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微生物制药工艺试题标签： 仅供参考 2009-12-02 11:15 11在青霉素工业发酵中，国内生产上采用的氮源是（ ）A花生饼粉 B麸皮粉 C玉米胚芽粉 D尿素 12沉淀和结晶的共同过程都是（ ）A新相（固相）形成的过程 B都是先形成过饱和溶液 C产生晶核 D晶体生长 13在影响乳浊液稳定性的下列因素中，哪个最重要（ ）A界面上形成保护膜 B液滴要带电 C介质的粘度 D以上皆不是14溶剂萃取法的理论基础是分配定律，分配定律的是用条件不包括（ ） A必须是稀溶液 B必须是浓溶液 C溶质对溶剂的互溶度没有影响 D溶质在两相中须以同一种分子类型存在，不发生缔合或离解。15在结晶过程中，当过饱和度增加时对成核速度和晶体生长速度的影响，以下说法正确的是（ ）成核速度和晶体生长速度都增加成核速度和晶体生长速度都减少成核速度和晶体生长速度都增加，但成核速度增加更快晶体生长速度增加快晶体的质量不包括（）晶体的大小晶体的形状晶体的密度晶体的纯度硅胶活性的强弱与（）有关。自由水含量的高低结构水含量的高低温度溶液的酸碱性加入三聚磷酸钠不可以除去发酵液中的哪种金属离子（）镁离子钙离子三价铁离子钾离子19下列哪种是按照培养基组成物质的纯度进行分类的（ ）A合成培养基 半合成培养基 天然培养基 B固体培养基 半固体培养基 液体培养基 C孢子培养基 种子培养基 发酵培养基 D以上皆不对20哪个地方产的大豆质量最佳，含胱氨酸和蛋氨酸（ ）A东北 B华北 C江南 D西北 一、判断题（打对或错号，每题2分共20分）1青霉素的分配系数随溶液的PH值减小而增大。（ ）2蒸发的方式自然蒸发和沸腾蒸发（ ）3常用的干燥方法有减压干燥、气流干燥、喷雾干燥等，此外还有冷冻干燥和红外干燥也经常使用。（ ）4紫外线灭菌主要用于空气和物体的表面灭菌，还能用于玻璃容器中物品的灭菌。（ ）5强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂的使用均不受溶液PH值的限制（ ）6青霉素的分配系数（在醋酸戊脂/水中）随溶液PH值的减小而增大。（ ）7次级代谢产物的合成速率与产生菌的生长速率呈相反关系，因而葡萄糖促进菌体生长，抑制产物合成。（ ）8硅胶、氧化铝、碳酸钙和活性炭均属于无机吸附剂（ ）9优良种子的特征主要有：产量高、生长快、生产能力稳定和数量充足（ ）抗噬菌体菌株的选育方法有自然选育和诱变育种（）二、名词解释（每题3分共9分）1重结晶2离子交换法3沉淀法三、简答题（11分）1请写出目前常用的青霉素钠盐的生产方法。2发酵罐染菌如何判断？微生物制药工艺试题标签： 仅供参考 2009-12-02 11:13 微生物制药工艺试卷（）一、填空题（每空分共分） 1无菌检查的方法有肉汤培养法，斜面培养法和双碟培养法，其中以 和 配合镜检最为常用。2一般来说青霉素细胞在生长发育过程中按其生长特征可分为6个时期，其中 期的菌丝合成青霉素的能力最强。3发酵过程中的中间分析项目有 、 、基质浓度、菌丝浓度和发酵液粘度。4抗噬菌体菌株的选育方法有 和 两种。5培养基和发酵液设备的灭菌方法有 、 和 。6培养基的主要成分有 、 、无机盐和微量元素、前体、抑制剂、促进剂和水。7下游加工过程可分为 、 、 。8常有的提取方法有 、 、 、溶剂萃取法和超滤法。发酵液中杂质种类很多，其中对提炼影响最大的是 和 等胶状物。二、单向选择题（每题只有一个最佳选项，每题分共分）1在萃取过程中青霉素、新霉素、创新霉素以（ ）状态存在时才能从水相中转入溶剂相。A游离酸 B游离碱 C盐 D以上皆不是2青霉素钾盐在使用过程中病人感觉到很疼痛的原因是（ ）A青霉素的降解产物 B钠离子 C钾离子 D以上皆不对3按照1977年我国石化部颁布的离子交换树脂命名法001x7树脂第一位数字“0”的意义是（ ）A表示树脂的交联度是0 B表示树脂的分类属于强酸性 C表示树脂的骨架是苯乙烯型 D表示顺序号4树脂在使用一段时间后其交换能力逐渐下降，出口软水的硬度也逐渐升高，此时需用（ ）A 10%氯化钠溶液 B 10%氢氧化钠溶液 C 10%碳酸钠溶液 D 10%硫酸钠溶液5培养剂和发酵设备的灭菌方法不包括（ ）A空罐灭菌 B实罐灭菌 C连续灭菌 D紫外线灭菌6对抗生素产生菌来说，（ ）作碳源效果最差。A多糖 B寡糖 C葡萄糖 D双糖7磷是微生物生长繁殖的必须元素，浓度为（ ）时，能支持细胞的生长，但一般当浓度超过10mmol/L时，能抑制许多抗生素的生物合成。