四、填空题
1.发酵工程的主要内容包括 发酵条件的优化与控制 、 反应器的设计及产物的分离 、提取与精制 2.根据微生物与氧的关系，发酵可分为__需氧发酵____和____厌氧发酵__两大类。 3.在无氧条件下能将丙酮酸分子转变成乙醇分子的微生物是___酵母__。 4.诱发突变的方法分为物理方法和化学方法，物理方法主要是 __紫外线__ ， __x射线___ ， __B射线__ 和_激光__ ；化学诱变剂包括_碱基类似物_____ ， _烷化剂__ 和 _吖啶色素__ 。
5.消毒和灭菌的区别在于前者是杀死或除去 病原微生物营养体细胞 ，而后者则指杀死 包括芽孢在内的所有微生物 。
6.紫外线照射能使 DNA 产生 胸腺嘧啶二聚体 ，从而导致 DNA 复制产生错误；用紫外线诱变微生物应在 红灯 条件下进行，以防止 光复活效应 现象的产生。
7.巴斯德效应的本质是 能荷调节 ，表现为呼吸抑制发酵。
8.乳酸发酵一般要在 __无氧__ 条件下进行 , 它可分为__同型乳酸发酵__ 和__异型乳酸发酵__乳酸发酵。 七、问答题
1.在发酵过程中，培养液的pH为什么会发生变化？应当怎样调节和控制培养液的pH？
答：由于微生物自身的代谢特性，培养基的成分，通气条件的变化，菌体自溶或杂菌污染，所以引起pH发生变化。
2.哪些因素会影响发酵过程中的温度？
答：发酵热，包括：生物热，搅拌热，蒸发热和辐射热。 3.按物理性质可将培养基分为哪几类？各有何用途？
答：固体培养基：用于菌种的培养和保存，广泛用于产生子实体真菌的生产；
半固体培养基：用于菌种鉴定，细菌运动性鉴定和噬菌体效价鉴定； 液体培养基：利于大规模工业生产，因为它有利于氧和物质的传递。 4.按化学成分可将培养基分为哪几类？各有何用途？
答：①合成培养基：多用于研究和育种；②天然培养基：适于工业生产。 5.按用途可将培养基分为哪几类？
答：孢子培养基，种子培养基和发酵培养基。 6.细菌群体从开始生长到死亡分为哪四个时期？ 答：延迟期，对数期，稳定期和衰亡期。 7．简述发酵热产生的原因
答：提示：微生物分解有机物释放的能量，一部分用于合成ATP，另一部分散发到培养基中时，会引起发酵温度升高；机械搅拌也会产生一部分热量引起温度升高。此外，发酵罐壁散热，水分蒸发会带走部分热量，使发酵温度降低。
八、分析应用题
1.在发酵过程中，如何保证菌种生长和代谢的正常进行。
答：①培养基中的营养物质应全面，缺乏营养物质，会影响菌种的生长繁殖及正常的代谢活动。如生物素是谷氨酸棒状杆菌的生长因子，缺乏生物素，谷氨酸的合成就会受到影响。②各种营养物质的比例和浓度会影响菌种的代谢途径等。如在碳源和氮源的比为3∶1时，谷氨酸棒状杆菌会大量合成谷氨酸，但当碳源和氮源的比为4∶1时，谷氨酸棒状杆菌只生长而不合成谷氨酸。③当pH下降，呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺。在发酵过程中，培养液的pH发生变化的主要原因是培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。如当谷氨酸棒状杆菌利用糖类物质不断生成谷氨酸时，培养液的pH就会下降。而碱性物质的消耗和氨的生成等则会导致培养液的pH上升。调节和控制培养液pH的方法有：在培养基中添加缓冲液，在发酵过程中加酸或碱。
三、填空题
1. 根据不同的分类原则，工业发酵可分为若干类型。如按发酵形式来区分，有 传统工艺发酵 和 现代工业发酵 ；按发酵培养基的物理性状来区分，有 固态发酵 、半固态发酵 和 液态发酵 ；按发酵工艺流程来区分，有 分批式发酵 、 连续式发酵 和 流加式发酵 ；按发酵过程中对氧的不同需求来区分，有 厌氧发酵 和 需氧发酵 。
