发酵工程复习题讲解

1、1. 空气净化的流程是 吸气口吸入空气、过滤、空气压缩机、冷却、除油和水、 加热、通过总过滤器和分过滤器、最后得到洁净度、压力、温度和流量都符合要 求的无菌空气。2. 种子制备的过程大致可分为：实验室种子制备阶段和生产车间种子制备阶段3. 消泡装置主要有四种，即:锯齿式消泡桨、离心式消泡器、刮板式消泡器、半 封闭式涡轮消泡器。4. 机械搅拌通风发酵罐的主要部件包括：罐身、搅拌器、空气分布器、挡板、 轴封、消沫器、入孔、视镜、冷却装置（冷却管或夹套）、传动装置等。6. 根据发酵过程中微生物对氧的需求不同可把发酵分为厌氧发酵和通风发酵两 大类。7. 发酵中引起pH上升的因素有 菌体自溶、尿素被分解

2、成NH3、糖缺乏等。8. 按发酵产物不同可把发酵分为抗生素发酵、维生素发酵、酶制剂发酵、氨基酸 发酵、有机酸发酵、酒精发酵六大类。9. 按发酵工艺流程不同可把发酵分为分批发酵、连续发酵、流加发酵三大类。10. 发酵工程的产品大致可分为微生物菌体细胞、微生物代谢产物、微生物酶类、 微生物的转化产物、工程菌发酵产物、动物、植物细胞大规模培养产物六类。11. 决定发酵工业生产水平的三个要素分别是生产菌种的性能、发酵和提取工艺 条件、生产设备。12. 发酵培养基的作用是满足菌体的生长、促进产物的形成。13. 微生物的培养基根据生产用途主要分为抱子培养基、种子培养基和发酵培养基。14. 生产过程中灭菌条

3、件选择的原则是既能达到灭菌目的；又能使培养基营养成 分破坏减至最小。15. 在灭菌过程中，培养基组分的破坏，是由两个基本类型的反应引起的，即： 培养基中不同营养成分间的相互作用和对热不稳定的组分的分解。16. 影响体积吸收系数KLa的因素有一搅拌、空气流谏一、培养液的物理性质等。17. 根据菌体生长与产物形成的关系，可把微生物产物生成分为：生长关联型、 部分生长关联型、生长无关联型三类。18. 介质除菌的机理包括静电吸引、布朗运动及拦截滞留作用_、重力沉降作用一; 在空气流速较大的情况下，起主要作用的是 、惯性冲击滞留作用_19. 微生物生长一般可以分为：调整期、对数期、稳定期和衰亡期。20.

4、 发酵过程工艺控制的主要化学参数有：溶解氧、PH核酸量等.21. 发酵过程工艺控制的代谢参数中物理参数有温度、压力、搅拌转速、功率输入、流加速率和质量等。22. 菌种的分离和筛选一般分为采样、富集、分离、目的菌的筛选等步骤。23. 富集培养的目的就是让目的菌 在种群中占优势，使筛选易于实现。24. 发酵生产中，培养基灭菌前通常要先进行预热(至70C)，预热具用 利于糊化_ 减少冷凝水的生成一以及减少噪音等作用。25. 常用灭菌方法有：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌26. 常用工业微生物可分为：细菌、放线菌、霉菌、酵母菌四大类。27. 发酵过程控制的目的就是得到最大的比生产速率和最大产物

5、的得率。28. 环境、种子及发酵液进行无菌状况控制常用的检测方法有：显微镜检查法、 肉汤培养法、平板培养法、发酵过程的异常观察法等。29. 发酵工艺流程中染菌的原因总体可归纳为各个环节的漏洞和发酵过程管理不 善两个方面。30. 发酵菌在实验室中进行的液体发酵方式主要有：试管液体培养、浅层液体培 养、摇瓶培养、台式发酵罐四种。31. 发酵高产菌种选育方法包括自然选育、杂交育种、诱变育种、基因工程育种、原生质体融合。32. 。33. 发酵过程主要分析项目包括pH、排气氧、排气CO2和呼吸熵、糖含量、氨基 氮和氨氮、磷含量、菌浓度和菌形态。34. 微生物调节其代谢采用酶活性、酶合成量、细胞膜的透性。

6、35. 工业微生物菌种可以来自自然分离，也可以来自从微生物菌种保藏机构单位获取。36. 发酵工业上常用的糖类主要有葡萄糖、37. 根据所用菌种是单一或是多种可以将工 业发酵方式分为单一纯种发酵和混合发 酵。38. 如右图所示，回答下列问题：天冬氨酸夭冬氧酸激酶中间产物I中闻产新H 高丝氨酸/ 脱氢酶J 甲琉氨酸I苏氨醸載氨酸卜(1) 赖氨酸是一种 必需氨基酸 。(2) 照上述代谢情况分析，不能充分利用天冬氨酸来大量合成赖氨酸的原因是苏氨酸、赖氨酸共同积累抑制天冬氨酸激酶的活性。(3) 现在已成功解决这一问题的方法是对菌种诱变处理，选育出不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种。除此之外，你设想一个解决方法

7、：基因工程、细胞工程39.如下表所示为某微生物培养基的配方，请回答：成分含量NaNO3 gK2HPO1 gKCl0.5 gMgSO 7H2O0.5 gFeSO0.01 g(CH2O)30 gHO1 000 ml青霉素0.1万单位(1) 依物理性质，该培养基属于液体培养基。依用途划分，则属于选择培养基。(2) 依培养基原料，所培养微生物的代谢类型是异养型，培养的微生物可 能是 霉菌(丝状真菌)、酵母。(3) 该培 养基 中的碳源是(CfO)，生长因子是 。(4) 如要鉴别自来水中的大肠杆菌是否超标，至少要加入琼脂和伊红-美蓝,除 去青霉素。40.以三角锥形瓶为容器，以分批 培养的方式制备一种酶，

