发酵复习思考题答案Word版

《发酵工程工艺原理》复习思考题

第一章思考题：

1．何谓次级代谢产物？次级代谢产物主要有哪些种类？举例说明次级代谢产物在食品中的应用及对发酵食品的影响。

答：次级代谢产物是指对微生物的生长、繁殖分化关系不大、生理功能也不十分清楚，但可能对微生物生存有一定价值的代谢产物；

次级代谢产物主要有抗生素、生物碱、色素、毒素等；

抗生素工业的发展建立了一套完整的好氧发酵技术，大型搅拌发酵罐培养方法推动了整个发酵工业的深入发展,为现代发酵工程奠定了基础。

2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？

第二章思考题：

1．食品发酵对微生物菌种有何要求？举例说明。

●能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并能高产和稳产所需的代谢产物。

●可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。

●生长速度和反应速度快，发酵周期短。

●副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度。

●菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。

●对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵，其生产所用菌种必须符合食品

卫生要求。

例如酵母菌由于生长迅速，营养要求不要，易培养，被广泛应用于各种食品发酵

2．什么叫自然突变和诱发突变？诱变育种的实质是什么？

答：自然突变是指微生物在自然条件下产生自发变异；

诱发突变是指用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变的过程；

诱变育种的实质是基因突变。

3．突变分为哪两种类型，举例说明。

答：点突变: 碱基对置换和移码

染色体畸变: 在染色体上发生大的变化，如断裂、重复、缺失、易位和染色体数目变化等结构变化。

4．何为DNA体外重组技术？举例说明在发酵工业中的应用。

答：DNA体外重组技术就是根据需要用人工方法取得供体DNA上的基因，在体外重组于载体DNA上，再转移入受体细胞，使其复制、转录和翻译，表达出供体原有的遗传性状。

例如利用DNA体外重组技术生产人工胰岛素。

5．何为营养缺陷型？举例说明营养缺陷型的筛选方法。

答：营养缺陷型：指某一菌株丧失了合成某种营养物质的能力，在培养基中若不外加这种营养成分就不能正常生长的变异菌株。表示为“X–”。

青霉素法

6．菌种保藏的目的与核心是什么？产孢子的微生物适宜用何种保藏方法？

答：目的: 保证菌种不发生遗传变异、无污染和保持活力。

核心：人工创造条件（如低温、干燥、缺氧、和缺乏营养物质），使菌种的代谢活动处于不活动状态。

产孢子或芽孢的微生物采用适宜砂土管保藏法，例如霉菌。

7．造成菌种退化的原因是什么？生产中如何防止菌种的退化？

答：造成菌种退化的原因主要是保藏方法不妥、保藏操作不当、传代不当、培养基不适、回复突变等；

从菌种选育方法上考虑：1)进行充分的后培养及分离纯化

2)增加突变位点，减少基因回复突变的几率

从菌种保藏方式上考虑：1)尽量减少传代次数

2)选择适宜的保藏培养基

从菌种培养适宜条件上考虑：1)结构类似物抗性菌株在保藏培养基中应添加相应药物及时淘

汰回复突变细胞。

2)基因工程菌添加抗生素于培养基中防止质粒的丢失

从菌种管理的措施上考虑（复壮）：1）定期对保藏菌种分离纯化，淘汰已退化细胞；

2）定期对发酵液进行分离筛选

8．何为菌种的复壮？

答：菌种的复壮是指使衰退的菌种恢复原来优良性状。狭义的复壮是指在菌种已发生衰退的情况下，通过纯种分离和生产性能测定等方法，从衰退的群体中找出未衰退的个体，以达到恢复该菌原有典型性状的措施；广义的复壮是指在菌种的生产性能未衰退前就有意识的经常、进行纯种的分离和生产性能测定工作，以期菌种的生产性能逐步提高。

