发酵工程复习题看了过关没问题.docx

1、发酵工程复习题看了过关没问题1. 孢子培养基定义：孢子培养基是指供孢子发芽生长出大量菌丝体，或不产孢子的菌种繁殖出大量细胞，并且具有较高的活力和纯度的培养基。基本配制要求：第一，营养不要太丰富(特别是有机氮源)，否则不易产孢子； 第二，所用无机盐的浓度要适量，不然也会影响孢子量和孢子颜色；第三，要注意孢子培养基的pH和湿度。种子培养基定义：种子培养基是直接为发酵提供种子的培养基。基本要求：营养成分要求比较丰富和完全，氮源和维生素的含量也要高些，但总浓度以略稀薄为好，这样时达到较高的溶解氧，供大量菌体生长繁殖。发酵培养基定义：发酵培养基是供菌种生长繁殖和合成发酵产物的培养基基本要求：发酵培养基的

2、组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等。2.自然选育 定义：在生产过程中不经过人工处理，利用菌种的自发突变，选育出优良菌种的过程自然突变有两种情况：一种是我们生产上所不希望看到的，表现为菌株的衰退和生产质量的下降，这种突变成为负突变。另一种是我们生产上希望看到的，对生产有利，这种突变成为正突变。 诱变育种 定义：利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促使其突变率大幅度提高，然后采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数符合育种目标的突变株用于生产和研究诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质称为诱变剂物理：紫外，快中子 化学：硫酸二乙酯，亚硝基

3、胍3.反馈调节有两种主要的调节作用反馈抑制和反馈阻遏。反馈抑制作用是末端代谢产物抑制其合成途径中参与前几步反应的酶（通常是第一步反应的酶）活性的作用；反馈阻遏作用是末端代谢产物阻止整个代谢途径酶的合成作用.菌种退化：通常是指在较长时期传代保藏以后，菌株的一个或多个生理性状和形态征逐渐减退或消失的现象结构类似物：在化学和空间结构上和代谢的中间物（终产物）相似，因而在代谢节方面可以代替代谢中间物（终产物）的功能，但细胞不能以其作为自身的营养物质。前体：是指一些添加到培养基中的物质，他们并不促进微生物的生长，但能直接通过微生物的生物合成过程结合到产物分子上去，自身结构基本不变，而产物产量却因此有较大

4、的提高。4分解代谢物阻遏的分子机制分解代谢物抑制腺苷酸环化酶的活性，使环状3,5腺苷三磷酸（cAMP）浓度较低。cAMP促进可诱导酶的大量合成，是操纵子转录所必须的，提高转录的频率。5.种子扩大培养的概念: 种子扩大培养是指将保存在砂土管、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。种子扩培的目的：接种量的需要菌种的驯化缩短发酵时间、保证生产水平种子的要求：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一般步骤：休眠孢子母斜面活化摇瓶种子或茄子瓶斜面

5、或固体培养基孢子一级种子罐二级种子罐发酵罐6.共价修饰：指蛋白质分子中的一个或多个氨基酸残基与一化学基团共价连接或解开，使其活性改变的作用，从而引起酶活性的激活或抑制。别构调节：变构中心虽然不是酶活性中心的组成部分，但它可以与某些化合物（称为变构剂）发生非共价结合，引起酶分子构象的改变，对酶起到激活或抑制的作用。这类酶通常称为变构酶，由于变构剂与变构中心的结合而引起酶活性改变的现象则称为变构调节作用。7按状态分： 状态参数和间接状态参数 状态参数有pH、DO、溶解CO、尾气O、粘度、菌体浓度等。在各种状态参数中pH和溶解氧是最重要和用的 间接状态参数有生长速率、摄氧量、CO释放速度、呼吸商、体

6、积氧传质速率、氧得率系数等代谢参数按性质分可分三类：物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、溶解氧、表观粘度、排气氧（二氧化碳）浓度等；化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、pH、产物浓度、核酸量等；生物参数：菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、呼吸强度、基质消耗速率、关键酶活力等。发酵过程中常测定的常数温度，pH，通气和搅拌，泡沫，二氧化碳和呼吸熵，菌体浓度8分批发酵是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。补料分批发酵 是指在微生物分批发酵过程中，以某种方式向发酵系统中补加一定物料，但

7、并不连续地向外放出发酵液的发酵技术，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术。连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。9 诱变育种过程 10 菌种衰退产生的原因 1.保藏不恰当 2.传代次数过多 3.发生回复突变 4.培养条件不适合 防止菌种衰退的方法 1.作好菌种保藏工作 2.尽可能使每次培养条件适合而一致 3.尽量减少传代次数 4.应使用幼龄菌培养菌种衰退的常见现象 1.菌落和细胞形态的改变 2.生长速度缓慢，产孢子越来越少 3.抵抗力、抗不良环境能力减弱等 4.代谢产物生产能力或其对宿主寄生能力下降 11工业菌

