微生物工艺技术复习

微生物工艺技术二、填空题1、按发酵形式区分有固态发酵、深层液态发酵；按发酵工艺流程可分为分批发酵、连续发酵、流加发酵；按发酵过程中对养的需求可分为厌氧发酵、好氧发酵。2、氮源主要用于构成菌体细胞物质，常用的氮源可分为有机氮源、无机氮源。3、灭菌的方式有：干热灭菌法、湿热灭菌法、辐射灭菌法、过滤除菌法、化学药剂灭菌法。4、在菌种保藏中，有利于菌种休眠的环境条件有降低培养基营养成分、低温、缺氧、干燥。5、使不饱和溶液变为过饱和溶液的方法有蒸发溶剂、降低溶液的温度。6、化学法控制谷氨酸生产菌的细胞膜的渗透性，选育菌种的方向通常有生物素缺陷性、甘油缺陷性、油酸缺陷性。7、淀粉制备葡萄糖过程当中，衡量糖化终点最重要的指标是DE值。8、过滤是目前生物工业生产当中最经济最常用的空气除菌方法。9、谷氨酸生物合成途径包括EMP途径、HMP途径、TCA循环途径、乙醛酸循环途径、CO2固定反应途径。10、按菌体生长碳源的消耗糖的形成，三者之间的动力学的关系来区分发酵的类型，能清楚比较各种发酵的类型，根据发酵过程中产物的形成与底物利用之间关系可将发酵分为三种类型：生长耦联型（简单发酵型）、部分生长耦联型（中间发酵型）、非生长耦联型（复杂发酵型）。11、现今常用的测氧方法主要是基于极谱原理的电流型测氧覆膜电极，可分为极谱电极、原电池型电极。12、从染菌时间可分为四个不同时期：种子培养基染菌、发酵前期染菌、发酵中期染菌、发酵后期染菌。8、工业上的发酵产品，有四个主要类别： 微生物的菌体 、 微生物的酶 、 微生物的代谢产物 和 微生物转化的化合物 。9. 碳源是组成培养基的主要成分之一。常用的碳源有 糖类 、 油脂 、有机酸 和低碳醇 。10.淀粉水解糖的制备方法有: 酸解法 、 双酶法（酶解法） 和 酶酸结合法 。12. 离子交换树脂可分为四类，有: 强酸性阳离子树脂 、 弱酸性阳离子树脂 、 强碱性阴离子树脂 以及 弱碱性阴离子树脂 。13.发酵产物大致分为三类，分别是 菌体 、 酶 、和 代谢产物 。 14. 在谷氨酸生物合成中， -酮戊二酸脱氢 酶缺失或活力极弱是谷氨酸产生菌的一个特征。15.泡沫消除的方法有 物理方法 、 机械消泡 和 化学消泡剂消泡 。四、名词解释1、生理酸性物质：无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中留下了酸性物质，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。2、生理碱性物质：无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中留下了碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成碱性物质的无机氮源。3、临界氧浓度：各种微生物的呼吸对发酵液中溶解氧浓度有一个最低要求，以c临界表示（或以临界溶解氧分压pL临界表示），微生物的临界氧浓度一般为0.0030.05mmol/L4、生物素亚适量：在培养基中，大量合成谷氨酸所需的生物素浓度比菌体生长的需要量低，即为生长所需的亚适量。5、呼吸强度：单位质量干菌体在单位时间内所吸取的氧量。6、致死温度：杀死微生物的极限温度。7、理论交换量：是树脂交换基团中所有可交换离子全部被交换时的交换容量，也就是树脂全部可交换离子的当量数，又称为总交换量。由离子交换树脂的特性决定。8、致死时间：在致死温度下，杀死全部微生物所需要的时间。9、过饱和系数：结晶过程、晶体质量均与溶液饱和程度有关，溶液的过饱和程度可用过饱和度S（%）来表示：S=c/c*100%10、发酵热：发酵过程中释放出来的引起温度变化的净热量称为发酵热，以kJ/(m3h)为单位。包括生物热、搅拌热、蒸发热以及辐射热等，即：Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射。五、问答题1、试同时用所学的膜过滤除菌法（超滤）、等电点法、离子交换法设计从发酵液中提取谷氨酸的工艺流程。答：发酵醪预热一次超滤菌体乳二次超滤菌体乳干燥 清液 清液 晶种 四效蒸发器浓缩液调酸起晶停酸育晶缓慢调酸等电点育晶连续离心分离湿谷氨酸 母液 交换吸附树脂预处理 水洗与疏松 热水预热 再生解吸解吸液 前流分 高流分 后流分2、为什么使用生物素缺陷型菌株进行谷氨酸发酵时限制培养基中的生物素浓度可以达到控制细胞膜的渗透性？