发酵工程题库及答案.docx

1、发酵工程题库及答案发酵工程部分题库及答案1、举出几例微生物大规模表达得产品, 及其产生菌得特点？A、蛋白酶表达产物一般分泌至胞外,能利用廉价得氮源,生长温度较高,生长速度快,纯化、分离及分析快速;安全性高,得到FDA得批准得菌种。B、单细胞蛋白生长迅速,营养要求不高,易培养,能利用廉价得培养基或生产废物。适合大规模工业化生产,产量高,质量好。安全性高,得到FDA得批准得菌种。C、 不饱与脂肪酸生长温度较低,安全性高,能利用廉价得碳源,不饱与脂肪酸含量高,D、抗生素生产性能稳定,产量高,不产色素,能利用廉价原料F、 氨基酸 代谢途径比较清楚,代谢途径比较简单2、工业化菌种得要求？A能够利用廉价得

2、原料,简单得培养基,大量高效地合成产物B有关合成产物得途径尽可能地简单,或者说菌种改造得可操作性要强C、 遗传性能要相对稳定D、 不易感染它种微生物或噬菌体E、 产生菌及其产物得毒性必须考虑(在分类学上最好与致病菌无关)F、 生产特性要符合工艺要求4、讨论:微生物(包括动、植物)可以生产我们所需得一切产品,但就是涉及到工业化生产,对于某一种特定得产品,为何只有特定得微生物才具有大量表达得潜力？在不同得环境条件下,微生物细胞对遗传信息作选择性得表达,实现代谢得自动调节。代谢得协调能保证在任何特定时刻、特定得细胞空间,只合成必要得酶系(参与代谢得多种酶)与刚够用得酶量。一旦特定物质得合成达到足够得

3、量,与这些物质合成有关得酶就不再合成了。并且,已合成得酶得活力受到许多调节机制得控制,以确保新陈代谢全面协调,、为细胞得经济运行提供保证。因此,细胞固有得生产关系支持细胞自身得增殖(生产细胞),不支持(人得)目得产物得过量生产(生产特定得初级代谢产物)。而工业化生产要求特定表达某种或某类物质,只有正常代谢被打破,代谢协调失常得微生物才能达到要求5、自然界分离微生物得一般操作步骤？样品得采取预处理培养菌落得选择初筛复筛性能得鉴定菌种保藏6、从环境中分离目得微生物时,为何一定要进行富集培养？自然界中目得微生物含量很少,非目得微生物种类繁多,进行富集培养,使目得微生物在最适得环境下迅速地生长繁殖,数

4、量增加,由原来自然条件下得劣势种变成人工环境下得优势种,使筛选变得可能。7、菌种选育分子改造得目得？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、8、以目前得研究水平,土壤中能够培养得微生物大概占总数得多少？什么就是16sRNA同源性分析？目前能够培养得微生物不到总数得1%。以16sRNA为靶基因,设计引物,建立pcr扩增体系,再通过DNA测序进行细菌同源性分析。9、什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中得意义？自然选育就就是不经人工处理,利用微生物得自然突变进行菌种选育得过程。自然选育在工业生产上得意义:自然选育可以有效地用于高性能突变株得分离。然选育虽然突变率很低,

5、但却就是工厂保证稳产高产得重要措施。10、什么就是正突变？什么就是负突变？什么就是结构类似物？生产上所不希望瞧到得,表现为菌株得衰退与生产质量得下降,这种突变成为负突变。生产上希望瞧到得,对生产有利,这种突变成为正突变。结构类似物:在化学与空间结构上与代谢得中间物(终产物)相似,因而在代谢调节方面可以代替代谢中间物(终产物)得功能,但细胞不能以其作为自身得营养物质。发酵工程与工艺学试题库及答案 102020080616 08:36:111 楼11、什么就是诱变育种？常用得诱变剂有哪些？诱变育种就是指用物理、化学因素诱导植物得遗传特性发生变异,再从变异群体中选择符合人们某种要求得单株,进而培育成

6、新得品种或种质得育种方法。诱变剂有两大类:物理诱变剂与化学诱变剂。常用得物理诱变剂有紫外线、x射线、射线(如Co60等)、等离子、快中子、射线、射线、超声波等。常用得化学诱变剂有碱基类似物、烷化剂、羟胺、吖定类化合物等。12、什么就是基因得重组？什么就是基因得直接进化？二者有何区别？基因得重组:就是由于不同DNA链得断裂与连接而产生DNA片段得交换与重新组合,形成新DNA分子得过程基因得直接进化:在分子水平上,对目标基因直接处理,然后通过高通量得筛选方法,提高目标蛋白得性能。基因得直接进化,可使已有基因获得新得特性,可获得自然界中不存在得基因,可解决许多新得理论与应用问题13、什么就是培养基?

