食品发酵与酿造工艺学基础复习题word精品Word格式文档下载.docx

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（1）酶活性的激活和抑制：

在分解代谢途径中，后面的反应可被较前面的中间产物所促进。

。

（2）酶合成的诱导和阻遏：

酶合成的调节是一种通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制，这是一种在基因水平上（在原核生物中主要在转录水平上）的代谢调节。

（3）能荷的调节（P65）:

当细胞中腺苷酸全部是ATP能荷为1;

当细胞中腺苷酸全部是ADP能荷为0.5;

当细胞中腺苷酸全部是AMP能荷为0。

当细胞或线粒体中三种核苷酸同时并存时，能荷大小随三者比例而异，三者的比例随细胞生理状态而变化。

能荷在细胞不同生长时期的变化另外一个度量细胞能量状态的参数是磷酸化位。

磷酸化位=[ATP]/[ADP][Pi]磷酸化位除了腺苷酸外，还决定于无机磷浓度。

磷酸化位与能荷相比，其值变化范围更宽，因此是反映细胞能量状态更加灵敏的指标。

4、优良生物反应器应具备什么条件？

生物反应器是指提供适宜细胞生长和产物形成的各种条件，促进细胞的新陈

代谢，在低消耗下获得高产量的一种反应设备。

一个优良的生物反应器应具备的条件：

1）?

吉构简单；

2）?

不易染菌；

3）良好的液体混合性能；

4）较高的传质传热速率；

5）?

单位时间单位体积的生产能力高；

6）同时还应具有配套而又可靠的检测和控制仪表。

5、具备良好发酵菌种基本准则是什么？

①菌种细胞的生长活力强，移种到发酵罐后能迅速生长以缩短延滞期；

2生理性状稳定，以便得到稳定的菌体生长过程；

3菌体浓度及总量能满足大容量发酵接种的要求；

4无杂菌污染，以确保整个发酵过程的正常进行；

5保持稳定的生产能力，使最终产物的生物合成量维持稳定高产。

&

简述分批发酵和连续发酵的优缺点。

分批发酵：

定义：

是指在灭菌后的培养基中，接入菌种直到发酵结束，而不再向发酵液中加入或移出任何物质的发酵过程（书）

或者：

在一个封闭系统中含有初始限量基质的发酵方式，在这一过程中，除了氧

气、消泡剂及控制pH的酸或碱外不再加其他任何物质。

（PPT

连续发酵：

是一个开放体系，通过连续流加新鲜培养基并以同样的流量连续的排放出

发酵液，从而使微生物细胞群体保持稳定的生长环境和生长状态，并以发酵中的

各个变量多能达到恒定值而区别于瞬变状态的分批发酵。

（书）

培养基料液连续输入，并同时放出含有产品的相同体积发酵液，使罐内料液维持恒定，微生物在近似恒定状态下生长的发酵方式。

（PPT

分批发酵

连续发酵

优点：

操作简单，周期短，且操作引起染菌的概率低，生产过程、产品质量易控制，不会产生菌种老化和变异等问题

生产效率咼、占地面积小、操作简单、节省劳力、减少能耗（如接种物制备、发酵罐清洗、灭菌等）、产物质量较稳定、自动化程度咼。

缺点：

底物限制或抑制冋题，无法长时间维持微生物继续生长和合成产物，因而产率较低,不适合用于对底物及其初始浓度敏感的次级代谢产物的发酵，且由于非生产时间较长，设备利用率低。

存在菌种易发生变异、发酵过程易染菌、新加入培养基与原有培养基不易完全混合、影响培养物利用等突出问题，有时细胞在发酵罐壁和传感器上的黏附会影响发酵过程的正常进行。

补料分批发酵：

俗称流加，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地向发酵罐内补入一种或一种以上的营养物（如菌体生长的限制性底物）和添加剂（如产物生成的前体物质），以克服由于营养不良导致发酵过早结束。

