发酵工程工艺原理复习思考题答案。修改版

《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。P50

初级代谢：指微生物的生长、分化和繁殖所必需的代谢活动而言的。初级代谢过程所生成的产物就是初级代谢产物。

次级代谢：是指非微生物生命活动所必须的代谢活动而言，也就是说这种代谢对微生物的生长、分化和繁殖关系不大，生理功能也不十分清楚，但可能对微生物的生存有一定价值。次级代谢过程所生成的产物就是次级代谢产物。通常在细胞生成的后期形成。

次级代谢产物有抗生素、生物碱、色素和毒素等。

2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？

发酵工程的一般过程可分为三个步骤：第一，准备阶段；第二，发酵阶段；第三，产品的分离提取阶段。

准备阶段的任务包括四个方面，即各种器具的准备，培养基的准备，优良菌种的选择或培育，器具和培养基的消毒。

优良菌种是保证发酵产品质量好、产量高的基础。优良菌种的取得，最初是通过对自然菌体进行筛选得到的。20世纪40年代开始使用物理的或化学的诱变剂，如紫外线、芥子气等处理菌种，进行人工诱发突变，从而迅速选育出比自然菌种更优良的菌种。后来，又运用细胞工程和遗传工程的成果来获取菌种。例如，使用大肠杆菌生产人类的胰岛素、生长素、干扰毒等等。

在发酵过程中，还要防止“不速之客”来打扰。发酵工程要求纯种发酵，以保证产品质量。因此，防止杂菌污染是确实保证正常生产的关键之一。其方法是，对于这些不受欢迎的“来客”进行灭菌消毒。在进行发酵之前，对有关器械、培养基等也进行严格的消毒。

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。

2．什么叫自然突变和诱发突变？诱变育种的实质是什么？P17

自然突变：在自然状况下发生的突变；

诱发突变：在人为地用物理或化学因素诱发的突变。

诱变育种：用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变进行的筛选。

诱变育种实质：

3．突变分为哪两种类型，举例说明。P17

基因突变——少数核苷酸碱基的改变（点突变），如碱基对置换和移码。

染色体畸形——涉及一大段核苷酸或染色体的突变，如断裂，重复，缺失，易位，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。

DNA体外重组技术：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，如用基因工程生产胰岛素。

5．何为营养缺陷型？举例说明营养缺陷型的筛选方法。

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 –”

补充培养基(S.M.)：为满足特定X –需要在基本培养基中补加了某种营养物质的培养基。完全培养基(C.M.)：能满足各种不同X –营养要求的培养基。

基本培养基(M.M.): 能满足野生型生长需要的培养基。

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？

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。

?菌种保藏方法: 斜面低温保藏法、石蜡油封保藏法、砂土保藏法、冷冻干燥法、液氮超低温冻结法

霉菌：采用砂土管保藏法。此法特别适宜于产孢子或芽孢的微生物。

?酵母菌:定期移植斜面低温保藏法；细菌:冻干法；放线菌：冻干法或砂土保藏法。

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？

菌种退化的原因: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

防止菌种退化的措施：

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？

菌种的复壮：从已衰退的菌种中筛选出少数尚未退化的个体，以恢复原菌株固有的优良性状。狭义：在菌种已发生衰退的情况下，通过纯种分析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，以达到恢复该菌种原有典型性状的措施。

广义: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。实际上是利用自发突变（正变）不断地从生产中选种。

复壮措施：

纯种分离（平板划线法，涂布法，倾注法，单细胞挑取法）

通过寄主体内生长进行复壮；

淘汰已衰退的个体；采用比较激烈的理化条件进行处理，以杀死生命力较差的已退化的菌种

采用有效的菌种保藏方法

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？

按状态：固体、半固体和液体培养基。固体的培养基适用于菌种的分离和保存以及有子实体的真菌类。半固体主要用于鉴定菌种，观察细菌运动特征及噬菌体的效价测定等。液体培养基适用于发酵工业的大规模生产。

按纯度：天然培养基、合成培养基和半合成培养基。天然培养基适合于微生物的生长繁殖和目的产物的合成。合成培养基使用于研究菌种基本代谢过程的物质变化以及生产某些疫苗等生物制品。

按生产工艺要求：孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。

发酵工业使用得最广泛的是液体发酵培养基。

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？

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

培养基的制备(液体培养基)

