微工复习.docx

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微工复习

1.淀粉水解

2.发酵工艺流程

3.精选机

4.赖氨酸的合成调控

5.阻遏类型

6.过滤操作

7.进入TCA循环的产物

8.菌体代谢生长曲线

9.种子的分级

10.下游工艺

11.病原菌（作触发菌株）

12.营养缺陷

13.交换树脂

14.泵的组成？

15.PH对菌体及产物的影响

16.初级和次级代谢产物

17.菌浓和代谢产物的关系

18.不同微生物生长适合的PH范围

19.前体物质

20.萃取

21.酶的类型（概念。

。

。

酶）

22.酒精发酵罐的结构

23.柠檬酸生产的关键

24.泵的分类、输送的物料

25.种子扩大培养

26.分批培养

27.补料分批培养

28.温度选择

29.糖酵解的调控

30.气室发酵罐

培养基应具备微生物生长所需要的六大营养要素是碳源、氮源、无机盐和微量元素、前体、促进剂和抑制剂和水

常用的纯种分离方法有    划线分离法，稀释分离法，组织分离法三种

1.淀粉水解

微生物工业中大多数生产菌都不能直接利用或利用极少量的淀粉，有些微生物能够直接利用淀粉作为原料，但要在微生物产生淀粉酶之后，过程缓慢，发酵周期延长。

并且若直接利用淀粉作为原料，灭菌过程中的高温会导致淀粉结块，发酵粘稠度增大。

葡萄糖效应：

又称葡萄糖阻遏或分解代谢阻遏作用。

葡萄糖或某些容易利用的碳源，其代谢分解产物会阻遏某些诱导酶编码体系的基因转录的现象。

淀粉水解糖的制备方法：

酸解法，酶解法（目前最普遍），酸酶结合水解法。

淀粉水解过程（大概）淀粉——糊化——液化——糊精——低聚糖——麦芽糖——葡萄糖

1mol淀粉完全转化为葡萄糖时其质量将增加11.1%

无机酸是淀粉水解的催化剂，水解的速度只决定于淀粉的浓度。

DE值=还原糖/干物质×100%

制备淀粉水解糖的方法有化学法 酸性条件下水解 、酶解法 加入适当的酶物质、和生物发酵法 利用微生物的发酵作用分解多糖

2.发酵工艺流程

3.精选机

用于精选的设备称为精选机。

常用的精选机分为碟片式和滚筒式，它们都是利用带有袋孔的工作面来分离杂粒，袋孔中嵌入长度不同的颗粒，带升高度不同而分离。

碟片式精选机特点：

工作面积大，转速高，产量比滚筒精选机大；碟片损坏可更换。

滚筒式精选机特点：

分离出的杂粒中含大麦较少；缺点是袋孔的利用系数低，产量也较低，且工作面磨损后不能修复。

4.赖氨酸的合成调控

（1）优先合成的转换

（2）切断支路代谢防止（协同）反馈抑制（3）抗结构类似物突变株，防止假反馈抑制（4）防止代谢互锁（5）增加前提物质的合成和阻遏副产物的生成（6）改善细胞膜的透过机能

控制旁路代谢、降低反馈作用物的浓度、消除终产物的反馈抑制与反馈阻遏作用、增加前体物的合成、去除终产物、控制细胞膜渗透性、控制发酵环境、促进ATP的积累以利氨基酸的生物合成、条件突变株的应用、选育不生成副产物的菌株、选育生产代谢拮抗物质的菌株。

5.阻遏类型

末端代谢产物阻遏、分解代谢产物阻遏

反馈抑制：

指最终产物的抑制作用，对一系列的反应的第一个酶起作用。

反馈阻遏：

在其合成途径中，终产物或衍生物对该途径的一个或多个酶作用。

6.过滤操作

过滤：

以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而使固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的单元操作。

