1、1名词解释 1、初级代谢产物：微生物通过初级代谢途径，产生微生物自身生长繁殖所必需的代谢产物。2、次级代谢：是微生物在一定的生理阶段出现的一种特殊代谢类型，是某些微生物为了避免在代谢过程中某些代谢产物的积累造成的不利作用，而产生的一类利于生存的代谢类型，次级代谢产物通常是在生产后期合成。3、湿热灭菌法：按被灭菌物品的性质不同，选择不同温度的湿热蒸汽进行灭菌，此法在同一温度下笔干热杀菌效力大。4、连续灭菌：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内的灭菌工艺过程，又称连消。5、诱变育种：利用各种诱变剂处理微生物细胞，提高基因的随机突变频率，扩大变异幅度，通过一定的
2、筛选方法，获取所需要优良菌株的过程。6、菌种初筛：是从分离得到的大量菌种中将合成目的产物的菌种筛选出来的过程。初筛可分为平板筛选和摇瓶发酵筛选。7、菌种复筛：对初筛出来的菌种进行复筛，通常采用摇瓶培养法，一般一个菌株至少要重复 35个瓶，培养后的发酵液必须采用精确分析方法测定。8、自然选育：在生产过程中，不经过人工诱变处理，利用菌种的自发突变而进行菌种筛选的过程。9、种子扩大培养：是指将保存在沙土管、冷冻干燥管、斜面试管等中处于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而获得一定数量和高质量的纯种的过程。10、巴斯德消毒法：将待消毒的物品在 6062加热 30m
3、in或在 70加热 15min，以杀死其中的病原菌和一部分微生物的营养体。11、辐射灭菌法：利用高能量的电磁辐射和微粒辐射来杀死微生物。12、微生物转化：是指利用微生物代谢过程中的某些酶或酶系将一种化合物转化成含有特殊功能基团产物的生物化学反应。13、质粒：是一种能够独立复制的染色体外遗传因子。15、连续发酵：是指以一定的速度向发酵罐内连续添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长或生产。20、基因工程育种：是应用基因工程手段进行的，基因工程师一种 DNA体外重组技术，是在分子水平上，根据需要，用人工方法取得供体 DNA上的基因，在体外重组
4、于载体 DNA上，再转移入受体细胞，使其复制、转录和翻译，表达出供体基因原有的遗传性状。24、分批补料发酵：又称半连续发酵，是指在微生物发酵过程中，间歇式或连续式补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养技术。问答题 2、影响种子质量的因素？答：种子质量只要受孢子质量、培养基、培养条件、种龄和接种量等因素的影响。3、种子质量标准？答：菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后迅速生长，迟缓期短。生理性状稳定。菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求。无杂菌污染。保持稳定的生产能力。4、发酵工程有哪些问题需要引起重视？答：底物不可能完全转化为目的产物，而且会有很多副产物的产生。由发酵工程采用的是活细胞，其产物
5、的生成率一方面受外界环境的影响，另一方面受细胞自身的影响，所以工艺控制比较困难，生产波动比较大。发酵工程需要的辅助设备多，动力费用比较高。发酵中，以为底物浓度不能过高，导致需要使用大体积的反应器。发酵废液中具有较高的 COD和 BOD，排放前，必须经过处理。5、工业发酵对生产菌种选择有哪些要求？(工业发酵对生产菌种的一般要求是什么？)答：菌种能在廉价原料制成的培养基上迅速生长和繁殖，并且生成所需的代谢产物产量要高。菌种可以在要求不高，易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。所选菌种生长速度和产物生成速度应较快，发酵周期较短。根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型突变菌株、调节