（书）

是指在分批发酵过程中，间歇或连续的补加新鲜培养基的发酵方式。

补料分批发酵

优点

缺点

1可以解除底物的抑制、产物的反馈抑制和葡萄糖分解阻遏效应；

2对于好氧发酵，补料分批发酵可以避免在分批发酵中因一次性投料过多造成细胞大量生长导致耗氧过多，以致通气搅拌设备不能匹配的状况，还可以再某些情况下减少菌体生成量，提高有用产物的转化率；

3在补料分批发酵中，菌体可被控制在一系列连续的过渡阶段，可用来作为控制细胞质量的手段和理论的研究。

同时，研究补料分批发酵是达到自动控制和最优控制的前提。

1用于反馈控制的附属设备价格较贵；

2对操作者的操作技能有较咼要求；

3向发酵罐中补加何种物质和如何添

加，仍带有盲目性;

4和连续式比，仍存在一疋的非生产时间，和分批式比，中途要加新鲜培养基，增加了染菌的危险。

四种发酵培养技术：

分批发酵、连续发酵、分批补料发酵、半连续发酵（带放）

7、写出Monoc方程并简述表示的意义。

几个关键名词

z_坐成细咆的J贞临也¥

細胞得率系数：

「厂帀丽就丽厂二-A5

Pv_生成产物的质就_AP

产物得率系数■卩"

IWOmr--Zs

理论得率系数；

在所有所消耗基质都用于生产产物而不用于细胞生长的情况下，生成产物量

和涓耗基质量的比值。

2

’1dX

比生长速率=指单位时间内（讣）单位辰量的蔺休（ig）所増加的菌眛量”强m

卩_IdP

比生成速率’指每克菌体在一个小时内合成产物的量。

qr=7~dt

*

维持系数：

每克菌休在一小时内维持其最基本的代谢所需鞘耗的皓养1—空

基量**叫I"

细胞生长动力学模型摩洛多方程：

Monod方程：

不存在除了单一基质量之外的其

它限制细胞生长的条件【Ks半饱和常数】

6解释基质消耗动力学方程表示的意义。

dS1dX1dP

mX■—

dtYx/sdtYp/sdt

假设发酵过程中没有中间代谢产物的积累，则含碳基质的质量平衡算式为：

消耗的含碳基质=维持代谢消耗量+菌体生长消耗量+产物合成消耗量

8、什么叫体积传氧系数，影响KLa的主要因素是什么？

答:

体积溶氧系数kLa:

单位时间单位体积溶液所吸收的气体。

影响kLa的因素：

物系的性质一一粘度，扩散系数，表面张力

操作条件一一温度，压力，通气量，搅拌转数

反应器的结构一一反应器的结构型式，搅拌器结构，搅拌方式

搅拌能够显著提高溶氧系数，具体表现为：

1）搅拌能把大的空气气泡打成微小气泡，a和气液的接触时间增大；

2）搅拌使液体作涡流运动，延长了气泡的运动路线，即增加了气液的接触时间;

3）搅拌使发酵液呈湍流运动，从而减少气泡周围液膜的厚度，减少液膜阻力；

4）搅拌使菌体分散，避免结团，有利于固液传递中的接触面积的增加，使推动力均一。

氧的传递速率方程或溶氧速率方程为:

O[R=a（C*-Cr）

式中OTR—单位体积培养液中氧的传递速率，mol/Ls;

£

一以氧浓度为推动力的总传递系数，m您百一气液界面的比表面积/m2/m\

O―溶液中氧饱和浓度，mol/L;

溶解氧浓度，mol/L,

主要传递阻力是气液相间氧传递过程；

影响氧传递的因素有溶氧系数（da）和传递推动力（C*-Cl）;

氧载体包括：

液态烷烃、正十二烷、正十六烷、全氟化碳、油酸、硅油、豆油

9、什么是发酵液氧饱和度、临界溶氧浓度和摄氧率?

