√微生物总结

微生物工程：利用微生物的特定性状和机能，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技术体系；是将传统发酵与现代基因工程、细胞工程、代谢工程、生物信息工程和计算机控制等新技术结合并迅速发展起来的现代发酵技术。初级代谢产物：是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。次级代谢产物：是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。微生物的生物转化：利用微生物细胞的一种或几种，对外源化合物的特定部位进行加工。微生物：是一类个体微小、结构简单，肉眼不可见或看不清楚的微小生物的统称。微生物工程：从来源于自然界大量的微生物中分离并筛选出有用菌种，再加以改良，贮存待用与生产的微生物。基因工程技术：是指将重组对象的目的基因插入载体，拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程菌，实现遗传物质的重新组合，并使目的已经在工程菌内进行复制和表达。发酵机制：是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。代谢控制发酵：人为改变微生物的代谢调控机制，使有用的中间代谢产物过量积累。营养：生物体从外部环境中摄取生命活动必需的物质和能量，以满足正常生长、繁殖和各种生理活动之所需。营养物：具有营养功能的物质和能量。前体：指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中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前体而有较大的提高。促进剂：是指那些非细胞生长所必需的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。抑制剂：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。消毒：指用物理和化学方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物。灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。热阻：微生物对热的抵抗力。致死温度：杀死微生物的极限温度。热力致死时间：在特定条件、特定温度下，杀死某种微生物所需的最短时间。D值：利用一定温度极限加热，90%的活菌被杀死是所需时间。Z值：在加热致死时间曲线中，加热时间缩短90%所需升高的温度。对数残留定律：对微生物进行湿热灭菌时，培养基中的微生物受热死亡的速率与残存的微生物数量成正比。抗生素：原称抗菌素，由微生物产生、在低浓度下能抑制或杀死其他微生物的化学物质。分叉中间体：糖代谢的中间体，即可以来合成初级代谢产物，又可以来合成次级代谢产物。发酵动力学：发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生成的动态平衡及其内在的规律。倍增时间：细胞浓度增加一倍所需的时间。理论生长得率：只考虑细胞合成时细胞对底物的得率。表观得率：既考虑合成又考虑才不维持时细胞对底物的得率。固体发酵：是将微生物接种到经过处理的固体发酵基质上，或将发酵原料及菌体吸附在疏松的固体支撑物上，通过微生物的代谢活动，使发酵原料转化成发酵产品。深层液体发酵：把菌种接种到发酵罐中，使菌体游离悬浮在液体培养基中，并进行生长和将原料转化为产物的发酵方法。分批发酵：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：先将一定量的培养液装入反应器中，在适宜的条件下接种细胞，进行培养，细胞不断生长，产物也不断形成。随着细胞对营养物质的不断消耗，向反应器中不断补充新的营养成分，使细胞进一步生长代谢，到反应终止时取出整个反应系。连续发酵：以一定的速度向培养系统内添加新鲜的培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使培养系统没培养液的量维持恒定，使微生物细胞能在近似恒定状态下生长的微生物发酵方式。下游技术（工程）：对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。凝聚：在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电力排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象。絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。混凝：联合使用凝聚和絮凝两种方式，对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳离子型高分子絮凝剂同时具有降低胶粒双电层电位和产生吸附桥架的双重机理。发酵罐：进行微生物深层培养的生物反应器。