食品生物技术复习资料

1、食品生物技术复习资料第一章 绪论1、什么是食品生物技术？食品生物技术是生物技术的重要分支。主要指生物技术在食品工业中的应用，其以基因工程技术为核心手段，包括细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等技术，贯穿于食品制造的全过程（上游过程和下游过程）。或者，利用生物体及其细胞、亚细胞和分子组成部分，结合工程学、信息学等手段研究及加工处理或制造食品产品的新技术。2、食品生物技术主要包含的内容基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、食品生物工程下游技术、 现代食品生物技术与食品安全。3、生物技术在食品工业中的应用作用：原料：改善品质和提高产量（基因工程和细胞工程）加工：加工工艺高效化，提高食

2、品的附加值，提高农产品的利用率，提高食品的保健功能（基因工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程）储存：利用基因工程、发酵工程生产用于农产品保鲜的“绿色”抗氧化剂、防腐剂等质量管理：提高食品质量管理的效率和保证食品质量和安全性（基因工程、酶工程检测，监控等）废弃物处理：通过发酵工程和酶工程处理废弃物，提高资源的利用率并减少环境污染应用：a.食品资源的改造（1）抗病、抗虫、抗除草剂和抗旱性等作物 （2）速生高产生物 （3） 具有特殊品质的基因工程生物b.食品加工过程和食品品质的改良（1） 改良食品微生物的生产性能 1）提高发酵食品质量并使加工过程更合理化 2）实现重要产品的高水平、低成本生产（2）应用

3、于食品酶制剂的生产c.应用于食品保藏方面d.应用于过程控制和安全检测e.应用于食品工业废物的处理，利用第二章 食品与基因工程1、什么是基因工程？基因工程的操作步骤有哪些?基因工程指用酶学方法将异源基因与载体dna进行体外重组，将形成的重组dna导入宿体细胞，使异源基因在宿体细胞中复制表达，从而达到改造生物品种或性状，大量生产出人类所需的生物品种和产物，也称分子克隆或重组dna技术。基因工程基本技术路线基因操作的基本步骤：从基因工程的步聚来看，从头至尾都是对基因进行操作，即基因工程是基因的一种操作平台与技术基因工程五大基本操作单元：切，接，转，增，检 基因工程四大要素：工具酶、目的基因（制备）、

4、基因载体、基因受体 2、限制性内切酶及其作用机制与作用方式是什么？限制性内切酶指一类以环形或线形双链dna为底物，能识别双链dna中特殊核苷酸序列，并在合适的反应条件下使每条链一定位点上的磷酸二酯键断开，产生具有3-oh和5-p基团的dna片段的内切脱氧核糖核酸酶。限制性内切酶作用机制和方式：（1）限制性核酸内切酶识别序列识别序列：限制性核酸内切酶在双链dna上能够识别的特殊核苷酸序列。（同分子中识别序列短的出现几率大，反之亦然）识别系列长度为4-8碱基对，割位点位于识别系列的内部或两侧，识别系列为典型的回文结构。（2）切割方式黏性末端：被限制酶交错切开的dna两条单链的切口，带有几个伸出的核

5、苷酸，它们之间碱基正好互补配对。（5粘性和3粘性）平整末端：同一位点平齐切割dna两条链而形成的双链末端。3、理想的基因工程载体应具备哪些特征? 基因载体：将外源dna或目的基因带入适当宿主细胞（host cell）的工具或运载体。载体应具备的条件：能自我复制。相对分子质量较小。能给宿主细胞（受体）提供可选择标记。有可供辨认的表形特征，以指示载体或重组dna分子是否进入宿主细胞便于筛选；只有单一限制性内切酶切点；即经某限制性内切酶切割后，即可把质粒dna闭环打开接纳外源dna片段，又不会丢失自己的片段。基因克隆的主要载体类别：质粒载体、病毒或噬菌体载体、质粒dna与病毒或噬菌体dna组成的载体

6、、质粒dna与染色体dna片段组成的载体4、什么叫目的基因? 获得目的基因的方法有哪些?目的基因：指已被或欲被分离、改造、扩增和表达的特定基因或dna片段，能编码某一产物或某一性状，又称特异基因或靶基因。 目的基因的来源：真核生物染色体基因组（人和动物）、原核生物染色体、质粒、病毒、线粒体、叶绿体等。获得目的基因的方法：直接分离基因法、构建基因组文库法、化学合成法、pcr扩增法（聚合酶链式反应）5、pcr反应的原理及主要过程包括哪些？原理：pcr技术的实质为体内dna复制的体外模拟：使双链dna热变性而分开成为单链dna，退火后在低温下，两个与模板互补的引物与单链dna配对结合，再在中温下利用

