发酵-我们总结的最终正式版.doc

名词解释：1.液化：淀粉在热水中糊化形成高粘度凝胶，如继续加热或受到淀粉酶的水解，使淀粉长链断裂成短链状，粘度迅速降低的过程2.溶氧浓度：溶解在发酵液中的氧浓度，各种微生物对其有最低要求，称为临界氧浓度。3.产物得率：生成的细胞或产物与消耗的营养物质之间的关系。4.发酵热：发酵过程中释放出来的净热量称为发酵热5.啤酒：啤酒以大麦芽酒花水为主要原料经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。6.理论转化率：外源DNA(如质粒DNA等)导入细菌的理论效率。通常用每微克DNA获得转化体的数量表示。7.搅拌热：机械搅拌通气发酵罐，由于机械搅拌带动发酵液做机械运动，造成液体之间、液体与搅拌器和液体与罐壁之间的摩擦而产生的热。8.生物氧化：在生物体内，从代谢物脱下的氢及电子通过一系列酶促反应与氧化合成水并释放能量的过程。9.产物促进剂：是一类刺激因子，可以影响微生物的正常代谢或促进中间代谢产物的积累，或提高次级代谢产物的产量。10.糖化： 以无机酸作催化剂，使淀粉水解，先生成中间产物糊精、麦芽糖等类低聚糖寡糖，最终生成葡萄糖等单糖。简述题： 1.请复习谷氨酸发酵工艺。原料预处理培养基配置种子培养发酵2.试述培养基成分选择的原则和应注意的问题。 培养基是供微生物生长、繁殖、代谢的混合养料。由于微生物具有不同的营养类型，对营养物质的要求也各不相同，加之实验和研究的目的不同，所以培养基的种类很多，使用的原料也各有差异，但从营养角度分析，培养基中一般含有微生物所必需的碳源、氮源、无机盐、生长素以及水分等。另外，培养基还应具有适宜的pH值、一定的缓冲能力、一定的氧化还原电位及合适的渗透压。4.说明双酶法水解制糖的工艺及特点。使用-淀粉酶和淀粉葡萄糖甘酶两种酶进行水解。工艺：调浆配料糊化喷射液化PH调节糖化灭酶过滤成品糖液双酶法水解制糖采用作用专一的酶制剂为催化剂，反应条件温和，复合分解反应较少，可提高原料的转化率及糖液浓度，改善糖液质量，是目前最理想的淀粉水解糖制备方法。5.试述种子扩大培养的目的。获得发酵产量高、生产性能稳定、数量充足、不被杂菌和噬菌体污染的生产菌种。6.试述啤酒生产过程糖化原理和添加酒花的目的？ 1.糖化原理：将麦芽和辅料中高分子贮藏物质及其分解产物，通过麦芽中各种水解酶类作用，以及水和热力作用，使之分解并溶解于水。2.酒花添加的目的： (1)赋予啤酒特有的香味 (2)赋予啤酒爽快的苦味(3)增加啤酒的防腐能力(4)提高啤酒的非生物稳定性 (5)防止煮沸时窜沫。7.简述生物反应动力学研究的意义。生物反应动力学研究生物反应的规律，包括微生物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，并通过此研究进行最佳发酵生产工艺条件的控制，设计合理的发酵过程，为工厂的实验比拟放大、分批发酵过度到连续发酵提供理论依据。问答题： 1.发酵过程工艺控制研究的层次分为哪几方面？ 1）初级层次的研究：一般在摇瓶规模进行试验，主要考察目的菌株生长和代谢的一般条件，如培养基的组成、最适温度、最适pH等要求摇瓶研究的优点是工作量大，可以一次试验几十种甚至几百种条件，对于菌种培养条件的优化有较高的效率。