7、pH值调节和控制的方法有哪些？ 答：（1）调节培养基的原始pH值，或加缓冲溶液（如磷酸盐）制成缓冲能力强、pH值变化不大的培养基，或使盐类和碳源的配比平衡。
（2）可在发酵过程中加入弱酸或弱碱进行pH值的调节，进而合理地控制发酵条件；也可通过调整通风量控pH值。
（3）采用生理酸性铵盐作为氮源时，由于NH+4被微生物细胞利用后，剩下的酸根会引起发酵液pH值的下降，在培养液中可加入碳酸钙来调节pH值。但是需要注意的是，碳酸钙的加入量一般都很大，在操作上很容易引起染菌。因此，此方法在发酵过程中应用不是太广 。 （4）在发酵过程中根据pH值的变化可用流加氨水的方法来调节，同时又可把氨水作为氮源供给。由于氨水作用快，对发酵液的pH值波动影响大，应采用少量多次的流加方法进行流加，以免造成pH值过高，从而抑制微生物细胞的生长，或pH值过低，NH+4不足等现象。具体的流加方法应根据微生物的特性、发酵过程的菌体生长情况、耗糖情况等来决定，一般控制在pH值7.0-8.0，最好是采用自动控制连续流加方法 。
（5）如果仅用酸或碱调节pH值不能改善发酵情况时，进行补料是一个较好的办法，它既调节了培养液的pH值，又可补充营养，增加培养液的浓度和减少阻遏作用，进一步提高发酵产物的产率。
（6）以尿素作为氮源进行流加调节pH值，是目前国内味精厂普遍采用的方法。尿素流加引起的pH值变化有一定的规律性，易于控制操作。由于通风、搅拌和微生物细胞内脲、酶的作用使尿素分解放出氨，使pH值上升；氨被微生物利用和形成代谢产物，使pH值降低，再次反复进行流加就可维持一定的pH值。流加时除主要根据pH值的变化外，还应考虑到微生物细胞的生长、发酵过程耗糖、代谢等不同的阶段采取少量多次流加，以控制合适的发酵pH值 。
8、说说过多的持久性泡沫会给发酵带来哪些不利影响？ 答：1、使发酵罐的装填系数减少； 2、造成逃液，导致产物的损失；
3、泡沫“顶罐”有可能使培养基从搅拌的轴封渗出，增加了染菌的机会； 4、由于泡沫的液位变动，以及不同生长周期微生物随泡沫漂浮或粘附在罐盖或罐壁上，命使微生物生长的环境发生了改变，影响了微生物群体的效果，增加微生物群体的非均一性； 5、影响通气搅拌的正常进行（影响氧的传递），妨碍了微生物的呼吸，造成发酵异常，导致最终产物产量下降；
6、使微生物菌体提早自溶，这一过程的发展又会促使更多的泡沫生成；
7、为了将泡沫控制在一定范围内，就需加入消泡剂，将会对发酵工艺和产物的提取带来困难。
9、化学消泡的原理？
答：1、化学消泡剂是表面活性剂，消泡剂本身的表面张力相对于发酵液来说是比较低的，一旦接触到气泡的表面，将会使气泡膜局部的表面张力降低，力的平衡受到破坏，因而使气泡破裂或合并，最后导致泡沫破裂。
2、当泡沫表面层存在着极性的表面活性物质而形成双电层时，加入带相反电荷的表面活性剂，可以降低膜的弹性（机械强度），或加入某些具有强极性的物质与起泡剂争夺液膜上的空间，并使液膜的机械强度降低，进而促使泡沫破裂。
3、当泡沫的液膜具有较大的表面黏度时，加入某些分子内聚力较弱的物质，可降低膜的表面黏度，从而促使液膜的液体流失而使泡沫破裂。 10、发酵过程中常用的化学消泡剂主要有哪些？ 答：天然油脂：玉米油、豆油、棉籽油等。
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聚醚类：聚氧丙烯甘油（GP）、聚氧乙烯氧丙烯甘油（GPE）。它们以一定的比例配制的消泡剂称泡敌。
高级醇和酯类：十八醇、聚二醇等。 硅酮类：最常用的是聚二甲基硅氧烷，也称二甲基硅油。它表面能低，表面张力也较低，在水及一般油中的溶解度低且活性高
第六章：微生物的代谢调节
1、微生物代谢产物类型及其定义？ 答：（1）根据菌体生长、繁殖的关系将合成代谢产物分为初级代谢产物和次级代谢产物。 （2）初级代谢产物：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动必需的物质和能量。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。抗生素、激素、生物碱、色素、毒素等是与初级代谢产物(如氨基酸、核酸)相对产生的次级代谢产物。
