发酵工程名词解释.doc

fermentation(发酵)：利用生物细胞（含动植物、微生物），在合适条件下经特定的代谢途径转变成所需产物菌体的过程。fermentation engineering(发酵工程)： 是发酵原理与工程学的结合，是研究由生物细胞（包括动植物、微生物）参与的工艺过程的原理和科学，是研究利用生物材料生产有用物质，服务于人类的一门综合性科学技术。bioengineering(生物工程)：以生物科学和生物技术为基础，结合化学工程，机械工程，控制工程，环境工程等工程科学，研究或发展利用生物体系或其中的一部分生产有益于社会的产品或达到一定社会目标的过程科学。广义上说是指运用生物科学知识及工程学的原理，开发利用生物材料为人类社会提供产品和服务的工程技术。狭义上是指以基因工程技术为核心的现代生物技术的总称biocatalyst(生物催化剂)：指传统发酵所利用的微生物外，还包括现在生物技术所利用的动植物细胞或细胞中的酶isolation of strain(菌种分离)：根据生产要求和菌种特征性采用各种不同的筛选方法从众多的杂菌种分离出所需的性能良好的纯种Strain breeding (菌种选育)：从分离筛选获得的有价值菌种中经过人工选育出各种突变体以大幅提高了菌种产生有价值的代谢产物的水平，改进产品质量，去除不需要的代谢产物或产生新代谢产物Nature breeding(自然选育)：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程Mutation breeding (诱变育种)：利用各种被称为诱变剂的物理因素和化学因素试剂处理微生物细胞提高基因突变率，再通过适当的筛选方法获得所需的高产优质植株Cross breeding(杂交育种)：通过杂交方法，将不同植株的遗传物质进行交换、重组，使不同菌株的优良性状集中在重组体中，克服长期诱变引起的生活力下降等缺陷Protoplast fusion(原生质体融合)：用酶分别酶解两个两个出发菌株的细胞壁，在高渗环境中释放出原生质，将他们混合，在助溶剂或电场作用下使他们互相凝聚，发生细胞融合，实现遗传重组Genetically engineered breeding(基因工程育种)：使用人为的方法将所需的某一供体生物的遗传物质DNA分子提取出来，在离体条件下进行切割，获得代表某一性状的目的基因，把该目的基因与作为载体的DNA分子连接起来，然后导入某一受体细胞中，让外来的目的基因在受体细胞中进行正常的复制和表达，从而获得目的产物Culture preservation/maintenance of culture(菌种保藏)：根据菌种的生理生化特点，人为创造条件使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异Degeneration of culture/strain deterioration(菌种退化)：通常是指在较长时期传代保藏后，菌株的一个或多个生理性状和形态特征逐渐减退或消失的现象Rejuvenation of culture(菌种复壮)：使衰退的菌种重新恢复原来的优良特性Inoculum enlargement(种子扩大培养)：指将保藏在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入固体试管斜面活化后，在经过摇瓶或静置培养，以及种子罐逐级扩大培养而获得发酵产量高、生产性能稳定、数量充足、不被杂菌和噬菌体污染的生产菌种的纯种制备过程Seed age(接种龄)：指种子罐中培养的菌丝体移入下一级种子罐或发酵罐式的培养时间Seed volume/inoculum size(接种量)：指移入种子液的体积和接种后培养液体积的比Fermentation industrial raw material(发酵工业原料)：通常以糖质或淀粉质等碳水化合物为主，加入少量有机氮源和无机氮源，只要不含毒物，一般无精制的必要Fermentation medium(发酵培养基)：是指提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的，按照一定的比例配置的多种营养物质的混合物Growth factor(生长因子)：具有刺激细胞生长活性的因子。