微生物工程思考题

1、1、 什么是微生物工程？它是由哪四大技术结合发展起来？微生物工程：利用微生物的特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系。传统发酵DNA 重组，细胞融合，分子修饰与改造2、微生物反应过程的特点（与化学工程相比）（一）优点：（与化学工程相比）Ø 生产过程通常在常温常压下进行，操作条件温和Ø 原料以碳水化合物为主，不含有毒物质。Ø 能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位反应，如氧化、还原、官能团导入等。Ø 生产产品的生物体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质；Ø 通过微生物菌种改良，能够利用原有设备

2、使生产飞跃上升。（二）发酵过程中尚存在的问题：Ø 底物不能完全转化成目的产物，副产物的产生不可避免，因而造成提取和精制困难Ø 微生物反应是活细胞的反应，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞内因素的影响，且菌体易发生变异。Ø 原料是农副产品，虽然价廉，但质量波动较大。Ø 生产前准备工作量大，花费高，相对化学反应而言，反应器效率低。Ø 发酵废水常具有较高的BOD 和COD，需处理后排放。2、 微生物工程的发展经历哪几个阶段？1、传统的微生物发酵技术天然发酵2、第一代微生物发酵技术纯培养技术3、第二代（近代）微生物发酵技术深层培养技术4、第三代发酵

3、技术微生物工程4、微生物工程产品类型有哪些？Ø 微生物菌体的发酵± SCP、药用真菌（冬虫夏草、茯苓等），生物防治制剂（如苏云金杆菌），活性乳制剂Ø 微生物酶发酵± 各种酶制剂：糖化酶、氨基酰化酶、蛋白酶、脂肪酶等5、作为发酵工业用的微生物菌种应符合哪些要求？ 能在廉价原料制成的培养基上生长，且生成目的产物产量高、易于回收； 生长较快，发酵周期短； 培养条件易于控制； 抗噬菌体及杂菌污染的能力强； 菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定； 对放大设备的适应性强； 菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。6、微生物工程工业生产水平取决

4、于哪些因素？Ø 生产菌种的性能Ø 发酵和提取工艺条件Ø 生产设备7、微生物菌种分离与筛选工作程序分哪几步？样品采集，增殖培养，纯种分离，生产性能测定，8、微生物菌种选育的方法有哪些？自然选育，诱变育种，杂交育种 (有性、准性)，原生质体融合育种，基因工程育种9、菌种保藏方法中，常用于产孢子和芽孢的保藏的方法是哪一个？现逐渐被哪一种方法？沙土管保藏法 ，先被真空冷冻干燥保藏法取代10、微生物酶活性调节的方式有哪些？共价修饰，变(别)构效应，缔合与解离，竞争性抑制11、酶合成调节的类型有哪些？一种通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制，这是一种在基因水平上（在原

5、核生物中主要在转录水平上）的代谢调节。凡是能促进酶合成的调节称为诱导；而能阻碍酶合成的调节称为阻遏。12、了解酶合成调节的分子机制（乳糖操纵子和色氨酸）操纵子含启动基因，操纵基因，结构基因。诱导型操纵子:只有当存在诱导物时其转录水平才最高，并随之转译出诱导酶：负责基质分解，乳糖操纵子阻遏型操纵子:只有当缺乏辅阻遏物时其转录频率才最高，即只有通过去阻遏作用才能启动所编码酶的合成：负责某些物质合成，色氨酸操纵子。13、了解分支生物合成途径的调节类型1、同工酶（isoenzyme）调节，2、协同反馈调节(concerted feedback regulation)，3、累加反馈调节 (cumulat

6、ive feedback regulation)，4、增效反馈调节 (cooperative feedback regulation) 5、顺序反馈调节 (sequential feedback regulation)14、 克服反馈调节的方法有哪些？降低末端产物浓度，应用抗反馈突变株15、克服分解代谢阻遏的方法有哪些？1、避免使用有阻遏作用的碳源和氮源，2、流加碳源或氮源，3、利用抗分解代谢阻遏的突变体。16、代谢工程的定义、目的、研究对象。代谢工程(Metabolic Engineering) ：利用生物学原理，系统分析细胞代谢网络，并通过DNA重组技术合理设计细胞代谢途径及遗传修饰，进而

