生化工程复习资料

一，名词解释。生化工程:是为生物技术服务的化学工程。利用化学工程原理和方法对实验室所取得的生物技术成果加以开发，使之成为生物反应过程的一门学科，是生物化学与化学工程相互渗透所形成的一门新学科。生物反应动力学：是研究在特定的环境条件下，微生物的生长、产物的生成、底物的消耗之间的动态关系及规律，以及环境因子对这些关系的影响。工程上的灭菌：是指用物理或化学因子杀灭有生活能力的细菌营养体和芽抱或抱子的方法。消毒：是消除病原微生物的措施。灭菌的目的：纯种发酵.培养基灭菌的目的：杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无菌的条件灭菌的方法:1.化学试剂灭菌2.电磁波、射线灭菌紫外线、阴极射线、X射线、Y射线3.加热灭菌（包括常压或蒸汽高压加热法）火焰灭菌、干热灭菌、湿热灭菌。工业上培养基灭菌使用的方法是湿热灭菌；湿热灭菌简便、有效、经济。间歇灭菌法：又称丁达尔灭菌法或分段灭菌法。适用于不耐热培养基的灭菌。方法是：将待灭菌的培养基在80〜100°C下蒸煮15〜60分钟，以杀死其中所有微生物的营养细胞，然后置室温或37°C下保温过夜，诱导残留的芽抱发芽，第二天再以同法蒸煮和保温过夜，如此连续重复3天，即可在较低温度下达到彻底灭菌的效果。培养基灭菌的要求：因发酵系统而不同，1）达到要求的无菌程度即可以接受的范围2）尽量减少营养成分的破坏，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：培养基中不同营养成分间的相互作用；对热不稳定的组分如氨基酸和维生素等的分解。致死时间：在致死温度下杀死全部微生物所需要的时间热阻:指微生物在某一条件下的致死时间。致死温度：杀死微生物的极限温度相对热阻：在相同条件下两种微生物热阻的比值。对数残存定律:在灭菌过程中，活菌逐渐减少，其减少量随残存活菌数的减少而逐减，即微生物热死亡速率与任一瞬间残存活菌数成正比。1/10衰减时间D值：活的微生物在受热过程中减少到原来数目的1/10（N/N0=1/10）所需要的时间。即有D与K成反比。连续灭菌（连消）：培养基在罐外连续进行加热维持和冷却，然后进入发酵罐的杀菌方法。返混现象：反应器中停留时间不同的物料之间的混合称为返混。活塞流反应器：指反应器中物料的流动状况满足活塞流假设，物料沿同一方向以相同速度向前流动，在流动方向上没有物料返混，所有物料在反应器中的停留时间都是相同的。扩散模型：流体在管内流动，由于分子扩散和涡流扩散的作用使一部分流体质点返混了回去，这个过程简化为在活塞流动中叠加了一个与流动方向相反的扩散。全混流模型：反应器中的微生物（或酶）浓度和培养基组成在各点上都相同，反应器出口料液组成等于反应器内料液组成，在定常态不随时间而变化。100级:表示经过进化处理后的空气中含有^0.5p粒子数3.5个/L。辐射灭菌：主要作用是使微生物的DNA分子产生的胸腺嘧啶的二聚体，导致细胞死亡。静电吸附除菌：原理：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌目的。介质过滤除菌：使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。直接截留（阻拦滞留作用、阻截）：当气流速度降到临界速度以下是时，微粒不再由于惯性碰撞而被截留。随气流运动的粒子在接近纤维表面的部分由于与过滤介质接触而被纤维吸附捕集，这种作用称直接截留。空气流谏愈小，纤维直径愈细，阻拦滞留作用愈大.惯性冲击（惯性碰撞滞留作用）：空气气流流速大时，气流中的微粒具有较大的惯性力。