6、突变菌株或野生菌株。选择一些不易被噬菌体感染的菌株。生产菌种要纯粹，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。6、工业发酵培养基的主要成分？答：碳源、氮源、水、无机盐及微量元素、生长因子等。7、请简要写出微生物纯种分离培养条件的控制措施？答：营养成分控制 控制培养基的酸碱度 添加抑制剂 热处理 控制培养温度 通气条件的控制。9、与分批发酵相比，连续发酵具有哪些优、缺点？答：优点：可以维持稳定的操作条件，有利于微生物的生长代谢，从而使产率和产品质量也相应保持稳定。能够更有效地实现机械化和自动化，降低劳动度，减少操作人员与病原微生物和毒性产物接触的机会。减少设备清洗、准备和灭菌等非生产占用时
7、间，提高设备利用率，节省劳动力和工时。由于灭菌次数减少，使测量仪器探头的寿命得以延长。容易对过程进行优化，有效提高发酵产率。缺点：由于是开放系统，加上发酵周期长，容易造成杂菌污染。在长周期连续发酵中，微生物容易发生变异。对设备、仪器及控制元器件的技术要求较高。黏性丝状菌菌体容易附着在器壁上生长和在发酵液内团结，给连续发酵操作带来困难。11、发酵过程染菌的防治措施有哪些？答：杜绝种子带菌。加强空气净化，防止空气带菌。消灭设备和管道的死角。防止设备渗漏。严格操作规范，减少操作失误。15、提高发酵产品产率的措施有哪些？ 答：加强菌种选育，提高菌种的生产能力。不断改进发酵工艺。优选培养基配方。提高设备
8、利用率。14、造成菌种退化的主要原因有哪些？答：菌种的自发突变或回复突变，引起菌体本身的自我调节和 DNA的修复，有的因为完整的修复而恢复为低产菌株原型，有的因为错误的修复而产生新的负突变菌株。细胞质中控制产量的质粒脱落或核内 DNA和质粒复制不一致，若核内 DNA复制的速率超过质粒，经过多次传代繁殖，细胞中将出现不具有对产量起决定作用的质粒，造成菌种退化。基因突变是引起菌种退化的根本原因，而移接代数越多，发生突变的概率越高。不良的培养和保藏条件，容易诱发菌种基因或表型的改变，或导致质粒脱落，导致菌种退化。18、发酵工程有何特点？答：发酵工程使用的原料来源广泛，多为农副产品，其中以碳源为主，只
9、加少量有机和无机氮源，不含有毒物质。发酵工程的反应过程比较温和，通常在常温、常压下进行，而且一种设备可有多种用途。容易进行复杂的高分子化合物的生产，如酶、化学活性体等。能够高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的反应。生产产品的微生物菌体本身也可作为发酵产物。发酵过程是纯种培养过程。在操作中要严格防止染菌。在不增加任何设备投资的情况下，通过菌种选育，改良菌种的生产性能来提高生产能力，可有达到事半功倍的效果。在发酵生产中，还可以通过改进工艺技术和设备来提高产品的产量和质量。23、染菌发生的时期不同对发酵的影响如何？答：种子期染菌：若在种子期染菌未及时发现，带入发酵罐中，则造成大罐倒灌。发酵前期染菌
10、：发酵前期染菌后的杂菌与生产菌争夺营养物质，甚至分泌些代谢物干扰生产菌的正常生长、繁殖和产物的生成。发酵前期染菌极易造成整批倒灌，损失大，后果严重。发酵中期染菌：发酵中期染菌导致大量的营养物质被杂菌消耗而不能转化成产物，同时杂菌的繁殖又严重干扰了生产菌的代谢及产物的生成，有时生成产物会被杂菌利用或破坏。由于发酵后期，发酵液指的营养物质已接近耗尽，产物的积累较多，如染菌不多，可继续进行发酵。2连续培养：发酵过程中一边补入新鲜的料液，一边以相近的流速放料，维持发酵液原来的体积。分批培养：属于间歇的培养方法，生物反应器中培养基灭菌、接种后，除了无菌空气、消泡剂（好氧过程）和酸碱（维持适当的 pH）
11、，在培养过程中，不再加入其它物料。在此简单系统内所有液体的流量等于零。反应结束，将培养液全部放出，进行后处理与分批发酵比较，连续发酵过程具有许多优点：在连续发酵达到稳态后，其非生产占用的时间要少许多，故其设备利用率高，操作简单，产品质量较稳定，对发酵设备以外的外围设备的利用率高，可以及时排除在发酵过程中产生的对发酵过程有害的物质。但连续发酵技术也存在一些问题，长时间向发酵系统内提供无菌新鲜空气和培养基，增加了染菌机会。生产菌种的突变。分批发酵的优缺点：操作简单，周期短，染菌机会减少和生产过程，产品质量易掌握。但分批培养不适用于测定其过程动力学，因使用复合培养基，不能简单的运用 Monod方程来
