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微生物工程期末复习提纲及具体解答


微生物工程复习提纲及具体解答

微生物工程复习提纲及具体解答
1、发酵定义:传统发酵、生化和生理学意义的发酵、工业上的发酵(名词解释) (重点) 传统发酵:最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁、麦芽汁或发芽谷物产生气泡(CO2)的现象, 或者是指酒的生产过程。 生化和生理学意义的发酵:指微生物在无氧条件下,分解各种有机物质产生能量的一种方式,或 者更严格地说,发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。 工业上的发酵:泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程, 包括: 1. 厌氧培养的生产过程,如酒精,乳酸等。 2. 通气(有氧)培养的生产过程,如抗生素、氨基酸、酶制剂等。 2、发酵工程定义:(名词解释) (重点)是指利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特 殊等特点,在合适条件下通过现代化工程技术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类需要的产品。 3、 微生物的生物转化发酵(名词解释) 是利用生物细胞对一些化合物某一特定部位(基团)的作用,使它转变成结构相类似但具有更在 经济价值的化合物的生化反应。 (最终产物是由微生物细胞的酶或酶系对底物某一特定部位进行化学反应而形成的) 4、生物反应过程四个组成部分?(填空) (重点)原材料预处理 生物催化剂的制备 生物反应器及反 应条件的选择 产物的分离纯化 发酵技术的核心组成部分(填空、简答) (重点) 第一部分 生物细胞 (获得特殊反应或过程所需的最良好的生物细胞(或酶)。 ) 第二部分 发酵设备与工艺 (选择最精良设备,开发最优技术操作,创造充分发挥生物细胞(或酶) 作用的最佳环境) 附:目前的研究表明:用于发酵技术过程最有效、最稳定、最方便的催化剂形式是整体生物;而 目前最普遍采用的整体生物是微生物细胞。 5、发酵工程要实现发酵过程并获得发酵产品,必须具备那些条件?(填空、简答) ? 要具有某种适宜的微生物――即必须要有好的菌种。 ? 要保证或控制微生物进行代谢得各种条件(培养基组成,温度,O2,PH 等)――---适宜的工艺 条件。 ? 具有进行微生物发酵的设备――必要的发酵设备 ? 具有将菌体或代谢产物提取出来,精制成产品得方法和设备――具有完善的产品提取技术。 6、微生物工程与化学工程相比,微生物反应过程具有那些化学工程无法比拟的特点?(简答、论述) ? 作为生物化学反应, 通常在常温常压下进行, 所以无爆炸危险, 各种设备无需考虑防爆问题。 同时还有可能使一种设备具有多种用途。 ? 原料通常以糖蜜,淀粉等碳水化合物为主,加入少量有机即或无机氮源,只要不含毒物,一 般无精制必要,微生物本身能有选择地摄取所需物质。 ? 反应以生命体的自动调节方式进行, 因此数十个反应过程能象单一反应一样, 在单一设备 (发 酵罐)内很容易进行。 ? 能容易生产复杂的高分子化合物,酶类的生产和光学活性体的有选择性生产等,是发酵工业 最有特色的领域。 ? 由于生命体的特有反应机制,能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的氧化,还原,官 能团导入等反应。 ? 生产发酵产物的微生物菌体本身也是发酵产物,富含 维生素,蛋白质,酶等有用物质。因 此,除特殊情况外,发酵液通常对生物体无害。

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7、微生物工程的发展简史主要经历了那几个阶段及特点?(填空、简答) (1)传统的微生物发酵技术--天然发酵 天然发酵技术有着很悠久的历史,从史前到 19 世纪,人类在不了解发酵本质之前,就利用自然发酵现象 制成各种饮料和其它食品.几千年前人类就已经有利用微生物的代谢产物的作为。在早期原始社会几乎所 有氏族都在食品富余的情况下,因含糖果实和含淀粉谷类储存时的发酵,而学会了酿酒。例如我国在夏禹时 代就有酿酒的记载, 《尚书》有云“昔者仪狄作酒,禹饮而甘之。《周礼》中有关于酱油的记载。一般认 ” 为我国的酿酒起源于 5000 多年前的龙山文化时期。到商代(公元前 1711·公元前 1066),由于种植农业的 发展,谷物酿酒盛行.除了酿酒外,古代劳动人民还掌握了酱、醋的酿造技术。古巴比伦在 6000 年前,就有 酿造啤酒的记载,在公元前 3 世纪就有了经验丰富的专门从事酿酒的工人,甚至在法典中为酒店主人和旅 馆商人列出精确的酿造规章和法律;在法国巴黎卢浮宫保存的“蓝色纪念碑”上记载公元前 3 世纪古巴比 伦居民酿造啤酒品种达 20 多种。此外,还有葡萄酒、面包、干酪、奶酒、泡菜、饴糖等。这些酿造活动虽 然有悠久的历史,并积累了精湛的技术,但由于受当时社会制度和科学进展的限制,长期以来处于手工操 作的落后状态,人们并不知道微生物与发酵的关系,因而很难人为控制发酵过程,生产也只能凭经验,口传 心授。所以这一时期称为天然发酵时期。 (2)第一代微生物发酵技术--纯培养技术的建立 1680 年,大约 300 多年以前, 荷兰人安东尼.列文虎克(Anthony Leeuwenhoek)(1632-1723)用自制的显 微镜(放大率为 40-150 倍)发现了微生物(包括细菌、酵母)的存在,人类首次认识到微生物。当时由于显 微技术技术的局限,对微生物认识及其肤浅,研究也较少。直到 19 世纪中叶,随着科技的进步,发酵工程研 究随微生物学研究活跃而活跃起来。被誉为发酵学之父的巴斯德(Louis Pasteur,1822-1895 )(1857 年) 首次证明酒精发酵是酵母菌所引起的,认识到发酵现象就是微生物进行的生物化学反应,不同的发酵与不 同的微生物有关系。也就是说,各个不同微生物在发酵过程中具有的不同生化反应。 19 世纪末(1897 年),德国的毕希纳(Eduard Buchner,1860-1917 )用磨碎的酵母细胞制成酵母汁,加 入大量蔗糖后,也发现有 C02 和乙醇的生成,证明了酒精发酵是由酶催化的一系列化学反应。 此后,德国人柯赫(Robert Koch ,1843-1910)首先发明了固体培养基,得到细菌纯培养物,由此建立了 微生物的纯培养技术,这就开创了人为控制微生物的时代. 以后在 19OO-1940 年间,为解决面包酵母生长溶氧问题建立了补料分批培养方法,同时为解决丙酮丁醇 发酵的厌氧问题和防止杂菌污染,建立了简单密封式发酵罐、加压蒸汽灭菌和无菌接种技术,发明了简便 的、封闭式发酵罐。由此,酒精发酵和丙酮丁酸发酵技术就发展起来,发酵工业就逐渐加入了近代化学工 业行列。因此,可以认为,微生物纯分离培养技术的建立,是发酵工程(工业微生物学)发展的第一个转 折时期。 这段时期的发酵产品主要有酵母、酒精、丙酮丁醇、有机酸、酶制剂等,产品大多是厌氧发酵产物,生

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产过程比较简单,对生产设备的要求也不高,规模不大,产物的化学结构比原料简单,是初级代谢分解产物。 (3)第二代(近代)微生物发酵技术一-深层培养技术(通气搅拌技术)的建立 近代微生物发酵技术开始于 20 世纪 40 年代,随着青霉素的发现和青霉素大量生产的成功,对发酵工 业带来了很大的影响,即开创了抗生素工业。抗生素工业的兴起,标志着工业微生物生产进入一个新的阶 段。 1928 年英国细菌学家弗莱明发现能够抑制葡萄球菌的点青霉(Penicillium notatum),其产物为青霉 素。20 世纪 40 年代初,第二次世界大战中对抗细菌感染药物的极大需求,促使人们重新研究青霉素,并在 1945 年大规模投入生产.由于青霉素的生产是需氧发酵,很容易受到杂菌污染,所以借鉴了丙酮丁醇的纯种 厌氧发酵技术,成功建立了深层通气培养法和一整套的培养技术,包括向发酵罐中通入无菌空气、通过搅拌 使空气均匀分布、培养基的灭菌和无菌接种等,使微生物在培养过程中的温度、pH、通气量、营养物的供 给都得到严格控制。这些技术都为后来的微生物工业提供了新的概念和模式,成为当代微生物工业迅速发 展的开端,推动了抗生素工业乃至整个发酵工业的快速发展。随后链霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四 环素等多种抗生素好氧发酵相继投产。 抗生素工业的发展促进了其他发酵产品的出现。上个世纪 50 年代氨基酸发酵工业,在引进了"代谢控 制发酵技术"后,得以快速发展。通过微生物的人工诱变,获得代谢发生改变的突变菌株,在条件控制下, 选择性的大量生产某种所需产品.此项技术也应用于核苷酸、有机酸和抗生素的生产中。 60 年代出现了以石油或石油产品代替糖质原料进行发酵,从而出现了石油发酵。这段时期的微生物工 程产品类型多,不仅有初级代谢产物也有次级代谢产物、还有生物转化、酶反应等产品;技术要求较高,多数 生产过程要求纯种或无菌条件下的好气发酵,规模大;新技术、新工艺、新产品、新设备不断出现;应用范 围不断扩大,广泛应用于能源开发、环境保护、细菌冶金和石油勘探等,这是一个近代发酵工业的鼎盛时代。 总的来说,深层发酵技术的建立,是发酵工程(工业微生物学)发展的第二个转折时期。 (4)第三代微生物发酵技术---微生物工程 上世纪七十年代发展起来的基因工程技术推动着发酵工业朝着崭新的方向――微生物工程发展。1953 年, DNA 双螺旋结构的提出,奠定了分子生物学的基础;1973 年,California 旧金山分校的 Herber Boyer 和 StarIford 大学的 Stanley Cohen 将两个质粒进行(用 EcoR I 酶)酶切后,在连接酶存在的条件下连接起来,获 得具有两个复制起始位点的杂合质粒,并转化大肠杆菌.为基因工程的理论和实际应用奠定了基础;1977 年,Cohen 首先用基因操作手段克隆获得了生长激素抑制因子;1978 年,Gilbert 克隆获得鼠胰岛素,几年后,第 一个基因工程产品---重组微生物的胰岛素问世了。 在过去的三十多年的时间里,世界各国的研究人员分离、鉴定、克隆了大量的不同生物的基因。利用现 代分子生物学技术,通过遗传物质水平的改造,构建了高效表达的工程菌;通过细胞融合和 DNA 重组技术,获 得能够表达外源蛋白的工程菌等等,使发酵工程发展进入了微生物工程的阶段。

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同时在发酵工艺上也取得了突飞猛进的发展, 可以直接通过动植物细胞培养获得发酵产品;采用计算机 控制的全自动发酵;采用固定化细胞进行连续发酵;生物反应器和传感器的开发应用。不断有新的发酵工程 的产品问世,如胰岛素、生长激素、干扰素、疫苗等药物。 8、发酵工程涉及到广泛的产业领域,按微生物发酵产品的性质分为哪几方面?(简答、论述) (重点) 1.微生物菌体发酵 这是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞为目的的产品的发酵过程.包括单细胞的酵母和藻类,食用 菌以及人,畜防治疾病的疫苗和微生物杀虫剂等. 细胞物质的发酵生产特点是细胞生长与产物积累呈平行关系,生长速率最大时期也是产物合成速率最 高阶段,生长稳定期细胞物质浓度最大,同时也是产量最高的收获时期. 应用方面: 在食品工业上,用于面包工业的酵母发酵和微生物菌体蛋白(单细胞蛋白)发酵,包括细菌(螺旋兰细菌 属、假单胞杆菌、链丝菌、筮甲烷或筮甲醇细菌等) ,酵母(产朊酵母、假丝酵母、毕卡酵母等) ,真菌(曲 霉、地霉、内孢霉、镰刀霉、木霉等) ,藻类(螺旋藻、杜氏盐藻等) 。生产活性乳酸菌制剂(系在干燥菌体 中混合活性保护物质,用以提高人体整肠作用效率.) 食用菌和药用菌(蘑菇、香菇、草菇、木耳、银耳,冬虫夏草,灵芝,茯苓等)的发酵,生产珍稀名贵的食用 菌和药用菌. 在农业中的应用:生物农药(微生物杀虫剂、防治植物病害微生物)、生物除草剂、生物增产剂(苏云金芽 孢杆菌,腊状芽孢杆菌,球状芽孢杆菌,白僵菌,绿僵菌等) (1)无性快速繁殖 (2)脱毒植株的获得(顶端分生组织) (3)单倍体育种(花粉细月胞色培养--秋水仙素处理--纯种二倍体) (4)原生质体融合 (5)人工种子 (6) 植物品种改良 医药卫生上: 疫苗、单克隆抗体, 胚胎移植、胚胎分割等 2.微生物酶发酵 酶普遍存在于动植物和微生物细胞中,最早人们都是从动植物组织中提取酶.1894 年日本高峰最早利用 米曲霉制造了高峰淀粉酶(Take-dia-stase),现在利用发酵法制备生产并提取微生物产生的各种酶已成为当今 发酵工程的重要组成部分.与动植物来源的酶相比,微生物发酵获得的酶既易于进行大规模生产,又便于改善 工艺,提高产量.目前工业上应用的酶大部分来自微生物发酵.如: 糖酶: -淀粉酶, -淀粉酶,葡萄糖苷酶(即糖化酶)支链(异)淀粉酶,转化酶,异构酶,纤维素酶.

