发酵工程考试复习题
《发酵工程》复习资料
一、单项选择题
1、被现代誉为微生物学鼻祖、发酵学之父的巴斯德 D。
A、首次观察到大量活着的微生物；
B、建立了单种微生物的分离和纯培养技术；
C、阐明了微生物产生的化学反应本质；
D、首次证明酒精发酵是酵母菌所引起的。
2、关于Pirt方程π＝a + bμ，不正确的有 D 。
A、a=0、b≠0：可表示一类发酵；
B、a≠0、b ≠ 0：可表示二类发酵；
C、a=0、b≠0：可表示三类发酵；
D、第二类发酵表明产物的形成和菌体的生长非偶联。
3、代谢参数按性质分可分 C 。
A、物理参数、化学参数和间接参数；
B、中间参数和间接参数；
C、物理参数、化学参数和生物参数；
D、物理参数、直接参数和间接参数。
4、关于菌种低温保藏的原理正确的有 B 。
A、低于最低温度，微生物很快死亡；
B、低于最低温度，微生物代谢受到很大抑制，并不马上死亡；
C、高于最高温度，微生物很快死亡；
D、低于最低温度，微生物胞内酶均会变性。
5、下列不是利用热冲击处理技术提高发酵甘油产量的依据的有 D 。
A、酵母在比常规发酵温度髙10~20℃的温度下经受一段时间刺激后，胞内海藻糖的含量显著增加；
B、Lewis发现热冲击能提高细胞对盐渗透压的耐受力；
C、Toshiro发现热冲击可使胞内3-磷酸甘油脱氢酶的活力提高15~25%，并导致甘油产量提高；
D、Lewis发现热冲击可使胞内3-磷酸甘油脂酶的活力提高15~25%，并导致甘油产量提高。
6、霉菌生长pH为5左右，因此染 C 为多。
A、细菌；
B、放线菌；
C、酵母菌；
D、噬菌体。
7、放线菌由于生长的最适pH为7左右，因此染 A 为多
A、细菌；
B、酵母菌；
C、噬菌体；
D、霉菌。
8、不是种子及发酵液无菌状况检测方法的有 D 。
A、酚红肉汤培养基检测；
B、平板划线；
C、显微镜观察；
D、尘埃粒子检测。
9、要实现重组大肠杆菌的高密度培养，最常用和最有效的方法就是 B 。
A、反复分批培养；
B、分批补料流加培养法；
C、连续培养法；
D、反复分批流加培养法。
10、微生物菌种的筛选最关键的是要找到一个合适的“筛子”，在耐高酒精浓度酿酒酵母的筛选中，这个“筛子”是 C 。
A、平板培养基中高葡萄糖含量；
B、种子培养基中高酒精含量；
C、平板培养基中高酒精含量；
D、发酵培养基中高酒精含量。
11、在摇瓶发酵法生产糖化酶实验中，糖化酶比酶活力单位应为 C 。
A、U/mL粗酶液；
B、U/g淀粉；
C、U/g酶；
D、U/mL培养基。
12、在反复分批发酵过程中，细胞回用操作必须在C进行。
A、密闭条件下；
B、无菌条件下；
C、稳定条件下；
D、任何条件下。
二、多项选择题
1、就产品的类型而言，发酵有下列几种主要类型：。
A、以微生物菌体为产物的微生物菌体发酵；
B、以微生物酶（含蛋白）为产物的酶发酵；
C、以菌体代谢产物为目的的产物发酵；
D、利用微生物酶修饰作用的微生物转化发酵。
2、生物转化最明显的特点： ABD 。
A、反应特异性；
B、结构位置特异性；
C、分子大小特异性；
D、立体特异性。
3、发酵工艺就其培养方式来看，基本上有CD 二大类型的培养方法。
A、表面培养法；
B、振荡培养法；
C、深层培养法；
D、固体发酵法。
3、下列属于好氧发酵技术的有 ABCD 。
A、速酿法从乙醇生产醋酸；
B、通气法大量繁殖酵母；
C、用米曲霉的麸曲代替麦芽糖作糖化剂生产酒靖；
D、用微小毛霉生产干酪。
4、抗杂菌污染的纯种培养技术包括 ABCD 。
A、无菌空气；
B、培养基灭菌；
C、无污染接种；
D、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。
5、关于微生物工程的三个基本假说是B CD。
A、细胞机器假说；
B、生物能支撑假说；
C、代谢网络假说；
D、细胞经济假说。
6、抗生素是次级代谢产物，需要生物体进行复杂的代谢，目前发现的生物来源有ABCD。
A放线菌； B、真菌； C、一些产芽孢的细菌； D、植物或动物。
7、谷氨酸发酵的菌种有 ABCD的棒型细菌。
A、棒杆菌属；
B、短杆菌属；
C、节杆菌属；
D、小杆菌属
8、用于生产α-淀粉酶的工业生产菌株主要有 ABCD。
