生物制品工艺学2011~2012年度期末复习大纲（生科生技092班）
第二章：菌种选育
1、发酵工业对菌种的要求？
答：1、能在易得、价廉的原料制成的培养基上迅速生长，且代谢产物产量高（目标产物的产量尽可能接近理论转化率）。目标产物最好能分泌到胞外，以降低产物抑制并利于产物分离。
2、可以在要求不高、易于控制的培养条件下迅速生长和发酵；
3、生长速度快，发酵周期较短。发酵周期短的优点在于感染杂菌的机会减少；提高设备的利用率。
4、根据代谢控制要求，选择单产高的营养缺陷型或调节突变株或野生突变株； 5、抗噬菌体能力强，不易被感染；
6、菌种纯粹，遗传性状稳定（不易变异退化），以保证发酵生产和产品质量的稳定性。 7、菌体不是病源菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。 2、菌株分离（separation）和筛选（screening）？
答：分离和筛选就是将一个混杂着各种微生物的样品通过分离技术区分开，并按照实际要求和菌株的特性采取迅速、准确、有效的方法对他们进行分离、筛选，进而得到所需微生物的过程。
3、菌种筛选的方法？
答：利用特殊的分离培养基对大量混杂微生物进行初步分离； 采用与生产相近的培养基和培养条件，通过三角瓶的容量进行小型发酵试验，以求得适合于工业生产用菌种。
1、透明圈法：在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培养基混浊。能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明圈，圈的大小初步反应该菌株利用底物的能力。
2、变色圈法：对于一些不易产生透明圈产物的产生菌，可在底物平板中加入指示剂或显色剂，使所需微生物能被快速鉴别出来。
3、生长圈法：生长圈法通常用于分离筛选氨基酸、核苷酸和维生素的产生菌。
4、抑菌圈法：常用于抗生素产生菌的分离筛选。抑菌圈法是常用的初筛方法，工具菌采用抗生素的敏感菌。
4、筛选菌种的性能鉴定包括？
答：一般采用两步法，即初筛和复筛，经过多次重复筛选，直到获得1～3株较好的菌株，供发酵条件的摸索和生产试验，进而作为育种的出发菌株。 5、工业菌种的育种：
答:工业菌种的育种：是运用遗传学原理和技术对某个用于特定生物技术目的的菌株进行的多方位的改造。通过改造，可使现存的优良性状强化，或去除不良性质或增加新的性状。 6、工业菌种育种的方法
答：1诱变，2基因转移，3基因重组。 7、诱变育种步骤 答：（1）出发菌株的选择 （2）处理菌悬液的制备 （3）诱变处理 （4）中间培养 （5）分离和筛选
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8、菌种保藏的方法有那些？
答：冷冻保藏（液氮-196或低温冰箱-70） 干燥保藏（沙土管保藏，冷冻真空保藏） 低温保藏（4℃短时间） 传代保藏 悬液保藏发
对于重要的菌种，应该选用不同的保藏方法保藏，以避免菌种丢失，其主要保藏原理降低微生物的代谢水平或使其处于休克状态，所以低温，少水环境均可或者两者兼用. 9、菌种的复壮？
答：狭义的复壮:是在菌种已发生衰退的情况下，通过纯种分离和 测定生产性能等方法，
从衰退的群体中找出尚未衰退的个体，以达到恢复该菌原有性状的一种措施；
广义的复壮:指在菌种的生产性能尚未衰退前，有意识地进行纯种分离和生产性能的测定工作，以期菌种的生产性能逐步有所提高。 10、种子扩大培养？ 答：种子扩大培养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养而获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。
种子扩大培养应根据菌种的生理特性，选择合适的培养条件来获得代谢旺盛、数量足够的种子。
11、发酵过程的主要控制参数有哪些?