2. 发酵工业上常用的微生物有 细菌（如枯草芽孢杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、乳酸菌、状芽孢杆菌）、
酵母菌 、 霉菌（如根霉、曲霉）和 放线菌 四大类群。
3. 微生物群体的生长过程，大致可划分为４个阶段： 延滞期 、 对数期 、 稳定期 和 衰亡期 。 4. 微生物生长所需的基本营养物质有 碳源 、 氮源 、 无机盐类 、 生长因子 和 水分 。
5. 发酵工业生产中的碳源主要是 糖类 和 淀粉 ，如 葡萄糖、玉米、大米、大麦、高梁、麸皮 等。氮源主要是 玉米浆 、 花生饼粉 等有机氮源，也有 尿素、硫酸铵、硝酸铵 等无机氮液。 6. 筛选新菌种的具体步骤大体可分为 采样 、 增殖培养 、 纯种分离 、 发酵试验 、 性能测定 等。 7. 菌种的选育方法常用的有 新菌种的分离与筛选 、 诱变育种 和 基因重组育种 。
8. 常见的菌种保藏方法有： 斜面转接保藏法 、 液体石蜡保藏法 、 砂土管保藏法 、 冷冻干燥保藏法 和 液氮保藏法 。
9.培养基的种类繁多，一般可根据其营养物质的不同来源分为 合成培养基 、 天然培养基 和 半合成培养基 ，根据培养基的不同用途分为 基础培养基 、 增殖培养基 、 鉴别培养基 和 选择培养基 ；根据培养基的物理状态的不同分为 固体培养基 、 半固体培养基 和 液体培养基 。在工业发酵中，依据生产流程和作用的不同分为 斜面培养基 、 种子培养基 以及 发酵培养基 。
10.灭菌是指 完全杀死所有微生物包括繁殖体和芽孢的方法 ；消毒是指 杀死一药有害健康的致病微生物 。 11.发酵生产中常用的除菌方法有 高压蒸汽灭菌法 、 巴斯德消毒法 、 空气过滤除菌法 、 辐射灭菌法 和 化学试剂消毒 等。 四、综合填空题
2．家庭酿造甜米酒的具体操作过程：先将米加热煮至七成熟，待冷却至30度，加少许的水和一定量的“酒药”（实际是酵母菌菌种）与米饭混合后置于一瓷坛内（其他容器也可），在米饭中央挖一个小洞，加盖后置于适当地方保温（28℃)，12小时后即可。请从以下几个方面对发酵过程做一简单的分析。 1) 先将米煮一煮的目的是 主要为了杀灭其他杂菌 。
2) 为什么要冷却到30℃后才能加入“酒药”？ 太高的温度会杀死或抑制酵母菌 。 3) 在中央挖一个小洞的原因是有利于透气，可保证酵母菌在开始生长时有足够的氧气，短时间内迅速繁殖；。 4) 发酵坛并没有完全密封，坛内无氧发酵的环境是如何形成的？
有氧呼吸消耗了氧气；呼吸产生的水使发酵液增多，淹没了米饭，形成了无氧环境 。 5)家庭酿酒的关键是保温和放“酒药”，如果米的量很多而放的“酒药”太少，常常导致甜米酒因变质而失败。其主要原因是米多酒药少，造成酵母菌起始密度太低，不能迅速繁殖形成生长优势，往往导致杂菌感染 。 7．据下图回答问题：
1)图为微生物的 连续培养 装置。其目的是延长 稳定期 ，提高 代谢产物 产量。为此需创造微生物生长繁殖的条件，主要做法是：以一定速度不断添加 新的培养基 。同时又以 同样 的速度不断放出 老的培养基 。 2)对加入的［3］要求是 无菌 ，意义是 增加溶氧 。 3)在横线上填写名称：［1］ 新鲜培养基 ［3］ 无菌空气 ［4］ 流出物
五、名词解释
2. 代谢控制发酵技术：以动态生物化学和微生物遗传学为基础，通过诱变选育适合生产某种产品的突变住，
再在有控制的条件下大量生产人们所需的产品。
