生物制品工艺学12月考试复习资料

1、菌株分离：就是将一个混杂着各种微生物的样品通过分离技术区分开，并按照实际要求和菌株的特性采取迅速、准确、有效的方法对他们进行分离、筛选，进而得到所需微生物的过程。

2、筛选：是指一种以多数物质中按预定目标就某种具有特定性质的物质进行精选的操作过程。

3、工业菌种的育种：是运用遗传学原理和技术对某个用于特定生物技术目的的菌株进行的多方位的改造。通过改造，可使现存的优良性状强化，或去除不良性质或增加新的性状。

4、菌种的复壮：狭义的复壮是一消极措施，一般指对已衰退的菌种进行复壮；广义的复壮是一积极的措施，即在菌种的生产性状未衰退前就不断进行纯种分离和生产性状测定，以在群体中获得生产性状更好的自发突变株。

5、种子扩大培养：指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。

6、培养基：是供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）以及维生素和水等。

7、前体物质：指某一代谢中间体的前一阶段的物质。

8、生长因子：凡是微生物生长不可缺少的微量有机物质都称为生长因子。

9、分批培养：是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。

10、补料分批培养：介于分批培养和连续培养之间的培养方法。在微生物或动植物细胞培养过程中，随着营养物质消耗，间歇或连续地添加营养成分或新鲜培养基，但不同时收获培养液。

11、连续培养：又称连续发酵，指在分批式液体深层培养至微生物对数后期时，以一定的流速向发酵罐中连续添加灭菌的新鲜液体培养基，同时以相同的流速自发酵罐中排出发酵液的发酵方法。

12、发酵热：是发酵过程中释放出来的净热量。各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。

13、初级代谢产物：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动必需的物质和能量。如蛋白质、核酸等。

14、次级代谢产物：是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，如抗生素、毒素、激素、色素等。

15、淀粉的液化：利用化学或生物催化剂，在具有一定量的水和一定的温度条件下，使淀粉分子断裂而变成较小分子，使淀粉糊的粘度显著下降而成为流动性较好的流体的过程。主要有酸法和酶法。

16、代谢控制发酵：用人工诱变的方法，有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积累产物。

17、抗生素：是由微生物或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。

18、热原：是在生产过程中由于被污染后由杂菌所产生的一种内毒素。热原注入体内引起恶寒高热，严重的引起休克。

19、前体：能被微生物直接利用，以构成次级代谢产物结构的一部分，而其本身结构没

有大的变化，这种物质称为前体。

20、介质过滤除菌：是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。一般是棉花、活性炭，也有采用玻璃纤维、焦炭等。

21、同型发酵：是葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸，丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的催化下还原为乳酸的过程。理论转化率为100%，实际转化率80%以上。

22、异型发酵：是某些乳酸细菌利用HMP途径，分解葡萄糖为5-磷酸核酮糖，再经差向异构酶作用变成5-磷酸木酮糖，然后经磷酸酮解酶催化裂解，生成3-磷酸甘油醛和乙酰磷酸。 3-磷酸甘油醛经EMP途径后半部分转化为乳酸。理论转化率为50%。

1、筛选菌种的性能鉴定一般采用两步法，即初筛和复筛，经过多次重复筛选，直到获得1～3株较好的菌株，供发酵条件的摸索和生产试验，进而作为育种的出发菌株。

2、工业菌种育种的方法诱变、基因转移、基因重组。

3、菌种保藏的方法有冷冻保藏、干燥保藏、低温保藏、传代保藏、悬液保藏法。对于重要的菌种，应该选用不同的保藏方法保藏，以避免菌种丢失，其主要保藏原理降低微生物的代谢水平或使其处于休克状态，所以低温，少水环境均可或者两者兼用.