呼吸强度QO2：单位质量的菌体在单位时间内所吸收的氧量。耗氧速度：单位体积培养液在单位时间内的吸氧量。呼吸商RQ：菌体释放CO2的速率与菌体的摄氧速率之比。发酵染菌率：一年内发酵染菌的批数与总投料发酵批数之比。临界溶氧浓度（C临界）：满足微生物呼吸的最低氧浓度叫临界溶氧浓度，占饱和浓度的1251、 微生物工程发展的几个阶段传统的微生物发酵技术天然发酵第一代微生物发酵技术纯培养技术 列文虎克、巴斯德、柯赫第二代微生物发酵技术深层培养技术 亚历山大.弗莱明（青霉素）第三代微生物发酵技术代谢调控技术第四代发酵技术基因工程技术2、 理想的工业微生物需要满足的条件（1） 原料廉价、来源广泛（2） 产量高、发酵周期较短（3） 抗杂菌和噬菌体的能力强（4） 菌种遗传性能稳定，不易变异和退化，不产生任何有害的生物活性物质和毒素，保证安全生产（5） 产品容易分离提纯3、 常见工业微生物的种类主要的工业微生物是：细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。最具有繁殖前景的工业微生物是基因工程菌。4、 基因工程菌相对于传统工业微生物的区别与优势优势：1）可以突破物种间的遗传障碍，大跨度的超越物种间的不亲和性；2）通过基因工程，使新一代微生物获得新的能力，是传统的育种方式不能做到的；3）将动植物细胞引入工业化生产，生产很多微生物细胞所不具备的特有的代谢产物。区别：1）前者含有带外源基因的重组载体，而后者是单一的微生物细胞；2）前者需要发酵途径满足外源基因的表达，后者则只需要满足细菌本身的生长和代谢需要；3）要获得高水平的产品，基因工程菌生产过程中往往使用高密度发酵；4）基因工程菌发酵问题中最重要的两个问题是菌体的高密度发酵和诱导条件的确定。5、 柠檬酸发酵过程中的关键调节酶有哪些，如何发挥调节作用第一个调节酶是磷酸果糖激酶（PFK）：NH4+有效解除柠檬酸和ATP对该酶的抑制，NH4+浓度与柠檬酸生速度有密切关系，正是细胞内NH4+浓度升高，是PFK对细胞内积累的大量柠檬酸不敏感。Mn2+缺乏，HMP和TCA循环酶水平低，NH4+水平升高。第二个丙酮酸羧化酶和丙酮酸脱氢酶的平衡第三个柠檬酸合成酶：黑曲霉中柠檬酸合成酶没有调节作用。丙酮酸羧化酶和柠檬酸合成酶基本上不受代谢调节的控制或其控制极微弱，而且这两个反应的平衡保证了草酰乙酸的提供，增加了柠檬酸的合成能力。第四个顺乌头酸水合酶：催化柠檬酸顺乌头酸正逆反应的酶，作用需要Fe2+。第五个NAD和NADP异柠檬酸脱氢酶：黑曲霉中只有一种NAD-异柠檬酸脱氢酶（活力很低），NADP-异柠檬酸脱氢酶有两种（细胞质中不受柠檬酸抑制，线粒体中受生理浓度柠檬酸抑制）。第六个-酮戊二酸脱氢酶：其合成受葡萄糖和NH4+的阻遏6、 氧如何对柠檬酸积累的产生重要影响的乙酰CoA和草酰乙酸结合生成柠檬酸过程中要引进一个氧原子，因此氧也可看作为柠檬酸生物合成底物：1） 氧是发酵过程生成的NADH2重新氧化的氢受体2） 近来的研究发现，黑曲霉中除了具有一条标准呼吸链以外，还有一条侧系呼吸链。当缺氧时，制药很短时间中断供氧，就会导致此侧系呼吸链的不可逆失活，而导致柠檬酸产酸急剧下降7、 柠檬酸的积累机制有哪几个方面，发酵过程的控制关键点有哪些积累机制：1） Mn2+缺乏，抑制蛋白合成。NH4+浓度升高，形成一条呼吸活动强的不产生ATP的侧呼吸链，解除磷酸果糖激酶的代谢调节，促进EMP途径畅通2） 丙酮酸羧化酶是组成型酶，不被调节控制，草酰乙酸合成有保证3） 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA和CO2的固定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，增强了合成柠檬酸的能力4） 顺乌头酸水合酶在催化时建立了一下平衡：柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90:3:7，同时控制Fe2+含量时，顺乌头酸酶活力降低，使柠檬酸积累5） 随着柠檬酸积累，pH降低到一定程度时，使顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活，更有利于柠檬酸的积累6） -酮戊二酸脱氢酶的合成受葡萄糖和NH4+的阻遏。因此当以葡萄糖为碳源时，在柠檬酸生成期，菌体内不存在-酮戊二酸脱氢酶或活力很低7） 酮戊二酸抑制异柠檬酸脱氢酶的活性，促使柠檬酸的积累控制要点：1） 控制Mn2+、NH4+浓度，解除柠檬酸对PF开的抑制，使EMP畅通无阻2） 控制溶氧，防止侧系呼吸链失活3） 控制培养基中的Fe2+的浓度，使顺乌头酸水合酶失活8、 什么是发酵机制，其研究内容包括哪些方面发酵机制是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。研究内容：1）生物合成各种代谢产物的途径和代谢调节机制；2）环境因素对代谢方向如何影响；3）改变微生物代谢方向的措施。