当微粒随气流以一定速度向纤维垂直运动因受纤维阻挡而急剧改变运动方向时，由于微粒具有的惯性作用使它们仍然沿原来方向前进碰撞到纤维表面，产生摩擦粘附而使微粒被滞留在纤维表面。气流速度愈大惯性力大滞留效果也愈好。惯性碰撞截面在介质除尘中起主要作用。穿透率是经过滤后空气中剩留颗粒数与原有颗粒数之比，过滤效率是被捕集的颗粒数与原有颗粒数之比（也叫捕集效率）。绝对过滤器：介质孔径小于被截留的微生物体积，如四氟乙烯、纤维素树脂微孔滤膜。深层过滤器：介质空隙对于被截留的微生物体积，但有一定厚度，靠静电、扩散、惯性、拦截。棉花过滤器、超细玻璃纤维纸、石棉过滤、金属烧结管等。微孔膜过滤器：不锈钢中心柱，滤膜做成折叠型的过滤层，绕在中心柱上，外加耐热的聚丙烯套。特点：体积小，处理量大，压降小，除菌效率高，能除去0.0川m以上粒子。供氧：空气中的氧气首先要溶解在溶液中，这个阶段叫供氧。耗氧：微生物利用液体中的溶解氧进行呼吸代谢活动。搅拌器输入功率是指搅拌器以既定的转速回转时，用以克服介质的阻力所需的功率。Np（功率准数）：表示机械搅拌器施于单位体积被搅拌液体的外力与单位体积被搅拌液体的惯性力之比。=P0//N3D5当Re3104时液体处于湍流状态，对六平叶涡轮，NP=6.0，对六弯叶涡轮，NP=4.7，对六箭叶涡轮，NP=3.7牛顿型流体：黏度只是温度的函数，与流动状态无关。非牛顿型流体：凡是M不是常数的流体都是非牛顿型流体。传氧效率：把每溶解1kg溶氧所消耗的电能定义为传氧效率指标。也可直接称为1mol单位溶氧功耗。外扩散限制：外扩散发生在固酶周围的处于停滞状态的液膜层。内扩散阻力：指发生在多孔性固定化酶载体的内部，它是底物传递到固定化酶内部时的一种扩散限制效应比拟放大：为了使小型发酵试验所获得的规律和数据能在大生产中再现灭菌：是指用物理或化学方法杀灭物料或设备中的一切生命物质的过程.生长传氧速率指标是指每溶解1kg溶氧消耗的电能促进型基质:一些基质的存在使u值增大。微生物的生长速率：单位时间内单位体积发酵液中菌体的增量。反复分批补料培养法：在间歇培养的基础上，流加一种或几种底物或前体物进行培养，培养结束时不取出全部的发酵液，留下一部分发酵液作为种子，然后开始下一个补料培养过程的发酵方法。指数流加：使加料速率按指数规律增加，以保持限制性基质浓度不变呼吸强度：氧的消耗速率与细胞浓度之比，为比好氧速率液膜控制：传质阻力绝大部分存在于液膜中，气膜阻力可以忽略，这种情况叫做液膜控制比速率是单位时间内单位菌体浓度所引起的细胞生长或基质消耗或产物形成的量称为，是生物反应中用于描述反应速度的常用概念。均衡生长:在细胞生长过程中，细胞内各组分均以相同的比例增加氧的满足度:溶解氧浓度与临界溶氧之比基质消耗比速率：相对单位质量细胞单位时间内的基质消耗量流加培养：在间歇培养的基础上，流加一种或几种底物活前体物进行培养的过程包埋法固定化酶:将聚合物的单体和酶溶液混合后，再借助聚合促进剂的作用进行聚合，使酶包埋在聚合物中以达到固定化的方法。细胞回流的单级恒化器:将单级CSTR流出的反应液进行分离，然后将浓缩后的细胞悬浮液再送回反应器中，就成为带有细胞循环的CSTR。结构模型:在考虑细胞组成变化基础上建立的微生物生长或相关的动力学模型。细胞回流的单级恒化器:在反应器的出口处安装细胞分离器，分离出一部分细胞，进行浓缩后打回到反应器中的单级恒化器。联法固定化酶使酶与具有两个以上功能团的试剂进行反应，应用化学键把酶固定的方法。补料培养法:在间歇培养的基础上，流加一种或几种底物或前体物进行培养的过程。比耗氧速率: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，在单位时间内耗氧量。