9．培养基有哪些类型？各有何种用途？发酵工业上使用最广的是哪种类型？

答：状态：固体、半固体和液体培养基。

纯度：天然培养基、合成培养基和半合成培养基

生产工艺要求：孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。

发酵工业上使用最广的是液体培养基

10.如何确定培养基的组成？生产中液体培养基的制备有哪些步骤？

答：培养基的配制原则：根据不同微生物的营养需要配制、确定合适的碳氮比、控制pH条件、控制氧化还原电位、根据原料特点确定配比；

（1）原料预处理 淀粉糖的制备、 糖蜜的预处理

（2）原料混溶

缓冲物质 主要元素原料 微量元素 生长素

↓ ↓ ↓ ↓

加底水→搅拌→搅拌均匀→搅拌均匀 → 搅拌 →搅拌均匀

（3）调节酸碱度、灭菌

11. 淀粉糖的制备方法？哪种方法制备的淀粉糖质量好？ 答：1 酸解法

优点：生产简易，设备简单，水解时间短，设备生产能力大。

缺点：设备需耐腐蚀，高温高压；副反应复杂。对原料要求高，颗粒不能大，浓度不能高，否则转化率低。

2 酶解法

优点：反应条件较温和，不需耐高温、耐压、耐酸设备；酶作用专一性强，淀粉水解副反应少，糖液纯度高，淀粉转化率高；可在较高淀粉乳浓度下水解，可采用粗原料；糖液颜色浅，纯净，无苦味，质量高，有利于糖液的精制。

缺点：反应时间较长，要求的设备较多，需专门培养酶的条件，由于酶本身是蛋白质，易造成糖液过滤困难。

3 酸酶结合法

酸酶法：先用酸水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶水解为葡萄糖。酸液化速度快，且糖化是由酶来进行，对液化要求不高，可采用较高的淀粉乳浓度，提高生产效率。

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，淀粉浓度较酸法高，生产易控制，时间短，减少副反应，糖液颜色较浅。