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蛋白酶:酸性蛋白酶,碱性蛋白酶,中性蛋白酶. 脂肪酶;凝乳酶;过氧化氢酶; 还有部分药用酶:包括青霉素酰化酶,胆固醇氧化酶,葡萄糖氧化酶,氨基酰化酶. 白酒,黄酒及酱油等生产用的各种曲也属培养多种微生物并使其分泌多种酶,用以体现分解原料淀粉和 蛋白质等物质的酶的作用. 应用方面: 在食品工业中的应用:以糖类物质(水果汁、树汁、蜂蜜等)和淀粉物质(谷物或根类等)微主要原料 造或加工含酒精的各种饮料(白酒、葡萄酒、果酒、黄酒、啤酒、香槟酒等)、发酵乳制品(奶酪、酸奶、奶 酒等)、传统调味品(酱、酱油、味精、醋、豆豆支、核苷酸等)、发酵食品(豆腐乳、饴糖、泡菜等)、 。 在轻工业中的应用:糖酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶、凝乳酶、氨基酰化酶、过氧化氢酶、甘露聚糖酶。 3.微生物代谢产物发酵 以微生物代谢产物为产品的发酵生产是发酵工业中数量最多,产量最大,也是最为重要的部分;包括初级 代谢产物,中间代谢产物,次级代谢产物.目前已知的微生物代谢产物上万种.应用方面: 在食品工业上,生产食品添加剂(面包酵母、柠檬酸、赖氨酸、色素、右旋糖酐葡聚糖、茁酶多糖(增 稠剂) 、葡萄糖氧化酶、维生素 C(食品保鲜剂)匹马霉素(食品防护剂)等)。 在医药工业中的应用:各种抗生素(上万种) 、氨基酸、维生素、甾体激素、治疗用酶、酶抑制剂、核 苷酸类药物等; 在农业上生产农用抗生素等

4.微生物的生物转化发酵 微生物的生物转化发酵是指利用微生物细胞的一种或多种酶,作用于一些化合物的特定部位(基因),使 其转变成结构相类似但经济价值更大的化合物的生化反应.生物转化的最终产物并不是微生物细胞利用营 养物质经代谢而产生的,而是微生物细胞的酶或酶系作用于底物某一特定部位,进行化学反应而形成的.在转 化反应里微生物细胞的作用仅仅相当于一种特殊的生物催化剂,引起特定部位发生反应.可进行的转化反应 包括脱氢,氧化,脱水,缩合,脱羧,羟化,氨化,脱氨,异构化反应. 应用于食品工业和化工能源产品中(醇及有机溶剂、有机酸、多糖、藻类石油等) 5.微生物特殊机能的利用 发酵工程除涉及上述四方面发酵生产外,还涉及下列几个领域: (1)利用微生物消除环境污染 环境恶化—包括环境污染合生态破坏,是人类面临的重大问题之一.可以直接用来消除环境污染,如废气 和废渣污染的生物净化,废弃物的生物综合利用,污染的生物监测等.

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(2)利用微生物发酵保持生态平衡 利用生物技术开创新的绿色革命新纪元,体现在: 用生物固氮代替化学肥料 用生物杀虫剂代替化学农药 培育和创造能够在恶劣条件下生长,并能抗病虫害,杂草的农作物新品种 为人类提供高蛋白含量,高单位面积产量的农作物和丰富的动物蛋白质 (3)微生物湿法冶金 利用微生物对某些金属氧化物的氧化还原反应,使低品位矿中的某些金属成为可溶性的化合物而得以 冶炼,如细菌炼铜.目前,世界上有 20 多个国家利用细菌进行采矿,已发现的可帮助采矿的细菌有 20 多种,可提 炼铜,铁,锌,镍,钴,钛,铝,铀,金,锗,镓,铟等金属.其中最常见的细菌是硫化细菌. (4)利用基因工程菌株开拓发展发酵工程新领域 这是指建立在利用细胞融合和 DNA 重组等生物技术所获得的基因工程菌株或杂交细胞,以及动植物细 胞或固定化活细胞等基础上的新型发酵,其产物可以是各种各样的.其所用的发酵设备是各种类型的新型生 物反应器. 9、微生物工程特点?(填空、简答) (重点) ? (有严格的无菌生长环境 ? 在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速 度的计算机控制技术 ? 种子培养和生产培养的不同的工艺技术 ? 构建动力学模型 ? 发酵工程工艺放大问题) ? 有严格的无菌生长环境: ? 包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术; ? 在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术; ? 在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速 度的计算机控制技术; ? 种子培养和生产培养的不同的工艺技术。 在进行任何大规模工业发酵前,必须在实验 室规模的小发酵罐进行大量的实验,得到产物形成的动 力学模型,并根据这个模型设计中试的发酵要求,最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。 由于生物反应的复杂性,在从实验室到中试,从中试到大规模生产过程中会出现许多问题,这就是发 酵工程工艺放大问题。 10、微生物特殊机能的利用(简答) (重点) ? 利用微生物消除环境污染 ? 利用微生物发酵保持生态平衡 ? 微生物湿法冶金 ? 利用基因工程菌株开拓发酵工程新领域 11 微生物工程的发展趋势是什么?(简答、论述) (重点) ? 微生物工程面临的形势,过去受到石油化工的竞争,现在又有植物生物技术的威胁,微生物技 术该如何发展是值得深思的.今后微生物工程应从下列几方面去努力发展。 ? 提高现有微生物发酵工业水平

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? 利用重组 DNA 技术,人工选育和改良菌种 ? 开拓极端酶 ? 采用发酵技术进行高等动植物细胞培养 ? 固定化(酶和细胞)技术被广泛应用 12、微生物工程(发酵工程)的工业生产水平主要取决于那三个要素?(填空、简答) (重点) 生产菌种的性能、发酵及提纯工艺条件、生产设备. 13、工业上常用微生物主要类群(填空) (重点) ? 细菌、放线菌、酵母、霉菌、噬菌体。 14、枯草芽孢杆菌、酵母、根霉、毛霉的主要用途(填空) (重点) 枯草芽孢杆菌:能产生大量淀粉酶和蛋白酶 酵母:类酵母+真酵母 酵母除了广泛应用面包及酒精制造外,还应用于石油脱蜡,单细胞蛋白制造,酶制剂生产以及糖化饲料、 猪血饲料发酵等方面 根霉:根霉在生命活动中分泌的淀粉酶,能将淀粉转化为糖。因此,根霉可作为常用的糖化菌种。我国民 间酿制甜酒用的小曲主要含有根霉。由于根霉能分泌丰富的淀粉酶,而且又含有酒化酶,所以在生产中可 以边糖化边发酵。 毛霉:毛霉的用途很广,常出现在酒药中,能糖化淀粉并能生成少量乙醇,产生蛋白酶,有分解大豆 蛋白的能力,我国多用来做豆腐乳、豆豉。许多毛霉能产生草酸、乳酸、琥珀酸及甘油等,有的毛霉能产 生脂肪酶、果胶酶、凝乳酶等。 15、菌种选育、选种、育种的定义(名词解释) (重点) ? 1 是指应用微生物遗传和变异的理论,用人工方法造成变异,再经过筛选以得到人们所需的 菌种的过程。 ? 2 就是经过比较鉴定自然界的微生物,从中分离和筛选出某种性能较强的,符合生产要求的 菌种,选种仅是育种工作的第一步。 ? 3 就是不断改造菌种的性能,培养新菌株。 16、菌种选育的方向: (填空) (重点) ? 就是选育出能吃“粗粮”、耐高温、生长快、代谢旺、产量高、质量好、无毒性的优良菌株。 17、菌种选育工作的重点(填空) (重点) ? 是从常温菌到高温菌,慢生菌到速生菌,野生菌到变异菌等方向进展。 18、新种分离与筛选的步骤(简答) ? 定方案:首先要查阅资料,了解所需菌种的生长培养特性。 ? 采样:有针对性地采集样品。 ? 增殖:人为地通过控制养分或培条件,使所需菌种增殖培养后,在数量上占优势。 ? 分离:利用分离技术得到纯种。 ? 发酵性能测定:进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特 性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适 pH 值、提取工艺等。 19、培养分离中要解决的必须考虑的问题有那些?(简答) ? 1、“分离什么和从哪里分离出?” ? 2、必须充分考虑所分离微生物的生产能力、生长速度、生物群体培养和产品生产工艺及其 提纯的难易和费用,工业生产发酵罐中稳定性及遗传操作的难易程度等----菌株指标。 ? 3、选择适宜的培养分离方法和检测方法。 20、筛选目的菌株时必须考虑的重要指标有那些?(简答) ? (1)菌的特征,在发酵过程中,一般要求采用廉价的培养基或使用来源丰富的原料(如用 甲醇作能源) 。用含有这种成分的分离培养基可筛选出能适应这种养分的菌种。 ? (2)菌的生长温度应选择高于 40℃的菌种,这可大大降低大规模发酵冷却的成本。因此用 这一温度来分离培养高温生产菌在经济上是有利的。

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? (3)菌对所采用的设备和生产过程的适应性。 ? (4)菌的稳定性。 ? (5)菌的产物得率和产物在培养液中得浓度。 ? (6)容易从培养液中回收 ? (3)-(6)是用来衡量分离得到得菌种得生产性能,如能满足以上几条便有希望成为效 益高得生产菌种。但对筛选出得高效菌种在投入生产之前必须对其产物得毒性和菌种得生产性能 作出评价。 21、什么是富集培养? (名词解释) (重点) 富集培养:是指能增加混合菌群中所需菌株数量得一种方法。其要领是提供一些有利与所需菌株生长 或不利于其它菌型生长条件。 22、富集培养的具体方法?(重点) ? 就是根据不同种类微生物的生长对环境和营养的要求不同,如温度、pH、渗透压、氧气、碳 源、氮源等,通过人为控制这些条件,使之特别有利于某种微生物的生长,而抑制其他种类微生物的 生长,使目的菌株成为优势菌,达到快速分离纯化的目的。 23、什么是分批式富集培养?(名词解释) ? (摇瓶培养):是将富集培养物转移到新的同一种培养基中,重新建立选择性压力,如此重复转 种几次后,再取此富集培养物接种到固体培养基上以获得遗传背景一致的单菌落。 24、什么是恒化式富集培养(连续培养)?(名词解释) (重点)是通过改变限制性基质的浓度,来控制 两类不同菌株的比生长速率μ , 25、在微生物工程的菌种选育工程中,分离新菌株时,若采样应注意那些事项?(简答) ? 1、采样时应尽可能保持相对无菌; ? 2、所采集的样本必须具有某种代表性; ? 3、采好的样必须完整地标上样本的种类及采集日期、地点以及采集地点的地理、生态参数 等; ? 4、应充分考虑采样的季节性和时间因素,因为真正的原地菌群的出现可能是短暂的; ? 5、采好的样应及时处理,暂不能处理的也应贮存于 4℃下,但贮存时间不宜过长。这是因为 一旦采样结束,试样中的微生物群体就脱离了原来的生态环境,其内部生态环境就会发生变化, 微生物群体之间就会出现消长。 26、优良的生产菌种应具备那些基本特性?(简答) (重点) ? (1)生产菌种应具有在较短的发酵周期内产生大量发酵产物的能力。高产菌株的应用,可以在 不增加投入成本的情况下,大幅度提高企业的产生能力。 ? (2)在发酵过程中不产生或少产生与目标产品性质相近的副产品或其他产物。这样不仅能提 高营养物质的有效转化率,同时也减少了分离纯化的难度,降低成本,提高产品的质量。 ? (3)生长繁殖能力强,有较强的生长速率,产生孢子的菌种具有较强的产孢能力。这样有利与 缩短发酵周期,减少种子罐的级数,最终减少设备投资和运转费用。同时,还可以减少在扩大生产过 程中发生菌种生产性能下降或杂菌污染的可能性。 ? (4)能够高效地将原料转化为产品,降低生产成本。 ? (5)可以利用广泛来源原材料,并且菌种对发酵原料成分的波动敏感性小。 ? (6)对需要添加的前体物质有耐受能力,不会将这些前体物质作为一般的碳源来利用。 ? (7)发酵过程中产生的泡沫要少,这对提高装料系数、单罐产量,降低成本有重要意义。 ? (8)具有抗噬菌体感染的能力. ? (9)遗传特性稳定,保证发酵过程能够长期、稳定地进行,同时有利于使用最佳的工艺控制。 27、目前发酵工业的菌种选育方法主要有: (填空) (重点) ? 自然选育 ? 诱变选育 ? 杂交选育

