发酵工程复习资料

第一章，绪论一、填空：微生物工程可分为发酵和提纯两部分，其中以发酵为主。

化学工程与发酵工程的本质区别在于化学工程利用非生物催化剂，发酵工程利用生物催化剂---酶。

二、判断：发酵产品是经微生物厌氧生物氧化过程获得的。

错三、课后思考题：1、发酵的定义：利用微生物的新陈代谢作用，把底物（有机物）转化成中间产物，从而获得某种工业产品。

（工业上定义、广义、有氧无氧均可）2、发酵流程：3、比拟放大的基本过程：斜面菌种－摇瓶试验(培养基、温度、起始pH值、需氧量、发酵时间)－小型发酵罐－中试－大规模工业生产4、发酵工程的发展经历了哪几个阶段？1.）自然发酵时期2）纯培养技术建立(第一个转折期)3）通气搅拌的好气性发酵工程技术建立(第二个转折期)4）人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术建立(第三个转折期)5）发酵动力学、连续化、自动化工程技术的建立(第四个转折期)6）生物合成和化学合成相结合工程技术建立(第五个转折期)5、微生物工业发展趋势1）、几个转变分解代谢→合成代谢自然发酵→人工控制的突变型发酵→代谢控制发酵→通过遗传因子的人工支配建立的发酵（如工程菌）2）、化学合成与生物合成相结合3）、大型、连续化、自动化发酵发酵罐的容量可达500t，常用的也达20-30t。

4）、人工诱变育种和代谢控制发酵微生物潜力进一步挖掘，新菌株、新产品层出不穷。

5）、原料范围不断扩大石油、植物淀粉、天然气、空气、纤维素、木质素等6、举例说明微生物工业的范围酿酒工业（啤酒、葡萄酒、白酒）食品工业（酱、酱油、食醋、腐乳、面包、酸乳）有机溶剂发酵工业（酒精、丙酮、丁醇）抗生素发酵工业（青霉素、链霉素、土霉素等）有机酸发酵工业（柠檬酸、葡萄糖酸等）酶制剂发酵工业（淀粉酶、蛋白酶等）氨基酸发酵工业（谷氨酸、赖氨酸等）核苷酸类物质发酵工业（肌苷酸、肌苷等）维生素发酵工业（维生素B12、维生素B2等）生理活性物质发酵工业（激素、赤霉素等）名贵医药产品发酵工业（干扰素、白介素等）微生物菌体蛋白发酵工业（酵母、单细胞蛋白）微生物环境净化工业（利用微生物处理废水等）生物能工业（沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等能源物质）微生物治金工业（微生物探矿、治金、石油脱硫等）第二章发酵基础知识1、写出生产以下产品的主要菌种：啤酒（啤酒酵母）、黄酒（霉菌（根霉、曲霉）、酵母菌、细菌）、味精（谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌）、柠檬酸（黑曲霉）、食醋（霉菌、酵母菌、醋酸菌）、酸奶（乳酸菌（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳酸链球菌））2、发酵工艺控制中，主要应监控温度、pH值、溶解氧、泡沫、氧化还原电位等。

3、概念：单菌发酵: 现代发酵工业中最常见，传统发酵工业中很难实现。

混合菌发酵: 自然发酵和人工接种发酵液态发酵: 发酵基质呈流动状态，如啤酒发酵、柠檬酸发酵等。

固态发酵: 发酵基质呈不流动状态。

如固态酱油发酵、米醋发酵、大曲酒（白酒）发酵等。

半固态发酵: 发酵基质呈半流动状态，如黄酒发酵、传统稀醪酱油发酵等。

4、发酵产品主要类型微生物菌体、代谢产物、酶5、如何理解：传统工艺，原料决定菌种；现代工艺，菌种决定原料？传统工艺，原料决定菌种：传统工艺中，发酵原料是一种选择培养基。