A、黑曲霉；
B、米曲霉；
C、米根酶；
D、某些芽孢杆菌。
9、按用途（从发酵生产应用考虑）培养基可分为 ABC 。
A、孢子（斜面）培养基；
B、种子培养基；
C、发酵培养基；
D、固体培养基。
10、培养基成分选择的原则有 ABCD 。
A、菌种的同化能力；
B、代谢的阻遏和诱导100:0.2~2.0；
C、合适的C、N比；
D、pH的要求。
11、关于产物的理论转化率与实际转化率，描述正确的有ABC 。
A、理论转化率是指理想状态下根据微生物的代谢途径进行物料衡算，所得出的转化率的大小；
B、实际转化率是指实际发酵过程中转化率的大小；
C、理论转化率既可通过发酵动力学方程求解，也可通过发酵反应方程式求解；
D、如何使实际转化率接近于理论转化是发酵控制的一个目标。
12、种子扩培的目的有 ACD 。
A、接种量的需要；
B、无菌操作的需要；
C、菌种驯化；
D、缩短发酵时间、保证生产水平。
13、发酵工业上对种子的要求有ABCD 。
A、总量及浓度能满足要求；
B、生理状况稳定，个体与群体；
C、活力强，移种至发酵后，能够迅速生长；
D、无杂菌污染。
14、发酵级数确定的依据有 ABD。
A、级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响；
B、级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难；
C、从发酵罐算起；
D、在发酵产品的放大中，反应级数的确定是非常重要的一个方面。
15、种子的质量要求有ABCD。
A、要求达到一定的浓度；
B、形态（生长处于某个阶段、均匀等）；
C、合理的理化指标（C、N、P 的含量，pH，酶活等）；
D、无污染。
16、发酵工程研究的内容有AB 。
A、菌种的来源——找到一个好的菌种；
B、发酵过程的工艺控制——最大限度发挥菌种的潜力；
C、发酵过程动力学；
D、发酵设备。
17、影响需氧的因素有ABCD。
A、菌龄、菌体浓度；
B、培养条件；
C、营养成分及浓度；
D、有害物质积累。
a的测定方法有 BCD 。
18、K
l
A、物料衡算法；
B、亚硫酸盐类法；
C、平衡法
D、动态法。
19、发酵过程中氧平衡的参数相关性分析正确的有AD 。
A、当OUR(r)与DO反向变化时，表明其限制因素为细胞水平的菌体代谢问题；
B、当OUR(r)与DO同
向变化时，表明其限制因素为细胞水平的菌体代谢问题；C、当OUR(r)与DO反向变化时，表明其限制因素为工程水平的氧传递问题； B、当OUR(r)与DO同向变化时，表明其限制因素为工程水平的氧传递问题。
20、目前国外发酵生产过程连续补料采用ABCD 来实现连续补料控制。
A、流量计；
B、小型电动调节阀；
C、小型气动隔膜调节阀；
D、控制器
21、发挥菌种的最大生产潜力需考虑的有AB。
A、菌种本身的代谢特点；
B、菌代谢与环境的相关性；
C、质量守恒；
D、能量守恒。
22、pH的变化又是微生物代谢状况在 ABCDE 上的综合反映。
A、基质代谢；
B、产物合成；
C、细胞状态；
D、营养状况；
E、供氧状况。
23、菌浓测定方法有ABCD 。
A、测粘度、压缩体积法（离心）；
B、静置沉降体积法；
C、光密度测定法；
D、干重法。
24、抗生素的效价表示方法有ABCD 。
A、重量折算法；
B、重量单位；
C、类似重量单位；
D、特殊单位。
25、发酵过程中pH的控制措施有ABCD 。
A、调节好基础料的pH；
B、在基础料中加入维持pH的物质，或具有缓冲能力的试剂；
C、通过补料调节pH；
D、当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH。
26、关于发酵最适温度的选择，正确的说法有 ABCD 。
A、根据菌种及其生长阶段和培养条件综合考虑；
B、通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，溶氧浓度也可髙些；
C、菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些；
