发酵工艺原理期末复习范围
《发酵工艺学》复习大纲

《发酵工艺学》复习大纲一、基本要求:《发酵工艺学》是发酵工程专业的一门主干课程,是支撑现代食品工业的重要技术,同时也是生物技术产业化的重要手段。
这门课程的考试,主要测试考生对本课程的基础理论、基本知识、及实际操作技能掌握的程度,以及运用所学理论解决问题的能力,为考生在工作岗位上发挥自己的能力或继续从事相关研究工作奠定基础。
二、主要内容第一章绪论发酵工业的历史;微生物发酵的特点及研究对象;发酵工艺学的发展趋势。
第二章微生物代谢调控理论及其在微生物发酵中的应用初级代谢和次级代谢;代谢调节有关的酶;反馈调节;代谢调节控制的应用。
第三章发酵工艺学基础及主要设备一、微生物发酵的工艺过程:菌种活化与扩大培养;发酵原料前处理及培养基制备;发酵;产物分离、提取与后加工二、微生物发酵的动力学:分批发酵三、发酵工艺控制:温度对发酵的影响及其控制;溶解氧浓度对发酵的影响及其监控;pH值对发酵过程的影响及其控制;二氧化碳和呼吸熵;基质浓度对发酵的影响及补料控制;泡沫控制;发酵终点判断。
四、发酵的主要设备:原料处理设备;固体发酵设备;机械搅拌通风发酵罐(生物反应器);空气净化系统;培养基灭菌系统;产物分离与提取设备。
第四章酒精发酵与酿酒一、酒精发酵:酒精发酵原料;与酒精发酵有关的微生物;酒精发酵生化机制;酒精发酵工艺;酒精蒸馏与精制。
二、啤酒酿造:啤酒种类与质量标准;啤酒酿造原料;麦芽制造;麦芽汁制备;啤酒发酵;过滤与灌装。
第五章氨基酸发酵谷氨酸生产:谷氨酸生产原料及其处理;谷氨酸产生菌;谷氨酸合成途径;谷氨酸发酵工艺;谷氨酸提取。
第六章有机酸发酵一、乳酸发酵:乳酸发酵类型及其微生物;乳酸制造;发酵乳制品;其它乳酸发酵食品。
二、醋酸发酵:醋酸发酵原料;醋酸发酵有关的微生物;醋酸发酵生化机制。
第七章酶制剂生产酶制剂的工业化生产:工业化酶制剂生产的优点;酶制剂生产的基本工艺流程;淀粉酶生产;酶应用新技术。
第八章发酵豆制品酱类与酱油酿造原料;制酱与酱油酿造的微生物;制酱与酱酒酿造的生物化学。
发酵工艺原理复习

发酵工艺原理复习名词解释:生理酸性物质:凡是经过微生物代谢后产生酸性物质的成分称为生理酸性物质生理碱性物质:凡是经过微生物代谢后产生碱性物质的成分称为生理碱性物质呼吸强度:指单位质量干菌体在单位时间内所吸取的氧量.发酵热:习惯上将发酵过程中释放出来的引起温度变化的净热量称为发酵热临界氧浓度:各种微生物的呼吸对发酵液中溶氧浓度有一个最低的要求。
致死温度:导致微生物热死的最低温度或是导致生物体冻死的最高温度。
致死时间:在致死温度下,杀死全部微生物所需要的时间称为致死时间。
生物亚适量:生物素缺陷型菌种的谷氨酸发酵中,大量合成谷氨酸生物素浓度比菌体生长的需要量低,生成谷氨酸的最适生物素浓度称为菌体生长所需的生物亚适量。
简答题:1:为什么使用生物素缺陷型菌株进行谷氨酸发酵时,限制培养基中生物素的浓度,可以到达控制细胞膜的通透性?答:使用生物素缺陷型菌株且生物素作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与脂肪酸的合成,从而影响细胞膜的形成,最终影响了细胞膜的谷氨酸通透性。
2比较酸解法和酶解法的优缺点?答:酸解法具有工艺简单,水解时间短,生产效率高,设备周转快的优点。
但是由于水解作用要高温,高压以及在一定酸浓度条件下进行的,因此,酸解法要求设备耐腐蚀,耐高温,和耐高压;酶具有较高的专一性,高效性,作用条件温和的优点,但是反应时间长,要求设备多。
3:PH值对微生物发酵控制有哪些,谷氨酸发酵如何控制PH?答:生长和代谢,影响酶的活性,细胞膜的电荷状态和某些生物的合成途径;流加氨水调节PH,发酵前期的PH值以7.5左右为宜,中后期以7.2左右对提高谷氨酸产量有利。