7、taq dna聚合酶的聚合活性和热稳定性进行聚合（延伸）反应。每经过一次变性、退火和延伸为一个循环，所扩增的特定dna序列数量按几何指数增长。pcr反应步骤： 模板dna的变性：模板dna经加热至9495一定时间后，使模板dna双链或经pcr扩增形成的双链dna解离成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备； 模板dna与引物的退火(复性)：模板dna经加热变性成单链后，温度降至55左右，引物与模板dna单链的互补序列配对结合；引物的延伸：dna模板引物结合物在taq dna聚合酶的作用下，以dntp为反应原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板dna 链互补的半保

8、留复制链。重复循环“变性-退火-延伸”过程，就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。每完成一个循环需24分钟， 23小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。6、重组子的抗药筛选和蓝白斑筛选原理根据载体抗生素抗性基因和相应的选择药物筛选:抗药筛选原理：将转化处理后的受体细胞接种在含适量选择药物的培养基上，在最适生长温度条件下培养一段时间，根据菌落生长情况挑选出转化子。 利用乳糖操纵子lacz基因（蓝白斑）筛选：lacz蓝-白斑筛选：具有完整乳糖操纵子的菌体能翻译lacz基因编码半乳糖苷酶，该酶能水解生色底物x-gal（5-溴-4-氯-3-吲哚-d-半乳糖苷）产生蓝色，

9、从而使菌株变蓝。当外源dna插入后，lacz基因不能表达，菌株呈白色，以此来筛选重组细菌。称之为蓝-白斑筛选。利用报告表达基因（酶基因）筛选：如用-葡萄糖酸苷酶（gus）基因或用荧光素酶基因luc。7、试述基因工程在食品工业上的应用。a、转基因微生物食品（1） 提高食品产品的品质（2）简化生产工艺，缩短生产周期（3）食品的抗菌和防腐保鲜（4）食品级酶制剂生产菌的改良（5）保健食品功效成分的生产（6）食品微生物的快速检测b、转基因动物食品（1） 改善家畜生长速度（2） 改善乳产品的营养组分（3） 改良动物食品性状c、转基因植物食品（1）改善食品原料的品质 （2）利用基因工程改进食品生产工艺（3）

10、利用基因工程生产食品添加剂及功能性食品第三章 食品与蛋白质工程1.什么是蛋白质工程、理性分子设计和非理性分子设计？蛋白质工程是指以蛋白质的结构及其功能关系为基础，通过基因修饰、蛋白质修饰等分子设计，对现存蛋白质加以改造，组建新型蛋白质的现代生物技术。理性分子设计是指在已知蛋白质三维结构与功能的基础上，利用专一改变基因中某个或某些特定核苷酸序列，对一段最可能影响蛋白质功能与性质的基因序列进行定位突变，有目的地改变蛋白质的某一两个氨基酸残基或模块，从而构建全新的蛋白质分子。定向进化（非理性分子设计）是指不清楚蛋白质三维结构信息和作用机制的情况下，在实验室模拟蛋白质自然进化的过程，在一定条件下使基因

11、发生大量变异，然后通过多轮高通量的筛选方法定向选择出所需要的特性突变物，在较短时间内完成漫长自然进化过程，得到具有特性预期的新蛋白质的一种技术。2.什么是定位突变，常用的定位突变方法及其原理。定位突变是在已知蛋白质结构与功能的基础上，在已知dna序列中取代、插入或删除选定的核苷酸，从而产生具有新性状的突变蛋白质分子的一种蛋白质工程技术。常用的定位突变方法：寡核苷酸引物介导的定位突变、pcr介导的定位突变、盒式突变寡核苷酸引物介导的定位突变：原理：用含有突变碱基的寡核苷酸片段作引物，在聚合酶的作用下启动dna分子进行复制。包括：kunkel突变法、基于抗生素的“抗性恢复”突变法、基于去除特定限制