第七章：有机酸发酵
1、柠檬酸、乳酸、核酸、氨基酸、抗生素的主要生产菌种 答：柠檬酸的生产菌种： 黑曲霉（ Aspergillus niger ）。 乳酸的生产菌种：德氏乳杆菌是乳酸生产常用乳酸菌。
核酸的生产菌种：发酵法生产核酸的产生菌主要有：枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、产氨短杆菌及其变异株。 氨基酸的生产菌种：
谷氨酸生产菌主要是：棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属中的细菌。 赖氨酸生产菌主要是：黄色短杆菌，乳糖发酵短杆菌，谷氨酸棒杆菌。
抗生素的生产菌种：
国内的青霉素的生成菌种分为：丝状菌（黄孢子丝状菌、绿孢子丝状菌）;球状菌（白孢子球状菌、绿孢子球状菌）。我国生产上采用的是绿色丝状菌。 链霉素的产生菌是灰色链霉菌、比基尼链霉菌、灰肉链霉菌。 四环素的产生菌是金色链霉菌、龟裂链霉菌。 2、柠檬酸的生物合成途径？
答：葡萄糖经EMP、HMP途径降解生成丙酮酸，丙酮酸一方面氧化脱羧生成乙酰CoA，另一方面经CO2固定化生成草酰乙酸，草酰乙酸与乙酰CoA缩合生成柠檬酸。 3、简述黑曲霉中柠檬酸的积累机制主要概括为哪些方面？
答：(1) 由于严格限制供给锰离子等金属离子,或筛选耐高浓度锰离子、锌离子、铁离于等金属离子的菌株,降低菌体中糖代谢转向合成蛋白质、脂肪酸、核酸的能力,使细胞中形成高 水平的铵离子,从而解除柠檬酸和ATP 对PFK酶的反馈抑制,使EMP 的代谢流增大。
(2) 黑曲霉中存在一条呼吸活动性强的侧系呼吸链,对氧敏感,但不产生ATP ,这样使细胞内的ATP 浓度下降。因而减轻了ATP 对PFK、CS 的反馈抑制,促进了EMP 的畅通,增加柠檬酸的生物合成。
(3) 丙酮酸羧化酶是组成性酶,不受代谢调节控制,可源源不断地提供草酰乙酸,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 和CO2固定反应取得平衡,保证前体物乙酰CoA 和草酰乙酸的提供, 柠檬酸合成酶又基本上不受调节或极微弱,增强了柠檬酸的合成能力。
(4)α- 酮戊二酸脱氢酶是受葡萄糖和铵离子的阻遏,使黑曲霉中的TCA 变成“马蹄形”
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的代谢方式,减弱TCA ,降低细胞内ATP 浓度,另外使α- 酮戊二酸浓度升高。反过来,又反 馈抑制异柠檬酸脱氢酶,降低柠檬酸的自身分解。
(5) 顺乌头酸水合酶催化时建立柠檬酸∶顺乌头酸∶异柠檬酸= 90∶3∶7 的平衡,顺乌头酸水合酶的作用总是趋向于合成柠檬酸,即柠檬酸分解活力低。一旦柠檬酸浓度升高到某 一水平,就抑制异柠檬酸脱氢酶活力,从而进一步促进柠檬酸自身积累,使pH 降至2. 0 以下。此时,顺乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶失活,更有利于柠檬酸积累并排出体外。 4、简述柠檬酸发酵的主要控制点？ 答：柠檬酸发酵三个主要控制点：
（1）EMP畅通无阻 ：控制Mn2+ ，提高NH4+ ，解除柠檬酸对PFK的抑制。控制溶氧，防止侧系呼吸链失活。
（2）通过CO2固定反应生成C4二羧酸，强化这一反应。 （3）：柠檬酸后序的酶的酶活性丧失或很低，控制培养基中的Fe2+ 的浓度 5、简述糖蜜的预处理方法？
答：糖蜜预处理：生产上主要采用黄血盐法和石灰硫酸法， 目的是去除金属离子和部分蛋白质。
处理方法如下：
黄血盐处理法：糖蜜稀释至400Bx，加入糖蜜质量0.1-0.45%的黄血盐，升温至95℃，维持30min，打入澄清罐，4h后吸取上清液，配制发酵液。
石灰硫酸法：糖蜜稀释至400Bx，加入生石灰，糖蜜质量的1％，调pH至9－10，在70－80℃通风搅拌15min，然后用硫酸调pH至3－4.5，静止4h吸取上清液，配制发酵液。 6、简述柠檬酸发酵的糖质原料有哪些？ 答：糖质原料包括：