D、如营养丰富，通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。
27、与发酵热Q
发酵
计算有关的热有 ABCD 。
A、生物热Q
生物； B、搅拌热Q
搅拌
； C、蒸发热Q
蒸发
； D、辐射热Q
辐射
。
28、单罐染菌可能是ABCD。
A、种子带菌；
B、培养基灭菌不彻底；
C、罐有渗漏；
D、分过滤器失效。
29、多罐染菌可能是 AD 。
A、空气过滤系统有问题，特别是总过滤器长期没有检查，可能受潮失效；
B、培养基灭菌不彻底；
C、种子带菌；
D、移种或补料的分配站有渗漏或灭菌不彻底。
30、发酵染菌后的措施有ABCD 。
A、染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道；
B、凡染菌的罐要找染菌的原因，对症下药，该罐也要彻底清洗，进行空罐消毒，才可进罐；
C、染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒，空气用甲醛熏蒸；
D、若染噬菌体，空气必须用甲醛蒸汽消毒。
31、发酵过程中起泡的危害有 ABCD 。
A、降低生产能力；
B、引起原料浪费；
C、影响菌的呼吸；
D、引起染菌。
32、发酵过程泡沫产生的原因有 ABCD 。
A、通气搅拌的强烈程度；
B、培养基配比与原料组成；
C、菌种、种子质量和接种量；
D、灭菌质量。
33、发酵工业中对消泡剂的要求有 ABCE 。
A、在起泡液中不溶或难溶；
B、表面张力低于起泡液；
C、与起泡液有一定程度的亲和性；
D、与起泡液不发生化学反应；
E、挥发性小，作用时间长。
34、发酵工业中可用作消泡剂的有 ABCD 。
A、天然油脂；
B、聚醚类消泡剂；
C、高碳醇；
D、硅酮类。
35、基因的不稳定性原因有BCD 。
A、生长速率占优势的不稳定性；
B、分离丢失；
C、结构不稳定性；
D、宿主细胞调节突变。
36、基因工程菌的产物表达需要诱导，诱因主要有 ABCDE 。
A、温度诱导；
B、乳糖或其结构类似物诱导；
C、氧饥饿诱导；
D、葡萄糖饥饿诱导；
E、甲醇诱导。
37、外源基因高表达的障碍是 ABCD 。
A、外源基因的不稳定，造成表达的下降；
B、高生长速率与高表达之间的矛盾；
C、乙酸的产生；
D、蛋白的降解。
38、发酵工艺优化的内容有 ABCD 。
A、好氧发酵工艺优化；
B、厌氧发酵工艺优化；
C、固体发酵工艺优化；
D、其他发酵工艺优化。
39、超声波能广泛应用于发酵工程中，是因为 ABCD 。
A、可增加细胞膜的通透性和选择性，促进酶的变性或分泌；
B、增强细胞代谢过程，从而缩短发酵时间；
C、改善生物反应条件，提高生物产品的质量和产量；
D、超声波的作用机制分为热作用、空化作用和机械传质作用。
40、在现代发酵过程优化理论中，有关跨尺度观察与操作的描述正确的有 ABCD 。
A、工业规模的生物过程只能在反应器尺度上进行测量与操作；
B、可以从低一尺度层次的规律或性质，来预测研究另一尺度层次的规律或性质；
C、多尺度综合与各子过程的相互量化关系，澄清不同尺度间相互作用和耦合的原则和条件；
D、跨尺度操作是难题，分析跨尺度问题往往需要纳入跨学科和跨技术的手段。
41、由发酵过程的多参数趋势曲线可以看出检测参数的ABCD。
A、相似性；
B、时变性；
C、相关耦合性；
D、不确定性。
42、在生物反应过程中理化相关的内容很普遍，如。
A、搅拌功率（转速）引起的DO变化；
B、菌体生长导致发酵液物性变化及其变化相关分析；
C、罐压与DO值变化；
D、通气量变化或加入消泡剂所引起的物理过程参数变化。
43、在生物反应过程中生物相关的内容也很普遍，如。
A、菌体生长导致发酵液物性变化及其变化相关分析；
B、菌体的代谢特性及其参数相关；
C、搅拌功率（转速）引起的DO变化；
D、加入消泡剂引起DO值变化。
44、初级代谢产物高产菌株的筛选方法有 A BD 。
A、筛选终产物营养缺陷型；
B、筛选细胞膜透性改变的突变株；
C、筛选氨基酸结构类似物抗性突变株；
D、利用回复突变筛选抗反馈突变菌株。
45、次级代谢产物高产菌株的筛选方法有ABD 。
A、筛选负突变的回复突变株；
