第一章思考題：1．何謂次級代謝產(chǎn)物？次級代謝產(chǎn)物主要有哪些種類？舉例說明次級代謝產(chǎn)物在食品中的應(yīng)用及對發(fā)酵食品的影響。P7、P50初級代謝：指微生物的生長、分化和繁殖所必需的代謝活動而言的。初級代謝過程所生成的產(chǎn)物就是初級代謝產(chǎn)物。次級代謝是指非微生物生命活動所必須的代謝活動而言，也就是說這種代謝對微生物的生長、繁殖分化關(guān)系不到，生理功能也不十分清楚，但可能對微生物的生存有一定價值。進入穩(wěn)定期后，有些微生物合成的化合物，在對數(shù)生長期是沒有的，而且對細胞代謝也沒有明顯的意義，雖然生長速率很低，但代謝產(chǎn)物卻具有明顯優(yōu)勢，這類自發(fā)產(chǎn)生的化合物成為次級代謝產(chǎn)物。次級代謝產(chǎn)物有抗生素、生物堿、色素和毒素等。2．典型的發(fā)酵過程由哪幾個部分組成？酵工程的一般過程可分為三個步驟：第一，準備階段；第二，發(fā)酵階段；第三，產(chǎn)品的分離提取階段。

準備階段的任務(wù)包括四個方面，即各種器具的準備，培養(yǎng)基的準備，優(yōu)良菌種的選擇或培育，器具和培養(yǎng)基的消毒。第二章思考題：1．食品發(fā)酵對微生物菌種有何要求？舉例說明。?

能在廉價原料制成的培養(yǎng)基上迅速生長，并能高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)所需的代謝產(chǎn)物。?

可在易于控制的培養(yǎng)條件下迅速生長和發(fā)酵，且所需的酶活性高。?

生長速度和反應(yīng)速度快，發(fā)酵周期短。?

副產(chǎn)物盡量少，便于提純，以保證產(chǎn)品純度。?

菌種不易變異退化，以保證發(fā)酵生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。?

對于用作食品添加劑的發(fā)酵產(chǎn)品以及進行食品發(fā)酵，其生產(chǎn)所用菌種必須符合食品衛(wèi)生要求。2．什么叫自然突變和誘發(fā)突變？誘變育種的實質(zhì)是什么？P17自然突變：在自然狀況下發(fā)生的突變；誘發(fā)突變：在人為地用物理或化學因素誘發(fā)的突變。誘變育種實質(zhì)：誘變育種實質(zhì)：利用物理、化學等誘變因素，誘發(fā)基因突變，然后根據(jù)誘變育種要求、目的，從無定向的突變株中，篩選出具有優(yōu)良形狀的突變體。3．突變分為哪兩種類型，舉例說明。P17?

基因突變——少數(shù)核苷酸堿基的改變（點突變）?

堿基對的置換和移碼?

染色體畸形——涉及一大段核苷酸或染色體的突變。在染色體上發(fā)生大的變化，如斷裂、重復(fù)、缺失、易位和染色體數(shù)目變化等結(jié)構(gòu)變化。4．何為DNA體外重組技術(shù)？舉例說明在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用。DNA體外重組技術(shù)：根據(jù)需要用人工方法取得供體DNA上的基因，在體外重組于載體DNA上，再轉(zhuǎn)移入受體細胞，使其復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，表達出供體原有的遺傳性狀。5．何為營養(yǎng)缺陷型？舉例說明營養(yǎng)缺陷型的篩選方法。P28營養(yǎng)缺陷型：指某一菌株喪失了合成某種營養(yǎng)物質(zhì)的能力，在培養(yǎng)基中若不外加這種營養(yǎng)成分就不能正常生長的變異菌株。表示為“X–”6．菌種保藏的目的與核心是什么？產(chǎn)孢子的微生物適宜用何種保藏方法？目的:保證菌種不發(fā)生遺傳變異、無污染和保持活力。核心：人工創(chuàng)造條件（如低溫、干燥、缺氧、和缺乏營養(yǎng)物質(zhì)），使菌種的代謝活動處于不活動狀態(tài)。霉菌：采用砂土管保藏法。此法特別適宜于產(chǎn)孢子或芽孢的微生物。7．造成菌種退化的原因是什么？生產(chǎn)中如何防止菌種的退化？菌種退化的原因:保藏方法不妥、保藏操作不當、傳代不當、培養(yǎng)基不適、回復(fù)突變防止菌種退化的措施：?

從菌種選育方法上考慮1)進行充分的后培養(yǎng)及分離純化2)增加突變位點，減少基因回復(fù)突變的幾率?

從菌種保藏方式上考慮1)盡量減少傳代次數(shù)2)選擇適宜的保藏培養(yǎng)基?

從菌種培養(yǎng)適宜條件上考慮1)結(jié)構(gòu)類似物抗性菌株在保藏培養(yǎng)基中應(yīng)添加相應(yīng)藥物,及時淘汰回復(fù)突變細胞。2)基因工程菌添加抗生素于培養(yǎng)基中防止質(zhì)粒的丟失?