8、产酶菌 种为一未定菌种。培养时，取250 ml锥形瓶四个，分别装入配制好 的培养基灭菌后，用接种环取细 菌进行接种，然后放在28 C的条 件下培养，定时取样，测定该细菌的生长规律如右下图所示：(1) 该曲线为微生物的 群体生长曲线，请写出该生长曲线中产生酶最多的时期是稳定期，此菌开始合成诱导酶的时期是调整期(迟滞期、延缓器)。(2) 在38小时曲线变化说明此菌种进入了衰亡期，此期的特点为 细菌 的死亡速率超过繁殖速率，活菌数目急剧下降，细胞出现多种形态，甚至畸形，释放代谢产物等。(3) 在上述四瓶中，第一瓶培养 8小时，第二瓶培养18小时，第三瓶培养30 小时，第四瓶培养40小时，则第 二 瓶

9、可作为种子扩大培养。42 右下图为细菌结构的示意图，请据图回答：(1) 控制细菌主要遗传性状的是6核区， 它是由DNA螺旋盘绕而成的。(2) 此菌若作为基因工程的受体细胞，为增加目的基因导入的可能性，常常用CaCb处理它的3 细胞壁。(3) 此菌含有的细胞器是7核糖体。 此菌的繁殖方式是： 二分裂 。43. 下表为一种营养液的配方，试根据表中 内容作答：成分含量Ca(NO)21 gKHPQ0.25 gKCl0.12 gMgSO0.30 gFe(NO) 20.30 gMo极少蒸馏水1 000 ml(1) 若用于植物培养，在培养的初期，植物出现萎蔫现象，最可能的原因是培养液浓度过高。可采用的最简单

10、的有效措施是加水稀释 。(2) 要使植物正常生活，培养液中至少还应加入 _4 种必需元素(3) 培养一段时间后，检测到培养液中留存的NO较少而CeT等离子较多，这一现象与细胞膜的选择透过性有关。(4) 此培养液若用于培养微生物，则可以培养的微生物代谢类型是自养型微生物。培养液中含有的营养物质有3类。44. 右下图是某种病毒的结构示意图。根据图回答：(1) 组成的单位是衣壳粒，其化学成分是 蛋白质。(2) 决定病毒特异性的是3衣壳。(3) 若将4用32P标记，从病毒的增殖 过程及结果看不仅证明 DNA是遗传物 质，而且还证明 DNA能控制蛋白质的 合成 。45. 若在微生物培养过程中，培 养基中

11、营养物质的浓度过高，微生物细胞内 的水分就会通过细胞膜不断向夕卜渗透，导致细胞发生质壁分离，影响微生物的正常生命活动。46. 微生物液体发酵方式有分批式发酵、补料分批式发酵、连续式发酵。47. 发酵工艺多种多样，但基本上包括菌种制备、种子培养、发酵和提取精制等 下游处理几个过程。48. 根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同，过滤可分为粗滤、微滤超滤和 反渗透四大类。49.49. 发酵培养基主要由碳源，氮源，无机盐，牛长因子组成。50. 青霉素发酵牛产中，发酵后的处理包括：过滤、提炼，脱色，结晶 51. 利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为连消用高压蒸汽进行空罐灭菌称为 空消。53.52. 常用的

12、发酵液的预处理方法有酸化、加热、加絮凝剂。53. 依据培养基在牛产中的用途，可将其分成孢子培养基、种子培养基、发酵培 养基三种。54. 现代发酵工程不仅包括菌体牛产和代谢产物的发酵牛产，还包括微牛物机能 的利用。55. 发酵工程的主要内容包括生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应 的设计及产物的分离、提取与精制。56. 发酵类型有微生物菌体的发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转化发酵、生物工程细胞的发酵。57. 发酵工业生产上常用的微生物主要有细菌、放线菌、霉菌、酵母菌。59.可用于生产酶的微生物有细菌、真菌、酵母菌。59. 微生物的育种方法主要有三类：诱变法，细胞融合法，

13、基因工程法。60. 当前发酵工业所用菌种的总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代 _ 谢调控育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。61. 根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵、补料分批 发酵。62. 分批发酵全过程包括实罐灭菌、接种、发酵过程、放罐和洗罐，所需的时间 总和为一个发酵周期。63. 分批发酵中微生物处于限制性的条件下生长，其生长周期分为延滞期数_ 生长期、稳定期、衰亡期。64. 微生物发酵产酶步骤为先选择合适的产酶菌株、后采用适当的培养基和培养 方式进行发酵、微生物发酵产酶、酶的分离纯化、制成酶制剂。65. 在微生物培养操作过程中，为防止杂菌污染，需

14、对培养基和培养皿进行_灭菌；操作者的双手需要进行清洗和消毒；静止空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能使蛋白质变性，还能损伤DNA的结构。66. 通常，对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等菌落特征对细菌进行初步的鉴定（或分类）。67. 在混合菌样中获得纯菌株的方法主要有稀释涂布平板法和_划线平板法等。68. 在微生物培养过程中，引起培养基 pH值改变的原因主要有_营养成份的消 耗 和代谢物的累积等。69. 实验室常用的有机氮源有_蛋白胨 _、牛肉膏 _和 酵母粉_等，无机氮源有_硫酸铵 和_硝酸钠 等。为节约成本，工厂中常用_豆饼粉 等做有机氮源。70. 空气贮罐的作用是_消除空压