A小于10mmol/L B大于0.3mmol/L C 300mmol/L D 0.3-300mmol/L8在发酵进程中了解发酵菌体的生长及代谢产物合成情况的最好途径就是对发酵过程进行（ ）A中间分析 B PH值测定 C温度测量 D发酵产物代谢含量的测定9在发酵过程中能够产生热量的有（ ）A 生物热 B 显热 C蒸发热 D 辐射热10目前，在国内青霉素的生产中普遍使用的青霉素生产菌是（ ）A黄孢子丝状菌 B绿孢子丝状菌 C 绿孢子球状菌 D白孢子球状菌一、名称解释1、前体 指某些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，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。2、发酵生长因子 从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子3、菌浓度的测定 是衡量产生菌在整个培养过程中菌体量的变化，一般前期菌浓增长很快，中期菌浓基本恒定。补料会引起菌浓的波动，这也是衡量补料量适合与否的一个参数。4、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5、分批培养 ：简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。6、接种量 ： 移入种子的体积接种量 接种后培养液的体积7、比耗氧速度或呼吸强度 单位时间内单位体积重量的细胞所消耗的氧气，mmol O2g菌-1h-18、次级代谢产物 是指微生物在一定生长时期，以初级代谢产物为前体物质，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质过程，这一过程的产物，即为次级代谢产物。9、实罐灭菌 实罐灭菌（即分批灭菌）将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备加热至灭菌温度后维持一定时间，在冷却到接种温度，这一工艺过程称为实罐灭菌，也叫间歇灭菌。 10、种子扩大培养 ：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。11、初级代谢产物 是指微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所需要的物质和能量的过程。这一过程的产物即为初级代谢产物。12、倒种 ：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。 P 14713、维持消耗（m） 指维持细胞最低活性所需消耗的能量，一般来讲，单位重量的细胞在单位时间内用于维持消耗所需的基质的量是一个常数。14、产物促进剂 是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂15、补料分批培养 ：在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种方法很多。 16、发酵热 ：所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。什么叫净热量呢？在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。发酵热引起发酵液的温度上升。发酵热大，温度上升快，发酵热小，温度上升慢。17、染菌率 总染菌率指一年发酵染菌的批（次）数与总投料批（次）数之比的百分率。染菌批次数应包括染菌后培养基经重新灭菌，又再次染菌的批次数在内18、连续培养 ： 发酵过程中一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液，使发酵罐内的体积维持恒定。达到稳态后，整个过程中菌的浓度，产物浓度，限制性基质浓度都是恒定的。 19、临界溶氧浓度 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度20、回复突变 由突变型回到野生型的基因突变21、种子 见种子扩大培养22、培养基 广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长 繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。23、发酵工程：利用微生物特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵于现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术集合并发展起来的发酵技术。二、填空题1、 微生物发酵培养（过程）方法主要有 分批 培养、补料分批 培养、连续 培养、半连续 培养四种。2、 微生物生长一般可以分为：调整期、对数期、稳定期和衰亡期。3、 发酵过程工艺控制的只要化学参数 溶解氧、PH、核酸量等.4、 发酵过程控制的目的就是得到最大的比生产率和最大的得率。5、 菌种分离的一般过程 采样、富集、分离、目的菌的筛选。6、 富集培养目的就是让 目的菌 在种群中占优势，使筛选变得可能。