從菌種管理的措施上考慮:復(fù)壯1）定期對保藏菌種分離純化，淘汰已退化細胞；2）定期對發(fā)酵液進行分離篩選8．何為菌種的復(fù)壯？菌種的復(fù)壯：從已衰退的菌種中篩選出少數(shù)尚未退化的個體，以恢復(fù)原菌株固有的優(yōu)良性狀。狹義：在菌種已發(fā)生衰退的情況下，通過純種分析和生產(chǎn)性能測定等方法，從衰退的群體中找出未衰退的個體，以達到恢復(fù)該菌種原有典型性狀的措施。廣義:在菌種的生產(chǎn)性能未衰退前就有意識的經(jīng)常進行純種的分離和生產(chǎn)性能測定工作，以期菌種的生產(chǎn)性能逐步提高。實際上是利用自發(fā)突變（正變）不斷地從生產(chǎn)中選種。?

按狀態(tài)：固體、半固體和液體培養(yǎng)基。?

按純度：天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基和半合成培養(yǎng)基。?

按生產(chǎn)工藝要求：孢子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基。培養(yǎng)基的制備(液體培養(yǎng)基)制備：原料預(yù)處理、原料混溶、調(diào)節(jié)pH和滅菌。（1）原料預(yù)處理：淀粉糖的制備、糖蜜的預(yù)處理（2）原料混溶：緩沖物質(zhì)主要元素原料微量元素生長素↓↓↓↓加底水→攪拌→攪拌均勻→攪拌均勻→攪拌→攪拌均勻（3）調(diào)節(jié)酸堿度和滅菌?

酸解法優(yōu)點：生產(chǎn)簡易，設(shè)備簡單，水解時間短，設(shè)備生產(chǎn)能力大。缺點：設(shè)備需耐腐蝕，高溫高壓；副反應(yīng)復(fù)雜。對原料要求高，顆粒不能大，濃度不能高，否則轉(zhuǎn)化率低。?

酶解法優(yōu)點：反應(yīng)條件較溫和，不需耐高溫、耐壓、耐酸設(shè)備；酶作用專一性強，淀粉水解副反應(yīng)少，糖液純度高，淀粉轉(zhuǎn)化率高；可在較高淀粉乳濃度下水解，可采用粗原料；糖液顏色淺，純凈，無苦味，質(zhì)量高，有利于糖液的精制。缺點：反應(yīng)時間較長，要求的設(shè)備較多，需專門培養(yǎng)酶的條件，由于酶本身是蛋白質(zhì)，易造成糖液過濾困難。?

酸酶結(jié)合法酸酶法：先用酸水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶水解為葡萄糖。酸液化速度快，且糖化是由酶來進行，對液化要求不高，可采用較高的淀粉乳濃度，提高生產(chǎn)效率。酶酸法：先用淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖。能采用粗原料淀粉，淀粉濃度較酸法高，生產(chǎn)易控制，時間短，減少副反應(yīng)，糖液顏色較淺。不可以。因為糖蜜中特別是甘蔗糖蜜中含有過量的生物素，會影響谷氨酸積累。故在以糖蜜為原料進行谷氨酸發(fā)酵時，常常經(jīng)過預(yù)處理來降低生物素的含量。消毒：指用物理或化學方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病原微生物。滅菌：指用物理或化學方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物。工業(yè)生產(chǎn)上的滅菌方法有加熱滅菌、化學藥劑滅菌、射線滅菌等。化學藥劑滅菌、射線滅菌用于無菌間、培養(yǎng)室及車間空氣滅菌。加熱滅菌（干熱滅菌：火焰滅菌、烘箱滅菌；濕熱滅菌：巴氏滅菌、間歇滅菌、高壓蒸汽滅菌）2008-12-3119:421.分批培養(yǎng)：指在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)一次性投入有限數(shù)量營養(yǎng)物進行發(fā)酵的方法。Fin=Fout=02．何為補料分批發(fā)酵？該法主要適用在哪些場合？P95補料分批培養(yǎng)：指在分批發(fā)酵中間歇地或連續(xù)地補加（流加）新鮮培養(yǎng)基的方法。Fin≠0（Fout＝0，F(xiàn)out≠0）3．什么叫連續(xù)培養(yǎng)？提出連續(xù)培養(yǎng)的根據(jù)是什么？連續(xù)培養(yǎng)有何缺點？連續(xù)培養(yǎng)指在一開放系統(tǒng)中，以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)連續(xù)供給新鮮培養(yǎng)基，同時以相同速度將含有微生物和產(chǎn)物的培養(yǎng)液從發(fā)酵罐內(nèi)放出，從而使發(fā)酵罐內(nèi)液體量維持恒定，使培養(yǎng)物在近似恒定狀態(tài)下生長和進行代謝活動的方法。Fin=Fout＞0優(yōu)點：

恒定狀態(tài)可有效地延長分批培養(yǎng)中的對數(shù)期，達到穩(wěn)定高速培養(yǎng)微生物或產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物的目的。