薯类：甘薯、薯干、木薯、木薯干、马铃薯、薯渣。 谷类：玉米、小麦、面粉、大米。 淀粉：谷类与薯类加工的淀粉。 砂糖：白砂糖、赤砂糖、糖蜜。
淀粉糖：淀粉水解糖(单糖、双糖、糊精、葡萄糖母液)
果实、粮食加工下脚料：各种含糖果实、糖食加工的下脚料等。 7、淀粉的液化及方法？
答：液化：利用化学或生物催化剂，在具有一定量的水和一定的温度条件下，使淀粉分子断裂而变成较小分子，使淀粉糊的粘度显著下降而成为流动性较好的流体的过程。 主要有酸法和酶法。
8、试述淀粉两次加酶喷射液化工艺过程（包括工艺流程及操作说明）？ 答：工艺流程：
调浆------配料-----一次喷射液化-----液化保温------二次喷射------高温维持------二次 液化------冷却------（糖化） 操作说明：在配料罐内，将淀粉加水调浆成淀粉乳，用Na2CO3调pH，使pH值处在5.0-7.0之间，加入0.15%的氯化钙作为淀粉酶的保护剂和激活剂，最后加入耐高温α-淀粉酶，料液经搅拌均匀后用泵打入喷射液化器，在喷射器中出来的料液和高温蒸汽直接接触，料液在很短时间内升温至95-97℃，此后料液进入保温罐保温60min，温度维持在95-97℃，然后进行二次喷射，在第二只喷射器内料液和蒸汽直接接触，使温度迅速升至145℃以上，并在维持罐内维持该温度3-5min左右，彻底杀死耐高温α-淀粉酶，然后料液经真空闪急冷却系统进入二次液化罐，将温度降低到95-97℃，在二次液化罐内加入耐高温α-淀粉酶，液化约30min，用碘呈色试验合格后，结束液化。
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9、同型乳酸发酵和异型乳酸发酵的概念？
答：同型发酵是葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸，丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的催化下还原为乳酸的过程。理论转化率为100%，实际转化率80%以上。
异型发酵是某些乳酸细菌利用HMP途径，分解葡萄糖为5-磷酸核酮糖，再经差向异构酶作用变成5-磷酸木酮糖，然后经磷酸酮解酶催化裂解，生成3-磷酸甘油醛和乙酰磷酸。 3-磷酸甘油醛经EMP途径后半部分转化为乳酸。理论转化率为50%。 8、代谢控制发酵？
答：用人工诱变的方法有目的地改变微生物固有的调节机制，使合成产物的途径畅通无阻，最大限度地积累特定产物，这种发酵称为代谢控制发酵。 9、简述谷氨酸发酵中控制细胞渗透性采用的方法和机理？ 答：（1）化学控制法
①控制磷脂的合成，导致形成磷脂合成不足的不完整的细胞膜。
a、生物素缺陷型：使用生物素缺陷型菌株进行谷氨酸发酵，控制生物素亚适量。 b、油酸缺陷型：使用油酸缺陷型菌株进行谷氨酸发酵，控制油酸亚适量； c、甘油缺陷型：使用甘油缺陷型菌株进行谷氨酸发酵，控制甘油亚适量； d、添加表面活性剂（如吐温60）或饱和脂肪酸（C16~C18）：使用生物素过量的糖蜜原料发酵生产谷氨酸时，通过添加表面活性剂或饱和脂肪酸及其亲水聚合脂类，也能清除渗透，积
累谷氨酸。
②阻碍谷氨酸菌细胞壁的合成，形成不完全的细胞壁，进而导致形成不完全的细胞膜。 如在发酵对数生长期的早期，添加青霉素或头孢霉素C 等抗生素。 （2）物理控制方法
利用温度敏感型突变株进行谷氨酸发酵时，由于仅控制温度就能实现谷氨酸生产，故称物理控制方法。该法必须要控制好温度转换的时间（由30℃提高到37℃或40℃的时间）；并且要在温度转换之后，再进行适度的剩余生长。 10、谷氨酸高产菌模型特征
答：1、丧失或有微弱的?-酮戊二酸脱氢酶活力，使?-酮戊二酸不能继续氧化；
2、CO2固定能力强，使四碳二羧酸全部由CO2固定反应提供，而不走乙醛酸循环； 3、谷氨酸脱氢酶的活力很强，并丧失谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈抑制和反馈阻遏，同时，NADPH2再氧化能力弱，这会使?-酮戊二酸到琥珀酸的过程受阻；
