微生物工程习题1..

微生物工程习题第一部分

1.微生物工程的研究内容是什么？

将传统发酵和现代DNA重组，细胞融合、分子修饰和改造等新技术合并发展起来的现代发酵技术。

2.工业化菌种的要求？

1）在较短周期内产生大量发酵产物的能力

2）不产生或少产生与目标产品性质相近的副产物及其他产物

3）生长繁殖能力强，有较强的生长速率

4）能够高效地将原料转化为产品

5）有利用广泛来源原材料的能力

6）对需要添加的前体物质有耐受能力

7）在发酵过程中产生的泡沫要少

8）具有抗噬菌体感染的能力

9）遗传特性稳定

3.自然界分离微生物的一般操作步骤？

标本采集→标本材料的预处理→富集培养→菌种初筛→菌种复筛→性能鉴定→菌种保藏

4.从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集？

1、增加目的菌的数量,增加筛选到目的菌的机会,减少筛选菌的工作量；

2、富集培养驯化目的菌的过程,使目的菌的产量或代谢性能不退化或得到加强.

5.菌种选育分子改造的目的？

防止菌种退化; 解决生产实际问题; 提高生产能力; 提高产品质量; 开发新产品。

6.什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中的意义？

自然选育就是不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程。

自然选育在工业生产上的意义：

自然选育可以有效地用于高性能突变株的分离。

自然选育虽然突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施。

7.什么是诱变育种？常用的诱变剂有哪些？

诱变育种，就是指用物理、化学的方法诱导个体发生基因突变，从中筛选所需的类型。

诱变剂：物理：射线。化学：亚硝酸、碱基类似物等。

8.发酵培养基的特点和要求？

特点：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需的一组营养物质和原料.

同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件.

①培养基能够满足产物最经济的合成.

②发酵后所形成的副产物尽可能的少.

③培养基的原料应因地制宜,价格低廉；且性能稳定,资源丰富,便于采购运,适合大规模

储藏,能保证生产上的供应.

④所选用的培养基应能满足总体工艺的要求,如不应该影响通气、提取、纯化及废物处

理等.

9.常用的碳源有哪些？常用的糖类有哪些，各自有何特点？

碳源:糖类（淀粉、葡萄糖、蔗糖等）、油脂（动、植物油）、有机酸（琥珀酸、柠檬酸、乳酸、乙酸等）和低碳醇（甲醇、乙醇等）.

糖类:葡萄糖,所有的微生物都能利用葡萄糖,但是会引起葡萄糖效应

糖蜜,是制糖生产时的结晶母液,它是制糖工业的副产物.主要含有蔗糖,总糖可达50%～75%.一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜.

淀粉、糊精,缺点：难利用、发酵液比较稠、一般>2.0%时加入一定的α-淀粉酶.成分比较复杂,有直链淀粉和支链淀粉等等.优点：来源广泛、价格低,可以解除葡萄糖效应.

10.什么是生理性酸性物质？什么是生理性碱性物质？

无机氮源被菌体作为氮源利用后,培养液中就留下了酸性或碱性物质,这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质,如硫酸胺,若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质,如硝酸钠.正确使用生理酸碱性物质,对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用.

11.常用的无机氮源和有机氮源有哪些？有机氮源在发酵培养基中的作用？

无机氮源氨水、氨盐和硝酸盐。.

有机氮源酵母粉、花生饼粉、黄豆饼粉、蛋白胨、棉子饼粉、麦麸、鱼粉、蝉蛹粉、玉米浆、尿素、废菌液、酒糟等.

有机氮源在发酵培养基中的作用?

有机氮源除含有丰富的蛋白质、多肽和游离氨基酸外，还含有糖类、脂肪、无机盐、维生素及某些生长因子，因而微生物在含有有机氮的培养基中表现出生长旺盛、菌丝浓度生长迅速的特点

12.什么是前体？前体添加的方式？

前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。前体使用时普遍采用流加的方法。

13.什么是产物促进剂？产物促进剂举例？

是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。

如：链霉素生产加巴比妥，赖氨酸生产加红霉素等。如加入微量的“九二O”可以促进某些放线菌的生长，缩短发酵周期，提高抗生素的产量，因此起到生长因素的作用。还有在四环素发酵中加入硫氰化苄，菌体呼吸强，糖代谢快，而抗生素合成受阻，所以降低菌体呼吸，产量就会提高。