12、酶切点的突变法。pcr介导的定位突变法：原理：利用pcr将插入和缺失的突变碱基均设计在引物中，先用两对引物分别对核酸进行pcr扩增，通过重叠延伸产生带有部分重叠序列的两个pcr产物，这些产物经过混合、变性、复性和链延伸后，再用一对与两个待接片段外侧互补的引物进行第二次扩增，从而产生全长的异源杂合双链dna。盒式突变（cassette mutagenesis)：盒式突变，又称片段取代法，利用目标基因序列中适当限制酶切位点，插入各种合适的突变dna片段，用以取代目标基因中特定dna片段。 包括盒式取代诱变和混合寡核苷酸诱变两种方式。3.蛋白质的定向进化、dna改组、融合蛋白技术的概念蛋白质的体外定

13、向进化：又称为分子进化，就是在实验室条件下模拟自然进化机制，对编码蛋白质的基因进行诱变、重组，再通过高通量筛选方法选择出性能更加优良的蛋白质。dna改组：将一群密切相关的dna序列，在dnasei作用下，随机酶切成许多片段，这些小片段之间有部分重叠碱基序列，可通过自身引导pcr重新组装成全长基因，从而建立分子多样性文库，对突变文库进行筛选，选择改良的突变体组成下一轮dna改组模板，重复多次重排与筛选，直至获得性状较为满意的突变体。融合蛋白技术：有目的地把两段或多段编码功能蛋白的基因编码区首尾连接在一起，由同一调控序列控制所构成的基因表达产物，进而表达所需的蛋白。4.蛋白质改性的方法:化学改性、

14、酶法水解改性、酶法聚合改性、物理改性5.蛋白质工程在食品中的应用情况1、消除酶的被抑制特性 2、引入二硫键，改善蛋白质的热稳定性 3、转化氨基酸残基，改善蛋白质热稳定性 4、改变酶的最适ph值条件 5、提高酶的催化活性 6、修饰酶的催化特异性7、修饰nisin的生物防腐效应第四章 食品与酶工程1、为什么要对酶分子进行修饰，酶修饰的方法有哪些 ？酶分子修饰的意义：提高酶的活力增强酶的稳定性 降低或消除酶的抗原性探索酶结构和功能的关系。酶的分子修饰方法： 金属离子置换修饰肽链有限水解修饰氨基酸置换修饰物理修饰 大分子结合修饰(共价/非共价)侧链基团修饰化学修饰 2、什么是酶的非水相催化，非水相催化

15、体系有哪些？有机介质酶催化反应体系有哪些类型？水是酶促反应最常用的反应介质。由于水的存在，往往有利于如水解、消旋化、聚合和分解等副反应的发生。但对于大多数有机化合物来说，水并不是一种适宜的溶剂。因为许多有机化合物(底物)在水介质中难溶或不溶。1984年，克利巴诺夫（klibanov）等人在有机介质中进行了酶催化反应的研究，他们成功地在利用酶有机介质中的催化作用，获得酯类、肽类、手性醇等多种有机化合物，明确指出酶可以在水与有机溶剂的互溶体系中进行催化反应。酶非水相催化的几种类型：有机介质中的酶催化、气相介质中的酶催化、超临界介质中的酶催化、离子液介质中的酶催化有机介质反应体系：微水介质体系、反胶

16、束体系、均一体系、两（多）相体系3、 酶固定化方法有哪些，固定化后对酶性质的影响酶的固定化的原因：酶的稳定性较差 酶的一次性使用 产物的分离纯化较困难固定方法：吸附法：利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面，使酶吸附于其表面上。(1)物理吸附法作用力：氢键、疏水键(2)化学吸附法包埋法：将酶用物理的方法包埋在各种载体（高聚物）内。(1)网格型将酶包埋在高分子凝胶细微网格中。(2)微囊型将酶包埋在高分子半透膜中。结合法：择适宜的载体，使之通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定化方法(1)离子键结合法通过离子键使酶和载体结合的固定化方法。所用载体是不溶于水的离子交换剂。(2)共价结合法借助共

17、价键将酶与载体结合的固定化方法交联法：借助双功能试剂使酶分子之间发生交联的固定化方法。（酶直接交联、酶辅助蛋白交联、吸附交联法和载体交联法）固定化后对酶性质的影响：(1) 固定化酶活力在大多数情况下比天然酶下降，其专一性也会受到影响发生改变。活力下降的原因：酶分子在固定化过程中，酶的空间构象发生了变化，甚至活性中心的氨基酸也会参加反应。固定化后的空间障碍效应的影响。内扩散阻力的影响使底物分子与活性中心的接近受阻。包埋法时被高分子物质半透膜包围。(2) 固定化酶（细胞）的作用ph变化酶固定化后，对底物的最适ph曲线常常发生偏移。一般来说，带负电荷载体制备的固定化酶，其最适ph值较游离酶偏高，反之

