发酵期末考试复习

发酵名词解释：.发酵：通过微生物的生长和代谢活动，产生和积累人们所需代谢产物的一切微生物培养过程。.发酵工艺：指工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺。.前体：在微生物代谢产物的生物合成过程中，有些化合物能直接被微生物利用构成产物分子结构的一部分，而化合物本身的结构没有大的变化，这些物质称为前体。.热阻：指微生物在某一特定条件下的致死时间。.对数残留定律：指在一定温度下，微生物受热后，活菌数不断减少，其减少速度随残留活菌数的减少而降低，且在任何瞬间，菌的死亡速率与残存的活菌数成正比。.实消：将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所有设备一起进行加热灭菌的操作过程称为实罐灭菌。.连消：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内，这种工艺过程称为连消灭菌。.空消：无论是种子罐、发酵罐还是液氨罐、消泡罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，为空罐灭菌。.液化：用a-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖。.糖化：用糖化酶将糊精和低聚糖转化葡萄糖。.种子制备：将固体培养基上培养出的抱子或菌体转入到液体培养基中培养，使其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。.菌种保藏：根据菌种的生理、生化特性，人工创造条件使菌体的代谢活动处于休眠状态。.呼吸临界氧浓度：在溶解浓度低时，呼吸强度随溶氧浓度的增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化，把此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度。.溶解氧饱和度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。.氧传递系数：比表面积与以浓度差为推动力的氧传质系数的乘积。.分批发酵：指一次性投入料液，发酵过程中不补料，一直到放罐。.补料分批发酵：指在发酵过程中一次或多次补入含有一种或多种营养成分的新鲜料液，以达到延长发酵周期，提高产量的目的。.连续发酵：指在特定的发酵设备中进行的，一边连续不断地输入新鲜无菌料液，同时一边连续不断地放出发酵料液。.发酵工程：是利用微生物生长速度快、生长条件简单及代谢过程特殊等特点，在适合条件下采用现代化工程技术手段，由微生物的某些特定功能生产出人类需要的产品。.生物技术：是利用生物系统、活生物体及其衍生物，为特定用途而生产或改良产品或过程的技术。.代谢控制发酵技术：即将微生物通过人工诱变，获得代谢发生改变的突变株，在控制条件下，选择性地大量生产某种人们所需要的产品。填空题1、发酵检控系统：①测定元件：能灵敏地感受被测变量并作出响应的元件②控制部分：将测定元件测出的各种参数信号与预先确定值进行比较，输出信号指令执行元件进行调整控制。③执行元件：接受控制部分的指令开启或关闭有关阀门、泵、开关等调节控制机构，使有关参数达到预定位置2、发酵过程的自动控制：反馈、前馈、自适应控制3、厌氧固体发酵设备有：发酵室、发酵槽（池）、发酵缸。5、好氧固体深层发酵设备：机械搅拌通风制曲池、旋转式固体深层发酵罐、传送带式固体深层发酵设备。7、发酵过程产生泡沫的消除方法有哪些？8、常用空气除菌方法有：加热杀菌、辐射杀菌、静电吸附杀菌、介质过滤杀菌、化学杀菌。9、微生物发酵培养方法主要有：分批培养、补料分批培养、连续培养、半连续培养四种。10、微生物生长一般可以分为：调整期、对数期、稳定期和衰亡期。11、发酵过程工艺控制的主要化学参数：溶解氧、PH、核酸量等.12、发酵过程控制的目的就是得到最大的比生产率和最大得率。13、菌种的分离和筛选一般分为：采样、富集、分离、目的菌筛选4个步骤。14、富集培养目的就是让目的菌在种群中占优势，使筛选变得可能。15、根据工业微生物对氧气的需求不同，培养法可分为好氧培养和厌氧培养两种。16、微生物的培养基根据生产用途主要分为：抱子、种子、发酵培养基。17、发酵产物精制常用离子交换法、色谱法、结晶法。一般大分子物质的精制依赖色谱分离，小分子物质的精制常用结晶操作。18、常用工业微生物可分为：细菌、酵母菌、霉菌、放线菌四大类。19、发酵过程工艺控制的代谢参数中物理参数温度、压力、搅拌转速、功率输入、流加数率和质量等24、发酵产物分离过程：预处理、提取、精制25、发酵过程主要分析项目有：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。