8、种的要求能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的 可操作性要强遗传性能要相对稳定不易感染它种微生物或噬菌体产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）生产特性要符合工艺要求12. 碳源提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分 提供合成目的产物所必须的碳成分（1）葡萄糖所有的微生物都能利用葡萄糖 但是会引起葡萄糖效应（2）糖蜜除糖份外，含有较多的杂质，其中有些是有用的，但是许多都会对发酵产生不利的影响，需要进行预处理。（3）淀粉、糊精使用条件：微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类缺点：难利用、发酵液比较稠

9、、一般2.0%时加入一定的-淀粉酶成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。优点：来源广泛、价格低 难利用，可以解除葡萄糖效应氮源常用的氮源可分为两大类：有机氮源和无机氮源。 （1）无机氮源种类：氨盐、硝酸盐和氨水特点：微生物对它们的吸收快，所以也称之谓迅速利用的氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变化（2）有机氮源种类有花生饼粉、黄豆饼粉、酵母粉、蛋白胨等特点：成分复杂，除提供氮源外，有些有机氮源还提供大量的无机盐及生长因子诱导某些酶的产生。其作用：满足菌体生长 ，稳定和调节发酵过程中的pH13比耗氧速度或呼吸强度（QO2）：单位时间内单位体积重量的细胞所消耗的氧气，mmol O2g菌-1

10、h-1 14. 发酵工业培养基的基本要求培养基能够满足产物最经济的合成。发酵后所形成的副产物尽可能的少。培养基的原料应因地制宜，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，能保证生产上的供应。/所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，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和发酵产物的基本成分。有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率。有利于提高培养基和产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。有利于提高产物的合成速度，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的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗。15氧饱和度发酵

11、液中氧的浓度 / 临界溶氧溶度临界溶氧浓度(CCr):指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度饱和溶氧浓度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解(mol/m3)一般对于微生物： CCr: 115%饱和浓度所以对于微生物生长，只要控制发酵过程中氧饱和度1.16.影响需氧的因素菌体浓度 遗传因素 菌龄营养的成分与浓度 有害物质的积累 培养条件17微生物生长阶段可分为 延滞期 对数期 稳定期 衰亡期其中次级代谢产物是在稳定期形成18抗生素：它是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌等）或动植物等在其生命活动过程中所产生的次级代谢产物或经其他方法（生物化学或半合成）衍生的，在一定浓度下，具有抑制或杀灭病原体的

12、一类化学物质酶活力单位是指在特定条件（25，其它为最适条件）下，在1分钟内能转化1微摩尔底物的酶量，或是转化底物中1微摩尔的有关基团的酶量。19 发酵过程中pH会不会发生变化为什么？发酵过程中pH是不断变化的1）糖代谢特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一2）氮代谢当氨基酸中的-NH2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p

13、H上升。5）菌体自溶pH上升，发酵后期，pH上升6）杂菌的污染，pH下降pH对发酵的影响表现在（1）pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻。（2）pH影响微生物细胞膜所带电荷。从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行。（3）pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用。（4）pH值影响代谢方向。pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。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，在中性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成

14、谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。（5）pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响。20同上21.（1）最佳pH的确定配制不同初始pH的培养基，摇瓶考察发酵情况（2）pH的控制方式 基础培养基调节pH 在基础料中加入维持pH的物质 通过补料调节pH 当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH 选择合适的pH调节剂 发酵的不同阶段采取不同的pH值22分为四类嗜冷菌适应于0260C 嗜温菌适应于15430C嗜热菌适应于37650C 嗜高温菌适应于650C以上（2）微生物对温度的要求不同与它们的膜结构物理化学性质有密切关系根据细胞膜的液体镶嵌模型，细胞在正常生理条件下，膜中的脂质成分应保持液晶状态，只有当细胞膜处

15、于液晶状态，才能维持细胞的正常生理功能，使细胞处于最佳生长状态（3）发酵过程引起温度变化的因素发酵热是引起发酵过程温度变化的原因Q发酵Q生物Q搅拌Q蒸发Q辐射（4）温度对发酵的影响 温度影响酶的活性，进而影响代谢产物的合成 温度还影响基质溶解度（5）最适温度的选择 根据菌种及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，

16、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。 根据培养条件选择通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，溶氧浓度也可髙些。培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利用快，会使菌过早自溶。23杂菌： 是指在发酵培养中侵入了除菌种外，有碍生产的其他微生物。杂菌的危害 1.浪费大量原料，造成巨大经济损失 2.扰乱生产秩序，破坏生产计划 3.遇到连续染菌又找不到原因，影响生产积极性 4.降低发酵产率、提取得率、产品质量 5.提高三废治理难度染菌对发酵的危害：干扰生产菌的正常代谢，降低产量改变pH，降解某些产物污染不同的微生物，不同阶段染菌危害染菌对提炼的危害：过滤困难而大幅度降低过

