XX年現(xiàn)代微生物發(fā)酵復(fù)習(xí)資料

發(fā)酵:利用微生物進(jìn)行生長與代謝活動(dòng)，并通過為現(xiàn)代化工技術(shù)，進(jìn)行微生物代謝活動(dòng)形成

各類有用產(chǎn)品的過程，包含有氧與無氧的發(fā)酵。

微生物發(fā)酵的特點(diǎn)

發(fā)醉的催化作用都在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行；比表面積很大（表面積/體積）；原料來源廣，價(jià)格低廉；

反應(yīng)條件溫與生產(chǎn)過程安全；設(shè)備“多能化”，代謝途徑多樣化；具有易變異性。

發(fā)酵簡史

列文虎克發(fā)明了顯微鏡，算是微生物的發(fā)現(xiàn)者吧。

巴斯德，奉獻(xiàn)是完全否定了自然發(fā)生學(xué)說，對(duì)免疫學(xué)的研究，首次制成狂犬疫苗，

進(jìn)行預(yù)防接種，正是發(fā)酵由微生物引起，創(chuàng)立巴氏消毒法。

科赫，細(xì)菌學(xué)奠基人，奉獻(xiàn)是正是炭疽病菌是炭疽病的病原菌，發(fā)現(xiàn)肺結(jié)核病的

病原菌，提出了科赫法則，創(chuàng)立了分離純化微生物的技術(shù)。

應(yīng)用：食品工業(yè)；醫(yī)藥保健食品工業(yè)；減緩資源能源衰竭；深入廣泛的改善環(huán)境；農(nóng)牧業(yè)增

產(chǎn)

誘變育種:就是人為地利用物理或者化學(xué)等因素，使誘變對(duì)象細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生變化，引起突變，并通

過篩選獲得符合要求的變異菌株的一種育種方法。

紫外誘變的步驟：誘變處理將菌懸液傾于無菌培養(yǎng)皿中（內(nèi)放一個(gè)磁力攪拌棒），置電磁力攪拌器匕于超

凈工作臺(tái)紫外燈卜.（距離30cm）照射0.5Tmin。4.取0.1-0.2mL誘變后菌懸液于選擇培養(yǎng)基平板上，用

涂布器涂勻。置37c暗箱培養(yǎng)48h°

紫外線誘變，通常使用15W或考30W紫外線燈，照射距離為20-30Cm,照射時(shí)間依菌種而異，通常為ITmin,

死亡率操縱在50%-80%為宜。被照射處理的細(xì)胞，務(wù)必呈均勻分散的單細(xì)胞懸浮液狀態(tài)，細(xì)胞濃度要適

宜，以利于均勻接觸誘變劑，并可減少不純種的出現(xiàn)。同時(shí)，關(guān)于細(xì)菌細(xì)胞的生理狀態(tài)則要求培養(yǎng)至對(duì)數(shù)

期為最好。

光修復(fù)

可見光能夠激活某些光復(fù)活酶，將照后受損的DNA部分進(jìn)行修復(fù)，因此稱之為光修復(fù)或者

光復(fù)活作用。光復(fù)活酶能識(shí)別喀咤二聚體，并利用光所提供的能量使二聚體環(huán)打開而完成修

復(fù)。（另外，低劑量紫外線誘變?cè)獾娇梢姽庹丈渫蛔冃?yīng)與致死作用均下降，而高劑量時(shí)發(fā)

生致死作用的回復(fù)而突變效應(yīng)不變）

原生質(zhì)體融合

通過人為方法使遺傳性狀不一致的兩個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)體進(jìn)行融合，借以獲得兼有雙親遺傳性

狀的穩(wěn)固重組子的過程。包含下列過程:將遺傳性狀穩(wěn)同，帶有不一致遺傳標(biāo)記（通常為營

養(yǎng)缺陷型與抗藥性等）且具有互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)的兩個(gè)親本通過筋（根據(jù)處理細(xì)胞壁構(gòu)成的不一致進(jìn)