12、描述生长，存在基质抑制问题，出现二次生长现象。半连续发酵优势：考虑到补料分批培养虽可通过补料补充养分或前体的不足，但由于有害代谢物的不断积累，产物合成最终难免受到阻遏。放掉部分发酵液，再补入适当料液不仅补充了养分和前体，而且代谢有害物被稀释，有利于产物继续合成。半连续发酵的不足：放掉发酵液的同时也丢失了未利用的养分和处于生产旺盛期的菌体；定期补充和带放使得发酵液稀释，送去提炼的发酵液体积更大；发酵液被稀释后可能产生更多的代谢有害物，最终限制发酵产物的合成；一些经代谢产生的前体可能丢失；有利于非生产菌突变株的生长。种龄是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。前体 指某些化
13、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的提高。 产物促进剂是指那些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。不同时间染菌对发酵的影响：1 种子培养期染菌：种子培养期是指产生菌生长繁殖阶段。这时的培养液中几乎没有抗生素（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：抵御杂菌能力弱，容易污染杂菌。如果染菌，可以用降低培养温度，调整补料量，用酸碱调 pH值，缩短培养周期等措施予以补救。但是这些措施的
14、效果均不理想。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：如果染菌，可降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。也可降低空气流量，减速搅拌或停止搅拌。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。发酵染菌对过滤的影响 染菌的发酵液一般发粘，有的甚至发臭，菌体大多数自溶，所以在发酵液过滤时不能或很难形成滤饼，导致过滤困难
15、。由于过滤困难，过滤时间拉长，从而影响发酵液储罐和过滤设备的周转使用，破坏了生产平衡。 染菌发酵液还会因过滤困难而大幅度降低过滤收率，直接影响提炼总收率 染菌原因：设备渗漏、空气带菌、种子带菌、灭菌不彻底、技术管理不善染菌后的措施：（1）发酵液必须灭菌后才可放下水道（2）寻找染菌的原因（3）染菌严重时，车间环境要用石灰消毒产生噬菌体的原因：活菌体随意排放，造成噬菌体的感染源 危害：造成断种，无法生产噬菌体的防治：（1）建立工厂环境清洁卫生制度（2）感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇瓶间（3）发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到70800C杀死噬菌体，才可排放。 （4）环境用漂白粉消毒（5
16、）选育抗噬菌体的菌种初级代谢产物（中间代谢产物）：对数生长期形成的产物，如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸等，是菌体自身生长繁殖所必须的，次级代谢产物：在生长的稳定期，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物，如抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子等。它们与菌体生长繁殖无明显关系。连续发酵定义：所谓连续发酵是指在微生物培养至对数生长期时，以一定的速率把新鲜的培养基连续的供给均匀混合的发酵系统，并以相同的速率放出含有细胞和产物的发酵液的过程，发酵液中营养基质的浓度始终维持恒定状态，微生物保持在生长旺盛的对数生长期。连续发酵的生长特征：在开放式连续发酵系统中，培养系统中的微生物细胞随着发酵液的流出而被带
