发酵工程酶工程总结

发酵工程第一章绪论1、什么是发酵？什么是发酵工程？反响过程〔无氧或需氧的任何过程〕〔或动植物细胞〕的生长和代谢活动来大量生产人们所需产品的过程理论与工程技术体系。2、发酵工业的主要特点是什么？可用较廉价原料生产较高价值产品。反响专一性强。能够专一性地和高度选择性地对某些较为简单的 特定部位的生物转化修饰。发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。菌种是关键。发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件限制。3、工业发酵可划分为哪些类型？厌氧发酵按微生物对氧的不同需求 需氧发酵兼性厌氧发酵液体发酵〔包括液体深层发酵〕按培育基的物理性状 体发酵固体发酵深层固体发酵〔机械通风制曲〕分批发酵按发酵工艺流程 补料分批发酵连续发酵连续发酵 连续发酵带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵4、一个典型的发酵工艺过程由哪几局部内容组成？并绘制流程图。用作种子扩大培育及发酵生产的各种培育基的配制；培育基、发酵罐及其附属设备的消毒灭菌；扩大培育出有活性的适量纯种，以肯定比例接种入发酵罐中；掌握最适发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物；将产物提取并精制，以得到合格的产品；回收或处理发酵过程中所产生的三废物质。工业发酵过程的工艺流程图工业发酵过程的工艺流程图1、发酵工业菌种分别筛选的一般流程调查争论〔包括资料查阅〕试验方案设计含微生物样品的采集〔如何使样品中所含微生物的可能性大？〕样品预处理〔如何在后续的操作中使这种可能性实现〕菌种分别依据目的菌株及其产物特点分选择性分别方法 随机分别方法(定向筛选←选择压力) (用筛选方案-检测系统进展间接分别)富集液体培育 固体培育基条件培育(初筛)复筛菌种纯化初步工艺条件摸索 再复筛 生产性能测试1-3株保藏及进一步做生产试验 某些必要试验和或作为育种的动身菌株 毒性试验等2、菌种选育改进的具体目标提高目标产物的产量提高目标产物的纯度，削减副产物改进菌种性状，改善发酵过程转变生物合成途径，以获得高产的产品3、试述菌种保藏的原理和方法分类原理:活泼、生长生殖受抑制的休眠状态原理:方法：斜面低温保藏法矿油封藏法冷冻真空枯燥法液氮超低温保藏法1、常用发酵工业培育基有哪些根本要求？输，适合大规模贮存，能保证生产上的供给。及废物处理等。培育基按生产流程和作用可分为〔孢子〕培育基：供微生物细胞生长生殖或保藏菌种使用，供给细胞生长和生殖所需各类养分物质。得更多的细胞。长菌丝而少形成孢子。2〕种子培育基：扩大菌种，短时间内获得数量多、质量高的大量菌种，以满足发酵生产的需要。特点：①养分丰富完全，氮源和维生素等生长因子的含量高些；②供孢子萌发的培育基中，参加一些易于吸取利用的C、N源，便于孢子发芽生长；③pH要稳定；物质。是打算发酵生产成功与否的主要因素。特点：能单一，以保证高的得率。要求：养分丰富完全，有利于产物合成；不能大量参加快C、快N源，应和慢C、N源相结合；在产物分泌期间，pH稳定；参加适量合成所需的物质，如前体等，进展定向发酵；承受中间补料，以提高发酵单位；原料的考虑——本钱问题3、碳源、氮源在培育基中的作用是什么？供给合成目的产物所必需的碳成分；〔氨基酸，蛋白质、核酸等〕和含氮代谢物。4、培育基成分选择的原则是什么？培育基设计的步骤有哪些？培育基成分选择的原则：①菌种的同化力量②代谢的阻遏和诱导〔培育基浓度〕③适宜的C、N比 100∶0.2～2.0④pH的要求培育基设计的步骤：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。1、发酵过程中杂菌污染后的常见表现？①消耗养分②合成产物③菌体自溶、发粘等造成分别困难pH⑤分解产物⑥噬菌体破坏极大2、试比较灭菌、消毒、除菌与防腐的区分。灭菌：用化学或物理方法杀死物料或设备中全部有生命物质的过程。除菌：用过滤方法除去空气或液体中的微生物及其孢子。防腐：用物理或化学方法杀死或抑制微生物的生长和生殖。3、和连续灭菌的区分及各自适用的领域。方法名称分批灭菌方法名称分批灭菌连续灭菌盛有适量水的加压蒸汽灭菌锅加热煮将培育基在发酵罐外连续不沸，彻底驱尽冷空气后将锅密闭，再12115～30分钟，也可承受在较低的温度下维持35分钟的方法断地进展加热、维持和冷却，操作然后才进入发酵罐。