行選擇，細(xì)菌放線菌一一溶菌酶，放線菌還可用裂解酶2號(hào)、消色肽酶，酵母菌與霉菌一

一蝸牛酶、殼多糖酶、纖維素酶、半纖維素酶）解脫壁形成原生質(zhì)體,通常使用聚乙二醇助

融等量的原生質(zhì)體（助題分為:生物一一仙臺(tái)病毒，物理一一離心、電脈沖，化學(xué)一一

PEG+Ga2+）,原生質(zhì)體再生即融合的原牛.質(zhì)體重新形成細(xì)胞壁，最后檢出并鑒定融合子。

退化：菌種在培養(yǎng)或者保藏過程中，由于自發(fā)突變的存在，出現(xiàn)某些原有優(yōu)良生產(chǎn)性狀的劣

化、遺傳標(biāo)記的丟失等現(xiàn)象。是細(xì)胞群體中退化細(xì)胞從量變到質(zhì)變的逐步演變的過程（在形

態(tài)上的包子減少或者顏色改變）

復(fù)壯：狹義的復(fù)壯：是指在五種已發(fā)生衰退的情況下,通過純種分離與生產(chǎn)性能測(cè)定等方法，從衰退的群

體中找出未衰退的個(gè)體，以達(dá)到恢復(fù)該菌原有典型性狀的措施。

UX的復(fù)擔(dān)—是指在菌種的生產(chǎn)性能未衰退前就有意識(shí)的經(jīng)常進(jìn)行純種的分離與生產(chǎn)性能測(cè)定工作，以期

菌種的生產(chǎn)性能逐步提高。實(shí)際上是利用自發(fā)突變（正變）不斷地從生產(chǎn)中選種。（答題只用廣義）

菌種保藏的原理目的方法

原理：人為制造合適的環(huán)境條件.便微牛物的代謝處「不活躍牛長繁殆受抑制的休眠狀態(tài).

盡可能減少其變異率，要素是低溫、干燥、缺氧、營養(yǎng)缺乏等四方面的條件

目的：1，使菌種不至于死亡絕種，不污染雜菌；2,使菌種保持優(yōu)良的性狀、高存活率、低

變異率，以利于生產(chǎn)研究交換使用。

方法：斜面保藏、液體石蠟保藏、載體保藏、懸液保藏、冷凍干燥保藏、寄主保藏

乳糖操縱子：乳糖操縱子在缺乏乳糖等誘導(dǎo)物時(shí)，由調(diào)節(jié)基因（/acD編碼的調(diào)節(jié)蛋白（即/ac阻遏物）一

宜結(jié)合在操縱基因上，抑制著結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行。當(dāng)細(xì)胞中有誘導(dǎo)物存在時(shí)，乳糖與阻遏蛋白相結(jié)合，

使阻遏蛋H發(fā)生構(gòu)象變化，結(jié)果降低了阻遏蛋H與操縱基因間的親與力，使它不能繼續(xù)結(jié)合在操縱于上，

操縱了?的“開關(guān)”被打開，結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯可順利進(jìn)行。變汲取與分解乳糖的酶誘導(dǎo)產(chǎn)生。當(dāng)誘導(dǎo)

