合成速率盡量小。

25什么是種子的擴大培養？

種子擴大培養是指將保留在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態的生產菌種接入試管斜面活

化后，再通過扁瓶或搖瓶及種子罐逐層擴大培養，最終獲得一定數量和質量的純種過程。

26.種子擴大培養的目的與規定？

種子擴培的目的：接種量的需要，菌種的馴化，縮短發酵時間、保證生產水平

種子的規定：總量及濃度能滿足規定，生理狀況穩定，個體與群體，活力強，移種至發酵

后，可以迅速生長，無雜菌污染

27、種子擴大培養的一般環節？

休眠抱子一母斜面活化一搖瓶種子或茄子瓶斜面或固體培養基泡子一一級種子罐一二級種

子罐一發酵罐

28、在大規模發酵的種子制備過程中，試驗室階段和生產車間階段在培養基和培養物選擇

上各有何特點？

試驗室階段培養物選擇的原則：種子能擴培到一定的量和質，獲得一定數量和質量的孩子/

菌體。培養基的選擇應當是有助于菌體的生長，對抱子培養基應當是有助于孩子的生長。

在原料方面，試驗室種子培養階段，規模一般比較小，因此為了保證培養基的質量，培養

基的原料一般都比較精細。

生產車間階段培養物的選擇原則最終一般都是獲得一定數量的菌絲體。培養基選擇首先考

慮的是有助于胞子的發育和菌體的生長，因此營養要比發酵培養基豐富。在原料方面：不

如試驗室階段那么精細，而是基本靠近于發酵培養基，這有兩個方面的原因：一是成本二

是馴化

29、什么是接種量？對于細菌、放線菌及霉菌常用的接種量是多少？

接種量=移入種子的體積/接種后培養液的體積

細菌5%、放線菌20%霉菌10%

30什么是發酵級數？發酵級數對發酵有何影響，影響發酵級數的原因有哪些？

一般由菌絲體培養開始計算發酵級數，但有時，工廠從第一級種子罐開始計算發酵級數

發酵級數對發酵影響：L種子級數少，可簡化工藝和控制，減少染菌機會

2.種子級數太少，接種最小,發酵時間延長，減少發酵罐的牛產率，增長染菌機會

3.級數大，難控制、易染菌、易變異，管理困難，一般2-4級。

4.在發酵產品的放大中，反應級數確實定是非常重要的一種方面

影響發酵級數的原因：（1）菌種生長特性，泡子發芽及菌體繁殖速度；（2）發酵規模.（3）工

藝規定.（4）接種量的影響.