9、 糖酵解途径有哪些特点1） 糖酵解途径广泛存在于各种细胞内，反应不需要氧2） 糖酵解分为两个阶段：准备阶段从葡萄糖生成3-磷酸甘油醛（消耗2个ATP），第二阶段从碳糖生成丙酮酸（产生4个ATP）3） 糖酵解过程由酶催化进行4） 其他糖类要先转化为葡萄糖或糖酵解的中间产物5） 辅酶的均衡丙酮酸的不同去路10、 什么是巴斯德效应在厌氧条件下，向高速发酵的培养基中通入氧气，则葡萄糖消耗减少，抑制发酵产物积累的现象11、 酒精、甘油和乳酸的发酵机制如何，乳酸发酵有哪些类型酒精发酵机制：在酵母体内，葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸，在无氧条件下，由丙酮酸脱羧酶催化使丙酮酸脱羧生成乙醛。丙酮酸脱羧酶需要焦磷酸硫胺素作为辅酶，并需要Mg2+，所生成的乙醛在乙醇脱氢酶的作用下成为受氢体，被还原成乙醇。甘油发酵机制：在一定条件下培养酵母，可以利用糖分生成甘油。磷酸二羟丙酮在-磷酸甘油脱氢酶（需要辅酶I）的催化下，作为受氢体而被还原为-磷酸甘油，后者在-磷酸甘油磷酸酯酶的催化下生成甘油。酵母的第二型发酵：改变发酵条件或者加入某种抑制剂，阻止乙醛作为受氢体，就可以积累大量甘油（如加入亚硫酸氢钠）酵母的第三型发酵：当酵母在碱性条件下碱性发酵，所生成的乙醛也不能作为受氢体，两个乙醛分子起歧化反应，相互氧化还原，生成等量的乙醇和乙酸。乳酸的发酵机制：1） 同型乳酸发酵：乳酸菌利用葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸，在乳酸脱氢酶的催化下，丙酮酸作为受氢体被还原为乳酸，2） 异型乳酸发酵：6-磷酸葡萄糖酸途径：葡萄糖经6-磷酸葡萄糖酸生成5-磷酸核酮糖，再经差向异构作用生成5-磷酸木酮糖。后者经磷酸解酮酶催化，分解为3-磷酸甘油醛和乙酰磷酸。乙酰磷酸经磷酸转乙酰酶作用变为乙酰CoA，再经乙醛脱氢酶和醇脱氢酶的作用生成乙醇。而3-磷酸甘油醛经EMP途径生成丙酮酸。后者经乳酸脱氢酶催化还原为乳酸。两栖双歧杆菌在没有氧化作用和脱氢作用的反应参与下，2分子葡萄糖分解为3分子乙酸和2分子3-磷酸甘油醛，在3-磷酸甘油醛脱氢酶和乳酸脱氢酶的参与下，3-磷酸甘油醛转变为乳酸。12、 谷氨酸发酵机制及其调节机制合成途径：糖经过酵解途径（EMP）和单磷酸己糖途径（HMP）生成丙酮酸。一方面丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA，另一方面经CO2固定作用生成草酰乙酸，两者合成柠檬酸进入三羧酸循环（TCA循环），由三羧酸循环的中间产物-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下，还原氨基化合成谷氨酸。调节机制：1） EMP途径和HMP途径：黄色短杆菌的完整细胞添加亚砷酸作为抑制剂，在通气条件下，由葡萄糖-6-14C和葡萄糖-尿苷酸-14C生成丙酮酸，结果得到走EMP途径和走HMP途径的比例是9:1.对于产氨短杆菌，在生物素充足时，HMP途径所占比率为38%，生物素亚适量是HMP途径所占比率为26%。故生物素参与糖代谢的作用是增加糖代谢的速度。2） TCA、DCA和CO2固定 CO2固定： 草酰乙酸的补充是通过CO2固定反应来完成的。在谷氨酸产生菌中已检出两种CO2固定反应酶（磷酸烯醇丙酮酸（PEP）羧化酶和苹果酸酶。当PEP浓度低时，PEP羧化酶不被乙酰CoA和二磷酸果糖激活，PEP容易进入分解途径；当乙酰CoA浓度增加，与二磷酸果糖共同对PEP羧化酶激活，代谢转向CO2固定。增加TCA循环的中间产物浓度，使天冬氨酸浓度增加，反馈抑制PEP羧化酶，代谢转向分解途径，防止草酰乙酸的过剩。ATP浓度降低，ATP对丙酮酸激酶的抑制被解除，使乙酰CoA生成量增加。糖的分解代谢途径与CO2固定的适当比例是提高谷氨酸产率的关键。TCA循环：合成谷氨酸时，TCA循环中的柠檬酸合成酶、乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶等是必需的。氟乙酸是乌头酸酶的专一抑制剂，氟乙酸抗性株的谷氨酸产量高。-酮戊二酸脱氢酶活力低下时，糖代谢进入TCA循环后受阻在-酮戊二酸处，在NH4+存在下，由谷氨酸脱氢酶催化还原氨基化生产谷氨酸。DCA循环：DCA循环可以作为TCA循环有缺陷时C4二羧酸的补充，特别是以醋酸和乙醇为原料的谷氨酸发酵。但在糖质原料时，葡萄糖先转化为醋酸，再由DCA循环提供C4二羧酸合成谷氨酸，谷氨酸对糖转化率大为减少。因此，在以葡萄糖为原料的谷氨酸发酵中，DCA循环应关闭。有机酸浓度高时，DCA循环停止运转，TCA循环进行。3） 氨的导入：导入方式有三种：一是糖代谢中间体-酮戊二酸还原氨基化生成谷氨酸；二是由天冬氨酸或丙氨酸通过氨基转移转移将氨基转给-酮戊二酸生成；三是谷氨酸合成酶途径。谷氨酸合成酶活力低，转氨转移可以不考虑。谷氨酸合成酶的KmNH4+只有谷氨酸脱氢酶的1/10，当环境中NH4+浓度很低时，由该途径合成谷氨酸。当细胞内谷氨酸浓度高时，反馈抑制谷氨酸脱氢酶活性，但不抑制谷氨酸合成酶。异柠檬酸脱氢酶（NADP）与谷氨酸脱氢酶（NADPH+H+）形成共轭体系，在活细胞中异柠檬酸脱氢酶活性总比谷氨酸脱氢酶低。生物素缺乏时，NH4+提高糖代谢速度，高效合成谷氨酸；生物素充足时，NH4+不影响糖代谢。