18、，若使用带正电荷载体的话，其最适ph值较游离酶偏低，即向酸性偏移。(3) 固定化酶稳定性提高固定化后的酶与载体多点连接，可防止酶分子伸展变形。酶活力的缓慢释放。反应开始只有部分酶起作用，其余部分仅在开始起作用的酶变性后才起作用。抑制自降解，提高了酶稳定性。(4) 固定化酶（细胞）最适温度的变化酶反应的最适温度是酶稳定性与反应速度的综合结果。因为固定化后，酶的热稳定性提高，所以 最适温度也随之提高，这是很有利的结果。(5) 米氏常数km的变化固定化酶的表观米氏常数km随载体的带电性能变化。简单说，由于高级结构变化及载体影响引起酶与底物亲和力变化，从而使km变化。而这种km 变化又受到溶液中离子强

19、度影响:离子强度升高，载体周围的静电梯度逐渐减小， km变化也逐渐缩小以致消失。4、解释固定化酶载体对酶的影响的三个效应。酶经过固定化后引起的性质改变，不外乎两种原因：一是酶本身的变化；二是受固定化载体的物理或化学性质的影响，就载体物化性质和固定化过程影响而言，主要存在一些三种效应：分配效应、空间障碍效应、扩散限制效应（1）分配效应由于载体和底物的性质差异引起了微环境和宏观环境之间性质不同。微环境是在固定化酶附近的局部环境，而将主体溶液称为宏观环境。由这种不同造成的底物、产物和各种效应物在两个环境之间的不同分配，称为分配效应。（2）空间障碍效应固定化之后，由于酶的空间自由度受到限制（因为载体的

20、空隙太小，或者固定化方式与位置不当，给酶的活性部位造成了空间屏障），使酶分子的活性基团不易与 底物或效应物的接触，影响酶分子的分子活性中心对底物的定位作用，所造成的对固定化酶活力的影响效应，空间障碍效应。（3）扩散限制效应酶固定化使生物催化反应从均相转化为多相，于是产生了扩散阻力。 1）外扩散阻力是底物从宏观环境向酶颗粒表面传递过程中的一种扩散限制效应，它发生在反应之前，发生在固定化颗粒周围的液膜层。 外扩散阻力会使底物在固相酶周围形成浓度梯度，通过增加搅拌速度和底物流速的方法可以减少外扩散效应。 2）内扩散阻力是底物分子达到固相酶表面后传递到酶活性部位时的一种扩散阻力，它与催化反应同时进行。

21、载体小而弯曲的细孔是产生内扩散阻力的主要原因，因此使用低分子量底物，小的粒径。载体孔径可能大而直且互相连通，或仅仅将酶固定在载体表面都可以降低这种内扩散阻力。 底物从反应液移向载体表面（外扩散） 底物从载体表面移向酶活性中心（内扩散） 酶反应 产物由反应位点移向载体表面（内扩散） 产物移到反应液中（外扩散） 总的反应速度取决于最慢的步骤 限速步骤有可能是外扩散、内扩散或酶反应。 存在的扩散效应会使固定化酶、固定化细胞的动力学行为偏离其液态下的动力学行为。5、 一般性了解酶工程在食品行业的广泛应用改进啤酒生产工艺，提高啤酒质量 a.固定化生物催化剂酿造啤酒新工艺;b.固定化酶用于啤酒澄清;c.提

22、高啤酒稳定性;d.葡聚糖酶提高啤酒的持泡性 e.降低啤酒中双乙酰含量;f.改进工艺，生产干啤酒改进果酒、果汁饮料的生产工艺 a.果汁提取;b.果汁澄清;c.果酒澄清、过滤食品保鲜 a.利用葡萄糖氧化酶保鲜;b.利用溶菌酶保鲜利用固定化酶生产高果糖浆酶法生产新型低聚糖 a.低聚果糖的生产;b.异麦芽寡糖;c.低聚半乳糖的生产酶法生产环状糊精酶法应用于干酪制品的生产第五章 食品与细胞工程1.概念：细胞工程、愈伤组织、外植体、诱导物、前体物、毛状根、固定化细胞、悬浮培养、植板率细胞工程：利用细胞生物学和分子生物学技术，应用工程的学的方法，在细胞水平上研究改造生物遗传特性和生物学特性，从而获得特定的细