4:在发酵的过程中,影响耗氧的因素有哪些方面?答:流体学特性,界面特性,温度,细胞的活性和浓度等。
5为何工业上常用高温瞬时的灭菌方法?答:灭菌操作可以采用较高的温度维持较短时间,可最大限度减少营养成分的破坏,提高了原材料利用率,要比较温度较低时间较短的灭菌效果好。
发酵工艺原理知识点归纳

发酵工艺原理知识点归纳发酵工艺是一种将微生物应用于食品、饮料、药品、化妆品等生产过程的方法。
通过微生物的代谢活动,原料经过酶促反应转化为终产物。
发酵工艺原理是指发酵过程中微生物的生长、代谢、产物生成等基本原理。
下面将发酵工艺原理的知识点进行归纳。
1.微生物选择:发酵工艺中,选择适合的微生物菌种是十分关键的。
微生物菌种的选择受到产品的要求、原料的性质、废物的处理等方面的考虑。
不能阻碍微生物生长和代谢的因素,如温度、酸度、抗生素、重金属离子等,需要在菌种选择中予以考虑。
2.生长条件:微生物的生长需要适合的环境条件,如温度、酸碱度、氧气浓度等。
不同微生物对环境条件的要求不同,需要根据菌种选择合适的条件。
此外,生长条件也会影响微生物代谢产物的生成,需要根据产品要求进行调控。
3.底物转化:微生物通过代谢作用将底物转化为产物。
底物转化的原理可分为有氧与无氧两种情况。
有氧情况下,微生物通过氧化作用转化底物。
无氧情况下,微生物通过发酵作用转化底物。
底物转化需满足适当的温度、pH等条件,以及提供足够的底物和营养物质。
4.发酵过程控制:发酵过程中需要进行严格的控制,以确保产品的质量和产量。
控制因素包括温度、pH、营养物质供应、气体供应等。
通过控制这些因素,可以调节微生物的生长速度、代谢产物生成以及产物分布。
5.产品分离与提纯:在发酵过程中,发酵液中的微生物产物需要分离和提纯。
常用的分离技术包括离心、过滤、膜分离、吸附等。
分离与提纯的目的是获得纯度高、活性好、稳定性强的产物。
6.废物处理:发酵过程中会产生一些废物,需要进行合理的处理。
废物处理方式包括生物处理、物理处理和化学处理等。
废物处理的目的是减少对环境的影响,同时回收可利用的物质。
以上是发酵工艺原理的主要知识点的归纳。
发酵工艺的应用范围广泛,涉及食品、饮料、药品等多个领域。
发酵工艺原理的研究不仅关乎产品的质量和产量,还与环境保护和资源回收利用密切相关。
随着科学技术的发展,发酵工艺原理的研究也在不断推进,为发酵工艺的应用和发展提供了新的思路和方法。
发酵工艺学期末考试重点——信阳农林学院

1、使啤酒具有清爽的芳香气、苦味和防腐力。 2、能提高啤酒泡沫起泡性和泡持性。优良的酒花和麦芽,能酿造出洁白、细腻、丰富 且挂杯持久的啤酒泡沫。 3、有利于麦汁的澄清。在麦汁煮沸过程中,由于酒花的添加,可加速麦汁中高分子蛋 白的絮凝,从而起到澄清麦汁的作用,酿造出清纯的啤酒。
第一章绪论 1.工业发酵:指在人工控制条件下,微生物通过自身代谢活动,将所吸收的营养物质进 行分解、合成,产生各种产品的生产工艺过程。
2.发酵食品;是食品原料经微生物作用所产生的一系列特定的酶催化,所进行的生物、 化学反应总和的代谢活动产物。
3.发酵与酿造史四个转折点 单种微生物分离和纯培养技术的建立,是食品发酵与酿造技术发展的一个转折点。 好气性发酵工程技术成为发酵与酿造技术发展的第二个转折点。 人工诱变育种和代射控制发酵工程技术是发酵与酿造技术发展的第三个转折点。 将化学合成与微生物发酵有机地结合起来的工程技术就建立起来了,这形成了发酵与酿 造技术发展的第四个转折点。
第六章发酵豆制品 1.豆腐乳即腐乳,是一类以霉菌为主要菌种的大豆发酵食品,使其中已成凝胶体的大豆 蛋白质经部分分解产生鲜味及香味的干酪状食品 2.腐乳工艺类型 腌制型腐乳,毛霉型腐乳,根霉型腐乳,细菌型腐乳 3.腐乳产品类型 红腐乳;白腐乳;花色腐乳;酱腐乳,青腐乳:名青方。俗称臭豆腐。
4.大豆酱的生产工艺方法?