一类通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，调节细胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽类物质Precursor(前体)：某些化合物被加入培养基后能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，取能提高产物的产量Accelerant产物促进剂：一类能影响微生物的正常代谢，或促进中间代谢产物的积累，或提高次级代谢产物的产量的物质Inhibitor抑制剂：一类能抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一代谢途径，以致可以改变微生物的代谢途径的物质Starch hydrolysis syrup(淀粉水解糖)：在工业生产上将淀粉水解成葡萄糖后所制得的糖液称为淀粉水解糖。主要是葡 萄糖Starch dextrinization/gelatinzation/pasting(淀粉的糊化)：淀粉颗粒由于受热吸水膨胀，晶体结构消失，便成糊状液体的现象Starch thinning(淀粉的液化)：利用液化酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖等，使黏度大为降低，流动性提高Compound reaction(葡萄糖的复合反应)：在淀粉的糖化水解过程中，生生的一部分葡萄糖受酸和热的催化作用，能通过糖苷键聚合，失掉水分子，生成二糖、三糖和其他低聚糖等的反应Catabolic reaction(葡萄糖的分解反应)：在淀粉水解过程中，一部分葡萄糖容易脱水分解成为5-羟基糠醛，后者因性质不稳定而分解成一线丙酸和甲酸等物质Sterilize(灭菌)：是采用物理或化学方法杀死或出去物料、空气、容器、器具等环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢、和孢子Heat resistance(热阻)：微生物对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件下的致死时间Relative heat resistance(相对热阻)：指微生物在某一特定条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值Batch sterilization(间歇灭菌)：就是将配置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Continuous sterilization(连续灭菌)：将配置好的培养基在通入发酵罐时进行加热、保温、降温的灭菌过程Sterilization by airfiltration(空气过滤除菌)：空气过滤所用的过滤介质，其间隙一般大于细胞颗粒，空气中的微生物菌体亦可靠气流通过滤层时，基于滤层的层层阻碍，迫使空气在流动过程中出现无数次改变气流速度大小和方向的绕行运动，从而导致微生物微粒于滤层纤维间产生撞击、拦截、布朗运动、重力及静电引力的运动从而把微生物颗粒截留、捕集在纤维表面上，实现过滤的目的Intensity of respiratory/oxygen quotient(呼吸强度)：指单位干菌体在单位时间内所吸取的氧量Oxygen saturation(耗氧速度)：指单位体积的培养液在单位时间内的吸氧量Critical