4、发酵过程的主要控制要测量的参数可以分为物理参数、化学参数以及生物参数。

5、培养基组成物质按化学成分分为：合成培养基、天然培养基。按物理性质分为：固体，液体。按用途分为：选择性培养基、鉴别培养基、富集培养基等

6、发酵生产中的培养基往往是依据生产流程和作用分为斜面培养基、种子培养基、发酵培养基

6、培养基的组成物质有碳素化合物、氮素化合物、水、微量元素(无机盐类) 、生长因子。

7、有机氮源：花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟等。无机氮源：铵盐、硝酸盐、氨水等。8、发酵工业中为保证纯种培养，在生产菌种接种培养之前，要对培养基、空气系统、消泡剂、流加物料、设备、管道进行灭菌；还要对生产环境进行消毒，防止杂菌和噬菌体的大量繁殖。

9、发酵工业中除菌的方法有培养基的加热灭菌（包括常压或蒸汽高压加热法）、空气

的过滤除菌、紫外线或电离辐射、化学药物灭菌。

10、过滤介质一般是棉花、活性炭，也有采用玻璃纤维、焦炭等。

11、一般来说，微生物学的生长和培养方式可以分为：分批培养、连续培养、补料分批培养

12、根据菌体生长、繁殖的关系将合成代谢产物分为初级代谢产物和次级代谢产物。

13、柠檬酸发酵的糖质原料有薯类：甘薯、薯干、木薯、木薯干、马铃薯、薯渣；谷类：玉米、小麦、面粉、大米；淀粉：谷类与薯类加工的淀粉；砂糖：白砂糖、赤砂糖、糖蜜；淀粉糖：淀粉水解糖(单糖、双糖、糊精、葡萄糖母液)；果实、粮食加工下脚料：各种含糖果实、糖食加工的下脚料等。

14、抗生素的发酵培养基主要成分包括碳源、氮源、无机盐类、微量元素、生长因子和前体。

15、柠檬酸的生物合成途径是葡萄糖经EMP、HMP途径降解生成丙酮酸，丙酮酸一方面氧化脱羧生成乙酰CoA，另一方面经CO2固定化生成草酰乙酸，草酰乙酸与乙酰CoA缩合生成柠檬酸。

16、发酵过程中常用的化学消泡剂主要有天然油脂：玉米油、豆油、棉籽油等；聚醚类：

聚氧丙烯甘油（GP）、聚氧乙烯氧丙烯甘油（GPE），它们以一定的比例配制的消泡剂称泡敌；高级醇和酯类：十八醇、聚二醇等；硅酮类：最常用的是聚二甲基硅氧烷，也称二甲基硅油。它表面能低，表面张力也较低，在水及一般油中的溶解度低且活性高。

1、发酵工业对菌种的要求？

答：①能在廉价原料制成的培养基上生长，且生成目的产物产量高、易于回收；②生长较快，发酵周期短；③培养条件易于控制；④抗噬菌体及杂菌污染的能力强；⑤菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定；⑥对放大设备的适应性强；⑦菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。

2、诱变育种步骤

答：①出发菌株的选择；②处理菌悬液的制备；③诱变处理；④中间培养；⑤分离和筛选。

3、调节溶氧速率的方法？

答：①调节通气量；②调节氧的分压：富氧，增加空气压力；③调节气液接触时间：增加液位高度，增设挡板；④调节气液接触面积：提高搅拌速率，空气分布管及其直径；

⑤调节培养液的特性：粘度、表面张力、菌体浓度，离子浓度。

4、简述种子培养基的目的及其特点？

答：培养种子的目的：扩大培养，增加细胞数量；同时也必须培养出强壮、健康、活性高的细胞，为了使细胞迅速进行分裂或菌丝快速生长。

种子培养基特点：①必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子；

②种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源；③种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。

5、培养基中微量元素的主要作用是什么？

答：微量元素(无机盐类)是微生物生命活动所不可缺少的物质。主要作用是：①构成菌体成分；②作为酶活性基的组成部分或维持酶的活性；③调节渗透压、pH值、氧化还原电位等；④作为自养菌的能源。

6、用工艺流程图表述发酵生产中制备无菌空气的过程？

答：空气→高空取气管→除尘器→空气压缩机→贮气罐→一级冷却器→油水分离器→二级分离器→除雾器→加热器→总过滤器→分过滤器→无菌空气

7、简述纤维介质阻留微粒的机制？

答：①阻拦截留：微粒随空气气流向前运动，当气流为层流时，随气流运动的粒子在接近纤维表面的部分由于与过滤介质接触而被纤维吸附捕集，这种作用称之为阻拦截留。空气流速愈小，纤维直径愈细，阻拦截留作用愈大。但是在介质过滤的除尘除菌中，阻拦截留并不起主要作用。

