《发酵工艺学》复习题VIP

发酵工艺学复习题1、发酵：工业上，人们利用微生物生长和代谢性能，在有氧或无氧条件下，生产人类所需产品的过程，统称为发酵。2、发酵工程：利用微生物生长及物质代谢规律，大量生产人们所需产品的理论及工程技术体系。3、发酵工艺学：也称为发酵工程学，为研究和利用微生物生长及物质代谢规律，探讨提高发酵生产效率、提高产品性能及质量的工艺流程、技术条件控制等发酵各环节的理论及技术体系。4、前体：是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提高的化合物。5、促进剂：是指那些既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。6、抑制剂：在发酵过程中，抑制某些代谢途径，刺激相应其他代谢途径更加活跃以改变，从而获得更多产品的添加剂。7、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。8、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。9、连消：连消也叫连续灭菌，就是将将配制好的并经预热（6075）的培养基用泵连续输入由直接蒸汽加热的加热塔，使其在短时间内达到灭菌温度（126132），然后进入维持罐（或维持管），使在灭菌温度下维持57分钟后再进入冷却管，使其冷却至接种温度并直接进入已事先灭菌（空罐灭菌）的发酵罐内的培养基灭菌方法。其过程均包括加热、维持和冷却等灭菌操作过程。10、对数残留定律：在高温灭菌时，菌的死亡速率与任一瞬间残留的活菌数N成正比。11、生理性酸性物质：经微生物代谢等作用后能形成酸性物质使培养基pH值下降的营养物质。12、生理性碱性物质：经菌体代谢后产生碱性物质使培养基pH值上升的营养物质。13、分解代谢物阻遏：当菌体利用葡萄糖作碳源进行生长时，葡萄糖分解产物能阻遏参与次级代谢产物的合成的酶系生成，从而影响次生代谢物的合成。14、限制性基质：微生物生长速率与底物浓度有一定的依赖关系，当底物浓度很小，微生物生长速率与底物浓度成正比，此时基质叫限制性基质。15、反馈抑制：酶促反应的终产物抑制代谢途径第一个酶的活性。16、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。17、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。18、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。20、临界氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。21、氧饱和度：发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度；22、饱和溶氧浓度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。23、菌种：用于微生物发酵生产或培养的母代微生物，实际生产中，通常将经过人工培养的用于发酵生产的纯细胞或菌丝体连同培养基质一同叫做菌种。24、接种：将菌种或种子液接入种子罐或发酵罐的过程。25、双种：两个种子罐种子接种到一个发酵罐中。26、倒种：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。27、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。28、次级代谢产物：从初级代谢途径中形成分枝代谢途径，并用初级代谢产物生成与菌体生长繁殖无关的物质或功能还未明的化合物，这个过程称次级代谢。29、种龄：指菌种细胞在种子罐中的培养时间，通常是指种子罐中培养的菌体在移入下一级种子罐或发酵罐前的培养时间。30、接种量：在微生物接种过程中，接入种子的体积与接种后培养液的体积之比。31、染菌：发酵过程中除了生产菌以外，还有其它菌生长繁殖。32、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。33、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。34、接种量：移入种子的体积接种后培养液的体积35、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。36、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。37、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。二、填空题：1、淀粉水解方法有（ 酸法 ）、（ 酶法 ）和（ 酸酶结合法 ）。2、根据微生物生长速度与产物合成速度之间的关系，可以将发酵分为三种类型，分别是（ 生长偶联型 ）、（ 非生长偶联型 ）和（ 混合生长偶联型 ）。