B、筛选去碳源分解代谢调节突变株；
C、筛选结构类似物突变株；
D、筛选自身所产的抗生素抗性突变株。
46、一般说，设计的培养基应具备这样的效果BCD 。
A、要选用含有生长因子的复合培养基；
B、菌体对数生长期开始时，利于有生理功能的菌体的迅速生长繁殖；
C、对数生长期末期能迅速转入代谢产物合成的生产期；
D、代谢产物合成期使产物合成速率保持一适宜的线性关系，且能维持相当长时间。
47、关于培养基中碳氮比的描述，正确的有ABCD 。
A、碳氮比偏小，能导致菌体旺盛生长，易造成菌体提前衰老自溶，影响产物积累；
B、碳氮比过大，菌体繁殖数量少，不利于产物积累；
C、碳氮比较合适，但碳、氮浓度高，仍能导致菌体大量繁殖，增大发酵液粘度，不利于产物积累；
D、碳氮比较合适，但碳、氮浓度过低，不会影响菌体繁殖，但不利于产物积累。
48、种子异常往往表现为ABD 。
A、菌种生长发育缓慢或过快；
B、菌丝结团；
C、发酵液颜色变化；
D、菌丝粘壁。
49、影响微生物需氧量的因素很多，归纳起来有 ABCD 。
A、菌种的生理特性；
B、培养基组成；
C、培养液中溶解氧浓度；
D、培养液中CO
浓度。
2
50、微生物补料分批发酵的作用有 ACD 。
A、可能控制抑制性底物的浓度；
B、不能解除或减弱分解产物阻遏；
C、可能使发酵过程最佳化；
D、可能解除或减弱分解产物阻遏。
51、在发酵过程中，起泡的方式被认为有ABCDE 。
A、整个发酵过程中，泡沫保持恒定的水平；
B、发酵早期起泡后稳定地下降，以后保持恒定；
C、发酵前期，泡沫稍微降低后又开始回升；
D、发酵开始起泡能力低，以后上升；
E、以上类型的综合方式。
52、在发酵工业中，确定放罐的指标有 ABCD 。
A、产物产量；
B、发酵液过滤速度；
C、菌体形态；
D、发酵液的外观和粘度、pH值。
53、与传统的分批发酵相比，反复分批发酵法具有 AB E的优点。
A、发酵周期短；
B、不需反复培养种子；
C、增加原料成本；
D、形成副产物少；
E、可以实现高产量、高得率和高产率的相对统一。
54、采用反复分批发酵法生产某产品时，要获得高产量的产品，往往与有关。
A、细胞回用时机；
B、回用细胞洗涤与否；
C、回用发酵培养基组成；
D、回用细胞量。
55、从酒精发酵过程中各种现象可看出，我们使用的酿酒酵母具有BD 特性。
A、上面发酵；
B、絮凝作用；
C、好氧发酵产菌体；
D、厌氧发酵产酒精。
56、考察酒精发酵过程，可以获得酿酒酵母的。
A、发酵动力学特征；
B、产品发酵类型；
C、代谢速率；
D、产量性状。
57、在里氏木霉纤维素酶发酵工艺优化中，我们常采用的方法有AB 。
A、单因素实验；
B、正交实验；
C、均一实验；
D、响应面分析。
58、在大规模发酵工业中，多级种子培养的目的有ABCD
A、扩增细胞使达发酵所需生物量；
B、杀死杂菌；
C、驯化菌株；
D、提高产量。
三、判断题
1、次级代谢产物的形成是菌体缓慢生长或停止生长的情况下的一种特征。（）
2、初级代谢产物的产生菌是非常广泛的，而次级代谢产物的产生菌仅仅有少数几个类群。（）
3、开发一个新酶，都要经过一系列研究的毒理试验。（√ ）
4、前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利，使用时普遍采用流加的方法。（√ ）
5、摇瓶和反应器水平上应用的发酵培养基必须分别优化。（）
6、培养基的选择应该是有利于菌体的生长，对孢子培养基应该是有利于孢子的生长。（√ ）
7、一般由菌丝体培养开始计算发酵级数，但有时，工厂从第一级种子罐开始计算发酵级数。（√ ）
8、种龄是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。（√ ）
9、接种量过大过小都不好，最终以实践定，如大多数抗生素为7%-15%。（√ ）
10、倒种是指一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。（√ ）
11、对于微生物生长，只要控制发酵过程中氧饱和度>1。（√ ）
12、发酵过程的控制一般前期有利于菌体生长，中后期有利用产物的合成。（√ ）