value of dissolved oxygen concentration(临界氧浓度)：指微生物的耗氧速率受对氧浓度的影响，各种微生物对发酵液中溶解氧浓度的最低要求Optimal synthetic biology oxygen concentration生物合成最适氧浓度：使微生物生长和代谢速率所需的氧最适浓度Oxygen transfer sfficiency(氧传递效率)：在单位时间内，氧气从空气气泡传递到微生物内的量Microbial fermentation mechanism（微生物发酵机理）：微生物通过其代谢活动，利用基质合成人们所需要的产物的内在规律Metabolic control fermentation（代谢控制发酵）：人为地改变微生物代谢调控机制，使用中间代谢产物过量积累。Biological oxidation(生物氧化)：生物氧化就是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称Constiutive enzyme(组织酶)：是菌体生长繁殖所必须的酶系，他的产生一般不受培养基成分影响Inducible enzyme（诱导酶）：是仅当培养基中含有一定量的诱导物时才能形成，以适应底物的特殊需要Enzyme synthesis repression (酶的合成阻遏)：在某些代谢途径中，末端产物过量会阻遏酶的合成由此来调节代谢速率，减少末端产物合成这种现象叫Terminal repression(末端代谢产物阻遏)：由于某些代谢途径中的末端产物过量积累而引起酶合成的阻遏称为Catabo;ite repression(分解代谢产物阻遏)：当微生物细胞所处的环境中同时存在可利用的两种底物时，一种先被利用或利用较快的底物会阻遏另一种底物有关酶的的合成Glucose effect/glucose repression(葡萄糖效应)：葡萄糖的分解代谢产物阻遏了分解利用乳糖等其他糖类的有关酶的合成这种阻遏Regulatory enzyme(调节酶)：是指对代谢途径的反应速度起调节作用的酶，他们的分子一般具有明显的活性部位和调节部位。位于一个或多个代谢途径内的一个关键部位的酶，他的活性可因调节剂结合而改变。有调节代谢反应的功能，调节酶一般可分为别构酶和共价调节酶Energy charge(能荷)：是一个人为设定的，能表示细胞能量状态的参数，是生产或利用高能磷酸根的代谢途径的主要调节因素Isoenzyme(同工酶)：来源于同一种系、机体、或细胞的同一种酶具有不同的形式。催化同一化学反应而 化学组成不同的一组酶Primary metabolite(初级代谢产物)：是指微生物生产的，生长和繁殖所必须的物质Secondary metabolite(次级代谢产物)：是指由微生物产生的，与微生物生长和繁殖无关的一类物质Forked intermadiate metabolite(分叉中间体)：糖代谢中间体，即可用来合成初级代谢产物，又可用来合成次级代谢产物的中间体，Glycolysis(糖酵解)：葡萄糖经过1,6-二磷酸果糖生成3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛再降解生成丙酮酸并产生ATP的代谢过程Pasture effect9巴斯德效应：再好氧条件下，酵母发酵能力降低的现象。第一个调节点是磷酸果糖激酶，此酶是变构酶，它受ATP柠檬酸及其他高能化合物所抑制，受ADP、AMP激活fermentation kinetics发酵动力学：是研究各种环境因素与微生物代谢活动之间的相互作用随时间变化的规律的科学。以研究发酵过程的反应速率和环境因素对速率的影响为主要内容。