发酵工程题库及答案

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1、发酵工程题库及答案nw IC.遗传性能要相对稳定发酵工程部分题库及答案1、举出几例微生物大规模表达的产品，及其产生菌的特点？A. 蛋白酶表达产物一般分泌至胞外，能利用廉价的氮源，生长温度较高，生长速度快，纯 化、分别及分析快速；平安性高，得到FDA的批准的菌种。B. 单细胞蛋白生长快速，养分要求不高，易培育，能利用廉价的培育基或生产废物。适 合大规模工业化生产，产量高，质量好。平安性高，得到FDA的批准的菌种。C. 不饱和脂肪酸生长温度较低，平安性高，能利用廉价的碳源，不饱和脂肪酸含量高，D. 抗生素生产性能稳定，产量高，不产色素，能利用廉价原料F.氨基酸代谢途径比较清晰，代谢途径比较简洁2、

2、工业化菌种的要求？A能够利用廉价的原料，简洁的培育基，大量高效地合成产物B有关合成产物的途径尽可能地简洁，或者说菌种改造的可操作性要强D. 不易感染它种微生物或噬菌体E. 产生菌及其产物的毒性必需考虑（在分类学上最好与致病菌无关）F. 生产特性要符合工艺要求4、争论：微生物（包括动、植物）可以生产我们所需的一切产品，但是涉及到工业化生 产，对于某一种特定的产品，为何只有特定的微生物才具有大量表达的潜力？在不同的环境条件下，微生物细胞对遗传信息作选择性的表达，实现代谢的自动调整。 代谢的协调能保证在任何特定时刻、特定的细胞空间，只合成必要的酶系（参加代谢的多种 酶）和刚够用的酶量。一旦特定物质的

3、合成达到足够的量，与这些物质合成有关的酶就不再 合成了。并且，已合成的酶的活力受到很多调整机制的掌握，以确保新陈代谢全面协调，、 为细胞的经济运行供应保证。因此，细胞固有的生产关系支持细胞自身的增殖（生产细胞）， 不支持（人的）目的产物的过量生产（生产特定的初级代谢产物）。而工业化生产要求特定 表达某种或某类物质，只有正常代谢被打破，代谢协调失常的微生物才能达到要求5、自然界分别微生物的一般操作步骤？样品的实行f预处理f培育f菌落的选择f初筛f复筛f性能的鉴定菌种保藏6、从环境中分别目的微生物时，为何肯定要进行富集培育？自然界中目的微生物含量很少，非目的微生物种类繁多，进行富集培育，使目的微生

4、物在最适的环境下快速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境下的优势种，使筛选变得可能。7、菌种选育分子改造的目的？防止菌种退化；解决生产实际问题；提高生产力量；提高产品质量；开发新产品.8、以目前的争论水平，土壤中能够培育的微生物也许占总数的多少？什么是16sRNA同 源性分析？目前能够培育的微生物不到总数的1%。以16sRNA为靶基因，设计引物，建立pcr扩增体 系，再通过DNA测序进行细菌同源性分析。9、什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中的意义？自然选育就是不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程。自然选育在工业生产上的意义：自然选育可以有效地用于高性能突

5、变株的分别。然选育 虽然突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施。10、什么是正突变？什么是负突变？什么是结构类似物？生产上所不盼望看到的，表现为菌株的衰退和生产质量的下降，这种突变成为负突变。生产上盼望看到的，对生产有利，这种突变成为正突变。结构类似物：在化学和空间结构上和代谢的中间物（终产物）相像，因而在代谢调整方 面可以代替代谢中间物（终产物）的功能，但细胞不能以其作为自身的养分物质。发酵工程与工艺学试题库及答案10-202008-06-16 08:36:11 1楼11、什么是诱变育种？常用的诱变剂有哪些？诱变育种是指用物理、化学因素诱导植物的遗传特性发生变异，再从变异群体中选择符