13、溶氧控制一般前期大于临溶氧浓度，中后期满足产物的形成。（√ ）
14、有时发酵初期采用小通风，停搅拌，不但有利于降低能耗，而且在工艺上也是必须的。（√ ）
15、同样的菌种，同样的培养基在不同工厂，不同批次会得到不同的结果。（√ ）
16、连续补料控制目前采用有反馈控制和无反馈控制两种方式。（√ ）
17、对发酵过程的了解要从细胞代谢水平和反应工程水平全面的认识。（√ ）
18、发酵过程的控制具有不确定性和复杂性。（√ ）
19、单因素实验一次可以进行多种条件的实验，可以在较快时间内得到的结果。（√ ）
20、数理统计学方法可同时进行多因子试验。（√ ）
21、一般来说微生物在不同体积的反应器中的生长速率是不同的。（√ ）
22、排气氧的大小反映了菌生长的活性，通过计算可以求得摄氧率（OUR）。（√ ）
23、一般在发酵中后期为保证产生次级代谢产物，有意使菌体处于半饥饿状态，在营养限制的条件下，维持产生次级代谢产物的速率在较高水平。（√ ）
24、CER表示单位体积发酵液单位时间内释放的二氧化碳的量。（√ ）
25、氮源太多会促使菌体大量生长。（√ ）
26、发酵后期氨基氮回升，这时需要放罐，否则影响提取过程。（√ ）
27、菌浓度测定是衡量产生菌在整个培养过程中菌体量变化，一般前期菌浓增长很快，中期菌浓基本恒定。（√ ）
28、发酵过程中pH是不断变化的，通过观察pH变化规律可以了解发酵的正常与否。（√ ）
29、pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响。（√ ）
30、微生物的生长温度与细胞膜的液晶温度范围相一致。（√ ）
31、嗜热菌细胞膜内只含饱和脂肪酸，而嗜冷菌细胞膜内含有较高的不饱和脂肪酸。（√ ）
32、发酵热是引起发酵过程温度变化的原因。（√ ）
33、培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。（√ ）
34、灭菌时产生大量泡沫或发酵罐中有污垢堆积，就会窝藏大量杂菌，造成灭菌不彻底。（√ ）
35、灭菌时还会因设备安装或污垢堆积造成一些“死角”，这些死角蒸汽不能有效达到，常会窝藏耐热芽孢杆菌。（√ ）
36、染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道。（√ ）
37、染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒，空气用甲醛熏蒸。（√ ）
38、在生产实践中，空气管道大多与其它物料管道相接，要装上止逆阀防止其它物料窜入空气管道污染过滤器，导致过滤介质失效。（√ ）
39、发酵工业用消泡剂有选择性。（√ ）
40、C7~C9的醇是最有效的消泡剂。（√ ）
41、啤酒花油中含有消泡活性的物质有石竹烯、荷兰芹萜烯、香叶烯和蒎烯等。（√ ）
42、发酵工业的最终目标就是实现高产量、高得率和高产率的相对统一。（）
43、在.0中，通过在后期调整pH可以减少DCPC的含量，给提取工序带来很大的好处。（√ ）
44、在氨基酸的发酵中，通常在微生物的培养中加入前体，生产氨基酸。（√ ）
45、在花生四烯酸的发酵中，通过增加前体物或是加强糖代谢的途径，均有助于提高花生四烯酸的产量。（√ ）
46、去除代谢终产物改变细胞膜的通透性，把属于反馈控制因子的终产物迅速不断地排出细胞外，不使终产物积累到可引起反馈调节的浓度，即可以预防反馈控制。（√ ）
47、所需营养物限量的补加，常用来控制营养缺陷型突变菌种，使代谢产物积累到最大。（√ ）
48、由于生物反应过程的多容量性和严重非线性特征，表现在过程测量参数的离散性。（√ ）
四、名词解释
1、发酵：通过微生物（或动植物细胞）的生长培养和化学变化，大量产生和积累专门的代谢产物的反应过程。
2、初级代谢产物：微生物合成主要供给细胞生长的一类物质，如氨基酸、核苷酸等。
3、次级代谢产物：对细胞的代谢功能没有明显的影响，一般是在稳定期形成，如抗生素等。
4、微生物转化：就是利用微生物细胞的一种或多种酶把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物的生化反应。