15、机排出空气量的脉动_、_维持稳定的压力_、 分离部分油水 。71. 影响溶液中氧饱和浓度的因素有温度、 _溶液的性质_、_氧分压一等；影响微 生物需氧量的因素有微生物种类_、培养基的组成与浓度_、菌龄_、培养条件、有毒产物的形成及积累一等。72. 单位时间内单位体积培养液中微生物摄取氧的量称作摄氧率测定溶氧系数通常采用亚硫酸盐氧化法_。73. 发酵中引起pH下降的因素有 碳源过多 消泡油过多 生理酸性物质存在等。74. 挡板的作用是改变液体的方向，由径向流改为轴向流，使液体激烈翻动， 增加溶解氧_ ;轴封的作用是_使灌顶（或底）与搅拌轴间的缝隙密封，防止泄 露和染菌。75. 发酵工业使用的空气

16、总过滤器的过滤介质通常为 _ 棉花_、玻璃纤维_、 活性炭；该类过滤器是通过_惯性碰撞、重力沉降、阻截、布朗扩散作 用和静电吸附作用等原理达到过滤除菌的目的。76. 影响介质过滤效率的因素有纤维直径、介质填充厚度、介质填充密度 和空气流速。77. 生产上通常采用压差_法将实验室制备的摇瓶种子接入种子罐。78.78. 空气贮罐的大小应和空压机排气量相配套，一般为空压机每分钟排气量的0.1 0.2。79. 自吸式和气升式发酵罐均属于通风发酵罐，自吸式发酵罐省却了 空气压缩机 _，其特征性的关键部件是一转子_和_定子_;气升式发酵罐省却了 一搅拌器一代 之在罐内设上升管或罐外设 循环管。80. 不需

17、配备空气压缩机的好氧发酵罐是 _机械搅拌自吸式发酵罐_。81. 气液分离器的作用是一分离空气中被冷凝成雾状的水雾和油雾_，其主要型式 有旋风分离器、丝网分离器;空气总过滤器常用的介质是木 _、玻璃纤维、 一活性炭等；空气分过滤器常用一平板式纤维纸_作为过滤介质。82. 常用的需氧发酵罐有：通用式发酵罐（机械搅拌发酵罐）、气升环流式发酵罐、 自吸式发酵罐、鼓泡式发酵罐。83. 根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式 发酵罐两大类。84. 发酵罐换热装置的类型主要有 _夹套式一_、一竖式蛇管_、一竖式列管_;轴封 的主要类型有_填料函_、_端面轴封_。85. 压缩空气的

18、预处理包括：压缩空气的冷却、压缩空气的除油除水等过程。86. 下游加工过程由许多化工单元操作组成，通常可以分为发酵液预处理和固液_ 分离、提取、精制及成品加工四个阶段。打印到此87. 发酵产物整个分离提取路线可分为：预处理、固液分离、初步纯化、精细纯化和成品加工加工等五个主要过程。88. QS二WYx/s中的Y/s的含义是 以基质消耗为基准的生长得率 。89. 氧传质方程式是 OTR=ax（ C*-CQ【G/i=KLa - V- （C* -Cl）】；其中 “ a” 是_比表面积（即单位体积的液体中所含的气 -液接触面积）_; Ka为体积氧传递系数或供氧系数；测定 KLa的方法有亚硫酸盐氧化法（

19、通常采用）、动态法、直接测定法。C*为 与气相中氧分压相平衡的液相中的氧饱 和浓度；CL是液相中氧的浓度；当微生物的摄氧率不变时（假定 C*在一 定条件下也不变），K_a越大，发酵液中溶解氧浓度 C越大；_影响KLa 的因素有 搅拌、空气流速、 培养理液的物性质等。90. 发酵液中的体积氧传递方程？其中 Kla的物理意义是什么？以单位体积的液体中所具有的氧的传递面积为a（m2/m3）OTR=Ka （C* - CL） , KLa以氧浓度为推动力的容积氧传递系数，反映了设备的供氧能力。91. 氧传质方程式是什么？什么是比好氧速率、摄氧率和临界氧浓度 ？答: OTR = KL a （C*-CL）式中

20、OTR单位体积培养液中的氧传递速度、a-比表面积、KL以氧浓度为 推动力的总传递系数、CL-液相主体氧浓度、C*-与p平衡的液相氧浓度。 比耗氧速率（或呼吸强度）：单位质量的细胞（干重）在单位时间内消耗氧的量。 摄氧率：单位体积培养液，在单位时间内消耗的氧量。临界氧浓度：各种微生物的呼吸强度是不同的，并且呼吸强度是随着培养液中溶 解氧浓度的增加而加强，直至达到一个临界值为止。这个临界值就称为“临界氧 浓度”。94. 什么是Monod方程，其使用条件如何？各参数的意义与求解？当培养基中不存在抑制细胞生长的物质时，细胞的生长速率与基质浓度关系（Mon oc方程式）如下：卩二卩 max S/ （Ks

21、+ S）卩：菌体的生长比速.S:限制性基质浓度.Ks：半饱和常数.卩max:最大比生长速度Monoc方程的参数求解（双倒数法）：将Monoc方程取倒数可得：1/ 卩=1/ 卩 max+ Ks/ 卩 max S或 S/ 卩=S/ 卩 max+ Ks/ 卩 max这样通过测定不同限制性基质浓度下， 微生物的比生长速度， 就可以通过回归分 析计算出Monod方程的两个参数。95. Monod模型：温度和PH恒定时，卩随培养基组分浓度变化而变化；若着眼于 某一特定培养基组分的浓度S,并假设其他培养基组分浓度不变，则 卩是S的函 数。五. 简答题1. 菌种保藏的原理与方法？答：菌种保藏的方法很多， 其基

