生物工艺学 模拟.doc

发酵染菌：指在发酵过程中生产菌以外的其他微生物侵入了发酵系统，从而使发酵过程失去真正意义上的纯种培养。培养基：是人工配制的供微生物或动植物细胞生长繁殖和合成各种代谢产物所需要的、一定比例的多种营养物质的混合物，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。相对热阻：某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。消毒：用物理或化学的方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物，一般只能杀死营养细胞而不能杀死芽胞。生物反应器：在生物体外模拟生物体的功能所设计出来的用于生产或检测各种化学物品的反应装置。前体：是指加入到发酵培养基中的某些化合物能被微生物直接结合到产物分子中去，而自身的结构无多大变化，且具有促进产物合成的作用。补料分批培养是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法。菌种的退化：是由个别、少数菌体细胞衰退后逐渐导致整个菌株退化的一个从量变到质变的遗传变异过程。过滤除菌法是让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中所含微生物，而取得无菌空气的方法。发酵操作类型有分批发酵、补料分批发酵、半连续发酵及连续发酵。典型的生长曲线至少可以分为延滞期、指数期、稳定期和衰亡期等四个生长时期。以数量变化对微生物生长情况进行测定的方法有 培养平板计数法 、膜过滤培养法 、液体稀释法 和 显微镜直接计数法 。种子制备一般包括两个过程，即 孢子制备 过程和 种子制备 过程。发酵过程中的溶解氧水平发生异常变化一般就是发酵染菌发生的表现。引起发酵液pH值异常波动的因素有所用的菌种、培养基的成分和培养条件。菌种分离的方法包括施加选择压力的分离方法和随机分离方法。种子质量的判断的指标有细胞或菌体、生化指标、产物生成量、酶活力。生物的代谢调节方式有代谢途径区域化、代谢流向的调控、代谢速度的调控、细胞透性的调节。工业发酵常用微生物种类有细菌、酵母菌、霉菌、放线菌、担子菌、藻类。菌种的发酵产量决定于菌种的遗传特性和菌种的培养条件。空气灭菌的基本方法有热灭菌法、静电除菌、介质过滤除菌法。与传统的分批发酵相比，补料分批发酵的优点在于使发酵系统中维持很低的基质浓度。菌种选育的目的是 改良菌种的特性，使其符合工业生产的要求。一般讲，灭菌的彻底与否以 能否杀死芽胞细菌 为标准。发酵罐上轴封的作用是防止泄漏和染菌。实验室常用的有机氮源有 牛肉膏 和 蛋白胨 等；为节约成本，工厂中常用 豆饼粉等做有机氮源。种子培养异常的表现包括菌体生长缓慢、菌丝结团、代谢不正常。列举几种常用的菌种保藏方法。（至少5种）答：冰箱保藏法； 石蜡油封藏法； 甘油悬液保藏法；砂土保藏法； 冷冻干燥保藏法； 液氮保藏法。简述补料分批培养的优点。答：可以解除底物抑制、产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏；可以避免在分批发酵中因一次投料过多造成细胞大量生长所引起的影响，改善发酵流变学的性质；可用作控制细胞质量的手段，以提高发芽孢子的比例；可作为理论研究的手段，为自动控制和最优控制提实验基础。工业微生物的扩大培养时，作为种子的准则是什么？答：（1）菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长，延缓期短；（2）生理性状稳定；（3）菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求；（4）无杂菌污染；（5）保持稳定的生产能力。与传统的分批发酵相比，连续培养有何优点？答： 维持低基质浓度：可以除去快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，使不至于加剧供氧的矛盾； 避免培养基积累有毒代谢物； 可以提高设备利用率和单位时间的产量，节省发酵罐的非生产时间； 便于自动控制。防止菌种衰退的措施有哪些？答： 控制菌种传代次数； 创造良好的培养条件； 利用不易衰退的细胞移种传代； 采用有效的菌种保藏方法； 讲究菌种选育技术； 定期进行分离纯化。发酵异常的表现有哪些？答：（1）菌体生长差；（2）pH值过高或过低；（3）溶解氧水平异常；（4）泡沫过多；（5）菌体浓度过高或过低。积累代谢产物的有效措施有哪些？答：（1）反馈抑制作用的解除；（2）反馈阻遏作用的解除；（3）遗传障碍；（4）使细胞膜透性增大灭菌的方法有哪些？答：（1）干热灭菌法；（2）火焰灭菌法；（3）电磁波、射线灭菌法；（4）湿热灭菌法（主要是高压蒸汽灭菌）；（5）化学药剂灭菌法；（6）过滤除菌法。发酵用无菌空气的质量标准是什么？答：（1）连续提供一定流量的压缩空气；（2）空气的压强（表压）为0.2-0.4MPa；（3）进入过滤器之前，空气的相对湿度70%；（4）进入发酵罐的空气温度可比培养温度高10-30；（5）压缩空气的洁净度，在设计空气过滤器时一般取失败概率为10-3为指标。右图为发酵罐的部分结构模型，根据此图简要说明发酵罐操作中取样过程的基本操作。（取样阀，蒸气阀，出口阀门）（1）关紧取样阀，打开蒸气阀，再打开出口阀门，让蒸气消毒杀菌15 min；（2）关闭蒸气阀，打开取样阀，培养液因压力作用流出；（3）取样后关闭取样阀，打开蒸气阀，通蒸气再次消毒，依次关闭阀门和。论述发酵过程中泡沫形成的原因及其消除方法。答：（1）原因 由外界引进的气流被机械地分散形成 由发酵过程产生的气体聚结生成的发酵泡沫 发酵液中糖、蛋白质和代谢物等的存在起到加强或稳定泡沫的作用（2）消除方法 调整培养基中的成分或改变某些物理化学参数（如pH值、温度、通气和搅拌）或者改变发酵工艺（如采用分次投料）来控制，以减少泡沫形成的机会。 采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。 采用机械消泡或消泡剂来消除已形成的泡沫。菌种衰退的原因有哪些？如何防止菌种衰退？答：原因：（1）菌种连续传代导致自发突变或回复突变是菌种发生退化的直接原因。（2）菌种保藏方法不当。（3）菌种生长的条件要求没有得到满足，或是遇到不利的条件，或是失去某些需要的条件。措施：（1）控制传代次数；（2）创造良好的培养条件；（3）利用不易衰退的细胞传代；（4）采用有效的菌种保藏方法。种子带菌的原因及其防治措施。答：原因：保藏斜面试管菌种染菌、培养基和器具灭菌不彻底、种子转移和接种过程染菌、种子培养所涉及的设备和装置染菌。措施：（1）严格控制无菌室的污染，根据生产工艺的要求和特点，建立相应的无菌室，交替使用各种灭菌手段对无菌室进行处理。（2）在制备种子时对砂土管、斜面、三角瓶及摇瓶均严格进行管理，防止杂菌的进入而受到污染。为了防止染菌，种子保存管的棉花塞应有一定的紧密度，且有一定的长度，保存温度尽量保持相对稳定，不宜有太大变化。（3）对每一级种子的培养物均应进行严格的无菌检查，确保任何一级种子均未受杂菌污染后才能使用。（4）对菌种培养基或器具进行严格的灭菌处理，保证在利用灭菌锅进行灭菌前，先完全排除锅内的空气，以免造成假压，使灭菌的温度达不到预定值，造成灭菌不彻底而使种子染菌。噬菌体污染的症状及防治方法答：症状：发酵液光密度不上升或回降；pH值逐渐上升；氨利用停止；糖