7.进入TCA循环的底产物（书）

丙酮酸、乙酰CoA

8.菌体代谢生长曲线

迟滞期特征：

细胞数量很少增加，但细胞个体长大并合成新的酶系和细胞物质。

对数期特征：

细胞活力很强，生长速率达到最大值并保持稳定，而生长速率大小取决于培养基的营养情况和环境条件。

稳定期特征：

微生物细胞的生长速率下降到等于死亡率，活细胞数量基本稳定。

衰亡期特征：

由于自溶酶的作用或有害物质的影响，细胞破裂，死亡加速。

9.种子的分级

三级发酵：

斜面菌种——一级种子摇床培养——二级种子罐培养——三级种子罐扩大培养——发酵罐。

几级种子就是几级发酵。

10.下游工艺

目的：

将产物提取纯化，以及发酵副产物的综合利用。

从发酵液、反应液或培养液中分离、精制有关的产物的过程被称作下游加工过程。

11.病原菌（触发菌）

12.营养缺陷型

是指丧失了合成某种营养物质的能力，在培养基中若不外加这种营养成分就不能正常生长的变异菌株。

13.交换树脂

电子交换树脂的作用不是进行离子交换而是电子转移，能起氧化还原作用，所以也称为氧化还原树脂。

根据活性基团的性质，可分为两种类型：

一种其活性基团是树脂母体的一部分；另一种类型的活性基是一种加在树脂上的离子，反应时离子不发生交换，但可进行氧化还原反应，反应后可用氧化剂或还原剂再生。

应用最广泛的是阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

离子交换树脂的理化性能：

颗粒度、含水量、密度、膨胀性、耐磨损强度、耐热性、交换容量

离子交换树脂的选择性

（1）晶体解离的难易决定了组成晶体的离子间的引力大小

（2）取代交换剂中离子的难易又取决于溶液中可交换离子的浓度

（3）离子和树脂间亲和力越大，就越容易被吸附

（4）在低温度（水溶液）和普通温度时，离子的化合价越高，就越易吸附。

（5）溶液的PH值对各种树脂的影响是不同的

14.泵的组成

由泵、吸入系统、排出系统三部分组成

15.PH对菌体及产物的影响

（1）发酵液PH值得改变，使微生物细胞原生质膜的电荷发生改变

（2）发酵液的PH值直接影响酶的活性

（3）发酵液的PH值影响培养基某些重要的营养物质和中间代谢产物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用。

16.初级和次级代谢产物

初级代谢是指微生物合成为它们在生长和繁殖中所必需的物质，如糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸以及由这些化合物聚合而成的高分子化合物，如多糖、蛋白质、酯类和核酸等，这些化合物称为初级代谢产物。

微生物还合成一些在微生物生长和繁殖中功能不明确的化合物，如抗生素、酶抑制剂、色素等，一般将生成这些化合物的代谢称为次级代谢，这些化合物称为次级代谢产物。

17.菌浓和代谢产物的关系

菌浓与生长率的关系：

比生长速率大的菌体，菌浓增长迅速，反之缓慢。

在适当的比生长速率下，发酵产物的收率与菌体浓度成正比关系。

菌浓越大，产物的产量越大。

菌体浓度：

指单位体积中菌体的含量。

反映菌体细胞生理特性不完全相同的分化阶段。

菌体浓度与菌体生长速率直接相关，而菌体生长速率与微生物的种类和自身的遗传特性有关。

菌体浓度的大小会对发酵产物得率产生重要影响。

发酵过程应设法控制菌体浓度在合适的范围内，主要通过控制培养基中营养物质的含量来控制菌体浓度。

18.不同微生物生长适合的PH范围

大多数细菌的最适PH值为6.5-7.5，霉菌一般为4.0-5.8，酵母为3.8-6.0，放线菌为6.5-8.0

19.前体物质

指加到发酵培养基的某些化合物，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中，其自身的结构不发生大的改变，但是产物的产量却因其加入而有较大的提高。

促进剂：

细胞生长非必需，但加入后却能提高产量的添加剂。

原理：

增大细胞膜的通透性。

20.萃取

利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法称为萃取。

溶媒萃取法的原理：

欲从溶液中萃取某一成分，利用该物质在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，使之从一种溶剂转入另一种溶剂，从而使杂质得以去除。

常用溶媒萃取的工艺：

单次提炼法、多次提炼法、多级对流萃取、分馏萃取、微分萃取。

影响溶媒萃取的主要因素：

（一）乳化与去乳化

乳化是液体分散在另一不相溶的液体中的作用。

常用去乳化的方法：

过滤和离心分离、加热、稀释法、加电解质、吸附法、顶替法、转型法

（二）PH值

（三）温度

（四）盐析

（五）带溶剂

（六）溶媒的选择

新颖的萃取技术：

双水相萃取，主要用于酶和蛋白质的萃取。

为生物物质提供良好的水环境，不影响生物活性。

21.酶的类型

裂合酶：

指催化一个底物分解为两个化合物或两个化合物合成一个化合物的酶类。

氧化还原酶：

指催化底物进行氧化还原反应的酶类

转移酶：

指催化底物之间进行某些基因的转移的酶

水解酶：

指催化底物发生水解反应的酶类

合成酶：

指催化两分子底物合成为一分子化合物，偶联有ATP产生的磷酸键断裂的酶类

异构酶：

指催化各种同分异构体之间相互转化的酶类

22.酒精发酵罐的结构

酒精发酵罐筒体为圆柱体，底盖和顶盖均为碟形或锥形。

在酒精发酵过程中，为了回收二氧化碳气体及其所带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式，罐顶装有人孔，视镜及二氧化碳回收管，进料管，接种管，压力表和测量仪表接口管等。

罐底装有排料口和排污口，罐身上下部有取样口和温度计接口，对于大型发酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔。

发酵的冷却装置，对于中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却；对于大型发酵罐，罐内装有冷却蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置，为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底部沿罐体四周装有集水槽。