临界氧浓度：指不影响菌体的呼吸和财务合成的最低氧浓度。通气准数Na:它表示发酵罐内空气的表观流速与搅拌叶顶端流速之比混合时间：把少许具有与搅拌罐内的液体相同物性的液体注入搅拌罐内，两者达到分子水平的均匀混合所需要的时间。绝对速率：是在单位时间、单位体积某一组分的变化量比速率：是单位浓度细胞为基准的各组分变化速率，反映了细胞活力的大小。得率系数：是基质转化为细胞或其他产物潜力的定量评价。理论得率：微生物反应过程中，部分碳源作为基质被同化为挤爆成分，就碳源被同化为菌体的观点来看菌体的得率。限制性基质：在培养微生物的营养物质中，对微生物的生长起到限制作用的营养物稀释率（D）：补料速度与反应器体积的比值。（F/V）物料循环比（体积比）：加热管的总截面与降液截面之比连续培养：由于新鲜培养基不断补充，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、比生长速率阳以及t,pH等都保持恒定。分批灭菌：将配好的培养基打入发酵罐，通入蒸汽将培养基和所用的设备（一般是发酵罐）一起进行灭菌，也称实罐灭菌搅拌能提高溶氧效果的机制有哪些？答：将大气泡分散成小气泡，阻止气泡的凝并增大。；b）造成涡流，延长气泡在液体中的停留时间；c）搅拌造成液体湍动，有利于减少湍流液膜厚度，减小传质阻力；d）使培养液中的细胞和营养物均匀分散，避免或小缺氧区的形成。临界溶氧浓度的概念及意义。答：当氧浓度达到一定值时，即达临界氧浓度（C临）时，比生长速率不再增加。各种微生物的临界氧浓度（C临）时不同的。在发酵生产中，为了不使微生物的生长和代谢受到氧浓度的影响，保持发酵过程正常进行，必须使溶解氧浓度维持在临界氧浓度之上。如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平？答：气压；温度；溶液浓度；搅拌转速、搅拌功率、通气速度等操作条件都对KLa有很大影响；通气量的影响；容积；加入氧载体。间歇培养过程中菌体生长曲线可分为延迟期、加谏器、对数生长期、减谏期、稳定牛长期和衰亡期。为了提高生产效率，希望延迟期缩短，要达到该目的，应一般遵循下列规则：答：1接种的微生物应尽可能是高活力的。要用处于对数期的微生物作种子。2种子培养基和条件应尽可能接近生产上使用的发酵液组成和培养条件。3建议采用大接种量因细胞内部的某些维生素和辅酶等生长素，向周围培养液扩散，从而降低细胞的活性，延长延迟期。菌体生长动力学是以研究菌体浓度、限制性基质（培养基中含量最少的基质，其他组分都是过量的）浓度、抑制剂浓度、温度和pH等对菌体生长速率的影响为内容的。补料培养法：在间歇培养的基础上，流加一种或几种底物或前体物进行培养的过程。生物反应器开发的趋势和方向。A：开发比活力高和选择性高的生物催化剂将继续占重要地位。B：改进生物反应器热量和质量传递的方法。C：生物反应器正向大型化和自动化方向发展。生化反应工程由四部分组成：1原料的预处理：包括原材料的选择，必要的物理化学方法加工，培养基的配制和灭菌。2生物催化剂的制备：包括菌种的选择扩大培养和接种，酶催化反应中酶的选择、固定化。3生化反应器及反应条件的选择和监控4产物的分离纯化（包括初提纯和精提纯），这部分工序也常称为下游加工过程.生化工程的特点：以生物活细胞或由细胞提取出来的酶为催化剂的生物化学反应过程。2.生化反应器复杂，控制参数众多。3.生物反应过程通常在温和的反应条件下进行，但影响的因素多。为什么要进行培养基灭菌？