7、 根据工业微生物对氧气的需求不同，培养法可分为 好氧培养 和 厌氧培养 两种。8、 微生物的培养基根据生产用途只要分为 孢子 培养基、种子 培养基和发酵培养基。9、 常用灭菌方法：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌10、 常用工业微生物可分为： 细菌、 酵母菌、 霉菌、 放线菌四大类。11、 发酵过程工艺控制的代谢参数中物理参数 温度、压力、搅拌转速、功率输入、流加数率和质量 等12、 环境无菌的检测方法有：显微镜检查法、肉汤培养法、平板培养法、发酵过程的异常观察法等13、 染菌原因： 发酵工艺流程中的各环节漏洞和发酵过程管理不善两个方面。14、 实验室中进行的发酵菌液体发酵方式主要有四种：试管液体培养、浅层液体培养、摇瓶培养、台式发酵罐15、 发酵高产菌种选育方法包括 （自然选育）、（杂交育种）、（诱变育种）、（基因工程育种）、（原生质体融合）。16、 发酵产物整个分离提取路线可分为：预处理、固液分离、初步纯化、精细纯化和成品加工加工等五个主要过程。17、 发酵过程主要分析项目如下 ：pH、排气氧、排气CO2和呼吸熵、糖含量、氨基氮和氨氮、磷含量、菌浓度和菌形态。18、 微生物调节其代谢采用 酶活性、酶合成量、细胞膜的透性。19、 工业微生物菌种可以来自 自然分离，也可以来自从微生物 菌种保藏机构 单位获取。20、 发酵工业上常用的糖类主要有 葡萄糖、糖蜜。21、 工业发酵方式根据所用菌种是单一或是多种可以分为 单一纯种 发酵和 混合 发酵。22、 种子及发酵液进行无菌状况控制常用的方法 显微镜检测法、酚红肉汤培养基法、平板画线培养法、发酵过程的异常观察法。23、 菌种的分离和筛选一般分为 采样、富集、分离、目的菌的筛选步骤。24、 菌种的分离和筛选一般可分为。25、 常用灭菌方法有：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌三、问答题1、发酵工程的概念是什么？发酵工程基本可分为那两个大部分，包括哪些内容?答：发酵工程是利用微生物特定性状好功能，通过现代化工程技术生产有用物质或其直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的发酵技术。也可以说是渗透有工程学的微生物学，是发酵技术工程化的发展，由于主要利用的是微生物发酵过程来生产产品，因此也称为微生物工程。 一.发酵部分: 1.菌种的特征和选育 2.培养基的特性，选择及其灭菌理论 3发酵液的特性 4.发酵机理。 5.发酵过程动力学 6.空气中悬浮细菌微粒的过滤机理 7.氧的传递。溶解。吸收。理论。 8.连续培养和连续发酵的控制 二.提纯部分 1.细胞破碎，分离 2.液输送，过滤. 除杂 3.离子交换渗析，逆渗透，超滤 4.凝胶过滤，沉淀分离 5溶媒萃取，蒸发蒸馏结晶，干燥，包装等过程和单元操作 2、现代发酵工程所用的发酵罐应具备那些特征？答：（1）、发酵罐应有适宜的径高比。罐身较长，氧的利用率较高；（2）、发酵罐应能承受一定的压力。因为发酵罐在灭菌和正常工作时，要承受一定的压力（气压和液压）和温度；（3）、发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合，实现传质传热作用，保证微生物发酵过程中所需的溶解氧；（4）、发酵罐内应尽量减少死角，避免藏污纳垢，保证灭菌彻底，防止染菌；（5）、发酵罐应具有足够的冷却面积；（6）、搅拌器的轴封要严密，以减少泄露。3、微生物发酵的种子应具备那几方面条件？答:（1）、菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长，迟缓期短。（2）、生理性状稳定。（3）、菌体总量及浓度能满足大量发酵罐的要就。（4）、无杂菌污染。（5）、保持稳定的生产能力。4、发酵工业上常用的氮源有那些，起何作用？答：氮源主要用于构成菌体细胞物质（氨基酸，蛋白质、核酸等）和含氮代谢物。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的变化如： (NH4)2SO4 2NH3 + 2H2SO4 NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH 无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺，若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。 所以选择合适的无机氮源有两层意义： 满足菌体生长 稳定和调节发酵过程中的pH2、有机氮源来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟。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。