22、本原理都是根据微生物的生理生化特性， 人为的 创造条件， 是微生物处于代谢不活跃 （泼） ，生长繁殖受到抑制的休眠状态， 以减 少菌种的变异。一般可以通过降低培养基营养成分、低温、干燥和缺氧等方法， 达到防止突变、保持纯种的目的。常用菌种保藏方法有 斜面冰箱保藏法； 沙土管保藏法； 石蜡油封保藏法； 真空干燥冷冻保藏法； 液氮超低温保藏法 低温 冷冻保 藏。2. 培养基成分选择要考虑的问题？ 答：（1）菌体的同化能力（2）代谢的阻遏和诱导，（ 3）合适的碳氮比，（4）pH的要求。3. 培养基营养成分包括那几类？ 答：培养基的成分包括：能源物质、 碳源物质、氮源物质、无机盐、微量元素、 特殊生长

23、因子、前体、促进剂和抑制剂、水分。4. 发酵培 养基 由哪些成份组成？ 答：（1）碳源 构成菌体和产物的碳架及能量来源- 13 -（ 2）氮源 构成微生物细胞物质或代谢产物中氮素来源的营养物质（3）无机盐和微量元素（ 4）生长因子：微生物生长不可缺少而细胞自身不能合成的微量的有机物质， 如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。（5）水、产物形成的诱导物、前体和促进剂5. 简述培 养基 的类型有哪些？ 答：培养基的类型有很多，按照组成成分，有合成培养基和天然培养基，按照培 养基的状态，可以分为固体， 液体和半固体培养基， 也可以按照用途分为孢子培 养基，种子培养基和发酵培养基。6. 什么是一

24、类发酵？二类发酵？三类发酵？（分类依据发酵类型可分哪几类？） 答：根据产物形成与底物利用的关系， 即碳源利用与产物形成速度的关系， 将微 生物发酵过程分成以下三个类型：第I型（又称为与生长相关型）、第U型（又称为与生长部分相关型）、第川型（又称为与生长不相关型）。一类发酵：产物形成与底物利用直接相关，为生长联系型，又称简单发酵型，产 物直接由碳源代谢而来 , 产物生成速度的变化与微生物对碳源利用速度的变化是 平行的，产物生成与微生物的生长也是平行的。 在这些发酵过程中， 菌体的生长、 基质的消耗、产物的生成三个速度都有一个高峰，三高峰几乎同时出现。 二类发酵：产物形成与底物利用间接相关， 为部

25、分生长联系型， 又称中间发酵型， 产物不是碳源的直接氧化产物， 而是菌体代谢的主流产物。 它的特点是在发酵的 第一时期碳源大量消耗用于菌体的迅速增长而产物的形成很少或全无， 第二时期 碳源大量消耗用于产物的高速合成及菌体的生长。三类发酵：产物形成与底物利用不相关，为非生长联系型，又称复杂发酵型，产 物的生成在菌体生长和基质消耗完以后才开始， 与菌体生长不相关， 与基质消耗 无直接关系，所形成的产物为次级代谢产物。8. 根据操作方式的不同，发酵类型主要分成哪几种？答：（ 1）分批发酵（ 2）连续发酵（ 3）补料分批发酵（ 4）固体发酵9. 简述发酵工程的类型 答：（1）微生物菌体发酵：以获得具有

26、某种用途的菌体为目的的发酵。（2）微生物酶发酵：微生物具有种类多、产酶品种多、生产容易和成本低 等特点。（3）微生物代谢产物发酵：初级代谢产物、次级代谢产物。（4）微生物的转化发酵微生物转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，把 一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。（5）生物工程细胞的发酵：这是指利用生物工程技术所获得的细胞， 如DNA 重组的“工程菌”以及细胞融合所得的“杂交”细胞等进行培养的新 型发酵，其产物多种多样。10. 发酵工业培养基设计的基本原则？答：（1）要清楚微生物的营养类型；（2）要调整好营养物质的碳氮比；（3）要满足微生物生长的理化条件如pH渗透压等；11. 简述种子

27、质量准则（微生物发酵的种子应具备那几方面条件？发酵工业对工业微生物菌种有哪些要求？）。答：（1）菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能 迅速生长，迟缓期短。（2）生理性状稳定。（遗传性能要相对稳定）（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（不易感染它种微生物或噬菌体）。（5）保持稳定的生产能力。（6）菌种不是病原菌，不产任何毒素和有害的生物活性物质。即:产生菌及其产物的毒性必须考虑 （在分类学上最好与致病菌无关）（7）能在廉价原料制成的培养基上生长，且生成的目的产物产量高，易于回收。（8）有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强（9）生产特性要符合工艺

28、要求。12. 发酵过程主要分析项目有哪些？答：发酵过程主要分析项目如下 ：pH排气氧、排气C02和呼吸熵、糖含量、 氨基氮和氨氮、磷含量、菌浓度和菌形态。13. 简述工业发酵产品的生产工艺流程。答：培养基制备 无菌空气制备 菌种与种子扩大培养 发酵培养 通过化学工程技术分离、提取、精制。14什么是正突变？什么是负突变？什么是结构类似物？答：生产上所不希望看到的，表现为菌株的衰退和生产质量的下降， 这种突变成 为负突变。生产上希望看到的，对生产有利，这种突变成为正突变。结构类似物：在化学和空间结构上和代谢的中间物（终产物）相似，因而在代谢调节方面可以代替代谢中间物（终产物）的功能，但细胞不能以其

