发酵工程期末考试重点整理(终极版)

精品文档●酵程以微生物、动植物细胞为生物作用剂进行工业化生产的程，包括发酵工艺和发酵设备。●要究容菌种选育与构建、规模培养基和空气的灭菌、大规模细胞培养过程、细胞生长和物形成动力学、生物反应器的优化计和操作、发酵产品的分离纯化过程中的技术问题等。●酵程理指导发酵产品研究与开发，发酵工厂设计与建设以及酵生产实践的理论。●级谢是许多生物都具有的生物化学反应，蛋白质、核酸的合等，均称为初级代谢。●级谢物指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所需的物质，如氨基酸、多糖等。●级谢微生物以初级代谢产物为前提合成的对微生物本身的生活动没有明确功能的物质的过程。●然育不经过人工处理，利用菌种的自然突变而进行菌种筛选过程。●交种将两个基因型不同的菌株经吻合使遗传物质重新组合，离和筛选具有新性状的菌株。●变种利用物理、化学等诱变剂处理均匀而分散的微生物细胞，在促进其突变率显著提高的基础上，采用简便、高效的筛选方法从中挑选出少数符合目的的突变株，以供科学实验或生产实使用。●生体合种个亲本的原生质体在高渗条件下混合由聚乙二作为助融剂它们互相凝集，发生细胞融合，接着两个亲本基组由接触到交换，从而实现遗传重组。●体某些化合物加入发培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物中去而自身结构并没有明显变化，产物的产量却前体的加入而有较大的提高。●制：些化合物可以抑制特定代谢途径的行另一种代谢途径活跃获得人们所需产物的积累。如生产甘油加抑制剂亚硫酸钠，与代谢过程中的乙醛生成加成物。这样使乙醇代谢途径中的醛不能成为NADH(还原型辅酶I)的受氢体而使NADH在胞中积累，从而激活α－磷酸甘油脱氢酶的活，使磷酸二羟基丙酮取代乙醛作为NADH受氢体而还原为α－磷酸甘油，其水解后即形成甘油。●进：那些既不是营养物质又不是前体，但却能提高产量添加剂，如加巴比妥盐能使利福霉素单位增加，并能使链霉菌推迟自溶延长分泌期。●菌化学或物理的方法杀灭或除掉物料及其器皿中所有的生体毒是指杀死病原微生物的过程。●批菌培养基置于发酵罐中加热，达到预定温度后维持一段时，再冷却到发酵所需温度的灭菌。●续菌在发酵罐外连续不断地进行加热、维持和冷却，同时把完菌的培养基通入已灭过菌的发酵罐的灭菌方式。●数留律在微生物死亡过程中的任一时刻，活菌数的减少速率该时刻残留的活菌数成正比，这就是微生物死亡的对数残留定律微分式为-dN/d=kN积分式为：τ（2,303/k）/Ns)N始灭菌时的活菌数Ns灭菌结束时留菌数。●种：一个种子灌接种一只发酵的接种方法。●种：用两只种子灌接种一只发罐的接种方法。●种：一只发酵罐中倒出适宜的，适量的发酵液给另一个发酵做种子的方法。●长联：产物生成与菌体生长之有平行的准量关系。这样的产品或为菌体本身或初级代谢产物●分长联：菌体生长出现两个高，第一个生长高峰与产物合成无平行的准量关系，第二个生长高峰与产物合成有平行的准量关。●生关型细胞生长与产物合成无平行的准量关系，只与菌体的量有关。大部分次级代谢产物属于这一类。●聚是在中性盐作用下，由于双层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。絮：某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒成粗大的絮凝团的过程，是一种以物理的集合为主的过程。●何一菌得另个种如生菌获缺型：①诱变剂处理：采用辐射、化试剂等因素处理细菌。②淘野生型：抗生素法或菌丝过滤法③检出缺陷型：用一个培养皿可检出，有夹层培养法和限量补充培养法；在不同培养皿上分进行对照和检出的有逐个捡出法和影印出法。④鉴缺陷型：可借生长谱法进行。精品文档