14.培养基设计的一般步骤？

1）根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题，初步确定可能的培养基成分

2）通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分

3）当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。

15.培养基成分选择考虑的问题？

1）菌种的同化能力：碳源和氮源

2）代谢的阻遏和诱导

3）合适的C、N比

4）PH的要求

16.什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？

初级代谢产物：普遍存在于生物中的代谢类型，是与生物生存有关的，涉及能量产生和能量消耗的代谢类型。如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等.在不同种类的微生物细胞中,初级代谢产物的种类基本相同.此外,初级代谢产物的合成在不停的进行着,任何一种产物的合成发生障碍都会影响微生物正常的生命活动,甚至导致死亡。

次级代谢产物：是某些微生物为了避免代谢过程中，某种代谢产物的积累造成的不利作用，而产生的一类有利于生存的代谢类型，通常是在生长后期合成，并不是微生物生长必需的，即使在这些代谢的某个环节上发生障碍，也不会导致机体生长停止或死亡，仅仅是影响了机体合成次级代谢产物的能力

17.比耗氧速度和呼吸强度的概念？

单位重量的细胞（干重）在单位时间内所消耗的氧气，mmolO2/（g菌。H）

18.临界饱和溶氧浓度、氧饱和度的概念？

临界饱和溶氧浓度：指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。如果对产物而言，便是不影响产物合成所允许的最低浓度。

氧饱和度：发酵液中实际氧浓度/临界氧浓度

19.影响微生物需氧的因素有哪些？

细胞浓度直接影响培养液的摄氧率，在分批发酵中摄氧率变化很大，不同生长阶段需氧不同，对树生长后期达最大值。培养基的成分和浓度显著影响微生物的摄氧率，碳源种类对细胞的需氧量有很大影响，一般葡萄糖的利用速度比其他的糖要快。

20.发酵液中的体积氧传递方程？其中Kla的物理意义是什么？

P105（7-15）物理意义：容积传递系数

21.如何调节摇瓶发酵的供氧水平？

往复，频率80-120分/次，振幅8cm

旋转，偏心距转速250rpm

装液量，一般取1/10左右：

250ML 15-25ML

500ML 30ML

750ML 80ML

22.如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平？

一般认为，发酵初期较大的通风和搅拌而产生过大的剪切力，对菌体的生长有时会产生不利的影响，所以有时发酵初期采用小通风，停搅拌，不但有利于降低能耗，而且在工艺上也是必须的，但是通气增大的时间一定要把握好。

23.如何测定发酵液中的溶氧浓度，以及发酵罐的Klα?

溶解氧浓度的测定：复膜氧电极

KLa：直接测定法和动态测定法

测定KLa的方法：亚硫酸盐氧化法、取样极谱法、物料衡算法、动态法、排

气法、复膜电极法；通过改变设备参数、操作条件、发酵液性质均可调节发酵液

中的KLa。

24.发酵过程中溶氧浓度监控的意义？

检测微生物的生长状态以控制产物形成。

25.发酵过程的参数检测有什么意义？生产中主要检测到参数有哪些？

对生产过程进行定性和定量地描述，以期达到对发酵过程进行有效控制的目的

26.测定菌的生长采取哪些方法？不同种的微生物各采取什么方法合适？

测定菌的生长,既包括单个细菌的生长,这的使用电子显微镜,如果要测定群体的生长数目,可以采用使用稀释平板菌落法进行,另外也可以采用浊度测定,通过细菌在繁殖的时候会导致液体培养基变浑浊,通过浑浊的严重程度来进行测定.

27.发酵过程为什么要补料？补些什么？

在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应；可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件；还可以利用计算机控制合理的补料速率，稳定最佳生产工艺。发酵基质和缓冲液等。

补料物质：碳源；葡萄糖、饴糖、糊精、淀粉、作为消沫剂的油脂等

氮源；NH4OH、（NH4）2SO4、NaNO3、蛋白胨、花生饼粉、黄豆饼粉、

玉米浆、尿素

其他：硫酸盐、磷酸盐、前体

28.补料过多或过少对发酵有什么影响？

投料过多造成菌体细胞大量生长，无法稳定的产生发酵产物，导致菌体生产力下降，同时改变发酵液流变学性质。如果补料过少,则使菌体过早进入衰退期，引起菌体衰老和自，同样使生产力下降。

29.发酵过程中pH会不会发生变化为什么？

微生物代谢产生代谢产物，其产物可能是酸性或是碱性从而影响PH值

30.pH对发酵的影响表现在哪些方面？

1）微生物生长和生物合成

2）菌体的形态

3）生物合成途径

31.为了确定发酵的最佳pH,我们该如何实验？

将发酵培养基调节成不同的起始PH值，在发酵过程中定时测定、并不断调节PH，以维持其起始PH值，或者利用缓冲剂来维持发酵液的PH。同时观察菌体的生长情况，菌体生长达到最大值的PH即为菌体生长的最适PH