2..生产工艺(1)固态发酵法 (2)液态发酵法 3.食醋酿造的基本原理 食醋的生产可分为三个主要过程: 一是原料中淀粉的分解,即糖化过程; 二是酒精发酵,即酵母菌将可发酵性的糖转化成乙醇; 三是醋酸发酵,即醋酸菌将乙醇转化成乙酸。 参与糖化发酵作用的主要微生物:霉菌、酵母菌和醋酸菌。
发酵工艺学期末复习资料

第一章绪论一、什么是发酵?1675年制成显微镜——微生物的存在。
1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵母发酵引起的,发酵(fermentation)最初来自拉丁语“发泡”(fervere)一词,它是指酵母作用于果汁或发芽谷物时产生CO2的现象。
1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精——酶。
生物化学家的定义:发酵指微生物在无氧条件下,分解各种有机物质产生能量的一种方式,或者发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。
微生物学家的定义:发酵则是泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程,二、什么是发酵工程?简述发酵工程的发展史。
利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点,在合适的条件下,通过现代工程技术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类所需要的产品的过程称为发酵工程。
发酵工程的发展史:发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素→抗菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵(代谢控制发酵)→基因工程菌第一个转折点:非食品工业;第二个转折点:青霉素→抗菌素发酵工业;第三个转折点:代谢调控,包括酶的活力调控,酶的合成调控,解除菌体自身的反馈调节, 突变株的应用,前体、终产物、副产物等;近代转折点:基因、动物、海洋。
1、发酵工程的早期阶段人们的对发酵技术的认识起始于19世纪末,主要来自于厌氧发酵,如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发酵食品。
20世纪初期,1916年英国采用梭状芽孢杆菌生产丙酮丁醇,德国采用亚硫酸盐发酵法生产甘油──由食品工业向非食品工业发展。
好氧发酵技术:速酿法从乙醇生产醋酸,通气法大量繁殖酵母,用米曲霉的麸曲代替麦芽糖作糖化剂生产酒精,用微小毛霉生产干酪。
1933年发明了摇瓶培养法代替了传统的静置培养法。
生长均匀,增殖时间短。
2、发酵工程的重大转折点20世纪40年代初,第二次世界大战爆发,青霉素的发现,迅速形成工业大规摸生产。
1928年由 Fleming发现青霉素;1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究表面培养:1升扁瓶或锥形瓶,内装200ml麦麸培养基─── 40u/ml;1943年沉浸培养:5m3 ─── 200u/ml;当前:100m3─200m3 ─── 5-7万u/ml。
食品发酵与酿造工艺学期末复习知识点

1 菌种选育目的生产,科研2 自然变异的自然选育。
诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程技术育种。
3 菌种的选育包括选种和育种5自然选育是一种纯种选育的方法8诱变育种理论基础:基因突变(诱发突变)9诱发突变A诱变剂的种类①物理诱变剂紫外线、X-射线、γ-射线,快中子②化学诱变剂碱基类似物、5-氟尿嘧啶、烷化剂、亚硝基胍,甲基磺酸乙酯等。