精品文档●何土中选孢菌微物？采样---预处理---增殖培养---种分离--落选---筛---复筛---野生菌---性能鉴定（产性能试验、毒性试验、菌种鉴定）---种保藏采样用取样铲，将表层5cm左右浮土除去，取5-25cm的土样～25g装入事先准准备好塑料袋内扎好、编号并记录地点、土壤质、植被名称、时间及其他环境条件。悬液稀释预处理从土中分离芽孢杆菌时由于芽孢具有耐高温,100很难杀要在121才能彻底死亡。分离：培养基营养成分、、选性抑制剂；培养：注意温度、PH、氧气需求及培养时间；菌落选择：铺菌法、复印法；筛：生长速率、底物消耗、产物合成的测定。●种藏理常方原菌种保藏主要是根据菌种的生理生化特点工创造条件孢子或菌体的生长代谢活动尽量低，以减少其变异。一般可以通过保培养基营养成分在最低水平，缺氧状态，干燥和低温，使菌处于休眠状态，抑制其繁殖能力。常方1）斜面冰箱保藏法：三月）蜡油封存法：六个月）沙土管保藏法：产孢子或孢的微生物）真空冷冻干燥藏法：需要一定设备，要求比较严格）液氮超低温保藏法通常在微生物孢子或营养细胞培养物中入20%甘油，将其保存在液氮或-80℃冰箱中，可保藏数年而死。●养主营成及生功培基成：为碳源、氮源、生长因子、无机盐及微量元素、水能源。碳源，细胞及其产物的碳架结构和能量的来源氮：要用于构成菌体细胞物质（如氨酸、蛋白质、核酸等）和含氮代谢物等的氮素来源生因微生物代谢必不可少且不能用简的碳源或氮源自行合成无机元素PCaMg、Na、、Fe、等。：核酸ATP酶、代谢中间体的组成成分。在代谢途径的调节方面，着重要作用。S：蛋白质、辅酶、生物、谷光甘肽等组成成分。是含硫氨基酸的组成成分和某些辅酶活性基。Fe：细胞色素、过氧化氢酶的组成分。Mg、：酶的辅基、激活剂。K、：调节渗透压。微量素Zn、Co、Mn、等，主要是酶的基和激活剂分是营养物质因为离开水生命活动即停止；参与代谢活动，如水解与合成多糖、蛋质等均有水参加反应；是环境条件，许多反应需要在水中进；是细胞物质的连续相能：微生物提供生长代谢所需的能源。微物根据其生理类群的不同，其能源物质也不同，有时能源物质是独立于碳之外的。●酵业常碳及优点常的源类、油脂、有机酸、低碳醇、烃类在特殊情况下（如碳源贫乏时蛋白质水解产物或氨基酸等也可被某些菌种作为碳使用。（1）糖类a：速效碳源，如葡糖等。优点：易于利用。缺点：高浓度会造成抑制，利用过程产酸速度快，使pH下降。但是过多的萄糖会过分加速菌体的呼吸，以致影响某些酶的活性，从而抑微生物的生长和产物的合成。b.长效源，如淀粉等，优点是长效，边糖化边利用，不会造成高浓度抑，且价格较便宜。缺点是增大培养基粘度且有些微生物不具有淀粉酶和糖化酶，不能利用这类碳。（2）油脂优点是高还原态能源碳源，同时也是消沫剂。缺点是脂肪的分解利用，可造成有机积累，使培养液pH下降。（3）有机酸盐：如乙酸盐等，可做速效碳源，缺点是成本较高，利用后pH上升。（4）醇类：如乙醇，低浓度是被少数微生物作碳源，缺点是成本高。（5）烃类：石油微生物的碳源其他微生物一般不能利用。近年来随着石油工业的发展，微生工业的碳源也有所扩大，一些烃类物质用于发酵工业中。●何培基一适的PH缓冲力生理酸性、碱性盐和pH缓冲剂加入和搭配，以使pH值在发酵过程中不易超过一定范围微生物的生长、代谢过程中会产生引起培基pH改变的代谢产物，如不及时调节，就会抑制甚至杀死其身，因而在设计培养基时，就要考虑培基成分对pH的节能力。精品文档