5、生物细胞发酵：利用生物技术所获得的生物细胞，如DNA重组的“工程菌”，细胞融合所得的“杂
交”细胞，以及动、植细胞或固定化活细胞等，进行培养的新型发酵。
6、代谢控制发酵：用人工诱变的方法，有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积累产物。
7、培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。
8、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。
9、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。
10、生长因子：凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。
11、前体：某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。
12、产物促进剂：那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。
13、种子扩大培养：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,最终获得一定数量和质量的纯种过程。
）：单位时间内单位重量的细胞所消耗的氧气，mmol O2·g菌-1·h-1 14、比耗氧速度或呼吸强度（Q
O2
16、补料分批培养：指在分批培养过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法
17、在线检测参数：不经取样直接从发酵罐上安装的仪表上得到的参数，如温度、pH、搅拌转速；指取出样后测定得到的参数，如残糖、NH2-N、菌体浓度。
18、离线检测参数：指取出样后测定得到的参数，如残糖、NH2-N、菌体浓度。
19、发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。即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。
20、液晶状态：某些有机物在发生固相到液相转变时的过渡状态称为液晶态
21、生物热：在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，其余一部分以热的形式散发出来，这散发出来的热叫生物热。
22、染菌时间：指用无菌检测方法确准的污染时间，不是杂菌窜入培养液的时间。
23、染菌：发酵过程中除了生产菌以外，还有其它菌生长繁殖：
24、总率染菌：年发酵染菌的批（次）数与总投料批（次）数之比的百分率。
25、泡沫：泡沫是气体在液体中的粗分散体，属于气液非均相体系。
26、破泡剂：加到已形成的泡沫中，使泡沫破灭的添加剂。
27、抑泡剂：发泡前预先添加而阻止发泡的添加剂。
28、参数耦合相关：指各种直接参数、间接参数以及实验室手工参数随着生物反应过程的进行而变化，并且参数间发生某种耦合相关。
29、生物相关：指通过生活细胞的生命活动所引起的参数之间的耦合相关。
30、理化相关：由于纯粹的物质理化性质变化所引起的参数相关。
31、种子制备：是将固体培养基上培养出的孢子或菌体转到液体培养基中培养，使其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。
32、补料分批发酵：又称半连续培养或半连续发酵，是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法。
33、维持因数：单位质量干菌体在单位时间内维持代谢消耗的基质量。
34、生产得率：菌体的生长量相对于基质消耗量的收得率。
35、反复补料分批发酵：在培养过程中,每间隔一定的时间,取出一定体积的培养液,同时又在同一时间间隔内加入相等体积的培养基,如此反复进行的培养方式称为反复补料分批发酵。
36、临界稀释率：指相当于最高比生长速率下的稀释率。
37、透析培养：透析培养是对微生物培养用透析膜包裹，并使外部有新鲜培养液流动着的一种培养方法。