物耗盡后，阻遏蛋白可再次與操縱基因結(jié)合，這時(shí)轉(zhuǎn)錄的“開關(guān)”又被關(guān)閉，酪就無法合成

巴斯德效應(yīng)：由于葡萄糖在有氧呼吸中獲得的能晟比無氧呼吸與發(fā)酵時(shí)獲得的多得多，因此

兼性厭氧微生物在有氧條件下，終止厭氧發(fā)酵而轉(zhuǎn)向有氧呼吸，這種呼吸抑制發(fā)酵的現(xiàn)象稱

之為巴斯德效應(yīng)，其本質(zhì)是能與與代謝調(diào)節(jié)的結(jié)果。因此酒精發(fā)酵的供氧條件：無氧

（非重點(diǎn)）谷氨酸產(chǎn)生菌大多數(shù)的生理特性：生物素缺陷型，a-酮戊二酸氧化能力弱，L-

谷氨酸脫氫酶活性強(qiáng)，NADPH2再氧化能力欠缺，細(xì)胞膜通透性改變。

谷氨酸產(chǎn)生菌發(fā)酵過程中生物素操縱亞適量的原因：1,使得產(chǎn)牛.菌代謝失調(diào)，進(jìn)行不完整

TCA,在NH4+存在下，L?谷氨酸脫氫酶活性強(qiáng)，NADPH2再氧化能力弱，異檸檬酸裂解活力

低，DCA循環(huán)支路封閉，轉(zhuǎn)化為谷為酸生產(chǎn)型;2,改變細(xì)胞膜的滲透性，使得谷氨酸不斷

分泌出細(xì)胞外除去谷氨酸積存所引起的反饋調(diào)節(jié)3.亞適量時(shí)促進(jìn)Q-酮戊?.酸合成、濃度過大：促

進(jìn)菌體生長，耗糖快，谷氨酸產(chǎn)量低.濃度過少，菌體生長緩慢，耗糖慢快，發(fā)酵周期長，谷氨酸產(chǎn)量低.

谷氨酸的發(fā)酵條件：1、菌體生長期生長素應(yīng)該足量，產(chǎn)酸期生長素亞適量：2、發(fā)酵前期低

通風(fēng)量，發(fā)酵中、后期高通風(fēng)量：3、NH4+以連續(xù)流加的方式添加，碳氮比100：11時(shí)

開始積存谷氨酸，100：21時(shí)大量積存，在菌體生長期碳氮比較高；4、具體生長期

溫度30~32,產(chǎn)酸期34~37；5、pH應(yīng)該保持偏堿性，前期7.5~8.0,中后期7.0~7.6

6、發(fā)酵使用透光率在90%以上的水解糖，接種量為2%-5%（加粗的比答）

抗生素發(fā)酵調(diào)控中添加磷酸鹽的目的：1、抑制次級(jí)代謝產(chǎn)物前體的合成；2、抑制與足額

次級(jí)代謝產(chǎn)物合成中關(guān)鍵物的活性與合成；3、導(dǎo)致細(xì)胞能荷的改變

前體：指微生物在代謝過程中其中某一代謝中間體的前一階段的物質(zhì)

（這是個(gè)小題，看看就能夠）發(fā)酵工程是利用微生物細(xì)胞的代謝過程生產(chǎn)有用的各類產(chǎn)物的過程，

有三個(gè)核心部分：1、菌種的選育2、為菌種提供適宜條件，充分發(fā)揮菌種生產(chǎn)能力；3提取

分離純化發(fā)酵產(chǎn)物，提高產(chǎn)品質(zhì)量。其中菌種是基礎(chǔ)，發(fā)酵是關(guān)鍵，分離純化是保障。微生

物工程致力于研究與解決整個(gè)過程的工藝設(shè)備問題，將實(shí)驗(yàn)室與中試成果擴(kuò)大大工業(yè)化生

產(chǎn)。

淀粉的糊化：淀粉在高溫卜溶脹、分裂形成均勻糊狀溶液的特性

淀粉的老化：分子間氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氫鍵的過程，也就是復(fù)結(jié)晶過程。

淀粉的液化：在。?淀粉能作用下淀粉的可溶性增加I,淀粉乳黏度急劇下降形成糊精

及低聚糖的過程

淀粉的糖化：利用糖化酶進(jìn)一步將糊精及低聚糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖的過程

連續(xù)滅菌（連消）：將配制好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時(shí)對(duì)培養(yǎng)及進(jìn)