13、 如何选育谷氨酸发酵菌种谷氨酸的分泌受细胞膜控制，而影响细胞膜的谷氨酸通透性主要是细胞膜磷脂含量。因此，提高细胞膜的谷氨酸通透性必须从控制磷脂的合成着手或者使细胞膜受损伤。生物素缺陷型：阻断生物素合成，限制外源生物素供应量，抑制不饱和脂肪酸合成，使磷脂含量减少，导致细胞膜结构不完整。在适当时间添加饱和脂肪酸的表面活性剂或者添加青霉素。饱和脂肪酸和它的表面活性剂对生物素有拮抗作用，阻断不饱和脂肪酸的合成，使磷脂合成受阻。青霉素直接作用于抑制细胞壁的合成。油酸缺陷型：阻断不饱和脂肪酸的合成，并限制外源供给量，可以限制磷脂的合成。甘油缺陷型：阻断甘油的合成，并限制供给量，就可限制磷脂的合成温度敏感突变株：从温度敏感型突变株中可找到细胞膜合成有缺损的突变株。14、 影响抗生素形成的主要调节机制有哪几个方面，请简单说明1） 细胞生长期到抗生素产生的过渡：次级代谢产物是在菌体生长到达相对静止期才产生，在细胞生长阶段，负责次级代谢产物产物合成的酶处于抑制状态。2） 酶的诱导作用：在抗生素合成期，参与次级代谢的有些酶是诱导酶，需要底物或底物的结构类似物。3） 分解代谢产物的调节控制：碳、氨分解代谢产物阻遏和抑制作用，抑制抗生素合成。4） 磷酸盐的调节：抗生素只有在磷酸盐含量控制在生长的“亚适量”时才能合成。5） 初级代谢产物的调节：有同一条共同的合成途径，当初级代谢产物积累时，反馈抑制了某一步反应的进行，而最终抑制了次级代谢产物的合成；初级代谢产物直接参与次级代谢产物的生物合成，反馈抑制了它自身的合成时，必然也同时影响了次级代谢产物的合成。6） 次级代谢产物的自身反馈调节7） 细胞膜透性的调节：细胞膜的通透性影响胞内合成及代谢物分泌和发酵产物收获。8） 次级代谢的能荷调节：高ATP含量不利于抗生素的积累。9） 金属离子的调节：微量的金属离子是参与次级代谢产物合成酶的活化因子，有些金属离子课解除产生菌对所产抗生素的特异性吸附作用或增加产生菌对所产抗生素的抗性10） 溶解氧的调节：次级代谢产物的发酵过程需要适量的溶解氧15、 产物生成速率与哪些因素相关产物的形成速率与限制性基质浓度、抑制剂浓度、生长速率、细胞浓度等因素有关16、 什么是生长得率和产物得率生长得率：消耗每单位数量的基质所得到的菌体量产物得率：消耗每单位数量的基质所得到的产物量17、 什么是理论得率和表观得率，它们之间的区别理论得率（生长的理论得率）：只考虑细胞合成时对底物的得率。表观得率（生长的表观得率）：既考虑合成又考虑细胞维持时细胞对底物的得率。区别：1）理论得率只取决与细胞的组成与合成途径，与生长速率无关，表观得率与生长速率及培养条件有关。在生长速率较高时，两者可大约相等；在生长速率很低时，理论得率大于表观得率2）表观得率可在培养过程中随时测定，而理论得率不能直接测定18、 发酵培养方法有哪些，有何区别1） 固体发酵优点：培养基单纯 基质前处理较液体发酵少 因获得水分可减少杂菌污染 能产生特殊产物固体发酵相当于使用相当高的培养基，且能用较小的反应器较小发酵，单位体积的产量较液体为高下游的回收纯化过程及废弃物处理通常较简化缺点：流程和产物较受限制，一般适合于真菌 在较致密的环境下发酵，其代谢热的移除常造成问题各项参数不易侦测 不易以搅拌方式进行质量传递 很多工作只是定性或观察性质 发酵的培养时间较长，其产量及产能常低于液体发酵，发酵过程容易被杂菌污染 萃取的产物常因粘度高不易大量浓缩。2） 液体发酵：浅层发酵 深层发酵：分批发酵、补料分批发酵、连续发酵特点：原料来源广泛，价格低廉 菌体生长快速 生产周期短 能有效降低菌种污染率 工厂化生产、无季节性固体发酵比液体发酵更复杂，受很多因素影响，反应整个过程难做到保证纯度，固体发酵比起液体发酵的优点是原料一般选用植物材料，来源丰富，价格相对低廉，但是比起液体发酵来说，固体发酵要慢的多，基质的含水量直接影响菌的生长速度和产量，培养过程较难控制。19、 液体深层发酵有哪些方法，区别何在1、分批发酵：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。在发酵开始时，将微生物菌种接入已经灭菌的培养基中，在微生物最适宜的培养条件下进行培养，在整个培养过程中，除氧气的供给、发酵尾气的排出、消泡剂的添加和控制pH需加入的酸或碱外，整个培养系统与外界没有其他物质的交换。分批发酵的特点：培养基一次灭菌，一次投料，容易实现无菌状态 易于操作控制，产品质量稳定 培养浓度较高，易于产品分离 辅助时间较多，设备生产能力低2、补料分批发酵：先将一定量的培养液装入反应器中，在适宜的条件下接种细胞，进行培养，细胞不断生长，产物也不断形成。随着细胞对营养物质的不断消耗，向反应器中不断补充新的营养成分，使细胞进一步生长代谢，到反应终止时取出整个反应系。补料分批发酵的特点：可解除底物抑制、产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏防止某些限制性营养成分在培养过程中被耗尽而影响细胞的生长和产物的形成可以避免在分批发酵中因一次投料过多造成细胞大量生长而产生的一切影响，改善发酵液流变学的性质可作为控制细胞质量的手段，以提高发芽孢子的比例可以使发酵过程最优化可作为理论研究的手段，为自动控制和最优控制提供试验基础。