微生物工程试题.doc

1.菌种选育：按照生产生产的要求，以微生物遗传变异理论为依据，采用人工方法使菌种发生变异，再用各种筛选方法选出符合要求的目的菌种。2菌种退化：由于自发突变的作用而引起某些优良性状变弱或消失的现象。原因：1.菌种保藏不妥；2.菌种生长的要求没有得到满足；3负突变。表现：1。其它原有的典型性状变得不典型。2.生长速度缓慢，产孢子越来越少。3.代谢产物生产能力或其对宿主的寄生能力下降。防止措施：1.合理育种2.选择合理的培养条件3.选择合理的培养基4.尽量减少传代次数5.和不同类型的细胞进行传代6选择合适的保藏方法3.培养基配制原则：1.提供必要的营养成分2.配制合适的浓度3.主成分与其他成分的配比4.控制合适的PH。注意事项：1.避免产生微生物不能利用的物质及沉淀2.注意代谢调节物的影响3.金属离子的影响4.各种淀粉水解糖制备方法优缺点：一.酸解法：优点：生产方法简单易行，对设备要求简单。水解时间短，设备生产能力大。缺点：要求耐腐蚀，耐高温高压的设备，淀粉转化率低。二.酶解法：1.优点：1。反应条件较温和，不需要高温高压，耐酸的设备，便于就地取材，容易上马。2.淀粉的水解副反应少，淀粉转化率高。3.可在较高淀粉浓度下水解。4.由于微生物酶制剂中菌体细胞自溶，使糖液的营养物质较丰富，可简化发酵培养基的组成。5.用酶法制得的糖液颜色浅，较纯净，无苦味，质量高，有利于糖液的精制。缺点：酶解反应时间较长，要求的设备较多，需具备专门的培养酶的条件，且由于酶本身是蛋白质，容易造成糖液过滤困难。三。酸酶结合水解法：根据原料淀粉性质又可分为酸酶水解法和酶酸水解法。（1）酸酶法优点：酸液化速度快，对液化液要求不高，可采用较高的淀粉乳浓度，以提高生产效率。（2）酶酸法：优点：可采用粗原料淀粉，淀粉浓度较酸法水解高，且酸水解PH值稍高。可减少淀粉水解副反应的发生，使糖液色泽较浅。5.试比较乳酸发酵机制的异同点：相同：1.原料相同。2主产物相同。3.均为嫌气发酵。不同：1.发酵菌种不同。2。发酵机制不同。3.乳酸转化率不同。4.副产物不同。6.无氧条件下糖酵解产物丙酮酸根据去路不同可以产生哪些产物?(1)在乳酸菌种，受乳酸脱氢酶的作用，丙酮酸作为受氢体而被还原为乳酸，即为同型乳酸发酵（2）在酵母中，在丙酮酸脱氢酶作用下，丙酮酸脱羧生成乙醛，后者在乙醇脱氢酶作用下，乙醛作为受氢体被还原为乙醇，即酒精发酵（3）在梭状芽孢杆菌中，丙酮酸脱羧生成乙酰CoA，之后经一系列变化生成丁酰CoA，丁醛，两者作为受氢体被还原为丁醇，生成物还有丙酮，乙醇，称为丙酮丁醇发酵7。抗生素生物合成的调节机制：1.细胞生长期到抗生素产生期的过度2酶的诱导作用3分解代谢产物的调节控制4磷酸盐的调节5.NH4+的抑制作用6.初级代谢调节对次级代谢的作用。7.次级代谢的反馈抑制。8次级代谢的能荷调节8空气介质过滤除菌机理？1惯性碰撞作用2阻截作用3布朗扩散作用4重力沉降作用5静电吸附作用9温度对发酵的影响：1影响反应速率 2温度对发酵的影响是多方面的。3影响发酵液中溶解氧从而影响发酵 4温度能影响生物合成方向 5影响酶系组成及酶的特性 6同一菌种的生长和积累代谢产物的最适温度也往往不同 7影响终产物质量10发酵过程PH值的调节及控制:调节：1加入缓冲剂 2发酵过程中加弱酸或弱碱调节PH值，合理的控制发酵条件 3调节通气量来控制PH值 4进行补料 5添加碳酸钙法 6 氨水流加法 7尿素流加法11发酵中泡沫形成的原因，对消泡剂的要求？形成原因：1由外界引进的气流被机械地分散而生成 2由发酵过程中产生的气体聚结生成，称为发酵泡沫，它只在代谢旺盛时才比较明显 消泡剂必须具备以下特点：1必须是表面活性剂，具有较低的表面张力，消泡作用迅速，效率高 2在气-液界面的扩散系数必须足够大，才能迅速发挥它的消泡活性，这就要求消泡剂具有一定的亲水性 3消泡剂在水中的溶解度较小，以保持其持久的消泡或抑制性能 4对发酵过程无毒，对人，畜无害，不被微生物同化，对菌体生长和代谢无影响，不影响产物的提取和产品质量 5不干扰溶解氧，PH值等测定仪表使用，最好不影响氧的传递12基质对发酵产生哪些影响？如何控制？1碳源对发酵的影响及控制：影响：分为快速利用的碳源和缓慢利用的碳源。前者能较迅速的参与代谢，合成菌体和产生能量，对菌种生长有利，但有的分解代谢产物对产物的合成可能产生阻碍作用。后者多为聚合物，菌体利用缓慢，有利于延长代谢产物的合成，特别是延长抗生素的分泌期。控制：采用中间补料的方法进行控制 2氮源的种类和浓度对发酵的影响及控制 影响：氮源可分为无机氮源和有机氮源两大类：可快速利用的氮源和缓慢利用的氮源。