发酵重点资料整理

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1、名词解释：工业发酵的含义：通过微生物的生长繁殖以及代谢活动，产生和累计人们所需要的产物的生化反应。发酵工程的含义：利用微生物的某种特定功能，通过现代工程技术手段，给微生物提供适宜的生长条件，生长。出所需要的产物的生物反应工程代谢控制发酵：有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积累产物。利用有机酸和氨基酸的代谢控制。巴斯德效应：氧气对发酵的抑制作用。巴斯德发现，在酵母菌发酵时，通入氧气，呼吸作用增强，发酵作用降低。初级代谢产物与次级代谢产物：初级代谢产物是微生物通过代谢活动，产生与自身生长繁殖必须的物质；次级代谢产物是生成对自身无明确影响的产物。自发突变与诱发突变：自发突变是微生物在一定情况下

2、自身发生的变异；诱发突变是人为地有意识地将生物置于诱变因子当中，该生物发生突变。自然选育：根据自然变异从自然界选出符合生成要求的菌种。诱变育种：用人工方法引起菌体变异，再筛选出适合的菌种。营养缺陷型菌株：野生菌株通过人工诱变或者自然突变失去合成某种营养物的能力。在缺乏改种营养物的培养基时，不能生长。发酵培养基：满足大量菌体生长、繁殖以及产物积累的培养基。C/N比：培养基中的碳源及氮源的比值。DE值：葡萄糖当量值，是指糖化液中还原糖占干物质的比例。生长因子：生长所必须的微量的有机物。前体物、产物促进剂：前体物以及产物促进剂可以促进产物的积累。前体是可以直接被微生物合成到产物，促进剂能改改变细胞渗

3、透性。过滤介质除菌：利用过滤介质的除菌方法。分为绝对过滤介质除菌，深层过滤介质。绝对过滤介质是利用微生物大于过滤孔径的机制。深层过滤介质是利用重力沉降、扩散运动、惯性冲击、阻截、静电吸附。实罐灭菌（实消）、空消：实罐灭菌又称分批灭菌，将培养基输入到发酵罐，一同灭菌。连续灭菌是指将培养基先灭菌，在倒入已经灭菌后的发酵罐中的灭菌方式。发酵罐要在之前先消毒，称为空消。接种量：接种量是移入的接种液体积占接种后培养液体积的比例。种龄：接种罐的菌体开始移入下一级接种罐或发酵罐的时间。菌体比生长速率：单位时间内单位质量菌体增加量。基质比消耗速率：单位质量菌体的基质消耗量。产物比生产速率：单位质量菌体的产物生

4、成量。分批发酵、连续发酵、补料分批发酵：是发酵的三种方式、分批发酵：在密闭的系统，一次性加入有限数量的营养物质，微生物培养只完成一个周期连续发酵：在发酵过程中，一边加入新鲜聊液，一边也相近速度放料。补料分批发酵：在分批发酵的基础上，连续或者间隙补充含有一种或多种营养物质的培养基产物与生长偶联型、产物与生长非偶联型、部分偶联型：是描述产物与菌体生长关系。生长偶联型：产物的生长速率以及菌种的生长速率呈现线性关系。生长非偶联型：产物的生长速率以及菌种的生长速率非线性关系。部分偶联型：有偶联部分，也有非偶联部分。发酵热：发酵过程产生的净热量。生物热：生物生长繁殖以及代谢的热量。溶解氧：溶解在液体中的氧

5、气。呼吸强度：单位质量的干菌体在单位时间的氧气消耗量。氧的消耗速率：单位体积的培养液在单位时间的吸氧量。临界氧浓度：发酵液中微生物允许的最低氧浓度。KLa：单位溶氧介质系数。KL代表以氧浓度差为推动力的传质系数，a代表单位体积培养液中气泡的表面积。染菌时间：用无菌检测方法确定的时间。染菌率：总染菌率是指一年发酵染菌的批数与总投料批数之比。主要知识点（选择、填空、判断题：简答题或问答题）：1、简述自然发酵产品特点及其例子。特点：由自然现象而来，依靠经验传授，以厌氧发酵为主，产品以风味为标准，多种微生物混合发酵。例子：酿酒。2、简述发酵工业经历的几个不同阶段及特点天然发酵阶段：同上（自然现象而来，