答：生物素参与了脂肪酸的生物合成，进而影响了磷脂的合成和细胞膜的形成。生物素是催化脂肪酸合成起始反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶，对脂肪酸的形成起促进作用。生物素缺陷性阻断生物素的合成，亚适量控制生物素的添加2，抑制不饱和脂肪酸的合成，使细胞膜不完整，提高了细胞膜对谷氨酸的通透性。3、pH对微生物发酵的影响有哪些？谷氨酸发酵中如何控制pH？答：pH对微生物发酵的影响：（1）影响酶的活力从而影响微生物的生长繁殖和新陈代谢；（2）影响细胞膜所带的电荷，改变细胞膜的通透性，从而影响微生物对营养物质的吸收和代谢产物的排出；（3）影响培养基某些组分和中间代谢产物的解离，从而影响微生物对它们的吸收利用，对产物的合成将产生显著的影响；（4）引起菌体代谢途径的改变，使代谢产物的合成量发生改变。谷氨酸发酵中pH的控制：通常采用流加液氨的方式进行控制，通过控制液氨的流量从而控制发酵pH。整个发酵过程中pH应控制在稍偏碱性的状态。谷氨酸合成阶段的氮源需求量远大于菌体生长阶段，发酵中期控制的pH应高于发酵前期，且在时间推移过程中，液氨流量应逐渐增大，pH呈逐渐升高趋势，进入发酵后期，对氮源的需求量逐渐减少，流加量应逐渐减少，临近发酵结束可控制pH为7.06.6。4、种子扩大培养的目的是什么？写出一个谷氨酸二级扩大培养的流程。 答：种子扩大培养的目的就是为每次发酵罐的投料生产提供数量足够的、活力旺盛的种子。二级扩大培养流程：斜面菌种一级种子的摇床培养二级种子的种子罐培养发酵罐的发酵5、为什么工业上常选择高温短时的灭菌方式？ 答：高温短时可以减少培养基营养成分的破坏6、比较酸解法和酶解法的优缺点。 答：优点 缺点 酸解法过滤速度快、对淀粉质量要求不高对设备要求高、糖液颜色深、糖液质量差 酶解法专一性强、条件温和、糖液质量好、耗能量低、过滤速度慢、对淀粉质量要求高、复杂、7、用等电点法提取谷氨酸的原理？答：等电点法提取谷氨酸时谷氨酸发酵液不经除菌或经除菌、不经浓缩或浓缩处理，常温或低温甲酸调pH至谷氨酸的等电点（pH3.22），使谷氨酸呈过饱和状态而结晶析出的方法。8、与实消相比，连消有哪些优缺点？答：优点：培养基营养成分的破坏较少、发酵罐利用率高、使用蒸汽均衡、可采用自动控制，减轻劳动强度 缺点：不适用于少量或单独灭菌的特殊物料、9、在好氧深层培养中，溶解氧是需氧微生物生长所必需的，在发酵过程中，影响好氧的因素有哪几个方面？答：搅拌、空气线速度、空气分布器的形状、发酵液的粘度、发酵液深度、氧分压、发酵液的性质、发酵罐的高径比、发酵罐的体积。影响耗氧因素：1、培养基成分和补料：培养基的成分和浓度显著影响耗氧；培养液营养丰富，菌体生长快，耗氧量大；发胶浓度高，耗氧量大；发酵过程补料或补糖，微生物对氧的摄取量随着增大。2、菌龄影响耗氧：呼吸旺盛、耗氧力强，发酵后期菌体处于衰老状态，耗氧能力自然减弱。3、发酵条件影响耗氧：在最适条件下发酵，好氧量大。在发酵过程中，排除有毒代谢产物如二氧化碳、挥发性的有机酸和过量的氨，也有利于提高菌体的摄氧量。10、谷氨酸发酵流加糖的目的？答：补充碳源11、为什么糖制原料发酵生产谷氨酸时要控制乙醛酸循环与CO2固定反应的比例？答：糖的分解代谢途径与CO2固定的适当比例是提高谷氨酸对糖的收率的关键问题。六、看图回答问题1、空气除菌的机理和空气流速的关系 答：空气除菌机理包括：惯性冲击滞留作用机理、拦截滞留作用机理、布朗扩散机理、重力沉降作用机理、静电吸附作用机理。当空气流过介质时，上述5种除菌机理同时起作用，不过气流速度不同，其主要作用的机理也就不同。当气流速度较大时除菌效率随气流流度的增加而增加，此时惯性冲击起主要作用；当气流速度较小时，除菌效率随气流流度的增加而降低，此时扩散起主要作用；当气流速度中等时，可能是截留起主要作用。如果空气流速过大，除菌效率又下降，则是由于已被捕集的微粒又被湍动的气流夹带返回到空气中。2.请说明下图的控制作用原理及优缺点。原理：溶解氧控制：谷氨酸生产菌是好氧微生物，其氧化酶系存在于细胞内原生质中，只能利用溶解于液体中的氧，故菌体生长、繁殖以及代谢受到溶解氧浓度的直接影响。PH控制：PH电极是一种产生电压信号的电化学元件，其内阻相当高，产生的电位只能由一种高输入阻抗的直流放大器来获取微量电流，以测量PH。优点：便于控制；缺点：灵敏