31、什么是種齡？事宜種齡確定的根據？

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。

原則：對數生長期末，細胞活力強，菌體濃度相對較大，不過最終由試驗成果定。

32、結合詳細的產品理解種子質量控制的措施，以及認識種子質量對發酵的影響？

影響斜面種子質量的原因：（1）原材料質量，水質，培養基pH.（2）滅菌條件，（3）接種量，

⑷溫度，通風、（5）培養時間（6）有害氣體或揮發物（7）冷藏條件

種子質量好：1.縮短發酵時間、保證生產水平.2.無雜菌污染.3移種至發酵后，可以

迅速生長.4.泡末產生少.5.產物生成速率大.6.副產物合成少.7.對下游分離純化有利

33接種、倒種、雙種？

接種：接入種子罐后直接移種到發酵罐。雙種：兩個種子罐種子接種到一種發酵罐中。倒

種：一部分種子來源于種子罐，一部分來源于發酵罐。

34、什么是菌體的生長比速？產物的形成比速？基質的消耗比速？維持消耗？

菌體的比生長速率：單位重量的菌體瞬時增量

u=（dx/dt）/x；單位為1/h,其中x—菌體濃度（g/L）

產物的形成比速：單位時間內單位菌體形成產物（菌體）的量

n=（dp/dt）/x,；單位為1/h,其中p—產物濃度（g/L）

基質的比消耗速率：單位時間內單位菌體消耗基質的量

=（ds/dt）/x；單位為1/h,其中s—底物濃度（g/L）

35、什么是Monod方程其使用條件怎樣？各參數的意義與求解？

當培養基中不存在克制細胞生長的物質時，細胞的生長速率與基質濃度關系（Monod方程

式）如下：

M=UmaxS/（Ks?S）

u：菌體的生長比速.S：限制性基質濃度.Ks：半飽和常數.Umax:最大比生長速度

Monod方程的參數求解（雙倒數法）：將Monod方程取倒數可得：

1/M=1/Mmax+Ks/umaxS或S/u=S/“max+Ks/umax

這樣通過測定不一樣限制性基質濃度下，微生物的比生長速度，就可以通過回歸分析計算

出Monod方程的兩個參數。

36、什么是初級代謝產物？什么是次級代謝產物？

初級代謝產物是指微生物產生的，生長和繁殖所必需的物質，如蛋白質、核酸等。

次級代謝產物是指由微生物產生的，與微生物生長、繁殖無關的一類物質。

37、什么是一類發酵？一類發酵？三類發酵？

一類發酵：產物形成與底物運用直接有關，為生長聯絡型，又稱簡樸發酵型，產物直接由

碳源代謝而來,產物生成速度的變化與微生物對碳源運用速度的變化是平行的，產物生成與

微生物的生長也是平行的。在這些發酵過程中，菌體的生長、基質的消耗、產物的生成三

個速度均有一種高峰，三高峰幾乎同步出現。

二類發酵：產物形成與底物運用間接有關，為部分生長聯絡型，又稱中間發酵型，產物不

是碳源的直接氧化產物，而是菌體代謝的主流產物。它的特點是在發醉的第一-時期碳源大

量消耗用于菌體的迅速增長而產物的形成很少或全無，第二時期碳源大量消耗用于產物的

高速合成及菌體的生長。

三類發酵：產物形成與底物運用不有關，為非生長聯絡型，又稱復雜發酵型，產物的生成

在菌體生長和基質消耗完后來才開始，與菌體生長不有關，與基質消耗無直接關系，所形

成的產物為次級代謝產物。

38、什么是持續培養？什么是持續培養的稀釋率？

由于新鮮培養基不停補充，因此不會發生營養物的枯竭，另首先，發酵液不停取出，發酵

罐內的微生物一直處在旺盛的指數生長期，罐內細胞濃度X、比生長速率u、以及t,pH

等都保持恒定。

稀釋率⑻：補料速度與反應器體積的比值(hT)

39、解釋持續培養富集微生物的原理？

菌的積累速率.二生長速率-流出速率,調整培養基，使目的菌的流出速率〈生長速率，雜菌的流

出速率》生長速率，就起到富集作用

40、何氧輕易成為好氧發酵的限制性原因？

氧是需氧微生物生長所必需的。氧往往輕易成為控制原因，是由于氧在水中的溶解度很

低，培養基因具有大量的有機和無機物質，氧的溶解度比水中還要更低。在對數生長期雖

然發酵液中的氧濃度到達飽和，若此時終止供氧，發酵液中的溶氧可在幾分鐘內所有耗

盡，使溶氧成為控制原因。

41、臨界溶氧濃度、輒飽和度的概念？

臨界氧濃度：CCr臨界氧濃度：指不影響菌的呼吸所容許的最低氧濃度。

氧飽和度：發酵液中氧的濃度/臨界溶氧溶度

飽和溶氧濃度：在一定溫度和壓力下，空氣中的氧在水中的溶解度。(mol/m3)

42、影響微生物需氧的原因有哪些？

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，不一樣生長階段需氧

不一樣，對數生長后期達最大值。培養基的成分和濃度明顯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，一般飾萄糖的運用速度比其他的糖要快。

43、發酵液中的體積氧傳遞方程？其中Kia的物理意義是什么？

以單位體積的液體中所具有的氧的傳遞面積為a(m2/m3)