7、完成细胞特性改造的应用性学科。代谢工程的研究目的：通过重组DNA技术构建具有能合成目标产物的代谢网络或具有高产能力的工程菌并用于生产。代谢工程的要素：将分析方法运用于物流的定量化，用分子生物技术来控制物流以实现所需的遗传改造。代谢工程的本质：应用重组DNA技术对细胞的酶反应、物质运输及调控功能进行遗传操作，从而改良细胞功能的技术。17、代谢工程研究的设计思路提高通向目标产物的代谢流：增强催化某反应的酶的表达量或活性，从而提高代谢流；在有竞争途径（如分支代谢途径）存在时，阻断有害的或无关的竞争代谢途径代谢产物的合成，从而达到改变代谢流，提高目标产物产量的目的。 扩展代谢途径： 通过基因工程手段引

8、入外源基因（簇）等，使原有代谢途径进一步向前或向后延伸，从而可利用新的原料用于合成目标产物或产生新的末端代谢产物。构建新的代谢途径：构建新的代谢途径一般指引入外源基因（簇）来改造和修饰代谢网络，使细胞从不能合成某种代谢产物转变为能合成此代谢产物。18、代谢工程的基本过程1）靶点设计：通常包括拟修饰基因的靶点、拟导入途径的靶点或拟阻断途径的靶点等。 靶点设计对代谢工程的成败起着关键作用，任何精细的靶点选择都必须经得起细胞生理特性以及代谢网络热力学平衡的检验。2) 基因操作：利用代谢工程战略修饰改造细胞代谢网络的核心是在分子水平上对靶基因或基因簇进行遗传操作。 其中最典型的形式包括基因或基因簇的克

9、隆、表达、修饰、敲除、调控以及重组基因在目标细胞染色体DNA上的稳定整合。3）效果分析：次性的代谢工程设计和操作往往不能达到实际生产所要求的产量、速率和浓度，因为大部分实验涉及的只是单一代谢途径有关的基因、操纵子或基因簇的改变。 通过对新代谢进行全面的效果分析，这种由初步途径操作构建出来的细胞所表现出的限制与缺陷，可以作为新一轮实验的改造目标。19、 按培养基物理状态来分，大规模发酵工业中，常用哪一种？液体培养基20、在发酵工程中，培养基按用途分为哪三种？孢子培养基，种子培养基，发酵培养基21、什么是前体？在发酵中常采用什么方式加入？为什么？前体 (precursor)：某些化合物加入到发酵培

10、养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，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又较大的提高。L 大多数前体，如苯乙酸对微生物的生长有毒性；J 菌体具有将前体氧化分解的能力J 采用少量多次的流加工艺。22、什么是促进剂？什么是抑制剂？促进剂：指那些非细胞生长所必需的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。抑制剂：抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一代谢途径，以致可以改变微生物的代谢途径。23、淀粉水解糖的制备方式有哪些？1、酸解法：以酸（无机酸或有机酸）为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。2、酶解法（双酶水解法）：用淀粉酶将淀粉水解为

11、葡萄糖。3、酸酶结合法：1）酸酶法，葡萄糖值（DE值; dextrose equivalent value ）：指葡萄糖（所有测定的还原糖都当作葡萄糖）占干物质的百分率，用于表示淀粉水解程度及糖化程度。2）酶酸法。24、掌握正交实验设计的分析方法（）正交实验设计(Orthogonal experimental design) ：研究多因素多水平的一种设计方法，是一种高效、快速、经济的实验设计方法。例如：作一个三因素三水平的实验，按要求，须进行33=27种组合的实验，若按正交表安排实验，只需作9次，大大减少了工作量。L934：表示需作9次实验，最多可观察4个因素，每个因素均为

12、3水平，L为正交表代号。极差分析法：优点是直观、简单，适用范围广，因此在正交设计中最常用；缺点是分析结果较粗糙，当实验结果存在混杂现象时，往往给出错误结论。方差分析法：优点是可通过统计分析的方法排除实验误差的干扰，得出比较科学的实验结论；缺点是计算复杂；在多因子实验中主要用于判断因子的主次25、什么是种子扩大培养？种子扩大培养：是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，在经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。26、 工业发酵中，常用的种子应符合哪些准则？1：菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长，延滞期短。2：生理性状稳定3：