29、作为自身的营 养物质。15. 简述灭菌与消毒的区别。答：灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、繁 殖体和芽抱。消毒：用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿内外的病源微生物。一般只能杀 死营养细胞而不能杀死细菌芽抱。 消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌则可达到 消毒的目的。16. 简述常用的灭菌方法及使用范围？答：常用的灭菌方法有：化学药剂灭菌；射线灭菌；干热灭菌；湿热灭菌；过滤 除菌。化学药剂灭菌：因化学药剂会与培养基的一些成分作用，而且加入培养基后不易 去除，所以不用于培养基的灭菌。射线灭菌：因紫外线的穿透力低，所以，仅用于表面消毒和空气的消毒。干热灭菌：适用于一些要求

30、保持干燥的实验器材和材料（如培养皿、接种针、牙 签、吸管等）湿热灭菌：是最基本的灭菌方法，使用范围宽泛。过滤除菌：只适用于澄清流体的除菌。17. 简述CO影响发酵的机理答：CO及HCO主要是影响细胞膜的结构。CO及HCO分别作用于细胞膜不同的位点。CO主要作用于细胞膜的脂质核心部位；HCO影响细胞膜的膜蛋白。- 15 -18. 发酵产品的生产特点是什么， 答：发酵产品的生产特点：（1）一般操作条件比较温和；（2）以淀粉、糖蜜等为主，辅以少量有机、无机氮源为原料；（3）过程反应以生命体的自动调节方式进行；（4）能合成复杂的化合物如酶、光学活性体等；（5）能进行一些特殊反应，如官能团导入；（6）生

31、产产品的生物体本身也是产物，含有多种物质；（7）生产过程中，需要防止杂菌污染；（8）菌种性能被改变，从而获得新的反应性能或提高生产率。19. 生物转化的概念、本质及常用的转化反应。 本科教材上的 答：生物催化（ biocatalysis ）又称生物转化（ biotransformation ） 是指利用酶或者生物有机体（全细胞、细胞器、组织等）作为催化剂进行化学转 化的过程。生物催化中常用的有机体主要是微生物， 其本质是利用微生物细胞内的酶进行催 化, 促进生物转化的过程。转化反应有：催化脱氢、氧化、缩合、脱羧、氨化、脱氨化或同分异构作用。20. 发酵工程主体微生物有什么特点？ 答：发酵工程所

32、利用的微生物主要是细菌、放线菌、霉菌和酵母菌 特点： （1） 对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。（2） 有极强的消化能力（3） 有极强的繁殖能力21. 自然界分离微生物的一般操作步骤？工业生产菌的筛选步骤。 答：一般菌种分离纯化和筛选步骤如下：样品（标本）米取T标本材料的预处理T培养（富集培养）T菌落的选择T菌种初 筛一复筛一性能的鉴定一菌种保藏22. 从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集培养？ 答：自然界中目的微生物含量很少，非目的微生物种类繁多，进行富集培养， 使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖， 数量增加，由原来自然条件下的 劣势种变成人工环境下

33、的优势种，使筛选变得可能。23. 菌种选育分子改造的目的？答：防止菌种退化 ;解决生产实际问题 ;提高生产能力 ;提高产品质量;开发新产品.24. 什么叫自然选育？自然选育在工业生产中有哪些意义？ 答：自然选育就是不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程。 自然选育在工业生产上的意义：自然选育可以有效地用于高性能突变株的分离。 然选育虽然突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施。25. 什么是生理性酸性物质？什么是生理性碱性物质？ 答：经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的营养物叫生理酸性物质，若 菌体代谢后能产生碱性物质的营养物称为生理碱性物质26. 什么是前体？前体添加

34、的方式？ 答：前体指某些化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。前体使用时普遍采用流加的方法。27. 什么是生长因子？生长因子的来源？ 答：凡是微生物生长不可缺少而细胞自身不能合成的微量的有机物质， 如氨基酸、 嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。有机氮源是这些生长因子的重要来源28. 什么是产物促进剂？答：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。29. 什么是理论转化率？什么是实际转化率？ 答：理论转化率是指理想状态下根据微生物的代谢途

35、径进行物料衡算， 所得出的 转化率的大小。实际转化率是指实际发酵过程中转化率的大小30. 什么是种龄？适宜种龄确定的依据？ 答：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。原则：对数生长期末， 细胞活力强，菌体浓度相对较大， 但是最终由实验结果定。31. 什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？ 初级代谢产物是指微生物产生的， 生长和繁殖所必需的物质， 如蛋白质、核酸等。 次级代谢产物是指由微生物产生的，与微生物生长、繁殖无关的一类物质。32. 什么是半连续培养，说明其优缺点。答：在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液(带放)称为半连续培养。某 些品种采取这种方式，

36、如四环素发酵优点 放掉部分发酵液，再补入部分料液，使代谢有害物得以稀释有利于产物 合成，提高了总产量。缺点 代谢产生的前体物被稀释，提取的总体积增大33. 分批培养的特点是什么？ 答：操作简单，发酵液中的细胞浓度、 基质浓度和产物浓度均随时间而不断变化。就细胞的浓度的变化而言，在分批培养中要经历延迟期、对数生长期、减速期、 稳定期和衰亡期各阶段。34. 连续培养的优点是什么？答： 1)可以提高设备的利用率和单位时间产量，只保持一个期的稳定状态， 2)发酵中各参数趋于恒指，便于自动控制，3)易于分期控制，可以在不同的罐中控制不同的条件。35. 什么是连续培养？什么是连续培养的稀释率？ 答：由于新