17、滤收率有机溶剂萃取时发生乳化总染菌率=24染菌原因设备渗漏、空气带菌、种子带菌、灭菌不彻底、技术管理不善染菌以后的措施 染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道。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。 凡染菌的罐要找染菌的原因，对症下药，该罐也要彻底清洗，进行空罐消毒，才可进罐。 染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒，空气用甲醛熏蒸。特别，若染噬菌体，空气必须用甲醛蒸汽消毒。25.（1）产生噬菌体的原因活菌体随意排放，造成噬菌体的感染源（2）危害：造成断种，无法生产（

18、3）噬菌体的防治 建立工厂环境清洁卫生制度 感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇瓶间 发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到70800C杀死噬菌体，才可排放。 环境用漂白粉消毒 选育抗噬菌体的菌种26连续灭菌和间歇灭菌的比较1、间歇灭菌的优点和缺点优点是设备要求低，不需另外设置加热、冷却装置；操作要求低，适于手动操作，适合于小批量生产规模；适合于含有大量固体物质的培养基的灭菌。缺点是培养基的营养物质损失较多，灭菌后培养基的质量下降；需进行反复的加热和冷却，能耗较高；不适合于大规模生产过程的灭菌；发酵罐的利用率较低。2、连续灭菌的优点和缺点优点是灭菌温度高，可减少培养基中营养物质的损失；操作条

19、件恒定，灭菌质量稳定；易于实现管道化和自控操作；避免了复的加热和冷却，提高了热的利用率；发酵设备利用率高。缺点是对设备的要求高，需另外设置加热、冷却装置；操作较麻烦；染菌的机会较多；不适合于含大量固体物料的灭菌；对蒸汽的要求高。由此可见，无论在理论上或者在实践上，与间歇灭菌过程相比，连续灭菌的优点十分明显。因此，连续灭菌越来越多地被用培养基的灭菌。27.泡沫的产生及其益处发酵过程中因通气搅拌、发酵产生的CO2以及发酵液中糖、蛋白质和代谢物等稳定泡沫物质的存在，使发酵液含有一定量的泡沫，这是正常现象，泡沫的存在可以增加气液接触表面，有利于氧的传递。泡沫过多的危害 ： 降低生产能力 引起原料浪费

20、影响菌的呼吸 引起染菌28植物油的消泡机理是什么？1、泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭，当其溶入泡沫液，会显著降低该处的表面张力。因为这些物质一般对水的溶解度较小，表面张力的降低仅限于泡沫的局部，而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。表面张力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸，最后破裂。2，消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭3，消泡剂能促使液膜排液，因而导致气泡破灭4，添加疏水固体颗粒可导致气泡破灭5，增溶助泡表面活性剂可导致气泡破灭6，电解质瓦解表面活性剂双电层而导致气泡破裂对消泡剂有哪些要求？ 在起泡液中不溶或难溶，表面张力低于起泡液，与起泡液有一定程度的亲和性 ， 与起泡液不发生化学反应，挥发

21、性小，作用时间长常用的消泡剂天然油脂 聚醚类消泡剂 高碳醇 硅酮类.化学消泡机理 ：消泡剂是一些表面活性剂，其表面张力较低（相对于发泡体系而言），接触到气泡膜表面时，气泡膜局部表面张力降低，破坏了力的平衡，造成气泡破裂，产生气泡合并，最后导致泡沫破裂。 罗氏假说 泡沫液局部表面张力降低 破坏膜弹性 促使液膜排液常用的消泡剂 天然油脂 聚醚类消泡剂 高碳醇 硅酮类泡沫稳定性的因素 泡径大小 溶液所含助泡物的类型 助泡剂浓度 起泡液的粘度 温度、 pH、表面电荷 等29. （1）.糖化：淀粉质原料在微生物或酶的作用下将淀粉转化为糖的过程。糖化剂：糖化中采用的催化剂，为由微生物制成的糖化曲，也可以是

22、酶制剂。糖化菌主要是曲霉和根霉 米曲霉黄曲霉黑曲霉As3.4309(uv-11)或其变异株 根霉和毛霉（2）淀粉的糊化和液化 糊化 淀粉在常温下不溶于水，当水温至53以上时，淀粉的物理性能发生明显变化。淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液的特性，称为淀粉的糊化Gelatinization）。 淀粉颗粒变成糊精（淀粉分解的中间产物，能溶于水成胶体溶液，多用作浆糊）的过程。 糊化率（%）=糊精/总糖100% 液化 发生糊化之后的淀粉，如果继续升温，支链淀粉也开始溶解，胶体状态破坏，形成黏性较低的流动性醪液，这种现象称为淀粉的溶解，或称为液化。（3）酒精生产中常用酵母菌:啤酒酵母及其变种30.大曲

