發(fā)酵工程復(fù)習(xí)資料發(fā)酵工程復(fù)習(xí)資料發(fā)酵工程復(fù)習(xí)資料xxx公司發(fā)酵工程復(fù)習(xí)資料文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度發(fā)酵工程名詞解釋：臨界氧濃度：各種微生物的呼吸強度是不同的，并且呼吸強度是隨著培養(yǎng)液中溶解氧濃度的增加而加強，直至達到一個臨界值為止。這個臨界值就稱為“臨界氧濃度”。前體：某些化合物被加入培養(yǎng)基后，能夠直接在生物合成過程結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而自身的結(jié)構(gòu)并未發(fā)生太大變化，卻能提高產(chǎn)物的產(chǎn)量，這類小分子物質(zhì)被稱為前體。生物熱：微生物在生長繁殖過程中，本身產(chǎn)生的大量熱稱為生物熱。噴霧干燥：利用各種不同的噴霧器，將懸浮液和粘滯的液體噴成霧狀，形成具有較大面積的分散微粒，與熱空氣發(fā)生強烈的熱交換，迅速派出自身的水分，在幾秒到幾十秒內(nèi)獲得干燥。氣泛：氣泛現(xiàn)象是氣液混合設(shè)備的一個特征屬性，往往發(fā)生在通氣速率較大，攪拌速率不高的情況下。補料：在微生物分批發(fā)酵過程中，以某種方式向發(fā)酵系統(tǒng)中補加一定物料，但不連續(xù)地向外放出發(fā)酵液。發(fā)酵熱：發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。定向培養(yǎng)：是根據(jù)菌種的分類地位選擇培養(yǎng)基,選擇培養(yǎng)條件,獲得所需菌種的培養(yǎng)。單細胞蛋白：也叫微生物蛋白，它是用許多工農(nóng)業(yè)廢料及石油廢料人工培養(yǎng)的微生物菌體。1、誘變育種的原理

答：誘變育種的理論基礎(chǔ)是基因突變，主要包括染色體畸變和基因突變。誘變育種是利用各種被稱為誘變劑的物理因素和化學(xué)試劑處理微生物細胞，提高基因突變頻率，再通過適當(dāng)?shù)暮Y選方法獲得所需要的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌種的育種方法。

2、簡述誘變育種的基本方法及篩選

答：誘變育種一般包括兩個部分：誘變和篩選。誘變部分成功的關(guān)鍵包括出發(fā)菌株的選擇、誘變劑種類和劑量的選擇，以及合理的使用方法。篩選部分包括初篩和復(fù)篩來測定菌種的生產(chǎn)能力。突變菌株的篩選：1、營養(yǎng)缺陷性突變株的篩選；2、抗反饋阻遏和抗反饋抑制突變菌株的篩選；3、組成型突變株的篩選；4、抗性突變株的篩選3、影響發(fā)酵pH的因素有那些調(diào)節(jié)控制pH的根本措施

影響發(fā)酵PH的因素主要取決與培養(yǎng)基的成分和微生物的代謝特性，此外，通氣條件的變化，菌體自溶或雜菌污染都可能引起發(fā)酵液PH的變化。調(diào)節(jié)控制PH的根本措施主要是考慮培養(yǎng)基中生理酸性物質(zhì)與生理堿性物質(zhì)的配比，然后是通過中間補料進一步加以控制，還可在發(fā)酵過程中加弱酸或弱堿進行PH的調(diào)節(jié)4、發(fā)酵熱包括哪幾類

答：生物熱、攪拌熱、蒸發(fā)熱、輻射熱5、發(fā)酵罐的基本條件包括那些

答：1

發(fā)酵罐應(yīng)有適宜的徑高比。罐身較長，氧的利用率極高。2

發(fā)酵罐應(yīng)能承受一定的壓力。因為發(fā)酵罐在滅菌和正常工作時，要承受一定的壓力和溫度。3

發(fā)酵罐的攪拌通風(fēng)裝置能使氣液充分混勻，實現(xiàn)傳質(zhì)傳熱作用，保證微生物發(fā)酵過程中所需的溶解氧。4

發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積。5

發(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量減少死角，避免藏污積垢，保證滅菌徹底，防止染菌。6

攪拌器的軸封要嚴(yán)密，以減少泄露。6、機械攪拌發(fā)酵罐主要包括那些部件

答：包括罐身、攪拌器、擋板、冷卻裝置、空氣分布裝置、軸封等

7、攪拌器、擋板、消泡器、連軸器、軸封等的作用是什么

答：攪拌器作用：（1）.將空氣打碎成小泡，增加氣-液接觸界面，提高氧的傳質(zhì)速率。（2.）使發(fā)酵液充分混合，液體中的固形物質(zhì)保持懸浮狀態(tài)。