12．糖蜜可直接用作发酵原料吗？为什么？

答：不可以。

第三章复习思考题

1．何谓消毒、灭菌？消毒可以达到灭菌的目的吗？

答：消毒：指用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物。

灭菌：指用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物。

2．灭菌的方法主要有哪几种？其灭菌原理何在？发酵工业中为何应用最广的是湿热灭菌？ 答：工业生产上的灭菌方法有加热灭菌、化学药剂灭菌、射线灭菌等。

化学药剂灭菌、射线灭菌用于无菌间、培养室及车间空气灭菌。

加热灭菌分为：干热灭菌：火焰灭菌、烘箱灭菌

湿热灭菌：巴氏灭菌、间歇灭菌、高压蒸汽灭菌

湿热灭菌的原理：温度升高，菌死亡速率大于培养基成分破坏的速率。

①微生物的热阻

致死温度：指杀死微生物的最低温度。

致死时间：在致死温度下杀死全部微生物所需要的时间。

② 微生物的热死规律——对数残留定律

（对数残留规律公式） ③反应速度常数k

在相同温度下，k 值愈小，则此微生物愈耐热。同一种微生物在不同温度下，k 值也不相同，灭菌温度愈低，k 值愈小，温度愈高，k 值愈大。 ④培养基灭菌温度的选择

t

o N N k t log 303.2

在实际生产中为了既达到灭菌目的又较好地保存营养成分，最好采用高温快速灭菌法。

3．何谓微生物的热阻？高温短时灭菌法（HTST）的理论基础是什么？

答：热阻：微生物对热的抵抗力；

HTST理论基础——温度升高，菌死亡速率大于培养基成分破坏的速率

4．在工业生产中，影响培养基灭菌的因素有哪些？为什么？

答：培养基成分、PH值、培养中的颗粒、泡沫、温度

5．比较分批灭菌与连续灭菌的优缺点，两种灭菌方法各适用于何种场合？

答：1．连续灭菌的适用条件：大规模生产，培养基中不含有固体颗粒或泡沫较少。

优点：（1）培养基受热时间短（可在20～30s达到预定灭菌温度），营养成分破坏少；（2）质

量均匀；（3）适用于自动控制

2. 分批灭菌(实消)的适用条件：当培养基中含有固体颗粒或培养基有较多泡沫时，以采用分

批灭菌为好。对于容积小的发酵罐，连续灭菌的优点不明显，而采用分批灭菌比较方便。

优点：无需专一灭菌设备，但易发生局部过热而破坏营养成分的现象。

6．工业上空气除菌所用过滤介质（如棉花、玻璃纤维、活性炭等）的滤孔远大于菌体，为何

也能达到除菌的目的？

答：深层介质过滤除菌——空气流通过这种介质过滤层时，借助惯性碰撞、拦截滞流、静电

吸附、扩散等作用，将其尘埃和微生物截留在介质层内，达到过滤除菌目的。

7．过滤效率受哪些因素影响？如何提高除菌效率？

①过滤介质、颗粒尺寸、气体流速、静电作用等；

②当气体流速较大时，以惯性冲击为主；当气体流速低于一定值时，以截留、扩散、重力

沉降作用为主，并认为惯性冲击不去作用，此时的气体流速称为临界速度；只有静电吸引不

受外界因素的影响。

提高除菌效率：增加滤层厚度、控制适宜的气流速度

第四章复习思考题

1．在分批发酵中，按细胞生长和产物生成的关系可分为哪几种类型？举例说明。

答：Ⅰ型：生长偶联产物生成——菌体生长、碳源利用和产物形成几乎在相同时间出现高峰。

产物形成直接与碳源利用有关。

Ⅱ型：生长与产物生成部分偶联——在生长开始后并无产物生成，在生长继续进行到某一

阶段才有产物生成。产物形成间接与碳源利用有关。

Ⅲ型：非生长偶联产物生成——在生长停止后才有产物生成。产物形成与碳源利用无准量

关系。

2．何为补料分批发酵？该法主要适用在哪些场合？

答：补料分批发酵是指在分批发酵中间歇地或连续地补加（流加）新鲜培养基的方法。

优点： a.可避免一次投料过多，造成细胞大量生长，溶解氧不足，通气搅拌设备无法适应的

弊病;b. 能控制营养缺陷型菌所需营养物量，使之高效率积累产物；c. 有利于前体的补充;

d.

可实现细胞的高密度培养 e. 便于优化培养。

3．什么叫连续培养？提出连续培养的根据是什么？连续培养有何缺点？

答：连续培养是指在一开放系统中，以一定的速度向发酵罐内连续供给新鲜培养基，同时以相同速度将含有微生物和产物的培养液从发酵罐内放出，从而使发酵罐内液体量维持恒定，使培养物在近似恒定状态下生长和进行代谢活动的方法。

根据：微生物细胞的生长速度、代谢活性处于恒定状态，达到稳定高速培养微生物活产生大量代谢产物的目的。

缺点：（1）菌种在长时间培养中易变异，且容易染菌：

（2）若操作不当，新加入的培养基与原有的培养基不易完全混合。

4．在单级连续培养中，μ＝D意味着什么？

答：μ= D意味着培养液中某一瞬间菌体浓度的变化为零，即此时比生长速率等于稀释率。5．试比较连续培养生产率与分批培养生产率,说明什么情况下采用连续培养有利？

6．什么叫比生长速率？什么叫得率系数？

答：①μ—比生长速率(h-1)，即单位重量菌体的瞬时增量g/(g·h)

②细胞得率系数：菌体的生长量相对于基质消耗量的收得率。

YP/S 表示。1．谷氨酸产生菌利用糖质原料合成谷氨酸的代谢途径中有哪些关键环节？

S

X

S

S

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X

Y S

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2．作为谷氨酸产生菌，应具备哪些生理特征？

答：从菌的生理特征上，谷氨酸产生菌应具备的条件：

●生物素缺陷型，细胞膜对谷氨酸的通透性好

● CO2固定酶活性强，丙酮酸脱羧酶活性不能太强

●α-酮戊二酸脱氢酶的活性微弱或缺损

●谷氨酸脱氢酶活力高（此活性不被低浓度产物谷氨酸所抑制）

● NADPH+H+进入呼吸链能力弱

●异柠檬酸裂解酶活性不能太强，异柠檬酸脱氢酶活性强

3．简述柠檬酸的积累机制，柠檬酸产生菌需具备什么特点？

黑曲霉柠檬酸发酵机制

1.由于严格限制供给锰离子等金属离子,或筛选高浓度锰离子、锌离子等菌株，降低菌体中糖代谢合成蛋白质、脂肪酸和核酸的能力，细胞中氨离子水平增高以及不产ATP的侧系呼吸链解除对磷酸果糖激酶的反馈抑制，EMP代谢流量增大；