23、的制备： 小麦磨碎：要求小麦颗粒整齐、无霉变、干燥。磨碎前加入5-10%水拌匀，润料3-4h后，用钢磨粉碎，粉碎度要求，未通过20目筛的粗粒及麦片占50-60%，通过20目筛的细粉占40-50%。 拌曲料：通过定量粉器和定量供水器，稳定比例将曲母和水连续进入搅拌机，搅匀后送入原曲设备进行成型。加水量一般为麦粉重量的37-40%；曲母的用量夏季为麦粉的4-5%，冬季为5-8%，曲母一般选用上一年度生产的含菌种类和数量较杂的白色曲为好。 踩曲（曲胚成型）：用压曲机压成砖状形（2-3kg松而不散）。 曲的堆积培养：可分堆曲、盖草洒水、翻曲、拆曲四步。 堆曲：压制好的曲胚放置2-3hr，待表面略干移入

24、曲室培养，先在曲室地面上铺一层稻草（15cm厚），曲胚三横三竖相同排列，胚之间约2cm距离，可用草隔开，促进霉菌生长，排满一层后，在曲胚上再铺一层稻草，厚约7cm，横竖排列应与下层错开，以便空气流通，一直排到4-5层为止，再排第二行。 盖草及洒水：用草盖在表面进行保温，以后应适时洒水，便于保持温度和湿度。 翻曲：盖草洒水后，关闭门窗，微生物开始在表面繁殖，品温升高，夏季经5-6天，冬季经7-9天，曲胚堆内温度达60左右，曲胚表面出土霉斑，可进行第一次翻曲，再过一周左右，翻第二次，目的调节曲块的温、湿度。 拆曲：在翻曲后15天左右，可略开门窗，进行换气，到40天后（冬季至50天），曲温会降到接近

25、空气温度时，曲块也大部份已经干燥，即可搬出曲室。成品曲的贮藏：制成的高温曲，分黄、白、黑三种颜色，以金黄色曲为最好，在曲块搬出后，应贮存3-4个月（陈曲），然后再使用。30.（1）大曲白酒的生产工艺主要采用固态配醅发酵工艺，是一种典型的边糖化边发酵（双边发酵）工艺，大曲既是糖化剂又是发酵剂，并采用固态蒸馏的工艺。（2）大曲的制作大曲是以小麦或大麦和豌豆为原料，经破碎、加水拌料、压成砖块状的曲胚后，在人工控制条件的温度和湿度下发酵培养，风干制成的。（3）大曲中主要微生物及其作用 有霉菌、酵母和细菌 中温大曲中的主要微生物（1）酵母 起酒精发酵作用，酵母属、汉逊酵母属（2）霉菌 起分解蛋白质和糖化

26、作用，根霉属、毛霉属、曲霉属、红曲霉属、犁头霉属和白地霉属。（3）细菌 具有分解蛋白质和产酸能力，有利于酯的形成 中温大曲中的微生物成曲糖化力和发酵力较高，但液化力和蛋白质分解力较弱。 高温大曲中的主要微生物 高温大曲因制品温度较高，其中微生物主要为细菌和霉菌，因而成曲糖化力和发酵力较低，但液化力较高，蛋白质分解力较强，产酒较香。 大曲中由于含有多种有益微生物及其所产生的多种酶类，是一种含有多种菌种的混合粗酶制剂，所以在酿酒过程中就能形成种类繁多的代谢产物，组成了各种风味成分，使白酒呈现特有风味。31.啤酒的酿造工艺：（1）麦芽汁的制备：麦芽的糖化麦芽汁的过滤麦芽汁的煮沸麦芽汁的处理（2）麦芽

27、汁的发酵a. 酵母的扩大培养b. 酵母的发酵 充氧冷麦芽汁接入菌液前发酵（酵母增殖）主发酵（封罐）后发酵贮酒鲜啤酒（3）啤酒的过滤与分离32.扣瓶：可获得更多的孢子。帘子曲：以麦麸为原料,采用纯种微生物接种,在竹帘子上培养制备的麸曲。 翻曲：盖草洒水后，关闭门窗，微生物开始在表面繁殖，品温升高，夏季经5-6天，冬季经7-9天，曲胚堆内温度达60左右，曲胚表面出土霉斑，可进行第一次翻曲，再过一周左右，翻第二次，目的调节曲块的温、湿度。啤酒的度数:不表示乙醇的含量，而是表示啤酒生产原料，也就是麦芽汁的浓度，以12度的啤酒为例，是麦芽汁发酵前浸出物的浓度为12(重量比)。白酒的度数：乙醇的体积百分比，通常是以20时的体积比表示的.