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? 原生质体融合 ? 基因工程 28、发酵工业菌种的改良方法主要有哪些?(简答) (重点) ? (1)解除或绕过代谢途径中的限速步骤:通过增加特定基因的拷贝数或增加相应基因的表达 能力来提高限速酶的含量;在代谢途径中引伸出新的代谢步骤,由此提供一个旁路代谢途径。 ? (2)增加前体物的浓度。 ? (3)改变代谢途径,减少无用副产品的生成以及提高菌种对高浓度的有潜在毒性的底物、前 体或产品的耐受力。 ? (4)抑制或消除产品分解酶。 ? (5)改进菌种外泌产品的能力。 ? (6)消除代谢产品的反馈抑制。如诱导代谢产品的结构类似物抗性。 选择发酵工业的菌种育种方法时应该综合考虑的因素有哪些?(简答) (重点) ? (1)待改良性状的本质及与发酵工艺的关系(如批式或连续发酵试验); ? (2)对这一特定菌种的遗传和生物化学方面认识的明了程度; ? (3)经济费用。 ? 如果对特定菌种的基本性状及其工艺知晓甚少,则多半采用随机诱变、筛选及选育等技术: ? 如果对其遗传及生物化学方面的性状已有较深的认识,则可选择基因重组等手段进行定向育 种 29、自然选育的一般程序?(简答) (重点) ? 是将菌种制成菌体悬液,用稀释法在固体平板上分离单菌落,再分别测定单菌落的产生能力, 从中选出高产量的菌种。 30、什么是出发菌株?(名词解释) 用来进行诱变试验的菌株叫做出发菌株。选好出发菌株应对提高诱变效果和育种效率具有极其重要意 义,是诱导育种的两大部分之一。 31、诱变育种对出发菌株有何要求?(简答) ? 1.自然界新分离的野生型菌株,对诱变处理较敏感,容易达到好的效果。 ? 2.在生产中经生产选种得到的菌株与野生型较相像,也是良好的出发菌株。 ? 3.每次诱变处理都有一定提高的菌株,往往多次诱变能积累较多的提高。 ? 4. 出发菌株开始时可以同时选 2~3 株, 在处理比较后, 将更适合的出发菌株留作继续诱变。 ? 5.要尽量选择单倍体细胞、单核或核少的多细胞体来作出发诱变细胞,这是由于变异性状 大部分是隐性的,特别是高产基因。 ? 6.根据采用的诱变剂或根据细胞生理状态或诱变谱选择诱变剂,因为同一诱变剂的重复处 理会使细胞产生抗性,使诱变效果下降。有的诱变剂是作用于营养细胞,就要选对数期的细胞: 有的作用于休止期,就可选用孢子。 选择出发株时必须注意的事项(简答) ? A 选择对诱变剂敏感性强、变异幅度大的菌株作出发株。 ? B 最好选择已经过生产选育的自发突变菌株 ? C 采用具有有利性状(如生长速度快、营养要求低,产孢子早而多)的菌株作为亲本。 ? D 由于有些菌株在发生某一变异后会对其他诱变因素的敏感性提高,因此有时可考虑选择 已发生其它变异的菌株作为出发株。 ? E 在选择核苷酸或氨基酸的出发菌株时,最好考虑至少能积累少量所需产品或其前体的菌 株。 ? F 在选择抗生素出发菌株时,最好选择已通过几次诱变,并发现每次诱变后效价都有一定 程度提高的菌株作为出发菌株。 32、微生物工程的诱变育种步骤: (填空) (重点) ? 出发菌株的选择

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? 处理菌悬液的制备 ? 诱变处理 ? 中间培养 ? 分离和筛选 33、选好出发菌株应注意的事项是什么?(简答) (重点) A 选择对诱变剂敏感性强、变异幅度大的菌株作出发株。 B 最好选择已经过生产选育的自发突变菌株 C 采用具有有利性状(如生长速度快、营养要求低,产孢子早而多)的菌株作为亲本。 D 由于有些菌株在发生某一变异后会对其他诱变因素的敏感性提高,因此有时可考虑选择已发生其它 变异的居住作为出发株。 E 在选择核苷酸或氨基酸的出发菌株时,最好考虑至少能积累少量所需产品或其前体的菌株。 F 在选择抗生素出发菌株时,最好选择已通过几次诱变,并发现每次诱变后效价豆有一定程度提高的 菌株作为出发菌株。 34、在诱变育种中为什么要采用应单细胞(或单孢子)?如何制备它们悬浮液? 这是由于变异性状大部分是隐性的,特别是高产基因。 单孢子悬液制备 取斜面,加入 6ml 0.1mol/L pH6.o 的磷酸缓冲液,用接种环刮下孢子,振 荡试管,立即通过带滤纸漏斗过滤,由此制得单孢子悬液,若孢子液浑浊状,其孢子浓度可达 l06 个/ml,此为待处理孢子悬液。 35、什么是同步培养法?(名词解释) 培养细胞达到生理活性一致的方法,称为同步培养法。可以通过调整生理条件和用机械或物理手段分 离细胞的方法,使细胞生长同步。诱变处理一般要求:细胞菌龄在对数期,孢子处于活跃状态。 36、营养缺陷型的用途 (填空) ? 营养缺陷型在生产上和科学研究上用途很大。目前生产氨基酸、核苷酸的菌种都是各种类型 的缺陷型。要研究代谢途径,育种技术都必须有营养缺陷型的菌株为材料。 ? 37、营养缺陷型的选育过程中,检出缺陷型的具体方法有几种(填空) ? 具体方法:影印法、点种法、夹层法 38、微生物菌种保藏的主要方法和原理和优缺点: (简答) 39、什么是培养基?(名词解释) (重点)人工自己制造的供微生物或动植物细胞生长、繁殖、代谢 和合成人们所需要产物的营养物质和原料。同时培养基也为微生物等提供除营养外的其他生长所必须 的环境条件 基本培养基(MM) (名词解释)能满足野生型菌株正常生长的培养基称基本培养基(MM) 补充培养基(SM) (名词解释)在基本培养基中加入相应的营养成分的称补充培养基 完全培养基(CM) (名词解释)能满足各种营养缺陷型生长的称完全培养基(CM),如牛肉膏蛋白胨培 养基、麦芽汁培养基等 40、培养基的基本要求?(简答) (重点) ? 1.含有供细胞生长繁殖和代谢的原料。 ? 2.满足产物生成的需要。 ? 3.维持一定的 pH 值。 ? 4.来源丰富,价格低廉,质量稳定。 41、微生物工程中培养基的用途有哪些(填空)筛选菌种(重点) ? 保藏菌种

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? 检验杂菌 ? 培养种子 ? 发酵生产 42、什么是前体 ?(名词解释) 加入培养基,能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中,而自身的结构变化不大,并能提高产物的 产量,这类小分子化合物称为前体。 43、种子培养基有那些特点?(简答) (重点) 1. 必须有较完全和丰富的营养物质,特别需要充足的氮源和生长因子。 ? 2. 种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种子培养基,可添加 一些易被吸收利用的碳源和氮源。 ? 3. 种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。 44、发酵培养基的特点?(简答) 发酵培养基:发酵培养基是发酵生产中最主要的培养基,它不仅耗用大量的原材料,而且也是决定发酵 生产成功与否的重要因素。 发酵培养基的要求: (1)根据产物合成的特点来设计培养基: 对菌体生长与产物相偶联的发酵类型,充分满足细胞生长繁殖的培养基就能获得最大的产物。 对于生产氨基酸等含氮的化合物时,它的发酵培养基除供给充足的碳源物质外,还应该添加足够的铵 盐或尿素等氮素化合物。 (2)发酵培养基的各种营养物质的浓度应尽可能高些,这样在同等或相近的转化率条件下有利于提高 单位容积发酵罐的利用率,增加经济效益。 (3)发酵培养基需耗用大量原料,因此,原料来源、原材料的质量以及价格等必须予以重视。 45、发酵培养基的选择有那些要求? (简答) (重点) (1)必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。 (2)有利于减少培养基原料的单耗,即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率。 (3)有利于提高培养基和产物的浓度,以提高单位容积发酵罐的生产能力。 (4)有利于提高产物的合成速度,缩短发酵周期。 (5)尽量减少副产物的形成,便于产物的分离纯化。 (6)原料价格低廉,质量稳定,取材容易。 (7)所用原料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。 (8)有利于产品的分离纯化,并尽可能减少产生“三废”的物质。 46、发酵培养基的设计和注意事项(简答) (重点) 1.提供必要的营养成分:培养基成分必须满足细胞生长,代谢活动和合成产物所需的基本 要求。 ? 2.配制合适的浓度:可以从发酵动力学有关生长、产物合成和基质利用物料平衡 的关系中大致推算所需原料或大致计算出所需主要原料的需要量。 ? 3. 主成分与其他成分的配比。 ? 4.控制合适的 pH:微生物的生长繁殖或产物的合成往往需要—定的 pH 环境,在最 适 pH 值下有利于加快各种酶的反应。因此在整个发酵过程中应使培养基的 pH 适合于微生 物生长或产物合成所需。 47、发酵培养基中 pH 的具体控制方法(简答) (重点)

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? 1. 可以在微生物培养过程中加入酸或碱或流加某些营养物质调节培养基的 pH,但 更应在配制培养基时考虑所用营养物质的组成成分, 使其 pH 值适合该微生物生长或合成代 谢产物的需要。 ? 2. 还要注意有些营养物质被利用后培养基的 pH 变化情况. ? 3. 控制 pH 最常用的方法是在培养基中添加具有一定缓冲能力的物质作为营养物, 如以磷酸盐作为磷的成分; 或者避免使用容易产生生理酸性或碱性使培养基 pH 波动太大的 物质。 ? 4.避免产生微生物不能利用的物质或形成沉淀 ? 葡萄糖与铵盐或氨基酸的氨基在灭菌高温下作用形成深褐色物质。这种物质不被微 生物利用。因此这两类营养物不宜直接配在一起进行灭菌,而应采用分开灭菌后再加入发 酵罐内。 ? 硫酸铵中的 SO42-与钙盐易形成难溶的硫酸钙,因此二者也不宜直接配成培养基。 48、中间补料的重要作用(简答) (重点) 中间补料的方法可以解决这些问题。中间补料的重要作用有: 丰富培养基,避免菌体过早衰老,延长产物合成期; 控制 pH 值和代谢方向; 改善通气效果,避免菌体生长受限制; 补充发酵液的体积(由于发酵中的通气和蒸发,发酵液体和、减小)。 补料的物质包括碳、氮、水和其他物质。 正确的补料关键在控制补料的时间、速率和配比,目的是不使菌体生长繁殖过快,仅维持呼吸,处于 半饥饿的状态,但仍能合成产物。 49、微生物代谢调节方式有呢些(填空) (简答)反馈抑制 反馈阻遏 酶的诱导调节 酶的共价修饰 50 微生物细胞的代谢调节方式(填空) (重点) (1)细胞膜的屏障作用:细胞膜系统对物质运输的选择性,如:离子通道、 是否需要 ATP 能量、 膜受体等。 细胞膜既是大多数亲水分子的屏障,又是某些物质运输的通道。 ① 膜的脂质(磷脂及其他脂类)的分子结构,以及环境条件(如离子强度、温度、pH)等对膜脂质理 化性质的影响。 ②膜蛋白质(如酶、载体蛋白、电子传递链的成员及其他蛋白质)的绝对数量及其活性的调节。 ③跨膜的电化学以及 ATP、ADP、AMP 体系及无机磷浓度对溶质输送的调节。 ④ 细胞壁结构(特别是骨架结构)的部分破坏或变形,间接影响到膜对溶质的通透性。 (2)酶活性和数量的调节(原核):改变细胞表达酶的数量或是改变酶的活性。 (3)限制基质的有形接近(真核):真核生物的细胞内含有各种不同的细胞器,在空间上分隔了各个代谢 库。基质存在于各个代谢库中。 51、什么是酶合成的阻遏,阻遏的类型主要那两种?(填空) 是阻碍代谢过程中包括关键酶在内的一系列酶的合成的现象,从而更彻底地控制和减少末端产物的合 成。

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(1)未端产物阻遏: 由于终产物的过量积累而导致生物合成途径中酶合成的阻遏的现象,常常发生在氨基酸、嘌呤和嘧啶 等这些重要结构元件生物合成的时候。例如过量的精氨酸阻遏了参与合成精氨酸的许多酶的合成。 (2)分解代谢产物阻遏: 当微生物在含有两种能够分解底物的培养基中生长时,利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的 有关酶的合成的现象。最早发现于大肠杆菌生长在含葡萄糖和乳糖的培养基时,故又称葡萄糖效应。 52、代谢工程定义(名词解释) (重点) 定义:利用基因工程技术,定向地对细胞代谢途径进行修饰、改造,以改变微生物的代谢特性,并与微生物基 因调控、代谢调控以及生化工程相结合,构建新的代谢途径,生产新的代谢产物。 53、次级代谢产物及特征(简答) (重点) 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,如抗生素、毒素、激素、色素等。不同种类的微生物所产生的次 级代谢产物不相同,他们可能积累在细胞内,也可能排到外环境中。