3. 连续发酵：在发酵过程中，有物料连续流入，同时有等量物料连续流出，使细胞在近似恒定的状态下生长。 4.临界溶氧值：各种微生物的呼吸强度是不同的，并且呼吸强度是随着培养基中溶氧浓度的增强，直至达到
一个临界值为止。这个临界值称临界氧浓度。
5.氧传质方程：在稳定情况下，氧分子从气体主体扩散到液体主体的传递效率既氧的传质方程。OTR = KLa( C*-CL) 6.发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。
7.生理酸性物质:被微生物利用后，导致发酵液pH降低的物质。 8.次级代谢：在一定的生长时期（一般是稳定生长期），微生物以初级代谢产物为前体合成的对微生物本身的
生命活动没有明确功能的物质的过程。
9.连续培养：在培养过程中，连续地向发酵罐中加入培养基，同时以相同流速从发酵罐中排出含有产品的培
养基，这种操作方式成为连续培养。
六、问答题
1、一般情况下，典型的发酵过程可以划分为哪几个基本组成部分？ 答：一般情况下，典型的发酵过程可以划分为6个基本组成部分： ①繁殖菌种和发酵生产所用的培养基的配制； ②培养基、发酵罐以及辅助设备的消毒灭菌；
③将已培养好的有活性的纯菌株以一定量接种到发酵罐中； ④控制发酵罐中的菌株在最适条件下生长并形成代谢产物； ⑤产物的提取和精制，以得到合格的产品； ⑥回收或处理发酵过程中所产生的废物、废水。 2、写出酒母扩大培养的工艺流程。
答：斜面菌种─→液体试管培养─→三角瓶培养─→卡氏罐─→小酒母罐─→大酒母罐─→成熟酒母（─→接种至发酵罐）。 3、简述菌种保藏的原理。
答：菌种保藏的原理是：用人工方法创造条件，如低温、干燥、缺氧等，使微生物代谢处于不活跃状态，生长繁殖受到抑制处于休眠状态，同时，使菌种避免污染死亡和变异，根据这个原理可有效地保藏菌种，使菌种保持原有性状，减少衰退，突变的发生。
4．举例说明生物化学意义上的“发酵”和工业意义上的“发酵”概念的异同。
答：生物化学意义上的“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。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳，同时获得能量；丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等。而工业意义上的“发酵”，它泛指利用微生物制造成生产某些产品的过程。它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、乳酸、丙酮丁醇等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品既有微生物细胞代谢产物，??也包括菌体细胞（如单细胞蛋白SCP）、酶等。 5．简述发酵过程中pH的调控方法
答：（1）调节基础培养基的配方。C/N、碳源种类和浓度（2）补料的控制。①简单的加酸加碱；②补入无机氮源；③同时补入碳氮源。
6．有机酸发酵时，其产物经常改变培养液的pH或抑制发酵，生产上是如何解决这一问题的？
2+
答：1) 限量添加Mn，提供充足的O2。 2) 选育耐酸性强的菌株。
3) 中和盐法：添加CaCO3等，中和产生的有机酸。 4) 采用发酵与提取相耦合的发酵工艺。 5) 采用固定化细胞的方法。
7．微生物菌种保藏的原理是什么，基于这些原理菌种保藏可分为哪些方法？
答：根据微生物的生理生化特性，人为地创造条件，使微生物处于代谢不活泼，生长繁殖受到抑制的休眠状
态，以减少菌种的变异。①斜面保藏法；②沙土管干燥保藏法；③真空冷冻干燥保藏法；④液氮保藏法；⑤悬液保藏法；⑥低温保藏法。
二、填空题