避免分批培養(yǎng)所需的清洗、投料、滅菌、接種、放罐等各種操作，有利于提高生產(chǎn)率。

發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

便于自動控制。缺點：

菌種在長時間培養(yǎng)中易變異，且容易染菌。

若操作不當，新加入的培養(yǎng)基與原有的培養(yǎng)基不易完全混合。在穩(wěn)定狀態(tài)下，比生長速率等于稀釋率D。補料分批發(fā)酵的重要特征：在準恒定狀態(tài)下比生長速率與稀釋率相等。細胞得率系數(shù)：菌體的生長量相對于基質(zhì)消耗量的收得率。用YX/S表示。產(chǎn)物得率系數(shù)：產(chǎn)物生成量相對于基質(zhì)消耗量的收得率。用YP/S表示。糖酵解代謝途徑有三個關(guān)鍵酶，即己糖激酶或葡萄糖激酶（葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖）、磷酸果糖激酶（F-6-P再磷酸化為1,6-雙磷酸果糖）、丙酮酸激酶（磷酸烯醇式丙酮酸將高能磷酸基交給ADP生成ATP）。（5PPT11）糖酵解代謝途徑可將一分子葡萄糖分解為兩分子丙酮酸，凈生成兩分子ATP。C6H12O6+2ADP+2Pi+2NAD+→2CH3COCOOH+2ATP+2NADH+2H+三個激酶是糖酵解途徑的主要調(diào)節(jié)點。糖代謝的調(diào)節(jié)主要是能荷的控制，即受細胞內(nèi)能量水平的控制。當體系中ATP含量高時，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性受到抑制，酵解減少。當需能反應(yīng)加強，ATP分解，減少，其抑制作用解除，同時ADP、AMP激活己糖激酶和磷酸果糖激酶，而這兩個酶催化的產(chǎn)物同時又是丙酮酸激酶的激活劑，結(jié)果時糖酵解加快。生物素缺陷型，細胞膜對谷氨酸的通透性好CO2固定酶活性強，丙酮酸脫羧酶活性不能太強α-酮戊二酸脫氫酶的活性微弱或缺損谷氨酸脫氫酶活力高（此活性不被低濃度產(chǎn)物谷氨酸所抑制）NADPH+H+進入呼吸鏈能力弱異檸檬酸裂解酶活性不能太強，異檸檬酸脫氫酶活性強凡是影響推動力c*-cL,比表面積α和傳遞系數(shù)的因素都會影響氧傳遞速率泡沫產(chǎn)生的原因1由外界引進的氣流被機械地分散形式2發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體聚結(jié)而成（發(fā)酵泡沫，代謝旺盛時明顯）發(fā)酵過程污染雜菌，會嚴重的影響生產(chǎn)，是發(fā)酵工業(yè)的致命傷。造成大量原材料的浪費，在經(jīng)濟上造成巨大損失擾亂生產(chǎn)秩序，破壞生產(chǎn)計劃。遇到連續(xù)染菌，特別在找不到染菌原因往往會影響人們的情緒和生產(chǎn)積極性。影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量1、設(shè)備滲漏2、空氣帶菌3、種子帶菌4、滅菌不徹底5、技術(shù)管理不善1、環(huán)境無菌的檢查（塵埃粒子檢測、無菌平板檢測）2、種子及發(fā)酵液無菌狀況檢測（酚紅肉湯培養(yǎng)基檢測、平板劃線、顯微鏡觀察）l

防止種子帶菌注意接種時的無菌操作無菌室和搖床間都要保持清潔。無菌室內(nèi)要供給恒溫恒濕的無菌空氣，還要裝紫外燈用以滅菌，或用化學藥品滅菌。l

2、防止設(shè)備滲漏發(fā)酵設(shè)備及附件由于化學腐蝕、電化學腐蝕，物料與設(shè)備摩擦造成機械磨損以及加工制作不良等原因會導(dǎo)致設(shè)備及附件滲漏。l

3、防止培養(yǎng)基滅菌不徹底培養(yǎng)基滅菌方法——高壓蒸汽滅菌分批滅菌1210C，30分鐘連續(xù)滅菌罐溫125－1300C，30－45分鐘l

4、防止空氣引起的染菌空氣冷卻器的列管穿孔泄露，冷卻水會滲入到空氣中，造成染菌。棉花-活性炭過濾器長期使用會造成過濾器失效。過濾器用蒸汽滅菌時，若被蒸汽冷凝水潤濕就會降低或喪失過濾效能，滅菌完畢應(yīng)立即緩慢通入壓縮空氣，將水分吹干。l

5、發(fā)酵染菌后的措施染菌后的培養(yǎng)基必須滅菌后才可放下水道。凡染菌的罐要找染菌的原因，對癥下藥，該罐也要徹底清洗，進行空罐消毒，才可進罐。染菌厲害時，車間環(huán)境要用石灰消毒，空氣用甲醛熏蒸。特別，若染噬菌體，空氣必須用甲醛蒸汽消毒。有無染噬菌體，根本的要做噬菌斑檢驗l

1.必須建立工廠環(huán)境清潔衛(wèi)生制度，定期檢查、定期清掃，車間四周有嚴重污染噬菌體的地方應(yīng)及時撒石灰或漂白粉。l

2、車間地面和通往車間