54、发酵工程中杂菌污染会造成怎样的不良后果? (1)由于杂菌的存在,消耗基质或产物,造成生产能力下降; (2)杂菌产生的一些代谢产物,改变发酵液的某些物化性质,造成产物提取更困难,从而回收率下降或产 品质量下降; (3)杂菌造成产物分解,导致生产失败; (4)杂菌的大量繁殖,改变反应介质的 pH,从而使生化反应发生异常变化; (5)噬菌体污染造成菌体裂解,导致生产失败。

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55、严格纯种培养应采取哪些必要的措施? 1.使用的培养基和设备须灭菌; 2.好气培养过程中使用的空气应经过除菌处理; 3.设备应严密,生物反应器中要维持高于环境的压力; 4.培养过程中加入的物料须灭菌; 5.使用无污染的纯种。 51、灭菌的定义: (名词解释) (重点) 使用物理或化学方法杀灭或去除物料或设备中一切有生命物质的过程。 52、发酵对无菌空气的要求包括(填空) (重点) :无菌,无灰尘,无杂质,无水,无油,正压等几 项指标; 53、分批灭菌(实罐灭菌) (名词解释) (重点) 将自己制好的培养基放在发酵罐中,直接通入蒸汽进行加热,在达到灭菌要求的温度和压力后维持一定的 时间,再冷却到发酵要求温度的工艺过程。 54、连续灭菌 (名词解释)优缺点和注意事项?(简答) 连续灭菌 定义:培养基在罐外经过一套灭菌设备的连续加热灭菌(短时间 20-30’内使培养基达到灭菌温 度 130-140℃,维持 5-15 分钟) ,冷却再送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程。 优点:可以采用高温快速的灭菌工艺,物料受热时间短,减少营养成分的破坏,有利于提高得率;发酵罐非 生产占用时间少,容积利用率高;均衡使用蒸汽,热能利用合理,减少锅炉负载不均现象;适合自动化控制 和降低劳动强度。 缺点:增加一套连续灭菌设备,增加了投资,同时增加操作环节;不适用黏度大的培养基灭菌。 注意:连续灭菌时,发酵罐灭菌在培养基灭菌前,前用蒸汽直接进行空罐灭菌。灭菌后,不立即冷却,用无菌 空气保压,待灭菌的培养基灌入后再进行冷却。 55、空气除菌的方法主要有哪几种?(填空) (重点) 热杀菌 辐射杀菌 静电除菌 过滤除菌 55、发酵过程出现杂菌污染应如何处理?(简答) (1)种子罐染菌:发现后不进行后面的移菌工作,及时采用高压蒸汽直接灭菌。 (2)发酵罐染菌 发酵前期:杂菌对生产菌危害大,蒸汽灭菌后放掉; 杂菌对生产菌危害不大,直接灭菌后重新接菌; 杂菌量少且生长缓慢,则继续运转,但要注意杂菌的数量和代谢的变化。 发酵中后期:加入适量的杀菌剂或抗生素抑制杂菌生长; 降低培养温度或控制补料抑制杂菌的生长; 考虑提前放罐。 (3)染菌后的设备处理

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a.染菌后的罐体用甲醛等化学物质灭菌处理。 b.用蒸汽灭菌(包括各种附属设备)。 c.再次投料前,彻底清洗灭菌罐体和附件。 d.进行发酵罐严密性检查,防止渗漏。 56、发酵过程中噬菌体污染的原因和处理方法?(简答) (重点) 来源:生产菌种本身是溶原菌;存在引起噬菌体感染的条件。 a.环境中有噬菌体。 b.环境中的活菌感染。 危害: 个体小,随气体到处飘散; 过滤性病毒可通过细菌过滤器和过滤介质; 繁殖快,使生产菌种大量快速裂解; 引起恶性循环,从单罐扩大到整个生产。 噬菌体污染现象的判断一一烈性噬茵体 a.发酵液突然变稀,泡沫增多; b.早期镜检发现:茵体染色不均匀,较短时间内茵体大量自溶,最后仅残留茵丝的断片; c.平板培养出现典型的噬菌斑; d.溶氧浓度回升提前,营养成分消耗少,产物合成停止等。 处理方法: a.发酵液高压蒸汽灭菌后放掉,防止发酵液的任意流失。 b.全部停产,对环境和设备进行全面的清洗消毒,杜绝噬菌体寄生的环境基础。 c.更换生产菌种,不断筛选抗噬菌体的菌种,防止噬菌体的重复污染。 57、如何判断发酵过程的噬菌体污染? (简答)

58、发酵过程的噬菌体污染处理方法: (简答) 处理方法: a.发酵液高压蒸汽灭菌后放掉,防止发酵液的任意流失。 b.全部停产,对环境和设备进行全面的清洗消毒,杜绝噬菌体寄生的环境基础。

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c.更换生产菌种,不断筛选抗噬菌体的菌种,防止噬菌体的重复污染。 59、发酵罐的定义(名词解释) (重点) 是为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。 60、一个优良的发酵罐装置和组成(填空) (简答) ? (1)应具有严密的结构 ? (2)良好的液体混合特性 ? (3)好的传质相传热速率 ? (4)具有配套而又可靠的检测、控制仪表 61、发酵罐的种类 (填空) ,发酵罐的特点(简答) ,典型发酵设备包括: (填空) (重点) 1-发酵工业上最常用的是通风搅拌罐。 除了通风搅拌发酵罐外,其它型式的发酵罐如:气提式发酵罐、压力循环发酵罐、带超滤膜的发 酵罐等 。 ? 2-(1)发酵罐与其他工业设备的突出差别是对纯种培养的要求之高,几乎达到十 分苛刻的程度。因此,发酵罐的严密性,运行的高度可靠性是发酵工业的显著特点。 ? (2)现代发酵工业为了获取更大的经济利益,发酵罐更加趋向大型化和自动化发 展。 ? 在发酵罐的自动化方面,作为参数检测的眼睛如 pH 电极、溶解氧电极、 溶解二氧化碳电极等的在线检测在国外巳相当成熟。国内目前尚处于起步阶段,发酵检测 参数还只限于温度、压力、空气流量等一些最常规的参数。 ? 3-种子制备设备、主发酵设备、辅助设备(无菌空气和培养基的制备),发酵液预处 理设备,粗产品的提取设备、产品精制与干燥设备、流出物回收、利用和处理设备等。 62、密闭厌氧发酵罐的要求是(填空) (重点) ? 能封闭、能承受一定压力、有冷却设备、罐内尽量减少装置、消灭死角、便于清洗 灭菌。 63、圆筒体锥底发酵罐的特点和优点(简答) (重点) ? 这种设备一般置于室外。 ? 已灭菌的新鲜麦汁与酵母由底部进入罐内; ? 发酵最旺盛时,使用全部冷却夹套,维持适宜的发酵温度。冷媒多采用乙二醇或酒 精溶液,也可使用氨(直接蒸发)作冷媒; ? CO 2 气体由罐顶排出。 ? 罐身和罐盖上均装有人孔,罐顶装有压力表、安全阀和玻璃视镜。 ? 在罐底装有净化的 CO2 充气管。 ? 罐身装有取样管和温度计接管。 ? 设备外部包扎良好的保温层,以减少冷量损耗。 ? 优点: ? (1)是能耗低,采用的管径小,生产费用可以降低。 ? (2)最终沉积在锥底的酵母,可打开锥底阀门,把酵母排出罐外,部分酵母留作 下次待用。 朝日罐的特点和优点(简答) 朝日罐与锥形罐具有相同的功能,但生产工艺不同。 ? (1)利用离心机回收酵母 ? (2)利用薄板换热器控制发酵温度 ? (3)利用循环泵把发酵液抽出又送回去。 ? 优点: ? 三种设备互相组合, 解决了前、 后发酵温度控制和酵母浓度的控制问题, 加速了酵母的成熟。 ? 使用酵母离心机分离发酵液的酵母,可以解决酵母沉淀慢的缺点

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? 利用凝聚性弱的酵母进行发酵,增加酵母与发酵液接触时间,促进发酵液中乙醛和双乙酰的 还原,减少其含量。 64、机械搅拌发酵罐的基本条件(简答) (重点) ? (1)发酵罐应具有适宜的径高比。罐身越高,氧的利用率较高。 ? (2)发酵罐能承受一定的压力。 ? (3)要保证发酵液必须的溶解氧。 ? (4)发酵罐应具有足够的冷却面积。 ? (5)发酵罐内应尽量减少死角,避免藏垢积污,灭菌能彻底,避免染菌。 ? (6)搅拌器的轴封应严密,防病量减少泄漏。 ? 机械搅拌发酵罐的结构:1、罐体 ? 2、搅拌器和挡板 ? 3、消泡器 ? 4、联轴器及轴承 ? 5、变速装置 ? 6、空气分布装置 ? 7、轴封 ? 8、冷却装置 通用发酵罐的搅拌桨类型(填空) (1)平叶涡轮搅拌桨(2)船用螺旋搅拌器(3)振动混合器(4)多棒搅拌桨(5)气体导入式搅拌 器 机械消泡装置主要有四种(填空)一是锯齿式消泡桨二是半封闭式涡轮消泡器 ? 三是离心式消泡器,第四种是刮板式消泡器 65、固体发酵的主要设备(简答) (重点) ? 1.浅盘式:国内广大农村的个体生产中,采用曲盘、帘子和曲架就可以进行生产。 工业上是用多层铝制浅盘放在架子上进行培养,培养室保持一定的温度和湿度。 ? 2.旋转式:旋转式固体发酵罐有鼓形和管形,培养过程中,整个发酵罐以低速间 歇旋转,罐内的小固体颗粒会沿着罐壁滑动,达到散热和与空气接触之目的。 ? 3.厚层式:固体发酵床的底部为多孔筛板,风道倾斜形,可使平行流动的气流变 成垂直流动。曲层厚度可以是 300-350mm。无菌的压缩空气需调节好温度和湿度,空气的 相对湿度一般为 92%,空气风压常为 200mmHg,这种装置的进出料和翻曲可以实现机械化 和自动化,在工业生产上已有应用。 66、发酵过程动力学: (名词解释) (重点)是研究发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生成的动态平衡 及其内在规律。 生长得率:是指每消耗 1g(或 mo1)基质(一般指碳源)所产生的菌体重(g), 即 Yx/s=Δ X/一Δ S。 产物得率:是指每消耗 1g(或 mo1)基质所合成的产物 g 数(或 mol 数)。这里消耗的基质是指被微生物 实际利用掉的基质数量,即投入的基数减去残留的基质量(S。一 S)。 基质比消耗速率:(qs , g(或 mo1)/g 菌体·h): 系指每克菌体在一小时内消耗营养物质的量。 它表示细胞对营养物质利用的速率或效率。 产物比生产速率:(qp,g(或 mo1)/g 菌体·h):指每克菌体在一小时内合成产物的量,它表示细胞合 成产物的速度或能力,可以作为判断微生物合成代谢产物的效率。 容量产率:指的是单位时间内单位反应器容积的产物。 发酵周期(名词解释) :实验周期是指接种开始至培养结束放罐这段时间。 提高微生物生长得率的措施有哪些?(简答) ? 首先,要筛选优良的菌种,其本身就应具备高的生长得率。 ? 其二,要选择合适的培养基配方,提供略微过量的其它营养物质,使碳源成为最终

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的限制性物质。 ? 其三,还须选择和控制合适的培养条件,使得微生物的代谢按所需方向进行。 ? 另外,在发酵的操作过程中要尽量防止杂菌污染。 发酵过程特点(简答) ? 多相:气相、液相和固相 ? 多组分: 培养基中多种营养成分, 多种代谢产物, 细胞内也具有不同生理功能的大、 中、小分子化合物。 ? 非线性:细胞代谢过程用非线性方程描述。 ? 复杂群体的生命活动 67、发酵过程动力学有那些类型?各有什么特点?(简答) (重点) ? 1.生长产物合成偶联型:也称Ⅰ型。这种发酵类型的特点是: ? 微生物的生长和糖的利用与产物合成直接相关连。 ? 产物的形成与生长是平行的。 ? 产物合成速度与微生物生长速度呈线性关系,而且生长与营养物的消耗成准定量关 系。 ? 这种类型的产物主要是葡萄糖代谢的初级中间产物,如乙醇发酵就属于此类型。 ? 2.生产与产物合成非偶联类型:也称Ⅲ型多数次生代谢产物的发酵属这种类型,如各种抗 生素和微生物毒素等物质的生产速率很难与生长相联系。产物合成速度与碳源利用也不存在定量 关系。 ? 一般产物的合成是在菌体的浓度接近或达到最高之后才开始的,此时比生长速率已不处于最 高速率。 ? 3.生长产物合成半偶联类型:亦称Ⅱ型。它是介于生长产物合成偶联型与生长产物合成非 偶联之间的中间类型,产物的合成存在着与生长相联和不相联两个部分。 ? 该类型的动力学产物合成比速率的最高时刻要迟于比生长速率最高时刻的到来。 ? 69、什么是补料分批发酵? (名词解释) (补充重点) ? 补料分批发酵定义:在发酵开始时,投入一定量的基础培养基,到发酵的适当时期,开始连续补加碳 源、氮源和能源物质,直至发酵体积达到发酵罐的最大操作容积后,将发酵液一次性放出的操作方 式 ? ? ? 70、 71、什么是反复补料分批发酵?(名词解释) (补充重点) 定义:在补料分批发酵的基础上,每隔一定时间按一定的比例放出一部分发酵液,使发酵液体积始 终不超过发酵罐的最大容积。 ? ? 72、连续发酵定义: (名词解释) (补充重点) 连续发酵定义:在培养过程中,不断地向发酵罐中加入培养基,同时以相同的流速从发酵罐中排出 还有产品的培养基。 ? ? ? ? 73、 74、连续发酵的控制方法(简答) (补充重点) 连续发酵的控制方法 恒浊法:根据培养液的浊度与菌体浓度成正比的原理,通过光电控制系统调节培养基的流量,使发 酵罐内的菌体浓度达到恒定的标准。 ? 恒化法:根据限制性营养物质的浓度与菌体生长速度成正比的原理,通过控制培养液中限制性营养