通过发酵动力学的研究，可进一步了解微生物的生理特征，菌体生长和产物形成的合适条件，以及各种发酵参数之间的关系，为发酵过程的工艺控制、发酵罐的设计放大和用计算机对发酵过程的控制创造条件intrinsic kinetics/ mi-crokinetics本征动力学/微观动力学：又称微观动力学、反应固有动力学（相对于表观动力学而言），是指排除流动、传质、传热等传递过程影响条件下的反应动力学，描述化学反应本身的规律。相应的反应速率和速率方程，称为本征反应速率和本征速率方程。反应器动力学/宏观动力学：batch fermentation分批发酵：采用单罐深层粉批发酵，机制一次性装入罐内，在适宜条件下接种进行反应，经过一定时间后，将全部反应物取出fed-batch culture补料分批发酵：是指在分批发酵培养过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基continuous fermentation连续发酵：是在微生物培养到对数生长期时在发酵罐中一方面以一特定速度连续不断地流加新鲜培养基，另一方面又以同样速度连续不断地将发酵液排除，是发酵罐中微生物的生长和代谢活动始终保持旺盛的稳定状态而PH、温度、营养成分浓度、溶解氧等都保持一致，噬菌体维持在恒定生长速率下生长和发酵turbidostat恒浊器：一种连续培养微生物的装置。可以根据培养液中的微生物的浓度，通过光电系统观控制培养液的流速，从而使微生物高密度的以恒定的速度生长chemostat恒化器：它以恒定的速度流出培养液，使容器中的微生物生长繁殖始终低于最快生长速度。这种容器反映的是培养基的化学环境恒定bioreactor生物反应器：利用生物催化剂为细胞培养（或发酵）或酶反应提供良好的反应环境的设备Fermentation dye bacteria发酵染菌：是指在发酵培养过程中侵入了有碍生产的其他微生物1、发酵过程的特点答：1）发酵过程通常在常温下进行，一般操作条件比较温和，各种设备不用考虑防爆问题，对设备要求相对较低，还可是一种设备多种用途2）发酵生产所用的原料主要以农产品及其加工产品，属可再生资源3）发酵过程中的反应以生命体的自动调节方式进行数十个反应能像单一反应那样在单一生物器中进行4）发酵工业与其他工业相比，相对投资较少，见效较快具有经济和效能的统一性2、发酵工业生产流程：答：1）原料预处理2）培养基的配置3）发酵设备和培养基灭菌4）无菌空气的制备5）菌种的制备和扩大培养6）发酵7） 产品及分离提纯工艺3、发酵工业发展的历史进程、重要历史阶段和典型技术1）天然发酵阶段，从史前到19世纪 酿酒技术2）纯培养技术的建立，主要为19世纪末到20世纪30年代，德国利斯特科赫完成细菌纯培养技术3）通气搅拌发酵技术建立，1929年开始到1942年青霉素发酵生产成功4）代谢控制发酵和现代发酵技术的发展，木下祝郎发明代谢控制发酵技术，使谷氨酸发酵生产实现产业化4、诱变育种的一般过程性及注意事项答：过程为：1）出发菌株的选择 必须了解用作诱变的出发菌株的产量、形态、生理等方面的情况2）诱变剂的使用方法 右边的方法单一诱变剂处理和用两种以上的诱变剂处理菌种的复合诱变剂处理3）诱变剂的剂量选择 对不同微生物诱变剂的使用剂量不同一般突变率随剂量的增加而提高而后再提高则下降4）突变菌株的筛选 筛选要经过初筛和复筛过程才能得到所需的菌株5、种子应满足的条件：答：1）菌种的纯种培养物总量适宜，以保证发酵罐中有适当的接种量2）微生物菌种的生命力旺盛，移接到发酵罐中后能迅速生长利于缩短延滞期，提高发酵设备利用率3）菌种能保持稳定的生产性能，生理状态稳定4）无杂菌和噬菌体污染6、种子质量的判断标准：1）细胞或菌体 细胞种子要求菌体健壮、形态一致、均匀整齐，霉菌和放线菌要求菌丝粗壮，对某些染料着色能力强、生长旺盛，菌丝分支情况和内含物情况良好2）生化指标 种子液的糖、氮、磷含量的变化和PH变化噬菌体生长繁殖、物质代谢的反应3）产物生产 种子液中产物的生产量是多种发酵产品发酵中考察种子质量的重要指标4）酶活力 种子液中酶的活力可能与产物的合成能力有一定的关系，7、种子扩大培养的原因：答：由于现在发酵工业生产规模越来越大，发酵罐的容积从几十立方米到几百立方米8、发酵培养基应满足的条件答：发酵培养基既要使种子接种后能迅速生长，以达到一定的菌体浓度，有要使长好的菌体能迅速合成所需物。