制备：原料预处理、原料混溶、调节pH和灭菌。

（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）调节酸碱度和灭菌

11. 淀粉糖的制备方法？哪种方法制备的淀粉糖质量好？

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。

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。

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。

使用酸酶结合法制备的淀粉糖质量好

12．糖蜜可直接用作发酵原料吗？为什么？

糖蜜是甘蔗或甜菜糖厂的一种副产品，糖蜜含糖量较高，因其本身就含有相当数量的可发酵性糖，只须添加酵母便可直接发酵生产酒精。

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？

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。（3BPPT1）

消毒达不到灭菌的目地。

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？

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（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）

（1）干热灭菌法原理：通过脱水干燥和大分子变性来实现。一般细菌繁殖体在干燥状态下。80-100°c经一小时即可被杀死。

（2）湿热灭菌法原理：用蒸汽灭杀液体中的病原菌或特定微生物。

温热的杀菌效果比干热好，其原因有：

①蛋白质凝固所需的温度与其含水量有关，含水量愈大，发生凝固所需的温度愈低。湿热灭菌的菌体蛋白质吸收水分，因较大同一温度的干热空气中易于凝固。

②温热灭菌过程中蒸气放出大量潜热，加速提高湿度。因而湿热灭菌比干热所要温度低，如在同一温度下，则湿热灭菌所需时间比干热短。

③湿热的穿透力比干热大，使深部也能达到灭菌温度，故湿热比干热收效好。

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？

热阻：微生物对热的抵抗力。

19 世纪50 年代，法国人巴斯德(Pasteur)阐明了食品的微生物腐败机理，为灭菌技术的发展奠定了理论基础

4．在工业生产中，影响培养基灭菌的因素有哪些？为什么？

1．培养基成分：在培养基成分中，糖、脂肪和蛋白质的存在对微生物有一定的保护作用。特别是浓度较高的有机营养物质，当其表面受热变性后能形成一层保护膜影响热的传导，从而提高微生物的耐热性。但这种耐热性同浓度(即基质中含水最)有关，相反；无机盐、碱、酸等则可以削弱微生物的耐热性，这同提高微生物细胞壁的导热性能有关系。

2．PH值：pH值高底pH6.0～8.0时,微生物最耐热;pH小于6.0时,氢离子易渗入细胞内,改变细胞的生理反应促使其死亡。所以培养pH值愈低,所需灭菌时间愈短。

3．培养基中的颗粒

4．泡沫（3BPPT10）

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？

一、连续灭菌（连消）: 是采用专一灭菌设备—-连消塔，在高温下对液体培养基进行短时间加热灭菌。

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。

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。（3BPPT11）

二、分批灭菌(实消):指培养基在发酵罐中灭菌。

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。

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。

三、设备灭菌实罐灭菌时，发酵罐与培养基一起灭菌。培养基采用连续灭菌时，发酵罐需在培养基灭菌前，直接用蒸汽进行空罐灭菌，用无菌空气保压，待培养基流入罐后，开始冷却。其他设备一般采用蒸汽灭菌。有些设备也可采用SO2熏蒸灭菌，如葡萄酒发酵池、罐等。

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？

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。（3APPT11）

（1）惯性碰撞作用当微生物等颗粒随空气以一定速度流动，在接近纤维时，气流碰到纤维而受阻，空气就改变运动方向绕过纤维继续前进。由于微生物等颗粒具有一定质量，因而在以一定速度运动时具有惯性，当碰到纤维时，由于惯性作用而离开气流碰在纤维表面上，

由于磨擦、粘附作用，被滞留在纤维表面，这叫做惯性碰撞滞留作用。

（2）拦截滞留作用当气流速度降低时，微粒随低速气流慢慢靠近纤维，随主导气流绕过纤维前进，并在纤维周边形成一层边界滞留区，在滞留区内气流速度更慢，进入滞留区的微粒缓慢接近纤维并与之接触，由于磨擦、粘附作用而被滞留。

（3）布朗扩散作用很小的微粒（＜1μm)在流动速度很慢的气流中能产生一种不规则直线运动，称为布朗扩散运动。其结果使较小的微粒凝集成较大微粒，增加了微粒与纤维接触滞留的机会。

（4）重力沉降作用当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就会沉降。对于小颗粒，只有当气流速度很低时才起作用。

（5）静电吸附作用许多微生物和孢子都带有电荷。当具有一定速度的气流通过介质滤层时，由于磨擦作用而产生诱导电荷，特别是纤维表面和用树脂处理的纤维表面产生电荷更显著。当菌体所带的电荷与介质的电荷相反时，就发生静电吸引作用。

7．过滤效率受哪些因素影响？如何提高除菌效率？

过滤效率是随滤层厚度的增加而提高的。

对数穿透定律

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。

分批培养：指在一个密闭系统内一次性投入有限数量营养物进行发酵的方法。 F in=F out=0

分批培养中的产物形成：

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？

补料分批培养：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。F in≠0（ F out＝ 0 ，F out≠ 0 ）