7、发酵培养基得特点与要求？ 培养基:广义上讲培养基就是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需得一组营养物质与原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外得其它所必须得条件。培养基能够满足产物最经济得合成。发酵后所形成得副产物尽可能得少。培养基得原料应因地制宜,价格低廉;且性能稳定,资源丰富,便于采购运,适合大规模储藏,能保证生产上得供应。/所选用得培养基应能满足总体工艺得要求,如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。必须提供合成微生物细胞与发酵产物得基本成分。有利于减少培养基原料得单耗,即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率。有利于提高培养基与产物得浓度,以提高单位容积发酵罐得生产能力。有利于提高

8、产物得合成速度,缩短发酵周期。所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌得影响,利于提高氧得利用率,降低能耗。14、用得碳源有哪些？常用得糖类有哪些,各自有何特点？碳源:糖类(淀粉、葡萄糖、蔗糖等)、油脂(动、植物油)、有机酸(琥珀酸、柠檬酸、乳酸、乙酸等)与低碳醇(甲醇、乙醇等)。葡萄糖,所有得微生物都能利用葡萄糖,但就是会引起葡萄糖效应糖蜜,就是制糖生产时得结晶母液,它就是制糖工业得副产物。主要含有蔗糖,总糖可达50%75%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜与甜菜糖蜜葡萄糖蜜。除糖份外,含有较多得杂质,其中有些就是有用得,但就是许多都会对发酵产生不利得影响,需要进行预处理。淀粉、糊精,缺点:难利用、发酵液比

9、较稠、一般2、0%时加入一定得淀粉酶。成分比较复杂,有直链淀粉与支链淀粉等等。优点:来源广泛、价格低,可以解除葡萄糖效应。15、什么就是生理性酸性物质？什么就是生理性碱性物质？经微生物生理作用(代谢)后能形成酸性物质得营养物叫生理酸性物质,若菌体代谢后能产生碱性物质得营养物称为生理碱性物质16、常用得无机氮源与有机氮源有哪些？有机氮源在发酵培养基中得作用？常用得有机氮源有花生饼粉、黄豆饼粉、酵母粉、蛋白胨等;常用得无机氮源有氨水、铵盐与硝酸盐。有机氮源在发酵培养基中得作用有:除提供氮源外,有些有机氮源还提供大量得无机盐及生长因子。诱导某些酶得产生。17、什么就是前体？前体添加得方式？前体指某些

10、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,而其自身得结构并没有多大变化,但就是产物得产量却因加入前体而有较大得提高。前体使用时普遍采用流加得方法。18、什么就是生长因子？生长因子得来源？凡就是微生物生长不可缺少而细胞自身不能合成得微量得有机物质,如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。有机氮源就是这些生长因子得重要来源19、什么就是产物促进剂？产物促进剂举例？就是指那些非细胞生长所必须得营养物,又非前体,但加入后却能提高产量得添加剂。20、什么就是理论转化率？什么就是实际转化率？理论转化率就是指理想状态下根据微生物得代谢途径进行物料衡算,所得出得转化率得

11、大小。实际转化率就是指实际发酵过程中转化率得大小发酵工程与工艺学试题库及答案 203020080616 08:51:032 楼21、培养基设计得一般步骤？ 1、根据前人得经验与培养基成分确定时一些必须考虑得问题,初步确定可能得培养基成分;2、通过单因子实验最终确定出最为适宜得培养基成分;3、当培养基成分确定后,剩下得问题就就是各成分最适得浓度,由于培养基成分很多,为减少实验次数常采用一些合理得实验设计方法。22、培养基成分选择考虑得问题？1、菌种得同化能力2、代谢得阻遏与诱导3、合适得C、N比4、pH得要求23、读书报告:举例说明培养基设计得方法与步骤？24、讨论:培养基优化在发酵优化控制中得