精品文档●养主无盐其理能：酸、ATP辅酶、代谢中间体的组成成分在代谢途径的调节方面，起着重要作用，有利于糖代谢的进行，能促进微生物的生长。S蛋白质辅酶、生物素、谷光甘肽等组成成分。硫存在于细胞的蛋白质中，是含硫氨基酸的组成成分和些辅酶的活性基Fe：细胞色素、过氧化氢酶的组成成，是菌体有氧氧化必不可少的元素。、Ca酶的辅基、激活剂。、Na：节渗透压。与维持细胞的渗压有关，是微生物发酵培养基的必要成分Cl在一般微生物中不具有营养用，但对一些噬盐菌来讲是有用的。●发个株培基方研究思与则A）先要解该菌的营养类型和生态类型B）确定培养基的类型和划定培条件的范围。C）进行培养基成分与培养件的选择：(a)要据供试菌的营养需要，包括生长需要和合成物的需要。(b)比例范围，如C：。(c)养基物态pH缓冲能力。(e)培养温度。(f)溶氧）原料价格、来源、加工方式2.研究案计A选择因子与水平，先选因子后选水平（）选择适的正交表，或者响应面方法，如爬坡）填写表格，配制培养基，准备培养条件）建立检验标与方法。3.操及意项摇瓶规要一致，培养基要准确。不能染菌。种子液要混匀，加量要准。检验结果要准确。计与析确定养基配方与环境条件控制指标。5.验试与当整●

分批灭的简要步骤分灭的作点配料：将培养基在配制罐中好后，通过专用管道输入发酵罐中升温阶段：开动搅拌系统，先用夹套或蛇管预(气开，当温度升温到90-100℃时，停止搅拌，三路进气，时三路排气升温过程应尽可能快一些利于营养物质的保持保温阶段温度达到预定温度后关进汽、排汽阀门，按照罐温变化情况调各路进汽与排汽量，使罐温维持在预定灭菌温度之上~2度范内d)冷却阶段：灭菌时间达到后，关所有与发酵罐直接相通的阀门，立即引入无菌空气保压，开拌、排气阀，引入冷却水冷却。●

典型空除菌的工艺程：采气---前置过滤器---空压机---气管---却器-油水分离器---加热器-总过滤器---分过器--发酵罐a)采气：高度每上升10米，含数下降一个数量级，因此最好采集一定高度的空气。b)前置过滤：除去大颗粒沙土纤维等杂物，以防损伤空压机。c)空压机：这是一个空气驱动备，需要的能耗很大。d)储气罐：消除往复式空压机生的气流脉冲。e)冷却器：空气经冷却后才能入发酵罐。f)油水分离器：冷却后的空气度低于漏点后，即有水滴析出。g)加热器：通过加温使相对湿降下来。h)总过滤器：为过滤除菌的主设备，i)分过滤器：为了保险起见，要进行一次过滤。则空气的无菌度、温度、湿度即可达到要求●

常用的菌方法及其应性如（）化学灭菌些化学药剂能使微生物中的蛋白、酶及核酸发生反应而具有杀菌作用。常用的化学药剂有甲醛氯高锰酸钾等化学灭菌法不用于培养基的灭菌但染菌后的培养基可以用化学药处理。（）射线灭菌用紫外线、高能电磁波或放射性质产生的γ射线进行灭菌的方法。最但紫外线的穿透力低，所以仅用于表面消毒和气的消毒。微波灭菌设备的兴起，为灭菌提供了新的选择。（）热菌干热灭菌常用干热条件为在160℃下保温1：干热灭菌不如湿热灭菌有效。些要求保持干燥的实验器具和材料(如养皿、接种针)以用于热灭菌，（）湿热灭菌热灭菌即利用饱和水蒸气进行灭。容易使蛋白质凝固而杀火各种微生物，同时，蒸汽的价格低廉来源方便灭菌果可靠所以培养基灭菌发酵设备及管道的灭菌普遍采用湿灭菌。（）滤菌过滤除菌即利过滤方法截留微生物，达到除菌的目的。只适用于澄清流体的除。精品文档