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？

连续培养指在一开放系统中，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。

F in=F out＞0

优点：

恒定状态可有效地延长分批培养中的对数期，达到稳定高速培养微生物或产生大量代

谢产物的目的。

避免分批培养所需的清洗、投料、灭菌、接种、放罐等各种操作，有利于提高生产率。

发酵产品质量稳定。

便于自动控制。

缺点：

菌种在长时间培养中易变异，且容易染菌。

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？

在稳定状态下，比生长速率等于稀释率D。

补料分批发酵的重要特征：在准恒定状态下比生长速率与稀释率相等。

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？

比生长速率(μ):即单位重量菌体的瞬时增量.

细胞得率系数：菌体的生长量相对于基质消耗量的收得率。用Y X/S 表示。

产物得率系数：产物生成量相对于基质消耗量的收得率。用Y P/S表示。

第五章复习思考题

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？书上P207~208

1 糖酵解(EMP)代谢途径: 葡萄糖在糖酵解途径中首先被降解为丙酮酸，同时有ATP和

NADH2生成。丙酮酸将在TCA循环中被利用。

2磷酸己糖途径（HMP）:该过程生成的6-磷酸果糖、3-磷酸甘油醛于糖酵解途径联系起来，进一步生成丙酮酸；而生成的NADPH2是α-酮戊二酸进行还原氨基反应所必须的供氢体；生成的乙酰辅酶A则进入三羧酸循环。

3三羧酸循环（TCA）:葡萄糖经过糖酵解途径产生的丙酮酸经过三羧酸循环中可以生成谷氨酸的前体物质——α-酮戊二酸。

4 二氧化碳的固定(CO2固定)：由于合成谷氨酸不断消耗α-酮戊二酸，从而引起草酰乙酸缺

乏。为了保证TCA循环不被中断和源源不断供给α-酮戊二酸，在苹果酸酶和丙酮酸酶的催化下，分别生成苹果酸和草酰乙酸，前者再在苹果酸脱氢酶催化下，被氧化成草酰乙酸，从而使草酰乙酸得到补充。

5 乙醛酸循环（DCA）：谷氨酸生产菌的α-酮戊二酸脱氢酶活力弱。琥珀酸难以满足菌体生长

的需要。通过DCA循环异柠檬酸裂解酶的催化作用，使琥珀酸，延胡索酸和苹果酸的量得到满足，从而维持了TCA的正常运转。

6 还原氨基化反应。α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下，发生还原氨基化反应，生成谷氨

酸。磷酸己糖途径（HMP）和异柠檬酸脱氢过程产生的NADPH2为还原氨基化反应提供了必须的供氢体。

2．作为谷氨酸产生菌，应具备哪些生理特征？

1 生物素缺陷型，细胞膜对谷氨酸的通透性好

2 CO2固定酶活性强，丙酮酸脱羧酶活性不能太强

3 α-酮戊二酸脱氢酶的活性微弱或缺损.

4 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）

5 NADPH+H+进入呼吸链能力弱

6 异柠檬酸裂解酶活性不能太强，异柠檬酸脱氢酶活性强（5PPT36）

7菌体本身进一步分解转化和利用谷氨酸的能力低下，也有利于谷氨酸的蓄积。、

3．简述柠檬酸的积累机制，柠檬酸产生菌需具备什么特点？

②由于丙酮酸羧化酶是组成型酶，不被调节控制。

③丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA和CO2固定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，增强了合成柠檬酸的能力。

④由于顺乌头酸水合酶在催化时建立了以下平衡：

柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：3：7

同时控制Fe2+含量时，顺乌头酸酶活力降低，使柠檬酸积累。

⑤随着柠檬酸积累，pH降低到一定程度时，使顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活，更有利于柠檬酸的积累及排出细胞外。

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？

培养好氧菌：固体表面培养法（斜面培养、培养皿平板培养）；液体培养法(静止培养、摇瓶振荡培养、发酵罐培养)

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？书P70

培养基中对碳氮比对微生物的生长繁殖和产物的合成的影响极为明显。碳氮比不当会影响菌体按比例地吸收营养物质，直接影响菌体的生长和产物的合成。

氮源过多，会使菌体生长过于旺盛，PH偏高，不利于代谢产物的积累；氮源不足，则菌体繁殖量少，从而影响产量。碳源过多，则容易引起较低的PH，不利于菌体的生长；碳源不足，则易引起菌体的衰老和自溶。