传统工艺就是利用这种选择作用，把自然界带入的各种野生菌，在发酵基质上进行选择富集培养，这些微生物生长和代谢的结果可生产出有特殊风味的食品。

现代工艺，菌种决定原料：在使用纯种发酵剂前，我们必须对原料进行灭菌，以防止其他杂菌对发酵的干扰。

6、发酵产品主要有哪些附加值1）发酵有利于食品保藏食品发酵后，改变了食品的渗透压、酸度、水的活性等，从而抑制了腐败微生物的生长，有利于食品保藏。

2）发酵产品有保健作用有些食品经过微生物发酵后，不仅能产生酸类和醇类等，还能产生某些抗菌素可抑制致病菌和肠内腐败菌。

3）有些发酵食品还具有预防心脑血管疾病、整肠、改善便秘、降低胆固醇、增加免疫功能和抗癌等功能。

4）发酵增加了食品的营养价值一方面，发酵通过微生物对营养物质的降解作用，有利于营养物质的消化吸收。

另一方面，食品经过发酵后可以提高某些营养组分如蛋白质的含量，并提高其吸收率，甚至通过微生物的发酵作用，还可以产生一些维生素。

第三章微生物工业菌种的选育与扩大培养1、菌种选育指按照生产要求，根据微生物遗传变异理论，利用自然菌种筛选、人工诱变育种、代谢控制育种或基因重组定向育种等方法得到优良菌种的工作。

2、微生物菌种保藏的常用方法有斜面低温保藏法、低温冰箱保藏法、冷冻干燥保藏法、石蜡油封保藏法、硅胶保藏法和液氮超低温保藏法等。

3、高丝氨酸缺陷型菌株由于缺乏高丝氨酸脱氢酶，不能合成高丝氨酸，从而走另一代谢途径，使赖氨酸大量积累。

4、三级发酵流程斜面菌种→一级种子摇瓶培养→二级种子罐培养→三级种子罐培养→发酵罐5、菌种发展总趋势，如何理解发酵菌→氧化菌野生菌→变异菌自然选育→代谢控制育种诱变育种→基因重组定向育种6、工业菌种选育的定义、方法定义：按照生产要求，根据微生物遗传变异理论，利用自然菌种筛选、人工诱变育种、代谢控制育种或基因重组定向育种等方法得到优良菌种的工作。

方法：自然选育、生产育种、抗噬菌体菌株的选育、诱变育种、代谢控制育种、基因重组定向育种7、工业菌种衰退的定义、防止方法定义：指菌种整体在多次接种传代过程中逐渐造成生产能力降低，表现为发酵力（如对培养基的利用）或繁殖力（如孢子的产生）下降或发酵产物得率降低的现象。

防止方法：作好菌种保藏工作、尽可能使每次培养条件适合而一致、尽量减少传代次数、应使用幼龄菌培养8、菌种复壮的概念与方法概念：狭义：在菌种已衰退情况下，通过纯种分离和生产性能测定等方法，从衰退群体中找出少数未衰退的个体，以恢复原有典型性状的措施。

广义：在菌种未衰退前经常有意识地进行纯种分离和生产性状测定工作，以期从中选择到自发的正变个体。

方法：单细胞菌株分离法、沸水筛选法、改变培养条件法、通过宿主体复壮、诱变处理法9、工业菌种保藏原则与方法原则：挑选优良纯种，最好是休眠体（如孢子、芽孢等），创造一个最有利于休眠的环境条件（如低温、干燥、缺氧、营养物质缺乏等），就可以达到菌种保藏的目的。

同时，作为可行的方法，还要考虑方法的经济和简便。

方法：斜面低温保藏法、低温冰箱保藏法、石蜡油封保藏法、砂土保藏法、冷冻干燥保藏法、液氮超低温保藏法10、工业菌种扩大培养工艺与级数工艺：斜面→摇瓶→种子罐→发酵罐斜面菌种→一级种子摇瓶培养→二级种子罐培养→发酵罐（二级）尽量采用二级发酵斜面菌种→一级种子摇瓶培养→二级种子罐培养→三级种子罐培养→发酵罐（三级）第四章发酵培养基的设计1、实验室最常用培养基是（ B ）A、天然培养基B、组合培养基C、半组合培养基2、一般来说，发酵培养基要求（B）A、碳源丰富B、氮源丰富C、原料精细3、在微生物工业菌种筛选中最常用的是（B），在食品或环境等微生物指标检测中常用（A ）A、鉴别培养基B、选择培养基C、液体培养基4、制备固体培养基时需在液体培养基中加入1.5-2.0 % 琼脂。