精品文档●何断种质。A）pH；B)菌体形态（染色镜检形态均一，染色均一，深色较健康。如：酵母菌，丝状真菌边的光滑完整程度，如果在液态培养中如分支较多则比较健康浓（需要在小的范围内波动C)培基外观、气味（凭经验来看产含量、酶活力E)杂菌●

生长关型、部分生关联型非生长关联发酵（1）生关型：产物生成与菌体生长之间有平行准量关系。产物直接来源于产能的初级代谢（自身繁殖所必需的代谢菌体生长产物形成不分开。氯霉素、杆菌肽等次级代谢产物的发酵也属此。（2）部生关型：菌体生长出现两个高峰，第一个长高峰与产物合成无平行的准量关系，第二个生长高峰与产物合成有平行的准关系。这类产品有丙酮丁醇、丙酸、延胡索酸、谷氨酸等。（3）非长联：细胞生长与产物合成无平行的准量系，只与菌体的总量有关。产物的形成和初级代谢是分开的。大部分次级代谢物属于这一类。如多数抗生素、色素、毒素、超量分泌的维素等。●

分批发、补料分批酵、连发酵分发：指在一封闭培养系统内含初始限制量的基质的发酵方式。在这一过程中，除了氧气、消剂及控制pH的酸或碱外，不再加任何其它物质。发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖优：(1)操作简单、操作引起染菌的概低；(2)备一次性投资低；(3)一般不会产生菌种老化和变异等问题。缺：(1)产物浓度、提取浓缩比例大，耗能多(2)非生产时间较长、设备利用率低。发酵过程从移种后开始，一般分：延滞期、对数期、稳定期及衰亡期，也有分为：停滞期、速期、对数期、减速期、静止期和死亡期一般发酵不允许进入衰亡期。分发的类实的导义如生产的产品是生长关联型宜采用有利于细胞生的培养条件，延长与产物合成有关的对数生长；如果产品是非生长关联型，则宜缩短对数生长期，并迅速得足够量的菌体细胞后延长稳定期，以提产量。补分发：是指在分批发酵过程中间歇或连续地补加新鲜培养基的发酵方式，但不取出发酵液。优：(1)发酵系统中维持很低的基质浓度，节气及搅拌；(2)连续发酵比无菌条件要求较低；(3)与连续发酵比较少有菌种老化和变等问题(4)产物浓度高，浓缩比小，提取成本低。缺：(1)在一定的非生产时间；和分批发酵比，流加新鲜培基增加了染菌的概率；(3)期维持高供氧率会明显增加发酵成本连续酵是培养基料液连输入发酵罐，并同时放出含有产品的相同体积发酵液，使发酵罐内料液量维恒定，微生物在近似恒定状态下生长的发酵方式。优：(1)能维持低基质浓度；(2)可以提高设备利用率和单位时间的产量(3)便于自动控制。缺：(1)菌种发生变异的可能性大(2)求严格的无菌条件(3)发酵液中产物浓度低，浓缩比。●

泡沫如控制：(1)预防泡沫的形成A选择不产沫的培养基成分B择适宜的灭菌条件C选育不产泡沫的菌(2)控制泡沫的方法：A机械消沫：、耙、离心式消沫器B沫剂消沫；溶氧不如何处理●氧度发的响：、氧发酵：溶氧浓度>0，有害；以无机或有机化物作为呼吸链的电子最终受体。、好氧发酵：一定的氧浓度是必需的；以氧气作为呼吸链的电子最终受体。当dc/dt<0,供小需采以措供氧方面提高可能会影响菌的代谢增加通气即增加通气速率通入纯氧；加搅拌功率（改善罐内液体的混合和循环需氧方面：A降低培养温度（即供氧方程的推动力补水稀释培养液（控制菌体量，使发酵液有较高的氧浓度发酵过程中，一旦氧电极探测到发酵液中的溶氧低于设定值，一般会采用报警的式提醒操作人员注意并采取上述一种或种措施，如果为自动控制，一般上位机会自动调节转速以保发酵液中溶氧的正常水平。发酵过程中溶经常会成为限制性因素，因此，需要操作人员随时注意溶氧否正常。●