行加熱保濕冷卻而實(shí)現(xiàn)滅菌，其滅菌溫度126~132總蒸汽壓0.14~0.MPa為宜

實(shí)罐滅菌（間歇滅菌）：配制好的培養(yǎng)基放置于發(fā)酵罐或者其他裝置，通入蒸氣將培

養(yǎng)基與設(shè)備一起加熱，達(dá)到預(yù)期滅菌溫度后維持一段時(shí)間，再冷卻到發(fā)酵溫度的濕熱

滅菌過程

發(fā)酵階段碳氮比的操縱：通常來說菌體生長期，氮源要多一些，發(fā)酵階段，碳源要多

一些，而且應(yīng)該適時(shí)補(bǔ)料，比如谷氨酸發(fā)酵時(shí)4:1的碳氮比（2%葡萄糖，0.5%尿素）

菌體大量繁殖，3:1時(shí)谷氨酸大量積存。另外，微生物利用營養(yǎng)物質(zhì)有三方面作用：

構(gòu)成菌體，形成各類代謝產(chǎn)物，提供能量。

下游加工特點(diǎn)：1、發(fā)酵液是復(fù)雜的多相系統(tǒng)，固液分離困難（系統(tǒng)多相性）；2、目

的產(chǎn)物含量低而對(duì)純度要求高且不穩(wěn)固，故要求溫與的且有較高收率的分離純化操作

（產(chǎn)物不穩(wěn)固性）；3、發(fā)酵液含有與目的產(chǎn)物理化性質(zhì)相近的雜質(zhì)，增加分離純化難

度（雜質(zhì)分離復(fù)雜）；4、為習(xí)慣復(fù)雜的發(fā)酵工程要有相習(xí)慣的下游加工工藝已保證產(chǎn)

結(jié)晶：物質(zhì)從液態(tài)或者氣態(tài)形成晶體的過程，是制備高純度固體物質(zhì)特別是小分子物

質(zhì)的重要方法

結(jié)晶的過程：飽與溶液的形成，晶核形成，晶體的生長（溶液達(dá)到過飽與狀態(tài)是結(jié)晶的前提;

過飽與度是結(jié)晶的推動(dòng)力。）

結(jié)晶的方法：冷卻結(jié)晶、濃縮結(jié)晶、化學(xué)反應(yīng)結(jié)晶、鹽析結(jié)晶

飽與溶液：溶液中溶質(zhì)的濃度為溶質(zhì)溶解度時(shí)的溶液

過飽與溶液：溶質(zhì)濃度超過其溶解的的溶液

固定化酶（細(xì)胞）：將水溶性的酶（或者整個(gè)細(xì)胞）用水不溶性的載體媳婦交聯(lián)或者

包埋起來，這種酶（或者細(xì)胞）稱水不溶酶（或者細(xì)胞）或者固定化酶（細(xì)胞）

固定化酶的方法：吸附（物理吸附、離子吸附）、交聯(lián)、包埋（凝膠包埋、半透膜包

埋、纖維包埋）、共價(jià)健結(jié)合（重氮法、濱化徨法）吸附法與共價(jià)鍵結(jié)合法又可統(tǒng)稱之載體結(jié)

合法。

固定化細(xì)胞的制備方法：1.不用載體的細(xì)胞固定

用適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚聿患虞d體直接使用或者加絮凝劑與添加劑共同成型。

將細(xì)胞在適當(dāng)?shù)臏囟认绿幚硎辜?xì)胞膜蛋白變性，但不使酶變性而使醒固定于細(xì)胞內(nèi)的方法。

2包埋法：瓊脂凝膠包埋法海藻酸鈉凝膠包埋法聚丙烯酰胺凝膠包埋法

固定化細(xì)胞的特性及優(yōu)缺點(diǎn)：特點(diǎn)：活力低于游離細(xì)胞（醋酸桿菌例外），最適溫度通

常于游離細(xì)胞差不多，穩(wěn)固性優(yōu)于游離細(xì)胞半衰期高于游離細(xì)胞，最適pH因載體不

一致而有差異（帶負(fù)電載體較游離的細(xì)胞而，帶正電的則低，而不帶電的則相差不大）

優(yōu)點(diǎn)：1.使用固定化細(xì)胞省去了酶的分離過程，顯著降低了成本。2.適合于進(jìn)行多酶序列反

應(yīng)3.可里復(fù)使用，4.操作簡單，單批發(fā)酵的細(xì)胞一次馬上細(xì)胞排棄，節(jié)約用于細(xì)胞生長的養(yǎng)

料5.增加了細(xì)胞對(duì)不利環(huán)境的耐逆性，增加了酶的穩(wěn)同性，應(yīng)用范圍廣；缺點(diǎn)：1.栽體形

成的孔隙大小影響高分子底物的通透性。2.多酶系統(tǒng)易產(chǎn)生副產(chǎn)物3細(xì)胞壁與細(xì)胞膜造成底物滲

透與擴(kuò)散障礙.