有机氮源成分复杂可以从多个方面对发酵过程进行影响，而另一方面有机氮源的来源具有不稳定性。所以在有机氮源选取时和使用过程中，必须考虑原料的波动对发酵的影响5、发酵产品的生产特点是什么，什么是种子扩大培养，其任务是什么？答： （2）、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。（3）、种子扩大培养的任务： 现代的发酵工业生产规模越来越大，每只发酵罐的容积有几十立方米甚至几百立方米，要使小小的微生物在几十小时的较短时间内，完成如此巨大的发酵转化任务，那就必须具备数量巨大的微生物细胞才行。（1）发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。其主要特点如下： 1，发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件也比较简单。 2，发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这特性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。 3，发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单的代谢产物。 4，由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。 5，发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如果污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济损失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的关键。 6，微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。 7，工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快，开可以取得显著的经济效益。 基于以上特点，工业发酵日益引起人们重视。和传统的发酵工艺相比，现代发酵工程除了上述的发酵特征之外更有其优越性。除了使用微生物外，还可以用动植物细胞和酶，也可以用人工构建的“工程菌来进行反应；反应设备也不只是常规的发酵罐，而是以各种各样的生物反应器而代之，自动化连续化程度高，使发酵水平在原有基础上有所提高和和创新。发酵产品的生产特点： 一般操作条件比较温和；以淀粉、糖蜜等为主，辅以少量有机、无机氮源为原料；过程反应以生命体的自动调节方式进行；能合成复杂的化合物如酶、光学活性体等；能进行一些特殊反应，如官能团导入；生产产品的生物体本身也是产物，含有多种物质；生产过程中，需要防止杂菌污染；菌种性能被改变，从而获得新的反应性能或提高生产率。6、培养成分用量的确定有什么规律？答： （1）、参照微生物细胞内元素的比例确定。培养基的成分配比虽然千差万别，但都是用来培养某种微生物的，而不同类型的微生物细胞的成分比例其实是有一定规律的。这些规律可以在很大程度上知道培养基的基本成分配比的选择。 不同种类的微生物内某种成分的含量其实是比较稳定的。培养基最终会被微生物吸收利用，因此其成分比例可以参考该种微生物的成分比例，至少可以作为一个重要依据。另外，尽管不同种类的微生物的成分比例有一定的差异，但还是有一定共性的。所以培养基中这集中营养成分不管由什么具体物质提供，其用量基本上也符合这种关系。（2）参照碳氮比确定。如果培养基中碳源过多，不利产物的合成。同样碳源过少或氮源过少对发酵的影响也是不利的。不同种微生物碳氮比差异很大，既是同种微生物在其不同生理时期对碳氮比要求也有不同，所以最适碳氮比要通过试验确定，一般在100：（120）之间。（3）、其他因素。培养基中一些用量极少的物质一般要严格控制，不能过量。例如，维生素、微量元素、某些生长因子、前体等。具体用量要通过试验确定。培养基中的一些成分的比例会影响培养基的某些理化性质，这时要引起重视。 7、叙述防止发酵菌种退化的具体条件措施有那些？答：（1）控制传代次数：尽量避免不必要的移种和传代，并将必要的传代降低到最低限度，以减少细胞分裂过程中所产生的自发突变几率。（2）创造良好的培养条件：如在赤霉素生产菌G.fujikuroi的培养基中，加入糖蜜、天冬酰胺、谷氨酰胺、5-核苷酸或甘露醇等丰富营养物时，有防止衰退效果。（3）利用不易衰退的细胞传代：对于放线菌和霉菌，菌丝细胞常含有几个细胞核，因此用菌丝接种就易出现衰退，而孢子一般是单核的，用于接种就可避免这种现象。（4）采用有效的菌种保藏方法（5）合理的育种：选育菌种是所处理的细胞应使用单核的，避免使用多核细胞;合理选择诱变剂种类或增加突变位点，以减少分离回复突变；在诱变处理后及分离提纯化，从而保证保藏菌种的纯度。