比物理诱变电离辐射有效,经济,是致癌剂,危害大。
用杀菌率诱变剂量。
杀菌率=(m―n)/m ×100%m:未被处理菌体长出的菌落数n:被处理菌体长出的菌落数达到一定后剂量↗诱变率↘。
近来倾于杀菌率为70-80%的剂量,优良突变菌株筛选直接摇瓶筛选法和琼脂柱预筛选法初筛:筛出大量达初步要求菌落,以量为主。
复筛:精选,以质为主,以精确度为主。
12 突变株的筛选(Selection)1] 摇瓶筛选法2] 琼脂块筛选法3] 自动化筛选a1营养缺陷型突变株的富集培养方法1:抗生素富集法方法2:过滤法a2营养缺陷型的检出方法1.逐个检出法:方法2.影印法:具体操作误差较大。
方法3.夹层法:14 杂交育种使用的培养基完全培养基(CM)基本培养基(MM)有限培养基(LM)补充培养基(SM):15杂交方法(1)混合培养法(2) 平板杂交法(3) 玻璃纸转移法20保藏目的:不死亡,不生长,不污染,不降低或不丧失其优良性,以尽量延长使用时间原理:休眠21常用保藏法1.斜面低温保藏法4C˚冰箱2、液体石蜡保藏法3. 沙土管保藏法4.甘油管保藏法 5.冷冻保藏冷冻保藏(-20℃以下):保藏菌种最简单有效方法,加入保护剂(甘油或二甲基亚砜)冷冻,代谢停止。
温度愈低,效果愈好。
6.冻干保藏冷冻保护剂,用脱脂乳和蔗糖,国外用动物血清。
27国外主要的保藏机构有:1. ATCC美国标准菌种收藏所各种菌种一万种以上。
2. CSH冷泉港研究室美国。
3. IAM 日本东京大学应用微生物研究所。
发酵工艺学复习Word版

发酵工艺学概论复习1.发酵技术的概念和特点概念:发酵技术是利用微生物的生长和代谢生产各种有用生物、化学产品的技术现代发酵技术的特点:产品类型多、技术要求高、规模巨大、技术发展速度快2. 相对于化学反应过程,微生物反应具有以下的优点:1)反应在常温、常压下进行,对设备的要求较低。
2)原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主,价格相对低廉。
3)反应以生命体的自动调节方式进行,能在单一反应器(发酵罐)内很容易地进行。
4)生产过程相对安全,对人体危害小。
5)通过对微生物的菌种改良,能够利用原有设备使生产飞跃。
3. 发酵工业存在的问题(发酵过程存在的问题和缺陷)1)底物不可能完全转化为目标产物,副产物的产生不可避免,造成产物提取和精致的困难。
2)微生物反应是活细胞的反应,菌体易发生变异和退化,微生物反应过程复杂,对发酵过程的控制相当困难。
3)原料是农副产品,虽然价廉,但质量和价格波动较大。
4)与化工过程相比,反应器的效率低。
5)发酵废水量大,并含较高的COD和BOD,需要进行处理。
6)生产过程易受杂菌污染7)发酵过程的控制相当困难4. 发酵工业(技术)发展简史现代发酵工业以青霉素(penicillin)的大规模液体深层培养为标志。
1928年Fleming发现了青霉素,1940年Florey和Chain成功制备青霉素并进行临床实验。
5. 发酵技术的应用1)在医药行业的应用a能生产四种类型的产品:各种抗生素,各种氨基酸、维生素、基因工程药物b希望能写出几种常用抗生素的名称:抗细菌的抗生素:青霉素、头孢菌素、红霉素、链霉素、螺旋霉素、四环素、万古霉素、链阳性菌素等抗真菌的抗生素:两性霉素、灰黄霉素、制霉菌素、杀假丝菌素、多效霉素抗肿瘤抗生素:放线菌素,博来霉素,阿德里亚霉素,阿霉素,丝裂霉素各种氨基酸:几乎所有的氨基酸都可以由微生物发酵制备或由微生物产生的酶合成维生素:维生素B2、维生素C、维生素B12,麦角固醇(维生素D2的前体)基因工程药物:干扰素(interferon)、生长激素、白细胞介素(interleukin)、表皮生长因子、促红细胞生长素(erythopoietin, EPO)、集落刺激因子(colony