前者如氨基，可快速利用的氮源容易被菌体所利用，促进菌体生长，对某些代谢产物的合成，特别是某些抗生素的合成产生调节作用而影响产量。缓慢利用的氮源对延长次级代谢产物的分泌期，提高产物的产量有好处，但一次性的投入也容易促进菌体生长和养分过早耗尽，导致菌体过早衰老而自溶，从而缩短产物的分泌期。发酵培养基一般选用含有快速和慢速利用的混合氮源。控制：（1）补加有机氮源（2）补加无机氮源 3磷酸盐浓度对发酵的影响及控制：影响：微生物生长良好时所允许的磷酸盐浓度为0.32-300mmol/L，但次级代谢产物合成良好时所允许的最高平均浓度仅为1.0mmol/L，提高到10mmol/L可明显抑制其合成 控制：对抗生素发酵来说，常常采用生长亚适量的磷酸盐浓度13种子培养和发酵的异常现象有哪些？主要原因？一。种子培养异常：1菌体生长缓慢。原因：培养基原料质量下降，菌体老化，灭菌操作失误，供氧不足，培养温度偏高或偏低，酸碱度调节不当等都会引起菌体生长缓慢 2.菌丝结团。原因:通气不良或停止搅拌导致溶解氧浓度不足，原料质量差或灭菌效果差异导致培养基质量下降;接种的孢子或菌丝保藏时间长而菌落数少，泡沫多；罐内装料少，菌丝粘壁等会导致培养液的菌丝浓度比较低，此外，接种物种龄短也会导致菌体生长缓慢，造成菌丝结团 3代谢不正常 原因：除与接种物质量和培养基差有关外，还与培养基环境条件差，接种量小，杂菌污染等有关 二发酵异常 1菌体生长差 原因：种子质量差或种子低温放置时间长导致菌体数量较少，延滞期长，菌体数量增长缓慢 2PH值过高或过低 原因：培养基原料质量差，灭菌效果差，加糖，加油过高或过于集中。都会引起PH值的异常变化 3溶解氧水平异常 原因：发酵染菌的表现 4泡沫过多 原因：菌体生长差，代谢速度慢，蛋白质类胶体物质多等都会使发酵液在不断通气，搅拌下产生大量的泡沫 5菌体浓度过高或过低 原因：营养条件较差，种子质量差，菌体或菌丝自溶等均会严重影响培养物的生长，导致发酵液中的菌体浓度偏离原有规律，出现异常现象14发酵过程中染菌如何拯救与处理？1种子培养期染菌的处理：灭菌后弃之，并对种子罐，管道等进行仔细检查和彻底灭菌。采用备用种子，选择生长正常无染菌的种子接入发酵罐，继续进行发酵生产。如果无备用种子，进行“倒种”处理 2发酵前期染菌的处理：培养基中的碳，氮源含量还比较高时，终止发酵，将培养基加热至规定温度，重新进行灭菌处理。培养基中的碳，氮源的消耗量比较多时，则可放掉部分料液，补充新鲜的培养基，也可采取降温培养，调节PH值，调整补料量，补加培养基等措施 3发酵中，后期染菌处理：加入适当的杀菌剂或抗生素以及正常的发酵液，以抑制杂菌的生长速度，明确染菌也可放罐。 4染菌后对设备的处理：必须在放罐后进行彻底清洗，空罐加热灭菌后至120。C以上，30min后才能使用。也可用甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡12h以上等方法进行处理15染菌对谷氨酸青霉素提取和产品质量有何影响？ 谷氨酸发酵染菌后，在等电点出现 -型结晶谷氨酸，使谷氨酸无法分离，-型结晶谷氨酸含有大量发酵液，影响下工序精致处理，从而影响产品质量。采用溶媒萃取的提取工艺，由于蛋白质等杂质多，极易发生乳化反应，很难使水相和溶剂相分离，影响进一步提取。在青霉素发酵中，由于许多杂菌都能产生青霉素酶，无论是在发酵前期，中期，还是后期感染都能产生分泌青霉素酶的杂菌，使青霉素迅速破坏，导致发酵一无所获16发酵产物提取与精致的四个阶段 1发酵液的预处理 即去除细胞及不溶性物质，主要单元操作方法是离心和过滤。2产品的提取 主要单元操作方法有萃取，吸附，沉淀，蒸发等典型方法。3产品的精制 主要单元操作方法有层析法，膜分离法，离子交换法，沉淀法，电泳法等。4产品的最后加工 主要单元操作方法有结晶，干燥，蒸馏等17影响溶媒萃取的因素，常用去乳化方法？因素：1乳化和去乳化 2PH值 3温度 4盐析 5带溶剂 6溶媒的选择 常用去乳化方法：1过滤和离心分离 2加热 3稀释法 4加电解质 5吸附法 6顶替法 7转型法18离子交换的原理及过程 原理：离子交换树脂具有一定孔隙度，有酸性或碱性功能的高分子化合物，因而能交换阴阳离子。而大多数有活性的发酵产物具有酸性或碱性功能团，在溶液中能以离子状态存在并能与树脂的活性功能团交换。离子交换的原理包括复杂的吸附，吸收，穿透，扩散，离子交换。离子亲和力等物理化学过程 离子交换过程：1发酵醪中的离子经吸附或扩散到树脂的表面 2穿透树脂的表面，被吸附或扩散到树脂内部的活性中心 3这些