6、合人们某种要求的单株，进而培育成新的品种或种质的育种方法。诱变剂有两大类：物理诱 变剂和化学诱变剂。常用的物理诱变剂有紫外线、x射线、Y射线（如Co60等）、等离子、快中子、a射线、B射线、超声波等。常用的化学诱变剂有碱基类似物、烷化剂、羟胺、吖定类化合物等。12、什么是基因的重组？什么是基因的直接进化？二者有何区分？基因的重组：是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合，形成 新DNA分子的过程基因的直接进化：在分子水平上，对目标基因直接处理，然后通过高通量的筛选方法， 提高目标蛋白的性能。基因的直接进化，可使已有基因获得新的特性，可获得自然界中不存 在的基因，可解决很多

7、新的理论和应用问题13、什么是培育基?发酵培育基的特点和要求？培育基：广义上讲培育基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需的一组养分物质和原料。 同时培育基也为微生物培育供应除养分外的其它所必需的条件。培育基能够满意产物最经济的合成。发酵后所形成的副产物尽可能的少。培育基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于选购运，适合大 规模贮存，能保证生产上的供应。/所选用的培育基应能满意总体工艺的要求，如不应当影响通气、提取、纯化及废物处 理等。必需供应合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。 有利于削减培育基原料的单耗，即提高单位养分物质所合成产物数量或最大产率。 有利于提高培育基和产物的浓度

8、，以提高单位容积发酵罐的生产力量。有利于提高 产物的合成速度，缩短发酵周期。所用原料尽可能削减对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗。14、用的碳源有哪些？常用的糖类有哪些，各自有何特点？碳源:糖类（淀粉、葡萄糖、蔗糖等）、油脂（动、植物油）、有机酸（琥珀酸、柠檬酸、 乳酸、乙酸等）和低碳醇（甲醇、乙醇等）。葡萄糖，全部的微生物都能利用葡萄糖，但是会引起葡萄糖效应糖蜜，是制糖生产时的结晶母液，它是制糖工业的副产物。主要含有蔗糖，总糖可达50%75%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。除糖份外，含有较多的杂质，其中有些是有 用的，但是很多都会对发酵产生不利的影响，需要进行预

9、处理。淀粉、糊精，缺点：难利用、发酵液比较稠、一般2.0%时加入肯定的a-淀粉酶。成分比较简单，有直链淀粉和支链淀粉等等。优点：来源广泛、价格低，可以解除葡萄糖效应。15、什么是生理性酸性物质？什么是生理性碱性物质？经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的养分物叫生理酸性物质，若菌体代谢后 能产生碱性物质的养分物称为生理碱性物质16、常用的无机氮源和有机氮源有哪些？有机氮源在发酵培育基中的作用？常用的有机氮源有花生饼粉、黄豆饼粉、酵母粉、蛋白胨等；常用的无机氮源有氨水、 铵盐和硝酸盐。有机氮源在发酵培育基中的作用有：除供应氮源外，有些有机氮源还供应大量的无机盐 及生长因子。诱导某些酶的产生。

10、17、什么是前体？前体添加的方式？前体指某些化合物加入到发酵培育基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物 物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提 高。前体使用时普遍采纳流加的方法。凡是微生物生长不行缺少而细胞自身不能合成的微量的有机物质，如氨基酸、嘌吟、嘧 啶、维生素等均称生长因子。有机氮源是这些生长因子的重要来源19、什么是产物促进剂？产物促进剂举例？是指那些非细胞生长所必需的养分物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。20、什么是理论转化率？什么是实际转化率？理论转化率是指抱负状态下依据微生物的代谢途径进行物料衡算，所得出的转化率的大 小

11、。实际转化率是指实际发酵过程中转化率的大小发酵工程与工艺学试题库及答案20-302008-06-16 08:51:03 2楼21、培育基设计的一般步骤？1. 依据前人的阅历和培育基成分确定时一些必需考虑的问题，初步确定可能的培育基成18、什么是生长因子？生长因子的来源？2.通过单因子试验最终确定出最为相宜的培育基成分;分；3. 当培育基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适的浓度，由于培育基成分很多，为 削减试验次数常采纳一些合理的试验设计方法。22、培育基成分选择考虑的问题？1. 菌种的同化力量2. 代谢的阻遏和诱导3. 合适的C、N比4. pH的要求23、读书报告：举例说明培育基设计的方法与

