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1、发酵工程与设备课程复习题一、名称解释1、前体 指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。2、发酵生长因子 从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子3、菌浓度的测定 是衡量产生菌在整个培养过程中菌体量的变化，一般前期菌浓增长很快，中期菌浓基本恒定。补料会引起菌浓的波动，这也是衡量补料量适合与否的一个参数。4、搅拌热 ：在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生可观的热
2、量。搅拌热与搅拌轴功率有关5、分批培养 ：简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。6、接种量：移入种子的体积接种量 接种后培养液的体积7、比耗氧速度或呼吸强度 单位时间内单位体积重量的细胞所消耗的氧气，mmol O2g菌-1h-18、次级代谢产物 是指微生物在一定生长时期，以初级代谢产物为前体物质，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质过程，这一过程的产物，即为次级代谢产物。9、实罐灭菌 实罐灭菌（即分批灭菌）将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备加热至灭菌温度
3、后维持一定时间，在冷却到接种温度，这一工艺过程称为实罐灭菌，也叫间歇灭菌。 10、种子扩大培养 ：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。11、初级代谢产物 是指微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所需要的物质和能量的过程。这一过程的产物即为初级代谢产物。12、倒种 ：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。 13、维持消耗（m） 指维持细胞最低活性所需消耗的能量，一般来讲，单位重量的细胞在单位时间内用于维持消耗所需的基质的量是一个
4、常数。14、产物促进剂 是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂15、补料分批培养 ：在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种方法很多。16、发酵热 ：所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。什么叫净热量呢？在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。发酵热引起发酵液的温度上升。发酵热大，温度上升快，发酵热小，温度
5、上升慢。17、染菌率 总染菌率指一年发酵染菌的批（次）数与总投料批（次）数之比的百分率。染菌批次数应包括染菌后培养基经重新灭菌，又再次染菌的批次数在内18、连续培养 ： 发酵过程中一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液，使发酵罐内的体积维持恒定。达到稳态后，整个过程中菌的浓度，产物浓度，限制性基质浓度都是恒定的。 19、临界溶氧浓度 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度20、回复突变 由突变型回到野生型的基因突变21、速效氮源和迟效氮源常用的无机氮源有铵盐、硝酸盐和氨水等。微生物对它们的吸收利用一般比有机氮源快，所以也称之为速效氮源。常用的有机氮源有黄豆饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉等。它
6、们在微生物分泌的蛋白酶作用下，水解成氨基酸，被菌体吸收后再进一步分解代谢。微生物对它们的利用较无机氮源慢，故称迟效氮源。22、培养基 广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长 繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。23、发酵工程：利用微生物特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵于现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术集合并发展起来的发酵技术。24直接参数和间接参数直接参数是指能直接反映发酵过程中微生物的生理代谢状况的参数，如pH、DO、溶解CO2、尾气O2、尾气CO2、粘度等。间接
7、参数是指那些通过基本参数计算求得的参数，如比生长速率（）、摄氧率（OUR）、CO2释放速率（CER）、呼吸熵（RQ）、氧得率系数（YX/O）、氧体积传质速率（KLa）25临界氧浓度所谓临界氧浓度是指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。一般，发酵行业用空气饱和度（）来表示DO浓度的单位。各种微生物的临界氧值以空气氧饱和度表示，如细菌和酵母为310；放线菌为530和霉菌为1015。青霉素发酵的临界氧浓度为510空气饱和度。26发酵热在发酵过程中，引起温度变化的原因是由于发酵过程中所产生的净热量，称为发酵热（Q发酵），它包括生物热、搅拌热、蒸发热、通气热、辐射热和显热等因素。27高密度培养高密度培养是指