擋板作用：克服攪拌器運轉(zhuǎn)時液體產(chǎn)生的渦流，將徑向流動改變?yōu)檩S向流動，促使液體激烈翻動，增加溶氧速率。

消泡器作用：將泡沫打碎。

連軸器作用：使上下攪拌軸成牢固的剛性連接。軸封作用：使固定的發(fā)酵罐與轉(zhuǎn)動的攪拌軸之間能夠密封，防止泄漏和雜菌污染。連續(xù)發(fā)酵與分批發(fā)酵的工藝比較答：（1）分批發(fā)酵優(yōu)點：①對溫度的要求低，工藝操作簡單；

②

比較容易解決雜菌污染和菌種退化等問題；①

對營養(yǎng)物的利用效率較高，產(chǎn)物濃度也比連續(xù)發(fā)酵要高。缺點：①人力、物力、動力消耗較大；②生產(chǎn)周期較短

③生產(chǎn)效率低。

（2）連續(xù)發(fā)酵優(yōu)點：①設(shè)備生產(chǎn)能力大、利用率高；②連續(xù)化、自動化；③發(fā)酵穩(wěn)定、便于管理。缺點：①

對設(shè)備的控制要求高；②

營養(yǎng)成分的利用較分批發(fā)酵差，產(chǎn)物濃度比分批發(fā)酵低；③

雜菌污染的機會較多，菌種易因變異而發(fā)生退化。9、比較分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點。

答：分批培養(yǎng)：

優(yōu)點：①操作簡單；②操作引起染菌的概率低；③不會產(chǎn)生菌種老化和變異等問題。

缺點：①非生產(chǎn)時間較長、設(shè)備利用率低。

連續(xù)培養(yǎng)：

優(yōu)點：①能維持低基質(zhì)濃度；②可以提高設(shè)備利用率和單位時間的產(chǎn)量；③便于自動控制。缺點：①菌種發(fā)生變異的可能性較大；②要求嚴(yán)格的無菌條件。10、溶氧對發(fā)酵有何影響。提出幾種有效提高溶氧的方法。

答：（1）供氧與微生物呼吸代謝產(chǎn)物的關(guān)系；（2）微生物的臨界氧濃度（C臨界）；

（3）溶氧濃度對產(chǎn)物合成的影響。

有效提高溶氧的方法：主要是設(shè)法提高氧傳遞的推動力和液相體積氧傳遞系數(shù)KLα。（1）攪拌，增加溶氧、促進微生物懸浮混合；（2）可以通過增加發(fā)酵罐罐壓；或增加空氣中氧的含量，進行富氧通氣操作，即通過深冷分離法、吸附分離法及膜分離法制得富氧空氣，然后通入培養(yǎng)液。11、氣升環(huán)流式發(fā)酵罐的特點：優(yōu)點：（1）反應(yīng)溶液分布均勻；（2）較高的溶氧速率和溶氧效率；（3）剪切力小，對生物細胞損傷小；（4）傳熱良好；結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造；（6）操作和維修方便；（7）因無機械攪拌熱產(chǎn)生，所以發(fā)酵總熱量較低，便于換熱冷卻系統(tǒng)的裝設(shè)；（7）氣升式發(fā)酵罐設(shè)計技術(shù)已成熟，易于放大設(shè)計和模擬。缺點：不能代替好氣量較小的發(fā)酵罐，對于粘度較大的發(fā)酵液溶氧系數(shù)較低。機械攪拌發(fā)酵罐特點：優(yōu)點：（1）攪拌發(fā)酵罐使用性好、適應(yīng)性好、放大容易，從小型直至大型的微生物培養(yǎng)過程都可以應(yīng)用；（2）混合比較均勻（3）機械攪拌這種方式，使培養(yǎng)液（發(fā)酵醪）混合效果理想，傳質(zhì)傳熱比較均勻，融氧（DO）這些能滿足菌種生長的需要。缺點：設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，動力消耗較大。12、多級錯流萃取與多級逆流萃取的區(qū)別答：（1）多級錯流萃取流程的特點是在每級中都加入新鮮的溶劑，故萃取推動力較大，萃取較完全且效果好。缺點是溶劑用量大，萃取液平均濃度較稀，溶劑回收需要消耗較多的能量。（2）多級逆流萃取流程特點是料液走向和萃取劑走向相反，只有在最后一級中加入萃取劑，萃取劑消耗少，萃取液產(chǎn)物平均濃度高，產(chǎn)物收率高，是工業(yè)上普遍采用的流程。13、pH對發(fā)酵的影響表現(xiàn)在哪些方面