答：发酵控制参数
因不同的发酵过程、发酵工艺、技术指标和发酵产物等要求不同而不同，主要有以下几点： 一般的耗氧型发酵罐系统，要测量的参数可以分为物理参数、化学参数以及生物参数 发酵过程物理参数:通常有发酵罐温度（T）、发酵罐压力（P）、发酵液体积（V）、空气流量（FA）、冷却水进出口温度（T1?和T?2）、搅拌马达转速（RMP）、搅拌马达电流（I）、泡沫高度（H）等，这些物理参数根据不同种类的发酵要求，都可以选择性的选取有关测量仪表来实现自动测量。
发酵过程化学参数:发酵过程典型的化学参数有PH值（PH）和溶解氧浓度（DO），这两个参数对于微生物的生长，代谢产物的形成极为重要。过于由于缺乏耐消毒的能进行无菌操作的PH电极和溶解氧电极，使得无法做到实时的在线测量。而现在已有成熟的PH和溶解氧测量电极，典型的产品如瑞士的Ingold电极等。
发酵过程生物参数:生物参数通常包括生物质呼吸代谢参数、生物质浓度、代谢产物浓度、底物浓度以及生物比生长速率、底物消耗速率和产物形成速率等。
关于生物参数，无论在国内还是国外，在工业生产中实时在线的测量仪表都还很少。正是由于这些原因，使得微生物发酵过程的控制比一般的工业生产过程难度更大。 12、调节溶氧速率的方法？
答：影响体积溶氧速率（kLa）的因素有：
①设备参数如设备结构尺寸、搅拌器直径； ②操作参数如搅拌转速、通风量； ③发酵液性质，如流变学性质。 提高kLa或Nv的措施有：
① 提高转速N，以提高Pg，从而提高kLa。
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② 增大通风量Q。当Q不大时，增大Q可明显提高kLa；但当Q已较大时，继续提高Q，将降低Pg，其综合效果不会明显提高kLa，甚至可能降低，因此有些调节措施是将提高转速N和增大通风量Q二者结合。
③ 为了提高Nv，除了提高kLa之外，提高C*也是可行的方法之一。通入纯氧或在可行的条件下提高罐内操作压力，均可提高C*。
④ 丝状菌的生长导致发酵液粘度的急剧上升和kLa的急剧下降。过分提高转速和通气量可能导致菌丝体的机械破坏和液泛。在此情况下可重复地放出一部分发酵液，补充新鲜灭菌的等体积培养基，这样可使kLa大幅度回升。 ⑤ 向发酵液中添加少量氧载体，可提高kLa。
第三章：发酵工艺条件的确定
1、培养基： 答：培养基：人工配制的供微生物生长、繁殖、代谢和合成人们所需产物的营养物质和原料，同时，培养基也为微生物提供除营养外的其它生长所必须的环境条件。 2、培养基是如何分类的？ 答：（1）按培养基组成物质的化学成分分为：合成培养基、天然培养基。 （2）按物理性质分为：固体，液体
（3）按用途分为：选择性培养基、鉴别培养基、富集培养基等 3、发酵生产中的培养基类型 ？
答：工业发酵中培养基往往是依据生产流程和作用分为： （1）斜面培养基（2）种子培养基（3）发酵培养基 4、简述种子培养基的目的及其特点？
答：培养种子的目的：1、扩大培养，增加细胞数量；2、同时也必须培养出强壮、健康、活性高的细胞。为了使细胞迅速进行分裂或菌丝快速生长。 种子培养基特点：
（1） 必须有较完全和丰富的营养物质，特别需要充足的氮源和生长因子。
（2）种子培养基中各种营养物质的浓度不必太高。供孢子发芽生长用的种子培养基，可添加一些易被吸收利用的碳源和氮源。
（3）种子培养基成分还应考虑与发酵培养基的主要成分相近。 5、前体物质 答：前体物质：是指当添加到发酵培养基中的某些化学物质基本上不改变其分子结构而直接进入产物中的小分子物质，从而在一定条件下控制产物的合成方向和提高产量。 6、培养基的组成物质有那些？ 答：（1）碳素化合物 （2）氮素化合物 （3）水
（4）微量元素(无机盐类) （5）生长因子
7、有机氮源和无机氮源有哪些？
答：有机氮源：花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟等。 无机氮源：铵盐、硝酸盐、氨水等。 8、培养基中微量元素的主要作用是什么？
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答：微量元素(无机盐类)是微生物生命活动所不可缺少的物质。主要作用是： ①构成菌体成分；
②作为酶活性基的组成部分或维持酶的活性； ③调节渗透压、pH值、氧化还原电位等； ④作为自养菌的能源。 9、生长因子：