12、步骤？24、争论：培育基优化在发酵优化掌握中的作用与地位？发酵优化掌握分两个阶段：第一阶段掌握菌体的生长，目的是使长好的菌体能处在最佳的产物合成状态。培育基优 化应当保证菌体快速生长，有利于产物合成和分泌的酶系开启，而不利于产物合成酶系的关 闭，处于最佳的产物合成状态，并且副产物合成和分泌的酶系尽可能的少开启第二阶段控掌 握产物的合成。该阶段，培育基优化应使产物合成能较长时间保持在最大合成速度。副产物 的的合成速率尽可能小。25、什么是种子的扩大培育？种子扩大培育是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面 活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培育，最终获得肯定数量和质

13、量的纯种过程。26、种子扩大培育的目的与要求？种子扩培的目的：接种量的需要，菌种的驯化，缩短发酵时间、保证生产水平种子的要求：总量及浓度能满意要求，生理状况稳定，个体与群体，活力强，移种至发 酵后，能够快速生长，无杂菌污染27、种子扩大培育的一般步骤？休眠孢子f母斜面活化f摇瓶种子或茄子瓶斜面或固体培育基孢子f一级种子罐f二级 种子罐f发酵罐28、在大规模发酵的种子制备过程中，试验室阶段和生产车间阶段在培育基和培育物选 择上各有何特点？试验室阶段培育物选择的原则：种子能扩培到肯定的量和质，获得肯定数量和质量的孢 子/菌体。培育基的选择应当是有利于菌体的生长，对孢子培育基应当是有利于孢子的生长。

14、在原料方面，试验室种子培育阶段，规模一般比较小，因此为了保证培育基的质量，培育基 的原料一般都比较精细。生产车间阶段培育物的选择原则最终一般都是获得肯定数量的菌丝体。培育基选择首先 考虑的是有利于孢子的发育和菌体的生长，所以养分要比发酵培育基丰富。在原料方面：不 照试验室阶段那么精细，而是基本接近于发酵培育基，这有两个方面的缘由：一是成本二是 驯化29、什么是接种量？对于细菌、放线菌及霉菌常用的接种量是多少？接种量=移入种子的体积/接种后培育液的体积细菌5%、放线菌20%霉菌10%30什么是发酵级数？发酵级数对发酵有何影响，影响发酵级数的因素有哪些？一般由菌丝体培育开头计算发酵级数，但有时，工

15、厂从第一级种子罐开头计算发酵级数发酵级数对发酵影响：1.种子级数少，可简化工艺和掌握，削减染菌机会2. 种子级数太少，接种量小，发酵时间延长，降低发酵罐的生产率，增加染菌机会3. 级数大，难掌握、易染菌、易变异，管理困难，一般2-4级。4. 在发酵产品的放大中，反应级数的确定是特别重要的一个方面影响发酵级数的因素：（1）菌种生长特性，孢子发芽及菌体繁殖速度；（2）发酵规模.（3） 工艺要求.（4 ）接种量的影响.发酵工程与工艺学试题库及答案30-402008-06-16 08:52:33 3楼31、什么是种龄？事宜种龄确定的依据？种龄是指种子罐中培育的菌体开头移入下一级种子罐或发酵罐时的培育时

16、间。原则：对数生长期末，细胞活力强，菌体浓度相对较大，但是最终由试验结果定。32、读书报告：结合详细的产品理解种子质量掌握的方法，以及熟悉种子质量对发酵的 影响？影响斜面种子质量的因素：（1）原材料质量，水质，培育基pH.（2）灭菌条件，（3）接种量，（4）温度，通风、（5）培育时间（6）有害气体或挥发物（7）冷藏条件种子质量好：1.缩短发酵时间、保证生产水平.2.无杂菌污染.3移种至发酵后，能够快速生长.4 .泡末产生少.5.产物生成速率大.6.副产物合成少.7.对下游分别纯化有利33、接种、倒种、双种？接种：接入种子罐后直接移种到发酵罐。双种：两个种子罐种子接种到一个发酵罐中。倒种：一部分