26、微生物调节其代谢采用酶活性、酶合成量、细胞膜的透性。27、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。28、发酵工业上常用的糖类主要有葡萄糖、糖蜜。29、工业发酵方式根据所用菌种是单一或是多种可以分为单一纯种发酵和混合发酵。30、种子及发酵液进行无菌状况控制常用的方法：显微镜检测法、酚红肉汤培养基法、平板画线培养法和发酵过程的异常观察法。31、我国白酒的分类方法多样，按香型分类白酒可分为五种，即酱香型酒，以茅台酒为代表;浓香型，以泸州特曲或五粮液为代表；清香型，以汾酒为代表；米香型，以桂林三花酒为代表：凤香型，以山西西凤酒为代表：。32、发酵产物提取浓缩有沉淀、吸附、膜分离、萃取四类方法。33.反应发酵过程变化的参数①按参数的性质：物理、化学、生物②按检测手段：直接参数（在线检测和离线检测）和间接参数简答、论述题一、发酵过程的影响因素有哪些？温度、ph值、基质浓度如何控制？如何判断发酵终点？①影响因素有：温度、ph值、溶解氧、基质浓度、泡沫、CO2浓度、空气量、设备管道消毒、杂菌、罐压等②控制：温度一根据菌种特性、生长阶段及培养条件综合选择最适温度，控制手段：热交换。ph值一根据菌种特性、发酵各阶段要求选择最适ph值，手段：加缓冲剂、弱酸碱、氨水、通风、变温等。基质浓度一根据菌体生长代谢、合成途径选择最适补料时机、方式。手段：中间流加补料、放料③终点判断：根据产物量、残糖、氨基氮含量、菌体形态、ph、外观、黏度、发酵类型、成本构成、有无异常等综合考虑。二、连续式发酵及特点：①培养基料液连续输入发酵罐，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持恒定，微生物在近似恒定状态（恒定的基质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长的发酵方式。②优点：能维持低基质浓度；简化了发酵罐的多次灭菌、清洗、出料，可以提高设备利用率和单位时间的产量；便于自动控制；产品质量稳定。③缺点：菌种发生变异的可能性较大；易污染要求严格的无菌条件；工艺控制较分批发酵难度大；难以用于发酵次生代谢物的工业化生产。三、分批式发酵及特点：四、目前补料分批发酵已成为发酵工业中最常见的一种生产方式，请论述发酵过程中补料控制的目的，所补的物料包括哪些类型，补料的原则及控制策略。目的：①解除基质过浓的抑制；②解除产物的反馈抑制；③解除葡萄糖分解代谢阻遏效应物料类型：①补充微生物能源和碳源的需要；②补充菌体所需的氮源；③补充微量元素或无机盐。原则：控制微生物的中间代谢，使之向着有利于产物积累的方向发展。为实现这一目标，在中间补料控制时，必须选择恰当的反馈控制参数和补料速率。控制策略：①大多数补料分批发酵均补加生长限制性基质；②以经验数据或预测数据控制流加；③以pH、尾气、溶氧、产物浓度等参数间接控制流加；④以物料平衡方程，通过传感器在线测定的一些参数计算限制性基质的浓度，间接控制流量；⑤用传感器直接测定限制性基质的浓度，直接控制流加。五、补料分批发酵及特点是指分批培养过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法。与传统的分批发酵相比，优点在于使发酵系统中维持很低的基质浓度。低基质浓度的优点：（1）可以除去快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，使不至于加剧供氧的矛盾；（2）克服养分的不足，避免发酵过早结束。六、简述啤酒发酵用大型露天圆柱锥型密封发酵罐的特点优点：加速发酵，C.C.T发酵和传统发酵相比，由于发酵基质（麦汁）和酵母对流获得强化，可加速发酵。厂房投资节省、冷耗节省。C.C.T发酵可依赖CIP自动程序清洗消毒，工艺卫生更易得到保证。缺点：酵母泥使用代数一般比传统低（只能使用5~6代）；贮酒时，澄清比较困难（特别在使用非凝聚性酵母），过滤必须强化；若采用单酿发酵，罐壁温度和罐中心温度一致，一般5〜7d以上，短期贮酒不能保证温度一致。七、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。八、什么是种子扩大培养，其任务是什么？①指将保存在沙土管、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。②目的：1、接种量的需要2、菌种驯化3、缩短发酵周期，提高发酵设备的利用率，节省动力消耗 ③流程：斜面菌种f一级种子培养f二级种子培养f发酵九、发酵染菌的原因有哪些？①培养基或设备灭菌不彻底、设备存在死角等；②种子带菌、空气过滤效率低、除菌不彻底、设备渗漏和操作问题等③冷却盘管的渗漏、无菌室灭菌不彻底或无菌操作不理当、糖液灭菌不彻底（特别糖液放置时间较长）。