答：广义说，凡是微生物生长不可缺少的微量有机物质都称为生长因子(又称生长素)，包括氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等；狭义说，生长素仅指维生素。其作用是构成细胞的组分，促进生命活动的正常进行。
第四章：发酵工厂灭菌与空气净化
1、发酵工业中灭菌和消毒常用范围 答：（1）为保证纯种培养，在生产菌种接种培养之前，要对培养基、空气系统、消泡剂、流加物料、设备、管道进行灭菌；
（2）还在对生产环境进行消毒，防止杂菌和噬菌体的大量繁殖。 2、除菌的方法 答：（1）培养基的加热灭菌（包括常压或蒸汽高压加热法） （2）空气的过滤除菌 （3）紫外线或电离辐射 （4）化学药物灭菌
3、介质过滤除菌及常用的过滤介质？ 答：（1）介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。
（2）过滤介质一般是棉花、活性炭，也有采用玻璃纤维、焦炭等。 4、用工艺流程图表述发酵生产中制备无菌空气的过程？ 答：发酵生产中制备无菌空气的大致过程：
5、简述纤维介质阻留微粒的机制？
答：1．阻拦截留：微粒随空气气流向前运动，当气流为层流时，随气流运动的粒子在接近纤维表面的部分由于与过滤介质接触而被纤维吸附捕集，这种作用称之为阻拦截留。
空气流速愈小，纤维直径愈细，阻拦截留作用愈大。但是在介质过滤的除尘除菌中，阻拦截留并不起主要作用。 2．惯性碰撞截留：
空气气流流速大时，气流中的微粒具有较大的惯性力。
当微粒随气流以一定速度向纤维垂直运动因受纤维阻挡而急剧改变运动方向时，由于微
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粒具有的惯性作用使它们仍然沿原来方向前进碰撞到纤维表面，产生摩擦粘附而使微粒被截留在纤维表面，这种作用称惯性碰撞截留。
截留区域的大小决定于微粒运动的惯性力，所以，气流速度愈大，惯性力大，截留效果也愈好。此外，惯性碰撞截面作用也与纤维直径有关，纤维愈细，捕集效果愈好。惯性碰撞截面在介质除尘中起主要作用。
3．布朗扩散运动：直径小于1μ的微粒在运动中往往产生一种不规则的布朗运动，使微粒间相互凝集成较大的粒子，从而发生重力沉降或被介质截留。但是这种作用只有在气流速度较低时才较显著。
第五章：发酵过程的工艺控制
1、发酵工业中微生物的培养方式有哪几种？
答：一般来说，微生物学的生长和培养方式可以分为： 1、分批培养 2、连续培养 3、补料分批培养 2、分批培养？
答：又称分批发酵，是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。 3、补料分批培养
答：所谓分批补料培养技术，就是指在分批培养伊始，投入较低浓度的底物，然后在发酵过程中，当微生物开始消耗底物后，再以某种方式向培养系统中补加一定的物料，使培养基中的底物浓度在较长时间内保持在一定范围内，以维持微生物的生长和产物的形成，并避免不利因素的产生，从而达到提高容积产量、产物浓度和产物得率的目的。 4、连续培养
答：连续培养又称连续发酵，指在分批式液体深层培养至微生物对数后期时，以一定的流速向发酵罐中连续添加灭菌的新鲜液体培养基，同时以相同的流速自发酵罐中排出发酵液的发酵方法。
5、发酵热概念？ 答：所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。什么叫净热量呢？在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。发酵热引起发酵液的温度上升。发酵热大，温度上升快，发酵热小，温度上升慢。发酵热包括了生物热、搅拌热、蒸发热以及辐射热
6、引起发酵液pH上升或者下降的因素有那些？ 答：（1）引起pH下降的因素：
1培养基中碳氮比例不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量，或者中间补糖过多加 ○
之溶解氧不足，致使有机酸大量积累。
2消泡油加的过多。 ○
3生理酸性物质的存在，氨被利用，pH下降。 ○
（2）引起pH上升的因素：
1培养基中碳氮比例不当，氮源过多，氨基氮释放，使pH上升。 ○
2生理碱性物质的存在。 ○
3中间补料中氨水或尿素等碱性物质加入过多使pH上升。 ○
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