38、灌注培养：灌注培养是指将细胞接种后进行培养，一方面新鲜培养基不断加入反应器，另一方面又将反应液连续不断地取出，但细胞留在反应器内，使细胞处于一种不断的营养状态。
39、混合培养：是在深入研究微生物纯培养基础上的人工“微生物生态工程”。
40、萃取发酵：选择适当的萃取剂，萃取工艺结合发酵手段的一种高精度发酵方法。
五、简答题
1、请简述发酵工程发展史上的四个转折点。
答：第一个转折点：非食品工业；
第二个转折点：青霉素→抗菌素发酵工业；
第三个转折点：切断支路代谢:酶的活力调控,酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏),解除菌体自身的反馈调节, 突变株的应用,前体、终产物、副产物等；
近代转折点：基因、动物、海洋
2、请简述20世纪70年代现代生物技术取得的标志性进展有哪些？
答：细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物；基因组与基因组功能；细胞大规模培养──微生物、动植物细胞、藻类细胞等。
3、请简述工业化生产对菌种的要求有哪些？
答：能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物；有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强；遗传性能要相对稳定；不易感染它种微生物或噬菌体；生产菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）；生产特性要符合工艺要求。
4、请简述菌种选育与分子改造的目的与方法。
答：目的：防止菌种退化；解决生产实际问题；提高生产能力；提高产品质量；开发新产品。
方法：基因突变：自然选育、诱变育种；
基因重组：杂交、原生质体融合、基因工程；
基因的直接进化：点突变、易错PCR、同序法DNA Shuffling等.
5、请简述工业生产对发酵培养基的要求。
答：1.培养基能够满足产物最经济的合成。
2.发酵后所形成的副产物尽可能的少。
3.培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应。
4. 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。
6、请解释在发酵培养基中添加产物促进剂为什么能够提高产量？
答：促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方面的。
有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产；也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用；有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。
7、请简述培养基设计的步骤。
答：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 当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适；的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。
④ 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。
8、请简述实验室种子制备阶段培养物选择的原则。
答: 目的：种子扩培到一定的量和质，根据菌种的特点最终的培养物可分为两类：
对于不产孢子和芽孢的微生物——获得一定数量和质量的菌体; 对于不产芽孢和孢子的微生物，实验室阶段的种子扩培最终是获得一定数量和质量的菌体，如谷氨酸的种子培养。
9、请简述生产车间种子制备阶段培养基选择的原则。
答：目的：获得一定数量和质量的菌体，因此培养基的选择应首先考虑的是有利于孢子的发育和菌体的生长，所以营养要比发酵培养基丰富。在原料方面：不如实验室阶段那么精细，而是基本接近于发酵培养基，这有两个方面的原因: 一是成本,二是驯化.
