微生物工程及设备 考试.doc

1、原生质体融合：将遗传性状不同的两种菌(包括种间、种内及属间)融合为一个新细胞的技术。即实现遗传重组。 2、前体：某些化合物加入到发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程结合到产物分子中去，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而有较大的提高。这类小分子物质称为前体。3、种子培养基：满足菌种生长用的。营养丰富，氮源、维生素比例较高。4、呼吸熵：指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳的量与吸收氧气的量的比值。一般来说，完全以葡萄糖为底物进行有氧呼吸的呼吸熵是1，以葡萄糖为底物但含无氧呼吸的呼吸熵大于1，而以脂肪为底物进行有氧呼吸，呼吸熵就小于1，这是脂肪中C、H高而O相对少的缘故。呼吸商RQ：微生物在代谢过程中所形成的二氧化碳与所消耗的氧的比率成为呼吸商。5、促进剂：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p86。6、发酵热：发酵过程中释放出来的净能量（J/m3h），由产热因素和散热因素两方面所决定。7、溶氧传质系数:p1058、分批发酵: 指一次投料、一次接种、一次收获的间歇培养方式。即是在一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式。在这一过程中，除了氧气、消泡剂及控制pH的酸或碱外，不再加入任何其它物质。 发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖。9、生长部分关联型:微生物生长与产物合成是分开的.。特点为：第一时期：菌体迅速增长，产物形成很少或无；第二时期：产物高速形成，生长可能有第二峰；碳源利用出现两高峰。（部分相关）10、临界溶氧浓度：临界氧浓度，指在好氧发酵中，满足微生物呼吸的最低氧浓度。得分二、选择题 （102分）1、发酵工程的第一个重要工作是从混杂的微生物群体中选择优良的单一纯种，获得纯种的方法不包括：（ c ）A.根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基B.根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子C.利用高温高压消灭不需要的杂菌D.根据微生物对抗生素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗生素2、下表为某培养基的配方，有关叙述正确的是（ B ）成分蛋白胨葡萄糖K2HPO4伊红美蓝蒸馏水含量10g10g2g0.4g0.065g1000mLA、从化学成分看该培养基属于合成培养基，从用途看该培养基属于鉴别培养基B 、培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖，属于氮源的物质是蛋白胨C 、该培养基缺少能提供生长因子的物质 D 、该培养基PH调好后就可以接种菌3、生产实践中配制微生物发酵所需要的培养基时，一般遵循“经济节约”的原则。如“以野(野生植物)代家(栽培植物)”、“以纤(秸秆)代糖(淀粉)”、“以氮(非蛋白氮)代朊(蛋白氮)”、“以烃代粮”等。下列表述不正确的是( A ) A“以野代家”培养微生物时，需要加入更多的生长因子B“以纤代糖”能为某些微生物的生长提供碳源和能源 C“以氮代朊”是因为铵盐、硝酸盐等是微生物常用的氮源 D“以烃代粮”培养的微生物可以用于净化被石油污染的海域4、下面关于连续培养的说法中，叙述不正确的是（A ）A.恒化连续培养的控制对象是菌体密度B.恒浊连续培养中微生物菌体以最高生长速率生长C.恒化连续培养的产物是不同生长速率的菌体D.恒浊连续培养无生长限制因子5、下面关于微生物最适生长温度判断，正确的是（ A ）A. 微生物群体生长繁殖速度最快的温度B. 发酵的最适温度C. 积累某一代谢产物的最适温度D. 无法判断6、配料较粗，营养丰富，完全，C/N合适，原料来源充足，质优价廉，成本低，有利于大量积累产物。这些是（ D ）的一般特点。A选择培养基B保藏培养基C种子培养基D发酵培养基7、生物反应器间歇操作, 在发酵过程中,不断进行通气(好氧发酵)和为调节发酵液的pH而加入酸碱溶液外, 与外界没有其它物料交换。这种培养方式操作简单, 是一种最为广泛使用的方式, 称之为（ D ）。A连续发酵B半连续发酵 C补料分批发酵D分批发酵8、菌体的倍增时间是（ B ）增加一倍所需要的时间。