2.组成型的丙酮酸羧化酶不受代谢调节,保证了草酰乙酸的提供, 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A和二氧化碳固定的平衡保证了前体的供应;柠檬酸合成酶不受调节增强了柠檬酸的合成能力;

3.顺乌头酸水合酶建立的柠檬酸:顺乌头酸:异柠檬酸=90:3:7的催化平衡趋向柠檬酸的合成, 柠檬酸浓度的增加抑制柠檬酸脱氢酶的活力, 促进了柠檬酸的积累, pH降低至2.0使顺乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶失活, 更有利于柠檬酸的积累和排除.

第六章复习思考题

1．培养好氧菌和兼性需氧菌常用哪些方法？

答：可提供大量表面积的浅层培养瓶；旋转式摇瓶

2．在进行种子的扩大培养和发酵过程中，如何掌握培养基的碳氮比？

3．举例说明种龄与接种量对发酵的影响。

●种龄：是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。最佳种龄

应选择在对数生长期

●通常种龄是以处于生命力极旺盛的对数生长期，菌体量还未达到最大值时的培养时间较为合

适。时间太长，菌种趋于老化，生产能力下降，菌体自溶；种龄太短，造成发酵前期生长缓慢。

●不同菌种或同一菌种工艺条件不同，种龄是不一样的，一般需经过多种实验来确定。嗜碱性

芽孢杆菌生产碱性蛋白酶，12小时最好。

接种量：是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。

●接种量的大小决定于生产菌种在发酵罐中生长繁殖的速度，采用较大的接种量可以缩短发酵

罐中菌体繁殖达到高峰的时间，使产物的形成提前到来，节约发酵培养的动力消耗，提高设备利用率，并可减少杂菌的生长机会。

●但接种量过大或者过小，均会影响发酵。过大会引起溶氧不足，影响产物合成；而且会过多

移入代谢废物，也不经济；过小会延长培养时间，降低发酵罐的生产率。

4．最佳种龄和最佳代谢产物收获期分别在生长曲线的哪个阶段？

答：对数期和稳定期。

5．什么是发酵热、生物热？生物热的产生受哪些因素的影响？

答：发酵过程中释放出来的净热量称为发酵热；生物热是生产菌在生长繁殖过程中，本身所产生的大量的热。生物热主要是培养基中的碳水化合物、脂肪和蛋白质被微生物分解成、水以及其他物质时释放出来的。

6．以谷氨酸发酵为例，说明发酵温度、pH、通气量等环境条件对谷氨酸产生菌的影响。

7．何谓呼吸强度、耗氧速率和临界氧浓度？发酵过程中如何根据发酵需要控制溶解氧？

答：呼吸强度：单位重量干菌体在单位时间内所吸取的氧量，以Qo2表示，亦称氧的比消耗速率。

耗氧速率：单位体积培养液在单位时间内的吸氧量，以r表示，单位为[ mmolO2/ （L·h）] 临界氧浓度(C临界):各种微生物对发酵液中溶氧浓度的最低要求

8．影响氧传递速率的因素有哪些？为什么？进行摇瓶培养时，如何增加氧传递速率？

答：供氧方面的阻力：从气相主体到汽液界面的气膜传递阻力；气液界面的传递阻力；从气液界面传递到液膜的传递阻力；液相主体的传递阻力；

需氧方面的阻力：细胞或细胞团表面液膜的传递阻力；固液界面的传递阻力；细胞团内的传递阻力；细胞膜的阻力；反应阻力。

由于氧是难溶于水的气体，所以在供氧方面液膜阻力是氧溶于水时的限制因素，若使气泡和液体充分混合而产生湍动可以减少这方面的阻力。在耗氧方面，根据实验表明，液体主流和细胞壁上氧的浓度差很小，说明氧通过细胞周围液膜的阻力是很小的。所以主要阻力来自于菌丝丛内与细胞膜阻力，但搅拌可减少这方面的阻力。