3、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，即呼吸抑制发酵的现象叫（ 巴斯德效应 ）。4、（ 高温灭菌 ）的原理是高温使微生物蛋白质变性失活。5、常用的干燥方法有（ 对流加热干燥 ）、（ 接触加热干燥 ）和（ 冷冻升华干燥 ）等。6、发酵醪中菌体分离一般采用（ 离心分离 ）和（ 过滤分离 ）方法。7、发酵热包括（ 生物热 ）、（ 搅拌热 ）、（ 蒸发热 ）和（ 辐射热 ）。8、发酵过程中，调节PH值常用方法有（ 添加CaCO3法 ）、（ 流加氨水法 ）、（ 添加缓冲剂法 ）乃至在青霉素发酵过程中通过适量补充（ 葡萄糖 ）实现了发酵过程的自动控制等。9、若用大肠杆菌进行实验，使用过的培养基及其培养物必须经过（ 灭菌 ）处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。10、在混合菌样中获得纯菌株的方法主要有（ 稀释涂布平板法 ）和（ 划线平板法 ）等。11、在微生物培养过程中，引起培养基pH值改变的原因主要有（ 营养成份的消耗 ）和（ 代谢物的累积 ）等。12、消泡主要采用（ 物理消泡 ）和（ 化学消泡 ）两种方法。13、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。14、微生物生长一般可以分为（ 调整期 ）、（ 对数期 ）、（ 稳定期 ）和（ 衰亡期 ）。15、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 ）。16、菌种分离和筛选的一般过程（ 采样 ）、（ 富集 ）、（ 分离 ）、（ 目的菌的筛选 ）。17、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。18、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。19、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 ）。20、发酵工业中常用灭菌方法：（ 化学灭菌 ）、（ 射线灭菌 ）、（ 干热灭菌 ）、（ 湿热灭 ）。21、常用工业微生物可分为：（ 细菌 ）、（ 酵母菌 ）、（ 霉菌 ）、（ 放线菌 ）四大类。22、发酵过程工艺控制的代谢参数中物理参数有（ 温度 ）、（ 压力 ）、（ 搅拌转速 ）、（ 功率输入 ）、（ 流加数率和质量 ）等。23、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。24、染菌原因有：（ 种子带菌 ）、（ 发酵设备渗漏 ）和（ 发酵过程控制或管理不善 ）等三个方面。25、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 ）。26、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 ）。27、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 ）等五个主要过程。28、发酵过程主要分析项目有（ 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 ）等。29、微生物调节其代谢采用（ 酶活性 ）、（ 酶合成量 ）、（ 细胞膜的透性 ）。30、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。31、发酵工业上常用的糖类主要有（ 葡萄糖 ）、（ 糖蜜 ）。32、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 ）。三、选择题1、在微生物发酵工程中利用乳酸杆菌生产乳酸的发酵属于（ B ）。A好气性发酵 B厌气性发酵 C兼性发酵 D好厌间歇发酵2、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3、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4、要求发酵设备现代化程度高、体系内营养物浓度和产物浓度始终一致、菌种容易发生变异的问题无法解决这种发酵方式是（ A ）。A连续发酵 B分批发酵 C补料分批发酵 D半连续发酵5、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6、微生物发酵工程发酵产物的类型主要包括（ A BCE ）A产物是微生物菌体本身 B产品是微生物初级代谢产物 C产品是微生物次级代谢产物 D产品是微生物代谢的转化产物 E产品是微生物产生的色素7、引起发酵液中pH下降的因素有（ BCDE ）A碳源不足 B碳、氮比例不当 C消泡剂加得过多 D生理酸性物质的存在 E碳源较多8、培养基灭菌是否彻底，直接关系到生产过程的成败，灭菌失败主要不良后果包括（ ABDE ）A杂菌污染造成生产能力的下降 B杂菌产物使目的产物的提取和分离变得非常困难C菌种发生遗传变异 D改变反应介质的pH值，使生物反应发生异常变化 E杂菌可能会分解产物，使生产过程失败9、过滤除菌的一般流程包括以下几个步骤（ ABDE ）A把吸气口吸入的空气先进行压缩前过滤进入空气压缩机B从空气压缩机出来的空气（ 0.2MPa，温度120150oC），冷却至适当温度（2025oC）C除去油和水，再加热至3035oCD最后通过总空气过滤器和分过滤器除菌E获得洁净度、压力、温度和流量都符合工艺要求的灭菌空气10、微生物培养基必须彻底灭菌，因此工业上的“无菌”必须达到灭菌后的培养基感染率（ B ）A0 B.1-2% C.5-10% D.