微生物期末复习.docx

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微生物期末复习

本文档分为两类：

1.期中考前2.期中考后

第一部分期中考前【包括第一到第五章】

微生物工程：

利用微生物生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品。

a－淀粉酶的水解产物：

糊精，麦芽糖。

葡萄糖

b淀粉酶的水解产物：

麦芽糖P10-11

果胶酶：

水解杲胶特制，用于果汁，果酒的澄清，苎麻脱胶等。

补料：

到了生产阶段，由于营养消耗和菌体的进早衰老，自溶，使得产量降低，这时往培养基中加入C,N,水及其物质，可以延长合成旺盛阶段的时间，可以得到更多产物的过程P89

补料作用：

丰富了培养基，避免了过早衰老，使产物合成的旺盛期延长。

控制了PH值和代谢方向，改善了通气效果，避免了菌体生长可能的抑制；发酵过程中因通气和蒸发，使发酵液体积减小，因此补料还能补足发酵液的体积。

补料目的：

不使菌体生长繁殖过快，仅仅维持呼吸，即处于半饥饿状态，但是仍能合成产物

〖一类发酵〗产物的形成和菌体的生长相偶联（下图属于此类型）

〖二类发酵〗产物的形成和菌体的生长部分偶联

〖三类发酵〗产物的形成和菌体的生长非偶联

种子扩大培养

斜面培养基特点：

有利于菌体的生长，原料比较精细

一级种子（摇瓶）：

培养基特点：

有利于菌体的生长，所使用的原料已经基本接近于发酵培养基

二级种子（种子罐）：

培养基的特点：

长菌体，更接近于发酵培养基

3、一级种子

培养基：

（葡萄糖、乳糖、蔗糖）、玉米浆培养条件：

27℃，40小时

接种量：

200亿孢子/吨目的：

长菌体

4、二级种子

培养基：

同上培养条件：

27℃、10-14小时接种量：

10%

三级种子的特点：

①种量更大，生长速度快：

②糖酸转化率高且稳

无机盐的微量元素使用注意点

A.对于其它渠道有可能带入的过多的某种无机离子和微量元素在发酵过程中必须加以考虑

B、使用时注意盐的形式（pH的变化）

氮源使用的一些相关问题：

❑有机氮源和无机氮源应当混合使用

早期：

容易利用易同化的氮源—无机氮源中期：

菌体的代谢酶系已形成、则利用蛋白质

❑有些产物会受氮源的诱导和阻遏例：

蛋白酶的生产

❑有机氮源选取时也要考虑微生物的同化能力

❑开发效果好、有针对性的有机氮源仍然是令人感兴趣的课题

前体用法：

前体使用时普遍采用流加的方法

前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利

苯乙酸，一般基础料中仅仅添加0.07%

前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化，流加也有利于提高前提的转化率

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。

多因子实验：

均匀设计、正交实验设计、响应面分析等。

在抗生素发酵生产中往往喜欢所谓的“稀配方”，因为它既降低成本、灭菌容易、且使氧传递容易而有利于目的产物的生物合成。

如果营养成分缺乏，则可通过中间补料方法予以弥补。

第二部分期中考后【从第六章开始】

第六章氧的供需及对发酵的影响

对于微生物生长，控制发酵过程中氧饱和度>1.

.

第七章PPT（1-2）

1.

2.分批培养：

对于初级代谢产物，在对数生长期初期就开始合成并积累，而次级代谢产物则在对数生长期后期和稳定期大量合成。

3.优点：

操作简单，周期短，染菌机会少，生产过程和产品质量容易掌握

4.缺点：

产率低，不适于测定动力学数据

5.（可能大题）

6.

连续培养的优缺点

7.优点控制稀释速率可以使发酵过程最优化。

发酵周期长，得到高的产量。

由于μ＝D，通过改变稀释速率可以比较容易的研究菌生长的动力学

8.◆◆◆◆

9.一般来说微生物在不同体积的反应器中的生长速率是不同的，原因可能是，罐的深度造成氧的溶解度、空气停留时间和分布不同，剪切力不同，灭菌时营养成分破坏程度不同所致。

10.直接参数又可分为:

在线检测参数和离线检测参数

在线检测参数指不经取样直接从发酵罐上安装的仪表上得到的参数，如温度、pH、搅拌转速；

离线检测参数指取出样后测定得到的参数，如残糖、NH2-N、菌体浓度。

11.RQ值随微生物菌种的不同，培养基成分的不同，生长阶段的不同而不同。

12.总糖指发酵液中残留的各种糖的总量。

如发酵中的淀粉、饴糖、单糖等各种糖。

13.还原糖指含有自由醛基的单糖，通常指的是葡萄糖。

PPT4

1.某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。

如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升。

2.pH的控制（六点）

1、调节好基础料的pH。

基础料中若含有玉米浆，pH呈酸性，必须调节pH。

若要控制消后pH在6.0，消前pH往往要调到6.5~6.8

2、在基础料中加入维持pH的物质，如CaCO3，或具有缓冲能力的试剂，如磷酸缓冲液等、通过补料调节pH

3、通过补料调节pH

在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。

在补料与调pH没有矛盾时采用补料调pH

3.如

（1）调节补糖速率，调节空气流量来调节pH

（2）当NH2-N低，pH低时补氨水；

当NH2-N低，pH高时补（NH4）2SO4

4、当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH

5、不同调pH方法的影响（选择合适的pH调节剂）

6、发酵的不同阶段采取不同的pH值

PPT5

1.什么是液晶状态？

液晶状态是指某些有机物在发生固相到液相转变时的过渡状态称为液晶态。

2.由固态转变为液晶态的温度称为熔点，以T1表示；

3.由液晶态转变为液态的温度称为清亮点，以T2表示。

4.T1与T2之间的温度称为液晶温度范围。

5.为什么不同微生物对温度的要求不同呢？

根据细胞膜脂质成分分析表明，不同最适温度生长的微生物，其膜内磷脂组成有很大区别。

嗜热菌只含饱和脂肪酸，而嗜冷菌含有较高的不饱和脂肪酸。

6.蛋白质结构

研究酶在低温条件下的结构完整性和催化功能：

（1）通过自然或诱导突变，将特定残基发生改变的蛋白与其天然结构进行对比；

（2）对比同属嗜热、嗜温及嗜冷菌的蛋白结构

7.蛋白质的合成

许多中温菌不能在0°C合成蛋白质，一方面是由于其核糖体对低温的不适应，翻译过程中不能形成有效的起始复合物，另一方面是由于低温下细胞膜的破坏导致氨基酸等内容物的泄露。

8.最适温度的选择

①根据菌种及生长阶段选择

·根据生长阶段选择

在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌体，取稍高的温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速；

在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期，从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可以推迟衰老。

因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和核酸的正常途径关闭得比较严密有利于产物合成。

发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有必要，就又提高温度，刺激产物合成到放罐。

如何维持适度的菌体浓度和延长分泌期？

适当降低培养温度可以延缓菌体的衰老和维持相当数量的有强生产能力的菌丝体存在.

②根据培养条件选择

③根据菌生长情况

9.

10.

11.生物热与发酵类型有关

微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多

12.培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。

培养初期，产生热量较少。

菌体在对数生长期时，菌体繁殖迅速，呼吸作用激烈，菌体也较多，所以产生的热量多，温度上升快，必须注意控制温度。

养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内的酶系进行代谢作用，产生热量不多，温度变化不大，且逐渐减弱。

◆如果发酵前期温度上升剧烈，有可能染菌，此外培养基营养越丰富，生物热也越大。

13.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，产生可观的热量。

搅拌热与搅拌轴功率有关.

14.

15.

16.

17.计算题以前有考过

18.PPT6

有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫，影响发酵过程的通气搅拌。

有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使pH下降，使不耐酸的产品破坏。

污染时间是指用无菌检测方法确准的污染时间，不是杂菌窜入培养液的时间。

种子培养期染菌

由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势，而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有很少抗生素（产物）。

因而它防御杂菌能力低，容易污染杂菌。

如在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。

发酵前期染菌

发酵前期最易染菌，且危害最大。

原因发酵前期菌量不很多，与杂菌没有竞争优势；且还未合成产物（抗生素）或产生很少，抵御杂菌能力弱。

染菌措施可以用降低培养温度，调整补料量，用酸碱调pH值，缩短培养周期等措施予以补救。

如果前期染菌，且培养基养料消耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重新接种再用。

（3）发酵中期染菌

会严重干扰产生菌的代谢。

杂菌大量产酸，培养液pH下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶，产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。

有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。

措施降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。

如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，或者抗生素生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐，抑制杂菌。

连续灭菌设备流程（书p272）

灭菌不彻底的原因

培养基灭菌前含有大量杂菌，灭菌时如果蒸汽压力不足，就达不到要求的温度；灭菌时产生大量泡沫或发酵罐中有污垢堆积，就会窝藏大量杂菌，造成灭菌不彻底。

为什么蒸汽灭菌时会产生大量泡沫呢？

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。

防止方法：

缓慢开启蒸汽阀门，或加入少量消泡剂.

棉花-活性炭过滤器长期使用后，棉花和活性炭的体积被压缩而松动，如果上下端棉花铺得厚薄不均，厚的一边阻力大空气不畅通，薄的一边空气容易通过，久而久之，薄的一边长期受空气顶吹而使棉花活性炭改变位置，造成过滤器失效。

过滤器用蒸汽灭菌时，若被蒸汽冷凝水润湿就会降低或丧失过滤效能，灭菌完毕应立即缓慢通入压缩空气，将水分吹干。

灭菌方法：

可通蒸汽灭菌，也可加入过氧乙酸等化学灭菌剂搅拌半小时，才放下水道。

否则由于各罐的管道相通，会造成其它罐的染菌，而且直接放下水道也会造成空气的污染而导致其它罐批染菌。

染噬菌体表现为：

1、镜检可发现菌体数量明显减少，菌体不规则，严重时完全看不到菌体，且是在短时间内菌体自溶。

2、发酵pH值逐渐上升，4~8小时之内可达8.0以上，不再下降。

3、发酵液残糖高，有刺激臭味，粘度大，泡沫多。

4、生产量甚少或增长缓慢或停止

有无染噬菌体，根本的要做噬菌斑检验

二）产生噬菌体的原因

主要是由于生产和试验过程中不断不加注意地把许多活菌体排放到环境中去，自然界中的噬菌体就在活菌体中大量生长，造成了自然界中噬菌体增殖的好机会。

这些噬菌体随着风沙尘土和空气流动传播，以及人们的走动、车辆的往来也携带着噬菌体到处传播，使噬菌体有可能潜入生产的各个环节，尤其是通过空气系统进入种子室、种子罐、发酵罐。

（三）染噬菌体的检测

在培养皿上倒入培养生产菌的培养基（加琼脂）作下层。

同样的培养基中加入20％～30％培养好的种子液，再加入怀疑染噬菌体的发酵液，摇均匀后，铺上层。

培养过夜观察培养皿上是否出现噬菌斑。

也可以在上层培养基中不加怀疑染噬菌体的发酵液，而将发酵液直接点种在上层培养基表面，培养过夜，观察有无透明圈出现。

第七章PPT7

第七节发酵过程泡沫的形成与控制

（1）泡沫形成的原因

1、气液接触