与连续培养相比，不需要严格的无菌条件，产生菌不会产生老化和变异等问题，适用范围更广泛3、连续发酵：以一定的速度向培养系统内添加新鲜的培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使培养系统内培养液的量维持恒定，使微生物细胞能在近似恒定状态下生长的微生物发酵方式连续发酵的特点：维持低基质浓度，避免有毒代谢物积累设备生产能力高、易于实现自动控制和劳动生产率高很难保证长期的无菌操作，菌种易发生变异培养浓度较低，不易于产品分离连续培养有哪两种模型全混式（COST）进料液出料 活塞流式（PFR）1) 反应器中无浓度梯度 1）物料先进先出2) 流出液物料反应器中物料 2）细胞浓度和营养组分浓度沿反应器轴向变化，径向无变化 3）反应器各处各组份浓度不随时间变化20、 什么是发酵动力学，其研究的主要内容有哪些发酵动力学：发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生成的动态平衡及其内在的规律研究主要内容：微生物生长过程中的质量和能量平衡，发酵过程中菌体生长速率、基质消耗速率和产物生成速率的相互关系，环境因素对三者的影响。21、 发酵的类型有哪些，各种类型之间有哪些异同点按Gaden分类法1） 型生长联系型（简单发酵型）：产物直接由碳源代谢而来，产物生成速率的变化与微生物对碳源利用速度的变化相平行，产物生成和糖的利用有直接的化学计量关系，产物形成于微生物生长相偶联。当底物以化学计量关系转变成单一的一种产物P时，产物形成速率与生长速率成正比。2） 型部分生长联系型（中间发酵型）：产物不是碳源的直接氧化产物，而是菌体内生物氧化过程的主流产物，碳源既提供微生物的生长又供产物生成，糖的消耗主要在微生物的旺盛生长阶段和产物最大形成期，但糖的消耗与产物合成无直接计量关系，产物生成与微生物的生长部分偶联。其产物的形成速率只和细胞浓度有关3） 型非生长联系型（复杂发酵型）：产物合成与碳源利用无准量关系，产物生成量远远低于碳源消耗量，产物生成在菌体停止生长和基质消耗完以后才开始，与生长不偶联，所形成产物均是次级代谢产物。22、 什么是生长速率，其与什么因素相关菌体的生长速率与细胞浓度、抑制剂浓度。限制性基质浓度有关。23、 什么是比生长速率比生长速率：单位菌体的生长速率，时间的倒数，一般以1/h表示。24、 什么是Monod方程表示比生长速率与基质浓度的关系25、 底物饱和常数的物理意义是什么Ks为比生长速率等于最大比生长速率的一半时的底物浓度，反映了比生长速率对底物浓度的敏感性，当Ks较大时，值变化小，微生物对基质的敏感性小，反之亦然。同一微生物菌体，对不同的基质具有不同的饱和常数KS，而具有最小KS值的底物为微生物生长的天然底物。26、 简述微生物下游技术的基本简述路线和基本原则一般原则：1）发酵产品的类型不同，提取和精制方法也不同：工艺设计的第一要素是了解目的产物的物理化学性质，；进行必要的稳定性试验 2）发酵产品下游加工过程设计应遵循的基本原则：时间短、温度低、pH适中、清洁卫生基本路线：发酵液的预处理和固液分离、提取、精制、成品加工（预处理、细胞分离、细胞破碎、细胞碎片分离、初步纯化、高度纯化、成品加工）27、 预处理的意义和常用技术有哪些意义：分离菌体和其他悬浮颗粒，除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于提取和精制后继各工序的顺利进行。常用技术：1）降低液体粘度：加水稀释法、升高温度 2）调整pH 3）凝聚与絮凝 4）加入助滤剂 5）加入反应剂28、 常用层析技术有哪些，原理都是什么1） 吸附层析法：固定相是吸附剂，组份在吸附剂表面吸附，各能力不同2） 分配层析法：各组份在流动相和静止相中的分配系数不同3） 离子交换层析法：固定相是离子交换剂，各组份与离子交换剂亲和力不同4） 凝胶层析法：固定相是多孔凝胶，各组份的分子大小不同，因而在凝胶上受阻滞的程度不同5） 亲和层析法：固定相只能与一种待分离组份专一结合，以此和无亲和力的其他组分分离29、 结晶的条件有哪些，为了获得均一纯净的晶体我们需要注意哪些问题条件：（样品纯度、溶液的饱和度、溶剂的影响）1） 纯度：纯度愈高愈易结晶，通常不低于50%2） 浓度：有合适的浓度范围，控制在饱和区以上，过饱和区以下的介稳区注意的问题：1） 若冷却或蒸发过快，得到大量的小结晶；冷却或蒸发较慢，则得到少量的大晶体。速度过快还可能导致在结晶的过程前后结晶的大小和纯度不一致。（速度合适）2） 要保持晶体大体上均匀，必须进行充分搅拌3） 根据产品的要求，适量加入晶种4） 为保持晶体大小均匀，采用冷却法时应力求冷却均匀，尽可能保持过饱和度不变30、 用于发酵生产的发酵罐应满足哪些条件1） 应具备严密的结构2） 良好的液体混合特性3） 较高的传质、传热速率4） 具有配套而又可靠的检测。