微生物发酵简答题

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1、简答题1、请简述发酵工程发展史上的四个转折点。答：第一个转折点：非食品工业；第二个转折点：青霉素抗菌素发酵工业；第三个转折点：切断支路代谢:酶的活力调控,酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏),解除菌体自身的反馈调节, 突变株的应用,前体、终产物、副产物等；近代转折点：基因、动物、海洋2、请简述 20 世纪 70 年代现代生物技术取得的标志性进展有哪些？答：细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物；基因组与基因组功能；细胞大规模培养微生物、动植物细胞、藻类细胞等。3、请简述工业化生产对菌种的要求有哪些？ 答：能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量

2、高效地合成产物；有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强；遗传性能要相对稳定；不易感染它种微生物或噬菌体；生产菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关） ；生产特性要符合工艺要求。4、请简述菌种选育与分子改造的目的与方法。 答：目的：防止菌种退化；解决生产实际问题；提高生产能力；提高产品质量；开发新产品。 方法： 基因突变：自然选育、诱变育种； 基因重组：杂交、原生质体融合、基因工程； 基因的直接进化：点突变、易错 PCR、同序法 DNA Shuffling 等.5、请简述工业生产对发酵培养基的要求。 答：1.培养基能够满足产物最经济的合成。 2.发酵后所形成的

3、副产物尽可能的少。 3.培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应。 4. 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。6、请解释在发酵培养基中添加产物促进剂为什么能够提高产量？ 答：促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方面的。 有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产；也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用；有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。 7、请简述培养基设计的步骤。 答： 根据前人的经验和培养基

4、成分确定时一些必须考虑的问题，初步确定可能的培养基成分； 通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分； 当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适； 的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。9、请简述生产车间种子制备阶段培养基选择的原则。 答：目的：获得一定数量和质量的菌体，因此培养基的选择应首先考虑的是有利于孢子的发育和菌体的生长，所以营养要比发酵培养基丰富。在原料方面：不如实验室阶段那么精细，而是基本接近于发酵培养基，这有两个方面的原因: 一是成本,二是驯化. 10、请简述

5、发酵过程自动控制过程对传感器有何特殊要求？ 答：由于微生物培养过程是纯培养过程，无菌要求高，因此对传感器有特殊要求： 插入罐内的传感器必须能经受高压蒸汽灭菌（材料、数据） 传感器结构不能存在灭菌不透的死角，以防染菌（密封性好） 传感器对测量参数要敏感，且能转换成电信号。 （响应快、灵敏）传感器性能要稳定，受气泡影响小。11、请简述 pH 对林可霉素发酵的影响。 答：林可霉素发酵开始，葡萄糖转化为有机酸类中间产物，发酵液 pH 下降，待有机酸被生产菌利用，pH 上升。若不及时补糖、(NH4)2SO4 或酸，发酵液 pH 可迅速升到 8.0 以上，阻碍或抑制某些酶系，使林可霉素增长缓慢，甚至停止。

6、对照罐发酵 66 小时 pH 达7.93，以后维持在 8.0 以上至 115 小时，菌丝浓度降低，NH2-N 升高，发酵不再继续。 发酵 15 小时左右，pH 值可以从消后的 6.5 左右下降到 5.3，调节这一段的 pH 值至 7.0 左右，以后自控 pH，可提高发酵单位。 12、请简述发酵过程中污染不同种类和性质的微生物的影响。 答：（1）污染噬菌体：噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也较防治，故危害极大。污染噬菌体后，可使发酵产量大幅度下降，严重的造成断种，被迫停产。 （2）污染其它杂菌：有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫，即使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过程的通气搅拌。有的杂菌会

7、使发酵液发臭、发酸，致使 pH下降，使不耐酸的产品破坏。特别是染芽孢杆菌，由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会反复染菌。13、为什么蒸汽灭菌时会产生大量泡沫呢？ 答：培养基和水的传热系数比空气的传热系数大，如果灭菌时升温太快，培养基急剧膨胀，发酵罐内的空气排出较慢，就会产生大量泡沫，泡沫上升到发酵罐顶，泡沫中的耐热菌就不能与蒸汽直接接触，未被杀死。 14、为什么工程菌存在生长障碍？ 答：重组菌携带外源基因，加重代谢负担，生长缓慢重组蛋白不能分泌到胞外，外源蛋白在菌体内合成后就会造成积累。高表达的外源蛋白尤其是高度疏水性蛋白对菌体有害，对细胞生长有抑制作用，甚至会导致细胞中毒或死亡, 因此工

8、程菌的比生长速率往往远小于宿主菌。15、试简述发酵工艺优化技术的类别。 答：发酵工艺优化技术可归纳为如下几类：基于微生物反应原理的培养环境优化技术；基于微生物代谢特性的分阶段培养技术；基于反应动力学和人工智能的优化和控制技术；基于代谢通量分析的过程优化技术；基于系统观点的生物反应系统优化技术；基于胁迫条件下微生物生理应答特性的发酵过程优化技术。 16、简述造成不利于发酵的菌种生理状况改变的原因有哪些？ 答：基因突变；变异菌株性状分离；诱变的单菌落是由个以上孢子或细胞形成；菌落由个孢子或单个细胞形成，但它是多核细胞；单核孢子发生突变时，双链 DNA 上仅条链上某个位点发生变化，连续传代；其它因素