13、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27、 发酵级数是如何定义的？指制备种子需逐级扩大培养的次数。决定因素：根据菌种生长特性，菌体繁殖速度，所采用发酵罐的容积。28、 常用于种子质量判断的参数有哪些？1：pH 2：培养后磷、糖、氨基氮的含量3：菌体形态、菌体浓度和培养液外观（色素、颗粒等）4：其它参数，如某种酶的活力；如土霉素发酵中，种子液的淀粉酶活力与发酵单位有一定关系，可通过测定种子液中淀粉酶的活力判断种子质量29、 通风发酵罐分为哪几种类型？好氧发酵罐 （通风发酵罐）：机械搅拌式，自吸式，气升式 ，高位筛板式30、 机械搅拌通风发酵罐应符合中哪些基本

14、条件？通常由哪些要件组成的？适宜的径高比。 高：直径约为2.54，能承受一定的压力。水压试验（1.5倍），搅拌通风装置要能使气泡分散细碎、气液充分混合，保证发酵液必须的溶解氧，提高O2的利用率 。应具有足够的冷却面积。代谢产热 ，发酵罐内应抛光，尽量减少死角。避免积污、染菌，轴封应严密，尽量减少泄漏。主要有罐体，搅拌器，挡板，空气分布装置，换热装置，消泡装置，罐顶： 人孔、视镜（冲洗管）及镜灯、进料管、补料管、排气管、接种管、压力表接管、 温度计管31、发酵过程中的参数检测中，物理参数主要检测哪些指标？H-柱体高 (m)，HL-液位高度（m），D-罐内径 (m)，d-搅拌器直径，s-两搅拌器的

15、间距，B-最下一组搅拌器距罐底的距离，W-挡板宽度32、什么是微生物的热阻？对数残留定律？微生物对热的抵抗力称为热阻（heat resistance），对数残留定律的概念：对微生物进行湿热灭菌时，培养基中的微生物受热死亡的速率与残存的微生物数量成正比。数学表达式：- dN/dt = kNN ：培养基中活的微生物个数； t ：时间（s）; k ：比死亡速率（s-1） (死亡速率常数) dN/dt ： 微生物的瞬间变化率，即死亡速率33、影响培养基灭菌的主要因素有哪些？1：微生物热阻，2：PH，3：菌的浓度，4：培养基成分，5：泡沫，6：颗粒34、简述实罐灭菌的主要步骤？1、在进行培养基灭菌之前，

16、通常应先把发酵罐的分空气过滤器灭菌并用无菌空气吹干。若已先行空罐灭菌，此步可不进行2、预热 向夹套或蛇管中通入蒸汽，间接将培养基加热至70左右。作 用： 利于糊化；减少冷凝水的生成；减轻噪音3、开启蒸汽管，向培养基中通入蒸汽，升温。4、罐压达1kg/cm2 ( 0.1 MPa)时，按装在发酵罐封头的接种管、补料管、消泡剂管等应排汽。5、保温 调节好各进汽和排汽阀门，使罐压和温度保持在一稳定水平，维持一定时间。在保温阶段，凡进口在培养基液面下的各管道都应通入蒸汽；在液面上的其余管道则应排放蒸汽，这样才能保证灭菌彻底，不留死角。6、保温结束后，依次关闭各排汽、进汽阀；待罐内压力降至0.5kg/cm

17、2左右时，向罐内通入无菌空气，向夹套或蛇管中通入冷水，使培养基降至所需温度。通入无菌空气的作用：加速降温；保持罐内正压35、有何优缺点？哪种方式灭菌？优 点： Ø 可采用高温短时灭菌，培养基受热时间短，营养成分破坏少，有利于提高发酵产率；Ø 蒸汽负荷均衡，锅炉利用率高，操作方便。Ø 适于自动控制，降低劳动强度。缺 点： 设备复杂，投资大连消注意事项：Ø 连消前，应先进行空罐、维持罐、冷却系统的灭菌；Ø 确保管路无渗漏；Ø 当培养基含有较大固体颗粒或有较多泡沫时，采用连消容易发生灭菌不彻底。大型发酵罐常采用连续灭菌法灭菌36、空气净化的

18、目的是什么？除尘，除水，除菌37、目前发酵工业中最广泛使用的无菌空气获得方法是什么？介质过滤：使空气通过能透过空气的多孔介质（如棉花、活性炭、烧结玻璃、超细纤维丝等）将空气所携带的尘、菌截阻。38、以两级冷却、加热除菌流程为例，说明需要哪些设备？各设备有何作用？1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4，6-冷却器 5-旋风分离器 7-丝网分离器 8-加热器 9-总过滤器39、介质除菌的原理是什么？影响介质过滤效率的因素有哪些？介质除菌的原理：介质间空隙大于微生物，如棉花纤维直径16-20mm，充填系数为8%时，所形成的网格空隙为20-50 mm。介质过滤是以大空隙的介质过滤层除去较小颗粒，这显然