酒精发酵罐的洗涤，逐步采用水力喷射洗涤装置。

23.柠檬酸生产的关键

柠檬酸合成中有两个二氧化碳固定系统，二氧化碳固定系统在柠檬酸合成中起重要作用，具体是

（1）丙酮酸（PYR）在丙酮酸羧化酶作用下，生成草酰乙酸

（2）磷酸烯醇式丙酮酸在PEP激酶的作用下，生成草酰乙酸。

24.泵的分类、输送的物料

（一）离心泵

（1）按离心泵的不同用途分类

清水泵：

输送理化性质类似于水的清洁液体

耐腐蚀泵：

输送酸、碱等腐蚀性液体

油泵：

输送石油产品

杂质泵：

用于输送悬浮液及稠厚的浆液

（二）往复泵

工作原理：

当活塞向右运动时，工作室的容积增大，形成负压，将液体经吸入阀吸入工作室；当活塞向左运动时，工作室的容积缩小，形成高压，将液体经排除阀排出工作室。

25.种子扩大培养

是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中，处于休眠状态的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而获得一定质量数量的纯种的过程。

方法有：

液体培养法、表面培养法、固体培养法

种子扩大培养的关键：

种子罐的扩大培养

影响因素：

培养基、种龄及接种量、温度、PH、通气与搅拌、泡沫、染菌的控制、种子罐级数

菌种扩大培养的目的是 接种量的需要、菌种的纯化、缩短发酵时间、保证生产水平。

26.分批培养

又称分批发酵，即在一个密闭系统内一次性投入有限数量的营养物质进行培养的方法。

培养过程中微生物得到生长繁殖，培养基营养成分逐渐减少，是一种非恒态的培养方法。

27.补料分批培养

是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法。

优点：

（1）解除底物的抑制、产物反馈抑制和葡萄糖分解阻遏效应。

（2）避免在分批发酵中因一次性投糖过多造成细胞大量生长、耗氧过多以致通风搅拌设备不能匹配的情况，还可以在某些情况下减少菌体生成量，提高有用产物的转化率。

（3）不需要严格的无菌条件，也不会产生菌种老化和变异问题，最终产物含量高，有利于产物的分离。

连续培养：

在开放系统进行，指以一定的速率向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度留出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，使培养物在近似恒定的状态下生长的培养方法。

缺点：

由于只有物料加入，使产物积累从而降低生产效率，也因物料加入而使染菌机会增大。

28.温度选择

就大多数情况来说，接种后培养温度应适当提高，以利于孢子萌发或加快菌体生长、繁殖，而且此时发酵的温度大多数下降；待发酵液的温度表现为上升时，发酵液温度应控制在菌体的最适生长温度；到主发酵旺盛阶段，温度应控制在代谢产物合成的最适温度；到发酵后期，温度出现下降趋势，直至发酵成熟即可放罐。

可以概括为：

（1）发酵过程应根据菌种的特性，选择和控制最适温度。

（2）在实际发酵过程中，在整个发酵周期内选择多个最适合的培养温度，因为最适于菌生长的温度不一定最适合于发酵产物的生成；反之，最适合于发酵产物生成的温度往往并不适合于菌的生长。

（3）参考其他发酵条件灵活掌控。

29.糖酵解的调控

糖酵解的调节点主要在三个激酶，即己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。

它们是EMP途径的关键酶，只参与酶酵解，是糖酵解途径的三个不可逆过程。

糖代谢的调节主要是能荷的调节，在生物体内ATP和ADP是有一定比例的，在细胞内维持一定的能荷，才能对糖酵解进行有效调节。

当体系中ATP含量高时，ATP抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性，使酵解速度变慢，酵解产物减少。

当需能反应加强，ATP分解为ADP和AMP，ATP减少，ADP、AMP增加，ATP的抑制作用被解除，同时ADP、AMP激活己糖激酶和磷酸果糖激酶，使6-磷酸葡萄糖、1，6-二磷酸果糖、3-磷酸甘油醛含量增加，它们都是丙酮酸激酶的激活剂，使糖酵解速度加快。

柠檬酸、脂肪酸和乙酰CoA对糖酵解系统也有调控作用。

糖酵解的生物学意义：

（1）在生物体内普遍存在，有氧、无氧条件下都能进行；在生物缺氧情况下，是产能的重要途径

（2）糖酵解的中间物为生物合成提供原料

（3）为糖异生作用提供了基本途径

30.气室发酵罐

其工作原理是把无菌空气通过喷嘴或喷孔射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动，而气含率小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。

这类反应器具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。

气升式反应器的特点

（1）反应溶液分布均匀

（2）较高的溶氧速率和溶氧效率

（3）剪切力小，对生物细胞损伤小

（4）传热良好

（5）结构简单，易于加工制造

（6）操作和维修方便