1、获得纯培养的方法有： 平板划线法 、 平板稀释法 、 组织分离法 等方法。 2、液体培养基中加入CaCO３的目的通常是为了__ 中和有机酸，调节PH _。 3、发酵过程满足最低通气条件是 供氧 与 耗氧 至少必须平衡。 4、微生物工业上消除泡沫常用的方法有 化学消泡 和 机械消泡 两种。
5、按发酵工艺流程来区分，工业发酵有 分批发酵 、 连续发酵 和 流加发酵 三种类型。按菌体生
长与产物形成关系分为 生长偶联型 、 部分生长偶联型 和 非生长偶联型发酵 三种类型。 6、发酵工业上常用的微生物有 细菌 、 酵母菌 、 霉菌 和 放线菌 四大类群。 7、生物素影响谷氨酸发酵主要是影响 合成途径 和 细胞膜的渗透性 。
8、紫外线照射能使 DNA 产生 嘧啶二聚体 ，从而导致 DNA 复制产生错误；用紫外线诱变微生物应在 红光 条件下进行，以防止 光复活 现象的产生。
9、在谷氨酸的生产中，培养基中碳源与氮源的比为4：1时，__菌体大量繁殖_________，当碳源与氮源比为3：1时，___产生大量的谷氨酸____，谷氨酸的合成过量时，就会抑制__谷氨酸脱氢酶___的活性；当谷氨酸合成下降时，__抑制作用___解除。为了使谷氨酸生产中解除产物谷氨酸对__谷氨酸脱氢酶活性___的抑制作用，提高谷氨酸的产量，因此采取一定的手段，改变__细胞膜通透性__，使谷氨酸迅速排放到细胞外面。 10、代谢调节是指在代谢途径水平上 分解代谢 和 合成代谢 的调节。酶活性调节包括 酶的激活作用 和 酶的抑制作用 两方面。酶合成调节包括 诱导 和 阻遏 两方面。 三、问答题
1、一般情况下，典型的发酵过程可以划分为哪几个基本组成部分？
答：1.发酵原料选择及预处理。 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.发酵产物的分离提取。 5.废弃物的回收和利用。
2、pH对发酵的影响表现在哪些方面？ 发酵过程的pH控制可以采取哪些措施？
答：pH对发酵的影响表现在：①影响菌体的形态。②影响生物膜性质，改变膜电荷状态。③影响酶活性，影响新陈代谢。④影响营养物质和和中间代谢产物的解离，从而影响培养基的吸收和代谢产物的泄漏。可采取的策施：1）调整培养基组分。2）在发酵过程中进行控制。①添加CaCO3，②氨水流加法 ③尿素流加法 ④在补料与pH 没矛盾时，采取补料调pH.⑤在补料与pH有矛盾时，加酸碱调节pH 。 3、发酵液泡沫产生的原因及消泡的基本方法。
答：产生的原因：通气搅拌，培养基成分，微生物代谢。
方法：机械消沫和消泡沫剂消泡。减少泡物质和起泡外力。 4、比较分批培养和连续培养的优缺点。
答：分批培养的优点：不易染菌，操作简单，不存在菌种老化或变异等问题。 缺点：生产时间长，设备利用率低。
连续培养的优点：1.提高设备利用率，缩短生产时间。2.发酵中各种参数恒定，便于自动化控制。3易于分期控制。4维持低基质浓度。缺点：菌种变异可能性较大，严格要求无菌条件。 5、溶氧对发酵有何影响。提出几种有效提高溶氧的方法。
答：溶氧对发酵的影响：氧是好氧微生物生长和代谢产物生成所必需，微生物只能利用溶解在发酵液的溶解氧，而氧难溶于水，培养基中贮存的氧量很少； 【纯氧溶纯水，1.26mmol/L；空气氧溶纯水，0.25mmol/L；培养基更低】，高产株和加富培养基的采用以及发酵周期的缩短， 加剧了对氧的需求；形成产物的最佳氧浓度和生长的最佳氧浓度有可能是不同的；发酵罐中氧的吸收率很低；若加大通气量会引起过多泡沫；消泡剂的使用不利于氧的溶解。
提高溶氧的方法： 1.增大通风量。2.提高转速。3增加罐压。4改善发酵液的。5优化空气中氧的含量