19、不是面积过滤（即不是绝对过滤），而是一种滞留现象。这种滞留现象是由多种作用机制构成的，主要有惯性碰撞、阻截、布朗运动、重力沉降和静电吸引等。介质过滤效率： 滤层所滤去的微粒数与原有微粒数之比称为过滤效率，用h表示 ，是衡量过滤设备过滤能力的指标。N0 过滤前空气中的微粒含量 （个）；N 过滤后空气中微粒含量 （个）；N/N0 过滤后过滤前空气中微粒数的比值，称为穿透率 P 影响介质过滤效率的因素：Ø 纤维直径:介质过滤效率与介质纤维直径关系很大，在其他条件相同时，介质纤维直径越小，过滤效率越高Ø 介质填充厚度Ø 介质填充密度:增加填充密度，可提高过滤效率Ø

20、; 空气流速:在空气流速很低时，过滤效率随气流速度增加而降低；当气流速度增加到临界值后，过滤效率随气流速度增加而提高。40、什么是发酵热？影响发酵温度的因素有哪些？发酵热：发酵过程中释放出的净热量。 J / m3 · h 或单位体积的发酵液在单位时间内释放出来的净热量。 Q发酵 = Q生物 + Q搅拌 - Q蒸发 - Q显 Q辐射影响发酵温度的因素：± 菌种特性± 培养基 （成分及配比）± 发酵阶段± 搅拌类型及搅拌速度± 通气速度 （影响Q蒸发和Q显）± 罐内外的温差 41、温度对发酵的影响体现在哪几个方面？1、温度对微生

21、物生长的影响：曲线形状相似；当温度增加10，生长速率大致增长一倍。当温度超过最适生长温度，生长速率随温度增加而迅速下降。2、温度对发酵的影响：1）温度影响产物合成的速率及产量Ø 温度对发酵的影响是各种因素综合表现的结果 从酶动力学来看，温度升高，反应速率加大，代谢加快，生产期提前；但因酶本身很易因热而失去活性，温度越高，酶的失活也越快，表现在菌体易于衰老，发酵周期缩短，影响产物的最终产量。Ø 温度除了直接影响发酵过程中各种反应速率外，还通过改变发酵液的物理性质，间接影响菌的生物合成。2）温度可能会影响终产物的质量Ø 例如： 苏云金杆菌的发酵，一般在30-31进行，

22、这样形成的晶体毒力强。若发酵温度提高到37以上，虽然菌体生长繁殖较快，最终含菌数也较高，但生物毒力较低，直接影响产品的质量。3）温度还可能影响生物合成的方向Ø 例如： 四环素发酵中金色链霉菌同时能产生金霉素。在低于30下，该菌合成金霉素能力较强；温度提高，合成四环素的比例提高；在温度达到35时，则只产生四环素，金霉素的合成停止42、发酵罐温度的控制方法有哪些？Ø 罐壁调温Ø 夹层调温Ø 罐内调温 43、发酵过程中pH的控制方法？F 在基础培养基配方中考虑到维持pH的需要：例如加入CaCO3，使用缓冲液等；F 通过补加酸、碱来调节控制F 通过中间补料来控制

23、：例如可以根据生产菌的代谢需要用改变加糖速率来控制pH, 也可通过中间补加尿素或硫酸铵等调节44、基质浓度对发酵有何影响？1、 对生长的影响（可用Monod 方程来描述基质浓度与生长速率的关系） 2、对产物形成的影响± 基质浓度对产物形成的影响类似于生长± 在一定范围内，基质浓度大，通常产物产量高± 过浓，使菌体生长过于旺盛，发酵液非常粘稠，传质状况差，对产物的合成不利45、什么是临界氧浓度和氧的满足度？临界氧浓度：是不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。氧的满足度： 实际溶解氧浓度与临界氧浓度之比。46、合适溶解氧选择的原则？如果要使菌体快速生长繁殖（如发酵前期），