9、；菌种保藏不当；生长条件不满足（培养基组成、培养条件） 。17、请简述补料分批发酵的优点有哪些？ 答：在这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应；可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件；还可以利用计算机控制合理的补料速率，稳定最佳生产工艺。18、作为理想消泡剂应具有哪些条件？ 答：答：在起泡液中不溶或难溶；表面张力低于起泡液；与起泡液有一定程度的亲和性；与起泡液不发生化学反应；挥发性小，作用时间长.19、简述对微生物生长过程进行优化的一般原理。 答：简化、定量化、分离、建模型，最后把分离开的现象重新组合起来。 反应过程的简化：微生物反应是一个复杂的过程，简化必须保证

10、不损失基本信息，例如将微生物细胞当作黑匣子，其简化的结果是从宏观上通过分析、计算液相中各种浓度变化来间接地反应细胞中发生的代谢反应； 定量化：分析方法的选择必须要求可以保证测定结果的可用性和代表性能够满足优化的要求。 分离：指在生物过程和物理过程的各种速度相互不影响的情况下，精心设计实验以获得关于生物和物理现象的数据，只能通过计算机模拟的方式，通过检测液体培养基中的外部变化，才能来反应代谢反应的内部变化。 数学建模：是能以简化的形式表征过程行为，并实现特定目的的数学公式。数学模型可将特定结果通用化，并为推论系统的其它性质提供基础。20、用于在线检测的传感器必须满足哪些特殊要求？ 答：插入罐内的

11、传感器必须能经受高压蒸汽灭菌（材料、数据）传感器结构不能存在灭菌不透的死角，以防染菌（密封性好）传感器对测量参数要敏感，且能转换成电信号。 （响应快、灵敏）传感器性能要稳定，受气泡影响小21、发酵过程泡沫产生的危害有哪些？ 答：降低生产能力、引起原料浪费、影响菌的呼吸、引起染菌。三、问答题1、发酵工程 的概念是什么？ 发酵工程基本可分为那两个大部分，包括哪些内容?答：发酵工程是利用微生物特定性状好功能，通过现代化工程技术生产有用物质或其直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵与现代的 DNA 重组 、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的发酵技术。也可以说是渗透有工程学的微生物学

12、，是发酵技术工程化的发展，由于主要利用的是微生物发酵过程来生产产品，因此也称为微生物工程。一.发酵部分: 1.菌种的特征和选育 2.培养基的特性，选择及其灭菌理论 3发酵液的特性 4.发酵机理。 5.发酵过程 动力学 6.空气中悬浮细菌微粒的过滤机理 7.氧的传递。溶解。吸收。理论。 8.连续培养和 连续发酵的控制二.提纯部分 1.细胞破碎 ，分离 2.液输送，过滤 . 除杂 3.离子交换 渗析，逆渗透 ，超滤 4.凝胶 过滤，沉淀分离 5 溶媒萃取，蒸发蒸馏结晶，干燥，包装等过程和单元操作 2、现代发酵工程 所用的发酵罐应具备那些特征？答：（1）、发酵罐应有适宜的径高比。罐身较长，氧的利用率

13、较高；（2）、发酵罐应能承受一定的压力。因为发酵罐在灭菌和正常工作时，要承受一定的压力（气压和液压）和温度；（3）、发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合，实现传质传热作用，保证微生物发酵过程中所需的溶解氧；（4）、发酵罐内应尽量减少死角，避免藏污纳垢，保证灭菌彻底，防止染菌；（5）、发酵罐应具有足够的冷却面积；（6）、搅拌器 的轴封 要严密，以减少泄露。3、微生物发酵 的种子应具备那几方面条件？答:（1）、菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长，迟缓期短。（2）、生理性状稳定。（3）、菌体总量及浓度能满足大量发酵罐的要就。（4）、无杂菌污染。（5）、保持稳定的 生产能力 。4、发酵工业

14、 上常用的氮源有那些，起何作用？答：氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋白质、核酸等）和含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类：有机氮源和无机氮源。 1、无机氮源种类：氨盐、硝酸盐和氨水特点：微生物对它们的吸收快，所以也称之谓迅速利用的氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起 pH 的变化如：(NH4)2SO4 2NH3 + 2H2SO4 NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH 无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺，若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如

15、硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的 pH 有积极作用。 所以选择合适的无机氮源有两层意义：满足菌体生长稳定和调节发酵过程中的 pH2、有机氮源来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟。成分复杂：除提供氮源外，有些有机氮源还提供大量的无机盐及生长因子。有机氮源成分复杂可以从多个方面对发酵过程进行影响，而另一方面有机氮源的来源具有不稳定性。所以在有机氮源选取时和使用过程中，必须考虑原料的波动对发酵的影响5、发酵产品的生产特点是什么，什么是种子扩大培养，其任务是什么？答： （2）、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。（3）、种子扩大培养的任务： 现代的发酵工业生产规模越来越大，每只发酵罐的容积有几十立方米甚至几百立方米，要使小小的微生物在几十小时的较短时间内，完成如此巨大的发酵转化