stimulating factor, CSF)、单克隆抗体(monoclonal antibodies, MAbs)2) 在化学工业中的应用由发酵法生产的有机溶剂: 乙醇(ethanol)、丙酮(acetone)、丁醇(butanol)、二羟基丙酮(dihydroxyacetone)等由发酵法生产的有机酸 : 乙酸(acetic acid)、丙酸(propionic acid)、乳酸(lactic acid)、丁酸(butyric acid)等3)在酶制剂行业的应用写出几种工业酶制剂的名称 :淀粉酶、糖化酶、半乳糖苷酶、葡萄糖异构酶、纤维素酶等蛋白酶:包括碱性蛋白酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶脂肪酶果胶酶青霉素酰化酶、青霉素扩环酶等医药工业、轻工业用酶2 微生物的代谢调节微生物代谢调节的生化基础1)酶活性调节的生化基础:别构效应(反馈抑制)2)酶合成调节的生化基础:酶的诱导和阻遏微生物代谢调节的方式酶的诱导:酶诱导(enzyme induction)的定义生物与一种化学物质—诱导物(inducer)相接触的结果大大增加了酶的合成速率。
发酵工艺原理知识点归纳

所学内容:1、菌种:选育、培养、保藏;2、发酵的概念、原理、参数控制;3、介绍一些产品的发酵过程第一章绪论一、发酵1、发酵的定义:培养生物细胞(包括动物细胞、植物细胞和微生物)来制得产物的过程。
2、发酵工业:根据有无风味要求分为酿造工业和发酵工业。
3、实现发酵需具备的条件:①适宜的微生物;②保证微生物进行代谢的条件(pH、营养、温度等);③进行发酵的设备;④有提取精制产品的方法和设备二、发酵工业的沿革①天然发酵阶段:嫌气发酵、非纯种培养(靠的是经验),质量不稳定。
②纯种培养技术的建立:巴斯德认识到发酵是由微生物所进行的化学反应;柯赫建立了单种微生物的分离和纯培养技术。
——表面培养、产量少③通气搅拌发酵技术的建立:青霉素④代谢控制发酵技术:运用动态生物化学、遗传学知识,控制生物合理代谢。
⑤开拓发酵原料时期;⑥基因工程阶段三、发酵工业的范围1、微生物菌体发酵:酵母、微生物菌体蛋白(scp 单细胞蛋白)、藻类、活性乳酸菌制剂、真菌、生物杀虫剂。
2、微生物酶发酵:工业应用的酶大都来自微生物发酵。
3、微生物代谢产物发酵初级代谢产物:对数生长期所产生的产物,是菌体生长繁殖所必需的,如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、类脂、糖类等次级代谢产物:菌体生长静止期中,某些菌体能合成在生长期中不能合成的、具有一些特性的产物,如抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子等4、微生物转化发酵:利用微生物细胞的一种或多种酶把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物的生化反应,特点是特异性强,包括反应特异性、结构位置特异性和立体特异性。
最古老的生物转化就是利用菌体将乙醇转化成乙酸的醋酸发酵。
5、利用生物技术所得的生物细胞发酵①消除环境污染;②保持生态平衡;③湿法冶金;④利用生物技术所得的生物细胞发酵四、发酵工业的特征1、发酵原料的选择和预处理2、微生物菌种的选育及扩大培养3、发酵设备选择及工艺条件控制4、发酵产物的分离纯化5、发酵废弃物的回收利用五、发展趋势第二章工业微生物的生长与产物的生物合成微生物的特点:体积小、繁殖快、吸收转化快、适应性强、容易变异、分布广、种类多、代谢类型多。