因此，发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有合成产物所需的特定元素、前体和促进剂等9、发酵培养基的组成有哪些：1）碳源2）氮源分为有机和无机3）无机盐和微量元素4）生长因子5）前体 直接在生物合成过程中结合到产物分子中去来促进产物合成6）产物促进剂 一类刺激因子可以影响微生物的正常代谢或促进中间产物的积累，或提高刺激代谢产物的产量7）抑制剂 抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一类代谢途径以致可以改变微生物的代谢途径10、为什么要进行淀粉水解，水解的方法有哪些？介绍其含义、优缺点大多数生产菌都不能直接利用或仅微弱利用淀粉，所以必须将淀粉质原料水解为葡萄糖等可发酵性糖类。水解的方法可根据采用的水解催化剂的不同分为：酸水解、酶水解法、酸酶结合水解法。酸水解法 以酸为催化剂，在高温高压下将淀粉水解为葡萄糖的方法。优点：该法具有生产工艺简单、设备简易、生产周期短、设备生产能力大等。缺点：对设备要求有耐腐蚀性、耐高温、耐高压，对淀粉原料要求严格必须是精制淀粉，淀粉乳浓度不能过高，而且淀粉副反应较多。酶水解法：利用液化酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖等在利用糖化酶将糊精或低聚糖近一步水解为葡萄糖。优点：淀粉水解是在酶的催化下进行，酶解反应条件温和，不需耐高温、耐高压、耐酸的设备，同时反应中不产生腐蚀性物质，对设备要求低；微生物酶的专一性强，效率高，淀粉水解副反应改善了劳动卫生条件；微生物酶的专一性强，效率高，淀粉水解副反应少；可在较高淀粉乳浓度下水解，水解液还原糖含量高；可采用粗原料，省去原料精加工工程可避免原料流失；由于微生物酶制剂中菌体细胞的自溶，是糖衣的营养物质较丰富，简化了发酵培养基。缺点是：生产周期较长；要求的设备较多，设备投资大；由于酶本身是蛋白质，易造成糖液过滤困难。酸酶结合水解法分为酸酶水解法和酶酸水解法。酸酶水解法是以酸为催化剂将淀粉水解成糊精和低聚糖，然后再用糖化酶将其水解成葡萄糖的工艺。优点是：液化速度快，可采用较高的淀粉乳浓度，提高生产效率，用酸量少产品颜色浅，容易质量高。缺点是对设备要求高，对淀粉原料要求高。酶酸水解法是将淀粉乳先用淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。优点是：采用粗原料淀粉，减少原料流失；生产交易控制，可采用较高淀粉浓度；生产周期短，提高生产效率；PH可控制稍高，减少淀粉水解副反应，糖液色泽较浅，质量较好。缺点是对设备要求较高11、如何确定分批灭菌和连续灭菌的灭菌时间，连续灭菌中维持罐的体积如何确定？分批灭菌过程包括升温、保温和降温三个阶段；连续灭菌过程配料-预热-加热-保温-降温分批灭菌和连续灭菌的优缺点分批灭菌的优点是在工业上，培养基的分批灭菌无需专门的灭菌设备，设备投资少，灭菌效果可靠对灭菌用蒸汽要求低0.3-0.2MPa表压；缺点是因其灭菌温度低，时间长而对培养基成分破坏大，其操作难于实现自动控制。连续灭菌的优点是对培养基破坏小，可实现自动控制，提高发酵罐的设备利用率，蒸汽用量平稳等特点，特别适合培养基较大的情况；缺点是对蒸汽压力要求较高，一般不小于0.45MPa；需要一组附加设备，设备投资大；采用连续灭菌，也要考虑到万一蒸汽压力不够时和灭菌不透时改用分批灭菌的设备余量。12、无菌空气的五个标准1）连续提供一定流量的压缩空气。发酵用无菌空气的VVM一般为0.1-2.0 2）空气的压强即表压为0.2-0.4MPa。