控制仪表31、 发酵罐按照不同的分类方法可以分为哪些类型1） 按微生物生长代谢需要分类：通风发酵罐、密闭发酵罐2） 按照发酵罐设备特点分类： 机械搅拌通风发酵罐：循环式：伍氏发酵罐、文氏发酵罐；非循环式：通风式发酵罐、自吸式发酵罐 非机械搅拌通风发酵罐：循环式：气提式、液提式发酵罐；非循环式：排管式、喷射式发酵罐 密闭厌氧发酵罐3） 按容积分类：实验发酵罐（500L以下）、中试发酵罐（500-5000L）、生产规模的发酵罐（5000L）以上32、 机械搅拌发酵罐的内部结构如何罐体、搅拌器和挡板、消泡器、联轴器及轴承、变速装置、空气分布装置、轴封、冷却装置33、 机械搅拌发酵罐和非机械搅拌发酵罐的工作原理是什么机械搅拌发酵罐：利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。非机械搅拌发酵罐：1） 气提式：利用空气喷嘴喷出高速的空气，空气以气泡式分散于液体中，在通气的一侧，液体平均密度下降，在不通气的一侧，液体密度较大，因而产生与通气侧的液体产生密度差，从而形成发酵罐内液体的环流。2） 气泡塔式：塔式发酵罐内安装若干筛板，压缩空气由罐底进入，经过筛板逐渐上升，气泡在上升过程中带动发酵液同时上升，上升后的发酵液又通过筛板上带有液封作用的降液管下降而形成循环。由于筛板对气泡的阻挡作用，使空气在罐内停留较长时间，同时在筛板上大气泡被重新分散，进而提高了氧的利用率。3） 喷射式：喷射式发酵罐的底部装有旋涡式空气喷射器，空气从喷射器喷嘴喷出时同时作旋转运动，带动发酵液旋转，增加混合效果。 4） 排管式：34、 影响发酵过程的主要因素有哪些，是如何影响的温度：对微生物生长的影响：1、在其最适生长范围内，生长速度随温度升高而加快 2、不同生长阶段微生物对温度的反应不一样对发酵的影响：1、发酵温度升高产物提前合成，发酵周期缩短，减少产量 2、温度影响产物合成的方向 3、温度影响微生物的代谢调控机制 4、温度对发酵液的物理性质产生影响pH：1、影响酶的活性，从而影响细胞的代谢作用 2、影响细胞膜的带电性，改变细胞膜的通透性3、培养基中某些组分的解离 4、影响菌体代谢过程，从而影响代谢产物的质量和比例溶解氧：对菌体生长和产物的形成及产量都会产生不同的影响。培养液中溶氧浓度的变化可以反映菌体的生长生理状况。菌体浓度和基质浓度：碳源、氮源、磷酸盐等二氧化碳和呼吸商：1、CO2是呼吸和分解代谢的终产物 2、CO2也可以作为重要的基质 3、CO2对代谢产物的发酵有一定抑制作用 4、CO2对细胞的作用是影响细胞膜的结构实际生产中RQ值要低于理论值，说明发酵过程中存在着不完全氧化的中间代谢物和葡萄糖以外的碳源。种龄和接种量：菌种过嫩或过老，不但延长发酵周期，而且会降低产量；接种量的大小直接影响发酵周期。泡沫：1、由于泡沫大量生成，致使培养液的容量一般只有罐容量的一半左右，降低装料系数，影响设备的利用率 2、增加菌群的非均一性 3、影响微生物对氧的吸收 4、妨碍CO2的排除，不利于代谢的正常进行 5、可能发生跑料，招致染菌 6、消泡剂的添加给下游提取工序带来麻烦35、 如何判断发酵终点，应考虑哪些因素终点判断：经济效益、产品的质量、特殊因素判断放罐指标产物浓度、过滤速度、菌丝形态、氨基氮含量、残糖含量、pH值、发酵液的黏度和外观等36、 发酵异常会出现哪些现象菌体生长差、pH过高或过低、溶解氧水平和CO2排放水平异常、泡沫过多、菌体浓度过高或过低37、 目前常用的染菌检查方法有哪些显微镜检查法、肉汤培养法、平板划线培养或斜面培养法、发酵过程的异常观察法（溶解氧、pH值、排气中CO2含量等）。38、 什么是发酵染菌率发酵总染菌率：指一年内发酵染菌的批数与总投料发酵批数之比。39、 发酵染菌的主要原因有哪些染菌的杂菌种类分析：耐热的芽孢杆菌、球菌、无芽孢杆菌1） 培养基或设备灭菌不彻底2） 种子带菌3） 空气除菌不彻底4） 设备渗漏5） 无菌操作问题发酵染菌的规模分析：大批量发酵罐染菌、部分发酵罐染菌、个别发酵罐连续染菌1） 前期 种子带菌或连消设备引起染菌2） 中、后期 补料染菌或空气灭菌不彻底不同污染的时间分析：种子培养阶段、发酵初始阶段、发酵后期1） 种子带菌、培养基或设备灭菌不彻底等2） 种子带菌、培养基或设备灭菌不彻底，接种操作等3） 空气过滤不彻底、中间补料染菌设备渗漏、泡沫逃逸以及操作等40、 发酵过程中染菌的拯救处理有哪些方法1） 种子培养期染菌的处理：一旦发现种子受到杂菌的污染，该种子不能再接入发酵罐中进行发酵，应经灭菌后弃之，并对种子罐、管道等进行仔细检查和彻底灭菌。同时采用备用种子，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。2） 发酵前期染菌的处理：如培养基中的碳、氮源含量还比较高时，终止发酵，将培养基加热至规定温度，重新进行灭菌处理后，再接入种子进行发酵；如果此时染菌已造成较大危害，培养基中的碳、氮源的消耗量已比较多，则可放掉部分料液，补充新鲜的培养基，重新进行灭菌处理后，再接种进行发酵。也可采取降温培养、调节pH值、调整补料量、补加培养基等措施进行处理。3） 发酵中、后期染菌处理：可以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，也可采取降低培养温度、降低通风量、停止搅拌、少量补糖等措施进行处理。