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发酵工艺原理期末复习范围一、名词解释1.反馈调节:生物学内容在一个系统中,系统本身的工作效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,这种调节方式叫做反馈调节。
2.补料分批培养:是指在分批培养过程中,间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法。
3.限速酶:指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶,它不但可以影响整条代谢途径的总速度,还可以改变代谢方向。
4.温度系数(Q10):为温度升高10℃时的反应速度常数与原温度时的反应速度常数的比值。
5.发酵:是指酵母作用于果汁或发芽谷物时产生CO2的现象。
6.深层培养法:是微生物细胞在液体深层中进行厌氧或需氧的纯种培养的方法。
7.生理性迟延:突变基因由杂合状态变为纯和状态时,还不一定出现突变表型,新的表型必须等到原有基因的产物稀释到某一程度后才能表现出来,而这些原有基因产物的浓度降低到能改变表型的临界水平之前,细胞已经分裂多次,经过了好几个世代的现象。
8.前体:在产物的生物合成过程中被菌体直接用于产物合成而自身结构无显著改变的物质称为前体。
9.能荷调节:指细胞通过改变ATP、ADP、AMP三者比例来调节其代谢活动。
10.诱导酶:只有在它们催化的底物(或底物的结构类似物)存在时才能合成似的酶。
11.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,接入少量微生物菌种进行培养,使微生物生长繁殖在特定条件下完成一个生长周期的微生物培养方法。
12.连续培养:是采用有效的措施让微生物在某特定的环境中保持旺盛生长状态的培养方法。
13.连续灭菌:培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌,冷却后送入已灭菌的发酵罐内的工艺过程称为连续灭菌。
14.摄氧率(γ):单位体积培养液每小时消耗的氧量,单位为mmol(O2)/(L·h)。
15.呼吸商(RQ):指生物体在同一时间内释放CO2与吸收O2的体积之比或摩尔数之比,即指呼吸作用所释放的CO2和吸收的O2的分子比。
16.组成酶:糖酵解途径中的各种酶,称为组成酶。
17.诱变育种:通过诱变剂处理提高菌种的突变频率,扩大变异幅度,从中选出具有优良特性的变异菌株,这种方法就称为诱变育种。
18.种子制备:是将固体培养基上培养出的孢子或菌体转入到液体培养基中培养,使其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。
19.呼吸临界氧浓度:在溶氧浓度低时,呼吸强度随溶解氧浓度的增加而增加,当溶氧浓度达某一值后,呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化,此时的溶氧浓度称为呼吸临界氧浓度。
20.临界菌体浓度:是氧传递速率随菌体浓度变化曲线和摄氧速率随菌体浓度变化曲线的交叉点处的菌体浓度。
21.粘度:液体在流动时,在其分子间产生内摩擦的性质,称为液体的粘性,粘性的大小用粘度表示。
22.初级代谢产物:微生物代谢产生的,并是微生物自身生长繁殖所必需的代谢产物。
23.异核体:在同一个细胞质中含有两种或多种不同基因型的细胞核的细胞、孢子或菌丝体。
二、判断题1.能荷调节是通过改变ATP、ADP、AMP三者比例来调节微生物的代谢活动。
(√)2.牛顿型培养液的临界氧浓度受培养条件的影响。
()3.磷酸二氢钾为生理酸性物质,可用于调节发酵液pH值。