6、厌氧发酵为主，多种微生物混合）近代发酵技术：单种微生物的分离与纯培养。现代发酵技术：深层通气培养技术，引入通风搅拌。3、常见的厌氧和耗氧发酵产物种类。厌氧：酒精发酵，乳酸发酵。好氧：谷氨酸发酵，柠檬酸发酵。4、酵母的酒精发酵机制是什么？巴斯德效应及其机理是什么？酵母菌乙醇发酵机制：在酵母体内，经EMP途径，葡萄糖转化为丙酮酸，丙酮酸在无氧的条件下。葡萄糖一丙酮酸一乙醛一乙醇巴斯德效应：氧气对发酵的抑制现象。其机理是因为糖酵解过程的受末端产物ATP的反馈控制。当在有氧情况下，丙酮酸进入线粒体产生大量ATP,抑制磷酸果糖激酶活性，葡萄糖转化减少。5、酱油酿造的基本过程及其主要微生物种类的作用？微生

7、物种类：制曲作用：霉菌；发酵作用：酵母菌和乳酸菌。6、了解常见发酵产品的工业微生物菌种类型，如高温淀粉酶采用地衣芽孢杆菌，谷氨酸采用棒杆菌或黄色短杆菌；糖化酶采用黑曲霉菌株，许多抗生素采用放线菌来生产等等。7、简述谷氨酸发酵过程中改变细胞膜通透性的措施及意义。3个影响因素：生物素、表面活性物质、油酸。其作用是引起细胞膜的脂肪成分的改变，尤其是改变油酸的含量，从而改变细胞膜的通透性。细胞的渗透性好，有利于代谢产物的分泌处理，避免末端产物的反馈调节，有利于提高发酵产量。8、简述工业发酵对菌种的要求。能在低价原料制成的培养基上迅速生长；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

8、发酵生产和产品质量的稳定性；生产菌株安全。9、什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中的意义？根据自然变异从自然界选出符合生成要求的菌种。意义：自然选育的突变率低，但是工厂保证稳产高产的重要措施。10、什么是诱变育种？常用的诱变剂有哪些？诱变育种：利用人工地将菌种置于突变剂之下，用人工方法引起菌体变异，再筛选出适合的菌种。常用的诱变剂：化学：烷化剂；生物：噬菌体；物理：紫外线。11、酱油酿造的菌株选育主要方向是什么？霉菌应满足的条件：生长快、不生产真菌毒素、具有选育高产蛋白酶的能力。12、工业发酵中菌种的退化原因及防止措施有哪些？菌种退化：指选育出的优良菌种，在传代和保藏的过程中群体中某些生理特征

9、和形态特征逐渐减或完全丧失的现象。防止措施：菌种的复壮是指使衰退的菌种恢复原来优良性状。菌种退化的原因：主要是保藏方法不妥、保藏操作不当、传代次数过多、培养基不适、回复突变等13、常见菌种保藏方法的条件和原理是什么？菌种保藏方法的各自优缺点。人工创造条件（如低温、干燥、缺氧和缺乏营养物质），使菌种的代谢活动降低，或处于不活动状态即休眠，以减少变异。方法：斜面低温保藏、超低温液氮保藏，冷冻真空干燥法，液体石蜡法，砂土管保藏法。14、常用的碳源有哪些？常用的糖类有哪些，各自有何特点？碳源种类：糖类、油脂、有机酸、正烷烃。常用的糖类有：葡萄糖以及糖蜜，淀粉。葡萄糖可直接利用，糖蜜需要进行预处理，淀粉

10、需要水解。15、简述双酶法制备淀粉糖的基本步骤及其优缺点。先用a淀粉酶进行液化为糊精、低聚糖，再使用糖化酶，转化为葡萄糖。优点：反应温和，副产物少。缺点：反应时间长，酶是蛋白质难处理。16、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：氨盐、硝酸盐和氨水等。特点：微生物对它们的吸收快，所以也称谓速效氮源。有机氮源：又称迟效氮源。来源：花生饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉。特点：提供氮源外，有些还提供大量的无机盐及生长因子。17、什么是生理性酸性物质？什么是生理性碱性物质？举例无机氮源作为氮源被微生物利用之后，发酵液中剩下酸性或碱性的物质。生成酸性物的无机氮源称为生理性酸性物质