發(fā)酵過程的pH控制可以采取哪些措施

答：pH對微生物生長繁殖和代謝產(chǎn)物形成影響的主要表現(xiàn)在：

（1）影響原生質(zhì)膜的性質(zhì)，改變膜電荷狀態(tài)；

（2）影響酶的活性，影響新陳代謝；3）影響營養(yǎng)物質(zhì)和中間代謝產(chǎn)物的解離，從而影響對營養(yǎng)物的吸收及代謝物的泄漏；

（4）影響代謝產(chǎn)物的合成途徑。

發(fā)酵過程的pH控制可以采取以下措施：

（1）調(diào)整培養(yǎng)基的組分

（2）在發(fā)酵過程中進行控制

①添加CaCO3：

CaCO3+有機酸→有機酸鈣+H2O+CO2↑；②氨水流加法；③尿素流加法

（3）在補料與調(diào)pH沒有矛盾時，采用補料調(diào)pH

如①調(diào)節(jié)補糖速率，調(diào)節(jié)空氣流量來調(diào)節(jié)pH

；②

當(dāng)NH2-N低，pH低時補氨水；當(dāng)NH2-N低，pH高時補(NH4)2SO4

（4）當(dāng)補料與調(diào)pH發(fā)生矛盾時，加酸堿調(diào)pH

。14、發(fā)酵液泡沫產(chǎn)生的原因及消泡的基本方法。

答：發(fā)酵液泡沫產(chǎn)生原因：①外界引入，在通氣過程中，伴隨機械攪拌、空氣被分成細小的氣泡，從溶氧的角度講，氣泡越細越好，使空氣中的氧和發(fā)酵液中的CO2能充分的進行交換，這些氣泡升到發(fā)酵液面形成泡沫。②由發(fā)酵液內(nèi)部產(chǎn)生微生物在進行發(fā)酵活動時，往往產(chǎn)生一些氣體，如CO2，這些代謝氣體凝結(jié)形成氣泡，冒出到發(fā)酵液面，成為發(fā)酵泡沫，菌體代謝越旺盛，這部分泡沫的產(chǎn)生量越多。

消沫的基本方法：化學(xué)消泡（消沫劑消沫）、物理消泡（機械方法消沫）。其中機械消泡法有多種，一種是罐內(nèi)消泡：在發(fā)酵罐內(nèi)將泡沫消除；另一種是罐外消泡：將泡沫引出發(fā)酵罐外，泡沫消除后，液體再返回發(fā)酵罐內(nèi)。在發(fā)酵過程中，可以控制使用那些影響細胞膜通透性的物質(zhì)作為培養(yǎng)基的成分，有利于代謝產(chǎn)物分泌出來，從而避免了末端產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)。例如，利用棒狀桿菌的ɑ-酮戊二酸脫氫酶缺失突變株，在葡萄糖培養(yǎng)基中發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，當(dāng)谷氨酸濃度達到50mg/g（干細胞）時，由于反饋調(diào)節(jié)作用，谷氨酸的合成便終止。若將細胞中的谷氨酸釋放出細胞，而使胞內(nèi)谷氨酸濃度降低，就可以解除反饋抑制，是谷氨酸繼續(xù)合成。通?？梢允褂酶鞣N方法改變細胞的通透性。如限制培養(yǎng)基中生物素濃度在1~5mg/L，這樣可以控制細胞膜中脂質(zhì)的合成；加入青霉素，抑制細胞壁肽聚糖合成中肽鏈的交聯(lián)；還可以加入表面活性劑如吐溫80或陽離子表面活性劑，將脂類從細胞壁中溶解出來，使細胞壁疏松，通透性增加；控制Mn2+、Zn2+的濃度，干擾細胞膜或細胞壁的形成。另外，還可以通過誘變育種的方法，篩選細胞透性突變株。16、

抗反饋調(diào)節(jié)突變株：

定義：抗反饋調(diào)節(jié)突變株是一種解除合成代謝反饋調(diào)節(jié)機制的突變型菌株。

原理：調(diào)節(jié)基因或操縱基因發(fā)生突變，

使產(chǎn)生的阻遏蛋白不再能和終產(chǎn)物結(jié)合或結(jié)合后不能作用于已突變的操縱基因（解除反饋阻遏），或結(jié)構(gòu)基因突變，使變構(gòu)酶不再具有結(jié)合終產(chǎn)物的能力，但仍具有催化活性（解除反饋抑制）。

篩選：通?？狗答佉种坪涂狗答佔瓒敉蛔冎晔峭ㄟ^抗結(jié)構(gòu)類似物突變的方法篩選出來的17、突變菌株的篩選方法

篩選營養(yǎng)缺陷型突變菌株是通過解