谷氨酸產(chǎn)生菌為細(xì)胞缺陷型在發(fā)酵過程中添加青霉素的原因：青霉素結(jié)構(gòu)類似于肽聚

糖末端結(jié)構(gòu)，作用在細(xì)胞壁上，干擾細(xì)胞壁的合成，造成細(xì)胞壁不完全，使得細(xì)胞膜

處于不完全保護(hù)，又由于膜內(nèi)外滲透壓差導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷增大了谷氨酸的通透性，促

進(jìn)谷氨酸排出細(xì)胞。關(guān)鍵：務(wù)必在增殖過程的適當(dāng)時(shí)期添加，且務(wù)必在添加后再進(jìn)行一定的增城。

谷氨酸分離提取的常用方法：1.等電點(diǎn)法、2離子交換法、3等電點(diǎn).離子交換法、

抗生素按機(jī)制分類：一、影響細(xì)胞壁合成：青霉素、頭抱菌素二、影響核酸合成：比如利福霉素、

博萊哥素等。三、影響蛋白質(zhì)合成氨基糖甘類、四環(huán)素類與氯假素。四、影響細(xì)胞膜通透性：多粘菌素

青霉素的抗菌機(jī)制、抗菌譜及穩(wěn)固性：抑制細(xì)菌轉(zhuǎn)肽酶、阻止細(xì)胞壁肽合成中的交叉

連接步驟是正處于繁殖期的細(xì)胞壁的合成發(fā)生障礙，導(dǎo)致菌體細(xì)胞壁損壞，，使細(xì)胞

因滲透壓等原因發(fā)生自溶而死亡。作用于大多數(shù)革蘭氏陽性菌及部分陰性菌，是窄譜

抗菌素。酸性物質(zhì)，游離狀態(tài)不如其堿金屬鹽穩(wěn)固，干燥純凈的青霉素鹽穩(wěn)固，在溶

媒中較杉固，青霉素低溫下穩(wěn)固。青霉素在偏酸環(huán)境（pH5~7）中穩(wěn)固，pH6最穩(wěn)固，

吸濕降解。

青霉素萃取的目的原埋及影響因素：目的：由于青霉素濾液中純度很差，雜質(zhì)多，顏

色很深，不具備藥用價(jià)值只有進(jìn)行萃取才能為精制工藝提供合格原料，生產(chǎn)出符合要

用標(biāo)準(zhǔn)的青霉素。原理：青霉素在水中溶解度小易溶于有機(jī)溶劑，其鈉鹽鉀鹽易溶于

水，不溶或者難溶于有機(jī)溶劑。(故將濾液加稀硫酸醋酸丁酯使其以酸的形式萃取如

醋酸丁酯之后將碳酸鉀加入醋酸丁酯實(shí)現(xiàn)反萃取)影響因素：pH、溫度、乳化現(xiàn)象、

工藝過程及濃縮倍數(shù)、微生物污染、萃取時(shí)間、混合效果。

青霉素為什么支撐鹽而不青霉素粉的原因：1.堿金屬鹽穩(wěn)固性較游離酸形式好2、青

霉素在水中穩(wěn)固性差易水解，因而不宜做成水針劑存放，只能做成晶體形態(tài)才能長期

儲(chǔ)存

合成階段，苯乙酸或者苯乙酰胺可用作為青霉素發(fā)酵的前體。

青需素發(fā)酵的最適溫度通常認(rèn)為在25℃左右。前期操縱25-26'C左右，后期降溫操縱23ct.