（灭菌的必要性）由于生物反应系统中通常含有比较丰实的营养物质，容易受到杂菌污染，由于杂菌的存在，会有以下各种不良后果：1）生物反应的基质或产物因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降。2）由于杂菌所产生的一些代谢产物改变了发酵液的某些理化性质，使目标产物的提取困难，造成收得率降低或使产品质量下降。3）污染的杂菌可能会分解产物，而使生产失效。4）发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生产失效。高温致死原理?由于它使微生物的蛋白质和核酸等重要生物高分子发生变性、破坏，例如它可使核酸发生脱氨、脱嘌吟或降解，以及破坏细胞膜上的类脂质成分等。每一种微生物都有一定的最适生长温度范围。当微生物处于最低温度以下时，代谢作用几乎停止而处于休眠状态。当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质胶体和酶起了不可逆的凝固变性，使微生物在很短时间内死亡，加热灭菌即是根据微生物这一特性而进行的。微生物的热死原理一对数残存定律?湿热蒸汽冷凝时释放大量潜热，并具有强大的穿透力，在高温和水存在时，微生物细胞中的蛋白质极易发生不可逆的凝固性变性，致使微生物在短时间内死亡。高温短时灭菌原理？细菌抱子热死灭反应的△£很高，而大部分营养物质热破坏反应的涎很低，因而将T提高到一定程度会加速细菌抱子的死灭速率，从而缩短在升高温度下的灭菌时间（ln（N/N0）=—Kt）；由于营养成分热破坏的△£很低，上述的温度提高只能稍微增大其热破坏温度，但由于灭菌时间的显著缩短，结果是营养成分的破坏量在允许的范围内。间歇灭菌的优缺点？间歇灭菌将配好的培养基打入发酵罐，通入蒸汽将培养基和所用的设备（一般是发酵罐）一起进行灭菌，也称实罐灭菌。优点:1.设备投资较少2.染菌的危险性较小3.人工操作较方便4.对培养基中固体物质含量较多时更为适宜。缺点：灭菌过程中蒸汽用量变化大，造成锅炉负荷波动大，一般只限于中小型发酵装置。连续灭菌的优缺点？优点：保留较多的营养质量，容易放大，较易自动控制，糖受蒸汽的影响较少，缩短灭菌周期，在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少，发酵罐利用率高，蒸汽负荷均匀。缺点：设备比较复杂，投资较大，容易造成污染。活塞流反应器灭菌状况：在PFR内进行恒温热灭菌，沿流动的方向，活抱子的浓度N下降，热死灭速率也相应下降，但对于同一截面上活抱子浓度相等，热死灭速率也相等；沿流动方向，活抱子浓度及热死灭速率相应下降，下降的规律决定于空气除菌的目的及重要性？在好氧深层培养中，微生物细胞的繁殖代谢需要溶解氧，因为有氧氧化对生物体来说是能量放出最多的途径。在该过程中脱去了很多H，H经电子传递链，最后被O2吸收，所以要提供氧。现在深层培养都是纯种培养，培养基接种之前都经过灭菌，通入的氧气也应是无菌的。空气除菌是好氧发酵工程上的一个重要环节好气性发酵对空气无菌程度的要求？好气性发酵过程中需要大量的无菌空气，空气要作到绝对无菌在目前是不可能的，也是不经济的。发酵对无菌空气的要求是：无菌，无灰尘，无杂质，无水，无油，正压等几项指标；发酵对无菌空气的无菌程度要求是：只要在发酵过程中不因无菌空气染菌，而造成损失即可。在工程设计中一般要求1000次使用周期中只允许有一个菌通过，即经过滤后空气的无菌程度为N=10-3过滤除菌的机制？使空气通经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒滞留在介质中而达到除菌的目的。常用的过滤介质一般是棉花、活性炭、超细玻璃纤维、石棉滤纸及烧结材料等。