()4.在补料分批培养基中,加入产物的前体物质。
()5.高锰酸钾、洁尔灭等化学物质适合用于培养基灭菌。
(×)三、填空1.分批灭菌的时间包括加热时间、维持时间、冷却时间三部分。
2.初级代谢产物合成中酶的抑制方式有协同反馈抑制、累计反馈抑制、增效反馈抑制、顺序反馈抑制。
3.氧传递过程中来自供养方面的阻力主要有气体主流与气-液界面间的气膜阻力、气-液界面阻力、从气-液界面至液体主流间的液膜阻力、液体主流中的传递阻力。
4.影响溶氧饱和浓度的因素是温度、溶液的性质、氧分压。
5.发酵过程中主要控制的物理参数有温度、压力、搅拌转速、搅拌功率、空气流量、粘度、浊度、料液流量。
6.把一级种子转入发酵罐进行发酵称为二级发酵。
7.微生物发酵常用的培养基的种类有孢子培养基、种子培养基、发酵培养基。
8.发酵过程中主要控制的化学参数有pH、基质浓度、溶解氧浓度、氧化还原电位、产物的浓度、废气中的氧浓度、废气中的CO2浓度。
9.菌种保藏的方法有斜面低温保藏法、液体石蜡封存保藏法、固体曲保藏法、砂土管保藏法、冷冻干燥法、液氮超低温保藏法。
10.种子制备包括在固体培养基上生产大量孢子的制备和在液体培养基中生产大量菌丝的种子制备两个过程。
11.就产品类型而言发酵分为微生物菌体发酵、微生物酶发酵、微生物代谢产物发酵、微生物转化发酵、生物技术的生物细胞发酵。
12.微生物合成的初级代谢产物主要有氨基酸、核苷酸、脂肪酸、维生素、蛋白质,积累这些产物的微生物都是代谢失调的突变菌株。
13.在培养基配置中常用的碳源有糖类、脂肪、有机酸、醇。
14.菌种选育的方法有自然选育、诱变育种、杂交育种、分子育种。
15.空气除菌的方式辐射灭菌、化学灭菌、加热灭菌、静电灭菌、过滤介质灭菌等。
16.非牛顿型流体主要有平汉塑性流体、拟塑性流体、涨塑性流体。
四、简答题1.如何区分组成酶和诱导酶:组成酶是糖酵解途径中的各种酶;而诱导酶则是只有在它们催化的底物(或底物的结构类似物)存在时才能合成似的酶。
2.根据氧传递的阻力,说明氧传递的过程:在需氧发酵过程中,气态氧必须先溶解于培养液中,然后才可能传递至细胞表面,再经过简单的扩散作用进入细胞内,参与菌体内的氧化等生物化学反应。
氧的这一系列传递过程需要克服供氧方面和需氧方面的各种阻力才能完成。
(1)供氧方面的阻力:①气体主流与气-液界面间的气膜阻力、②气-液界面阻力、③从气-液界面至液体主流间的液膜阻力、④液体主流中的传递阻力。
(2)需氧方面的阻力:①细胞表面上的液膜阻力、②菌丝从(或菌丝团)内的传递阻力、③细胞膜阻力、④细胞呼吸酶与氧反应的阻力。
3.根据确定发酵终点要考虑的因素说明如何确定发酵终点:(1)考虑经济因素:要以最低的成本来获得最大生产能力的时间为最适发酵时间;(2)产品质量因素:要考虑发酵周期长短对产物提取工序的影响;(3)特殊因素:合理的放罐时间是由实验来确定的,就是根据不同的发酵时间所得的产物产量计算出的发酵罐的生产力和产品成本,采用生产力高而成本又低的时间,作为放罐时间。
4.根据影响氧饱和浓度的因素说明如何提高氧饱和浓度(1)温度:随温度的升高,气体分子的运动加快,会使溶液中的氧饱和浓度下降;(2)溶液的性质:一种气体在不同性质的溶液中的溶解程度是不同的,同一种溶液由于其中溶质含量不同,氧的溶解度也不同。
一般说,溶质含量愈高,氧的溶解度就越小。
(3)氧分压:在系统总压力小于0.5Mpa的情况下,氧在溶液中的溶解度只与氧的分压成直线关系。
5.说明菌种衰退的原因(1)菌种遗传特性的改变:①异核现象导致菌种这一微生物群体发生变异、②自发突变导致菌种遗传特性改变、③突变所产生的变种或杂交重组所形成的杂种往往不稳定,容易发生回复突变或产生分离子,以致在菌种这一群体中形成具有不同基因型的个体;(2)菌种生理状况的改变:①一个菌种不是纯一的群体,而是由一些变株混合组成,这些变株所占的比例决定该菌种的特性、②菌种培养基可通过影响菌种的生理状况而影响发酵产量、③在某些培养条件下,菌体的某些基因处于活化状态或阻遏状态,而使得菌种的生理状态改变。