32.发酵过程的pH控制可以采取哪些措施？

（1）在基础培养基配方中考虑到维持pH的需要例如：调节C/N，加入CaCO3，使用缓冲液等。

（2）通过直接补加酸、碱来调节控制例如：硫酸、NaOH，生理酸性或碱性物质。

（3）通过中间补料来控制例如可以根据生产菌的代谢需要用改变加糖速率来控制pH, 也可通过中间补加尿素或硫酸铵等调节

33.微生物对温度要求不同的原理是什么？

不同生物中酶的种类和数量都是不同的，温度影响生物化学的酶促反应从而影响微生物的生长和产物形成

34.发酵热的定义

发酵过程中释放出来的净热量。

35.生物热的大小与哪些因素有关？

1)细胞生长周期

2)细胞呼吸强度

3)培养基成分

36.温度对发酵有哪些影响？

1）微生物细胞生长

2）发酵液的物理性质

3）生物合成的方向

37.泡沫对发酵有哪些有害之处？

1）会引起“逃液”，造成损失

2）发酵液体积减少，直接影响了收率

3）增加了杂菌污染的机会

4）泡沫液位的上下变化，使部分菌体粘附到罐顶或罐壁上，不能再回到发酵液中，使发酵液中的菌体量减少

5）泡沫形成后，泡沫中的代谢气体不容易被带走，从而使菌体的生活环境发生了改变，妨碍了菌体的呼吸，造成了代谢异常，导致菌体提前自溶。

38.发酵中泡沫形成的原因是什么？

1）外力（通气、搅拌）

2）微生物代谢

3）培养基的成分

4）培养基灭菌不当

39.对消泡剂有哪些要求？

1）具备降低液膜的机械强度和表面粘度

2）易于分散于泡沫表面上

3）具有较小的张力和较小的溶解度

4）对微生物是无毒的

40.常用的消泡剂有哪几类？

天然油脂、聚醚类、高级醇、硅酮类、脂肪酸、亚硫酸、磺酸盐

41.用于在线检测的传感器必须符合哪些要求？

用于在线检测的传感器首先在功能上要满足检测要求，要确保该仪器不会增加染菌的机会，且置于发酵罐内的探头必需能耐高温、高压蒸汽灭菌，还要能有效克服探头表面被微生物堵塞导致测量失败的问题，对于最后一个问题，目前的解决方法是使用探头可伸缩的装置。

42.pH电极的测量范围有没有限制？使用时应注意哪些问题？

pH电极的测量范围是有限制的，如：在碱性范围内pH>10 k降低，测量值偏高；在酸性范围内pH<1 k升高，测量值偏低…对于蛋白质等粘度较大的测量体系，容易在玻璃电极敏感膜上产生沉积，应设法缩短电极的沉浸时间或设法对电极表面进行清洗，工业测试中常用特制毛刷或超声波清洗电极表面。 强碱或其它对膜材料有腐蚀性的溶液，如氢氟酸溶液会破坏电极 脱水性介质，如无水乙醇、浓硫酸会破坏水合硅胶层.

43.溶氧电极能够测定液体中溶氧浓度的原理是什么？

某一溶氧浓度的溶液系统中，当在某一贵金属电极与合适的参比电极之间施加一个氧的极谱电压时，溶液中的氧就在阴极被还原。当所产生的电流于溶液中氧含量成正比时，此时的电极电流称为饱和电流，此时的电压称为极谱电压

44.发酵自控系统的硬件组成？

传感器、变送器、执行机构、转换器、过程接口和监控计算机

45.微生物生长可分为几个阶段？次级代谢产物在什么阶段开始合成？

延迟期、对数生长期、减速期、稳定期、衰亡期

次级代谢产物在稳定期合成

46.什么是Monod方程其使用条件如何？各参数的意义与求解？

当培养基中不存在抑制细胞生长的物质时

U:比生长速率

UM:比生长速率最大值

S0：限制性基质浓度

KS：饱和常数

47.什么是连续培养？什么是连续培养的稀释率？

是指在培养过程中，连续地想发酵罐中加入培养基，同时以相同流速从发酵罐中排出含有产品的培养基。

稀释率：流量与培养液体积之比

课程论文

1.查阅资料请就一种你感兴趣的微生物工程的产品的特点，目前的市场需求，生产方法进

行说明