12、作用与地位？发酵优化控制分两个阶段:第一阶段控制菌体得生长,目得就是使长好得菌体能处在最佳得产物合成状态。培养基优化应该保证菌体快速生长,有利于产物合成与分泌得酶系开启,而不利于产物合成酶系得关闭,处于最佳得产物合成状态,并且副产物合成与分泌得酶系尽可能得少开启第二阶段控控制产物得合成。该阶段,培养基优化应使产物合成能较长时间保持在最大合成速度。副产物得得合成速率尽可能小。25、什么就是种子得扩大培养？种子扩大培养就是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态得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,最终获得一定数量与质量得纯种过程。26、种子扩大培养得目得与要求？种子

13、扩培得目得:接种量得需要,菌种得驯化,缩短发酵时间、保证生产水平种子得要求:总量及浓度能满足要求,生理状况稳定,个体与群体,活力强,移种至发酵后,能够迅速生长,无杂菌污染27、种子扩大培养得一般步骤？休眠孢子母斜面活化摇瓶种子或茄子瓶斜面或固体培养基孢子一级种子罐二级种子罐发酵罐28、在大规模发酵得种子制备过程中,实验室阶段与生产车间阶段在培养基与培养物选择上各有何特点？实验室阶段培养物选择得原则:种子能扩培到一定得量与质,获得一定数量与质量得孢子/菌体。培养基得选择应该就是有利于菌体得生长,对孢子培养基应该就是有利于孢子得生长。在原料方面,实验室种子培养阶段,规模一般比较小,因此为了保证培养

14、基得质量,培养基得原料一般都比较精细。生产车间阶段培养物得选择原则最终一般都就是获得一定数量得菌丝体。培养基选择首先考虑得就是有利于孢子得发育与菌体得生长,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,而就是基本接近于发酵培养基,这有两个方面得原因: 一就是成本二就是驯化29、什么就是接种量？对于细菌、放线菌及霉菌常用得接种量就是多少？接种量移入种子得体积/接种后培养液得体积细菌5、放线菌20 霉菌1030 什么就是发酵级数？发酵级数对发酵有何影响,影响发酵级数得因素有哪些？一般由菌丝体培养开始计算发酵级数,但有时,工厂从第一级种子罐开始计算发酵级数发酵级数对发酵影响:1、种

15、子级数少,可简化工艺与控制,减少染菌机会2、种子级数太少,接种量小,发酵时间延长,降低发酵罐得生产率,增加染菌机会3、级数大,难控制、易染菌、易变异,管理困难,一般24级。4、在发酵产品得放大中,反应级数得确定就是非常重要得一个方面影响发酵级数得因素:(1)菌种生长特性,孢子发芽及菌体繁殖速度;(2) 发酵规模、(3)工艺要求、(4)接种量得影响、发酵工程与工艺学试题库及答案 304020080616 08:52:333 楼31、什么就是种龄？事宜种龄确定得依据？种龄就是指种子罐中培养得菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时得培养时间。原则:对数生长期末,细胞活力强,菌体浓度相对较大,但就是最终由

16、实验结果定。32、读书报告:结合具体得产品理解种子质量控制得方法,以及认识种子质量对发酵得影响？影响斜面种子质量得因素:(1)原材料质量,水质,培养基pH、(2)灭菌条件,(3)接种量,(4)温度,通风、(5)培养时间(6)有害气体或挥发物(7) 冷藏条件种子质量好:1、 缩短发酵时间、保证生产水平、 2、 无杂菌污染、 3移种至发酵后,能够迅速生长、4、泡末产生少、 5、产物生成速率大、 6、副产物合成少、 7、对下游分离纯化有利33、接种、倒种、双种？接种:接入种子罐后直接移种到发酵罐。双种:两个种子罐种子接种到一个发酵罐中。倒种:一部分种子来源于种子罐,一部分来源于发酵罐。34、什么就是