对于没有提取价值的发酵液，废弃前应加热至120以上、保持30min后才能排放。4） 染菌后对设备的处理：重新使用前，必须在放罐后进行彻底清洗，空罐加热灭菌后至120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。5）培养基的类型 分类依据类型营养物质来源天然、合成、半合成培养基物理状态液体、固体、半液体培养基的成分和目的基本、完全、鉴别、选择生产工艺的要求孢子(Spore)、种子、发酵培养基的用途：筛选菌种、保藏菌种、检验杂菌、培养种子、发酵生产等主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等营养六要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水空气的过滤除菌原理：布朗扩散截留作用、拦截截留作用、惯性撞击截留作用、重力沉降作用、静电吸引作用空气净化的流程影响灭菌的主要因素微生物热阻、pH、菌的浓度、培养基成分、泡沫、颗粒微生物工程复习题库10、谷氨酸发酵普遍采用_二_级发酵；国内常采用_等电点-锌盐法_法从发酵液中提取谷氨酸。11、影响溶液中氧饱和浓度的因素有温度、_溶液的性质_、_氧分压_等；影响微生物需氧量的因素有_微生物种类_、_培养基的组成与浓度_、_菌龄_、_培养条件_、_有毒产物的形成及积累_等。12、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_；测定溶氧系数通常采用_亚硫酸盐氧化法_法。14、自吸式和气升式发酵罐均罐属于通风发酵罐，自吸式发酵罐省却了_空气压缩机_，其特征性的关键部件是_转子_和_定子_；气升式发酵罐省却了_搅拌器_，代之在罐内设上升管_或罐外设_循环管。17、在以积累末端产物为目的的发酵生产中，如果代谢途径单一无分支，往往不能选用营养缺陷型突变株，但可采用_抗反馈调节_突变株作为生产菌株；这类突变株通常可以用_添加末端产物类似物_的方法来筛选。20、在酶酸法制备淀粉水解糖工艺中用到的酶（制剂）是_-淀粉酶_；谷氨酸发酵培养基的碳氮比通常为_1001530_；谷氨酸发酵可用_玉米浆_、_麸皮水解液_、_糖蜜_等提供生长因子。36、谷氨酸的生物合成途径包括_酵解途径（EMP)_、_己糖磷酸途径_、_三羧酸途径(TCA)_以及 磷酸己糖 途径和 伍德-沃克曼 反应；以大米为原料生产味精的工艺过程可分四大步，即_淀粉水解糖制备_、_谷氨酸发酵_、_谷氨酸提取_、_谷氨酸制味精_；谷氨酸生物合成的主要反应是_谷氨酸脱氢酶_催化的_还原氨基化反应_反应。40、影响生物热的因素主要有_发酵时期_、_培养基成分浓度_、_菌株特性_。41、发酵中引起pH下降的因素有_碳源过多 消泡油过多 生理酸性物质存在_等。42、Monod方程m=mmaxS/(KS+S)中，mmax为_菌体生长比速最大值_，S为_限制性基质浓度_，KS为_半饱和常数_；43、不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度称作_临界氧浓度_；在加热致死时间曲线中，加热时间缩短90%所需升高的温度，称为_Z值_。44、发酵生产中，培养基灭菌前通常要先进行预热（至70），预热具用_利于糊化_、_减少冷凝水的生成_以及减少噪音等作用。47、种子罐级数是指_指制备种子需逐级扩大培养的次数_，一般根据_菌种生长特性_、_菌体繁殖速度以及所采用发酵罐的容积_等而定。48、筛选获得抗分解代谢阻遏突变株的方法是_在以酶受阻遏的底物为唯一氮源的培养基上，选择能正常生长的菌落_。49、挡板的作用是_改变液体的方向，由径向流改为轴向流，使液体激烈翻动，增加溶解氧_；轴封的作用是_使灌顶（或底）与搅拌轴间的缝隙密封，防止泄露和染菌_。56、发酵中引起pH上升的因素有_菌体自溶_、_尿素被分解成NH3_、_糖缺乏_等。58、Monod方程的表达式是_m=mmaxS/(KS+S)_；其中的Monod常数表示_Ks表示微生物对生长限制基质的亲和力_；86、细菌原生质体融合育种中常用的促融剂是_聚乙二醇_；影响原生质体制备的因素除酶的种类、浓度、酶解温度和时间外，可能还有_菌体的预处理_、_渗透压稳定剂_、_菌体的培养时间_。104、在酸酶法制备淀粉水解糖工艺中，所用的酶是_糖化酶_，其作用是_对酸解产生的糊精或低聚糖进行糖化_。119、在酶酸法制备淀粉水解糖工艺中，所用的酶是_-淀粉酶_，其作用是_对淀粉进行液化。121、介质除菌的机理包括静电吸引、布朗运动及_拦截滞留作用_、_重力沉降作用_；在空气流速较大的情况下，起主要作用的是_惯性冲击滞留作用_。