影响超的因素有哪，如何高超滤速度因：膜两侧的压力差，膜面流速料液粘度，温度，溶质的扩散系数和料液浓度。方：流速增大，温度升高，料液度降低，错流操作。精品文档

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发酵过中如何维持的稳定发酵过程中培养液的pH值是微物在一定环境条件下代谢活动的综合指标，是一项重要的发酵数。它对菌体的生长和产品的积累有很的影响。因此，必须掌握发酵过程中pH的变化规律，及时监测并加以控制，使它处于最佳的状态。尽多数微生物能在3~4个单位的pH范围内生长，但是在发酵艺中，为了达到高生长速率和最佳产物成，必须使pH在很的范围内保持恒定。●pH对酵程影：(1)微生物生长和产物合成的最pH大多数细菌；霉菌和酵母菌3-6；放线菌；生物生长阶段和产物合成阶段的最适pH一般同，这不仅与菌种的特性有关，也取决于产物的化学性质(2)发酵过程中pH的变化规律.长阶段pH上升下降；生产阶段pH比较平稳；自溶阶段：pH上升。的响要是影响酶的活性和膜的透性。引起各种酶活力改变影响菌对基质的利用速度和细胞结构，以致影响菌体生长和产物合成。响菌体细胞膜电荷状况，引起膜的渗透性的变化，从而影响对营养的吸收和代谢产物的形成。●适pH的选择：原：有利于菌体生长和物的合成，以获得较高的产量。一般根据实验结果确定。最适pH与菌株，培养基组成，酵工艺有关。应按发酵过程的不同阶段分别控制不同的pH范围●pH的制A在础培养基配方中考虑到pH的缓冲能力B通过补料调pH，如加、硫酸铵，可pH下降；加尿素、氨水可使pH上。加酸碱调节pH●

如何判发酵终点：

根据不同的发酵目的和如何获得佳经济效益来确定，具体的指标有菌丝形态，产物浓度，滤速PH值，培养基观，粘度等，发酵终点要综合这些因素考虑。产物浓度为首要虑，需要进行实时化验菌形及菌体形态通过镜检防止菌体自溶，菌体自溶前的迹象：氨基氮升高升高，菌丝碎片增多，粘度增大，过滤速降低。滤速由培养基内粘度决定，是加工需要泡沫及培养基观为表现观察，作为参考，值一般到终时PH一般上升即变酸作为参考。●

如何根杂菌的类型断可能污染源：1）杂菌检(a)显微镜镜检（检出形态差异大的杂菌）;(b)平板检查法（依菌落不，检出杂菌）;(c)肉汤检查法（只能检出细菌杂菌）染菌因分(a)种子带菌（可追溯(b)培养基菌不彻底（芽孢杆菌(c)空气系统带菌（球菌(d)泡沫冒顶（有迹可循(e)夹套及蛇管孔（加压检测(f)作不慎3）染后处理a)种子罐染菌：倒掉;(b)发酵罐染菌：前期（加新灭菌期（偏离杂菌最适生长条件期（放罐●

污染噬体如何判断理（1）污噬体发和查(a)发酵液变稀；(b)出噬菌斑；(c)电镜发现噬菌体）出现菌污后处(灭菌放(b)理生产环境(c)换生产菌株；(d)停产整顿；(e)选育抗噬菌体菌。●何高滤度1.选择适宜的预处理方法对发酵进行预处理2.加入助滤剂，助滤剂是一种不可压缩的多孔微，它能使滤饼疏松，滤速增大3.加入些反应剂，它们相互作用，或和某些溶解性盐类发生反应生成溶解的沉淀（GaSO4，AlPO4等生成沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构，沉淀本身也可作为助滤剂，并且还能使胶状物和悬浮（大多为蛋白）凝固4.加入酶制剂，分解粘性多糖等物质。●