23、胞、细胞产品或新生物品种的一门综合性科学技术。愈伤组织：是指外植体组织增生的细胞产生的一团不定型的疏散的排列的薄壁细胞，是分化的，而且还未形成组织的结构。外植物体：是指植物组织培养中用来进行离体培养的植物材料。诱导物：一类能引起植物细胞代谢强度变化或代谢途径改变的物质。前体物：次生代谢合成途径中的某一中间化合物或是合成的起始物。毛状根(hairy roots)：发根农杆菌(agrobacterium rhizogenes)感染植物后，其ri质粒上的tdna片断整合进植物细胞核基因组中诱导产生的一种特殊表现型。 固定化细胞：将一定生理功能的生物体用物理或化学方法使其与适当载体相结合，作为固体催化

24、剂利用。悬浮培养：把离体的植物细胞悬浮在液体培养基中进行增殖培养平板培养植板率：2.植物细胞培养培养基成分植物细胞的培养基:通常包括无机盐、碳源、维生素、生长调节素、有机添加剂等。3.单细胞分离、培养方法单细胞分离方法：机械法：将叶肉组织研碎，经过滤和离心，收集和净化细胞。优点：不受酶的伤害，有利于细胞生理和生化研究。缺点：手工操作难度大，获得完整的细胞数量少。酶法：利用果胶酶、纤维素酶处理植物叶片或其他外植物体，使细胞分离。 加渗透压保护剂如甘露醇以防酶对细胞的损伤。 加硫酸葡聚糖钾盐可提高游离细胞的产量。化学法：利用化学药剂使细胞分离的方法。 草酸钙处理胡萝卜悬浮细胞培养物时，可获得分散细

25、胞。 秋水仙碱、2，4d或lh。单细胞培养方法：看护培养：用一块活跃生长的愈伤组织来促进培养细胞持续分裂和增殖的方法。优点：简便易行，效果好。缺点：不能在显微镜下追踪细胞分裂、生长过程。平板培养：将悬浮单细胞与融化的琼脂培养基均匀混合后平铺一薄层在培养皿底上的培养法。优点：单细胞在培养基中分布均匀，便于在显镜下对细胞进行定点观察。筛选效率高、筛选量大、操作简便。缺点：通气状况不好，排泄物质易积累造成 毒害或影响组织吸收。微室培养：在人工制造的无菌小室中，将一滴悬浮细胞液培养在少量培养基上，使其分裂增殖成细胞团的方法。优点：可对培养细胞连续进行显微观察，了解一个细胞的生长、分裂、分化等过程。缺点

26、：培养基少，营养和水分难以保持，ph变动幅度大，培养细胞仅能短期分裂。4. 大规模培养植物细胞的特点和主要的生物反应器类型。植物细胞大规模培养的特点：植物细胞对剪切力敏感。 植物细胞培养通常形成细胞团。 植物细胞生长速度慢，操作周期长 多泡沫。植物细胞在高浓度培养时为假塑性流体。植物细胞的需氧量要比微生物要低的多。大多数植物细胞培养需要光照。植物细胞培养生物反应器：1）悬浮培养生物反应器机械搅拌反应器：植物细胞大规模培养的初期（20世纪70年代），主要采用微生物培养用的机械搅拌反应器。1972年，kato首先用机械搅拌反应器培养烟草细胞以获取烟碱。fujita利用这种反应器生产紫草宁。机械搅拌

27、反应器的优点及存在的问题：优点：机械搅拌生物反应器最大的优点就是获得高的溶氧系数 (kla 100h-1)，植物细胞培养一般只需要kla在5-20 h-1之间就够了；再是反应器的温度、ph值、溶氧及营养物质的浓度较易控制。存在的问题：主要问题是剪切力问题；对只需较低kla的植物细胞培养，促进氧传递的机械搅拌，每单位体积消耗的功率比气体搅拌要大；机械搅拌需搅拌轴，由此又带来了无菌密封问题。非机械搅拌反应器：通常为气体搅拌反应器，是一种利用通入的空气作通气和搅拌的生物反应器，主要有鼓泡式反应器和气升式反应器，气升式反应器又可分为外循环和内循环式。我国的刘大陆、查丽杭等发明了“气升内错流式”植物细胞