17、走，细胞流出的速度等于细胞生成的速度。细胞在整个发酵过程中始终处于生长旺盛的对数生长期。连续发酵的特点：1 简化了装料、灭菌、出料、投料、清洗、消毒等许多单元操作，从而减少了非生长时间和提高了设备的利用率，缩短了发酵运转周期，提高了生产率。2 连续培养始终使得细胞处于生长旺盛的对数生长期，可以明显的提高生产率。3 连续发酵生产过程比较稳定、均衡，发酵罐内的微生物、基质、产物、溶氧浓度、冷却要求以及 pH值的控制等各种参数均维持在一定的水平上便于利用各种仪表进行自动控制。4 由于连续化发酵采用管道化和自动化生产，明显降低了劳动强度，节约了大量的动力、人力、水和蒸汽 5产品稳定，产量比较高连续发酵
18、的缺点：一次生代谢产物为发酵产品的发酵，发酵过程中的生理生化特性，发酵动力学等均未充分了解。连续发酵对基质利用率比较低，造成成本增加。生产菌株容易退化。菌种容易受到污染。工业培养基的组成成分波动比较大，严重制约了连续发酵。补料分批发酵以分批发酵为基础，是介于分批发酵与连续发酵之间的一种发酵技术。在分批发酵培养开始，投入较低的浓度底物，当微生物开始消耗底物后，间歇或连续地补加新鲜培养基，而不从发酵罐中放出培养液的一种发酵方式。补料分批发酵目的：打破底物阻遏作用。补料分批发酵的优点：利用分批发酵的方式可以，使得发酵系统中维持较低基质浓度，解除底物阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，不至于加剧供氧矛盾。
19、利用补料分批发酵的方式避免在培养基中积累有毒的代谢物。 能够增加微生物细胞的合成能力，因为通过补料工艺能够不断的提供足够的养料用于合成产物。尤其是提高非偶联型产物的合成量。 能够降低发酵液的黏性，提高溶氧补料分批发酵的缺点： 要求操作着具有较高的操作技能。容易染菌。偶联型：所谓的偶联型的微生物反应，是指产物的形成和微生物的生长直接相关，两者的生成是平行的。pH值对菌体生长和代谢产物合成的影响菌种不同对 pH要求不同菌种相同 pH不同形成的产物不同菌种生成和发酵的最适 pH不同形成的产物不同。pH对微生物生长繁殖和代谢产物形成影响的主要原因：1、影响原生质膜的性质 2、影响酶的活性 3、影响营养
20、物质和中间代谢产物的解离发酵过程 pH值的调节及控制 1、调整培养基的组分 2、在发酵过程中进行控制添加 CaCO3： 氨水流加法 尿素流加法 3、通过补料调 pH 4、当补料与调 pH发生矛盾时，加酸碱调 pH补料培养（FBC）的优点:1、可以解除底物抑止、产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏 2、减少细胞对发酵液流变学的影响 3、控制细胞质量的手段 4、理论研究的手段，为自动控制和最优控制提供实验基础FBC的作用 1、可以控制抑制性底物的浓度 2、可以解除或减弱分解代谢物的阻遏 3、可以使发酵过程最佳化补料的内容 1补充微生物能源和碳源 2补充菌体所需要的氮源 3加入某些微生物生长或合成所需要的
21、微量元素或无机盐 4加入某些诱导酶的作用底物补料的原则 1、根据菌体本身的遗传特性、生长代谢规律 2、根据生产需要补糖的控制 1、补糖的时间。与培养基中的碳源种类、用量、消耗速度、前期发酵条件、菌种特性、种子质量等有关 2、补糖的方式和控制指标菌体浓度对发酵的影响 菌体浓度与菌体生长速率直接相关 菌体浓度的大小影响产物的得率 控制培养基中营养物质的含量来控制菌体浓度温度对微生物生长影响 影响酶的活性、影响细胞内各种反应速度 最低生长温度、最高生长温度、最适生长温度 在最适范围内生长速度随温度升高而增加，生长周期缩短 不同生长阶段的微生物对温度的反应不同温度对发酵的影响 1、影响反应速度 2、温