工业上用的膜过程哪些，自的适用性何？透是以膜两侧的浓度差为传质推力，从溶液中分离出小分子物质的过程。在生物分离中主要用蛋白质的脱盐。反透在高于溶液渗透压的压力作用下，有溶液中的水透过膜，而所有溶液中大分子、小精品文档

精品文档分子有机物级无机盐全部被截留压力通常为0.1用于海水淡化，药物浓缩，纯水制造微和超都是利用膜的筛分性质，以压为传质推动力，主要用于截留固体微粒和高分子溶质。微滤广用于细胞、菌体等的分离和浓缩。超适用于1-50nm的生大分子的分离，如蛋白质、病毒等电渗：用分子的荷电性质和分子大小的别进行分离的膜分离法，可用于小分子电解质的分离和溶液脱盐。以链霉提取为例，述离子换操作过程

吸：当稀释中性吸附滤液，用钠型弱酸型树脂吸附；漂：碳酸溶液在加压下进行漂洗树脂洗脱用0.1mol／／酸梯度盐酸自钠型弱酸型树脂上洗脱链霉素；洗后脂为氢型，再转型为钠型可继续取。●

影响离交换速度的素有哪，这些因素如何影的？

颗大：颗粒减小有利于交换速度的提高；交度交联度越低树脂越易膨胀，在树脂部扩散就越容易温度随着温度的升高离子交速度提高；离的合：离子的化合价越高，离子与树脂架之间的库伦引力越大，因此扩散速度就愈小；离的小小离子与树脂骨架的碰撞较少，交换速比较快搅拌度当液膜控制时，一定范围内增加搅拌速度会使交换速度增溶液度当C<0.001molL时般为外扩散控制；当／L<C<0.01mol／时，浓度增加，交换速度也按比例增加；当C>0.01mol／时，浓度再增加，换速度就增加得较慢当浓度再继续增加交换速度达到极限值后就不再增大，此时已转变为内扩散控。●

如何选合适的萃取剂（）要选择分配系数大溶剂）利用相似相容的特性，选择对欲提溶质选择性溶解的萃取溶剂要最大限度的分离欲提溶质和杂质，则是分离因素（β）越大要得到好的分离效果，不仅要求离因素β高，还要求原溶剂和溶剂互溶性小，最好为互不相原溶剂和溶剂互溶性小，最好为互相容不产生乳化现象）溶剂的毒性要低，溶剂可分为毒性；中等毒性；强毒性）防火防，闪点高，安全性好）价廉易得。●

常见超界萃取工艺理？

超临界萃取典型过程是由萃取阶和分离阶段组合而成。在萃取阶段，超临界流体将所需组分从原料中取出来。在分离阶段，通过变化某个参数或其他方法，使萃组分从超临界流体中分离出来，并使萃取循环使用。可以把超临界萃取的典型过程分为三类：等温法等压法和吸附吸收法）等温法：通过化压力而使萃取组分从超临界流体中分离出来）等压法：用温度的变化来实现溶质与萃取剂的分）吸附法：采用可吸附溶质而不吸附萃取剂的吸附剂使两分离。●

柱色层离的装置及操作：装置有：蠕动泵、层析柱、检器和部分收集器。操作：装柱、加样、洗脱。A.蠕动泵：增加层析柱的压力，使流动相有一个较大且均匀的流速B.层析柱：通常玻璃柱或带有玻璃观察窗的金属柱。柱入口端应有进料分布头；柱底端有支持固定相的玻璃棉或砂玻璃板；高径比为20～30；出口管应尽量短C.装柱将层析剂与不超过层析剂用量的一份缓冲液调成料，然后将浆料慢慢边加边搅拌，一次完。．加样：样品首先需用装柱用的