培育基一般在5～15秒钟适用领域此法适合于一切微生物学试验室、医多种器材、物料的灭菌“连消法”。中作培育基灭菌用附：连续加压灭菌法优点①因承受高温瞬时灭菌，故既可杀灭微生物，又可最大限度削减养分成分的破坏，从而提高了原料的利用率，比“实罐灭菌”〔120℃，30分钟〕5～10％；②由于总的灭菌时间较分批灭菌注明显削减，所以缩短了发酵罐的占用周期，从而提高了它的利用率；③由于蒸汽负荷均匀，故提高了锅炉的利用率；④适宜于自动化操作；⑤降低了操作人员的劳动强度。4、发酵对无菌空气的要求是什么？试述空气过滤除菌的流程。发酵对空气无菌程度的要求能的，也是不经济的项指标而造成损失即可理脱水、脱油和过滤除菌等处理N=10-3发酵生产中制备无菌空气的大致过程：两极冷却(30-35℃)吸入空气，粗过滤 空压机 冷却 除油水 加热空气预处理无菌空气 分过滤器 总过滤器空气过滤特点：两次冷却、两次分油水、适当加热。空气第一次冷却到30～35℃，其次第五章发酵工业的种子制备1、什么是种子培育？优良的种子应当具备哪些条件？接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培育而获得肯定数量和质量的纯种的过程。优良种子应具备的条件：①生长活力强，延迟期短 ②生理状态稳定③浓度及总量能满足发酵罐接种量的要求④无杂菌污染，保证纯种发酵⑤适应性强，生产力量稳定2、简述种子扩大培育的一般流程。砂土孢子冷冻枯燥〔菌丝体〕茄子瓶斜面培育发酵砂土孢子冷冻枯燥〔菌丝体〕茄子瓶斜面培育发酵孢子固体培育基培育试验室种子 子制备阶段制备阶段种子扩大培育流程图种子制备步骤：①斜面培育基中活化；②扁瓶固体培育基或摇瓶培育基中扩大培育，完成试验室种子制备制备；④种子转种至发酵罐种子制备过程〔如茄子瓶斜面培育等或液体摇瓶培育②生产车间种子制备阶段：种子罐扩大培育3、简述种龄与接种量。时间长发酵周期，而且会降低产量条件掌握：①接种量过多，菌丝生长过快、溶氧缺乏，年轻细胞增加等，发酵后劲缺乏②种量过少延长发酵周期，形成特别形态，而且易造成染菌③以生产菌种在发酵罐中的生殖速度为依据④接种量的大小直接影响发酵周期第六章发酵工艺优化1、pH的影响和掌握。pH对微生物生长的影响pHpH范围细菌pH6.3～7.5；霉菌和酵母菌：pH3～6；放线菌：pH7～8②掌握肯定的pH值，不仅保证微生物生长，而且防止杂菌感染pH对生长的影响机制①对酶合成的影响 ②对酶活性的影响 ③对ATP生产率影响：物质的吸取和代谢产物的分泌。这些物质的利用pH对产物合成的影响pH往往不肯定一样，这不仅与菌种特性有关，还取决于产物的化学特性e.g. 丙酮丁醇菌：生长pH5.5～7.0；合成pH为4.3～5.3pH6.2～6.8pH6.7～7.3pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产物的质量和比例发生改e.g.黑曲霉发酵，酵母菌发酵，谷氨酸发酵③pH对青霉素发酵的影响：青霉素发酵中在不同pH范围内加糖，青霉素产量和糖耗不一样。执行单元补料4~20mApH执行单元补料4~20mApH变选器调整器mApH电极给定值氧在微生物发酵中的作用构成微生物细胞本身及其代谢产物的组分之一(3)氧还可作为中间体直接参与一些生物合成反响eg.乙醇在氧的作用下合成乙酸溶解氧掌握的工艺方法：从供氧、需氧两方面考虑供氧方面：①提高氧分压〔氧分含量C，提高供氧力量KLa来提高供氧力量Ws↑：Ws增加有上限，引起“过载”、泡沫④提高罐压C ，但同时会增加CO2的溶解度，影响pH及可能会影响的代谢，另外还会增加对设备的强度要求。，〔σ，

，Ii〕KLLTC，提高推动力〔C*－C〕L耗氧方面限制性基质的流加掌握〔补料掌握在OTR肯定状况下掌握基质浓度→制μ、x→ 限制γ →掌握溶解氧C C ，加大补糖速率L m，

实现用溶解氧水平掌握补料速率C CL m