（6）、选用合适的培养基 在培养基中添加某种化学物质可以防止菌种退化。或者选取营养相对贫乏的培养基在菌种保藏培养基，限制菌株的生长代谢减少变异反而发生从而防止菌种的退化。 8、如何选择最适发酵温度？答：1、根据菌种及生长阶段选择。微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要求的温度范围也不同。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。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。2、根据培养条件选择。温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。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。3、根据菌生长情况菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些。培养条件适宜，如营养丰富，通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。总的来说，温度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度。9、不同时间染菌对发酵有什么影响，染菌如何控制？答：（1）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。（2）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。在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。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 ：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。（4） 发酵后期染菌：发酵后期发酵液内已积累大量的产物，特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产影响不大。如果染菌严重，又破坏性较大，可以提前放罐。发酵染菌后的措施：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。l 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。l 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10、发酵级数确定的依据是什么？答：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谷氨酸：三级发酵一级种子（摇瓶）二级种子 （小罐）发酵青霉素：三级发酵一级种子 （小罐）二级种子（中罐）发酵1、发酵级数确定的依据：级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响。2、级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一般2-4级。3、 在发酵产品的放大中，反应级数的确定是非常重要 的一个方面11、发挥菌种的最大生产潜力主要考虑那几点？12、什么是半连续培养，说明其优缺点。答：在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液（带放）称为半连续培养。某些品种采取这种方式，如四环素发酵优点 放掉部分发酵液，再补入部分料液，使代谢有害物得以稀释有利于产物合成，提高了总产量。缺点 代谢产生的前体物被稀释，提取的总体积增大13、发酵工程主题微生物有什么特点？答：发酵工程所利用的微生物主要是细菌、放线菌，酵母菌和霉菌特点：(1)对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力 (2)有极强的消化能力 (3)有极强的繁殖能力14、什么叫染菌，对发酵有什么影响，对提炼有什么危害？答：染菌：发酵过程中除了生产菌以外，还有其它菌生长繁殖染菌的影响：发酵过程污染杂菌，会严重的影响生产，是发酵工业的致命伤。l 造成大量原材料的浪费，在经济上造成巨大损失l 扰乱生产秩序，破坏生产计划。l 遇到连续染菌，特别在找不到染菌原因往往会影响人们的情绪和生产积极性。l 影响产品外观及内在质量发酵染菌对提炼的影响：染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和其它杂质。采用有机溶剂萃取的提炼工艺，则极易发生乳化，很难使水相和溶剂相分离，影响进一步提纯。