24、则应达到临界氧浓度；如果要促进产物的合成，则应根据生产的目的不同，使溶解氧控制在最适浓度（不同的满足度）例如：黄色短杆菌可生产多种氨基酸 ，但要求的氧浓度可能不同Ø 对谷氨酸和天门冬氨酸的生产，当溶解氧浓度低于临界氧浓度时，氨基酸产量下降，也就是说要求氧的满足度 = 1Ø 但对于苯丙氨酸、缬氨酸和亮氨酸的生产，则在低于临界氧浓度时获得最大生产能力，它们的最佳氧浓度分别为临界氧浓度的 0.55、0.66、0.85。47、发酵液中的溶解氧如何控制？ 培养液中溶解氧浓度的任何变化都是供需平衡的结果，因此，调节发酵液中溶氧量不外乎从供、需两方面考虑、着手.1、供氧方面Ø

25、增加空气中氧的含量，使氧分压增加，进行富氧通气Ø 提高罐压Ø 改变通气速率Ø 增加搅拌速度2、需氧方面Ø 调整养料的浓度Ø 调节控制温度48、泡沫对发酵有何影响？Ø 降低了发酵罐的装液系数Ø 增加了菌群的非均一性Ø 增加了污染杂菌的机会Ø 导致产物的损失49、发酵过程中如何控制泡沫的产生？常用的消泡剂有哪些？± 与通气量、通气速度和搅拌速度等有关± 与所用培养基的成分有关-玉米浆、蛋白胨、花生饼粉、黄豆饼粉、酵母粉、糖蜜是主要的发泡因素；且起泡能力随品种、产地、贮藏和加工条件而不同。&

26、#177; 与培养基的灭菌方法、灭菌温度和时间有关-糖蜜培养基从110升高到130 （皆为30分钟），发泡系数增加一倍消泡剂的种类：天然油脂-常用豆油、玉米油、米糠油 （能兼作碳源） 聚醚类-聚氧丙烯甘油（GP）、聚氧乙烯氧丙烯甘油（GPE）高级醇类-十八醇硅酮类：J 主要是聚二甲基硅氧烷及其衍生物J 结构通式为: (CH3)3SiSi(CH3)2nSi(CH3)3 J 单独使用效果差，常与分散剂（微晶二氧化硅）一起使用 50、何为染菌？可造成什么后果？如何防止染菌？所谓染菌，是指在发酵培养基中侵入了有碍生产的其它微生物。染菌的结果，轻者影响产量或质量，重者可能导致倒罐，甚至停产，造成原料、人

27、力和设备动力的浪费。防止染菌要点：（1）空气系统：提高空压机进口空气的洁净度、防止空气带油、水及过滤器失效。提高空压机吸气口位置并加强压缩前的过滤；防止空气冷却器漏水而进入空气系统；装填纤维介质时要压紧；操作中要防止空气的压力剧变和流速激增等 （2）设备 ：发酵罐及其附属设备应注意严密和防止泄漏，避免形成“死角”。与物料、空气、下水道连接的阀门皆需保证严密度。用超净工作台及净化室代替无菌室，以提高无菌程度。连消设备的连消塔要简单，易拆装清理，操作时蒸汽能与物料均匀混合，并易控温度；维持罐在料液输送时培养基在罐中能均匀地缓慢上升，不走短路。（3）工艺操作 ： 空罐准备 放罐后应进行全面检查和清洗

28、。要清理罐内残渣，去除罐壁污垢，清除空气分布管、温度计套管等处堆积的污垢及罐内的“死角”。要防止端面轴封漏气、搅拌添料箱及阀门渗漏等。蛇管和夹层要按设计规定的压力定期试压。空消时应先将罐内空气排尽，保持蒸汽畅通，阀门、管道均要彻底灭菌。 实罐灭菌 配制培养基时要防止原料结块。配料罐出口应有筛板过滤器（筛孔直径0.5mm），以防块状物及异物进入罐内。灭菌时，要保证各路进气畅通及罐内料液翻腾激烈，控制好温度与压力，严防泡沫冒顶及料液倒流到空气系统中。 连消 料液进入连消塔前需先预热。灭菌过程中，料液温度及其在维持罐停留的时间都必须符合要求，确保灭菌彻底。当冷却管开放冷水时，防止因突然冷却造成负压而