过滤材料孔径一般比细菌大，对细菌的滞留主要靠滞留作用，由多种机制构成：惯性碰撞、阻拦、布朗运动、重力沉降、静电吸引等重力沉降作用机理？重力沉降是一个稳定的分离作用，当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就容易沉降。就单一的重力沉降情况下，大颗粒比小颗粒作用显著，对于小颗粒只有在气流速度很慢时才起作用。一般它是与拦截作用相配合的，即在纤维的边界滞留区内，微粒的沉降作用提高了拦截滞留的捕集效率。静电吸附作用机理？干空气对非导体的物质相对运动磨擦时，会产生诱导电荷，纤维和树脂处理过的纤维，尤其是一些合成纤维更为显著。悬浮在空气中的微生物微粒大多带有不同的电荷，这些带电的微粒会受带异性电荷的物体所吸引而沉降。影响介质过滤效率的因素？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。对于相同介质，过滤效率与介质滤层厚度、介质填充密度和空气流量有关。制备无菌空气的大致过程？空气-高空取气管-除尘器-空气压缩机-贮气罐-一级冷却器-油水分离器-二级分离器-除雾气-加热器-总过滤器-分过滤器-无菌空气。对空气除菌流程的要求？附属设备要求尽量采用新技术，提高效率，减少设备，精简设备投资、运转费用和动力消耗，简便操作。流程的制订就根据所在的地理、气候环境和设备条件而考虑。在环境污染比较严重的地方，要考虑改变吸风的条件，以降低过滤器的负荷，提高空气的无菌程度；在温暖潮湿的南方，要加强除水设施，以确保和发挥过滤器的最大除菌效率；在压缩机耗油严重的设备流程中则要加强消除油雾的污染等等。高效前置过滤除菌流程？高效前置过滤器，压缩机，贮罐，冷却器，丝网分离器，加热器，过滤器。空气净化的流程？吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤，进入空气压缩机（120-150度）冷却（20-25度），除去油、水，再加热至30-35度。最后通过总过滤器和分过滤器除菌，获得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。提高过滤除菌效率的措施？1减少进口空气的含菌数；2设计合理的空气预处理设备，以达到除油，水和杂质的目的；3设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高的过滤介质；4降低进入空气过滤器的空气的相对湿度，保证过滤介质在干燥状态下工作。机械搅拌的更重要功能在？a）打碎通入空气的气泡b）增加气液接触面积c）减少气液膜厚度d）阻挡气泡使慢些排出，以提高溶氧效率。非牛顿型流体的剪应力与切变率之间的关系？拟塑性流体，凯松流体，涨塑性流体，平汉塑性流体双膜理论要点？（1）相界面两侧流体的对流传质阻力全部集中在界面两侧的两个停滞膜内，膜内传质方式为分子扩散。（2）相界面上没有传质阻力，即可认为所需的传质推动力为零，或气液两相在相界面处达到平衡。（3）两相主体中不存在浓度梯度。氧的传递途径及传质阻力？1气相主体到气液界面的气膜传递阻力；2气液界面的传递阻力；3从气液界面通过液膜的传递阻力；4液相主体的传递阻力；5细胞或细胞团表面的传递阻力；6液体与细胞（团）之间界面阻力；7细胞团内的传递阻力；8细胞壁的阻力；9反应阻力。氧的供需平衡？如果溶氧速度小于微生物的耗氧速度，则发酵液中的氧逐渐耗尽，当溶液中氧的浓度低于临界氧浓度时，就要影响微生物的生长发育和代谢产物的生成。因此传氧与耗氧要保持平衡，即：Nv=kLa（C*-C）=qo2.X或者kLa=qo2.X/（C*-C）用亚硫酸盐氧化法测定溶氧系数优缺点？