37、鲜培养基不断补充，所以不会发生营养物的枯竭，另一方面，发酵液 不断取出，发酵罐内的微生物始终处于旺盛的指数生长期，罐内细胞浓度X、比生长速率卩、以及t, pH等都保持恒定。稀释率 (D): 补料速度与反应器体积的比值 (h-1)36. 解释连续培养富集微生物的原理？答：菌的积累速率 =生长速率 -流出速率 , 调节培养基 , 使目的菌的流出速率 生长 速率,杂菌的流出速率 生长速率,就起到富集作用37. 为何氧容易成为好氧发酵的限制性因素？ 答：氧是需氧微生物生长所必需的。 氧往往容易成为控制因素， 是因为氧在水中 的溶解度很低， 培养基因含有大量的有机和无机物质， 氧的溶解度比水中还要更 低

38、。在对数生长期即使发酵液中的氧浓度达到饱和， 若此时终止供氧， 发酵液中 的溶氧可在几分钟内全部耗尽，使溶氧成为控制因素。38. 临界溶氧浓度、氧饱和度的概念？答：临界氧浓度：CCr临界氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。 氧饱和度：发酵液中氧的浓度 / 临界溶氧溶度饱和溶氧浓度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。 (mol/m3)39. 影响微生物需氧的因素有哪些？答：细胞浓度直接影响培养液的摄氧率， 在分批发酵中摄氧率变化很大， 不同生 长阶段需氧不同， 对数生长后期达最大值。 培养基的成分和浓度显著影响微生物 的摄氧率， 碳源种类对细胞的需氧量有很大影响， 一般葡萄糖

39、的利用速度比其他 的糖要快。40. 如何调节摇瓶发酵的供氧水平？答：往复，频率 80-120 分/ 次，振幅 8cm旋转，偏心距转速 250rpm 装液量，一般取容器容积 1/10 左右：41. 如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平？答：一般认为， 发酵初期较大的通风和搅拌而产生过大的剪切力， 对菌体的生长 有时会产生不利的影响， 所以有时发酵初期采用小通风， 停搅拌， 不但有利于降 低能耗，而且在工艺上也是必须的。但是通气增大的时间一定要把握好。42. 氧的供需研究与反应器设计与放大的关系？ 答：发酵过程放大困难的原因就在放大时不可能同时做到几何相似、 流体运动学 相似和流体动力学相似， 当在小

40、试研究时某一个对生产产生影响的重要因素没有 被观察到， 而这个因素恰恰在放大时成为关键因子时， 就会造成整个发酵过程的 失败（ 供氧、混合、剪切）。43. 微生物工程有几个发展阶段？答：（ 1）传统的微生物发酵技术 - 天然发酵，（2）第一代的微生物发酵技术 - 纯培养技术的建立，（3）第二代微生物发酵技术 - 深层发酵技术（4）第三代微生物发酵技术 - 微生物工程44. 微生物工程有那些方面的应用？ 答：（1）微生物工程在食品中的应用，（ 2）微生物工程在医药卫生中的应用（抗生素、氨基酸、维生素、甾体激素） ， （3）微生物工程在轻工业中的应用，（ 4）微生物工程在化工能源中的应用 ，（5）

41、微生物工程在农业中的应用（生物农药、生物除草剂、生物增产剂、食用菌） ，（6）微生物工程在环境保护中的应用，（7）微生物工程在细菌冶金中的应用八、微生物工程在高技术研究中的应用45. 培养基设计的一般步骤？ 根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题，初步确定可能的 培养基成分；通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分； 当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适的浓度，由于培养基成分 很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。46. 诱变育种的一般步骤 .答：诱变育种包括（两个部分） ：（1）诱变，（ 2）筛选（1）诱变：以合适的诱变剂处理大量均匀分散的微生物细胞悬浮液

42、，在引起绝 大多数细胞致死的同时，使存活个体中 DNA吉构变异频率大幅度提高。（ 2）筛选：用适宜的方法淘汰负效应变异株， 选出极少数性能优良的正变异株， 以达到培养优良菌种的目的。47. 什么是菌体的生长比速？产物的形成比速？基质的消耗比速？维持消耗？ 答：菌体的比生长速率：单位重量的菌体瞬时增量卩=（dx/dt ） /x ；单位为1/h，其中x菌体浓度（g/L ）产物的形成比速：单位时间内单位菌体形成产物（菌体）的量n = （dp/dt ） /x,;单位为1/h，其中p产物浓度（g/L ）基质的比消耗速率 : 单位时间内单位菌体消耗基质的量=（ds/dt ） /x ；单位为1/h，其中s底

43、物浓度（g/L ）48. 摇瓶培养及摇瓶培养的优点答：摇瓶培养： 依靠摇瓶在摇床上摇动振荡， 使培养基液面与上方的空气不断接 触，供给微生物生长所需的溶解氧。摇瓶培养优点：通气量充足， 溶氧好， 菌体在振荡培养过程中， 不断接触四周培养基而获得营养 和溶解氧。其培养条件接近于种子罐。49. 发酵过程为什么要补料？补些什么？ 答：在分批培养过程中补入新鲜的料液， 以克服营养不足而导致的发酵过早吉束 的缺点。在这样一种系统中可以维持低的基质浓度， 避免快速利用碳源的阻遏效 应；可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件； 还可以利用计算机控制 合理的补料速率，稳定最佳生产工艺。发酵基质和缓冲液等