增加氧的传递速率：搅拌；增加通风量，同时加大空气线速度；提高氧分压；发酵罐的体积；发酵液的物理性质。

9．哪些因素会导致发酵过程中的泡沫产生？生产上如何控制泡沫的产生？

答： 1 由外界引进的气流被机械地分散形式

2 发酵过程中产生的气体聚结而成（发酵泡沫，代谢旺盛时明显）

与通风、搅拌的剧烈程度有关；与培养基所用原材料的性质有关；

与培养基的配比、浓度和粘度有关；与发酵过程中培养液的性质及微生物的代谢有关。

第七章复习思考题

1．发酵染菌对生产有何危害？

答：发酵过程污染杂菌，会严重的影响生产，是发酵工业的致命伤。

●造成大量原材料的浪费，在经济上造成巨大损失

●扰乱生产秩序，破坏生产计划。

●遇到连续染菌，特别在找不到染菌原因往往会影响人们的情绪和生产积极性。

●影响产品外观及内在质量

2．发酵生产中引起染菌的原因有哪些？如何进行检查和判断分析？

答：设备渗漏、空气带菌、种子带菌、灭菌不彻底、技术管理不善

1、环境无菌的检查

尘埃粒子检测

无菌平板检测

2、种子及发酵液无菌状况检测

酚红肉汤培养基检测

平板划线

显微镜观察

3．生产中防止杂菌污染的措施有哪些？

答：1、防止种子带菌

●注意接种时的无菌操作

●无菌室和摇床间都要保持清洁。无菌室内要供给恒温恒湿的无菌空气，还要装紫外灯用以

灭菌，或用化学药品灭菌。

2、防止设备渗漏

●发酵设备及附件由于化学腐蚀、电化学腐蚀，物料与设备摩擦造成机械磨损以及加工制作

不良等原因会导致设备及附件渗漏。

●设备上一旦渗漏，就会造成染菌，例如冷却盘管、夹套穿孔渗漏，有菌的冷却水便会通过

漏孔而进入发酵罐中招致染菌。阀门渗漏也会使带菌的空气或水进入发酵罐而造成染菌。

●设备上的漏隙如果肉眼能看见，容易发现，也容易治理；但有的微小泄漏，肉眼看不见，

必须通过一定的试漏方法才能发现。

3、防止培养基灭菌不彻底

●培养基灭菌方法——高压蒸汽灭菌

●分批灭菌 1210C，30分钟

●连续灭菌罐温125－1300C，30－45分钟

4、防止空气引起的染菌

空气冷却器的列管穿孔泄露，冷却水会渗入到空气中，造成染菌。

棉花-活性炭过滤器长期使用会造成过滤器失效。

过滤器用蒸汽灭菌时，若被蒸汽冷凝水润湿就会降低或丧失过滤效能，灭菌完毕应立即缓慢通入压缩空气，将水分吹干。

5、发酵染菌后的措施

●染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道。

●凡染菌的罐要找染菌的原因，对症下药，该罐也要彻底清洗，进行空罐消毒，才可进罐。

●染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒，空气用甲醛熏蒸。特别，若染噬菌体，空气必须

用甲醛蒸汽消毒。

4．如何诊断发酵感染了噬菌体？有何防治措施？

答：1、必须建立工厂环境清洁卫生制度，定期检查、定期清扫，车间四周有严重污染噬菌体的地方应及时撒石灰或漂白粉。

2、车间地面和通往车间的道路尽量采取水泥地面

3、种子和发酵工段的操作人员要严格执行无菌操作规程，认真地进行种子保管，不使用本身带有噬菌体的菌种。感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇瓶间

4、认真进行发酵罐、补料系统的灭菌。严格控制逃液和取样分析和洗罐所废弃的菌体。对倒罐所排放的废液应灭菌后才可排放。

5、选育抗噬菌体的菌种，或轮换使用菌种。

6、发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到70~800C杀死噬菌体，才可排放。发酵罐周围的管道也必须彻底灭菌。

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）