29、吸入外界空气。为确保灭菌温度稳定，连消必须实现自动控制。 补料 补入发酵罐内的料液一定要保证无菌。 种子 有关种子操作的制度要严格遵守；摇瓶瓶塞要确保严密。 无菌试验 无菌试验要严格取样操作，力求减少误差。应同时用肉汤和双碟作对照，以便迅速作出判断。当发现染菌时，要通过分辨菌型来探索菌源，并对杂菌做耐热试验考察。如果怀疑种子罐染菌，则种子不能轻率进发酵罐。 51、染菌通常通过哪3个途径发现？无菌试验的方法有哪些？Ø 染菌通常通过3个途径发现：无菌试验、发酵液直接镜检、发酵液的生化分析。其中无菌试验是判断染菌的主要依据。Ø 无菌试验方法有双碟培养、斜面培养、肉汤培养等，其中以

30、双碟和肉汤培养为主。52、发酵过程中如出现噬菌体污染，发酵异常现象体现在哪些方面？Ø 污染较轻，或在发酵末期污染，则使发酵过程减慢或降低发酵产率。Ø 在细菌对数生长期污染，而且污染量大，就会造成细菌溶解，发酵终止。 噬菌体污染后可以观察到糖消耗减慢，pH异常变化，产气减少，发酵稀薄，继之活的生产菌减少。通过测定可过滤性、传染性、宿主特异性、溶菌斑形成能力和电镜观察来鉴别异常发酵中的噬菌体。 53、如何防止噬菌体的污染？（1）防止噬菌体入侵和蔓延 Ø 发酵工厂生产菌的噬菌体广泛存在于其周围环境中，为了防止噬菌体的污染，保持周围环境的清洁是必要的，所有设备和设施如发酵

31、罐、管道系统等要进行灭菌处理。Ø 妥善地保藏菌种、对原料和水进行无菌处理、对工厂空气、种子、发酵液、泥土和污水的噬菌体浓度进行日常检查，即使空气中噬菌体浓度极低时，也要进行检测。Ø 喷洒氯化物或杀藻胺(benzalkonium chloride)气溶胶能杀灭活噬菌体；Ø 紫外线照射用作一种额外的保护措施Ø 漂白粉(0.2%)、阳离子表面活性剂（如季铵盐0.01%0.1%）和福尔马林（1%）。（2）选用抗噬菌体突变株 Ø 对以前出现过的噬菌体都具有抗性；Ø 为非溶源菌；Ø 具有与原始菌株相当或更高的生产能力；Ø 没有

32、回复突变成噬菌体敏感株的能力。（3）使用抑制噬菌体复制的化学药物 药物必须具有以下性质：Ø 选择性抑制噬菌体而不影响宿主菌生长或发酵过程；Ø 在食品发酵工业上要求该化学物质不影响产品质量；Ø 用量要小，要经济。 54、发酵终点放罐时间的确定取决于哪些因素？经济因素，产品质量因素， 特殊因素：在异常情况下，如染菌、代谢异常等，就应根据情况，适当处理。55、生产率、得率、发酵系数有何不同？生产率：（kg/m3.h）,得率：（kg产物/kg基质），发酵系数：（kg产物/罐容积m3.发酵周期）56、发酵按不同的分式可分为哪些类型1、根据微生物对氧的需求:F 好氧性发酵：需

33、不断通入无菌空气：黑曲霉发酵生产柠檬酸、棒杆菌发酵生产谷氨酸F 厌氧性发酵：不需供氧：乳酸杆菌的乳酸发酵、梭状芽孢杆菌的丙酮丁醇发酵2、按发酵培养基物理状态分：Ø 固体发酵：根据物料堆放的厚薄分为: 薄层发酵 ：木盘或苇帘，12cm，培养箱或曲室内厚层发酵 ：深槽或池，架设帘，30cm以上，接种后通气液体发酵 ：根据培养液的深浅分：表面培养法，深层培养法57、液体深层发酵有哪些优点？± 液体悬浮状态是多数微生物的最适生长环境。± 在液体中，菌体及其底物、产物（包括热）易于扩散，使发酵可在均质或拟均质条件下进行。± 液体输送方便，易于机械化操作。±

34、; 厂房面积小，生产效率高，易进行自动化控制，产品质量稳定。产品易于提取、精制58、发酵按操作方式的不同可分为哪几类？有何应用？Ø 分批操作：分批发酵（batch fermentation）是发酵工业的主要方式Ø 补料分批操作：补料分批发酵 （supplement batch fermentation）Ø 连续操作：细胞的生产：单细胞蛋白；代谢产物的生产：啤酒、丙酮-丁醇等；细胞生理特性的研究；发酵动力学研究：通过连续培养，可以求得发酵动力学表达式中的某些常数， 如Ks、mmax等；培养基的改进：在一定的稀释率下，增加培养基中限制性基质的浓度可能有两种结果，一是仍