2）代谢及工程参数层次的研究一般在小型反应器规模进行试验，在摇瓶试验的基础上，考察溶氧、搅拌等摇瓶无法考察的参数，以及在反映其中微生物对各种营养成分的利用速率、生长速率、产物合成速率及其他一些发酵过程参数的变化，找出过程控制的最佳条件和方式。由于罐发酵中全程参数是连续的，所以得到的代谢情况比较可信3）生产规模放大在大型发酵罐规模进行试验。将小型发酵罐的优化条件在大型反应器得以实现，达到产业化的实现。2.发酵过程中泡沫形成的原因是什么？微生物发酵过程中为了适应微生物的生理特性，并取得较好的生产效果，要通入大量的无菌空气，同时为了增加溶氧量而搅拌，使气泡分割成无数小气泡，增加了气-液接触面，有利于微生物呼吸过程中产生的CO2逸出。此外发酵液中大量存在着蛋白质等发泡性物质。简单说来原因有两种：一种是由外界引进的气流被机械地分散形成；另一种是由发酵过程中产生的气体聚结生成。3.生物技术有何特点？什么是生物催化剂？ 生物技术的特点：1.它是一门多学科、综合性的科学技术 2.反应中需要生物催化剂的参与 3.生物技术最后的目的是建立工业生产过程或进行社会服务，称为生物反应过程，包括材料的预处理及培养基的制备、生物催化剂的制备、生物反应器及反应条件的选择和产物的分离纯化四个组成部分。生物催化剂：是游离或固定化的酶或细胞的总称。它包括从生物体，主要是微生物细胞中提取出的游离酶或经固定化技术加工后的酶；也包括统称为的游离的、以整体微生物为主的活细胞及固定化活细胞。4.说明发酵过程噬菌体污染的途径.危害和防治措施。 途径：空气过滤系统侵入噬菌体、种子带进噬菌体和种子本身是溶源性菌株，培养基灭菌不彻底是大规模污染的主要途径；发酵罐肌肤主管道有死角、渗漏、穿孔，接种操作失误是单罐污染的主要途径；补料过程侵入噬菌体，泡沫过多是造成后期感染的主要途径。 危害：(烈性)造成短时间内大量菌体死亡自溶；代谢异常，糖耗、氨耗缓慢或停止，产物合成停止；产生大量泡沫并造成倒罐。(温和)不明显，但是菌体代谢缓慢，合成产物减少。 防治措施：1.净化生产环境，消灭污染源 2.改进提高对空气的净化能力 3.保证各级种子不带噬菌体 4.改进设备装置，消灭死角 5.防止操作失误 5.生产常规耗氧发酵产品需要哪些主要设备，分类并简述其功能。需要好氧反应器，分为机械搅拌式、气升式和自吸式发酵罐三类。机械搅拌式发酵罐：通过机械搅拌器使罐内物料混合与传质，使通入的空气分散成气泡并与发酵液混合均匀，并使发酵液中的固形物料保持悬浮状态，同时强化热量的传递。缺点是剪切力容易使耐受性差的菌体受损，影响菌体的生长和代谢。气升式发酵罐：无菌空气从罐的下部通过喷嘴或喷孔喷射进入发酵液中，通过喷嘴和气液混合物的湍流作用使空气泡分割细碎，形成的气液混合物由于密度降低，加上无菌空气喷流的动能，向上运动，而含气率低的发酵液下降，形成反复循环，实现溶氧传质的混合。自吸式发酵罐：不许空压机提供压缩空气，利用特殊设计的搅拌吸气装置，吸入无菌空气，同时实现混合搅拌与溶氧传质。6.说明影响氧传递速率的主要因素和效果。1.溶液的性质对氧溶解度的影响：氧是一种难溶气体，且在电解质溶液中由于发生盐析作用，氧的溶解度降低。在非电解质溶液中，氧的溶解度一般随溶质浓度的增加而下降。要提高溶解度，简单的方法是增加罐压或进行富氧同期操作。 