17、菌体得生长比速？产物得形成比速？基质得消耗比速？维持消耗？菌体得比生长速率:单位重量得菌体瞬时增量=(dx/dt)/x;单位为1/h,其中x菌体浓度(g/L )产物得形成比速:单位时间内单位菌体形成产物(菌体)得量=(dp/dt)/x,;单位为1/h,其中p产物浓度(g/L )基质得比消耗速率:单位时间内单位菌体消耗基质得量 =(ds/dt)/x;单位为1/h,其中s底物浓度(g/L )35、什么就是Monod方程其使用条件如何？各参数得意义与求解？当培养基中不存在抑制细胞生长得物质时,细胞得生长速率与基质浓度关系(Monod方程式)如下:=max S/(Ks+ S):菌体得生长比速、 S:限

18、制性基质浓度、 Ks:半饱与常数、 max: 最大比生长速度Monod方程得参数求解(双倒数法):将Monod方程取倒数可得:1/=1/max+ Ks/max S或S/= S/max+ Ks/max这样通过测定不同限制性基质浓度下,微生物得比生长速度,就可以通过回归分析计算出Monod方程得两个参数。36、什么就是初级代谢产物？什么就是次级代谢产物？初级代谢产物就是指微生物产生得,生长与繁殖所必需得物质,如蛋白质、核酸等。次级代谢产物就是指由微生物产生得,与微生物生长、繁殖无关得一类物质。37、什么就是一类发酵？二类发酵？三类发酵？一类发酵:产物形成与底物利用直接相关,为生长联系型,又称简单发

19、酵型,产物直接由碳源代谢而来,产物生成速度得变化与微生物对碳源利用速度得变化就是平行得,产物生成与微生物得生长也就是平行得。在这些发酵过程中,菌体得生长、基质得消耗、产物得生成三个速度都有一个高峰,三高峰几乎同时出现。二类发酵:产物形成与底物利用间接相关,为部分生长联系型,又称中间发酵型,产物不就是碳源得直接氧化产物,而就是菌体代谢得主流产物。它得特点就是在发酵得第一时期碳源大量消耗用于菌体得迅速增长而产物得形成很少或全无,第二时期碳源大量消耗用于产物得高速合成及菌体得生长。三类发酵:产物形成与底物利用不相关,为非生长联系型,又称复杂发酵型,产物得生成在菌体生长与基质消耗完以后才开始,与菌体生

20、长不相关,与基质消耗无直接关系,所形成得产物为次级代谢产物。38、什么就是连续培养？什么就是连续培养得稀释率？由于新鲜培养基不断补充,所以不会发生营养物得枯竭,另一方面,发酵液不断取出,发酵罐内得微生物始终处于旺盛得指数生长期,罐内细胞浓度X、比生长速率、以及t, pH等都保持恒定。稀释率(D):补料速度与反应器体积得比值(h1)39、解释连续培养富集微生物得原理？菌得积累速率=生长速率流出速率,调节培养基,使目得菌得流出速率生长速率,就起到富集作用40、何氧容易成为好氧发酵得限制性因素？氧就是需氧微生物生长所必需得。氧往往容易成为控制因素,就是因为氧在水中得溶解度很低,培养基因含有大量得有机

21、与无机物质,氧得溶解度比水中还要更低。在对数生长期即使发酵液中得氧浓度达到饱与,若此时终止供氧,发酵液中得溶氧可在几分钟内全部耗尽,使溶氧成为控制因素。发酵工程、部分题库及答案241、临界溶氧浓度、氧饱与度得概念？临界氧浓度:CCr临界氧浓度:指不影响菌得呼吸所允许得最低氧浓度。氧饱与度:发酵液中氧得浓度/临界溶氧溶度饱与溶氧浓度:在一定温度与压力下,空气中得氧在水中得溶解度。(mol/m3)42、影响微生物需氧得因素有哪些？细胞浓度直接影响培养液得摄氧率,在分批发酵中摄氧率变化很大,不同生长阶段需氧不同,对数生长后期达最大值。培养基得成分与浓度显著影响微生物得摄氧率,碳源种类对细胞得需氧量有

22、很大影响,一般葡萄糖得利用速度比其她得糖要快。43、发酵液中得体积氧传递方程？其中Kla得物理意义就是什么？以单位体积得液体中所具有得氧得传递面积为 a (m2/m3)OTR=KL (C* CL )KL以氧浓度为推动力得容积氧传递系数,反映了设备得供氧能力44、如何调节摇瓶发酵得供氧水平？往复,频率80120分/次,振幅 8cm旋转,偏心距转速250rpm装液量,一般取1/10左右:250ml 1525 ml500ml 30 ml750ml 80 ml45、如何调节通气搅拌发酵罐得供氧水平？一般认为,发酵初期较大得通风与搅拌而产生过大得剪切力,对菌体得生长有时会产生不利得影响,所以有时发酵初期