8、为了获得大量产品，在培养过程中尽量增大细胞密度的一种培养方式，不同的微生物高密度培养的浓度不一样。代谢产物的合成是靠菌体（生产者）来完成的。菌量越多，自然产量也越大，但其前提条件是菌的生产力能保持在最佳状态和具备适当的生产条件，包括足够的产物合成所需的基质、前体、诱导物等和没有有害代谢物的积累。28双膜理论气体溶解于液体是一个复杂的过程，至今还未能从理论上完全了解，最早提出的、至今还在应用的是双膜理论假说。双膜理论的基本前提是：（1）气泡与包围着气泡的液体之间存在着界面，在界面的气泡一侧存在着一层气膜，在界面的液体一侧存在着一层液膜；气膜内的气体分子和液膜内的液体分子都处于层流状态，氧以浓度差
9、方式透过双膜；气泡内除气膜以外的气体分子处于对流状态，称为气体主流，任一点的氧浓度、氧分压相等；液膜以外的液体分子处于对流状态，称为液体主流，任一点的氧浓度、氧分压相等（2）在双膜之间界面上，氧分压与溶于液体中氧浓度处于平衡关系:，（3）氧传递过程处于稳定状态时，传质途径上各点的氧浓度不随时间而变化。29发酵动力学微生物发酵过程包括微生物的生长、基质（底物）的消耗和代谢产物的形成等方面，其中微生物细胞的生长是关键。微生物的生长在各种各样的物理化学环境中，他们的生长代谢活动实际上是其对物理化学环境的一种响应。发酵动力学是对微生物生长和产物形成的描述，它研究细胞生长素率和发酵产物的合成速率以及环境
10、对这些速率的影响的一种数学模型。30种子培养基种子扩大培养的目的是获得数量多、质量高的大量菌种，以满足发酵生产的需要。种子培养基必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。一般种子培养基中各种营养物质的浓度也不需要太高。供孢子萌发生长用的种子培养基，可添加一些容易被吸收利用的碳源和氮源，如葡萄糖、硫酸铵、尿素、玉米浆、蛋白胨等。 此外，种子培养物将直接转入发酵罐进行发酵，为了缩短发酵阶段的适应期（延滞期），种子培养基成份还应考虑与发酵培养基的主要成份相近，使之在种子培养过程中已经合成有关的诱导酶系，这样进入发酵阶段后就能够较快地适应发酵培养基。31.清洁生产：人类在进行生产活动
11、时，所有出发点都要考虑防止和减少污染的产生；对产品的全部生产过程和消费过程的每一环节，都要进行统筹考虑和控制，使所有环节都不产生危害环境、威胁人体健康的生产过程。二、填空题1、 微生物发酵培养（过程）方法主要有 分批 培养、补料分批 培养、连续 培养、半连续 培养四种。2、 微生物生长一般可以分为：调整期、对数期、稳定期和衰亡期。3、 发酵过程工艺控制的只要化学参数 溶解氧、PH、核酸量等.4、 发酵过程控制的目的就是得到最大的比生产率和最大的得率。5、 菌种分离的一般过程 采样、富集、分离、目的菌的筛选。6、 富集培养目的就是让 目的菌 在种群中占优势，使筛选变得可能。7、 根据工业微生物对
12、氧气的需求不同，培养法可分为 好氧培养 和 厌氧培养 两种。8、 微生物的培养基根据生产用途只要分为 孢子 培养基、种子 培养基和发酵培养基。9、 常用灭菌方法：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌10、 常用工业微生物可分为： 细菌、 酵母菌、 霉菌、 放线菌四大类。11、 发酵过程工艺控制的代谢参数中物理参数 温度、压力、搅拌转速、功率输入、流加数率和质量 等12、 环境无菌的检测方法有：显微镜检查法、肉汤培养法、平板培养法、发酵过程的异常观察法等13、 染菌原因： 发酵工艺流程中的各环节漏洞和发酵过程管理不善两个方面。14、 实验室中进行的发酵菌液体发酵方式主要有四种：试管液体培养、浅
13、层液体培养、摇瓶培养、台式发酵罐15、 发酵高产菌种选育方法包括 （自然选育）、（杂交育种）、（诱变育种）、（基因工程育种）、（原生质体融合）。16、 发酵产物整个分离提取路线可分为：预处理、固液分离、初步纯化、精细纯化和成品加工加工等五个主要过程。17、 发酵过程主要分析项目如下 ：pH、排气氧、排气CO2和呼吸熵、糖含量、氨基氮和氨氮、磷含量、菌浓度和菌形态。18、 微生物调节其代谢采用 酶活性、酶合成量、细胞膜的透性。19、 工业微生物菌种可以来自 自然分离，也可以来自从微生物 菌种保藏机构 单位获取。20、 发酵工业上常用的糖类主要有 葡萄糖、糖蜜。21、 工业发酵方式根据所用菌种是单
14、一或是多种可以分为 单一纯种 发酵和 混合 发酵。22、 种子及发酵液进行无菌状况控制常用的方法 显微镜检测法、酚红肉汤培养基法、平板画线培养法、发酵过程的异常观察法。23、 菌种的分离和筛选一般分为 采样、富集、分离、目的菌的筛选步骤。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，是发酵技术工程化的发展，由于主要利用的是微生物发酵
15、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 2.1叙述防止发酵菌种退化的具体条件措施有那些？答：（1）控制传代次数：尽量避免不必要的移种和传代，并将必要的传代降低到最低限度，以减少细胞分裂过程中所产生的自发突变几率。（2）创造良好的培养条件：如在赤霉素生产菌G.fujikuroi的培养基中，加入糖蜜、天冬酰胺、谷氨酰胺、5-核苷酸或甘露醇等丰富营养物时，有防止衰退效果。（3）利用不易衰退的细胞传代：对于放线菌和霉菌，菌丝细胞常含有几个细胞核，因此用菌丝接种就易出现衰退，而孢子一般是单核的，用于接种就可避免这种现象。（4）采用有效的菌种保藏方法（5）合理的育种：选育菌种是所处理的细胞应使用单核的，避免使用多核细胞;合理选择诱变剂种类或增加突变位点