优点：氧溶解速度与亚硫酸盐浓度无关，且反应速度快不需要特殊仪器。缺点：不能在真实发酵条件下进行测定发酵液的溶氧，因为亚硫酸盐对微生物的生长有影响，且发酵液的成分、消泡剂、表面张力、黏度、特别是菌体都影响氧的传递。这种方法测定的结果仅能说明某种发酵罐在该操作条件下的性能，而不能说明溶氧和微生物耗氧的全过程，故只能在一定的范围应用。主要用于作为设备溶氧系数的测定。提高KLa的途径？（1）增加搅拌转数N，以提高Pg，可以有效提高Kla（2）增大通气量Q，以提高Vs3）为提高Nv（传氧有效速率），除了提高KLa之外，提高传质推动力也是可行的，通入纯氧或者提高罐压均可提高C*。4）高径比调节。5）向发酵液中添加少量的水不溶另一液相，氧在这一液相中具有比在水中高得多的溶解度。动态法测量Kla的原理和方法。答：动态法是在不稳态条件下，通过测定醪液中溶解氧随时间的变化曲线来确定kLa值的。方法是在发酵的过程中暂时停止通气，短时间后继续通气，人为地制造一个不稳定状态即发酵液中溶氧处于不平衡状态（Nv尹r）。根据菌体生长、碳源利用和产物的形成谏度分为三种：偶联型，其产物消耗的速度与菌体细胞合成的速度是平行的混合型，微生物的生长和产物合成是分开的，如谷氨酸、赖氨酸等。非偶联型，其产物是微生物的次级代谢产物，产物合成与利用碳源无准量关系。Monod方程的局限性：最大|Jmax在工业上有很大意义。一般而言，细菌的Jmax比真菌的大，就同一种细菌，温度升高，Jmax变大。营养物不同，Jmax也不同，易利用的营养物的Jmax大。微生物在水难溶性营养物质中的生长会受到各种养料扩散速率或溶解速率的限制，氧就是其中一例。氧就作为限制性基质，比生长率与氧的浓度成正比。补料分批培养的优点？可以解除营养物抑制、产物反馈抑制和分解产物阻遏作用。可缓解早期生长过旺而造成的氧供应不足及尽可能使原料转变为产物。可以使细胞处于连续过渡状态，便于进行理论研究。便于进行培养过程的最优化和自动控制。固定化醯和固定化细胞在实际中应用的显著特点是什么？1、可以连续、稳定的生产2、反应产物的纯度高，质量好3生产的副产物少4在使用时可以再生活回收，可反复使用5、容易实行连续反应6能大大提高酶、细胞的生产能力7反应的PH、T可以按需要来调节生物反应器设计和操作的限制性因素有哪些？1、生物催化剂的浓度和比活力2、反应器的传质和传热能力微载体悬浮培养动物细胞的优点是什么？1微载体单位体积具有的表面积大，因此它的单位体积培养基的细胞产率高，相应的产物浓度也高2由于把悬浮培养和贴壁培养融合在一起，具有两种培养的优点，有利于培养环境后检测和控制，培养系统重组性好3放大容易解释YX/S、YC、YATPYX/S是对基质的细胞得率，指生成细胞和消耗基质质量之比YC是对碳的细胞得率YATP是对ATP生成的细胞得率空气除菌的主要流程包括哪些步骤，试述每一步设备的作用。主要流程:高空采风一一无油润滑空压机一一空气储罐一一冷却器一一油水分离器一一除雾器一一加热器一一总过滤器一一分过滤器预过滤器无菌过滤一一净化空气——进罐设备的作用：1.要制备较高无菌程度，具有一定压力的无菌空气，它的流程设备有空气压缩机。2.附属设备要求尽量采用新技术，提高效率，减少设备，精简设备投资、运转费用和动力消耗，简便操作。3.流程的制订就根据所在的地理、气候环境和设备条件而考虑。在环境污染比较严重的地方，要考虑改变吸风的条件，以降低过滤器的负荷，提高空气的无菌程度；5.在温暖潮湿的南方，要加强除水设施，以确保和发挥过滤器的最大除菌效率；6.在压缩机耗油严重的设备流程中则要加强消除油雾的污染等等。7.