名词解释:
淀粉水解糖:在工业生产上将淀粉水解为以葡萄糖为主的水解液的过程称为淀粉水解糖的制备,制得的水解液称为淀粉水解糖。
液化:利用a-淀粉酶将淀粉液化转化为糊精及低聚糖,使淀粉的可溶性增加的过程;
糖化:利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解,转变为葡萄糖的过程 (狭义) 糖蜜预处理: 糖蜜是甘蔗或甜菜制糖的副产物。发酵前对糖蜜进行稀释、酸化、灭菌及澄清等过程称为糖蜜前处理 。
发酵机制:指微生物通过其代谢活动,利用基质合成人们所需要的产物的内在规律。
代谢控制发酵:人为地改变微生物的代谢调控机制,使有用中间代谢产物过量积累,这种发酵称为代谢控制发酵。
巴斯德效应:在好气条件下,酵母发酵能力降低的规律称为巴斯德 效应。其现象是乙醇的积累减少,实质是细胞内糖代谢降低。 鲜啤酒:未经巴氏灭菌或超滤即出售。新鲜、爽口,保质期短
生啤酒:未经巴氏灭菌,但经超滤等无菌过滤后出售。新鲜、爽口,保质期较短。 熟啤酒:经巴氏灭菌后出售。苦味增加,有熟味,保质期长。
简答: 发酵流程:
比拟放大的基本过程:
普遍:小型实验-中间规模试验(中试)-大型规模生产(工业化生产)
发酵工程:斜面菌种-摇瓶试验(培养基、温度、起始pH值、 需氧量、发酵时间)-小型发酵罐-中试-大规模工业生产
发酵工程的发展经历了哪几个阶段:
1、自然发酵时期 2、纯培养技术建立(第一个转折期) 3、通气搅拌的好气性发酵工程技术建立(第二个转折期) 4、人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术建立(第三个转折期) 5、发酵动力学、连续化、自动化工程技术的建立(第四个转折期) 6、生物合成和化学合成相结合工程技术建立(第五个转折期)
微生物工业发展趋势:
1、几个转变:分解代谢→合成代谢;自然发酵→人工控制的突变型发酵→代谢控制发酵→通过遗传因子的人工支配建立的发酵 2、化学合成与生物合成相结合
3、大型、连续化、自动化发酵:发酵罐的容量可达500t,常用的也达20-30t。 4、人工诱变育种和代谢控制发酵:微生物潜力进一步挖掘,新菌株、新产品层出不穷。
5、 原料范围不断扩大:石油、植物淀粉、天然气、空气、纤维素、木质素等
举例说明微生物工业的范围:
酿酒工业(啤酒、葡萄酒、白酒)
食品工业(酱、酱油、食醋、腐乳、面包、酸乳) 有机溶剂发酵工业(酒精、丙酮、丁醇) 抗生素发酵工业(青霉素、链霉素、土霉素等) 有机酸发酵工业(柠檬酸、葡萄糖酸等) 酶制剂发酵工业(淀粉酶、蛋白酶等) 氨基酸发酵工业(谷氨酸、赖氨酸等) 核苷酸类物质发酵工业(肌苷酸、肌苷等)
维生素发酵工业(维生素B12、维生素B2等) 生理活性物质发酵工业(激素、赤霉素等) 名贵医药产品发酵工业(干扰素、白介素等) 微生物菌体蛋白发酵工业(酵母、单细胞蛋白) 微生物环境净化工业(利用微生物处理废水等)
生物能工业(沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等能源物质) 微生物冶金工业(微生物探矿、冶金、石油脱硫等)
发酵产品主要类型:
微生物菌体:1.单细胞蛋白 (饲料添加剂、食品) 2.食(药)用菌 (蘑菇、香菇、灵芝、猴头等) 3.微生物农药(细菌、真菌、病毒:苏云金杆菌、白僵菌) 4.疫苗(细菌、病毒)第一代:病原微生物及其产物,第二代:基因工程疫苗,第三代:人工合成疫苗 5.微生态制剂(细菌:乳酸菌、双歧杆菌)
代谢产物 :(分为初级代谢产物、次级代谢产物,这是一类当前最主要的微生物发酵产品,也是开发潜力最大的一类); 酒精、酱油、食醋、酸奶、谷氨酸、柠檬酸、核酸、多糖、脂类、维生素、抗生素、毒素、激素、色素等
酶:酶制剂工业是利用微生物发酵,获得与生物体内的酶具有相同功能的酶制剂。我国主要应用在食品方面,其中产量较大的是α-淀粉酶、糖化酶、葡萄糖异构酶、蛋白酶和脂肪酶。
如何理解传统工艺,原料决定菌种,现代工艺,菌种决定原料?