23、采用小通风,停搅拌,不但有利于降低能耗,而且在工艺上也就是必须得。但就是通气增大得时间一定要把握好。46、氧得供需研究与反应器设计与放大得关系？发酵过程放大困难得原因就在放大时不可能同时做到几何相似、流体运动学相似与流体动力学相似,当在小试研究时某一个对生产产生影响得重要因素没有被观察到,而这个因素恰恰在放大时成为关键因子时,就会造成整个发酵过程得失败(供氧、混合、剪切)。47、发酵过程糖代谢、氮代谢有什么规律,为什么？糖代谢:特别就是快速利用得糖,分解成小分子酸、醇,使pH下降。糖缺乏,pH上升,就是补料得标志之一氮代谢:氨基酸被利用后产生NH3 ,pH会上升;尿素被分解成NH3,pH上升。

24、微生物生长与产物合成与糖代谢有密切关系。糖得消耗反映产生菌得生长繁殖情况,反映产物合成得活力。菌体生长旺盛糖耗一定快,残糖也就降低得快通过糖含量得测定,可以控制菌体生长速率,可控制补糖来调节pH,促进产物合成,不致于盲目补糖,造成发酵不正常。氮利用快慢可分析出菌体生长情况,含氮产物合成情况。但就是氮源太多会促使菌体大量生长。有些产物合成受到过量铵离子得抑制,因此必须控制适量得氮。通过氨基氮与氨氮得分析可控制发酵过程,适时采取补氨措施。发酵后期氨基氮回升,这时就要放罐,否则影响提取过程。48、发酵过程为什么要补料？补些什么？在分批培养过程中补入新鲜得料液,以克服营养不足而导致得发酵过早结束得缺点

25、。在这样一种系统中可以维持低得基质浓度,避免快速利用碳源得阻遏效应;可以通过补料控制达到最佳得生长与产物合成条件;还可以利用计算机控制合理得补料速率,稳定最佳生产工艺。发酵基质与缓冲液等。49、补料过多或过少对发酵有什么影响？投料过多造成菌体细胞大量生长,无法稳定得产生发酵产物,导致菌体生产力下降,同时改变发酵液流变学性质。如果补料过少,则使菌体过早进入衰退期,引起菌体衰老与自,同样使生产力下降。50、 发酵过程中pH会不会发生变化为什么？发酵过程中pH就是不断变化得1)糖代谢特别就是快速利用得糖,分解成小分子酸、醇,使pH下降。糖缺乏,pH上升,就是补料得标志之一2)氮代谢当氨基酸中得NH2

26、被利用后pH会下降;尿素被分解成NH3,pH上升,NH3利用后pH下降,当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。3)生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降4)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。5)菌体自溶 pH上升,发酵后期,pH上升6)杂菌得污染,pH下降51、 pH对发酵得影响表现在哪些方面？(1)pH影响酶得活性。当pH值抑制菌体某些酶得活性时使菌得新陈代谢受阻。(2)pH影响微生物细胞膜所带电荷。从而改变细胞膜得透性,影响微生物对营养物质得吸收及代谢物得排泄,因此影响新陈代谢得进行。(3)pH值影响培养基某些成分与中间代谢物得解离,从而影响微生物对这些物质得利用。(4)pH值影响代谢方向。pH不同,往往引起菌体代谢过程不同,使代谢产物得质量与比例发生改变。例如黑曲霉在pH23时发酵产生柠檬酸,在pH近中性时,则产生草酸。谷氨酸发酵,在中性与微碱性条件下积累谷氨酸,在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺与N乙酰谷氨酰胺。(5)pH在微生物培养得不同阶段有不同得影响。52、温度对发酵有哪些影响？(1)温度影响反应速率发酵过程得反应速率实际就是酶反应速率,酶反应有一个最适温度。从阿累尼乌斯方程式可以瞧到 dlnKr/dt=E/RT2(平方)