《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？
次级代谢产物：由微生物新陈代谢所产生的、对一般生命活动并不必需的代谢产物。糖苷类、多肽类、酰基类、核苷类及混杂类。 2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？
原始材料：菌株；培养基的碳源、氮源、微量元素以及生长因子； 上游过程：对菌种加以改造，提高生产能力或者导入外源基因等以获得工程菌；
发酵过程：发酵或生物转化，是通过优化发酵条件如温度、营养、供气量等。利用工程菌的生物合成，加工和修饰等以获得目的产物；
下游过程：是运用生物化学、物理学方法分离、纯化产品，最终将产品推向市场并获得社会或经济效益。 3.发酵工程的特点及微生物的共性. 发酵过程的特点:
-发酵过程以生物体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够象单一反应一样，在发酵设备中一次完成。
-反应通常在常温常压下进行，条件温和、能耗少，设备较简单。 原料以农副产品、再生资源（植物秸杆、木屑）为主。 -可生产复杂的化合物。
-发酵过程需防止杂菌污染（设备灭菌、空气过滤）。
-除利用微生物外，还可以用动植物细胞和酶，也可以用人工构建的遗传工程菌进行反应。
-投资少、见效快、利润丰厚。是生物工程制品的最后表达形式。 微生物的共性：
(1)对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。 (2)有极强的消化能力。 (3)有极强的繁殖能力。
第二章思考题：
1．发酵对微生物菌种有何要求？举例说明。
1. 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。
2. 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。 3. 生长速度和反应速度快，发酵周期短。 4. 副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度。
5. 菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
6. 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？
自然突变：环境因素的影响，DNA复制过程的偶然错误等而导致，一般频率较低，通常为10-6-10-9 。
诱发突变：某些物理、化学因素对生物体的DNA进行直接作用，突变以较高的频率产生。 诱变育种原理：
点突变: 碱基对置换和移码突变
染色体畸变: 在染色体上发生大的变化，如断裂、重复、缺失、易位和染色体数目变化等结构变化。
3．何为转化、转导、DNA体外重组技术？举例说明在发酵工业中的应用。 转化(transformation)：（游离DNA分子+ 感受态细胞）
从供体（提供DNA的细胞）细胞中取出遗传物质，通过对受体（获得DNA的细胞）细胞的培养处理，使供体的DNA片段进入受体细胞内，与受体细胞的DNA重新组合而获得变种的一种育种方法。 转导(transduction)：（由噬菌体介导）
由噬菌体作媒介，将一个细胞的遗传物质传递给另一个细胞，从而获得高产变种的一种育种方法。
DNA体外重组技术(in vitro recombinationDNA technology)
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。 4．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（auxotroph）：一种缺乏合成其生存所必须的营养物（包括氨基酸、维生素、碱基等）的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物（precursor）才能生长。常用X–表示。
5．如何筛选抗性突变株？
抗生素抗性突变：将菌种诱变处理，用含有某种药物的培养基挑选抗性突变体，野生的敏感菌不能在这种培养基上生长。用梯度平板法。 抗噬菌体菌株选育：诱变后用高浓度噬菌体平板筛选抗性菌株。 条件抗性突变：温度敏感突变。
6．菌种保藏目的与核心是什么？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。
1．酵母菌：一般采用定期移植斜面低温保藏法，将酵母接种于麦芽汁琼脂斜面上，放置低温处，每隔几个月移植一次。也可采用石蜡油封藏法。 2．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。
3．细菌和放线菌：一般细菌采用冻干法为佳，放线菌可采用冻干法和砂土管法保藏。
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？
指对已经退化的菌种，设法淘汰衰退的个体，使其恢复原来的优良特性。 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？ 培养基的类型及功能
培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型 （一）、按纯度
合成培养基: 原料其化学成分明确、稳定 ", 适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化规律
", 培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业生产 培养大肠杆菌常用培养基
M培养基(1L)： Na2HPO4 6g，KH2PO4 3g， NaCl 0.5g， NH4Cl1g，
MgSO4.7H2O 0.5g， CaCl2 0.011g，葡萄糖2-10g, pH 7.0 天然培养基: 采用天然原料
", 原料来源丰富(大多为农副产品)、价格低廉、适于工业化生产
", 原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性半合成培养基: 配制方便，成本低
", 多数微生物均能在此类培养基上生长，适用于实验和大规模工业生产 （二）、按状态
固体培养基:适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛应用于有子实体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产。
半固体培养基:即在配好的液体培养基中加入少量的琼脂，一般用量为0.5%～0.8%，主要用于微生物的鉴定。
液体培养基:80%～90%是水，其中配有可溶性的或不溶性的营养成分，是发酵工业大规模使用的培养基。 （三）、按用途（从发酵生产应用考虑）
培养基按其用途可分为孢子培养基、种子培养基和发酵培养基三种。 10．如何确定培养基的组成和进行培养基优化？ 1．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，一般100:0.2～2.0 ? 控制pH条件 ? 控制氧化还原电位 ? 根据原料特点确定配比 2．培养基设计的步骤
① 根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题，初步确定可能的培养基成分；
② 通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分； ③ 用多因子实验设计方法确定各成分的最适浓度。 如：均匀设计、正交实验设计、响应面分析等。 3.摇瓶水平到反应器水平的配方优化