微生物在不同的生长阶段，对碳氮比的最适要求不同。一般来说，因为碳源既作为碳架参与菌体和产物的合成，又作为菌体生长、代谢过程的能源，比例要比氮源高。但是谷氨酸等含氮产物发酵中，产物含氮多，碳氮比要适当降低。

总之，碳氮比也随碳水化合物及氮源的种类以及通气搅拌等条件而异，很难确定统一比值。

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。

?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？

最佳种龄应选择在对数生长期。

5．什么是发酵热、生物热？生物热的产生受哪些因素的影响？

发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。发酵热是引起发酵过程温度变化的原因。

在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，其余一部分以热的形式散发出来，这散发出来的热就叫生物热。生物热随菌种和培养条件的不同而不同。

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。书P211－212

温度对发酵的影响：发酵过程中，谷氨酸产生菌的生长繁殖于谷氨酸的合成都是在酶的催化作用下进行的酶促反应，由于产物的不同，因而不同的酶促反应所需要的酶的最适温度也不同。谷氨酸发酵前期（0-12h）是菌体繁殖阶段，在其阶段主要是微生物利用培养基中的营养物质来合成蛋白质、核酸等物质供菌体繁殖所用，其最适温度为30~32°C；发酵中后期（12h后）具体生长进入稳定期，此时菌体的繁殖减速而谷氨酸的合成加速进行，催化合成谷氨酸脱氢酶的最适温度均比菌体生长繁殖的温度高，因而中期适当提高罐温有利于产酸，温度可适当的提高到34~37°C.

pH对发酵的影响：在发酵过程中，发酵液的PH的变化是微生物代谢情况的综合标志，其变化的根源主要在于培养基的成分和配比以及发酵与条件的控制。谷氨酸发酵前期，由于菌体大量利用氮源进行自我繁殖，所以前期PH变化活跃，PH较高（7.5~8.5），这种PH暂时较高对菌体的生长繁殖影响不大，同时有利于抑制杂菌的生长。发酵中后期控制PH极为重要，主要是谷氨酸大量的合成时期，在菌体内催化谷氨酸形成的谷氨酸脱氢酶和转氨酶在中性和弱碱性环境中催化活性最高，通常通过流加尿素等措施保持PH在7.0~7.6. 在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺.

通风量对发酵的影响：谷氨酸是兼性好气性微生物，缺氧或者氧气充足均可生长，然而代谢产物有所不同。通风量下小时，通风量小，进行不完全氧化，蔗糖进入菌体后经糖酵解途径产生丙酮酸，丙酮酸则经还原产生乳酸；如果通风量大，丙酮酸则形成乙酰辅酶A，进入TCA循环生成α-酮戊二酸。但由于供氢体（NADPH2）在氧气充足的条件下经呼吸链被氧化成水，而无氢的供给，谷氨酸的合成受阻。只有在供氧适当的条件下，供氢体（NADPH2）大部分不经呼吸链氧化成水，在NH4+供应充足的条件下，才能杂谷氨酸脱氢酶的催化下还原氨基化形成谷氨酸。使谷氨酸大量积累。因此，为了获得谷氨酸发酵的高产，通气量必须适当。

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？ 呼吸强度：单位重量干菌体在单位时间内所吸取的氧量，以 表示，单位[ mmolO 2 /（g 干2O Q

菌体·h ）]，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[ mmolO 2 / （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。

发酵过程中溶解氧的控制在书P100

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？ 凡是影响推动力c*-cL,比表面积α和传递系数的因素都会影响氧传递速率

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？书P105

? 泡沫产生的原因

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）

发酵工业上常用的消泡方法有两种：化学消泡和机械消泡。

第七章复习思考题

1．发酵染菌对生产有何危害？

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

（8PPT2）

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？

1、设备渗漏

2、空气带菌

3、种子带菌

4、灭菌不彻底

5、技术管理不善

检查：

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） 分析：

1、单罐染菌

不是系统问题，而是该罐本身的问题。如种子带菌、培养基灭菌不彻底、罐有渗漏、分过滤器失效

2、多罐染菌

系统问题，如空气过滤系统有问题，特别是总过滤器长期没有检查，可能受潮失效；移种或补料的分配站有渗漏或灭菌不彻底

3、前期染菌

种子带菌、培养基灭菌不彻底

4、中后期染菌

补料的料液灭菌不彻底或补料管道、阀门渗漏，一般不会是种子问题

3．生产中防止杂菌污染的措施有哪些？

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。

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？

如何诊断：发酵过程中如果受噬菌体的侵染，一般发生溶菌，随之出现发酵迟缓或停止，而且受噬菌体感染后，往往会反复连续感染，使生产无法进行，甚至使种子全部丧失。有无染噬菌体，根本的要做噬菌斑检验

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。