不耐高温组分经巴斯德消毒法即可11、防止菌种衰退的措施有哪些？（ ABCDEF ）A.控制菌种传代次数； B.创造良好的培养条件； C.利用不易衰退的细胞移种传代； D.采用有效的菌种保藏方法； E.讲究菌种选育技术； F.定期进行分离纯化。12、工业发酵产品的一般生产流程为（ ABCDE ）（注意：顺序不可颠倒）A.培养基制备； B.无菌空气制备； C.菌种与种子扩大培养； D.发酵培养 E.通过化学工程技术分离、提取、精制。13、过滤除菌的机理是（ ABCDE ）A直接拦截 B惯性冲击 C间接拦截 D扩散拦截D重力沉降 E静电吸附14、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参数，其中物理参数包括（ ABCD ）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15、分离一般细菌时为了抑制霉菌和酵母菌的生长往往加入（ D ）。A链霉素和氯霉素 B青霉素和链霉素C氯霉素和青霉素 D放线酮和制霉菌素16、发酵过程中，出现了污染，工人们进行了如下处理：a. 严控发酵液流失；b. 彻底清理生产环境； c. 停产一段时间；d. 调换生产菌种。这是（ A ）污染。A噬菌体污染 B细菌污染 C霉菌污染 D多种微生物污染17、发酵初期提高底物浓度可以延长微生物的（ B ）从而提高发酵的容量产率和产物浓度 。A延迟期 B指数生长期 C稳定期 D衰退期18、微生物发酵工程的特点包括许多方面，其中（ B ）和（ D ）是重要的特点。A生产前无需准备，不产生需要处理的废物B生化反应是在常温常压下进行的C原料需精制后使用D能选择性地进行复杂化合物的转化反应E底物能完全转化成目的产物.19、微生物工业生产中常用原料（培养基成分）必需要满足下列条件（ ABCE ）A可发酵性物质含量高、对菌体无毒 B价格低来源丰富 C非发酵性物质的含量低 D均对产物的质量无影响 E不引起环境问题20、分批培养是一个封闭的系统。接种后、除氧之外，一般都不向系统内添加和除去任何物质。因此，分批培养系统只能在一段时间内支持微生物的增殖。菌体生长规律可以概括为以下几个时期（ ABCDE ）A延迟期 B对数生长期 C减速期 D静止期 E衰退期21、生物产品的后处理过程一般包括（ ADBCE ） （注意：顺序不可颠倒）A培养液的预处理 B产物初提取 C初步纯化 D浓缩 E精制22、发酵过程中较常测定的参数有（ ABCDE ）A温度 B罐压 C空气流量 DpH E溶氧23、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参数，其中化学参数包括（ ABCE ）A基质浓度 BpH C产物浓度 D溶氧浓度E排气中O2和CO2含量。24、酵母菌培养过程中的生长曲线如图所示：a、b、c、d分别表示不同的生长时期，其中适于产生次级代谢产物的时期是（ C ）A、a B、b C、c D、d25、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26、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27、发酵法生产酵母菌时，正确的措施是 （ C ）A、密闭隔绝空气 B、用萃取、离子交换获得产品C、在稳定期获得菌种 D、使菌体生长长期处于稳定期29、下图是某种微生物体内某一物质代谢过程的示意图。下列有关酶活性调节的叙述，错误的是（ C ）。A丁物质既是酶催化生成的产物，又是酶的反馈抑制物B戊物质通过与酶结合导致酶结构变化而使其活性下降C当丁物质和戊物质中任意一种过量时，酶的活性都将受到抑制D若此代谢途径的终产物不断排出菌体外，则可消除丙物质对酶的抑制作用30、下列关于通过发酵工程生产谷氨酸的叙述，错误的是（ C ）A发酵时需不断通入无菌空气，否则会积累乳酸B发酵时常采用的培养基为液体天然培养基C从自然界分离的野生型菌株可直接用于生产D当菌体生长进入稳定期时，补充营养物可提高谷氨酸产量31、图甲是果醋发酵装置。发酵初期不通气，溶液中有气泡产生；中期可以闻到酒香；后期接种醋酸菌，适当升高温度并通气，酒香逐渐变成醋香。图乙中能表示整个发酵过程培养液pH变化的曲线是( )A B C D32、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33、大肠杆菌某个品系能够合成干扰素，一制药厂引进该品系菌株后对其培养研究。