采用直接用离子交换树脂的提取工艺，如链霉素、庆大霉素，染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面，或被离子交换树脂吸附，大大降低离子交换树脂的交换容量，而且有的杂菌很难用水冲洗干净，洗脱时与产物一起进入洗脱液，影响进一步提纯15、结合所学微生物发酵工程课程论述某个工业发酵产品的生产工艺流程（可画图说明），越详细越好。 答：培养基制备 、无菌空气制备 、菌种与种子扩大培养 、发酵培养 、通过化学工程技术分离、提取、精制。三、微生物菌种选育有哪些方法，优缺点。1. 生产中选育：利用微生物自然突变进行的菌种选育。优点：简单易行，可与生产同步进行。缺点：频率低，10-810-9 /次分裂。2.诱变选育：诱导微生物发生突变进行的菌种选育，包括诱变和筛选两个步骤。 优点：提高突变率，产生新基因，为菌种选育提供更多原始材料，缩短育种年限。 缺点：盲目性大，且突变大多是有害的，需处理大量样本。3.杂交育种：借助有性重组，使不同菌株的遗传物质得以交换（获优良性状集中的重组体）。 优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。缺点：时间长，需及时发现优良性状。4.原生质体融合育种：借助原生质融合技术实现遗传物质的交换优点：受限制小；重组频率高；遗传物质传递更充分；可先用理化因子处理； 其诱变率更高。缺点：技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。5.基因工程育种：定向育种，技术 含量高，应用面广 优点：缩短育种年限，目的性强，克服远缘杂交不亲合的障碍。缺点：技术条件高四、菌种改良的基本途径有那些。广义上说,菌种改良可描述为采用任何科学技术手段(物理、化学、生物学、工程学方法以及它们的各种组合)处理微生物菌种,从中分离得到能显示所要求表型的变异菌种。菌种改良的基本途径:突变和选择;基因重组(遗传重组)和基因工程(遗传工程)。2.1传统的(“经典的”)诱变及筛选是最常用的菌种改良手段。关键的第一步是用物理、化学或生物的诱变因子修改目的微生物的基因组(genome),产生突变型。微生物的自发突变频率在10-510-8之间,经诱变剂处理微生物细胞后,可大幅度提高突变频率,达到10-310-6,这比自发突变提高了上百倍。2.2基因重组(遗传重组)是菌种改良的另一重要途径凡采用杂交、接合、转化和转导等遗传学方法,把两个不同形状个体内的基因放在一起,经遗传交换(crossing over),重新组合后,改变遗传结构,形成新的遗传型个体的过程,称为基因重组或遗传重组。通过这种手段,增加优良性状的组合,或者导致多倍体的出现,从而获得性能优良的生产菌种,在工业微生物育种工作中占有重要地位。但是由于若干重要工业微生物的杂交、有性世代等尚未揭示,(如柠檬酸产生菌黑曲霉等有性生殖世代尚未发现),在很大程度上妨碍了杂交手段的实际应用。因此,与诱变育种相比,杂交育种的研究报导数量相对较少。2.3基因工程是工业菌种改良最具魅力、最有潜力的技术基因工程也称遗传工程、重组DNA技术,是现代生物技术的核心,以细胞外进行DNA拼接、重组技术为基础的基因工程,是以人们可控制的方式来分离和操作特定的基因。它能创造新的物种,能赋予微生物新的机能,使微生物生产出自身本来不能合成的物质,或者增强它原有的合成能力。凡由传统诱变和筛选以及重组育种技术能做到的任何事情,均可用基因工程来做到,但是基因工程做得更好,更有效,更容易成功。五、种子扩大培养的目的与要求及一般步骤？目的：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而获得一定数量和质量的纯种过程。种子扩大培养是为发酵罐的投料提供足够数量的代谢旺盛的种子。因为发酵时间的长短和接种量的大小有关，接种量大，发酵时间则短。将较多数量的成熟菌体接入发酵罐中，就有利于缩短发酵时间，提高发酵罐的利用率，并且也有利于减少染菌的机会。要求：菌种细胞的生产活力强，移种至发酵罐后能迅速生长，延缓期短；生理性状稳定；菌种总量及浓度能满足大量发酵罐的要求；无杂菌污染；保持稳定的生产能力。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。六 两种工业培养基灭菌方式（分批、连续）的比较1. 培养基的分批灭菌培养基的分批灭菌就是将配制好的培养基放在发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌的过程，通常也称为实罐灭菌。规模较小的发酵罐往往采用分批灭菌的方法。这种方法不需要其它设备，操作简单易行，故获得较普遍采用。其缺点是加热和冷却所需时间较长，增加了发酵前的准备时间，也就相应地延长了发酵周期，使发酵罐的利用率降低。所以大型发酵罐采用这种方法在经济上是不合理的。同时，分批灭菌无法采用高温短时间灭菌，因而不可避免地使培养基中营养成分遭到一定程度的破坏。