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物质添加速度造成适应于菌体生长。 ? ? ? ? ? ? 恒浊法 原理 方法 培养基成分 菌体生长 培养液浓度 菌体浓度 改变流量 各种营养物质充分 最大生长速度 表:恒浊法和恒化法比较 恒化法 限制性营养物浓度 生长速度 恒定流量 限制性营养物质不充分 非最大生长速度

77、温度对发酵的影响(简答、论述) (重点) ? 温度对发酵的影响是多方面且错综复杂的,主要表现在下面四个方面: ? 对细胞生长 ? 产物形成: 温度会影响生物合成速率 温度会影响生物合成方向 温度对代谢有 调节作用 ? 发酵液的物理性质 ? 产物合成方向 发酵过程温度的选择有什么依据? ? 1、根据菌种及生长阶段选择 ? 2、根据培养条件选择 ? 3、根据菌生长情况 发酵过程温度如何控制 ? 1.工业生产上,使用大型发酵罐一般不需要加热,发酵中释放了大量的热,需要冷却 的情况比较多。 ? 2.利用自动控制或手动控制的阀门,将冷却水通入发酵罐夹层或蛇型管中,通过热 交换降温,保持恒温发酵。 ? 3.如果气温高,冷却水冷却的效果差,可以采用冰冻盐水循环降温,迅速达到预定的 恒温。 78、生物热(名词解释) :菌体在生长繁殖过程中,本身产生的热,是分解碳水化合物、脂肪、蛋白质 产生的大量能量。一般说来,菌体的营养物质利用速率越大,生物热越大,发酵旺盛期的生物热高; 79、搅拌热: (名词解释)发酵罐中的搅拌设备工作中产生的热。搅拌过程中液体间,液体和设备间 的摩擦生产热。 80、pH 对发酵的影响及其控制(简答、论述) (重点) ? 1、pH 影响细胞膜的电荷状态,引起膜的渗透性发生改变,进而影响菌体对营养物质 的吸收和代谢产物的分泌,从而影响新陈代谢的正常进行。 ? 2、直接影响酶的活性 由于酶的作用活性必须在最合适的 pH 环境下最高,因此 pH 直接影响酶的活性,影响微生物的生长繁殖和新陈代谢的正常进行。 ? 3、 pH 影响菌体的形态: 例子, 产黄青霉菌的细胞壁厚度随 pH 增加而减小,当 pH<6 时,菌丝长度缩短直径 2-3μ m,当 pH=7 或>7 时,直径 2-18μ m, 呈膨胀酵母状细胞, 随着 PH 下降菌丝恢复正常。 ? 4 、pH 对产物的稳定性有影响。 ? 5、 pH 影响生物合成的途径: 例子, 黑曲霉在 pH=2-3 时,产生拧檬酸,pH 近中性时, 积累草酸和葡萄糖酸。P159、160 例子。 发酵过程 PH 的选择有什么依据? ? 1、选择的原则:既有利菌体的生长繁殖,又有利于产物的积累。

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? 2、发酵 pH 的确定 最适 pH 是根据实验的结果来确定。 81、发酵过程中溶氧的变化及原因(简答) (重点) 1.正常变化规律 前期:菌体大量繁殖,需氧量不断上升,如果供氧不足,就会造成溶氧量的下降。 产物合成期:与生长阶段相比,需氧量有所下降,溶氧水平上升,且比较稳定,此时往往需要工艺控制溶 氧水平。 后期:由于菌体衰老,需氧量下降,溶氧水平上升。 2.异常变化异常下降 (1)好气性杂菌的污染 (2)菌体代谢异常 (3)设备控制故障(如"闷罐"一罐排气封闭) (4)消泡油过量 异常上升 (1)菌体代谢异常 (2)烈性噬菌体的污染 82、临界氧浓度: (名词解释) (重点)不影响微生物呼吸强度所允许的最低氧浓度。 微生物的耗氧速度(Q02) (名词解释)单位细胞质量(干重)在单位时间内消耗氧的量,即比耗 氧速度或呼吸强度。 摄氧率(r(名词解释)) 单位体积培养液,在单位时间内消耗的氧量。 r=Q02.X X 一细胞浓度 氧的满足度(名词解释)溶氧浓度/临界氧浓度 影响微生物对耗氧速率的因素(简答) ? 1.菌种的特性 ? 2.菌种的生理状态 ? (l)菌龄生长初期:呼吸强度大;生长后期:呼吸强度小 ? (2)生理阶段 生长阶段>产物合成阶段如:黑曲霉合成α -淀粉酶 ? 生长阶段<产物合成阶段如:头孢霉素合成 ? 3.细胞浓度 细胞浓度 耗氧速率 ? 4.培养条件 ? (1)同一菌株,碳源不同,耗氧速率不同。 ? (2)培养基的浓度:浓度大,耗氧大。 ? (3)一些元素和无机盐浓度会影响耗氧速率 ? 如:金霉素生产中,P 的浓度从 30moL 提高到 60moL,耗氧速率也提高 l 倍。 ? (4)温度:温度升高,微生物的呼吸强度增大,耗氧速率增大。 ? (5)C02 浓度:C02 浓度大,耗氧速率降低。 83、C02 发酵过程有什么影响?(简答、论述) ? 通常 C02 对菌体生长有直接影响,当排出 C02 浓度高于 4%时,碳水化合物的代谢和微生物的呼 吸速率下降,微生物的生长受到抑制,阻碍了基质的异化和 ATP 的生成,最终影响产物的合成。因此 即使在供氧充足的情况下,还应该考虑通气量,排除细胞代谢产生的气体降低发酵液的 C02 浓度。

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? C02、 HC03 都会影响细胞膜的结构,其中 C02 影响脂肪酸的核心部位,HC03 影响磷脂和膜表面 的蛋白质。这些都会导致基质在膜上的运输受阻,降低膜的运输效率,细胞处于异常状态,生长受抑 制,形态也会发生变化。 84、发酵过程中如何若进行 C02 的控制?(简答) ? 1、发酵中,C02 浓度的控制,主要看其对发酵的影响,如果对发酵有促进作用。 ? 有促进作用应该提高其浓度,反之则降低其浓度。 ? 2、降低通气量和搅拌速率有利于提高 C02 在发酵罐中的浓度。 ? 3、提高通气量和搅拌速率,在调节溶氧的同时,也调节了 C02 维持在抑制浓度之下。 ? 4、补料控制调节 C02 浓度。 如:在青霉素发酵中,补糖可增加排气中的 C02 浓度,降低培养液的 pH 值,促进菌体的生长和产物 合成 85、补料的作用有哪些?(简答) ? (l)抑制菌的生长速度,维持产物合成的能力。 ? (2)补充发酵液的体积,延长发酵时间,提高产量。 ? 补料控制原则:缺什么补什么,主要是碳源、氮源、前体、促进剂、水等。 86、泡沫产生的原因是什么?(简答) (重点) ? 1.外力:通气和搅拌 ? 2.微生物细胞的代谢:发酵性泡沫,细胞呼吸代谢产生的气体(CO2,氨气等)。 ? 3.培养基成分:泡沫形成的决定因素 ? 泡沫的稳定性主要与液体的表面性质,如表面张力、表面黏度和泡沫的机械强度密 切相关。 ? 培养基中的花生饼粉、玉米浆、黄豆饼粉、蛋白质以及微生物的菌体本身都有稳定泡沫的作 用。 87、泡沫的消除与防止的方法(简答) (重点) ? 1、机械消沫 ? 原理:依靠机械力量引起强烈振动或压力变化导致泡沫破裂。 ? 方式: ? 罐内消沫法直接在搅拌轴上安装消沫浆。 ? 罐外消沫法将泡沫引出罐外,通过喷嘴的加速作用或离心力消除泡沫后液体再返回 罐内。 ? 特点:不需引入外界物质,减少污染的机会,节约原料;不能从根本上消除引起泡沫 的因素 2.消沫剂消沫 原理:降低液膜的机械强度或表面积度。 消沫剂的种类: ? (1)天然油脂:不仅可以消沫,同时作为碳源和中间补料,油脂的质量直接影响消沫 的效果。 ? (2)聚醚类:主要是抑制泡沫的产生。 ? 如:聚氧丙烯甘油(GP 型),稀薄发酵液中效果好; ? 聚氧丙烯甘油(GPE 型),粘稠发酵液中效果好 ? (3)高级醇类:可单独使用,也可与载体一起使用,如十八醇。 ? (4)硅酮类:单独使用效果差,常于分散剂(微晶 Si02)一起使用,如聚二甲基硅氧烷 88、发酵终点的判断(简答) ? 发酵终点的判断对提高生产能力和经济效益很重要。 ? 生产能力:单位时间内单位罐体积的产物积累量。 ? 实际生产应结合产品的高产和产品的成本综合考虑

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89、什么是糖化?(名词解释) (重点) 用淀粉质原料生产酒精时,在进行乙醇发酵之前,一定要将淀粉全部或部分转化成葡萄糖等可发酵性 糖,这种转化为糖的过程称为糖化,所用催化剂称为糖化剂。 90、酒精生产对酵母菌的要求(简答) ? 糖蜜酒精发酵对酵母的要求: ? 稀糖液中无机盐含量较高,所以渗透压也高,所以要求酵母有较强的耐渗透压能力。 ? 稀糖液发酵都是在 PH 较低的情况下进行,发酵强度较高,释放热量集中,所以要求酵母有 较强的耐酸和耐温能力。 ? 稀糖液发酵容易产生泡沫,直接影响装罐容量,也易造成“逃液” ,所以菌种要求应不产生 或少产生泡沫。 91 酒精发酵动态,影响酒母质量主要因素有那些? (简答) (论述) (重点) ? 乙醇发酵过程可分为前发酵期、主发酵期和后发酵期三个阶段。 ? 前发酵期一般为前 10h 左右, 在酒母与糖化醪加入发酵罐后, 醪液中的酵母开始数量还不多, 由于醪液中有少量的溶解氧、酒母仍能迅速地进行繁殖。在前发酵期阶段,发酵作用不强,酒精 和二氧化碳产生的少,糖分消耗的比较慢,发酵醪表面显得比较平静。前发酵期一般控制发酵温 度不超过 30℃。 ? 主发酵期为前发酵期之后的 12h 左右,在此阶段酵母细胞已大量形成,每毫升醪液中酵母数 可达 1 个亿以上,酵母菌基本上停止繁殖而主要进行乙醇发酵作用,使糖分迅速下降,酒精量逐 渐增多,醪液中产生大量的二氧化碳,又很强的二氧化碳泡沫响声。此期间发酵醪温度上升也快, 生产上应加强温度控制,最好将温度控制在 30~34℃。经主发酵期,醪液的糖分大部分已被耗掉, 发酵进入后发酵期。 ? 在后发酵期阶段, 发酵作用弱, 产生热量也少, 发酵醪温度逐渐下降, 应控制发酵温度在 30~ 32℃。后发酵期一般需要约 40h 才能完成. ? 总发酵时间一帮控制 60~72h。一般工厂糖化醪浓度为 16~18Bx,发酵成熟醪的乙醇含量为 6%~10%(V/V) 。 影响酒母质量主要因素(重点) ? (1)酵母细胞数 酵母细胞数是观察酵母繁殖能力的一项指标,也是反映酵母培养成熟的指 标。成熟的酒母醪其酵母细胞数一般为 l 亿/毫升左右。 ? (2)出芽率 酵母出芽率是衡量繁殖旺盛与否的一项指标。出芽率高,说明酵母处于旺盛的生 长期。反之,则说明酵母衰老。成熟酒母出芽率要求在 15—30%。 ? (3)酵母死亡率 用美蓝对酵母细胞进行染色, 如果酵母细胞被染成蓝色, 说明此细胞已死亡。 正常培养的酒母不应有死亡现象,如果死亡率在 1%以上,应及时查找原因采取措施进行挽救。 ? (4)耗糖率 酵母的耗糖率也是观察酒母成熟的指标之一。成熟的酒母,耗糖率-般要求控制 在 40 一 50%。耗糖率太高,说明酵母培养已经过“老”,反之则“嫩”。 ? (5)酒精分 成熟酒母醪中的酒精含量一方面反映酵母耗糖情况,也反映酵母成熟程度。如果 酒母醪中酒精含量高,说明营养消耗大,酵母培养过于成熟。此时,应停止酒母培养,否则会因 营养缺乏或酒精含量高抑制酵母生长,造成酵母衰老。成熟酒母醪中的酒精含量一股为 3—4%(容 量)。 ? (6)酸度 测定酒母醪中的酸度是观察酒母是否被细菌污染的一项指标。如果成熟酒母醪中酸 度明显增高,说明酒母被产酸细菌所污染。酸度增高太多,镜检时又发现有很多杆状细菌,则不 宜做种子用。 ? 92、简述淀粉质原料乙醇发酵的过程?(简答) 淀粉质原料生产酒精分为原料预处理、原料蒸煮、糖化剂制备、糖化、酒母制备、乙醇发酵和蒸馏等 工序,工艺流程如下图 5-5。