35、为该基质限制，表现为在反应器中其浓度基本不变而细胞浓度明显增加；二是其他某种基质成为限制，表现为细胞浓度无明显增加而原限制性基质的浓度明显增大。 59、发酵动力学主要是研究内容是什么？研究的重要方法是什么？研究的最终目的是什么？± 发酵动力学是以化学热力学（研究反应的方向）和化学动力学（研究反应的速度）为基础，对发酵过程各种物质的变化进行描述。± 研究内容包括了解发酵过程中菌体生长速率、基质消耗速率和产物生产速率的相互关系，环境因素对三者的影响，以及影响其反应速率的条件。± 研究的重要方法是建立数学模型定量地描述发酵过程中细胞生长速率、基质利用速率和产物生成速率等

36、因素的变化。± 研究的最终目的是对发酵过程进行有效控制，从而提高产品的产率及降低生产成本。60、建立数学模型的一般原则是什么？Ø 明确建立模型的目的：除为了深入研究微生物生长这一复杂现象外，多数是为了设计微生物反应器、探索最优操作条件，或者对反应过程进行最优控制Ø 明确建立模型的假设，从而明确模型的适用范围； Ø 模型中所含的参数，最好能分别通过实验测定；模型应尽量简单。61、什么是代谢产物生成速率及比代谢产物生成速率？代谢产物生成速率-单位体积培养液中单位时间内的产物生成量。rp (g/L·h)比代谢产物生成速率- 相对于单位质量干菌体在单位

37、时间内的代谢产物生成量。 Qp (g/g·h)62、代谢产物合成的动力学类型可分为哪三种类型？63、微生物工程下游工程的特点是什么？F 发酵液是复杂的多相系统F 所需产物在培养液中浓度较低F 普遍存在下游工程代价高，回收率较低等问题64、发酵液预处理和过滤的目的是什么？高价无机离子和可溶性杂蛋白的去除方法是什么？一）发酵液的预处理：改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的速度；尽可能使产物转入便于以后处理的相中；能够除去部分杂质。高价无机离子的去除：钙离子的去除：± 常用草酸 与钙离子生成草酸钙沉淀± 草酸为弱酸，对发酵产物的破坏较小，草酸钙沉淀还能促进蛋白

38、质凝固，有利于提高滤液的过滤速度；± 草酸的溶解度较小，需大用量时，可用草酸钠取代；草酸价格较高，生产上一般需回收可溶性杂蛋白的去除： 杂蛋白的存在会降低离子交换树脂和大网格树脂的吸附量，如采用溶剂萃取，会发生乳化，影响两相分离。此外，在常规过滤和膜过滤时，还会使滤速下降，使膜受到污染。65、微生物工程下游工程的一般程序是什么？66、提高发酵液过滤性能的方法有哪些？1）加助滤剂，2）添加填充凝固剂，3）酶解法67、细胞破碎的方法有哪些？1）高压匀浆法，2）高速球磨法，3）超声波法，4）酶解法，5）渗透压冲击法，6）反复冻结-融化法68、常用的沉淀方法有哪些？各自的原理是什么？

39、7; 盐析法：Cohn方程± 有机溶剂沉淀法：许多有机溶剂如丙酮、乙醇、甲醇等能使溶于水的小分子生物物质以及核酸、多糖、蛋白质等生物大分子发生沉淀作用。这种沉淀作用是多种效应的结果，但主要作用是降低水溶液的介电常数。当有机溶剂浓度增大时，水对蛋白等分子表面上荷电基团或亲水基团的水化程度降低，或者说溶剂的介电常数降低，因而静电吸引力增大，带电溶质互相吸引而聚集。不同浓度的有机溶剂可使不同的溶质沉淀，即分步沉淀法，达到分离纯化的目的。± 等电点沉淀法：利用两性电解质在电中性时溶解度最低± 非离子型聚合物沉淀法：可能降低生物大分子水化度，与大分子发生共沉作用；与生物大分