17、种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。34、什么是菌体的生长比速？产物的形成比速？基质的消耗比速？维持消耗？菌体的比生长速率：单位重量的菌体瞬时增量二（dx/dt） /x；单位为1/h,其中x一菌体浓度（g/L ）产物的形成比速：单位时间内单位菌体形成产物（菌体）的量n=（dp/dt） /x,；单位为1/h，其中p产物浓度（g/L ）基质的比消耗速率：单位时间内单位菌体消耗基质的量二（ds/dt） /x；单位为1/h，其中s一底物浓度（g/L ）35、什么是Monod方程其使用条件如何？各参数的意义与求解？当培育基中不存在抑制细胞生长的物质时，细胞的生长速率与基质浓度关系（Monod方程 式）

18、如下：u = umax S/ （Ks+ S）：菌体的生长比速.S：限制性基质浓度.Ks：半饱和常数.Umax：最大比生长速度Monod方程的参数求解（双倒数法）：将Monod方程取倒数可得：1/ U =1/ U max+ Ks/ U max S 或 S/u = S/u max+ Ks/ U max这样通过测定不同限制性基质浓度下，微生物的比生长速度，就可以通过回归分析计算 出Monod方程的两个参数。36、什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？初级代谢产物是指微生物产生的，生长和繁殖所必需的物质，如蛋白质、核酸等。次级代谢产物是指由微生物产生的，与微生物生长、繁殖无关的一类物质。37、什么是

19、一类发酵？二类发酵？三类发酵？一类发酵：产物形成与底物利用直接相关，为生长联系型，又称简洁发酵型，产物直接 由碳源代谢而来,产物生成速度的变化与微生物对碳源利用速度的变化是平行的，产物生成与 微生物的生长也是平行的。在这些发酵过程中，菌体的生长、基质的消耗、产物的生成三个 速度都有一个高峰，三高峰几乎同时消失。二类发酵：产物形成与底物利用间接相关，为部分生长联系型，又称中间发酵型，产物 不是碳源的直接氧化产物，而是菌体代谢的主流产物。它的特点是在发酵的第一时期碳源大 量消耗用于菌体的快速增长而产物的形成很少或全无，第二时期碳源大量消耗用于产物的高 速合成及菌体的生长。三类发酵：产物形成与底物利

20、用不相关，为非生长联系型，又称简单发酵型，产物的生 成在菌体生长和基质消耗完以后才开头，与菌体生长不相关，与基质消耗无直接关系，所形 成的产物为次级代谢产物。38、什么是连续培育？什么是连续培育的稀释率？由于新奇培育基不断补充，所以不会发生养分物的枯竭，另一方面，发酵液不断取出， 发酵罐内的微生物始终处于旺盛的指数生长期，罐内细胞浓度X、比生长速率口、以及t, pH 等都保持恒定。稀释率(D)：补料速度与反应器体积的比值(h-1)39、解释连续培育富集微生物的原理？菌的积累速率二生长速率-流出速率，调整培育基，使目的菌的流出速率生长速率,就起到 富集作用40、何氧简洁成为好氧发酵的限制性因素？

21、氧是需氧微生物生长所必需的。氧往往简洁成为掌握因素，是因为氧在水中的溶解度很 低，培育基因含有大量的有机和无机物质，氧的溶解度比水中还要更低。在对数生长期即使 发酵液中的氧浓度达到饱和，若此时终止供氧，发酵液中的溶氧可在几分钟内全部耗尽，使 溶氧成为掌握因素。发酵工程.部分题库及答案241、临界溶氧浓度、氧饱和度的概念？临界氧浓度：CCr临界氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。氧饱和度：发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度饱和溶氧浓度：在肯定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。(mol/m3)42、影响微生物需氧的因素有哪些？细胞浓度直接影响培育液的摄氧率，在分批发酵中摄氧率变化很大，不