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糖化剂制备→糖化剂 ↓

酒母←酒母制备 ↓

原料→预处理→蒸料→糖化→发酵→蒸馏→酒精 93、影响酒精发酵因素(论述) (简答) (重点) ? 1.稀释速度 在间歇发酵中,糖化醪要求自接种后 8-10 小时内加完,这样可以有较长的后 发酵时间,将糊精彻底水解发酵。 ? 酵母的繁殖速度取决于发酵醪营养物质浓度,而营养物质的含量又取决于进料和出料速度。 所以,控制进料速度,就可以控制酵母细胞数和营养成分。 ? 2.发酵醪 pH 值的控制。降低发酵醪中的 pH 值,是防止杂菌污染的有效措施之一。由于连续 发酵无菌条件要求较严,其 pH 控制在 4.0 一 4.5 为宜。间歇发酵 PH 值可控制在 4.7-5.0。在上述 pH 值范围内,较接近于糖化酶作用的最适 PH 值。 ? pH 值的控制,可用 H2SO4 来调节。如果 PH 值太低,不但会抑制杂菌的繁殖,同时也会抑制 酵母菌的繁殖和代谢,还会使糖化酶钝化,影响发酵成果。 ? 3.发酵温度控制。酒精酵母繁殖温度为 27—30℃,发酵温度 30—33℃,生产中发酵醪温度 可根据发酵形式不同进行控制: ? 间歇发酵:接种温度 27—30℃;发酵温度 30-33℃;后发酵温度 30℃±1℃。 ? 连续发酵各罐温度控制在 30—33℃。 ? 4.发酵醪的滞流和滑漏问题。多级连续发酵要求醪液保持先进先出。 ? 5.多级连续发酵中发酵罐数量问题 多级连续发酵是利用很多个罐进行串联,组成一个发酵 罐组。 ? 除了前面几个流加罐外,后面还要配合适量的罐作为后发酵用,并使前后罐之间醪液保持一 定的浓度梯度。每一罐组用多少只发酵罐为宜,这主要取决于发酵醪自进入第一只发酵罐起,到 最后一只发酵罐醪液成熟,醪液在几个罐内发酵时间。

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? 6.关于发酵醪浓度问题。糖化醪浓度稀,虽然有利于酵母的代谢活动,提高出酒率,但是 浓醪发酵却有提高设备利用率,节省水、电、汽、降低生产成本,增加产量的优点。因此,生产 上希望尽量采用浓醪发酵。 ? 正常发酵醪浓度一股为 16 一 18Bx,其发酵成熟醪酒精含量为 8-9%(容量)。 ? ? 7.关于缩短发酵时间 用糖蜜原料制造酒精,发酵时间需要 24-32 小时,如用淀粉质原料, 则需 60 小时以上。 ? 缩短发酵时间,需要设法加速水解支链淀粉中以 1,6 相结合的键。解决这个问题的方法是 选育糖化酶含量高的菌种,以加强糖化作用。 ? 另外, 采用连续发酵和选用发酵力强的酵母菌种, 也是加速发酵、 缩短发酵时间的有力措施。 94、据制曲过程中控制曲坯最高温度的不同可将大曲分为几类?各有何要求: (简答)

白酒的分类及例子(填空) (重点)
? 1、大曲 大曲是以小麦或大麦和豌豆等为原料,经破碎、加水拌料、压成砖块的曲坯后, 再在人工控制的温度和湿度下培养、风干而制成。 ? 根据制曲过程中控制曲坯最高温度的不同,可将大曲分为: ? 高温大曲、 高温大曲制曲最高品温达 60℃; 主要用于生产酱香型大曲酒, 如茅台酒 (60~65℃) , 长沙的白沙液大曲酒(62~64℃) 。 ? 偏高温大曲 偏高温大曲制曲最高品温 50~60℃;从 20 世纪 60 年代中期开始,浓香型大曲 酒逐步采用偏高温制曲,如五粮液(58~60℃) 、洋河大曲(50~60℃) 、泸州老窖(55~60℃)和全 兴大曲(60℃) ; ? 中温大曲三大类。中温大曲制曲最高品温 50℃以下。中温大曲主要用于生产清香型大曲酒, 如汾酒(45~48℃) 。少数浓香型曲酒厂仍采用中温制曲,如古井贡酒(47~50℃) 。 ? ? 白酒有多种分类方法。 ? 如按生产中所用糖化发酵剂不同,分为:大曲白酒、小曲白酒、麸曲白酒等; ? 按香型不同分为: ? 浓香型白酒(又称泸香型白酒,以泸州老窖为代表) ; ? 酱香型白酒(又称茅香型白酒,以茅台酒为代表) ; ? 清香型白酒(也称汾香型白酒,以汾酒为代表) ; ? 米香型白酒(也称蜜香型白酒,以广西桂林三花酒为代表)等; ? 按酒精高低分为:高度白酒(酒度 41~65)和低度白酒(40 以下)两类。 95、大曲白酒生产方法(填空) ,续渣法和清渣法(名词解释)主要工艺(填空) 小曲白酒的生产分为固态发酵和半固态发酵法两种; (填空) (重点) ? 大曲白酒生产方法有续渣法和清渣法两类。 ? 续渣法是大曲酒和麸曲酒生产中应用最为广泛的酿造方法,它是将粉碎后的生原料(称为渣 子)与酒醅(或称母糟)混合后在甑桶内同时进行盖料和蒸酒(称为混烧) ,凉冷后加入大曲继续 发酵,如此不断反复。浓香型白酒和酱香型白酒生产均采用此法。 ? 清渣法是将原辅料单独清蒸后不配酒醅进行清渣发酵,成熟的酒醅单独蒸酒。清香型白酒的 生产主要采用此工艺。下面简单介绍浓香型白酒和清香型白酒的生产工艺。 ? 大曲酒生产工艺: ? 原料→粉粹→加水→蒸煮→冷却→加曲(酒母)→混匀→入池→发酵→蒸馏→白酒 ? ? ? 小曲白酒的生产分为固态发酵和半固态发酵法两种; ? 半固态发酵法又可分为先培菌糖化后发酵和边糖化边发酵两种典型的传统工艺。下面仅介绍

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这两种传统工艺。 ? 先培菌糖化后发酵工艺 ? 是采用药小曲为糖化发酵剂,前期固态培菌糖化,后期半固态发酵,再经蒸馏、陈酿和勾兑 而成,广西桂林三花酒是这种生产工艺的典型代表。 ? 工艺操作 ? 大米浸泡后,蒸熟成饭,此时含水量约 62%~63%,摊泠至 36~37℃,加入原料量 0.8 %~1%的 药小曲粉, 拌匀后入缸。 每缸约 15~20 ㎏原料, 饭厚约 10~13 ㎝, 中央挖一空洞。 待品温降至 30~32℃。 约经 24h ,糖化率达 70%~80%即可加水使之进入发酵。加水量为原料量的 120%~125%,此时醅料含 糖量应为 9%~10%,总酸 0.7 以下,酒精 2%~3%(V/V) 。在 36℃左右发酵 6~7d ,残糖接近零,酒精 含量为 11%~12%/(V/V) ,总酸在 1.5 c 以下。之后进行蒸馏,传统采用土灶蒸馏锅,目前采用蒸 馏釜。蒸馏所得的酒,应进行品尝和检验,色、香、味及理化指标合格者,入库陈酿,陈酿期 1 年以上,最后勾兑装瓶才为成品。 ? 边糖化边发酵工艺 ? 边糖化边发酵的半固态发酵法,是我国南方各省酿制米酒的传统工艺。 ? 工艺流程和工艺操作: ? 将大米洗清,蒸熟,摊凉至 35℃(夏天) ,冬季为 40℃。按原料量加 18%~22%酒曲饼粉,拌 匀后入埕(酒瓮)发酵。装埕时先给每只埕加清水约 6 .5~7.0 ㎏,再加 5 ㎏大米饭,封口后入发 酵房。室温控制在 26~30℃,品温控制 30℃以下。发酵期夏季为 15d,冬季为 20d。蒸馏时截去酒 头酒尾,所得之酒装入坛内,每坛 20 ㎏,并加、肥猪肉 2 ㎏,经 3 个月陈酿后,将酒倒入大池沉 淀 20d 以上,坛内肥肉供下次交陈酿。经沉淀后进行勾兑,除去油质和沉淀物,将酒液压滤、包 装,即为成品。 96、葡萄酒的酿造中,二氧化硫有何重要的作用。 (简答) ? 第一是选择性杀菌或抑菌作用。 ? 其次是澄清作用。 ? 此外还有促使果皮成分溶出、增酸和抗氧化等作用。 97、白葡萄酒发酵过程(简答) (重点) ? 白葡萄酒选用白葡萄或红皮白肉葡萄为原料、经果汁分离、果汁澄清、控温发酵、 贮存陈酿及后加工处理而成。 98、白葡萄酒发酵工艺特点(填空) ? :皮汁分离、果汁澄清、低温发酵、防止氧化。 99、红葡萄酒生产工艺特点(简答) ? 第一,有的酿酒工艺中,酒精发酵和色素、香味成分的浸提同时进行,有的则分别 进行。 ? 第二,为有效进行浸提作用,发酵温度高于白葡萄酒的发酵温度;在发酵过程中要 靠外界机械动力循环果汁。 ? 第三,由于发酵液中有较多的单宁等酚类化合物,具有一定的抗氧化能力,故对酒 的隔氧抗氧化措施要求不严格。甜红葡萄酒甚至要有轻度氧化,以获得浓厚的酒体。 ? 第四,名贵的高档红葡萄酒一般要诱导苹果酸——乳酸发酵。 ? 第五,发酵方法上,可分为果汁和皮渣共同发酵(如传统法、旋式罐法、二氧化碳 浸渍法和连续发酵法)及纯汁发酵(如热浸提法) 。 ? 第六,发酵方式分为开放式发酵和密闭式发酵两类,我国传统的红葡萄酒大多采用 开放式发酵。近年来,红葡萄酒的生产新方法大都是密闭式发酵 100、红葡萄酒的传统发酵法(简答) (重点) ? 葡萄破碎后,酒精发酵、色素和香气成分浸提同时在果汁、皮渣中进行,待残糖降至 5g/L 以下时,压榨分离皮渣,进行后发酵。 101 大麦发芽过程中发芽温度控制(填空) (重点)