11、，如硫酸铵；反之，生理性碱性物质，如硝酸钠。18、常用产物促进剂的种类。常用促进剂：各种表面活性剂、大豆油提炼物、甲醇等。19、发酵培养基灭菌的基本要求是什么？达到无菌要求，减少营养破坏。20、为什么发酵培养基采用高温短时灭菌效果的更佳，依据是什么？高温短时灭菌能都快速灭菌，而且对营养物的破坏较小。从微生物死亡动力学方程可以看出，随着温度的升高，微生物死亡速率加快，比营养物质分解速度快得多。因此高温短时灭菌可达到相同的灭菌效果，而营养物质破坏大大减少。21、简述影响培养基灭菌效果的因素。培养基的PH值、培养基成分、微生物性质（微生物耐热性）、培养基的物理性质（固态比液态灭菌时间长）、泡沫（泡沫

12、多，灭菌效果差）。22、什么是分批灭菌？什么是连续灭菌？分批灭菌和连续灭菌的优缺点。分批灭菌，又称实罐灭菌。是培养基输入发酵罐，一同灭菌的灭菌方式。优点：工程简单。缺点：加热以及冷却时间长。连续灭菌，又称连消。是培养基先灭菌，在输入事先灭菌好的发酵罐中的灭菌方式。优点：减小对营养物质的破坏。不适合固态物料。缺点：工艺复杂，染菌机会多。23、无菌空气的标准？无菌空气的制备方法及特点？无菌空气：经过处理后，空气中的含菌量为0或很小。无菌空气制备方法：辐照杀菌（紫外线破坏蛋白质）、静电除菌（利用静电引力来吸附带电粒子）、热除菌、过滤介质除菌（绝对介质过滤、深层介质过滤）。24、什么是种子的扩大培养？

13、种子扩大培养的目的与要求？种子扩大培养的一般步骤？种子扩大培养：在砂土管中的休眠种子，经过斜面活化，再经过摇瓶以及种子罐扩大培养，最终获得一定数量和质量的纯种过程。25、霉菌、放线菌实验室种子制备的形式。孢子做为霉菌实验室制备的种子有何优点？工艺流程短，容易控制，减少染菌机会，节约人力、物力。26、什么时发酵级数？影响发酵级数的因素有哪些？种子扩大培养的次数。影响因素：菌种的特性，菌种繁殖速度，发酵罐的容积。27、什么是菌体的生长比速？产物的形成比速？基质的消耗比速？产物和细胞得率？菌体的比生长速率：单位时间内单位质量菌体的增加量。产物的比生成速率：单位质量的菌体的产物生成量。基质的比消耗速率

14、：单位质量的菌种的基质消耗量。菌体得率系数：细胞得率系数，菌体的比生长速率与基质的比消耗速率比值。产物得率系数：产物的比生成速率与基质的比消耗速率比值。28、什么是Monod方程其使用条件如何？各参数的意义与求解？条件：培养过程中，单一限制性基质。含义：当某种基质浓度下降到一定程度，为限制性基质时。这时比生长速率与基质浓度有关。适用于不同的生长时期。公式：Monod方程|J=pm*S/(Ks+S)参数含义：Ks半饱和常数，J为1/2Jm时的限制性基质浓度；29、td与Jmax之间的关系。Td倍增时间：细胞浓度增加一倍所需要的时间。Td=Ln2/Jm30、根据微生物的培养方式分，发酵的类型有哪几