较低的压强难于克服有效的阻力，过高的压强则是浪费 3）进入过滤之前，空气的相对湿度70%.对发酵而言，空气的温度越低越好，但太低的空气温度是以冷却能耗为代价的 4）压缩空气的洁净度，在设计空气过滤器时，一般取10-3为指标13、分析分析过滤除菌的过滤除菌机理，如何提高过滤除菌的效率？答：减少进口空气的含菌数量。具体方法有：选择正确进风口，压缩空气站应设在上风口；提高进口空气的采气位置，减少菌数和尘埃数；对压缩前的空气采用粗过滤预处理空气的压强即表压为0.2-0.4MPa。过低的压强难于克服下游的阻力，过高的压强则是浪费。设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高的过滤介质。针对不同地区，设计合理的空气预处理工艺流程，以达到除油、水和杂质的目的。14、控制发酵液中溶解氧的意义为了避免使产物合成处在限制氧的条件下，需考察每一种发酵产物的临界氧浓度和最适氧浓度，并使发酵过程保持在最适氧浓度；菌体生长过程从培养液中溶氧浓度的变化可以反映菌体的生长生理状态；溶氧作为发酵异常的指标15、影响氧传递速率的主要因素有哪些？（c:氧浓度 a：气液比表面积 Kl：氧传递系数）答：根据氧传递速率方程OTR=Kla(C-Cl)分析的影响推动力的因素温度TCC-Cl.溶质：无论电解质、非电解质还是混合溶液，CCC-Cl.溶剂：有机溶剂，CC-Cl，可通过合理添加有机溶剂来降低水的极性从而增加C.氧分压：氧分压CC-Cl，方法一：提高空气总压（增加罐压），方法二：保持空气总压不变，提高氧分压。影响a的因素.搅拌对a的影响：可使气泡在液体中产复杂的运动，延长停留时间，增大气体的截流率；搅拌的剪切作用使气泡粉碎，减少气泡、的直径。表面张力：阻止气泡的变化和粉碎，使a通气量：增大通气量可增加空气的截流率，使a但当增大到一定程度，若不改变搅拌速度，会降低搅拌功率，甚至发生空气“过载”现象，导致气泡的凝聚形成大气泡。.影响Kla的因素.设备参数：发酵罐的形状结构、搅拌器、挡板、空气分布器等.操作条件：通气表观线速度Ws、搅拌转速N、搅拌功率Pw、发酵体积V、液柱高度HL.发酵液性质：发酵液的密度、粘度、界面张力、扩散系数DL16、生物氧化的形式过程和能量生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢或失去电子三种；生物氧化的过程可分脱氢（电子）、递氢（电子）和受氢（电子）三个阶段；生物氧化的功能是产能（ATP）、产还原力【H】和产小分子中间代谢产物三种。17、大肠杆菌色氨酸操纵子trp操纵子是由一个启动基因和一个操纵基因区组成。该操纵基因控制一个编码色氨酸生物合成需要的5中蛋白的多顺反mRNAd 的表达。18、葡萄糖效应解释二次生长现象在葡萄糖存在时，微生物优先选择葡萄糖供应能量。葡萄糖的产物能降低CAMP浓度，阻碍CAMP与CAP结合，而使RNA聚合酶不能结合，抑制乳糖操纵子的转录，是微生物只能利用葡萄糖，及第一次生长。当葡萄糖消耗空时，解除了葡萄糖对乳糖的抑制作用，同时CAMP与CAP结合，使RNA聚合酶与结构基因上微点结合，激活转录，是机体能够利用乳糖。即第二次生长。19、乳糖操纵子大肠杆菌的乳糖操纵子含有lacz(编码半乳糖苷酶)lacY（编码通透酶）和lacA(编码硫代半乳糖苷转乙酰基酶)以及调控元件P（启动子）、O（操纵基因）和I(调节基因)。I编码阻遏蛋白与操纵基因O结合后一直结构基因的转录、。当有乳糖存在时，乳糖进入细胞被消化为半乳糖，作为诱导物语阻遏蛋白结合，诱导基因转录以代谢乳糖。20、代谢的人工控制方法在发酵工业中，为了大量积累人们所需要的代谢产物，必须人为地打破微生物细胞内自动调节结构，是代谢朝人们所希望的方向进行，这就是所谓的带鞋带人工控制。采用遗传学和生物化学方法实现。1 遗传学方法：通过改变生物遗传物质从根本上改变微生物原有的代谢控制机制。