但是对于极易发泡或粘度很大难以连续灭菌的培养基，即使对于大型发酵罐也不得不仍然采用分批灭菌的方法。分批灭菌仍被许多工厂采用。分批灭菌不需要专门的灭菌设备，投资少，对设备要求简单，对蒸汽的要求也比较低，且灭菌效果可靠，因此分批灭菌是中小型生产工厂经常采用的一种培养基灭菌方法。注意事项：确保设备的严密度是防止染菌的重要因素。因此，在空罐或实罐灭菌前，发酵罐及附属设备必须全面进行严密度检查，在确实无渗漏情况下才开始灭菌。灭菌时应注意温度与气压是否对应。培养基及发酵设备的灭菌包括分批灭菌（也称实罐灭菌或实消）、空罐灭菌（空消）、连续灭菌（连消）和过滤器及管道灭菌等。要保证分批灭菌的成功，必须有：（1）内部结构合理（主要是无死角），焊缝及轴封装置可靠，蛇管无穿孔现象的发酵罐；（2）压力稳定的蒸汽；（3）合理的操作方法。2. 培养基的连续灭菌连续灭菌也称连消。培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌，冷却后送人空消后的发酵罐的灭菌法。所谓空消，即空罐灭菌，指通入蒸气对末加培养基的空罐底部进行湿热灭菌。空消是配合培养基连续灭菌后使用的。注意事项：连续灭菌时料液在配料罐中配料后，由连消泵送人连消塔底端，料液在20 s-30 s内被蒸汽直接加热到灭菌温度126-132，内顶部流出，进入维持泵保温5min-7min，使罐压保持在0.4MPa，然后进人冷凝管冷却。一般冷却到40-50后送人预先空消好的贮藏罐内。灭完菌的培养基冷却时可采用喷淋冷却、真空冷却和薄板换热器几种方式，其过程均包括加热、维持和冷却。喷淋冷却能一次性冷却到发酵温度；真空冷却只能冷却到一定温度，需在发酵罐中继续冷却，此法可减少冷却用水，占地面积也少；板式换热器效率高，且利用冷培养胶作冷却剂，既冷却了热培养液又预热了冷培养液，节约用水利蒸汽。优缺点：分批灭菌优点：1.设备投资较少；2.染菌的危险性较小；3.人工操作较方便；4.对培养基中固体物质含量较多时更为适宜缺点：灭菌过程中蒸汽用量变化大，造成锅炉负荷波动大，一般只限于中小型发酵装置。连续灭菌优点：1.保留较多的营养质量；2.容易放大，较易自动控制；3.糖受蒸汽的影响较少；4.缩短灭菌周期；5.在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少；6.发酵罐利用率高，蒸汽负荷均匀。缺点：设备比较复杂，投资较大七、工业生产培养基设计原则及步骤 原则：（1）目的要明确，（2）营养要协调（3）理化适宜（PH等）（4）经济节约步骤： (1) 培养基成分的选择：选择应在对菌体及其产物的化学组成进行过分析(或查阅文献)，对其生理特征有了较深入了解的基础上进行。选出的培养基成分应尽可能具备以下特点: 能满足特定微生物生长和产物形成的营养需要。当原料不能为微生物直接利用时，要对原料进行适当的预处理、如谷物的粉碎，酶法或酸法水解。有适当的物理性状。许多不溶性成分(如淀粉、油饼粉等)会使培养基的粘度上升，对空气的利用、污染的控制等不利，对产品提取精制也有影响。国内外正在开展改进培养基质量的研究如将原料加工成可溶性成分含量较高的成品，或将固体成分液化，进行清液发酵。原科的起泡性能和过滤性能等也都在考虑范围之内。主要原料要价格便宜，来源充足，质量稳定。在可能的情况下应尽量采用非粮的代用品。(2) 培养基的配制：培养基的某些成分有时会出现沉淀。最常见的沉淀物是磷酸盐。在此情况下，应分别添加镁和磷，在低pH下保存。维生素之类的热不稳定成分应单独除菌和添加。(3) 限制因子的鉴定：限制因子的鉴定有平行分批培养法和恒化器脉冲技术两种方法。通过这两种方法测定出所需补加的营养物质的种类和添加量。(4) 培养基的优化：主要是根据由实验得到的数据来进行培养基的调整。主要有两种实验方法：恒化器脉冲技术同样是进行培养基优化研究的优良方法，应分别鉴定限制性营养物(碳、氮、磷、钾、镁、生长因子、微量元素等)，并确定它们的需要量；平行分批培养法也常用于培养基的优化试验，只是将各种组分的不同浓度按所有可能的方式组合起来，需要进行非常大量的试验。八、大规模生产前，种子的准备工作有哪些？如何判断其优越性？在发酵生产过程中，种子的准备工作大致有两个阶段：实验室种子制备阶段和生产车间种子制备阶段。实验室种子的制备实验室种子的制备一般采用两种方式：对于产孢子能力强的及孢子发芽、生长繁殖快的菌种可以采用固体培养基培养孢子，孢子可直接作为种子罐的种子，这样操作简便，不易污染杂菌。对于产孢子能力不强或孢子发芽慢的菌种，可以用液体培养法。生产车间种子制备实验室制备的孢子或液体种子移种至种子罐扩大培养，种子罐的培养基虽因不同菌种而异，但其原则为采用易被菌利用的成分如葡萄糖、玉米浆、磷酸盐等，如果是需氧菌，同时还需供给足够的无菌空气，并不断搅拌，使菌（丝）体在培养液中均匀分布，获得相同的培养条件。以及种子罐级数的确定种子质量判定标准1. 