要保持过滤器有比较高的过滤效率，应维持一定的气流速度和不受油、水的干扰。8.气流速度可由操作来控制；9.要保持不受油、水干扰则要有一系列冷却、分离、加热的设备来保证空气的相对湿度在50%〜60%的条件下过滤。酶和细胞的固定化有哪几种方法，举出两个应用实例。方法：1.吸附法（包括电吸附法）2.结合法（无机多孔材料）3.交联法（双功能试剂）4.包埋法（微胶囊法）实例：抗体、抗原利用了特异性的免疫吸附反应；酶的提纯利用了酶抑制剂可与酶特异性结合的性质等固定化酶和固定化细胞使用期间活性下降的主要原因是什么？A：酶变性，细胞自消化（自溶）。B：固定化酶或细胞吸附了抑制物。C：染菌。D：酶、细胞流失。E：载体崩解。与单级连续培养相比，多级连续培养的优点是什么？A：有利于解决不同生产阶段有不同生产要求的矛盾，如菌体生长和产物生成的温度不一至。B：有利于解决快速生长和营养物充分利用之间的矛盾。酶反应器的重要操作参数有那些？分别说明。A：空间时间：表示反应物在连续操作反应器内停留（或平均停留）的时间。B：转化率：表示加入反应器中底物的转化率，用（So-St）/So来计算。C：生产率（生产能力）：指反应器单位体积单位时间内的产物生成量。D：选择率：指实际转化成目的产物量与全部底物可生成产物的理论量之比。微生物间歇培养过程各阶段的比生长速率如何变化？A：迟缓期：p=0。B：加速生长期：p增加，p2大于p广C：对数生长期：p达到最大值，为常数。D：减速生长期：p减小，p2小于p广E：平衡期：p=0。1亚硫酸盐氧化法原理：在反应器中含有Cu2+或Co2+为催化剂的亚硫酸钠溶液，进行通气搅拌，亚硫酸钠与溶解氧生成硫酸钠的速度非常快，反应速度在很大范围内©.93N-0.035N）与NH2SG3的浓度无关，氧一溶解，马上就反应。氧的溶入速度（氧的传递速度）决定反应速度。反应式如下：2Na2SG3+G2f2Na2SG42极谱法原理：对浸在液体中的阴极和参考阳极加上电压，记录在不同的电压下通过的电流，当电解电压为0.6〜1.0v时，溶解氧被还原成H2G2。酸性时：02+2H++2e-H2G2中性或碱性时：G2+2H2G+2e-H2G2+GH-与阴极接触的液体中的溶解氧发生上述电极反应而被消耗，阴极表面便与液体主体存在氧的浓度差，于是液体主体的溶解氧扩散到阴极表面参加电极反应，使电路中维持一定的电流。当氧的扩散过程达到稳定状态时，扩散电流和溶解氧浓度成正比。3溶氧电极法原理:溶氧电极不需要外加电源，可以看作是一种电解电池。将一对具有不同电极电位的电极装入电解质溶液中，一只是银丝做成的阴极，另一只是铅皮卷成的阳极。这对电极装置在两端开口的细长套管中，在靠近阴极的底端用一种耐热的、只允许溶氧透过而不透过水及离子的塑料薄膜覆盖，形成一个有一定容积的电池，在电池内加入数毫升的电解质溶液5mol/LHAc+0.5mol/LNaAc+0.1mol/LPbAc2）阳极上：PbfPb2++2e阴极上：2e+1/2O2+H2O-2OH-如果将此电极插入待测的搅拌液体中，在两极间接一电流表，此电流的大小正比与测量液体中的溶氧速率。所以电极产生的电流强度与测量液体中的溶氧浓度成正比。简述高温短时灭菌原理。实验表明：细菌抱子热死灭反应的活化能很高，而待灭菌的培养基某些有效成分热破坏反应的活化能较低。因而将温度迅速提到较高的灭菌温度，可加快细菌抱子的死灭速度，缩短在高温下的灭菌时间。高温短时灭菌既能快速的灭菌，又能有效地保存培养基的一些有效成分。概述亚硫酸钠氧化法测定Kla的原理。在反应器中含有Cu2+或Co2+为催化剂的亚硫酸钠溶液，进行通气搅拌，亚硫酸钠与溶解氧生成硫酸钠的速度非常快，反应速度在很大范围内0.93N-0.035N）与Na2SO3的浓度无关，氧一溶解，马上就反应。