1、应用特定的营养缺陷性突变株 2、抗反馈调节的突变株生物化学法 添加前体绕过反馈控制点添加诱导剂发酵和分离过程耦合控制细胞膜的通透性控制发酵的培养基成分21、初级代谢和次级代谢的调节方式有哪些？初级代谢的调节方式产能代谢调节：能荷调节核蛋白体合成的调节氨基酸、核苷酸合成代谢的调节次级代谢的调节方式 级代谢对初级代谢的调节 碳代谢物的调节 氮代谢物的调节盐酸盐的调节作用 次级代谢中的诱导作用及产物的反馈作用次级代谢中的细胞膜透性调节22、提高初级代谢产物和次级代谢产物产量的方法有哪些？答：提高初级代谢产物方法1. 使用诱导物2.除去诱导物选育组成性产生菌3.降低分解代谢产物浓度，减少阻遏的发生4.解除分解代谢阻遏筛选抗分解代谢阻遏突变株5.解除反馈抑制筛选抗反馈抑制突变株6.防止回复突变的产生和筛选负变菌株的回复突变株7.改变细胞膜的通透性8.筛选抗生素抗性突变株9.选育条件抗性突变株10.调节生长速率11.加入酶的竞争性抑制剂。2. 提高次级代谢产物的方法：1.补加前体类似物2.加入诱导物3.防止碳分解代谢阻遏或抑制的发生4.防止氮代谢阻遏的发生5.筛选耐前体或前体类似物的突变株6.选育抗抗生素突变株7.筛选营养缺陷型的回复突变株8.抗毒性突变株的选育23、 糖酵解的特点及其调节机制特点为：糖酵解途径是单糖分解的一条重要途径，它存在于各种细胞中，他是葡萄糖有氧、无氧分解的共同途径；糖酵解途径的每一步都是由酶催化的，其关键酶有己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶；当以其他糖类作为碳源和能源时，先通过少数几部反应转化为糖酵解途径的中间代谢产物，这是从葡萄糖合成细胞组成成分的标准反应序列同样有效。调节机制：为糖的调节主要是能荷的控制，就是受细胞内能量水平的控制。在生物体内ATP和ADP是有一定比例的。由于细胞内维持一定的能荷，对糖酵解进行由此的调节。当体系中ATP含量高时，ATP抑制磷酸果糖激酶的抑制作用被解除，同时ADP、AMP激活己糖激酶和磷酸果糖激酶，使1，6-二磷酸果糖、3-磷酸甘油醛的浓度增加，他们都是丙酮酸激酶的激活剂，使糖酵解加快24、甘油发酵的机制，如何使甘油大量积累答：酵母菌在无氧条件下所生成的乙醇是有乙醛获得了氢。如果条件改变，使乙醛这个中间产物不存在，那么酵母菌就不会产生乙醇。这样就能使乙醛不能作为氢受体，而迫使磷酸二羟基丙酮作为氢受体，在-磷酸甘油，磷酸甘油水解便生成甘油。积累方法：加入某种抑制剂，亚硫酸盐法；改变发酵条件，减法25、比较同型乳酸和异型乳酸发酵的异同答：相同点是产物都是乳酸，都有ATP生成，都是无氧反应；不同点是同型乳酸产物只有乳酸，而异型乳酸产物出乳酸外还有乙醇和CO2，两者的发酵菌种不同，发酵机制不同，发酵途径不同，EMP途径中丙酮酸作为氢受体，被还原为乳酸，异型乳酸有两个HMP途径和双歧途径26、说明甲烷发酵机理和其三个阶段答：机理：厌氧菌的糖类、脂肪、蛋白质等复杂有机物分解成甲烷和CO2。三个阶段 第一阶段是有机聚合物水解生成单体化合物，进而分解成各种脂肪酸、CO2和氢气；第二个阶段是各种脂肪酸进行反分解生成乙酸、CO2和氢气；第三个阶段是由乙酸和CO2、氢气反应生成甲烷27、说明柠檬酸发酵的生物合成途径及其代谢调节积累机制答：葡萄糖经EMP途径生成丙酮酸，丙酮酸在有氧的条件下，一方面氧化脱羧生成coA，另一方面丙酮酸羧化生成草酰乙酸，草酰乙酸与乙酰coA在柠檬酸合酶的作用下所合成柠檬酸。代谢调节积累机制：由于锰缺乏抑制了蛋白质的合成，而导致细胞内NH+浓度升高和一条呼吸活性强的侧系呼吸链不产生ATP，这两方面分别接触了对磷酸果糖激酶的代谢调节，促进了EMP途径畅通；有组成性的丙酮酸羧化酶源源不断提供草酰乙酸；在控制Fe2+含量的情况下，顺乌头酸酶活性低从而使柠檬酸积累；丙酮酸氧化脱羧生成乙酰coA和CO2固定两个反应平衡，以及柠檬酸合酶不被调节，增强了合成柠檬酸的能力；柠檬酸积累增多，PH降低，在低PH时顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活，从而近一步促进了柠檬酸自身的积累28、介绍氨基酸的分类、细胞内氨基酸合成的特点及其大量积累的方法答：谷氨酸族、天门冬氨酸族、丙酮酸族、芳香族、核糖族。