在特定的培养基中，接入少量菌种后，每3 h测定一次菌体密度和培养基的pH，并作记录。但由于一时疏忽弄乱了记录的顺序。请根据右表的记录数据，判断以下说法中错误的是（ D ）A该品系大肠杆菌的培育是采用了基因工程的方法B可以通过培养基的pH由大到小调整记录顺序C样本pH为643，菌体密度为22x104是培养到24 h时测量的结果D样本PH为637，菌体密度为20x104时，处于细菌生长的对数期四、判断题（对的在下面的表格中打“”，错的打“”）1、柠檬酸发酵主要防止前期染菌。（ ）2、疫苗深层培养，如果中期染菌不严重，考虑继续发酵。（ ）3、介质过滤除菌，必须保证介质之间的孔径小于细菌直径，才能达到除菌目的。（ ）4、发酵醪需先进行菌、液的分离，才能进行后续的提取和精制过程。（ ）5、谷氨酸发酵中，加速TCA循环有利于产物积累。（ ）6、发酵生产单细胞蛋白，需要供氧。（ ）7、在发酵过程中，随着通气量的提高，溶氧系数也增大。（ ）8、为了提高发酵效率及便于控制，在整个发酵期内，我们要选定一个最适温度，控制发酵在该温度下进行。（ ）9、一般来说，种子培养基的碳氮比低于发酵培养基的碳氮比。（ ）10、消毒不一定能达到灭菌的要求，而灭菌则可达到消毒的目的。（ ）11、培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间，观察培养基上是否有菌落产生。（ ）12、在发酵工业中，突破微生物原有的代谢体系，可通过选育营养缺陷型菌株、选育抗反馈调节突变株、改变细胞膜通透性等方法，促进微生物代谢向目标产物合成进行，以大幅度提高发酵产量。（ ）13、酒精发酵为生长偶联型，青霉素发酵为非生长偶联型，谷氨酸发酵为混合生长偶联型。（ ）14、发酵过程工艺控制的主要有化学参数、溶解氧、PH等。（ ）15、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。（ ）16、在发酵过程中，当溶解氧浓度低于临界氧浓度，呼吸强度随着氧浓度增加而增加。（ ）17、发酵液中溶解氧浓度超过临界氧浓度，呼吸强度不随溶解氧浓度变化而变化。（ ）18、发酵液中氧的传递符合“双模理论”，即氧气在气液两相中的传递规律。（ ）19、发酵工业所称的灭菌彻底容许千分之一的灭菌失败。（ ）20、对数穿透定律可概括为，空气通过单位滤层后，空气中微粒浓度下降量与进入此介质的空气中的微粒浓度成正比。（ ）21、发酵生产中，接种量的多少与发酵进程有重要关系。一般来说，生长快的菌株，接种量可以小一些，生长慢的菌株接种量要大一些。（ ）22、细菌，繁殖快，接种量一般为 110；霉菌、放线菌繁殖慢，接种量大，一般为715；酵母菌两者之间，通风时快，不通风时慢，一般为10。（ ）23、摇瓶提高溶氧可考虑减小装液比，增加摇床转速，不会造成染菌的情况下减少瓶口砂布层数等方法。（ ）24、合理选择发酵罐罐型，增加高径比，适当提高通气量，适当提高搅拌速度以及综合提高Kla等，是提高发酵溶氧量的常用方法。（ ）25、工业发酵的一般生产工艺流程是：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。（ ）26、连续发酵，设备利用率高、生产能力大，没有中间清洗及杀菌，没有发酵适应期，所以生产周期短。（ ）27、连续发酵能够连续化、自动化生产，发酵稳定、便于管理，因补料刚好弥补流出发酵液量，因此菌浓恒定。（ ）28、发酵液中的体积氧传递方程OTR=KLa (C* CL ），KLa以氧浓度为推动力的容积氧传递系数，反映了设备的供氧能力 。（ ）29、从环境中分离目标微生物时，一般必须进行富集培养。（ ）30、自然选育就是利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程，由于自然突变多为负突变，因此不能用于高性能突变株的筛选。（ ）31、发酵过程中pH值不可避免发生波动。调节pH值的目的是使pH适合微生物生长，只要生长适合了，对代谢产物的影响不大。（ ）五、简答题1、发酵过程糖代谢、氮代谢有什么规律，为什么？答案要点：（1）糖代谢：特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一；（2）氮代谢：氨基酸被利用后产生NH3 ，pH会上升；尿素被分解成NH3，pH上升。（3）微生物生长和产物合成与糖代谢有密切关系。糖的消耗反映产生菌的生长繁殖情况，反映产物合成的活力。菌体生长旺盛糖耗一定快，残糖也就降低得快。通过糖含量的测定，可以控制菌体生长速率，可控制补糖来调节pH，促进产物合成，不致于盲目补糖，造成发酵不正常。（4）氮利用快慢可分析出菌体生长情况，含氮产物合成情况。但是氮源太多会促使菌体大量生长。有些产物合成受到过量铵离子的抑制，因此必须控制适量的氮。通过氨基氮和氨氮的分析可控制发酵过程，适时采取补氨措施。发酵后期氨基氮回升，这时就要放罐，否则影响提取过程。2、常用的碳源有哪些？常用的糖类有哪些，各自有何特点？答案要点：（1）碳源：糖类（淀粉、葡萄糖、蔗糖等）、油脂（动、植物油）、有机酸（琥珀酸、柠檬酸、乳酸、乙酸等）和低碳醇（甲醇、乙醇等）。