青霉素合成的適宜PH6.4—6.6左右，避免超過7.0,青霉素在堿性條件下不穩(wěn)固，易水解。前期pH操縱在

5.7-6.3,中后期pH操縱6.366

通氣比通常為1：0.95o溶氧過高，菌絲生長不良或者加糖率過低，呼吸強(qiáng)度下降，影響生產(chǎn)能力的發(fā)揮

定義優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)投入

有限數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)

后，接入少量的微生物操作簡單，周期短，染

分批發(fā)酵菌種進(jìn)行培養(yǎng)，在特定菌機(jī)會(huì)少，生產(chǎn)過程與產(chǎn)率低

的條件下只完成一個(gè)生產(chǎn)品質(zhì)量容易掌握

長周期的微生物培養(yǎng)方

法

微生物培養(yǎng)到對(duì)數(shù)生長

期時(shí)，在發(fā)酵罐中不斷

操縱稀糅速率能夠使長期連續(xù)培養(yǎng)會(huì)引起

添加新鮮的培養(yǎng)基，同

連續(xù)發(fā)酵發(fā)酵過桎最優(yōu)化。發(fā)醉菌種退化，降低產(chǎn)量。

時(shí)不斷放出代謝物，使

周期長,產(chǎn)量高染菌機(jī)會(huì)增加

微生物細(xì)胞在近似恒定

狀態(tài)下生長的培養(yǎng)方式

與連續(xù)培養(yǎng)相比⑴降

低了納菌.避免了遺傳

不穩(wěn)固性。(2)最終產(chǎn)

根據(jù)菌體生長與初始培

物濃度較高，有利于產(chǎn)(1)由于沒有物料取

養(yǎng)基的特點(diǎn)，在分批培

物的分離。(3)使用范出，產(chǎn)物的積存最終導(dǎo)

養(yǎng)的某些階段適當(dāng)補(bǔ)加

分批補(bǔ)料發(fā)酵圍廣與分批培養(yǎng)相比致比生產(chǎn)速率的下降。

培養(yǎng)基，使菌體或者其

(1)解除底物抑制與葡(2)由于物料的加入增

代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)時(shí)間延

萄糖的分解阻遏效應(yīng)。加了染菌機(jī)會(huì)

長

(2)延長次級(jí)代謝產(chǎn)物

的生產(chǎn)時(shí)間。(重點(diǎn))

淀粉水解糖的方法

定義要求/缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)備注

以酸為催化

劑，在高溫而

酸解法（酸糖耐酸、耐高溫、生產(chǎn)方便、設(shè)備簡單、水解

壓下將淀粉水

化法）耐高壓的設(shè)備時(shí)間短設(shè)備生產(chǎn)能力大總之，從產(chǎn)品質(zhì)量與糖耗

解成葡萄糖的

原料出糖率來看,酶解法

方法

最好，酸解法最差。制糖

轉(zhuǎn)移性很強(qiáng)的設(shè)備多，旃本身

溫與，專一性強(qiáng)，可水解高時(shí)間來看，酶解法最長，

淀粉幽及糖化是蛋白質(zhì)，易引

酶解法（雙酶濃度淀粉乳，沏液色澤淺純酸解法最短，另外,淀粉

酶將淀粉水解起糖液過濾困

解法）凈無異味質(zhì)量高有利于充酶的特性：a-淀粉酶能

為葡萄糖的工難，時(shí)間長

分利用夠水解淀粉分子鏈的a

藝（48h）

T,4糖昔鍵,不能水解

酸施法：先用酸液化速度快，糖化可使

a-1,6糖昔鍵，但能越

酸水解成糊精用較高的淀粉乳濃度，提高

過a-1,6糖甘鍵繼續(xù)水

或者低聚糖，生產(chǎn)效率：酸田量少，產(chǎn)品

解a7.4糖背鍵.水解

在用糖化箭色澤淺，糖液偵量高

酸酶結(jié)合法沒有規(guī)律性的先后次序。

酶酸解法：先