6.说明初级代谢与次级代谢的关系(1)生化代谢方面:次级代谢产物的生源说和生物合成途径虽然比较复杂,但是它们的合成途径与初级代谢途径相互交叉相互制约,因此菌体代谢过程中产生的某些中间产物,既可用于合成初级代谢产物,又可用于合成次级代谢产物;(2)代谢调节方面:由于两种代谢途径相互交叉,因而调节控制方面也是相互影响。
但初级代谢受菌体的控制比次级代谢更为严格。
同时某些初级代谢产物对次级代谢有着一定程度的调节作用。
7.次级代谢产物酶活性的调解方式(1)酶活性的激活:前体激活;(2)酶活性的抑制:①协同反馈抑制、②累计反馈抑制、③增效反馈抑制、④顺序反馈抑制。
8.次级代谢产物育产菌株的筛选方法有哪几种(1)利用营养缺陷型筛选;(2)筛选负变株的回复突变株;(3)筛选去磷酸盐调节突变株;(4)筛选去碳源分解代谢调节突变株;(5)筛选氨基酸结构类似物抗性突变株;(6)筛选二价金属离子抗性突变株;(7)筛选前体或前体结构类似物抗性突变株(8)筛选自身所产的抗生素抗性突变株。
9.研究培养基的组成有什么意义培养基的组成对微生物的各种代谢活动的影响最为显著,因此在各种发酵产品的生产中,研究培养基组成对菌体生长和产物合成的影响是极其重要的。
10.简要说明培养基设计的基本过程培养基的组成必须满足菌体细胞生长繁殖和合成代谢产物的元素需求,还要提供维持细胞生命活动和合成代谢产物所需要的能量。
在设计各种培养基时,要充分考虑细胞的元素组成状况。
一般说,设计的培养基应具备这样的效果:菌体对数生长期开始时,利用有生理功能的菌体的迅速生长繁殖,对数生长期末期能迅速转入代谢产物合成的生产期,并使产物合成速率保持一适宜的线性关系,此种线性关系能维持相当长时间,可获得最大的产物合成量。
同时还必须对微生物种类、生理特性、一般营养要求、产物的组成和生物合成途径、产品的质量要求等进行深入的分析。
培养基的基本组成确认后,还要进一步考察所选用的原材料的配比关系。
11.说明高温瞬时灭菌的原理绝大部分培养基的营养成分破坏属于一级分解反应、菌体死亡也属于一级动力学反应,随温度的升高,灭菌反应速度常数增加的倍数大于营养成分破坏反应速度常数增加的倍数,所以微生物死亡速度更快。
采用高温快速灭菌方法,既可以达到杀死培养基中的全部有生命的有机体,又可减少营养成分的破坏。
12.如何提高发酵罐的供氧能力采用提高搅拌功率,适当降低空气流速。
改进发酵设备。
13.研究限速酶有什么意义限速酶指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶,它不但可以影响整条代谢途径的总速度,还可以改变代谢方向。
这种酶类的合成或活性常受到反馈调节,受到碳分解产物、氮分解产物以及磷酸盐等的调节,某些酶类还受到细胞内前体浓度的调节。
次级代谢产物的生物合成除受前体浓度的影响外,关键酶的影响更为重要。
所以深入研究次级代谢的关键酶种类和特异性,以及解除其负调控作用的理论与方法,是提高次级代谢产物产量和改善产品质量的关键。
14.搅拌的作用有哪些?说明搅拌对供氧速率的影响(1)作用:①使发酵罐内的温度和营养物质浓度均一,使组成发酵液的三相系统充分混合、②把引入发酵液中的空气分散成小气泡,增加了气-液接触面积,提高KLa值、③强化发酵液的湍流程度,降低气泡周围的液膜厚度和湍流中的流体的阻力,从而提高氧的转移速率、④减少菌丝结团,降低细胞壁周围的液膜阻力,有利于菌体对氧的吸收,同时可尽快排除细胞代谢产生的“废弃”和“废物”,有利于细胞的代谢活动。