发酵工程复习题

复习A
1. 发酵过程中异常现象（发酵液转稀、发酵液过浓、耗糖缓慢、pH不正常）处理措施？
（1）发酵液转稀：适时补入适当碳源或氮源促使繁殖新菌体；
（2）发酵液过浓：补入10%无菌水，使菌液浓度下降、粘度下降，改善发酵条件；
（3）耗糖缓慢：补入适量合适的氮源、磷盐，提高发酵温度、风量；
2. Monod(莫诺)方程表明了什么和什么的重要关系？简介Monod(莫诺)方程？
比生长速率和生长基质浓度的关系。

内涵：当温度、pH恒定时，u随特定的S变化。

3. 补料分批发酵技术的特点, 与分批发酵，连续发酵的区别？
特点：（1）由于机制的缓慢补入，既满足了微生物生长和产物合成的持续需要，又避免了由于基质过量引起的各种调控效应，从而能使产率获得很大提高；
（2）补料技术本身提高：少次多量→少量多次→流加→微机控制流加；
区别：（1）区别于分批发酵技术：由于补加物料，补料分批发酵系统不再是封闭系统；
（2）区别于连续发酵技术：补料分批系统并不是连续地向外放出发酵液，罐内的培养液体积（V）不再是个常数，而是随时间（t）和物料流速（F）而变化的变量（变体积操作）。

4. 通风发酵设备中的机械搅拌发酵罐必须满足的基本条件？
（1）发酵罐应具有适宜径高比；
（2）能承受一定压力；
（3）发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合；
（4）具有足够的冷却面积；
（5）罐内应尽量减少死角；
（6）搅拌器的轴封应严密。

5. 发酵液pH对发酵的影响包括哪些方面？
（1）影响酶活力；
（2）影响细胞膜所带电荷的状态，改变膜的渗透性，影响对营养的吸收利用；
6. 比底物消耗速率方程？
Qs=Qsmax·S/Ks+S
7. 补料分批发酵的适用范围？
（1）高菌体浓度培养系统；
（2）存在高浓度底物抑制的系统，通过添加底物降低抑制；
（3）存在crabtree效应的系统；
（4）受异化代谢物阻遏的系统；
（5）利用营养突变体的系统；
（6）希望延长反应时间或补充损失水分的系统。

8. 优良的发酵装置应具有的基本特征包括哪些内容？
（1）避免将需蒸汽灭菌的部件与其它部件连接，因为即使阀门关闭，细菌也可在阀门内生长；
（2）尽量减少法兰连接，因为设备震动和热膨胀会引起连接处的移位，导致染菌，应全部焊接结构，消除积蓄耐灭菌物质；
（3）防止死角、裂缝等一类情况，以避免固体物质在此堆积，形成使杂菌获得热抗性的环境‘
（4）发酵系统的某些部分应能单独灭菌；
（5）与反应器相同的任何连接应采用蒸汽加以密封，取样口在不取样时也要一直通蒸汽；
9. 控制发酵过程pH的方法？
（1）培养基中适当添加生理酸性盐或生理碱性盐;
（2）培养基中适当添加缓冲剂；
（3）自动检控；
（4）补料。

10. 生长关联型产物合成动力学方程？
dP/ dt =αμX
11. 简介单罐连续发酵
通常先要进行一段时间的分批发酵.当反应器中的细胞浓度达到一定程度后,以恒定的流量向反应器中流加培养基,同时以相同流量取出发酵液,使反应器内的发酵液体积保持恒定.如果在反应器中进行充分的搅拌,则培养液中各处的组成相同,并且也与流出液的组成相同,成为一个连续流动搅拌罐反应器(CSTR)｡12. 简介灭菌工程中的对数残留定律
微生物的死亡速率与任一瞬时残留的活菌数成正比，即dN/dt = KN。

13. 发酵过程中泡沫的控制？
（1）机械消沫：浆式消磨器、伞形旋风分离器、超声波；
（2）加消沫剂；
（3）工艺控制。

14. 简介部分生长关联型产物合成动力学方程？
dP/ dt =αμX +βX
第一阶段为菌体生长阶段, 菌体生长与基质消耗成正比, 无产物生成。

第二阶段为产物合成阶段，产物的合成, 菌体的生长和基质的消耗成正比, 但菌体生长量比前一阶段要小。

15. 连续发酵的特点？
在连续培养过程中，微生物细胞所处的环境条件，如营养物质的浓度、产物的浓度、pH值以及微生物细胞的浓度、比生长速度等可以自始至终保持不变。

16. 简介固体、酵母和深层发酵用空气的除菌方法及设施？
（1）热杀菌：压缩机、空气冷却器；
（2）辐射杀菌；
（3）静电除菌：升压变压器、整流器；
（4）过滤除菌：过滤器、过滤介质。

17. 固体发酵与液体发酵的区别？
复习B
1．发酵过程中溶解氧的控制措施？（从供氧和需氧量方面考虑）
（1）供氧方面：提高氧气溶解的推动力；
（2）需氧方面：控制最适菌体浓度，使需要的溶解氧量小于供给的溶解氧量。