细胞或菌体菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观（色素、颗粒等）单细胞：菌体健壮、菌形一致、均匀整齐，有的还要求有一定的排列或形态；霉菌、放线菌：菌丝粗壮、对某些染料着色力强、生长旺盛、菌丝分枝情况和内含物情况好。2生化指标种子液的糖、氮、磷的含量和pH变化。3产物生成量在抗生素发酵中，产物生成量是考察种子质量的重要指标，因为种子液中产物生成量的多少间接反映种子的生产能力和成熟程度。4酶活力种子液中某种酶的活力，与目的产物的产量有一定的关联。九、常用的大规模生产，空气除菌的一些方法。空气除菌方法：1 辐射杀菌射线、射线、射线、紫外线等从理论上都能破坏蛋白质等生物活性物质，从而起到杀菌的作用。辐射灭菌目前仅用于一些表面的灭菌及有限空间内空气的灭菌，对于大规模空气的灭菌还无法应用。2 热杀菌空气进入发酵罐之前，一般匀需用压缩机压缩，提高压力。利用空气压缩时放出的热量进行保温灭菌。3 静电除菌利用静电引力吸附带电粒子而达到除尘灭菌的目的。悬浮于空气中的微生物，大多数带有不同的电荷，没有带电荷的微粒进入高压静电场时都会被电离成带电微粒，但对于一些直径小的微粒，所带的电荷很小，当产生的引力等于或小于气流对微粒布朗扩散运动的动量时，微粒不能被吸附而沉降，因此静电除尘对很小的微粒效率较低。4 介质过滤除菌依靠气流通过滤层时，基于滤层纤维的层层阻碍，迫使空气在流动过程中出现无数次改变气速大小和方向的绕流运动，从而导致微粒与滤层纤维间产生撞击、拦截、布朗扩散、重力和静电引力等作用，从而把微生物截留、捕集在纤维表面上，实现过滤目的。十、 影响微生物需氧的因素有哪些？ 如何调节摇瓶发酵的供氧水平？如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平？答：1、影响因素：不同的微生物对于氧的需求不同，供氧不足，会抑制好氧微生物的生长代谢。而兼性微生物如酵母、乳酸菌在无氧情况下，也能通过酵解获得能量。对绝对厌氧微生物来说氧则是一种毒害。微生物的耗氧速度常用单位质量的细胞(干重)在单位时间内消耗氧的量，即比耗氧速率(或呼吸强度)来表示。各种微生物的呼吸强度是不同的，并且呼吸强度是随着培养液中溶解氧浓度的增加而加强。细胞浓度直接影响培养液的摄氧率，随着细胞浓度的迅速增加，摄氧率也迅速增高，在对数生长期的后期达到峰值。 培养基的成分和浓度显著地影响微生物的摄氧率，在发酵过程中若进行补料或加糖，可使微生物的摄氧率为之增加。微生物呼吸强度的临界值还与一些培养条件如pH值、温度等有关。在一定范围内，温度越高，营养成分越多，临界值也相应增高。有毒物质的形成和积累如NH3、CO2等，如不能及时从培养液中排出，也会抑制微生物的呼吸。此外，挥发性中间物如糖代谢中挥发性有机酸，因大量通气而引起损失，会影响微生物的呼吸。2、供氧水平的调节：调节KLa（供氧系数）是最常用的方法，KLa反映了设备的供氧能力，一般来讲大罐比小罐要好。影响摇瓶KLa的因素：装液量和摇瓶机的种类装液量，一般取1/10左右，因此可以调节两者比例调节摇瓶发酵的供氧水平。在通气发酵罐中，全挡板条件下：（1）理论上：提高搅拌，调节KLa的效果显著（2）实际上：对于转速的调节有时是有限度的。通风的增加也是有限的，蒸发量大，中间挥发性代谢产物带走。（3）小型发酵罐和大型发酵罐调节KLa的特点：小型发酵罐，转速可调；大型发酵罐，转速往往不可调。因此调节通气搅拌发酵罐的供氧水平可以通过：搅拌 搅拌器可以从多方面改善通气效率，对物质传递的作用包括：可将通入培养液的空气打散成细小的气泡，防止小气泡的凝集，从而增大气液相的有效接触面积；使液体形成涡流，延长气泡在液体中的停留时间；增加液体的湍动程度，减少气泡外滞流液膜的厚度，从而减小传递过程的阻力；使培养液中的成分均匀分布。对于没有搅拌器的通气发酵罐，则是利用空气带动液体运动，产生搅拌作用。空气流量 在通气培养中，空气为微生物提供氧气外，还能带走发酵废气。实际上通气量的影响是有一定限度的，如果超过这一限度搅拌器就不能有效地将空气泡分散到液体中，而在大量空气泡中空转，发生“过载”现象。此时叶轮不能分散空气气流形成大的气泡，沿轴的周围逸出。当气流流量超过过载速度后，这时搅拌功率会大大下降，KLa也不能再提高。培养液性质的影响 在发酵过程中、微生物自身的生长繁殖和代谢可引起发酵液的性质，如密度、黏度、表面张力、扩散系数等的不断变化这些性质的变化都会影响氧的传递效率值。微生物生长的影响。消沫剂的影响 在发酵过程中加人的消沫剂，会分布在气液界面增大传递阻力，使氧的传递效率值下降。离子强度的影响。十一、准确判断发酵终点有什么好处？依据哪些参数来判断？好处：微生物工程的基本任务是高效地利用微生物的内生产能力，以较低能耗和物耗最大限度的生产生物产品，因此在实际生产过程中，通过对发酵过程的控制，准确的判定发酵的终点，对生产进行定性和定量的描述，以期达到对发酵过程进行优化，到达有效的生产。参数：十二、染菌对发酵有什么危害，对提炼有