第三部分选择题*1、麦芽制备的目的有（ABC）A)使麦粒中的淀粉和蛋白质适度溶解B)产生麦芽特有的色香味C)使大麦生成各种酶D)消除麦粒中的a-酸，除去生青气2、谷氨酸生产用菌株一般不属于（C）A)棒状杆菌属B)短杆菌属C)黄单胞菌属D)小杆菌属3、谷氨酸发酵培养基的C/N一般为（A）A)100:1530B)100:0.20.3C)100:45D)100:2142*4、下列关于谷氨酸发酵控制的叙述，对者为（ABCD）A)通常采用流加尿素来调节pHB)谷氨酸形成期应充分供氧C)发酵的不同时期可控制不同温度D)可用麸皮水解液提供生长因子*5、下列关于溶氧的叙述对者为（ACD）A)溶氧可作为发酵中氧是否足够的度量B)溶氧可作为发酵异常情况的指示C)溶氧可作为发酵中间控制的手段之一D)溶氧可作为考察设备、工艺条件的指标之一6、空气分过滤器常用过滤介质是（C）A)棉花B)活性炭C)（玻璃）纤维纸D）硅藻土7、含有某种细菌的悬液，含菌数为10/ml,在100（212F）的水浴温度中，活菌数降低到10/ml时所需的时间为10min,则（C）A)该菌的Z值为10B)该菌的F值为10C)该菌的D值为10D)该菌的热力致死时间为108、酒精发酵罐罐高与罐直径的比通常为（A或D）A)1.11.5B)0.650.90C)2.54.0D)7*9、下列构件中属于填料函的是（AB）A)压盖B)压紧螺栓C)动环D)O形密封圈*10、发学酵动力可类分三种型，下列关于“生长关联型”的叙述对者是（AB）A)由碳源直接氧化产生初级代谢产物B)酵母菌的酒精发酵属此类C)由碳源直接氧化产生次级代谢产物D)灰色链霉菌的链霉素发酵属此类11、谷氨酸生产菌由a-酮戊二酸生成谷氨酸的主导性反应是（A或C）A)谷氨酸脱氢酶所催化的还原氨基化反应B)转氨酶所催化的转氨反应C)谷氨酸合成酶所催化的合成反应D)酯化酶所催化的酯化反应12、Aspergillusoryzae是（D）A)产黄头孢霉B)黑曲霉C)黄曲霉D)米曲霉13、构建时不考虑每个细胞的差异，但需考虑菌体组成的变化，将活菌体与死菌体分别处理的动力学模型属（B）A)概率论结构模型B)决定论结构模型C)概率论非结构模型D)决定论非结构模型14、下列关于柠檬酸生产菌柠檬酸积累机理的叙述，错者为（D）A)丙酮酸羧化酶呈组成型，可源源不断地提供草酰乙酸B)在控制Fe2+含量的情况下，乌头酸水合酶活性低而不能及时转化柠檬酸C)具有一条不产ATP的侧系呼吸链D)一旦柠檬酸浓度升高，会激活异柠檬酸脱氢酶，从而促进柠檬酸的积累15、灰色链霉菌的学名是（B）A)MicromonosporagriseusB)StreptomycesgriseusC)StreptomycesaureofaciensD)Leuconostocmesenteroides*16、麦芽干燥的目的不包括下列中的（BC）A)除去生青气B)促进蛋白凝固C)消除麦粒中的多酚类物质D)终止酶的作用17、生产淡色啤酒，酒花的加量一般为麦汁的（B）A)13%B)0.180.20%C)0.40.6%D)4.06.0%18、啤酒生产中常用来兼具种子包藏的装置是（C）A)巴氏罐B)卡氏罐C)汉森罐D)锥形罐*19、啤酒主发酵过程可分三个阶段，其中第二阶段的特点有（AB）A)泡沫丰厚B)发酵旺盛C)发酵开始衰落D)发酵液温度下降*20、味粉浑浊的可能原因有（AB）A)硫化物过量B)夹带DL谷氨酸C)干燥温度过高、时间过长D)结晶母液pH过低*21、泡沫对发酵的影响有（AC）A)降低了发酵罐的装液系数B)增加了菌群的非均一性C)增加了染菌的机会D)导致产物损失22、100需要加热100分钟杀死微生物甲，而用121加热10分钟即可杀死该微生物，则该微生物（C）A)D值为21B)F值为21C)Z值为21D)热力致死时间为21*23、装于发酵罐内的消泡装置是（C）A)梳齿式打泡器B)半封闭涡轮消泡器C)碟片式消泡器D)耙式打泡器32、（麦芽）焙焦过程是指（B）A)麦芽水分由18%左右降至10%左右B)麦芽水分由10%左右降至5%左右C)麦芽水分由5%左右降至1%左右D)麦芽水分由30%左右降至10%左右*34、味粉浑浊的原因可能是（ABCD）A)硫化物过量B)夹带DL-谷氨酸钠C)消泡油使用过量D)原材料质量差35、Calvet微量热器属于（B）A)流通量热计B)热流量热计C)绝热量热计D)以上都不属于热*36、下列关于温度对发酵影响的叙述，对者为（AC）A)温度影响产物合成的速率和产量B)温度可能影响终产物的质量C)温度可能影响产物合成的方向D)温度对A、B、C中提到的三者都无影响37、对大多数微生物来说，耐热性最强的pH范围是（B）A)2.03.0B)6.08.0C)10.011.0D)3.54.5*38、下列项目中属于供氧方面阻力的是（BD）A)细胞膜的阻力B)气液界面阻力C)细胞周围液膜的阻力D)液流阻力39、下列氧传递阻力中，与发酵液成分、浓度相关的是（B）A)氧膜阻力B)液流阻力C)细胞内反应阻力D)菌丝丛或团内的扩散阻力40、Bacillussubtilis和Saccharomycescerevisiae依次分别是（C）A)灰色链霉菌和假丝酵母B)枯草杆菌和乳酸杆菌C)枯草杆菌和啤酒酵母D)假丝酵母和灰色链霉菌*41、下列关于维持因数的叙述，对者为（AB）A)对某个特定的菌株而言，维持因数是个不变的常数B)维持因数是单位重量的细胞（干重）在单位时间内进行维持代谢所消耗的基质的量C)维持因数是单位体积的培养液在单位时间内用于微生物维持代谢所消耗的基质量D)同一菌株，在不同培养条件下，维持因数可能不同42、产物合成动力学分三种类型，酵母菌发酵生产酒精属于（A）A)生长