（2）常用糖类及碳源：葡萄糖，所有的微生物都能利用葡萄糖，但常引起葡萄糖效应，应注意；糖蜜，是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物。主要含有蔗糖，总糖可达50%75%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。除糖份外，含有较多的杂质，其中有些是有用的，但是许多都会对发酵产生不利的影响，需要进行预处理。淀粉、糊精，缺点：难利用、发酵液比较稠、一般2.0%时加入一定的-淀粉酶。成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。优点：来源广泛、价格低，可以解除葡萄糖效应。3、什么是种子的扩大培养？种子扩大培养的目的与要求？扩大培养的一般步骤？答案要点：（1）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。（2）种子扩培的目的：接种量的需要，菌种的驯化，缩短发酵时间、保证生产水平；（3）种子的要求：种子液总量及浓度能满足要求，生理状况稳定，个体与群体，活力强，移种至发酵后，能够迅速生长，无杂菌污染。（4）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4、在大规模发酵的种子制备过程中，实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选择上各有何特点？答案要点：（1）实验室阶段培养物选择的原则：种子能扩培到一定的量和质，获得一定数量和质量的孢子或菌体。培养基的选择应该是有利于菌体的生长，对孢子培养基应该是有利于孢子的生长。在原料方面，实验室种子培养阶段，规模一般比较小，因此为了保证培养基的质量，培养基的原料一般都比较精细。（2）生产车间阶段培养物的选择原则最终一般都是获得一定数量的菌丝体。培养基选择首先考虑的是有利于孢子的发育和菌体的生长，所以营养要比发酵培养基丰富。在原料方面：不如实验室阶段那么精细，而是基本接近于发酵培养基，以达到驯化菌种的同时，降低成本。5、发酵过程中pH会不会发生变化？为什么？答案要点：发酵过程中pH是不断变化的，1）糖代谢特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一；2）氮代谢当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降；4）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。5）菌体自溶 pH上升，发酵后期，pH上升；6）杂菌的污染，pH下降等。6、发酵过程为什么要补料？补些什么？补料过多或过少对发酵有什么影响？答案要点：（1）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。（2）在这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应；（3）根据微生物生长“缺少什么营养补充什么”及调整至适当pH值的原则，通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件；（4）还可以利用计算机控制合理的补料速率，稳定最佳生产工艺。（5）投料过多造成菌体细胞大量生长，无法稳定的产生发酵产物，导致菌体生产力下降，同时改变发酵液流变学性质。（6）如果补料过少,则使菌体过早进入衰退期，引起菌体衰老和自，同样使生产力下降。7、泡沫对发酵有何影响？常用的消泡方法有何优缺点？答案要点：泡沫对发酵的影响有：（1）泡沫持久存在，妨碍CO2的排除，影响微生物对氧的吸收，破坏正常生理代谢，不利发酵和生物合成。（2）泡沫大量产生，使发酵罐有效容积大大减少，影响设备利用率。（3）泡沫过多，控制不好，会引起大量跑料，造成浪费和环境污染（4）泡沫升到灌顶，可能从轴封渗出，增加染菌机会（5）泡沫过多也会影响氧传递、通风与搅拌效果。（6）化学消泡优点：化学消泡剂来源广泛，消泡效果好作用迅速可靠，用量少，不需改造设备，大小规模适用，易实现自动控制。缺点：消泡剂对微生物生长有毒性。（6）物理消泡优点：不用在发酵液中加其他物质，节省原料，减少由于加消泡剂引起的污染机会。缺点：不如化学消泡迅速、可靠，需一定设备及消耗动力，不能从根本上消除引起稳定泡沫的因素。8、简述氧为何容易成为好氧发酵的限制性因素？如何调节摇瓶及发酵罐发酵的供氧水平？ 答案要点：（1）氧是需氧微生物生长所必需的。氧往往容易成为控制因素，是因为氧在水中的溶解度很低，培养基因含有大量的有机和无机物质，氧的溶解度比水中还要更低。在对数生长期即使发酵液中的氧浓度达到饱和，若此时终止供氧，发酵液中的溶氧可在几分钟内全部耗尽，使溶氧成为控制因素。细胞浓度直接影响培养液的摄氧率，在分批发酵中摄氧率变化很大，不同生长阶段需氧不同，对数生长后期达最大值。培养基的成分和浓度显著影响微生物的摄氧率，碳源种类对细胞的需氧量有很大影响，一般葡萄糖的利用速度比其他的糖要快。