4、有过量的NH4+ 存在，?-酮戊二酸经氧化还原共轭氨基化反应而生成谷氨酸却不形成蛋白质，从而分泌泄漏于菌体外；
5、同时，谷氨酸生产菌应不利用体外的谷氨酸，使谷氨酸成为最终产物。
6、生产菌株还应该具有生物素合成缺陷、油酸合成缺陷和甘油合成缺陷等特点。 11、简述谷氨酸发酵过程中泡沫的形成及消除泡沫的方法？ 答：（1）泡沫的形成和性质： 搅拌与通风
发酵液中含有蛋白胨、玉米浆、黄豆粉是主要的发泡剂。 发酵液感染杂菌和噬菌体 （2）泡沫的消除（控制）：
调整培养基的成分（少加或缓加宜起泡的原材料）；改变某些物理化学参数（pH、温度、通气和搅拌；改变发酵工艺 采用机械消泡或消泡剂消泡
机械消泡：利用机械振动或压力变化使泡沫破裂
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消泡剂：属表面活性剂，天然油脂（豆油、玉米油）；脂肪酸和酯类；聚醚类（氧化丙烯和氧化乙烯与甘油的聚合物）；硅酮类
12、论述谷氨酸发酵中杂菌污染的主要原因有哪些？如何防治？ 答：杂菌污染的主要原因分析：
①种子带菌。若发酵前期染菌，可能是种子带菌所致或发酵罐本身染菌所致。为了避免种子染菌，在斜面种子、摇瓶种子制备过程中都必须严格操作，确保无杂菌污染。
②罐体与管件渗漏所引起的染菌。若罐体或管件有极其微小的漏孔时，易引起染菌。有时漏孔用肉眼直接察觉不到，需要通过一定的试漏方法才能发现。
③死角。罐或管路连接处的死角，在灭菌时其中的杂菌不易被杀死，易造成连续染菌，影响生产。
④空气系统染菌。好气性发酵需连续不断地通人大量无菌空气。空气系统所有的设备要定时打开排液阀排液，避免设备内积液太多，带入空气中去，造成染菌。
⑤环境污秽造成染菌。车间、环境卫生差，易引起染菌。为堵绝杂菌的来源和繁殖机会，必须加强车间和环境的清洁卫生工作。 杂菌污染的防治与挽救：
污染了杂菌后，要根据具体情况，及时采取措施加以挽救。具体措施为： (1)一级种子经平板检查确认无菌后，方可接入二级种子中。
(2)二级种子冷却，小于10℃保压12～16h，平板检验确认无杂菌后，再接入发酵罐。 (3)发酵0~6h后，大幅度染菌，镜检发现球菌，应放罐重消毒，消毒温度适当降低。 (4)发酵12h后，发现污染有少量芽孢或杆菌，但光密度尚正常，pH仍有升降，耗糖一般，谷氨酸产量在0.2％以上，则可加大通风量，按常规发酵到底。 (5)发酵后期确认染球菌，则可加热至70—80℃放罐。
(6)发现染菌的罐，下次空罐消毒加入甲醛后，再用蒸汽熏蒸0.12~0.17L／m3。 (7)加强车间卫生管理，防止活菌体飞扬。 (8)选用抗药性菌种。
13、简述赖氨酸的代谢控制发酵的方法？（p70）
答：1）切断或减弱支路代谢，选育高丝氨酸缺陷型（Hom－）突变株，切断通向苏氨酸和甲硫氨酸的代谢流，限量供给高丝氨酸（或苏氨酸+甲硫氨酸)，解除赖氨酸和苏氨酸的协调反馈抑制作用，因而能够过量积累赖氨酸。或选育蛋氨酸和苏氨酸或异亮氨酸缺陷型（Met－ + Thr－、Ile－）突变株；
2）选育结构类似物抗性突变株：解除Thr和Lys的协同反馈抑制作用，使赖氨酸大量积累，如：
①S-(2-氨基乙基)-L-半胱氨酸抗性株（AECr） ②L-赖氨酸氧肟酸盐抗性株（LysHxr）
③苏氨酸氧肟酸盐抗性突变株（ThrHxr）等； 3）解除代谢互锁
在乳糖发酵短杆菌中，Lys的生物合成与亮氨酸（Leu）之 间存在着“代谢互锁”，即赖氨酸分支途径的初始酶二氢吡 啶-2,6-二羧酸（DDP）合成酶受Leu的反馈阻遏。
4） 增加前体物的合成和阻塞副产物生成：为了提高赖氨酸的产量，应设法增加前体物质天门冬氨酸（Lys前体物）的浓度，切断生成丙酮酸的支路，同时解除Asp对PEP羧化酶（即PC）的反馈抑制.。
方法：⑴选择丙氨酸缺陷型菌株（Ala－）；或温度敏感突变株（tmps），中断丙酮酸到Ala的反应；选育AspHxr、磺胺类药物抗性突变株；
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