28、培养反应器用于培养紫草，紫草宁含量达到了干细胞重的10%，是天然植株的2-8倍。气体搅拌反应器的优点及存在的问题：优点：剪切力小，对植物细胞损伤小；因没有搅拌轴而更易保持无菌；操作费用低。不足：因气体搅拌强度低，高密度培养时混合不够均匀。靠大量的通气输入动量和能量，以保证反应器内培养液的良好传质、传热。但过量的通气易排除培养液中的二氧化碳和乙烯，对于细胞生长有阻碍作用。再是过高的溶氧对植物细胞合成次级代谢产物不利。2)固定化细胞生物反应器填充床反应器：优点：单位体积细胞多，受剪切力小。缺点：由于其混合效果低，对必要的氧传递，ph值、温度控制和气体产物(如c02)的排除造成了困难。再者支持物颗粒

29、破碎易堵塞填充床。流化床反应器：典型的流化床反应器是利用液体或气体的流动使支持物颗粒处于悬浮状态。优点：良好的传质特性。缺点：剪切力和颗粒碰撞会损坏固定化细胞，同时，流体动力学的复杂性使之难以放大。 膜反应器：优点：可以重复使用。另外，流体易控制，易放大，而且能提供更均匀的环境条件。膜具有选择性，有利于产品分离。缺点：构建膜反应器的成本较高。5.概念：原代培养、传代培养、细胞系和细胞株、粘附型细胞、接触抑制、有限细胞系和无限细胞系。原代培养：将动物组织消化后的初次培养称为原代培养。传代培养：用胰蛋白酶将出现接触抑制的贴壁细胞从培养瓶壁上脱离下来，制成细胞悬液，分装到多个培养瓶中继续培养，这个过

30、程叫传代培养。细胞系：初次培养的细胞经第一次传代成功后，即称之为细胞系。细胞株：从一个经过生物学鉴定的细胞系用单细胞分离培养或通过筛选方法，由单细胞增殖形成的细胞群，称细胞株。粘附型细胞:附着在某一固相支持物表面才能生长的细胞。接触抑制：细胞在贴壁生长过程中，细胞间相互接触，细胞分裂和生长停止的现象。有限细胞系：在体外的生存期有限即不能长期传代的细胞系。无限细胞系：在体外可以持续生存，具有无限繁殖能力的细胞系。大多数细胞系在有限的代数内增殖，当超过有限世代后，它们可能有两种情况，一是衰老死亡，二是发育成无限细胞系或称连续细胞系。有限细胞系转换成永久细胞系的过度期称为转换期，其转换过程在动物细胞

31、培养中称为体外转化。6.动物细胞培养形态类型和生长特点动物细胞培养形态类型：上皮细胞型、成纤维细胞型、游走细胞型、多型性细胞型上皮细胞型：形态：类似体内的上皮细胞，扁平，不规则多角形，中有圆形核。 生长特点：彼此紧密相连成铺石状薄层；生长时呈膜状移动；很少脱离细胞群而单个活动成纤维细胞型：形态：胞体梭形或不规则三角形；胞质向外伸出23个长短不等的细胞突起；中有卵圆形核。生长特点：排列成放射状，漩涡状，不连成片。游走细胞型：形态：外形不规则且不断变化，细胞内容易出现暗的吞噬性颗粒。生长特点：生长位置不固定，分散，呈活跃的游走和变形运动。多型性细胞型：形态：外形不规则，细胞由略呈多角形的胞体和细长

32、的、类似伪足的胞突两部分组成，胞内容易出现暗的吞噬性颗粒7. 细胞培养的工艺方式培养方式分为：分批式、流加式、半连续式、连续式分批式培养：指先将细胞和培养液一次性装入反应器内进行培养，细胞不断生长，产物不断形成，经一段时间后，终止培养。特点：分批式培养过程的环境随时间变化很大；细胞的生长阶段可分为延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期。流加式培养流加式培养是指先将终体积1/31/2的培养液装入反应器，接种细胞，进行培养，在培养过程中，随着细胞对营养物质的不断消耗，新的营养成分又不断补充至反应器内，使细胞持续生长代谢，到反应终止时取出整个反应系。特点：可避免某种营养成分的初始浓度过高；能防止