（2）摇瓶往复培养，频率80-120分/次，振幅 8cm；旋转培养，偏心距转速250rpm；摇瓶装液量，一般取1/10左右（250ml ，15-25 ml；500ml ，30 ml；750ml ，80 ml）。（3）发酵罐通气，一般认为，发酵初期较大的通风和搅拌而产生过大的剪切力，对菌体的生长有时会产生不利的影响，所以有时发酵初期采用小通风，停搅拌，不但有利于降低能耗，而且在工艺上也是必须的。但是通气增大的时间一定要把握好。9、什么是培养基?发酵培养基的特点和要求？答案要点：（1）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。（2）特点：必须提供微生物细胞及代谢后形成发酵产物的基本成分，能够满足产物最优化合成。发酵后所形成的副产物尽可能的少。培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，适合大规模生产需要。所选用的培养基应能满足工艺要求，尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗，不影响通气、提取、纯化及废物处理等。10、发酵过程中如遭到噬菌体感染，将给发酵过程造成重大损失。请谈谈如何防止噬菌体污染？答案要点：（1）定期进行菌种复壮，注意检查有无溶原菌，如果发现有溶源菌，立即淘汰；（2）注意环境卫生，发酵液必须经灭菌处理等措施才能排放，以减少噬菌体滋生及感染的可能；（3）选育抗噬菌体菌株，提高抗噬菌体能力；（4）将不同发酵及生产菌轮流使用，减少溶源菌寄生机会等。11、发酵过程中常因培养基成分经代谢物而阻遏发酵的进行。请简述解除阻遏的一般方法。 答案要点：（1）在发酵生产中尽量避免使用能引起分解阻遏的物质。（如不用葡萄糖而流加乳糖）；（2）若一定要用引起阻遏的物质，应采用流加工艺或分批流加方法，使浓度不致引起阻遏作用。（3）使用含有慢慢向培养基内渗出营养物质的颗粒。12、如何选择最适发酵温度？答案要点：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。13、发酵就是利用细胞中化学反应生产人们需要产品。细胞中化学反应有什么特点？的催化作用是高度专一的，每一类酶只能催化一类特殊的化学反应；3） 细胞中的酶促反应，都是遵循物质守恒规律，而且酶催化的反应能进行到底，产量达100%，无副产品生成。4）在细胞内发生的数百种酶促反应并不是各自独立进行的而是联接成为连续反应的系列。第一反应的产物成为第二反应的反应物，因而就有很多中间产物。这些不同的系列进一步联接起来而组成细胞的反应网。5）由于细胞内形成一个酶促反应网，从而使代谢调节成为可能，且具有自我调节特性。6） 由于细胞内形成一个酶促反应网，因而使细胞内的供能和需能过程偶联起来，且进行自动调节。14、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?答案要点：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。研究的主要内容有：（1）发酵部分：菌种的特征和选育；培养基的特性，选择及其灭菌理论；发酵液的特性；发酵机理；发酵过程动力学；空气中悬浮细菌微粒的过滤机理；氧的传递、溶解、吸收过程及理论；连续培养和连续发酵的控制。（2）提纯部分：细胞破碎，分离；液输送，过滤. 除杂；离子交换渗析，逆渗透，超滤；凝胶过滤，沉淀分离；溶媒萃取，蒸发蒸馏结晶，干燥，包装等过程和单元操作等。15、微生物发酵经历了哪几个时期？答案要点：1.自然发酵时期；2.纯培养技术的建立；3.通气搅拌好气性发酵工程技术建立；4.人工诱变育种与代谢调控发酵工程技术的建立；5.发酵动力学、发酵的连续化自动化工程技术的建立；6.基因工程阶段。或答微生物酶反应生物合成和化学合成反应相结合工程技术建立。16、糖蜜原料有何特点？糖蜜预处理的常用方法有哪些？答案要点：糖蜜原料特点：1.糖蜜中营养物质丰富，含干物80，其中含糖50，不稀释，渗透压大，不能用于发酵；2.含512的胶体物质，及果胶、焦糖等，易产生泡沫；3.含灰份516，阻塞管道，设备积垢。糖蜜预处理常用方法有：加酸通风沉淀法，热酸处理法，加絮凝剂沉淀法等。17、什么是发酵级数？发酵级数对发酵有何影响，影响发酵级数的因素有哪些？答案要点：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；发酵级数对发酵影响：1.种子级数少，可简化工艺和控制，减少染菌机会；2.种子级数太少，接种量小，发酵时间延长，降低发酵罐的生产率，增加染菌机会；3.级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一般2-4级。4.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。影响发酵级数的因素：(1)菌种生长特性，孢子发芽及菌体繁殖速度；(2) 发酵规模，（3）工艺要求，（4）接种量的影响。