40、子形成复合物；或通过空间位置排斥，使液体中的微粒被迫聚集而沉淀。± 聚电解质沉淀法：± 生成盐复合物沉淀法：± 热变性及酸碱变性沉淀法:69、溶剂萃取原理是什么？萃取剂和萃取液有何不同溶剂萃取法是以分配定律为基础的，即利用各种物质在不同溶剂中具有不同的溶解度的原理，达到将不同物质分离纯化的目的。Ø 在溶剂萃取中，含有溶质的未被提取过的溶液称为料液；Ø 用于进行萃取的溶剂称为萃取剂；Ø 经萃取后含有溶质的萃取剂称为萃取液；被萃取过失去溶质的料液称为萃余液。70、在抗生素工业中常用的萃取剂有哪些？乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁醇71、什么是乳化？

41、乳化现象会造成什么后果？如何去乳化？Ø 在萃取过程中，经常会出现一种液体分散到另一种本不相溶的液体中，即乳化现象。Ø 乳化现象会造成有机溶剂相和水相分层困难，出现两种夹带现象：± 发酵液提取废液中夹带有机溶剂微粒，导致产品损失；± 有机溶剂相中夹带发酵液微粒，会将杂质带入产品中。去乳化方法：离心分离法，提高温度，稀释法，电解质破乳法，吸附法，顶替法，转型法72、什么是逆流萃取？在第一级中加入料液，并逐渐向下一级移动，而在最后一级中加入萃取剂，并逐渐向前一级移动。73、什么是离子交换法？离子交换剂由哪几部分组成？离子交换剂可分为哪两类？了解离子交换树脂的命

42、名。离子交换的一般过程。利用溶液中带电粒子与离子交换剂之间结合力的差异进行物质分离的操作方法。离子交换剂：由惰性的不溶性载体、功能基团和平衡离子组成。Ø 阳离子交换剂：平衡离子带正电荷。Ø 阴离子交换剂：平衡离子带负电荷。离子交换的一般过程：1.树脂的选择2.树脂的处理和再生74、什么是凝胶层析？原理是什么？了解葡聚糖凝胶性能与编号的关系。将样品混合物通过一定孔径的凝胶固定相，由于各组分流经体积的差异，使不同分子量的组分得以分离的层析方法。原理：凝胶层析的分离过程是在装有多孔物质填料的柱中进行的。当具有一定分子量分布的高聚物溶液从柱中通过时，较小的分子在柱中停留时间比大分子

43、停留的时间要长，样品各组分即按分子大小顺序而分开，最先淋出的是最大的分子。75、结晶的过程分哪几步？结晶的方法有哪些？哪些？方法是什么？一）结晶过程：F 形成过饱和溶液;F 晶核形成;F 晶体生长。二）过饱和溶液的形成(结晶方法)：蒸发法 ，温度诱导法，盐析结晶法，透析结晶法，等电点法，化学反应结晶法 三）影响结晶的因素有：过饱和度，温度，搅拌速度，晶种等。 工业上获得更纯更大晶体的方法是重结晶76、膜过滤有何特点？膜过滤可分为哪几种方式，适用范围如何？± 无相变、低能耗 ± 高效率、污染小± 工艺简单、操作方便± 便于与其它技术集成± 微滤

44、0.110mm：细菌、发酵细胞、蛋白等 ± 超滤 0.005 0.1mm：蛋白、多糖、大分子± 纳滤 0.00050.005mm：低聚糖、多价离子± 反渗透0.00010.001mm：电解质、大于100Da的有机溶质 77、何为终端过滤、错流过滤？有何特点？终端过滤：污染严重的为终端过滤。错溜过滤：污染较轻的为错溜过滤。错流过滤的优点：F 便于连续化操作过程中控制循环比；F 流体流动平行于过滤表面，产生的表面剪切力带走膜表面的沉积物，防止污染层积累，使之处于动态平衡，从而有效地改善液体分离过程，使过滤操作可以在较长的时间内连续进行；F 错流过滤所产生的流体剪切力和惯性举力能促进膜表面的溶质向流体主体的反向运动，提高了过滤速度。78、抗生素的定义、效价单位的定义抗生素是生物（微生物、动物、植物）在其生命活动过程中所产生的或由其它方法获得的，能在低微浓度下有选择性地抑制或影响其它生物机能的有机物质。效价单位来表示，即每毫升或每毫克中所含有某种抗生素的有效成分的多少。79、什么是抗生素的半合成法？目的是什么？用化学或生物化学的方法改变已知抗生素的化