33、营养成分在培养过程中被耗尽；整个过程反应体积是变化的。 半连续式培养指在分批式培养的基础上，将分批培养的培养液部分取出，并补充加入等量的新鲜培养基，使反应器内培养液的总体积保持不变。半连续培养能够重复获得大量均一的培养细胞供进一步利用。特点：操作简便、生产效率高，可长期生产，细胞密度和产品产量一直保持在较高水平。连续式培养连续式培养：指在培养过程中，以不断抽取悬浮培养物并注入等量新鲜培养基，使培养物不断得到养分补充，保持反应条件处于一种恒定状态。特点：反应器培养状态恒定，保持细胞在优化状态下生长；适于大规模工业化生产；操作复杂、增加污染机会、细胞变异、设备仪器要求高8.动物细胞固定化培养方式固

34、定化培养方式：微载体培养技术、大载体培养技术、多孔载体培养、微囊化培养技术、中空纤维细胞培养技术9.概念：细胞融合、细胞重组、细胞拆合、核移植、微细胞。细胞融合（体细胞杂交）：是指在外力的作用下，两个以上的异源（种、属）细胞或原生质体互相接触，不经过有性过程而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成一个杂合细胞的现象。细胞重组：将细胞融合技术与细胞核质分离技术结合，在融合介质作用下，使胞质体与完整细胞合并，重新构成胞质杂种细胞的过程。 细胞拆合：把完整细胞的细胞核与细胞质用特殊的方法分离开来，或把细胞核从细胞质中吸取出来，或用紫外线等把细胞中的核杀死，然后再把同种或异种的细胞核和细胞质重新组合起来，

35、培育新的细胞或新的生物个体。核移植：所谓核移植技术就是利用显微操作技术将一个细胞的细胞核移植到另一个细胞中，或者将两个细胞的细胞核（或细胞质）进行交换，从而可能创造无性杂交生物新品种的一项技术。微细胞：核内染色体不完整的细胞10.细胞融合的方法病毒诱导细胞融合 化学融合剂法 电诱导细胞融合法 激光诱导细胞融合 离子束诱导细胞融合11.细胞拆合的方法l 物理拆合法：机械方法或短波光l 化学拆合法：细胞松弛素12.原生质体制备的步骤13.原生质体分离的方法机械分离法：先将细胞放在高渗糖溶液中预处理，待细胞发生轻微质壁分离，原生质体收缩成球形后，再用机械法磨碎组织，从伤口处可释放出完整的原生质体。优

36、点：该方法可避免酶制剂对原生质体的破坏作用。缺点：获得完整的原生质体的数量比较少，能够用此法产生原生质体的植物种类受到限制。酶解分离法：指将材料放入能降解细胞壁的混合等渗酶液中保温一定时间，在酶液的作用下，细胞壁被降解，从而获得大量有活力的原生质体的方法。优点：获得量大，适用广泛。缺点：商品酶制剂均含有核酸酶、蛋白、过氧化物酶以及酚类物质。会影响所获原生质体的活力。14. 融合子选择的方法。细胞学鉴定：利用染色体显带技术，以亲本染色体为对照，对细胞杂种的染色体数目、形态和带型进行观察。同功酶鉴定：根据亲本和杂种同功酶谱的差异来鉴别杂种。有的呈双亲谱带的总和、有的出现新谱带或丢失部分亲本谱带。常

37、用的鉴定酶为：乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、过氧化物酶、酯酶等。dna分子标记鉴定：是在dna水平上对亲本和杂种植株遗传差异进行鉴定的一种技术。第六章 食品与发酵工程1、种子扩大培养、对数残存定律、最适稀释率、临界稀释率、 co2效应、菌体的生长比速、维持消耗、倍增时间、发酵热的概念种子扩大培养：将保存在砂土管、冷冻干燥管中处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,最终获得一定数量和质量的纯种过程。对数残存定律：对培养基进行湿热灭菌时，培养基中的微生物受热死亡（微生物体内蛋白质变性）的速率与残存的微生物数量成正比。 临界稀释率：连续培养过程中菌体发生洗出时的稀释率

38、称为临界稀释率，以dc表示。最适稀释率：指细胞或产物的生产能力达最大时的稀释率。co2效应：环状芽孢杆菌等已经发芽的孢子在开始生长的时候，对co2有特殊需要。co2是大肠杆菌和链霉菌突变株的生长因子，菌体有时需要含30 co2的气体才能生长。 以上的这些现象称为co2效应。单位时间内，单位菌体消耗基质或形成产物或形成菌体的量称为比速。菌体的生长比速： (h-1、s-1)维持消耗(m) ：指维持细胞最低活性所需消耗的能量，一般来讲，单位重量的细胞在单位时间内用于维持消耗所需的基质的量是一个常数。倍增时间（doubling time）：细胞群体数量增加一倍的时间为倍增时间。发酵热：发酵过程中释放出