减小补糖速率补糖速率掌握在正好使生产菌处于所谓“半饥饿状态生长代谢，即把更多的糖用于产物合成，并永久不超过罐设计时的KLa水平所能供给的最大供氧速率3、发酵过程中，泡沫的危害表达在哪些方面？掌握方法有哪些？〔一〕危害：①降低了发酵罐的装料系数②增加了染菌时机③大量起泡引起“逃液”，导致产物的损失④泡沫严峻时会影响通气搅拌的正常进展⑤消泡剂的参加将给提取工序带来困难〔二〕泡沫的掌握机械消泡气体中的液体加以分别回收评价：优点：不需引入外来物质，可节约原材料，削减 ，并可削减培育液性质简单化的程度。上消退引起稳定泡沫的因素原理物质与发泡剂争夺液膜上的空间，降低液膜强度，导致泡沫裂开〔二〕评价：①必需是外表活性剂，且具有较低的外表张力，消泡作用快速，效率高②对气液界面的散布系数足够大，具有肯定的亲水性③在水中的溶解度较小，以保持其长久的消泡或抑泡性能影响，不影响产物的提取和产品质量⑤不干扰溶解氧、pH值等测定仪表使用，最好不影响氧的传递⑥来源便利，价格廉价从微生物本身的特性着手，防止泡沫的形成没有作业酶工程什么是酶？什么是酶工程？酶Enzym白类酶〔P酶〕和核酸类酶〔R酶〕两大类别。蛋白类酶主要由蛋白质组成，核酸类酶主要由核糖核酸〔RNA〕组成。酶工程〔EnzymeEngineering要组成局部。2、酶的分别纯化；3、酶的改造〔固定化、化学修饰4、生物反响器。什么是酶的活性中心？酶的作用过程是怎样的？当小的局部，它是由在线性多肽中可能相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体酶的作用过程酶活性中心＋底物 中间复合物 产物＋酶简述酶作为催化剂的特点。1)催化效率高eg:NH3的合成25pH700－900K10－90MPa，微量金属氧化物作催化剂2)专一性强键专一性构造专一性旋光异构专一性立体异构专一性几何异构专一性3)酶活性的可调整性①酶浓度的调整 ②激素调整 ③共价修饰调整④限制性蛋白酶水解作用与酶活力调控 ⑤抑制剂的调整⑥反响调整 ⑦金属离子和其他小分子化合物的调整为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料？微生物种类多，酶种丰富，且菌株易诱变，菌种多样微生物生长生殖快，酶易提取，特别是胞外酶来源广泛，价格廉价微生物易得，生长周期短 率和开发酶种简述产酶微生物的工业化生产条件。(1)产酶菌不能是致病菌。在系统发育上与病原体无关，不产生毒素(2)能够利用廉价的原料，发酵周期短，产酶量高，易于培育、提取(3)菌株稳定，不易变异退化(4)最好选用能产生胞外酶的菌种，有利于酶的分别纯化，回收率高。没有作业题什么是固定化酶？与游离酶相比，固定化酶有哪些优缺点？酶的固定化(Immobilizationofenzymes)是用固体材料将酶束缚或限制于肯定区域内,仍能进展其特有的催化反响、并可回收及重复利用的一类技术。与游离酶相比,固定化酶在保持其高效专一及温顺的酶催化反响特性的同时,又抑制了游离酶的缺乏之处,呈现贮存稳定性高、分别回收简洁、可屡次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。简述固定化酶制备的一般方法、根本原理以及各自的优缺点。四大类方法(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〕原理：吸附法〔包括电吸附法〕：物理吸附法。利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其外表上结合法〔无机多孔材料〕包括离子键结合法、共价键结合法法偶联的固定化方法固定化酶的制备方法交联法〔双功能试剂〕：借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用，制成〕：将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中，使酶固定化的方法各类固定化方法的特点比较载体结合法比较工程交联法包埋法物理吸附离子键结合共价键结合制备难易易易难较难较难固定化程度弱中等强强强活力回收率较高高低中等高载体再生可能可能不行能不行能不行能费用低低高中等低底物专一性不变不变可变可变不变适用性酶源多广泛较广较广小分子底物、药用酶附：百度百科版本固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类。学反响,整体构造保持不变,,由于包埋物或半透膜具有肯定的空间或立体阻碍作用,因此对一些反响不适用。其中吸附法和共价键法又可统称为载体结合法。酶通过化学键连接到自然的或合成的高分子载体上,使用偶联剂通过酶外表的基团将酶交联起来,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法.其中吸附法和共价键法又可统称为载体结合法。什么是酶反响器？其与化学反响器和发酵罐相比有何特点？场所和最正确的反响条件，使底物最大限度的转化为产物作用：以尽可能低的本钱，按肯定的速度由规定的反响物制备特定的产物。与发酵反响器相比：不表现自催化方式〔即