22、度影响酶系的组成及酶的特性 3、温度影响发酵的方向 4、温度还影响基质溶解度。在发酵液中的溶解度也影响菌对某些基质的分解吸收。因此对发酵过程中的温度要严格控制。分批发酵 是一种准封闭式系统。 一次投料，一次接种，一次收获的间歇式培养方式。培养过程中，接种物要经过 5个时期。即延迟期、 对数生长期、减速期、稳定期和衰亡期。分批培养的特点操作简单、周期短、染菌机会少和生产过程、产品质量易掌握。但是生产率相对较低。连续发酵 连续发酵是指在培养过程中，连续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含有产品的培养基的发酵方式。一般连续培养方式很多：搅拌发酵罐和管式反应器；恒化和恒浊；循环式和
23、非循环式；单级和多级。连续培养特点：微生物细胞的生长速率、产物的代谢均处于恒定状态，可达到稳定高速培养微生物细胞或生产大量的代谢产物的目的。生产率得以提高。补料分批发酵 在分批培养过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基，而不从发酵罐中间断地放出培养液的培养方法。 工业上利用分批补料培养以消除阻遏并保持通气条件。分批补料培养还可以防止培养基中某一组分的毒性。氮源利用和碳源利用的关系 微生物对氮源的利用速度为：氨态氮-硝态氮-有机氮。 氨的过高过低都会对产物形成造成不良的影响。氮源的利用速度与碳源的利用速度是很有关系的。糖代谢的许多中间产物是氨基酸合成的前体。碳氮比例的调节生产上多采用控制碳氮比例以满
24、足菌体的大量繁殖，又能大量形成产物。酵母细胞的碳氮比为：100：20；霉菌细胞的碳氮比 100：10。发酵培养基的碳氮比约为：100：0.2-2.0。 谷氨酸生产中的碳氮比约为：100：15-213填空题1、菌种选育的方法主要包括？答：自然选育、诱变育种、杂交育种和基因工程育种。2、一般情况下分离细菌、放线菌及分离酵母、霉菌常用的培养基是？答：分离细菌常用的培养基为牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，分离放线菌常用的培养基是淀粉琼脂培养基。分离酵母、霉菌常用麦芽汁或米曲汁培养基。3、碳源可分为？答：糖类，油脂，有机酸、低碳醇和碳氢化合物。4、温度对发酵的影响包括？答：一是对菌体生长的影响，二是对产物合成的
25、影响，三是对发酵液理化性质的影响。5、生产实际中染菌的检测方法有?答：显微观察法、无菌试验法、试剂盒检验法6、现代生物技术体系包括？答：基因工程、发酵工程、细胞工程和酶工程。7、目前常用的需氧发酵罐有？答：机械搅拌发酵罐、气升环流发酵罐、自吸式发酵罐和鼓泡式发酵罐。8、工业发酵工程中经常用到的生产菌株是？答：细菌、放线菌、酵母菌和霉菌。9、按投料方式不同，发酵过程可分为？答：分批发酵、补料分批发酵和连续发酵。10、微生物发酵生产水平主要取决于菌种的?答：取决于菌种本身的遗传特性和培养条件。11、次级代谢产物主要有？答：抗生素、生物碱、色素、激素和毒素等。13、工业发酵中常用的碳源有？答：糖类、
26、油脂、有机酸、低碳醇和碳氢化合物。14、根据生产菌株的特性，直接发酵法可分为？答：生长关联型、生长部分关联型及生长无联型15、灭菌方法主要有？答：热灭菌法、辐射灭菌法、化学药品灭菌法、臭氧灭菌法和过滤除菌法。16、发酵工业上常用的酵母有？答：啤酒酵母、卡尔斯伯酵母、德巴利氏酵母、汉逊氏酵母、假丝酵母和毕赤氏酵母等。17、常用的微生物纯种分离方法有？答：划线分离法、稀释分离法和组织分离法。18、工业发酵培养基按其用途可分为？答：孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。19、目前菌种选育常用的诱变剂主要包括？答：紫外线（UV ） 、 射线、硫酸二乙酯、NTG 和亚硝基甲基脲（NMU） 。20、工业发酵中常用的有机氮源有？答：花生粉饼、黄豆粉饼、棉子粉饼、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。21、高压蒸汽灭菌的条件是什么？答：压力 0.1MPa，温度 121，维持 1530min。22、发酵过程的控制分为？答：分为菌体浓度、基质浓度、溶氧浓度、温度、pH、CO2、泡沫。