OTR=KLa(C*-CL)KLa以氧濃度為推進力的容積氧傳遞系數，反應了

設備的供氧能力

44、怎樣調整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250rpni

裝液量，一般取1/10左右：

250ml15-25ml

500ml30nil

750ml80ml

45、怎樣調整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，因此有時發酵初期采用小通風，停攪拌，不僅有助于減少能耗，并且在工藝上

也是必須的。不過通氣增大的時間一定要把握好。

46、氯的供需研究與反應器設計與放大的關系？

發酵過程放大困難的原因就在放大時不也許同步做到幾何相似、流體運動學相似和流體動

力學相似，當在小試研究時某一種對生產產生影響的重要原因沒有被觀測到，而這個原因

恰恰在放大時成為關鍵因子時，就會導致整個發酵過程的失敗（供氧、混合、剪切）。

47、發酵過程糖代謝、氮代謝有什么規律，為何？

糖代謝：尤其是迅速運用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是

補料的標志之一氮代謝：氨基酸被運用后產生NH3,pH會上升；尿素被分解成NH3,川上

升。

微生物生長和產物合成與糖代謝有親密關系.糖的消耗反應產生菌的生長繁殖狀況，反應

產物合成的活力。菌體生長旺盛糖耗一定快，殘糖也就減少得快通過糖含量的測定，可以

控制菌體生長速率，可控制補糖來調整pH,增進產物合成，不致于盲目補糖，導致發醉不

正常。

氮運用快慢可分析出菌體生長狀況，含氮產物合成狀況。不過氮源太多會促使菌體大量生

長。有些產物合成受到過量錢離子的克制，因此必須控制適量的氮。通過氨基氮和氨氮的

分析可控制發酵過程，適時采用補氨措施。發酵后期氨基氮回升，這時就要放罐，否則影

響提取過程。

48、發酵過程為何要補料？補些什么？

在分批培養過程中補入新鮮的料液，以克服營養局限性而導致的發酵過早結束的缺陷。在

這樣一種系統中可以維持低的基質濃度，防止迅速運用碳源的阻遏效應；可以通過補料控

制到達最佳的生長和產物合成條件；還可以運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。

49、補料過多或過少對發酵有什么影響？

投料過多導致菌體細胞大量生長，無法穩定的產生發酵產物，導致菌體生產力下降，同步

變化發酵液流變學性質。假如補料過少，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。

50、發酵過程中pH會不會發生變化為何？

發酵過程中pH是不停變化的

1）糖代謝尤其是迅速運用的糖，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被運用后pH會下降;尿素被分解成NH3,pH上升,NH3運用

后pH下降，當碳源局限性時氮源當碳源運用pH上升。

3）生理酸堿性物質運用后pH會上升或下降

4）某些產物自身呈酸性或堿性，使發酵液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。

5）菌體自溶pH上升，發酵后期，pH上升

6）雜菌的污染，pH下降

51、pH對發酵的影響表目前哪些方面？

（1）pH影響酶的活性。當pH值克制菌體某些酶的活性時使菌的新陳代謝受阻。

（2）pH影響微生物細胞膜所帶電荷。從而變化細胞膜的透性，影響微生物對營養物質的

吸取及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進行。

（3）pH值影響培養基某些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對這些物質的運

用。

（4）pH值影響代謝方向3PH不一樣，往往引起菌體代謝過程不一樣，使代謝產物的質量

和比例發生變化。例如黑曲霉在pH2、3時發酵產生檸檬酸，在pH近中性時，則產生草酸。

谷氨酸發醉，在中性和微域性條件F積累谷氨酸，在酸性條件下則輕易形成谷氨酰胺和N-

乙酰谷氨酰胺。

（5）pH在微生物培養的不一樣階段有不一樣的影響。

52、溫度對發酵有哪些影響？

（1）溫度影響反應速率發酵過程的反應速率實際是酶反應速率