2．什么是分批发酵、补料分批发酵和连续发酵？
分批发酵是指生物反应器的间歇操作, 在发酵过程中,除了不断进行通气(好氧发酵)和为调节发酵液的pH而加入酸碱溶液外, 与外界没有其它物料交换。

补料分批发酵是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统中补加一定物料的培养技术。

通过向培养系统中补充物料，可以使培养液中的底物浓度较长时间地保持在一定范围
内，即保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，从而达到提高容量产率，产物浓度和得率的目的。

连续发酵是指以一定的速度向培养系统内添加新鲜的培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使培养系统内培养的液量维持恒定，使微生物细胞能在近似恒定状态下生长的微生物培养方式。

3．由于基因工程菌具有自身特点，在进行微生物发酵工程时应注意考虑哪些因素？
（1）培养装置；
（2）培养基和高密度发酵；
（3）菌株和质粒的稳定性。

4．什么是高细胞浓度培养技术？高细胞浓度培养技术的原理是什么？进行高细胞浓度培养需要解决的关键问题？进行高细胞浓度培养常用的方法？
5．生物反应器的类型
（1）厌氧发酵：厌气发酵罐
（2）好氧发酵：
①机械搅拌：A循环式：伍氏发酵罐、泵循环发酵罐、文氏管发酵罐
B非循环式：通用式发酵罐
②通风搅拌：A循环式：空气带升式发酵罐
B非循环式：排管式发酵罐6．通过Fin和Fex 来介绍分批发酵、补料分批发酵和连续发酵各自的特点？
（1）分批发酵Fin=Fex=0
（2）补料分批发酵Fin≠Fex
（3）连续发酵Fin=Fex≠0
7．大规模微生物发酵工程生产, 选择菌种应遵循的原则是什么？（微生物发酵工程对微生物菌种的要求主要包括哪些内容）
（1）能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并生成所需的代谢产物，产量高；
（2）可以在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需酶活力高；
（3）生长速度和反应速度较快，发酵周期短；
（4）根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型变株；
（5）选育抗噬菌体能力强的菌种，使其不易感染噬菌体；
（6）菌种不易退化变异，保证发酵生产和产品质量的稳定；
（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，以保证安全。

8．在灭菌过程中，影响培养基灭菌的因素有哪些?
（1）培养基成分；
（2）培养基的物理状态；
（3）培养基的pH值；
（4）培养基中的微生物数量；
（5）微生物细胞中水含量；
（6）微生物细胞菌龄；
（7）微生物的耐热性；
（8）空气排除情况；
（9）搅拌；
（10）泡沫。

9. 作为生产用基因工程菌应满足的条件？
（1）发酵产品是高浓度、高转化率和高产率的，当然也是分泌型菌株；
（2）菌株能利用常用的碳源，并可进行连续培养；
（3）菌株是不致病的，也不产生内毒素；
（4）发酵所产生的热量和需氧量都较低，发酵温度也适当；
（5）代谢控制容易进行；
（6）能进行适当的重组DNA，并且稳定，重组的DNA不易丢失。

10.为什么说湿热灭菌中高温短时优于低温长时？
营养物质的损失较少。

11.如何提高高产菌的稳定性？
（1）首先在菌种选育中应把菌株产量分布中的稳度作为评价菌株的条件之一。

不仅以产量高低为基准；（2）菌株选育中避免使用含有多核的包子和菌丝片断；
（3）用单倍化试剂处理高产菌株，有提高菌株稳定性的作用；
（4）在培养基中加入某些金属离子可增加菌株的稳定性；
（5）利用营养缺陷型和原养型在生理和抗性上的不同，在发酵培养基中加入抗生素也会有防止回复突变发生的效果；
（6）在生产过程中应尽力减少菌种传代次数，这是发酵工业中普遍遵循的原则；
（7）杂菌污染、发酵条件改变都能引起发酵生产产量波动，应注意区分原因。

12. 提高次级代谢产物产量的方法？
（1）筛选耐前体或前体类似物的突变株；
（2）选育抗抗生素突变株；
（3）筛选营养缺陷型的回复突变株。

13. 试述提高初级代谢产物产量的方法。

（1）解除分解代谢阻遏——筛选抗分解代谢阻遏突变株；
（2）解除反馈抑制——筛选抗反馈抑制突变株；
（3）防止回复突变的产生和筛选负变菌株的回复突变株；
（4）加入酶的竞争性抑制剂。

16 你觉得微生物发酵工程中上游技术的核心是什么？
微生物发酵、酶反应过程、动植物细胞大量培养。

17 你觉得微生物发酵工程中下游技术的核心是什么？
与之相应的产物回收、粗分离、纯化及加工等后续过程。

18 请你谈谈在下游技术中发酵液的预处理，常用的固液分离方法有哪些？（1）絮凝；（2）离心；（3）过滤；（4）膜分离。

19 试述从发酵液中分离纯化发酵产物的方法（至少介绍6种方法）
（1）蒸馏；（2）浓缩；（3）萃取；（4）沉淀；（5）过滤；（6）离心。