15、种？分批培养、连续培养、补料分批培养。31、分批培养、连续培养、分批补料培养的概念及其各自优缺点。分批培养：在密闭容器中缺点：基质限制连续培养：一边放料，一边补充料液优点：稳定高效，自动化。缺点：易染菌。分批补料培养：在分批培养的基础上，间隙或连续地补充一种或多种营养物的培养基优点：实现高密度培养。32、分批发酵的不同生长时期的菌体比生长速率。延迟期=0,对数期=Jm,稳定期=0,衰亡期=0。33、分批培养中产物生成动力学：偶联型产物生长偶联型、非生长偶联型、部分生长偶联型。34、发酵过程的温度会不会变化？为什么？Q发酵热：在发酵过程产生的净热量。Q发酵热=Q生物热+Q搅拌热-Q蒸发热-Q辐照

16、热35、发酵热的定义：生物热的大小与哪些因素有关？发酵热：在发酵过程产生的净热量。生物热：生物的生长繁殖，产物代谢产生的热量。影响生物热的因素：菌株、培养基、发酵时期。菌种活力强、培养基丰富、菌体代谢旺盛，则产生热量多。生物热的大小还与菌体的呼吸强度有对应关系。1）生物热与发酵类型有关。2）培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。在培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓慢，产生热量较少。菌体在对数生长期时，菌体繁殖迅速，呼吸作用强，菌体也较多，所以产生的热量多，温度上升快，必须注意控制温度。特别是从对数成长期转入平衡期时，菌体浓度大，代谢旺盛，产生热量最多。培养后期，菌体已基本上停止繁殖

17、，产生热量不多。36、温度对发酵有哪些影响？如何控制发酵过程温度？温度影响：微生物生长繁殖、产物合成、代谢方向、发酵液的物理性质：温度上升，溶氧下降。控制：在发酵罐上安装夹套（夹套、排管、蛇管），通过冷却水控制。37、发酵过程温度的选择有什么依据？如何确定最适发酵温度？最适温度是指即适合菌生长，又适合代谢产物合成的温度。选择：根据菌种、培养条件、培养基、菌体生长阶段、菌的生长情况和代谢情况。38、pH对发酵的影响表现在哪些方面？PH影响：微生物生长、产物合成、代谢方向。39、发酵过程的pH控制可以采取哪些措施？1）调节原始培养基的PH。改变培养基的碳氮比，加入缓冲剂。2）发酵过程PH值的调节和

18、控制。直接加入酸碱物质。40、为何溶氧容易成为好氧发酵的限制性因素及溶氧控制对发酵过程的重要意义？工业上发酵大多数为有氧发酵。好氧菌利用的氧气是溶氧。溶氧会影响菌体的生长速率、产物的合成量、代谢方向（同温度、PH概念）41、比耗氧速度和呼吸强度的概念？呼吸强度：单位质量菌体在单位时间吸取的氧气。氧的消耗速率：即微生物摄氧率，单位体积培养液在单位时间的吸氧量。42、影响微生物需氧的因素有哪些？发酵的不同阶段、菌龄、培养基成分、发酵条件。43、发酵过程中如何控制溶氧水平？（1）改变通气速率（增大通风量）：增大KLa值。（2）改变搅拌速度：转速较低时，增大搅拌速度对提高溶氧浓度有明显作用；当转速很高

19、时，再增大搅拌速度起不到调节作用，反而打碎菌丝体，使菌体溶并减少产量。（3）改变气体组成中的氧分压。（4）改变罐压：提高C*,不是十分有效。（5）改变发酵液的理化性质：如加消沫剂、补加无菌水、改变培养基的成分等6）加入传氧中间介质：传氧中间介质有血红蛋白、烃类碳氢化合物（煤油、石蜡等）44、简述泡沫给发酵造成的影响？增加染菌机会、引起逃液、严重时影响通气搅拌、消泡剂的加入为提取带来困难。45、发酵培养基中容易引起泡沫的培养基原料有哪些？蛋白质原料，如玉米浆、蛋白胨、酵母粉、黄豆粉等是主要发泡剂。葡萄糖等本身起泡能力很低，但丰富培养基中较高浓度的糖类增加了培养基的粘度，起到稳定泡沫的作用，糊精含