②惯性碰撞截留：空气气流流速大时，气流中的微粒具有较大的惯性力。当微粒随气流以一定速度向纤维垂直运动因受纤维阻挡而急剧改变运动方向时，由于微粒具有的惯性作用使它们仍然沿原来方向前进碰撞到纤维表面，产生摩擦粘附而使微粒被截留在纤维表面，这种作用称惯性碰撞截留。截留区域的大小决定于微粒运动的惯性力，所以，气流速度愈大，惯性力大，截留效果也愈好。

③布朗扩散运动：直径小于1μ的微粒在运动中往往产生一种不规则的布朗运动，使微粒间相互凝集成较大的粒子，从而发生重力沉降或被介质截留。但是这种作用只有在气流速度较低时才较显著。

④重力沉降作用机理：重力沉降是一个稳定的分离作用，当微粒所受的重力大于气流对

它的拖带力时，微粒就容易沉降。

⑤静电吸附作用机理：干空气对非导体的物质相对运动磨擦时，会产生诱导电荷，纤维和树脂处理过的纤维，尤其是一些合成纤维更为显著。

8、引起发酵液pH上升或者下降的因素有那些？

答：（1）引起pH下降的因素：○1培养基中碳氮比例不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量，或者中间补糖过多加之溶解氧不足，致使有机酸大量积累。○2消泡油加的过多。○3生理酸性物质的存在，氨被利用，pH下降。

（2）引起pH上升的因素：○1培养基中碳氮比例不当，氮源过多，氨基氮释放，使pH 上升○2生理碱性物质的存在。○3中间补料中氨水或尿素等碱性物质加入过多使pH上升。

9、pH值调节和控制的方法有哪些？

答：①调节培养基的原始pH值，或加缓冲溶液（如磷酸盐）制成缓冲能力强、pH值变化不大的培养基，或使盐类和碳源的配比平衡。

②可在发酵过程中加入弱酸或弱碱进行pH值的调节，进而合理地控制发酵条件；也可通过调整通风量控pH值。

③采用生理酸性铵盐作为氮源时，由于NH+4被微生物细胞利用后，剩下的酸根会引起发酵液pH值的下降，在培养液中可加入碳酸钙来调节pH值。

④在发酵过程中根据pH值的变化可用流加氨水的方法来调节，同时又可把氨水作为氮源供给。最好是采用自动控制连续流加方法。

⑤如果仅用酸或碱调节pH值不能改善发酵情况时，进行补料是一个较好的办法，它既调节了培养液的pH值，又可补充营养，增加培养液的浓度和减少阻遏作用，进一步提高发酵产物的产率。

⑥以尿素作为氮源进行流加调节pH值，是目前国内味精厂普遍采用的方法。尿素流加引起的pH值变化有一定的规律性，易于控制操作。由于通风、搅拌和微生物细胞内脲、酶的作用使尿素分解放出氨，使pH值上升；氨被微生物利用和形成代谢产物，使pH值降低，再次反复进行流加就可维持一定的pH值。

10、说说过多的持久性泡沫会给发酵带来哪些不利影响？

答：①使发酵罐的装填系数减少；②造成逃液，导致产物的损失；③泡沫“顶罐”有可能使培养基从搅拌的轴封渗出，增加了染菌的机会；④由于泡沫的液位变动，以及不同生长周期微生物随泡沫漂浮或粘附在罐盖或罐壁上，会使微生物生长的环境发生了改变，影响了微生物群体的效果，增加微生物群体的非均一性；⑤影响通气搅拌的正常进行，妨碍了微生物的呼吸，造成发酵异常，导致最终产物产量下降；⑥使微生物菌体提早自溶，这一过程的发展又会促使更多的泡沫生成；⑦为了将泡沫控制在一定范围内，就需加入消泡剂，将会对发酵工艺和产物的提取带来困难。

11、化学消泡的原理？

答：①化学消泡剂是表面活性剂，消泡剂本身的表面张力相对于发酵液来说是比较低的，一旦接触到气泡的表面，将会使气泡膜局部的表面张力降低，力的平衡受到破坏，因而使气泡破裂或合并，最后导致泡沫破裂。