发酵原料是一种选择培养基。传统工艺就是利用这种选择作用,把自然界带入的各种野生菌,在发酵基质上进行选择富集培养,这些微生物生长和代谢的结果可生产出有特殊风味的食品。
在使用纯种发酵剂前,我们必须对原料进行灭菌,以防止其他杂菌对发酵的干扰。
发酵产品主要有哪些附加值:
发酵有利于食品保藏,发酵产品的保健作用,发酵增加了食品的营养价值
菌种发展总趋势,如何理解:
发酵菌 氧化菌 野生菌 变异菌 自然选育 代谢控制育种 诱变育种 基因重组定向育种
工业菌种选育的定义、方法
按照生产要求,根据微生物遗传变异理论,利用自然菌种筛选、人工诱变育种、代谢控制育种或基因重组定向育种等方法得到优良菌种的工作。
(1)自然选育:从自然界土壤、水、空气、动物、植物、矿物等样品中分离筛选得到菌种的方法。
(2)生产育种:长期生产过程中自然突变获得优良菌株。 (3)抗噬菌体菌株的选育(如去除吸附位点)
(4)诱变育种:采用物理、化学诱变因素处理微生物细胞,提高基因的随机突变几率,然后通过定向筛选获得所需优良菌株。
(5) 代谢控制育种:通过改变微生物菌种的代谢途径或代谢自动调节系统(如增加特定基因拷贝数来提高限速酶含量)而使微生物发生异常代谢,使所需中间代谢产物过量积累。
(6) 基因重组定向育种:通过转化、转导、杂交和原生质体融合等遗传学方法和技术定向地重组微生物DNA,使微生物的功能发生定向的改变。
工业菌种衰退的定义、防止方法
定义:指菌种整体在多次接种传代过程中逐渐造成生产能力降低,表现为发酵力(如对培养基的利用)或繁殖力(如孢子的产生)下降或发酵产物得率降低的现象。
防止方法:作好菌种保藏工作;尽可能使每次培养条件适合而一致;尽量减少传代次数 ;应使用幼龄菌培养
菌种复壮的概念与方法
概念:在菌种已衰退情况下,通过纯种分离和生产性能测定等方法,从衰退群体中找出少数未衰退的个体,以恢复原有典型性状的措施。 方法:单细胞菌株分离法;
沸水筛选法:菌液用沸水处理后进行单细胞菌株分离,从而挑选出优良菌体。 改变培养条件法:采用有利于高产菌株而不利于低产菌株的条件来选出高产菌株。 通过宿主体复壮:如Bacillus thuringiensis的复壮 诱变处理法:对发生回复突变进行重新诱变育种。
工业菌种保藏原则与方法
原则:挑选优良纯种,最好是休眠体(如孢子、芽孢等),创造一个最有利于休眠的环境条件(如低温、干燥、缺氧、营养物质缺乏等),就可以达到菌种保藏
的目的。同时,作为可行的方法,还要考虑方法的经济和简便。
方法:斜面低温保藏法;石蜡油封保藏法;砂土保藏法;冷冻干燥保藏法;液氮超低温保藏法
工业菌种扩大培养工艺与级数
级数:斜面菌种→一级种子摇瓶培养→二级种子罐培养→发酵罐 (二级) 斜面菌种→一级种子摇瓶培养→二级种子罐培养→三级种子罐培养→发酵罐 (三级) 尽量采用二级发酵
培养基种类:
按成分不同:天然培养基、半组合培养基、组合培养基
按物理状态不同:固体培养基、半固体培养基、液体培养基、脱水培养基 按功能不同:选择培养基、鉴别培养基
按培养目的不同:种子培养基、孢子培养基、发酵培养基
发酵培养基设计的原则
“投其所好”明确目的:用于培养菌体种子的培养基营养应丰富,氮源含量较高;用于生产代谢产物的发酵培养基氮源一般应比种子培养基低,若代谢产物是次级代谢产物,要考虑是否加入特殊物质;工业生产发酵培养基,应选择来源广泛、价格低廉的原料。
发酵培养基设计的基本步骤
调查研究:菌种来源、生理特性、生物合成途径,产物化学性质、提炼方法、质