A细胞质量B菌体浓度 C菌体种类D呼吸强度9、在发酵工艺控制中，主要是控制反映发酵过程中代谢变化的工艺控制参数，其中物理参数包括：( A )A温度B罐压 C搅拌转速和搅拌功率D空气流量E菌体接种量10、( A ) 是一类微生物维持正常生长不可缺少的，但自身不能合成的微量有机化合物。A生长因素B碳源 C氮源D微量元素得分三、填空题 （101分）1、氧的传质方程为OTR= KLa (C* - CL)，其中C*为与气相中氧分压相平衡的液相中的氧饱和浓度_，KLa为_体积氧传递系数_；通常采用_亚硫酸盐氧化法_法测定KLa。2、单位时间内单位体积培养液中微生物摄取氧的量称作_摄氧率_；3、Monod方程 m = mmax S / (KS + S) 中，mmax为 _最大比生长速率_，S为_限制性基质浓度_，KS为_饱和常数_；4、常用聚醚类消泡剂是_ 聚氧丙烯甘油_或 _聚氧乙烯氧丙烯甘油_ _。5、在原生质体融合育种中常用的促融剂是_聚乙二醇_。得分四、问答题 （58分）1、 简述发酵培养基的主要成份有哪些？举例说明各主要成份中的一些常用物质。（1） 碳源 糖类:葡萄糖、糖蜜和淀粉糊精等. 油脂:油和脂肪. 有机酸:如乳酸、柠檬酸、乙酸等. 低碳醇等:正烷烃特殊情况下（如碳源贫乏时），蛋白质水解物或氨基酸等也可被微生物作为碳源使用。（2） 氮源p83-84（3） 无机盐磷酸盐、硫酸镁、钾盐（4） 微量元素p85（5） 特殊生长因子:玉米浆, 麸皮水解液, 糖蜜,酵母膏，酵母粉等（6） 促进剂p86（7） 前体苯乙酸及其衍生物,苯氧乙酸,氯化物,正丙醇,丙酸盐,(8)水2、简述发酵过程溶氧控制策略及主要方法？P1073、简述发酵过程中影响pH变化的因素有哪些？如何进行发酵过程的pH控制？（1）答：1、发酵过程中pH的变化生长阶段：此时，微生物调节培养基pH的能力惊人，所以培养开始时发酵液pH的影响是不大的。 生成阶段：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。 自溶阶段： pH上升，发酵后期，pH上升。2、 引起pH下降的因素碳源过量：特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。 消泡剂添加过量生理酸性物质的存在3、引起pH上升的因素氮源过多：无机/有机氮源的代谢起到提高pH的作用。生理碱性物质的存在中间补料，碱性物质添加过多当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升，是补料的标志之一。（2）1、选择原则：既有利于微生物的生长，又可以做大限度的获得高产。最适pH与微生物生长，产物形成之间的相互关系有四种类型：菌体比生长速率和产物比生产速率QP的最适pH在一个相似的较宽的范围内（比较容易控制）； 较宽、QP范围较窄，或较窄、QP较宽（难控制，应严格控制）；和QP对pH都很敏感，其最适pH相同（和Q 应严格控制）； 更复杂，和QP对pH都很敏感，并有各自的最适pH（难度最大）；2、调节调节基础培养基的配方 调节碳氮比（C/N） 添加缓冲剂补料控制 直接加酸加碱 补加碳源或氮源4、简述发酵过程控制的主要参数有哪些？答：1、按参数性质分物理参数：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2、按检测手段分直接参数：能反映过程中菌体的生理代谢状况的参数，可通过传感器等测量仪器直接测量。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、菌体浓度。间接参数：不能直接测量的，需根据基本参数通过计算求得的参数，如摄氧量、体积溶氧系数等5、简述对微生物菌种进行诱变育种的主要步骤有哪些？P53五、综合题 （115分）下面是一种药用真菌发酵生产虫草素的培养基配方：磷酸二氢钾2 g、硫酸镁1 g、柠檬酸铵1 g、葡萄糖30 g、蛋白胨3 g、维生素B1 50 mg，马铃薯200g (浸出液)，加水定容至1000 ml，pH 7.0。请设计一种实验方案，优化该培养基配方，提高虫草素产率。(1) ：多性蛋白脐10g，葡萄糖50g，磷酸氢二钾1g，硫酸镁0.5g，生长素0.5g，琼脂20g，加水1000mL，pH：5.0。 加富培养基 ()：蛋白脯40g，培养基设计与优化的大致步骤：1）根据前人的经验和培养基配制的基本理论，初步确定可能的成分；2）通过单因子实验确定最为适宜的培养基成分；3）通过多因子实验确定各成分的最适浓度单因子实验比较简单。对于多因子实验，为了通过较少的实验次数获得所需的结果，常采用一些合理的实验设计方法，常用的有正交实验设计、响应面分析等。1、 正交实验设计是研究多因素多水平的一种设计方法，是一种高效、快速、经济的实验设计方法。例如作一个三因素三水平的实验，按全面实验要求，须进行33=27种组合的实验，若按正交表安排实验，只需作9次，