39、来的净热量。2、种子扩大培养的目的：接种量的需要 菌种的驯化 缩短发酵时间、保证生产水平3、monod方程的表达式，其使用条件如何？各参数的意义monod方程的表达式：菌体的生长比速 s：限制性基质浓度ks：饱和常数 max: 最大比生长速度条件：适合单一限制性基质条件下4、为什么培养基采用高温短时灭菌方式活化能大的反应中，反应速度随温度变化也大，活化能小的反应速度随温度变化小；细菌孢子热死灭反应的e很高，而大部分营养物质热破坏反应的e很低；因而提高灭菌温度会加速细菌孢子的死灭速率，从而缩短灭菌时间；由于营养成分热破坏的e很低，温度提高只能稍微增大其热破坏反应速率，但由于灭菌时间的显著缩短，结

40、果是营养成分被破坏量大大减少；高温短时灭菌方法是灭菌动力学得出的重要结论，它既能快速灭菌，又能有效地保存培养基中的营养成分。5、培养基灭菌的二种操作方式分批灭菌：分批灭菌过程：升温、保温和降温三个过程都是在发酵罐中进行，灭菌主要是在保温过程中实现的。 连续灭菌：将配制好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行灭菌。分加热、保温和冷却三个步聚。 6、发酵过程中引起ph值变化的因素有哪些，ph值变化对发酵有什么影响引起发酵过程ph变化的原因：基质代谢 糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使ph下降。糖缺乏，ph上升，是补料的标志之一。 氮代谢 当氨基酸中的-nh2被利用后ph会下降；

41、尿素被分解成nh3，ph上升，nh3利用后ph下降；当碳源不足时氮源当碳源利用ph上升。 生理酸/碱性物质 被微生物利用后会导致环境ph下降（上升）的物质称为生理酸性（碱性）物质。产物形成 某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液ph变化。如有机酸类产生使ph下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使ph上升。 菌体自溶 发酵后期，ph上升。可做为终止发酵的指示。其它 通气，染菌ph对发酵的影响：影响微生物的生长繁殖石油代蜡酵母在 ph 3.5-5.0 范围内生长良好且不易染菌；高于5时，形态变小，发酵液变黑，发酵过程中容易被细菌污染；ph低于3时，生长受到严重的抑制，细胞极不齐整，且出现细胞

42、自溶的情况。(1)ph影响酶的活性。当ph值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻(2)ph值影响微生物细胞膜所带电荷的改变，从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行 (3)ph值影响培养基某些营养成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用 影响微生物的形态产黄青霉细胞壁的厚度会随ph的增加而减小。 ph低于6时，菌丝长度变短，直径为2-3m，ph 大于7时，菌丝直径为2-8 m ，膨胀菌丝增多，ph下降后，菌丝又恢复到正常状态。ph影响代谢产物的形成的数量和方向 ph不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。如

43、黑曲霉:在ph 2-3时发酵产生柠檬酸，在ph近中性时，则产生草酸。谷氨酸发酵:在中性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和n-乙酰谷氨酰胺影响产物的稳定性如噻纳霉素的发酵中，ph值在6.7-7.5之间时，抗生素的产量相近，产品稳定性未受影响，半衰期也无变化，但当ph大于7.5时，抗生素半衰期缩短，稳定性下降，发酵产量也减少。7、发酵过程中影响氧传递的速率的因素有哪些，怎么影响？ 气液传递速率方程：c：某一氧分压压力下液体中氧的饱和浓度 cl：液相中溶氧浓度kl：氧传递系数 a：单位体积培养液中的气液界面面积kla：体积溶氧系数影响因素： 提高通入空气中氧分压通过在通气中掺入纯氧或富氧，或增大罐压可提高氧的饱和浓度c 通气流量增大通气量时，空气的线速度也增大，从而增加了氧传递系数。但过大的空气线速度会使搅拌叶轮桨叶不能打散空气，气流形成的大气泡在轴的周围逸出，使搅拌效率和溶氧速率都大大降低。 搅拌：搅拌是提高溶氧系数的行之有效的方法a.搅拌能把大的空气泡打碎成小气泡，增加了氧与液体的接触面积，而且小气泡的上升速度要慢，相应地氧与液体的接触时间也就增长。 b.搅拌使液体作涡流运动，使气泡不是直线上升而是作螺旋运动上升，延长了气泡