④连消设备引起染菌;空气净化系统存在诸如空气系统结构不合理、空气过滤器介质失效中；间补料染菌；十、发酵工业对菌种的要求？答：1.菌种不能是病源菌2.发酵周期短，生产能力强3.发酵过程中不产生或少产生与目标产物性质相似的副产物4.原料来源广泛价格低廉，菌种能高效地将原料转化为产品5.对需添加剂的前体有耐受能力，且不能将前体作为一般碳源利用6.遗传性状稳定，菌种不易变异退化7培养条件易于控制十一、菌种选育有哪些方法？答：自然选育、杂交育种、诱变育种、基因工程育种、原生质体融合十二、自然选育、诱变选育的概念，一般步骤，影响诱变的主要因素。①自然选育:利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理，通过分离筛选排除衰退型菌株，从中选出维持或高于原有生产水平菌株的过程，以达到稳定和提高生产能力的目的。②步骤：1.单抱子悬液制备2.稀释及单菌落培养3.单菌落传斜面4摇瓶初筛5.菌种保藏6.摇瓶复筛7.放大实验③诱变育种：利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群体，促进其突变率大幅度提高，然后采用简便、高效的筛选方法，从中选出少数具有优良性状的突变菌株。④步骤：1.出发菌株的选择2.诱变处理3.突变株的筛选⑤影响因素：1、出发菌的遗传特性2、诱变剂的选择及诱变剂量的选择3、菌种的生理状态4、被处理菌株的预培养和后培养条件及诱变处理时的外界条件十三、培养基的类型？①按培养基组成物质的来源：合成培养基、天然培养基②按物理状态：固体培养基、液体培养基 ③按工业发酵的用途：抱子培养基、种子培养基、发酵培养基、补料培养基十四、影响培养基质量的因素？答：原材料质量、水质、培养基的灭菌和黏度十五、影响培养基灭菌的因素有哪些？答：1、温度和时间2、培养基的成分3、pH4、培养基的物理状态5、泡沫6、培养基中的微生物数量十六、比较培养基的间歇灭菌与连续灭菌两种方式的优缺点？①间歇灭菌优点：1、不需要专门的灭菌设备2、投资少、操作简便、灭菌效果可靠3、对蒸汽的要求较低缺点：1、在灭菌过程中蒸汽用量变化大，造成锅炉负荷波动大2、加热和冷却时间较长，营养成分有一定的损失3、罐利用率低4、不能采用高温快速灭菌工艺②连续灭菌优点：1、培养基受热时间段，营养成分破坏少2、热能利用合理，适合自动化控制3、蒸汽用量平稳 缺点：1、不适用于黏度大或固形物含量高的培养基的灭菌2、需增加一套连续灭菌设备，投资较大3、增多了操作环节，增加了染菌几率十七、分析过滤除菌机理与影响过滤除菌的因素，如何提高过滤除菌的效率？①机理：惯性撞击、截留、扩散、重力沉降、静电吸附②影响因素：介质直径、介质的滤层厚度、填充密度以及空气流速③提高效率：1、减少进口空气的含菌量2、安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高的过滤介质3、设计合理的空气预处理设备4、保证过滤介质干燥十八、影响种子质量的主要因素有哪些？如何控制？①因素：1、培养基2、培养条件3、种龄4、接种量②控制：1、制备培养基时要严格控制灭菌后的培养基质量及营养物质的含量2、选择最适的培养温度及充足的通气量3、种龄选择生长旺盛的对数期4、采取适宜的接种量十九、菌种保藏的目的和原理是什么？主要有哪些保藏方法？①目的：保持其生产性能的稳定，不污染杂菌、不死亡②原理：根据菌种的生理、生化特点，人工地创造条件，使菌种的代谢活动处于不活泼、生长繁殖受到抑制的休眠状态。③保藏方法：1、斜面低温保藏法2、液体石蜡封存保藏法3、固体曲保藏法4、沙土管保藏法5.冷冻干燥法6、液氮超低温保藏法二十、什么是发酵染菌？染菌的危害？怎样防止染菌？①在发酵系统内除了需要培养的微生物外，还有其他微生物存活。②危害：1、影响产率和产品质量2、造成生产失败，浪费原材料③防止：1、提高生产技术水平2、强化生产过程的管理二十一、溶氧控制的意义？溶氧对发酵的影响？①意义：1、提高生产效率2、改善产品质量②影响：对菌体的生长以及对产物的形成二十二、影响氧传递的因素？影响液相体积氧传递系数的因素有哪些？①氧传递因素：1、搅拌2、空气流速3、空气分布管4、氧分压5、醪液的性质6、温度、7、离子强度②液相体积氧传递系数因素：1、搅拌功率2、空气流速3、发酵液物理性质4、泡沫5、空气分布器形式和发酵罐结构二十三、菌体浓度、基质浓度、温度、pH、溶解氧浓度、补料和泡沫对发酵的影响及其控制方法？①菌体浓度：影响发酵产物的生产率通过控制培养基中营养物质的含量②基质浓度：影响：碳源、氮源、磷酸盐 控制碳氮比的含量及磷酸盐的含量③温度：1、影响酶的活性2、影响代谢产物合成的方向3、影响