特点：发酵所产生的产物-氨基酸，都是微生物的中间代谢产物，它的积累建立于微生物的正常代谢抑制，氨基酸发酵的关键是取决于其控制机制是否能够被解除，是否能打破微生物的正常代谢调节，认为的控制微生物的代谢。积累方法：控制发酵的环境条件控制细胞渗透性控制旁路代谢降低反馈作用物的浓度消除终产物的反馈抑制与阻遏作用促进ATP的积累，以利于氨基酸的生物合成29、分批发酵、补料分批发酵、连续发酵的操作形式以及优缺点。答：分批培养在发酵开始是将微生物接种如一灭菌的新鲜培养基中，在适宜的调教下培养，在整个培养过程中，除了氧气的供给、发酵为其的排出、消泡剂的添加和控制PH需要加入碱或酸外，整个培养系统与外界没有其他物质交换。优点是可进行少量多品种的发酵生产；发生染菌易终止操作，当条件发生变化或需要新产品是，以改变处理对策；对原料要求较粗放。缺点是培养基易积累有毒代谢物；菌体浓度不易维持；已出现阻遏效应。 补料分批发酵 在分批培养的过程中，去除一定体积的培养液并间歇或连续的不加新鲜培养基。优点是发酵系统中维持很低的机制浓度，可以出去快速利用探源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，使不致加剧供氧矛盾；避免培养基积累有毒的代谢物。不需要严格的无菌条件。不会产生菌种的老化和变异。 连续发酵是在微生物培养到对数生长期是在发酵罐中一方面以一定速度连续不断的加入新鲜的培养基，另一方面又以同样速度连续不断的将发酵液排出，是发酵罐中微生物的生长和代谢活动始终保持旺盛的稳定状态，而PH、温度、营养成分浓度、溶解氧等都保持一定，噬菌体维持在恒定生长速率下次生长和发酵。优点是提供了可减少分批发酵中的清洗、装料、消毒、接种、放罐等操作时间，提高了生产效率；中间即最终产物的生产稳定产物质量比较稳定；可作为分析微生物的生理、生态及反应机制的有效手段；设备投资少，便于自动化。缺点是长时间培养菌种易变异，发酵过程易染菌。加入的培养基与原来的培养基不易完全混合，影响培养基和营养物质的利用；必须和整个作业的其他工序一致；产率和产物浓度比分批法稍低。30、设计发硬气设计要遵循的原则有哪些？设计目标有哪些？答：原则生物反应器应具有适宜的径高比。满足不同生物体生长代谢的溶氧和厌氧需求应承受一定的压力 搅拌通风装置的反应器能使气液固三相充分混合，满足物料必须的溶氧需求 应器应有恰当的冷却装置和冷却面积，满足生物体生长代谢过程中的温度要求。 应器尽量减少死角，消除藏垢积污场所保证灭菌彻底。尽量减少法兰连接，防止因设备震动和热膨胀，引起法兰连接处以为，造成污染。保证灭菌工作的顺利进行，培养系统中已灭菌部分与未灭菌部分之间不能直接联通；某些部分应能单独灭菌，获取高质量、低成本产品。31、发酵过程工艺参数控制（如温度、PH值、溶解氧及旗袍等）对发酵的影响及控制策略？（1）温度对发酵的影响及其控制 对发酵的影响。影响各种酶反应的速率，改变菌体代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制，影响发酵液的理化性质，进而影响发酵的动力学特征和产物的生物合成。如何控制。工业生产上所用的大发酵罐在发酵过程中一般不需要加热。（2）PH对发酵的影响及其控制：影响：1、PH对微生物的生长繁殖和发酵产物合成的影响：a.影响酶的活性；b.影响微生物细胞膜所带的电荷状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物质的吸收和代谢产物的排泄；c.影响培养基中某些组分的解离，进而影响微生物对这些组分的吸收d.PH不同往