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? 低温发芽的温度控制为 12~16℃,它适合于浅色麦芽的制造; ? 高温发芽温度控制为 18~22℃,适于制造深色麦芽; 啤酒酿造原料包括?(填空) ? (一)大麦 ? (二)啤酒花 ? (三)辅助原料 ? (四)水 ? (五)酵母――啤酒酵母 啤酒花作用?(填空) ? 它们赋予啤酒特有的苦味和香味,酒花树脂还有防腐作用,多酚物质则具有澄清麦汁和赋予 啤酒以醇厚酒体温表作用。 啤酒花制品?(填空)酒花粉、颗粒酒花、酒花浸膏和酒花油 制麦的目的?(填空)使大麦发芽,产生多种水解酶,以便通过后续糖化使淀粉和蛋白质得以分解;绿麦 芽烘干过程中还能产生必要的色、香和风味成分。 制麦过程?(填空)分级、浸麦、发芽、干燥、除根 麦芽汁制备过程?(填空)原辅料粉碎、糖化、麦汁过滤、麦汁煮沸和添加酒花、麦汁冷却 麦汁煮沸作用?(填空) 麦汁过滤结束,应升温将麦汁煮沸,以钝化酶活力,杀死微生物,使蛋白质变性和絮凝沉淀, 起到稳定麦汁成分的作用,并蒸发掉多余水分。 102、啤酒酿造中如何进行麦汁煮沸和添加酒花?(简答) ? 第一次在煮沸 5~15min 后添加总量的 5%~10%, ? 第二次在煮沸 30~40min 后添加总量的 55%~60%, ? 第三次在煮沸终了前 10min 加入剩余的酒花。 ? 最后一次添加的应是香型酒花或质量较好的酒花,以赋予啤酒较好的酒花香味。 103、 啤酒酵母的扩大培养方法的技术要点(实验室和生产上) (简答) ? 实验室⑴、培养用具须先清洗干净,并于 150-160℃下干热灭菌。 ? ⑵、培养用的培养基,应使用现场加酒花的麦汁,煮沸并加蛋清,灭菌后于 25℃恒 温培养 2-3 天,证明无污染后方可使用。每一步均应作平行培养。 ? ⑶、每次扩大倍数约在 20 倍。 ? ⑷、每次移植接种前,要先镜检酵母细胞发育情况及有无污染。 ? ⑸、随着每个阶段的进行,培养温度应逐渐降低,以适应现场情况。 ? 生产上: ? 实验室扩大培养至卡氏罐后,酵母进入现场扩大培养。汉森罐以后扩大倍数降低为 1:5 左 右。 ? (1) 所有容器必须彻底洗净、灭菌。 (可采用加热灭菌或用灭菌剂) ? (2)汉森罐可作为保存生产菌种的手段。每次保留一部分酵母培养液于罐内。 ? (3)每次追加麦汁应在酵母的增殖率开始回落以前添加,以使酵母迅速繁殖。 104、传统下面发酵法啤酒的生产方法 (论述) (重点) ? 下面发酵法过程包括主发酵和后发酵两个阶段。 ①主发酵 主发酵又称前发酵,它是发酵的主要阶段 啤酒后发酵又称啤酒后熟、储酒。 105、氨基酸生产方法有几种(填空) 发酵法、酶法、提取法、合成法 132、氨基酸发酵生产的菌种选育方法,及成功的例子(填空) (简答) (补充重点)

从一种野生型微生物出发获得氨基酸的工业化生产菌种,就必需对该微生物的代谢途径进行 研究,进而对其遗传基因进行改造。遗传基因的改造可以采用传统的诱变育种方法,也能应

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用现代的基因重组技术,这两种方法都已广泛地用于氨基酸高产菌种的选育。 Nakayama 等人于 1961 年从谷氨酸棒杆菌分离到一株高丝氨酸营养缺陷型菌种; Shhe 和 Sano 于 1969 年获得了一株苏氨酸和蛋氨酸双重营养缺陷型黄色短杆菌(Brevibacterium flavum)菌种。这两个菌种的胞内苏氨酸合成都受到了阻遏,从而降低了对天冬氨酸激酶 的抑制作用,促进了赖氨酸的积累,使赖氨酸的工业化生产成为可能。 1974 年,Coates 和 Nester 发现了一株β -噻吩丙氨酸抗性的枯草杆菌突变株,该菌株的预 苯氨酸脱氢酶活力受到抑制,解除了 L-苯丙氨酸的负反馈抑制; 1981 年,Goto 等人从乳酸发酵杆菌分离到了一株 p-氟苯丙氨酸(PFP)和 5-甲基色氨酸 抗性的突变株,属于酪氨酸缺陷型这两种菌株都可以用于发酵生产 L-苯丙氨酸。
106、解除反馈调节促使氨基酸过度积累,通常采用的方法有那些?(简答) (重点) 107、氨基酸发酵的代谢控制的途径有那些?(简答) ? 控制发酵的条件 ? 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,以利氨基酸的生物合成 108、谷氨酸发酵控制—环境因素引起代谢转换(填空) (重点) 控制因子 氧 NH4 生物素 PH 磷酸 产物 (不足) (充足) 乳酸或琥珀酸----------谷氨酸 (欠缺) (适量) (过量) a-酮戊二酸-----谷氨酸------谷氨酰胺 (限量) (充量) 谷氨酸--------乳酸或琥珀酸 (酸性) (中性或碱性) N-乙酰 L 谷氨酰胺-----谷氨酸 (适量) (高浓度) 谷氨酸------------缬氨酸

109 微生物工程生产中如何克服生物素过量带来的问题(简答) (重点) 为了控制生物素的数量,除了选用的菌种必须是生物素缺陷型以外,所用的原料(主要是玉米浆)每 批都要通过摇床实测后确定加入量。 当前还有一些措施可以使用: A、 选用油酸缺陷型 B 、选用甘油缺陷型: C、温度敏感性变异株: D、 在生物素丰富的条件下,添加 饱和脂肪酸酯类或饱和脂肪酸 E、在生物素丰富时,培养中途如果添加青霉素、头孢霉素 C,可以使谷氨酸生成 133、谷氨酸 异常发酵现象及其处理 方法(重点)

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在谷氨酸发酵中往往出现这样的现象,发酵前期,耗糖慢、产酸低,糖酸转化率低,0D 值增长缓慢。 发酵中期耗糖才有所增加,产酸也有所提高。但在发酵后期,菌体活力明显下降,耗糖不产酸,糖酸转化 率低,总体发酵产酸水平比正常发酵低,糖酸转化率低。轻者产酸少 0.5-1 个百分点,重者少 2~3 个百 分点,甚至更低。镜检看,菌体个头小、发圆,产酸越低,菌体越小、越圆,甚至看似球菌而不是棒杆菌, 排列不整齐不规则。这就是平常我们所说的异常发酵。这是什么原因引起的呢? 这里先从菌体形态发生变化谈起。大家知道,目前国内用于谷氨酸发酵的菌种大多数是生物素缺陷型,接 人发酵罐的二级种子在发酵前期,主要是生长繁殖,只有当菌体达到一定的数量后,罐内的生物素也已消 耗基本完毕,菌体内代谢发生异常,在发酵条件适宜下才开始转向产酸,这叫转化期 。同时,菌体形态 也由增殖型变成产酸型。这一段时间一般在发酵 6h 左右开始,到 14h 左右结束。而菌体的产酸形态应该 是稍长而膨大,花生形,中间有横隔。那么异常发酵中的菌体为什么个小,发圆呢?众所周知,谷氨酸棒 杆菌繁殖是靠裂殖,首先通过分裂个体,而后再长大,再分裂、再长大,一代一代的繁殖下去『3]。而异 常发酵的菌体个小,发圆,那是由于菌体分裂后生长缓慢所造成的。之所以分裂后的菌体生长缓慢就是因 为发酵培养基中有不适合或阻碍菌体生长的因素存在,也就是说,这种的发酵环境不适合或阻碍了菌体的 迅速生长发育,使菌体分裂后不能迅速长大,所以镜检看来菌体是小个,发圆的。同时,由于菌体不能迅 速长大,生物素大量过剩,也就造成菌体一方面在继续适应恶劣环境,一方面适应后又在缓慢的生长,0D 值在缓慢增加。这种状况下也就不可能存在转化期,更谈不到大量产酸了。只有在生物素消耗基本完毕, 也就是到了发酵中期, 菌体产酸才多点。 但是由于菌体在前期长的不好, 这一时期菌体也不可能大量产酸, 只不过比发酵前期好点罢了。到了发酵后期,正由于菌体前期长的不好,到了后期迅速丧失活力,菌体老 化,也就是只耗糖不产酸,或产其他副产物了 这里所讨论的并不包括噬菌体污染所造成的异常现象,如果是噬菌体污染,情况将更为严重,那就不是这 种情况了。 那么,是什么原因造成发酵培养基环境恶劣的呢?原因比较复杂,但主要是由于发酵污染和原料质量差造 成的,如糖液变质或其中焦糖或色素过多;玉米浆、糖蜜变质、变味;无机原料质量不合格,杂质太多等 等。这其中容易被忽略的是无机原料中的磷酸氢二钠。有的发酵工厂使用的磷酸氢二钠质量很差,甚至是 假冒伪劣产品。这样的磷盐配人发酵培养基后常常会出现上述异常现象。因为这样的磷盐含磷少,又难溶 于水,尤其是冷水,进入发酵罐后,起初磷不足或菌体利用困难,造菌体细胞合成困难,生长缓慢。因而 发酵前期生物素过剩,影响菌体转型产酸,耗糖慢、产酸慢,最终结果是产酸低,糖酸转化率低。这样的 罐批,如果发现前期耗糖慢就一味增加生物素,更会造成发酵中期长菌不产酸,菌体量大,糖酸转化率低。 笔者在某谷氨酸发酵工厂就曾遇到这种情况:某厂使用的磷酸氢二钠是一种假冒伪劣产品。该磷盐含量只 有 43%, 同时还含有大量的氯化钠等杂质。由于缺乏检验手段,原料购入后没有检测,而直接用于生产。 之后发现发酵过程耗糖慢、产酸低,甚至有的时间段不耗糖、不产酸,0D 增长一直延续到 22h,镜检菌 体个小、发圆,排列很不规则,最后造成发酵倒罐。开始查找原因总认为是严重污染杂菌,最后才发现是 磷盐质量差造成的。 关于污染问题,危害最大。杂菌污染不仅导致杂菌争耗营养 ,而且产生的代谢产物中的毒素严重的影响 生产菌的生长繁殖。这种污染,重度污染比较容易判断,最难判断的是轻度污染。这是因为不仅造成轻度 污染的原因和途径很多,如空气系统效能下降;环境空气质量很差,空气中杂菌浓度过大,或过于潮湿, 或空气中有害气体和微尘太多;设备死角多、灭菌不透,利设备渗漏等等。而且轻度污染,尤其开始阶段, 通过镜检、划线培养很难发现杂菌。因为 lmL 发酵液中含有 1 个杂菌,lm 发酵液中就含有 10 个杂菌, 这足以对发酵造成危害,只是危害较轻罢了。而取 lml 发酵液来镜检或划线,接种圈所沾的发酵液就不容 易沾上这个杂菌,使镜检时或划线时看不到有杂菌存在。像这种情况,最好按污染处理。有的工厂出于种 种原因,一提到是污染就好象是失职,总愿意说成是别的原因,这都不是客观的做法。 关于空气质量差造成的污染,这也是最难发现的问题。大家知道,过滤器的过滤作用不是把空气中的杂质 全都过滤掉,而是有一个过滤效率,也就是说空气中的杂质只能过滤掉一部分。所以如果空气中的杂质浓 度大时,显然透过过滤器的杂质数量就多,空气中杂质浓度越大,杂质进入发罐越多 l 5l。这就不难看出 空气质量差,杂菌浓度高会造成发酵污染的原因了。基于如此,加强管理,平常搞好环境卫生,做好环境 和空气的消毒,尽可能降低环境空气中的杂菌浓度是预防发酵污染最基本也是最有效的办法。

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另外,空气过于潮湿,空气过滤器的过滤效能就下降翻,也容易造成污染。所以西北地区空气比较干躁, 杂菌透过过滤器进入发酵罐不太容易;长江以南雨水多,杂菌透过过滤器进入发酵罐就比较容易。最后, 关于空气中的微尘浓度大或存在有害气体的问题,镜检更看不出什么问题,但这种污染一般在工业比较发 达、工厂比较集中的地区容易出现,而且往往和气候或季节以及风向的变化有很大的关系。但这种污染一 般不是一个厂单独出现,而是同一地区的几个厂同时出现,而且也是短时间的 110 核苷酸的生产主要有那些方法?(填空) (重点) 酶解法,半合成法,直接发酵法 134、鲜味剂的协同效应(名词解释) (重点) 111、发酵法生产核苷的菌株有何共同特点?(简答) (填空) 1,都使用磷酸单酯酶活力很强的枯草芽胞杆菌或短小芽胞杆菌作为诱变的出发菌株。 2,都通过使用化学或物理诱变方法选育出遗传性状上具有特定标记的变异菌株。 3,在发酵培养时必须提供限量的生长因素,并且好氧培养,控制 PH 等,在某一特定条件下累积大量 核苷。 112、肌苷有那些主要生化特征及用途?(简答) 肌苷能直接透过细胞膜进入人体细胞; 直接参与糖代谢 激活丙酮氧化酶 参与生物体的核苷和核苷酸合成 毒性很低 肌苷经化学法或酶法磷酸化后生成肌苷酸钠------助鲜剂的主要品种。 血液保存剂 肌苷的镁盐用作保存血液的安定剂。 维生素激活剂 某些肝脏疾病和心脏病治疗药物的强化剂。 治疗药物和医药中间体,肌苷毒性低,可大剂量口服而无危险,治疗范围很广 136、能够用于直接发酵生产 5’-IMP 的微生物必须满足那三条要求: (简答) (重点) 突变株应缺失琥珀酰 AMP 合成酶,消除 AMP 对 PRPP 酰胺基转移酶的反馈抑制; 具有降解 5’-IMP 能力的酶活应仅可能保持在低水平; 必须增加细胞壁的渗透性,使产生的 5’-IMP 能及时地释放到胞外 113、直接发酵法生产肌苷酸对培养基有何要求?(简答) (重点) 肌苷酸发酵,除了具有必需的碳源和氮源供菌体生长繁殖外,还有以下要求。 必须添加核酸类物质。例如,目前所用的菌株都是腺嘌呤缺陷型,因此都需要在培养时加入适量的腺 嘌呤。一般场合,使用的是酵母膏或酵母水解液,添加量为 0.5%左右。 为了有利于菌体生长和产酸,需要添加较高浓度的磷酸盐和较高浓度的镁盐,添加量各为 1%左右。 114、如何控制直接发酵法生产肌苷酸的发酵条件?(简答) ⑴接种量 接种量一般为 2%-5%。 ⑵温度控制 温度为 30-40℃, ⑶pH 控制 一般控制在 pH6.3-6.7。 ⑷通气量的控制 肌苷酸发酵属一般性的好氧发酵, 135、鸟苷高产菌株应具备的条件(简答) (重点) ? ⑴应丧失腺苷酸琥珀酸合成酶活性,切断肌苷酸到腺苷酸的通路,使生成的肌苷酸不转化为 腺苷酸二全部转向合成鸟苷酸。 ? ⑵鸟苷酸还原酶活性的丧失,使鸟苷酸转化为肌苷酸的反应受阻,生产的鸟苷酸不再变为肌 苷酸。 ? ⑶核苷酸酶或核苷磷酸化酶等鸟苷分解酶的活性微弱。 ? ⑷解除鸟苷酸对磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶、肌苷酸脱氢酶及鸟苷酸合成酶等的反馈抑制与阻