2.气-液比表面积对氧溶解度的影响：氧的传递速率与气-液比表面积成正比。气-液比表面积的大小取决于截留在发酵液中的气体体积及气泡的大小。搅拌对比表面积影响较大，另外通过增大通气量也可增大比表面积。3.影响氧传递系数的因素：搅拌、空气线速度、空气分布管、发酵液性质、表面活性剂、离子强度、菌体浓度。7.用于在线检测的传感器必须符合哪些要求？ （1）准确性，精确性，灵敏度，分辨能力要高；响应时间滞后要小，能够长时间稳定工作，可靠性好，具有可维修性。 （2）传感器不能有杂菌污染 （3）形状结构要没有死角 （4）抗环境影响的能力8.麦汁煮沸与添加酒花与啤酒泡沫质量有什么关系？通过煮沸，消灭麦汁中存在的各种有害微生物，挥发出不良气味，把具有不良气味的碳氢化合物，如香叶烯等随水蒸汽的挥发而逸出，提高麦汁质量。在煮沸过程中，麦汁色泽逐步加深，形成了一些成分复杂的还原物质，如类黑素等。对啤酒的泡沫性能以及啤酒的风味稳定性和非生物稳定性的提高有利。优良的酒花和麦芽，能酿造出洁白、细腻、丰富且挂杯持久的啤酒泡沫来；啤酒花有利于麦汁的澄清。在麦汁煮沸过程中，由于酒花添加，可将麦汁中的蛋白络合析出，从而起到澄清麦汁的作用，酿造出清纯的啤酒来。9.发酵工程有何特点？简述发酵生产过程和主要环节。特点：1.通常在常温常压下进行，一般操作条件比较温和，设备不必考虑防爆问题 2.所用原料主要以农副产品及其加工产品为主，基本属于可再生的生物资源范畴 3.反应以生命体的自动调节方式进行，容易生产化学合成过程难以合成的结构复杂的有用物质 4.与其他工业相比，相对投资少，见效较快，具有经济和效能的统一性生产过程：10.影响发酵菌种的因素有哪些？如何控制种子质量？影响因素：1.培养基 2.种龄与接种量 3.培养温度与湿度 4.pH 5.通风和搅拌 6.泡沫 7.染菌的控制8.种子罐级数的决定控制种子质量：种子培养期取菌种的对数生长期；在最适温度区和最适pH下培养种子；按氧溶解的多少控制通气量；及时消泡；及时处理染菌；根据菌种确定种子罐级数。11.说明双酶法水解制糖的工艺及特点。使用-淀粉酶和淀粉葡萄糖甘酶两种酶进行水解。工艺：调浆配料糊化喷射液化PH调节糖化灭酶过滤成品糖液双酶法水解制糖采用作用专一的酶制剂为催化剂，反应条件温和，复合分解反应较少，可提高原料的转化率及糖液浓度，改善糖液质量，是目前最理想的淀粉水解糖制备方法。12.常用的原核生物基因表达系统有哪些？其特点是什么？ 表达系统：大肠杆菌，芽孢杆菌链霉菌。特点：（1）原核生物染色体DNA是裸露的环形DNA，其转录和翻译是偶联的连续进行（2）原核生物形成多顺反子mRNA：mRNA在合成过程中和多个核糖体结合，翻译形成多条肽链（3）一般不含内含子，没有转录及翻译后加工系统（4）原核生物中功能相关的基因串联在一起，形成操纵子（5）原核生物中参与转录的基因结构：启动子，终止子（6）与转译有关的原核细胞结构-核糖体结合位点附录：酒花详细：(1)赋予啤酒特有的香味。酒花中的酒花和酒花树脂在煮沸过程中经过复杂的变化,以及不良成分的蒸发，可赋予啤酒以特有的香味。 (2)赋予啤酒爽快的苦味。酒花中酸经异构化形成异酸，酸氧化后的产物，均是苦味甚爽的物质。认真掌握工艺条件，可赋予啤酒理想的苦味。 (3)增加啤酒的防腐能力。酒