20、量多也会引起泡沫的形成。46、消泡的方法有哪些？常用的化学消泡剂有哪几类？机械消泡和化学消泡。机械消泡是利用机械的振动以及压力变化，使得气泡破裂；化学：较低的表面张力的表面活性剂。常用的化学消泡剂：天然油脂类、聚醚类、高碳醇类、硅酮类。47、发酵过程为什么要补料？补些什么？补料的依据是什么？原因：发酵中后期营养物消耗造成营养缺乏。补料内容：碳源、氮源、微量元素以及无机盐、前体以及促进剂。补料控制的目的：1）解除基质过浓的影响2）解除产物的反馈抑制3）解除葡萄糖分解代谢的阻遏效应。依据：根据培养基中的碳源、氮源的种类和用量，菌种特征，种子质量判断。48、染菌对发酵有什么危害，对产品提取与分离有什

21、么危害？杂菌进入发酵体系，与生产菌争夺营养物。轻则引起产品产量锐减，质量降低，后处理困难：重则整个培养液变质，成吨培养液报废，经济损失严重；特别是污染上噬菌体，严重的会引起工厂倒闭对产品提取和分离的影响：对过滤影响（发酵液粘度增大）、对产品质量的影响、对三废处理的影响。49、典型发酵产物的常见染菌种类。不同产品及菌种，可污染不同种类和性质的杂菌。1）谷氨酸发酵、酶制剂发酵最怕噬菌体污染，并且很容易造成连续污染；2）柠檬酸发酵最怕发酵早期污染皱褶青霉菌，使黑曲霉死亡；3）抗生素工业中最怕污染短杆菌、产气杆菌、假单孢菌；4）酒类生产中最怕污染野生酵母，醋酸菌乳酸菌等；5）酒精发酵中主要是污染醋酸菌

22、，乳酸菌等。6）肌苷、肌苷酸发酵污染芽孢杆菌危害最大；高温淀粉酶发酵污染芽孢杆菌和噬菌体。50、不同时期染菌以后应采取什么措施？前期：前期杂菌较多，生产菌刚刚接种，量少，无法竞争。方法：灭菌，重新接种。中期：如果杂菌不多，直接添加杀菌剂；如果发酵代谢产物达到一定体积，可以放罐。后期：后期杂菌的影响较少。杂菌较多，提前放罐。如杂菌量不大，可继续发酵。51、常用的染菌检查方法及其优缺点。显微镜检查：染色后，观察菌体形态数量。不可以检查到发酵前期菌体污染。平板培养检查：双层平板培养法：检查噬菌体。生理生化指标：在实际生产中还可以根据以下参数的异常变化来判断是否染菌。结合发酵动力学分析，可以及早发现与

23、预测染菌。糖消耗速度产酸速度，pH值溶解氧、排气中C02含量、02的消耗生物量(菌体浓度)产物含量。52、发酵染菌的途径有哪些？如何防治？设备渗漏、空气带菌、种子带菌、技术管理不善、不明原因。种子带菌：检查保存菌种，检查培养基以及接种设备，检查无菌室状况。空气带菌：对空气进行无菌处理。过滤介质、油水分离、设备。设备渗漏：仔细清洗，检查渗漏。罐内部涂料，繁殖化学腐蚀，除内垢。53、为什么会感染噬菌体？感染了噬菌体后应采取哪些措施？设备的渗漏、空气系统、培养基灭菌不彻底都可能是噬菌体感染的途径。噬菌体初期对发酵工艺的影响不明显。在生产过程中将活菌体排放到空气当中，造成了噬菌体大量繁殖，有可能潜入生产的各个环节。感染了噬菌体后应采取措施：发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到70-80C杀死噬菌体，才可排放。发酵罐周围的管道也必须彻底灭菌。54、发酵后处理的一般程序？55、简述影响发酵液过滤因素有那些？提高过滤性能的方法有哪些？影响过滤因素：过滤介质、颗粒尺寸、气体流速、静电作用、菌种。提高过滤性能：1) 预处理中采用絮凝和凝聚：发酵液中的固体粒子增大，沉降速度提高。2) 加水稀释：粘度减小。3) 助滤剂：多孔微粒，能使滤饼疏松。4) 增加滤层厚度。5) 控制适宜的气流速度。