44、。50. 补料过多或过少对发酵有什么影响？答：投料过多造成菌体细胞大量生长， 无法稳定的产生发酵产物， 导致菌体生产 力下降，同时改变发酵液流变学性质。 如果补料过少 , 则使菌体过早进入衰退期， 引起菌体衰老和自，同样使生产力下降。51. 什么是种子扩大培养，其任务是什么？ 答：（1）种子扩大培养是指将保存在砂土管、 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。这些纯种培养物称为种子。（ 2）种子扩大培养的任务： 现代的发酵工业生产规模越来越大， 每只发酵罐的 容积有几十立方米甚至几百立方米， ?要使小小

45、的微生物在几十小时的较短时间 内，完成如此巨大的发酵转化任务，那就必须具备数量巨大的微生物细胞才行。52. 什么是发酵热，包括哪几类？影响发酵热的因素有哪些（没答案）？ 答：发酵热：就是发酵过程中释放出来的净热量。由产热因素和散热因素两方面决定。 净热量是指各种产生的热量和各种散失的热 量的代数和。发酵过程中产生的热量主要包括生物热Q生物:产生菌分解基质产生热量，搅拌热Q搅拌:机械搅拌产生热量等；辐射热Q辐射:散失的热量主要包括罐壁散热； 蒸发热Q蒸发:水分蒸发、空气排气带走热量等。发酵热引起发酵液的温度上升。 发酵热大， 温度上升快， 发酵热小，温度上升慢。53. 说明溶氧测定的意义。答：溶

46、氧测定： 溶解氧作为环境因素对微生物反应有直接影响； 溶氧可作为发酵 中氧是否足够的度量； 溶氧可作为发酵中间控制的手段之一； 溶氧可作为考察设 备，工艺条件的指标之一。54. 机械搅拌自吸式发酵罐优缺点是什么？答：主要优点是：节约空气净化系统中的空气压缩机、冷却器、油水分离器、空 气储罐、总过滤器等设备，减少厂房占地面积；减少发酵设备投资30%左右；设备便于自动化、连续化，降低劳动强度，减少劳动力；设备结构简单，溶氧效率 高，操作方便。缺点是：由于罐压低，在某些发酵中，容易引起染菌。55. 空气带升环流式发酵罐的工作原理？ 答：其工作原理是在罐外装设上升管， 上升管两端与罐底及罐上部相连，

47、构成一 个循环系统。在上升的下部装设空气喷嘴，空气喷嘴以250300m/s的高速度 喷入上升管，借喷嘴的作用将空气泡分割成细泡，与上升管的发酵液密切接触。 由于上升管的发酵液轻，加上压缩空气的喷流动能，因此使上升管的液体上升， 罐内液体下降而进入上升管， 形成反复的循环， 供给发酵液所消耗的溶解空气量， 使发酵正常进行56. 按氧气需求，发酵罐分几种；按能量输入方式，好氧发酵罐可分为几类？ 答：按氧气需求，发酵罐分为：厌氧发酵罐和好氧发酵罐按能量输入方式， 好氧发酵罐可分为三类： 内部机械搅拌型、 外部液体搅拌型和 空气喷射提升式发酵罐。57. 机械搅拌发酵罐主要包括那些部件？ 答：包括罐身、

48、搅拌器、挡板、冷却装置、空气分布装置、轴封等58. 搅拌器、挡板、消泡器、连轴器、轴封等的作用是什么？ 答：搅拌器作用：（1）将空气打碎成小泡，增加气 - 液接触界面，提高氧的传质速率。（2）使发酵液充分混合，液体中的固形物质保持悬浮状态。挡板作用： 克服搅拌器运转时液体产生的涡流， 将径向流动改变为轴向流动， 促 使液体激烈翻动，增加溶氧速率。消泡器作用：将泡沫打碎。连轴器作用：使上下搅拌轴成牢固的刚性连接。 轴封作用：使固定的发酵罐与转动的搅拌轴之间能够密封， 防止泄漏和杂菌污染。59. 简述如何调节营养物质成分提高发酵产量？ 答：选择合适的碳源，掌握氮源利用与碳源利用的关系，调节碳氮的比

49、例，控制 前体，补料60. 微生物工程的工业生产水平的要素？ 答：微生物工程的工业生产水平由三个要素决定， 即生产菌种的性能， 发酵及提 纯工艺条件和生产设备。61. 简述发酵过程中物理参数和化学参数有那些？ 答：物理参数是一类直接参数，主要有温度、生物热、搅拌转速和搅拌功率、通 气罐压、发酵液黏度、消沫剂和发酵液计量等。化学参数也是直接参数，包括 PH值、溶解氧浓度、二氧化碳浓度、细胞浓度、 基质浓度、产物浓度等参数。六、论述题1. 论述液体深层发酵有哪些优点？发酵方式分为几类？ 答：液体深层发酵的优点。（1）液体悬浮状态是多数微生物的最适生长环境。（2）在液体中，菌体及其底物、产物（包括热

50、）易于扩散，使发酵可在均质或 拟均质条件下进行。便于控制，易于扩大生产规模；（3）液体输送方便，易于机械化操作。（4）厂房面积小，生产效率高，易进行自动化控制，产品质量稳定。（ 5）产品易于提取、精制等。方式：（ 1）分批发酵 ：营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放罐，中间除了 空气进入和尾气排出，与外部没有物料交换。（2）连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，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。可以有效地延长分批培养中的对数期。（3）补料分批发酵又称半连续发酵，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发 酵技术，是指在微生物分批发酵

