发酵工程课后思考题答案

一、思考题发酵及发酵工程定义？答：定义：发酵工程是应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等养微生物为主，所以又称为微生物工程。传统发酵是指酵母作用于果汁或发芽的谷物时产生二氧化碳的现象；生化和生理学意义的发酵无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。工业上的发酵泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程。1〕通气搅拌解决了液体深层培育时的供氧问题；2〕抗杂菌污染的纯种培育技术：无菌空气、培育基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。发酵工程根本组成局部？答：从广义上讲，由三局部组成：上游工程、发酵工程、下游工程发酵工业产业化应抓好哪三个环节？答：三个环节：投产试验、规模化生产和市场营销当前发酵工业面临三大问题是什么？答：菌种问题、适宜的反响器、基质的选择蛭弧菌适宜的反响器：生产规模化、原料利用量大并且具有确定选择性、节能、构造多样化、操作制动化、节约劳力基质的选择: 价廉、原料利用量大并且具有确定选择性、易被利用、副产物少、满足工艺要求我国发酵工业应当走什么样的产业化道路？答:第一步为技术积存阶段、其次步为产业崛起阶段、第三步为持续进展阶段二、思考题1、自然界分别微生物的一般操作步骤？答：标本采集→预处理→富集培育→菌种分别〔初筛、复筛〕→发酵性能鉴定→菌种保藏 目的：高效地猎取一株高产目的产物的微生物；2、从环境中分别目的微生物时，为何确定要进展富集富集？答：富集的目的：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。富集的根本方法：1、把握养分：如以唯一碳源或氮源作底物；2、把握培育条件：pH、温度、通气量等；3、抑制不需要的种类3、什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中的意义？答：定义：不经人工处理，利用微生物的自然突变进展菌种选育的过程称为自然选育。意义：自然选育是一种简洁易行的方法，可到达纯化菌种、防止菌种退化、稳定生产、提高产量的目的。虽然其突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施回复突变：高产菌株在传代的过程中，由于自然突变导致高产性状的丧失，生产性能下降，这种状况我们称为回复突变。4、诱变育种对动身菌株有哪些要求？答：动身菌株定义：动身菌株指用于诱变育种的最初菌株或每代诱变的试验菌株。要求：★对菌株产量，形态、生理等状况了解；★生长生殖快，养分要求低，产孢子多且早；★对诱变剂敏感；★菌株要有确定的生产力气；★多动身菌株：一般承受3~4个动身菌株，在逐代处理后，将产量高、特性好的菌株留作连续诱变的动身菌株。5、诱变选育的流程？答：动身菌株经纯化活化前培育〔同步培育〕→培育液〔离心、洗涤〕→单细胞获单胞子悬液→诱变处理→后培育〔中间培育〕→平板分别→初筛→复筛→保藏及扩大试验筛选的关键是选择确定的特征〔如菌落特征、生化特征等〕去推断所筛选的菌株是我们所需要的突变株。6、工业上优良生产菌种应具备哪些根本特性？虑〔在分类学上最好与致病菌无关p、溶解氧、泡沫等易把握。三、思考题1、何谓种子接种量、接种龄？丝体开头移入下一级种子罐或发酵罐时的培育时间。2、影响种子质量的因素是哪些？答：①原材料质量②种龄③培育条件④斜面冷藏时间3、保证种子质量有哪些措施？答：①菌种的稳定性检查；②供给种子培育的适宜环境；③无杂菌检查4、工业上接种的方法有哪些？