5、培养基种类按成分不同划分：天然培养基，半组合培养基，组合培养基按物理状态不同划分：固体培养基，半固体培养基，液体培养基，脱水培养基按功能不同划分：选择培养基，鉴别培养基按培养目的不同划分：种子培养基，孢子培养基，发酵培养基6、发酵培养基设计的原则“投其所好”明确目的☆用于培养菌体种子的培养基营养应丰富，氮源含量较高；☆用于生产代谢产物的发酵培养基氮源一般应比种子培养基低，若代谢产物是次级代谢产物，要考虑是否加入特殊物质；☆工业生产发酵培养基，应选择来源广泛、价格低廉的原料。

7、发酵培养基设计的基本步骤调查研究，培养基成分的确定，发酵条件的确定，补料，不断完善8、代粮发酵主要原料野生植物淀粉、野生植物纤维、木屑水解物、石油原料与产品（如石蜡、醋酸、乙醇等）、空气原料（碳酸气）9、前体物质、促进剂的概念在有些氨基酸、核苷酸、抗生素等发酵中添加一些特殊物质能获得较高的产率，它们在发酵中主要起避免反馈抑制、作为产物的前身等作用，这些特殊物质称为前体物质。

在氨基酸、抗生素和酶制剂发酵过程中，可以在发酵培养基中加进某些对发酵起一定促进作用的物质，称为促进剂。

10、促进剂作用原理（以抗生素生产为例）起生长因素作用、推迟菌体自溶、抑制了某些合成其它产物途径而使之向所需产物途径转化、降低了产生菌的呼吸、改变发酵液的物理性质，改善通气效果、与产物结合，防止反馈抑制11、抗生素的用途治疗人类各种病症(如肺结核) ，用于饲料工业的添加剂(注意用量)，食品工业的冷藏、冷冻的保存剂，防治农作物病虫草（农用抗生素）12、抗生素提纯主要方法吸附法，溶媒萃取法，离子交换法，沉淀法13、新抗生素生产工业化途径抗生素生产菌株的分离及筛选→抗生性药理试验→生成新抗生素的确证→工业化阶段第五章发酵培养基的制备1、淀粉水解糖制备中,酸酶结合法可分为酸酶法与酶酸法,对于杂质较多原料,宜采用法,对于颗粒较坚硬原料,宜采用酶解法法,在工业生产中,综合考虑各方面因素，较多选择酸酶结合法。

2、发酵前对糖蜜进行稀释、酸化、灭菌及澄清等过程称为糖蜜前处理。

3、概念淀粉水解糖：在工业生产上将淀粉水解为以葡萄糖为主的水解液的过程称为淀粉水解糖的制备，制得的水解液称为淀粉水解糖。

液化：利用a-淀粉酶将淀粉液化转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加的过程糖化：利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖的过程糖蜜预处理：发酵前对糖蜜进行稀释、酸化、灭菌及澄清等过程4、结合淀粉水解糖的制备方法与各自优缺点，思考实际生产中，该如何对方法进行选择从水解糖液的质量和降低糖耗、提高原料利用率来说，选择酶法；从水解速度来说，选择酸法；综合考虑各方面因素，选择酸酶结合法，尤其是酶酸法。

5、甘蔗糖蜜与甜菜糖蜜的主要区别①甜菜中蔗糖较多，而转化糖含量极少，但总糖量接近。

②甘蔗糖蜜呈微酸性，而甜菜糖蜜则呈微碱性。

③甜菜糖蜜中总氮量较丰富。

6、糖蜜作为发酵原料的适用性a 含糖量很高。

b 主要含非结晶糖，回收困难。

c 含大量的可发酵性糖，无需糖化。

7、谷氨酸发酵糖蜜预处理的方法与各自原理（1）活性炭处理法活性炭有吸附作用，可用以除去过量的生物素。

（2）树脂处理法甜菜糖蜜可用非离子型脱色树脂处理，以吸附生物素。

（3）亚硝酸处理法用亚硝酸处理糖蜜以破坏生物素。

第六章糖嫌气性发酵产物积累机制1、糖酵解与巴斯德效应的三个关键酶均是己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。

2、在啤酒生产中，水酒之血，麦芽酒之肉（骨），酒花被喻为酒之眼，酒种被喻为酒之魂。

3、葡萄糖经EMP途径生成丙酮酸，在厌氧条件下，在酵母菌作用下继续生成酒精，在乳酸菌作用下继续生成乳酸。

4、概念发酵机制：指微生物通过其代谢活动，利用基质合成人们所需要的产物的内在规律。