氧的溶入速度（氧的传递速度）决定反应速度。反应式如下：2Na2SO3+O2"Na2SO4剩余的NaSO过量的碘作用：NaSO+I2+HO-NaSO+2HI乙J乙J乙乙剩余的I2用标定的NaSO溶液滴定：NaSO+\…NaSO+2NaI14'2232232246标准Na2S2O3用量决定于溶解氧的量。每1mol溶氧可氧化2molNa2SO3，就剩余2molI2，也就消耗掉4molNa2S2O3，因此，每滴定消耗1molNa2S2O3必有1/4mol溶氧。什么是好氧微生物培养的临界溶氧浓度？如何测定？是否所有的好氧微生物培养过程都必需控制溶氧浓度在临界溶氧浓度以上？举例说明。微生物的比耗氧速率随溶氧浓度的增加而升高，当溶解氧增加到一定值时，比耗氧速率不再增加，这时的溶氧浓度称为临界溶氧浓度。测法：将供氧充分的微生物培养体系停止通风，检测培养系统的溶氧浓度变化情况，首先是溶氧浓度呈直线下降趋势，下降到一定程度后，开始呈缓慢下降趋势，溶氧浓度曲线拐点处的溶氧浓度值即为该微生物的临界溶氧浓度。并非所有的好氧培养过程都需要控制溶氧浓度在临界溶氧浓度以上，比如以丙酮酸为前体的苯丙氨酸、缬氨酸和亮氨酸的发酵生产就应控制溶氧浓度在临界溶氧浓度以下。主要有哪几种测量Kla的方法，说明它们的适用场合。主要有亚硫酸盐氧化法、溶氧电极法和氧的衡算法。亚硫酸盐氧化法不能用于测定真实发酵液的Kla，但具有参比价值。溶氧电极法用于测量真实发酵液的Kla，大、小反应器均可用该法测量Kla。氧的衡算法适合体积大的反应器Kla的测定。流加式操作：先将一定量基质加入反应器内，在适宜条件下将微生物菌种接入反应器中，反应开始，反应过程中将特定的限制性基质按照一定要求加入反应器内，以控制限制性基质浓度保持一定，当反应终止时取出反应物料的操作方式°CSTR、PFR代表什么含义？比较CSTR型和PFR型酶反应器的性能。答：CSTR代表连续全混流酶反应器。PFR代表连续活塞式酶反应器。CSTR型和PFR型酶反应器的性能比较：（1）达到相同转化率时，PFR型酶反应器所需停留时间较短。2）在相同的停留时间达到相同转化率时，CSTR型反应器所需酶量要大大高于PFR型反应器。因此一般来说，CSTR型反应器的效果比PFR型差，但是，将多个CSTR型反应器串联时，可克服这种不利情况。3）与CSTR型酶反应器相比，PFR型酶反应器中底物浓度较高，而产物浓度较低，因此，发生底物抑制时，PFR型酶反应器转化率的降低要比CSTR型剧烈得多；而产物抑制对CSTR型酶反应器影响更显著。何谓恒化器，何谓恒浊器，二者有何区别？答：恒化器、恒浊器指的是两种控制方法。恒化器是通过控制流量而达到相应的菌体浓度。恒浊器则是通过监测菌体密度来反馈调节流量。前者通过计量泵、溢流管来保证恒定的流量；后者通过光电池监测细胞密度，以反馈调节流量来保证细胞密度的恒定。恒化器便于控制，其应用更为广泛影响固定化酶促反应的主要因素有哪些？1分子构象的改变。酶固定化过程中，酶和载体的相互作用引起酶的活性中心或调节中心的构象发生变化，导致酶的活力下降。2位阻效应。指由于载体的遮蔽作用，使酶与底物无法接触。3微扰效应。是指由于载体的亲水性、疏水性及介电常数等，使固定化酶所处微环境发生变化，导致酶活力的变化。4分配效应。由于载体内外物质分配不等，影响酶促反应速率。5扩散效应。底物、产物及其他效应物受传递速度限制，当酶的催化活性很高时，在固定化酶周围形成浓度梯度，造成微环境与宏观环境之间底物、产物的浓度产生差别举例说明连续培养的应用。由于连续培养存在杂菌污染问题、菌种变异问