18、影响种子质量的因素有哪些？对发酵过程有何影响？答案要点：（1）影响斜面种子质量的因素：原材料质量，水质，培养基pH；灭菌条件，接种量，温度，通风状况；培养时间；培养基中有害气体或挥发物影响；菌种保藏条件等。（2）好的种子质量：缩短发酵时间、保证生产水平；无杂菌污染；移种至发酵后，能够迅速生长；泡末产生少；产物生成速率大；副产物合成少；对下游分离纯化有利。19、微生物发酵的种子应具备那几方面条件？答案要点：（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。20、什么是种子扩大培养，其任务是什么？答案要点：（1）、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。（2）、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。21、发酵级数确定的依据是什么？答案要点：（1）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。（2）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。（3）级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一般2-4级。（4）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22、什么是半连续培养，说明其优缺点。答案要点：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，提取的总体积增大六、论述题1、不同时间染菌对发酵有什么影响，染菌如何控制？答案要点：（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，即使是发酵生产抗生素，但发酵液早期几乎没有抗生素（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。万一染菌可以用降低培养温度、调整补料量、用酸碱调pH值等以不适合杂菌生长及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。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。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。2、发酵过程杂菌污染的途径有哪些？如出现杂菌污染，应如何处理？答案要点：发酵过程杂菌污染的途径有：（1）种子带菌；（2）培养基及设备消毒不彻底；（3）设备渗漏，泡沫过多，存在灭菌死角等；（4）空气系统油、水含量较高，或过滤除菌效果较差等；（5）操作过程中未维持适当灌压，或在取样、补料、消泡等发酵过程中无菌操作不当造成杂菌感染等。（6）如出现杂菌污染，应对染菌时间、种类、染菌规模进行分析根据具体情况处理：种子染菌，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。当发酵前期发生染菌，如培养基中的碳、氮源含量还比较高时，可终止发酵，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；如染菌已造成较大的危害，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。 发酵中、后期染菌或发酵前期轻微染菌而发现较晚时，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、少量补糖等其他措施，进行处理。如果发酵过程的产物代谢已达一定水平，可放罐提取；对于没有提取价值的发酵液，废弃前应加热至120 以上、保持30 min后才能排放。染菌的设备在重新使用前，必须在放罐后进行彻底清洗，空罐加热至120 以上、30 min灭菌后，才能使用。也可用甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡12 h以上等方法进行处理。3、发酵工业上常用的氮源有那些，起何作用？答案要点：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pH。（2）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、废菌丝体和酒糟等。除提供氮源外，营养成分多样，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。4、在某菌种发酵生产中，最近发现发酵过程中糖氮的消耗减慢了，发酵周期延长了，产品得率下降，试分析可能的原因，并进一步验证和提出解决的办法。答案要点：（1）因生产过程中未发现明显杂菌感染，仅糖氮的消耗减慢、发酵周期延长、产品得率下降，说明很可能为菌种代谢及生长等生产性能发生了衰退，利用氮糖等营养能力