答：四、思考题1、发酵培育基的特点和要求？答：①培育基能够满足产物最经济的合成；②发酵后所形成的副产物尽可能的少；③培育基的原料应因地制宜，价格低廉，且性能稳定，资源丰富，便于选购运输，适合大规模贮存，能保证生产上的供给；④所选用的培育基应能满足总体工艺的要求，如不应当影响通气、提取、纯化及废物处理等。2、常用的碳源有哪些？常用的糖类有哪些？答：常用的碳源：糖类、油脂、有机酸、正烷烃；常用的糖类：葡萄糖、糖蜜、淀粉、糊精、脂类3、什么是生理性酸性物质？什么是生理性碱性物质？答：无机氮源被菌体作为氮源利用后，培育液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用〔代谢后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸铵；假设菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质物质，对稳定和调整发酵过程的pH有乐观作用。4、常用的无机氮中的作用？答：常用的无机氮：种类：铵盐、硝酸盐和氨水；所以选择适宜的无机氮源有两层意义：满足菌体生长、稳定和调整发酵过程中的pH5、什么是前体？源和有机氮源有哪些？有机氮源在发酵培育基前体添加的方式？答：前体指某些化合物参与到发酵培育基中后，能直接使微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的构造并没有多大变化，但是产物的产量却因参与前体而有较大的提高。作用：前体有助于提高产量和组份；用法：前体使用时普遍承受流加的方法，前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利苯乙酸，一般根底料中仅仅添加0.07%流加也有利于提高前体的转化率前体相对价格较高，添加过多，简洁引起挥发和氧化6、什么是生长因子？生长因子的来源？答：但凡微生物生长不行缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称B族维生素和微量元素及一些微生物生长不行缺少的生长因子7、举例说明培育基设计的方法与步骤？答：培育基的设计首先是培育基成分确实定，然后再打算各成分在培育基中的比例。设计原则：目的明确、养分协调、理化适宜、经济节约。设计方法：①生态模拟②参阅文献③细心设计④试验比较步骤：①依据前人的阅历和培育基成分，初步确定可能的培育基成分；②通过单因素试验最终确定出最为适宜的培育基成分；③当培育基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适的浓度，由于培育基成分很多，为削减试验次数常承受一些合理的试验设计方法。五、思考题⒈灭菌的方法有哪些？如何依据灭菌对象和要求的不同选用不同的方法？答：灭菌是用物理或化学方法杀死或除去环境中全部微生物，包括养分细胞、细菌芽孢和孢子。消毒不愿定能到达灭菌要求，而灭菌则可到达消毒的目的。方法：培育基的加热灭菌、空气的过滤除菌、紫外线或电离辐射、化学药物灭菌化学试剂灭菌法：甲醛、乙醇或洁尔灭、高锰酸钾等，适用范围：环境、皮肤及器械的外表消毒射线灭菌法：电磁波、紫外线或放射性物质，适用范围：无菌室、接种箱干热灭菌法：常用烘箱，灭菌条件：1601h，适用范围：金属或玻璃器皿湿热灭菌法：利用饱和蒸汽灭菌，条件：121℃，30min，适用范围：生产设备及培育基灭菌过滤除菌法：利用过滤方法阻留微生物，适用范围：制备无菌空气火焰灭菌法：火焰，适用范围：接种针、玻璃棒、三角瓶口⒉比较分批灭菌与连续灭菌的优缺点。答：优 点 缺 点连续1.高温短时灭菌，培育基灭菌 养分成分损失少。2.发酵罐占用时间缩短，利用率高。