22、同生长阶段需氧 不同，对数生长后期达最大值。培育基的成分和浓度显著影响微生物的摄氧率，碳源种类对 细胞的需氧量有很大影响，一般葡萄糖的利用速度比其他的糖要快。43、发酵液中的体积氧传递方程？其中Kla的物理意义是什么？以单位体积的液体中所具有的氧的传递面积为a (m2/m3)OTR二KLa(C* -CL ) KLa以氧浓度为推动力的容积氧传递系数，反映了设备的供氧力量44、如何调整摇瓶发酵的供氧水平？往复，频率80-120分/次，振幅8cm旋转，偏心距转速250rpm装液量，一般取1/10左右：250ml 15-25 ml500ml 30 ml750ml 80 ml45、如何调整通气搅拌发酵罐

23、的供氧水平？一般认为，发酵初期较大的通风和搅拌而产生过大的剪切力，对菌体的生长有时会产生 不利的影响，所以有时发酵初期采纳小通风，停搅拌，不但有利于降低能耗，而且在工艺上 也是必需的。但是通气增大的时间肯定要把握好。46、氧的供需争论与反应器设计与放大的关系？发酵过程放大困难的缘由就在放大时不行能同时做到几何相像、流体运动学相像和流体 动力学相像，当在小试争论时某一个对生产产生影响的重要因素没有被观看到，而这个因素 恰恰在放大时成为关键因子时，就会造成整个发酵过程的失败(供氧、混合、剪切)。47、发酵过程糖代谢、氮代谢有什么规律，为什么？糖代谢：特殊是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下

24、降。糖缺乏，pH上升，是 补料的标志之一氮代谢：氨基酸被利用后产生NH3，pH会上升；尿素被分解成NH3, pH上升。微生物生长和产物合成与糖代谢有亲密关系。糖的消耗反映产生菌的生长繁殖状况，反 映产物合成的活力。菌体生长旺盛糖耗肯定快，残糖也就降低得快通过糖含量的测定，可以 掌握菌体生长速率，可掌握补糖来调整pH，促进产物合成，不致于盲目补糖，造成发酵不正 常。氮利用快慢可分析出菌体生长状况，含氮产物合成状况。但是氮源太多会促使菌体大量 生长。有些产物合成受到过量铵离子的抑制，因此必需掌握适量的氮。通过氨基氮和氨氮的 分析可掌握发酵过程，适时实行补氨措施。发酵后期氨基氮回升，这时就要放罐，否

25、则影响 提取过程。48、发酵过程为什么要补料？补些什么？在分批培育过程中补入新奇的料液，以克服养分不足而导致的发酵过早结束的缺点。在 这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避开快速利用碳源的阻遏效应；可以通过补料掌握 达到最佳的生长和产物合成条件；还可以利用计算机掌握合理的补料速率，稳定最佳生产工 艺。发酵基质和缓冲液等。49、补料过多或过少对发酵有什么影响？投料过多造成菌体细胞大量生长，无法稳定的产生发酵产物，导致菌体生产力下降，同 时转变发酵液流变学性质。假如补料过少，则使菌体过早进入衰退期，引起菌体年轻和自，同 样使生产力下降。50、发酵过程中pH会不会发生变化为什么？发酵过程中pH是不断

26、变化的1）糖代谢特殊是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一2）氮代谢当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3, pH上升，NH3利 用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降4）某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类产生使pH下降，红霉素、 洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升。5）菌体自溶pH上升，发酵后期，pH上升6）杂菌的污染，pH下降51、pH对发酵的影响表现在哪些方面？（1）pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻。（2）pH影

27、响微生物细胞膜所带电荷。从而转变细胞膜的透性，影响微生物对养分物质的 汲取及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行。（3）pH值影响培育基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用。（4）pH值影响代谢方向。pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产物的质量和比例发生转变。例如黑曲霉在pH23时发酵产生柠檬酸，在pH近中性时，则产生草酸。谷氨 酸发酵，在中性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则简洁形成谷氨酰胺和N-乙酰谷 氨酰胺。（5）pH在微生物培育的不同阶段有不同的影响。52、温度对发酵有哪些影响？(1)温度影响反应速率发酵过程的反应速率实际是酶反应速率，酶反应有一个最适温度。从阿累尼乌斯方程式可以看到dlnKr/dt=E/RT2 (平方)