耗氧速率：

是指单位体积培养液在单位时间内细胞摄取（或消耗）氧的量,

也称摄氧速率;

临界溶氧浓度：

通常将不影响微生物呼吸的最低溶氧浓度称为临界氧浓度。

氧饱和度：

发酵液中溶氧浓度与临界溶氧浓度之比，当比值大于1时，发酵才能正常进行。

10、什么叫巴斯德效应？

答:

巴斯德效应：

呼吸抑制发酵的现象，在好氧的条件下，酵母的发酵能力降低,

即由于呼吸作用的进行使酒精产量大为降低。

（机理是由于酵解的过程受末端产物ATP的反馈抑制，由于酵解产生的NADH口丙酮酸进入线粒体而产生大量ATPATPg制酵解途径关键酶一一磷酸果糖激酶的活性，最后抑制葡萄糖进入细胞，导致葡萄糖利用降低）

11、简述无菌空气制备的基本过程。

空气净化流程：

提高空气的洁净度一经过空气压缩机一冷却后除去空气中油

和水一总过滤器和分过滤器除菌一获得无菌空气

发酵生产中制备无菌空气的大致过程：

（空气预处理）空气一空压机一贮气罐一冷却f除油水f加热f（空气过滤）总过滤器f分过滤器f无菌空气

12、试论述空气过滤除菌过程中，压缩机、粗过滤器、空气储罐、空气冷却器和气液分离器的作用。

主要的设备的作用：

粗过滤器【去除大颗粒尘埃，粗过滤器分为布袋过滤器、油浴洗涤和水雾除尘器3种】f空气压缩机【供给能量】f贮罐【缓冲排气压力，稳定气压】f油水分离器【去除压缩空气中的大颗粒油水雾】f空气冷却器【冷却压缩空气，使其析出水汽】f水分离器【分离压缩空气的水汽】f加热器【除水后相对湿度一般为100%加热以降至50-60%Jf总过滤器【除菌，给全厂提供无菌空气】f分过滤器【进一步除菌，保证各发酵罐空气无菌】

13、根据基质消耗与产物形成关系将发酵分为几种类型？

根据微生物生长与产物形成是否偶联将发酵分为几种类型？

分别举例说出判断因素。

（1）根据基质消耗与产物形成关系将发酵分为三种类型：

I型：

生长偶联产物生成一一菌体生长、碳源利用和产物形成几乎在相同时间出现高峰。

产物形成直接与碳源利用有关。

U型：

生长与产物生成部分偶联一一在生长开始后并无产物生成，在生长继续进行到某一阶段才有产物生成。

产物形成间接与碳源利用有关。

川型：

非生长偶联产物生成——在生长停止后才有产物生成。

产物形成与碳源利用无准量关系。

（2）根据微生物生长与产物形成是否偶联将发酵分为三种类型

生长耦联型：

微生物的生长、碳水化合物的降解代谢和产物的形成几乎是平行进行的，营养期和分化期彼此不分开，也即代谢产物的生成和细胞的生长是同步的和完全耦联的【策略：

延长发酵周期有利于产物合成】；

部分生长耦联型：

产物间接的与微生物的初级产能代谢途径相关，这类反应产物的生产与细胞的生长仅有间接关系【策略：

根据其耦联程度而灵活调节】。

非生长耦联型：

产物一般不是直接或间接来自微生物的产能降解代谢，而是通过两用代谢途径合成的，所以产物的生产与细胞生长无直接关系【策略：

如次生代谢产物，则以缩短菌体的对数生长期，并迅速获得足够量的菌体细胞后延长生产期，以提高产量】；

14、影响发酵pH改变的主要因素及控制方法。

影响发酵过程pH变化的因素：

引起发酵液pH下降的因素

引起发酵液pH升高的因素

1、培养基中碳氮比不当，碳源过多

2、消泡油加得过多

3、生理酸性物质（铵盐）过多，氨被利用。

1、培养基中碳氮比不当，氮源过多，氨基酸释放；

2、生理碱性物质（如硝酸盐）过多；

3中间补料时氨水或尿素等碱性物质加入的量过多。

发酵液pH的控制方法：

1调节培养基的初始pH至适合范围，并加入缓冲溶液或碳酸钙制成缓冲能力强，pH变化不大