51、中，以某种方式向培养系统补加一定物料 的培养技术。 可以使培养液中的营养物浓度较长时间地保持在一定范围 内，既保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，从而达到提高产率的 目的。2. 发酵用的碳源有哪些？常用的糖类有哪些，各自有何特点？答：碳源 : 糖类（淀粉、葡萄糖、蔗糖等） 、油脂（动、植物油） 、有机酸（琥珀 酸、柠檬酸、乳酸、乙酸等）和低碳醇（甲醇、乙醇等） 。葡萄糖，所有的微生物都能利用葡萄糖，但是会引起葡萄糖效应 糖蜜，是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物。主要含有蔗糖，总糖 可达50%-75% 一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。除糖份外，含有较 多的杂质， 其中有些是有

52、用的， 但是许多都会对发酵产生不利的影响， 需要进行 预处理。淀粉、糊精，缺点：难利用、发酵液比较稠、一般2.0%寸加入一定的a -淀粉酶。 成分比较复杂，有直链淀粉和支链淀粉等等。优点：来源广泛、价格低，可以解 除葡萄糖效应。3. 影响种子质量的因素 答：（1）培养基：营养成分适合种子培养的需要选择有利于孢子发芽和菌体生 长的培养基；营养上要易于被菌体直接吸收和利用； 营养成分要适当丰富和完全， 氮源和维生素含量要高营养成分要尽可能与发酵培养基相近。（2）培养条件温度通气量：在种子罐中培养的种子除保证供给易被利用的培养基外，有足够 的通气量可以提高种子质量。例如：青霉素的生产菌种在制备过程中

53、将通气充 足和不足两种情况下得到的种子分别接入发酵罐内，它们的发酵单位可相差 1 倍。但也有例外，例如土霉素生产菌，一级种子罐的通气量小对发酵有利。（3）种龄：是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培 养时间。通常种龄是以处于生命力极旺盛的对数生长期，菌体量还未达到最大 值时的培养时间较为合适。时间太长，菌种趋于老化，生产能力下降，菌体自 溶；种龄太短，造成发酵前期生长缓慢。不同菌种或同一菌种工艺条件不同， 种龄是不一样的， 一般需经过多种实验来确 定。嗜碱性芽孢杆菌生产碱性蛋白酶， 12 小时最好。（4）接种量：是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。 接种量的大小决

54、定于生产菌种在发酵罐中生长繁殖的速度， 采用较大的接种量可 以缩短发酵罐中菌丝繁殖达到高峰的时间， 使产物的形成提前到来， 并可减少杂 菌的生长机会。但接种量过大或者过小，均会影响发酵。过大会引起溶氧不足， 影响产物合成；而且会过多移入代谢废物，也不经济；过小会延长培养时间，降 低发酵罐的生产率。通常接种量，细菌15%酵母菌510%霉菌715%有时2025%4. 培养成分用量的确定有什么规律？ 答：（1）参照微生物细胞内元素的比例确定。培养基的成分配比虽然千差万别， 但都是用来培养某种微生物的，而不同类型的微生物细胞的成分比例其实是有 一定规律的。这些规律可以在很大程度上知道培养基的基本成分配

55、比的选择。 不同种类的微生物内某种成分的含量其实是比较稳定的。培养基最终会被微生 物吸收利用，因此其成分比例可以参考该种微生物的成分比例，至少可以作为 一个重要依据。另外，尽管不同种类的微生物的成分比例有一定的差异，但还 是有一定共性的。所以培养基中这集中营养成分不管由什么具体物质提供，其 用量基本上也符合这种关系。(2) 参照碳氮比确定。如果培养基中碳源过多，不利产物的合成。同样碳源过 少或氮源过少对发酵的影响也是不利的。不同种微生物碳氮比差异很大，既是 同种微生物在其不同生理时期对碳氮比要求也有不同，所以最适碳氮比要通过 试验确定，一般在 100：(120)之间。(3) 、其他因素。培养基

56、中一些用量极少的物质一般要严格控制，不能过量。 例如，维生素、微量元素、某些生长因子、前体等。具体用量要通过试验确定。 培养基中的一些成分的比例会影响培养基的某些理化性质，这时要引起重视。5. 试述影响培养基灭菌效果的因素。答：培养基成分：(1) 油脂、糖类：油脂、糖类及一定浓度的蛋白质会增加微生物的耐热性。因 高浓度有机物会环绕细菌的四周形成一层薄膜， 影响热的传入。 所以，浓度较高 的培养基相对需要较高温度和较长时间灭菌。 如低质量浓度(1%- 2%的氯化钠 溶液对微生物有保护作用；随着浓度的增加，保护作用减弱，当质量浓度达到 8%-10%则减弱微生物的耐热性。而高浓度的盐类、色素等则削弱其抗性。(2) pH:微生物在pH6.08.0范围内耐热性最大。当pH低于6.0时，氢离子 极易渗入微生物细胞， 从而改 变细胞的生理反应而促进其死亡； 故培养基酸 度愈高，则所需的杀菌时间愈短。( 3)颗粒:颗粒小，灭菌容易，颗粒大，灭菌难。(4) 泡沫:泡沫中的空气形成隔热层，使热量难以渗透进到泡沫中杀死其中潜 伏的微生物；易产生泡沫的培养基在灭菌时，可加入少量消泡剂。6. 发酵工程的概念是什么？发酵工程基本