设备简洁，操作麻烦,染菌时机多。不适合含大量固体物料的灭菌。间歇1.设备要求低，不需另外灭菌 加热、冷却装置。操作要求低，适合小批量生产规模适合含大量固体物料的灭菌

培育基的养分物质损失大，灭菌后培育基质量下降发酵罐的利用率较低不适合大规模生产的灭菌⒊影响培育基灭菌的因素有哪些？答：培育基成分、培育基成分的颗粒度、培育基的pH、微生物细胞的含水量、微生物性质与数量、冷空气排解状况、泡沫、搅拌分析过滤除菌机理与影响过滤除菌的因素，考虑如何提高过滤除菌的效率。答：微粒随气流通过滤层时，由于滤层纤维的层层阻碍，使气流消灭很屡次转变运动速度和方向的绕流运动，引起微粒与滤层纤维间产生惯性冲击、拦截、布朗集中、重力沉降、静电引力等作用把微粒滞留在纤维外表上，实现过滤的目的。提高过滤除菌效率的措施①设计合理的空气预处理设备，选择适宜的空气净化流程，以到达除油、水和杂质的目的。②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。③保证进口空气清洁度，削减进口空气的含菌数。④降低进入空气过滤器的空气相对湿度，保证过滤介质能在枯燥状态下工作。六、思考题1、依据微生物对温度的依靠可分类成哪几类微生物？～260C1～430C3～650C>650C2、发酵过程的温度会不会变化？为什么？答:使发酵过程中的温度变化。3、发酵热的定义温度上升快；发酵热小，温度上升慢。4、生物热的大小与哪些因素有关？答：1、与发酵的类型有关：微生物进展有氧呼吸产生的热比无氧呼吸产生的热多；2、培育基养分成分越丰富，生物热也越大。5、温度对发酵有哪些影响？答：1、温度影响微生物细胞的生长2、温度影响反响速率〔产物形成〕3、温度会转变发酵液的理化性质4、温度影响生物合成的方向。6、发酵过程温度的选择有什么依据？答：1、依据菌种不同选择2、依据发酵阶段选择：即二阶段发酵3、依据培育条件选择4、依据菌生长状况七、思考题1pH会不会发生变化，为什么？答：会变化【1、基质代谢〔1〕糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一。氮代谢 -NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3，pH上升；NH3利用后pH下降；当碳源缺乏时氮源当碳源利用pH上升。pH会下降或上升。【2pH变化。如pH下降；红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升。【3pH上升；发酵后期，pH上升2、pH对发酵的影响表现在哪些方面？〔〕影响菌体的生长〔〕pH影响酶的活性〔〕pH值影响微生物细胞膜所带电荷的转变〔4〕pH值影响培育基某些成分和中间代谢物的解离〔5〕pH影响代谢方向〔6〕影响产物稳定性。3、为了确定发酵的最正确pH，我们该如何试验？pH的培育基，摇瓶考察发酵状况4pH把握可以实行哪些措施？、调整好根底料的初始ppH呈酸性，必需调整ppH6.0pH6.5~6.8。、在根底料中参与维持pH的物质：如CaCO3，或具有缓冲力气的试剂，如磷酸缓冲液等。pHpH没有冲突时承受补料调整pH〔1〕pH(2)当NH2-N低，pH低时补氨水；当NH2-N低，pH高时补(NH4)2SO4。通过补料调整pH值既pH值，又可补充养分，进一步提高发酵产率。pHpH。5pH电极有哪些要求？答：1转的破坏。、具有长时间的稳定性，应保证转换系数和不对称电位能适应发酵周期长、中途不能更换和不能标定的要求、要求确定的液络部流通，维持的液接界电位稳定，防止使用过程中液络部被含硫物、蛋白质和非水溶液污染，造成电极测量漂移、外加不锈钢护套或工程塑料护套后安装于罐内八、思考题1、比耗氧速度、呼吸强度、临界溶氧浓度、氧饱和度的概念？、比耗氧速率或呼吸强度QO2干重在单位时间内所消耗的氧mmolO2/(g菌·h),对产物而言，便是不影响产物合成所允许的最低浓度。度/临界氧浓度。2、影响微生物需氧的因素有哪些？答：遗传因素：不同的微生物呼吸强度是不同的。一般为25～100mmolO2/(L·h)。菌龄：一般幼龄菌生长旺盛，呼吸强度大；老龄菌生长慢，呼吸强度小。代谢类型：假设产物是通过三羧酸循环(TCA)猎取，则呼吸强度高，如Glu、天冬氨酸的生产；假设糖酵解途径(EMP)，则呼吸强度低，如苯丙氨酸、亮氨酸的生产。培育基的成分与浓度：培育基成分尤其是碳源对细胞的耗氧量有很大影响。培育基的浓度也会影响细胞的耗氧速率。养分丰富，菌体生长快，耗氧量大.发酵条件：温度、pH通过对酶活性的影响而影响菌体细胞的耗氧；温度还影响发酵液中的溶氧浓度；有些有害物质的积存，如NH3、CO2会抑制微生物的呼吸3、发酵液中的体积氧传递方程？答： 发酵液中氧的传递方程：NkgNkmol/m2.h

(ppi

)k(cL

c)kg: 气膜传质系数kmol/m2.h.atmkL: 液膜传质系数m/hC*＝P·H，与气相中氧分压相平衡的液体中氧的浓度NkL

(c*c) kL:以氧浓度为推动力的总传递系数(m/h)Naka(cNaka(c*c)LNa: 体积传氧速率kmol/m3.hKla: 以(C*-C)为推动力的体积溶氧系数h-14、如何调整摇瓶发酵的供氧水平？答：5、如何调整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，所以有时发酵初期承受小通风，停搅拌，不但有利于降低能耗，而且在工艺上也是必需的。但是增大通气的时间确定要把握好。6、如何测定发酵液中的溶氧浓度，以及发酵罐的Kla?答:九、思考题1、发酵中把握泡沫的途径有哪些？答：①调整培育基的成分〔如少加或缓加易起泡的原材料〔如pH、温度、通气和搅拌〕或者转变发酵工艺〔如承受分次投料〕来把握，以削减泡沫形成的时机。但效果有限；②选育在生长期不产生泡沫的微生物突变株。如有人已用杂交育种方法选育出不产生泡沫的土霉素菌株；③机械消泡；④化学消泡：加消泡剂，当今发酵工业中常用的方法。十、思考题1、如何检查推断是否染菌？、种子培育特别菌体生长缓慢菌种：使用时间、传代、菌龄、接种量培育基：原料成分、养分缺乏操作：灭菌、供氧、搅拌、温度波动大、pH菌丝结团种子：冷藏时间长操作：通气、搅拌、溶氧、培育基、泡沫代谢不正常：培育基、环境、接种量、杂菌2)、发酵特别:菌体生长差、pH特别、溶氧水平特别、泡沫过多、菌体浓度过高或过低。