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遏。 ? (5)由肌苷酸脱氢酶、鸟苷酸合成酶所催化的反应,应该比核苷酸酶所催化的反应优先进 行,以此来抑制肌苷的产生,实现高效率地积累鸟苷。 116、什么是维生素?(名词解释)人和动物体内不能合成而为了维持正常的生理功能,必须从食物 中获得供给的微量有机物质 117、什么是维生素原?(名词解释) 能在人体和动物体内转变为维生素的物质 118、什么是同效维生素原?(名词解释) 化学结构与维生素相似,并有维生素的生物活性的物质 119 二步发酵法生产维生素 C 的工艺流程(简答)

? 1、菌种:黑醋酸菌和假单胞菌 ? 黑醋酸菌种液
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ↓4L 一步发酵 一级种子罐 发酵率>50%↓32℃±1 ℃ 一步发酵 二级种子罐 发酵率>50%↓35℃±1 ℃

假单胞菌种液 ↓4L 二步发酵 一级种子罐 产酸>3mg/ml ↓29℃±1 ℃ 二步发酵 二级种子罐 产酸>3mg/ml ↓29℃±1 ℃

无菌

一步发酵 ————————————→→ 二步发酵 ← — 25%碳酸钠 发酵罐 辅料130-135℃ 发酵罐 溶液 终点后80℃↓37-38℃ , 残糖<0.6mg/ml↓冷却后加入 20min ↓残醇<1% ↓杀菌剂 无菌山梨糖醪液 交提取工段

?

维生素C二步发酵工艺流程

120、二步发酵法生产维生素 C 是如何进行转化?(简答、论述) (重点) 第一步发酵 黑醋酸菌或弱氧醋酸杆菌以 D-山梨醇为原料,将其转化为 L-山梨糖; 第二步发酵 假单胞菌或芽孢杆菌(大菌)和氧化葡萄糖酸菌(小菌)将 L-山梨糖转化为ɑ-酮基-L古龙酸。ɑ-酮基-L-古龙酸是合成维生素 C 的前体。 ? 将古龙酸干品经酯化、转化反应得到维生素 C-Na、再经酸化后得到维生素 C,经浓缩结晶 分离即可得到维生素 C 粗品。粗品经溶解、脱色、冷却结晶、真空干燥等得到合格维生素 C 精品。 121、虾青素的发酵过程(简答、论述) (重点) 当用玉米水解液、大米水解液、薯干粉水解液、糖蜜等作为红发夫酵母碳源,在较佳的发酵工艺条件 下,将迅速利用碳源和缓慢利用碳源相复合控制酵母的生长速率,并通过加入前体物质、控制发酵温度、 流加补料等手段可有效地提高胞内虾青素含量,使胞内虾青素的含量提高到 300ug/g 干菌体以上,并使发 酵液中的生物量(干)提高到 40-50g/L 以上 122、谢氏丙酸杆菌生产维生素 B12 发酵工艺(重点) 谢氏丙酸杆菌生产维生素 B12 发酵过程 谢氏丙酸杆菌脱脂牛奶冷冻管保藏

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↓ 斜面培养 在营养琼脂 30℃4d ↓ 一级种子培养 2L 摇瓶中装 0.4L 培养基 30℃静置 2d ↓ 二级种子培养 30℃,不通气,PH6.5(NaOH),24h ↓ 发酵 30℃,不通气,80h;通气 88h,PH6.5(NaOH) 123、次级代谢产物有何共同特点?(简答) (重点) 在分批培养过程中,合成出现在生长阶段之后的发育阶段。 对生长无明显的功能。 仅为狭窄的类群菌株所产生。 具有多种非同寻常的化学结构。 常以化学结构类似的多组分形式出现。 124、抗生素定义: (名词解释) (重点) 是生物在其生产活动过程中所产生,并能在低微浓度下有选择性地抑制或杀灭其他微生物或肿瘤细胞 的有机物。 125、按抗生素的来源分类: (填空) (重点) 细菌产生的抗生素 真菌产生的抗生素 放线菌产生的抗生素 植物和动物产生的抗生素 126、根据抗生素的作用机制分类 (填空) (重点) 抑制细胞壁合成 抑制细胞膜功能 抑制蛋白质合成 抑制核酸合成 127、根据抗生素的化学结构分类(填空) (重点) β -内酰胺类 (β -lactam): 氨基糖苷类 (aminoglycosides) : 大环内酯类 (macrolides) : 四 环 类 (tetracyclines) : 多 肽 类 (polymyxin) : 多醚类: 核苷酸类: 128、抗生素发酵流程(简答) (重点)

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?

一、发酵流程

培养基原料→培养基配制→培养基灭菌 菌体 培养基原料→ 培养基配制→ ↓ ↑ 储存菌种→摇瓶→种子罐→生产罐→培养液→ 细胞分离→无细胞上清液 储存菌种→ 摇瓶→ 种子罐→ 生产罐→培养液→ 细胞分离→ ? ↓ ? 产品包装←—产品精制←—产品抽提—→废水处理 产品包装← 产品精制← 产品抽提— ?

129、 抗生素发酵过程中得代谢控制 (简答) (重点) ? 1、菌丝生长期――发酵前期,包括种子接种到发酵培养基中,经过短时间的适应后,开始 生长、繁殖、直至达到菌体临界浓度为止。这个时期的代谢变化,主要是碳源和氮源的分解和菌 体细胞物质的合成过程,从而使培养基中的营养物质不断消耗,菌丝浓度不断增加,培养液中溶 解氧不断下降。 ? 2、抗生素合成期――抗生素分泌期或发酵中期 这个时期主要合成抗生素,大约 70-80% 的抗生素在这个时期合成;这个时期的代谢变化是以碳源和氮源的分解和抗生素合成为主。因此 这个时期,必须严格控制发酵液中的碳源、氮源和磷酸盐等营养物质的浓度,才能有利于抗生素 的合成。 营养物质过多,会促进菌丝生长,抑制抗生素的合成,从而降低产量。 营养物质过少,菌体易衰老、抗生素合成能力衰弱,不利于生产。 若营养不当 会使菌体产生异常代谢。 此外,PH、温度、和溶解氧浓度也会影响这个时期的代谢变化,从而影响抗生素产量。 ? 3、菌体自溶期――发酵后期 菌体衰老,细胞开始自溶,合成抗生能力衰退,抗生素生 长速率下降,氨基氮增加,PH 上升,此时必须结束发酵。否则不仅会使抗生素受到破坏,而且还 会给发酵液过滤和提炼造成困难。 ? 为了科学控制发酵过程、处理异常发酵和正确诊断抗生素收获时机,在发酵过程中必须经常 检验发酵液的主要代学变化及其综合结论来诊断发酵程度。 ? 发酵过程中检验分析项目包括:糖含量、氨基氮、PH 值、菌丝浓度、抗生素效价、菌体形态 观察和杂菌检查等生物化学和微生物学试验 130、发酵终点的判断(简答) (重点) ? 发酵终点的判断:抗生素发酵终点的判断对提高抗生素的生产量和生产能力有极其重要的意 义。 ? 在发酵过程中抗生素的单位是在变化的,一般抗生素的形成是在菌体生长高峰期或停止以后 才开始或加速进行的,随后进入高峰分泌期,这个时期保持愈长,生产力愈高。但到后期由于培 养基内的养分消耗尽以及菌体衰老而自溶,产率会逐渐下降。 ? 有的抗生素会由于性质不稳定,发酵后期在培养基内破坏的速度甚至高于合成速度,使发酵 单位下降。 ? 因此应该根据生产成本和提取质量的综合考虑,合理的确定每种抗生素在特定的培养基和发 酵条件下的发酵周期,准确判断放罐时间,才能获得最大的经济效益。 ? 一般来说,放罐时间大多数控制在菌丝开始自溶的前后,判断放罐指标主要是根据菌丝自溶 前的一些迹象,如氨基氮开始升高、PH 上升、菌丝粹片增多、粘度增加、过滤速度降低等来确定 的。 131 论述抗生素发酵流程、 抗生素发酵过程中得代谢控制及发酵终点的判断(论述) 培养基原料—→培养基配制——→培养基灭菌——————→菌体 ↓ ↑

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储存菌种—→摇瓶—→种子罐—→生产罐—→培养液—→ 细胞分离—→无细胞上清液 ↓ 产品包装←—产品精制←—产品抽提—→废水处理

在抗生素发酵过程中,培养基的营养成分在质和量上都会发生巨大的变化;菌体得形态结构、原生质 得化学成分和生理活动也会发生有一定规律得变化。这种代谢变化通常可以分为菌丝生长、抗生素合成和 菌丝自溶三个时期。 1、菌丝生长期――发酵前期,包括种子接种到发酵培养基中,经过短时间的适应后,开始生长、繁 殖、直至达到菌体临界浓度为止。这个时期的代谢变化,主要是碳源和氮源的分解和菌体细胞物质的合成 过程,从而使培养基中的营养物质不断消耗,菌丝浓度不断增加,培养液中溶解氧不断下降。 2、抗生素合成期――抗生素分泌期或发酵中期 这个时期主要合成抗生素,大约 70-80%的抗生

素在这个时期合成;这个时期的代谢变化是以碳源和氮源的分解和抗生素合成为主。因此这个时期,必须 严格控制发酵液中的碳源、氮源和磷酸盐等营养物质的浓度,才能有利于抗生素的合成。 营养物质过多,会促进菌丝生长,抑制抗生素的合成,从而降低产量。 营养物质过少,菌体易衰老、抗生素合成能力衰弱,不利于生产。 若营养不当 会使菌体产生异常代谢。 此外,PH、温度、和溶解氧浓度也会影响这个时期的代谢变化,从而影响抗生素产量。 3、菌体自溶期――发酵后期 菌体衰老,细胞开始自溶,合成抗生能力衰退,抗生素生长速率下

降,氨基氮增加,PH 上升,此时必须结束发酵。否则不仅会使抗生素受到破坏,而且还会给发酵液过滤 和提炼造成困难。 为了科学控制发酵过程、吃力异常发酵和正确诊断抗生素收获时机,在发酵过程中必须经常检验发 酵液的主要代学变化及其综合结论来诊断发酵程度。 发酵过程中检验分析项目包括:糖含量、氨基氮、PH 值、菌丝浓度、抗生素效价、菌体形态观察和 杂菌检查等生物化学和微生物学试验。

发酵终点的判断 发酵终点的判断:抗生素发酵终点的判断对提高抗生素的生产量和生产能力有极其重要的意义。在发 酵过程中抗生素的单位是在变化的,一般抗生素的形成是在菌体生长高峰期或停止以后才开始或加速进行 的,随后进入高峰分泌期,这个时期保持愈长,生产力愈高。但到后期由于培养基内的养分消耗尽以及菌 体衰老而自溶,产率会逐渐下降。有的抗生素会由于性质不稳定,发酵后期在培养基内破坏的速度甚至高 于合成速度,使发酵单位下降。因此应该根据生产成本和提取质量的综合考虑,合理的确定每种抗生素在

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微生物工程复习提纲及具体解答

特定的培养基和发酵条件下的发酵周期,准确判断放罐时间,才能获得最大的经济效益。 一般来说,放罐时间大多数控制在菌丝开始自溶的前后,判断放罐指标主要是根据菌丝自溶前的一些 迹象,如氨基氮开始升高、PH 上升、菌丝粹片增多、粘度增加、过滤速度降低等来确定的。

132、氨基酸发酵生产的菌种选育方法,及成功的例子(填空) (简答) 用野生株的方法 用营养缺陷变异株的方法 类似物抗性变异株的方法 体内及体外基因重组的方法

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