②当泡沫表面层存在着极性的表面活性物质而形成双电层时，加入带相反电荷的表面活性剂，可以降低膜的弹性（机械强度），或加入某些具有强极性的物质与起泡剂争夺液膜上的空间，并使液膜的机械强度降低，进而促使泡沫破裂。

③当泡沫的液膜具有较大的表面黏度时，加入某些分子内聚力较弱的物质，可降低膜的表面黏度，从而促使液膜的液体流失而使泡沫破裂。

12、柠檬酸、乳酸、核酸、氨基酸、抗生素的主要生产菌种

答：柠檬酸的生产菌种：黑曲霉。

乳酸的生产菌种：德氏乳杆菌是乳酸生产常用乳酸菌。

核酸的生产菌种：发酵法生产核酸的产生菌主要有：枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、产氨短杆菌及其变异株。

氨基酸的生产菌种：

①谷氨酸生产菌主要是：棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属中的细菌。

②赖氨酸生产菌主要是：黄色短杆菌，乳糖发酵短杆菌，谷氨酸棒杆菌。

抗生素的生产菌种：

国内的青霉素的生成菌种分为：丝状菌（黄孢子丝状菌、绿孢子丝状菌）;球状菌（白孢子球状菌、绿孢子球状菌）。我国生产上采用的是绿色丝状菌。链霉素的产生菌是灰色链霉菌、比基尼链霉菌、灰肉链霉菌。四环素的产生菌是金色链霉菌、龟裂链霉菌。

13、简述黑曲霉中柠檬酸的积累机制主要概括为哪些方面？

答：①Mn2+缺乏，抑制了蛋白质合成导致细胞内NH4+水平升高和一条不产生ATP的呼吸链，这两方面因素分别解除了柠檬酸和ATP对PFK的代谢调节，促进EMP途径畅通；

②由结构型的丙酮酸羧化酶提供草酰乙酸；

③一旦柠檬酸的浓度升高，就会抑制异柠檬酸脱氢酶，从而进一步促进柠檬酸自身积累。

14、简述柠檬酸发酵的主要控制点？

答：①EMP畅通无阻：控制Mn2+ ，提高NH4+ ，解除柠檬酸对PFK的抑制。控制溶氧，防止侧系呼吸链失活；

②通过CO2固定反应生成C4二羧酸，强化这一反应；

③柠檬酸后序的酶的酶活性丧失或很低，控制培养基中的Fe2+ 的浓度。

15、简述糖蜜的预处理方法？

答：糖蜜预处理：生产上主要采用黄血盐法和石灰硫酸法，目的是去除金属离子和部分蛋白质，以及用树脂处理法降低生物素的含量，以免影响氨基酸的积累。

①黄血盐处理法：糖蜜稀释至400Bx，加入糖蜜质量0.1-0.45%的黄血盐，升温至95℃，维持30min，打入澄清罐，4h后吸取上清液，配制发酵液。

②石灰硫酸法：糖蜜稀释至400Bx，加入生石灰，糖蜜质量的1％，调pH至9－10，在70－80℃通风搅拌15min，然后用硫酸调pH至3－4.5，静止4h吸取上清液，配制发酵液。

16、试述淀粉两次加酶喷射液化工艺过程（包括工艺流程及操作说明）？

答：工艺流程：调浆------配料-----一次喷射液化-----液化保温------二次喷射------高温维持------二次液化------冷却------（糖化）

在配料罐内，将淀粉加水调浆成淀粉乳，用Na2CO3调pH，使pH值处在5.0-7.0之间，加入0.15%的氯化钙作为淀粉酶的保护剂和激活剂，最后加入耐高温α-淀粉酶，料液经搅拌均匀后用泵打入喷射液化器，在喷射器中出来的料液和高温蒸汽直接接触，料液在很短时间内升温至95-97℃，此后料液进入保温罐保温60min，温度维持在95-97℃，然后进行二次喷射，在第二只喷射器内料液和蒸汽直接接触，使温度迅速升至145℃以上，并在维持罐内维持该温度3-5min左右，彻底杀死耐高温α-淀粉酶，然后料液经真空闪急冷却系统进入二次液化罐，将温度降低到95-97℃，在二次液化罐内加入耐高温α-淀粉酶，液化约30min，用碘呈色试验合格后，结束液化。