10、请简述发酵过程自动控制过程对传感器有何特殊要求？
答：由于微生物培养过程是纯培养过程，无菌要求高，因此对传感器有特殊要求：
插入罐内的传感器必须能经受高压蒸汽灭菌（材料、数据）
传感器结构不能存在灭菌不透的死角，以防染菌（密封性好）
传感器对测量参数要敏感，且能转换成电信号。（响应快、灵敏）
传感器性能要稳定，受气泡影响小。
11、请简述pH对林可霉素发酵的影响。
答：林可霉素发酵开始，葡萄糖转化为有机酸类中间产物，发酵液pH下降，待有机酸被生产菌利用，pH上升。若不及时补糖、(NH4)2SO4或酸，发酵液pH可迅速升到8.0以上，阻碍或抑制某些酶系，使林可霉素增长缓慢，甚至停止。对照罐发酵66小时pH达7.93，以后维持在8.0以上至115小时，菌丝浓度降低，NH2-N升高，发酵不再继续。
发酵15小时左右，pH值可以从消后的6.5左右下降到5.3，调节这一段的pH值至7.0左右，以后自控pH，可提高发酵单位。
12、请简述发酵过程中污染不同种类和性质的微生物的影响。
答：（1）污染噬菌体：噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也较防治，故危害极大。污染噬菌体后，可使发酵产量大幅度下降，严重的造成断种，被迫停产。（2）污染其它杂菌：有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫，即使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过程的通气搅拌。有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使pH下降，使不耐酸的产品破坏。特别是染芽孢杆菌，由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会反复染菌。
13、为什么蒸汽灭菌时会产生大量泡沫呢？
答：培养基和水的传热系数比空气的传热系数大，如果灭菌时升温太快，培养基急剧膨胀，发酵罐内的空气排出较慢，就会产生大量泡沫，泡沫上升到发酵罐顶，泡沫中的耐热菌就不能与蒸汽直接接触，未被杀死。
14、为什么工程菌存在生长障碍？
答：重组菌携带外源基因，加重代谢负担，生长缓慢重组蛋白不能分泌到胞外，外源蛋白在菌体内合成后就会造成积累。高表达的外源蛋白尤其是高度疏水性蛋白对菌体有害，对细胞生长有抑制作用，甚至会导致细胞中毒或死亡, 因此工程菌的比生长速率往往远小于宿主菌。
15、试简述发酵工艺优化技术的类别。
答：发酵工艺优化技术可归纳为如下几类：⑴基于微生物反应原理的培养环境优化技术；⑵基于微生物代谢特性的分阶段培养技术；⑶基于反应动力学和人工智能的优化和控制技术；⑷基于代谢通量分析的过程优化技术；⑸基于系统观点的生物反应系统优化技术；⑹基于胁迫条件下微生物生理应
答特性的发酵过程优化技术。
16、简述造成不利于发酵的菌种生理状况改变的原因有哪些？
答：基因突变；变异菌株性状分离；诱变的单菌落是由—个以上孢子或细胞形成；菌落由—个孢子或单个细胞形成，但它是多核细胞；单核孢子发生突变时，双链DNA上仅—条链上某个位点发生变化，连续传代；其它因素；菌种保藏不当；生长条件不满足（培养基组成、培养条件）。
17、请简述补料分批发酵的优点有哪些？
答：在这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应；可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件；还可以利用计算机控制合理的补料速率，稳定最佳生产工艺。18、作为理想消泡剂应具有哪些条件？
答：答：①在起泡液中不溶或难溶；②表面张力低于起泡液；③与起泡液有一定程度的亲和性；
④与起泡液不发生化学反应；⑤挥发性小，作用时间长.
19、简述对微生物生长过程进行优化的一般原理。
答：简化、定量化、分离、建模型，最后把分离开的现象重新组合起来。
①反应过程的简化：微生物反应是一个复杂的过程，简化必须保证不损失基本信息，例如将微生物细胞当作黑匣子，其简化的结果是从宏观上通过分析、计算液相中各种浓度变化来间接地反应细胞中发生的代谢反应；
②定量化：分析方法的选择必须要求可以保证测定结果的可用性和代表性能够满足优化的要求。
③分离：指在生物过程和物理过程的各种速度相互不影响的情况下，精心设计实验以获得关于生物和物理现象的数据，只能通过计算机模拟的方式，通过检测液体培养基中的外部变化，才能来反应代谢反应的内部变化。
④数学建模：是能以简化的形式表征过程行为，并实现特定目的的数学公式。数学模型可将特定结果通用化，并为推论系统的其它性质提供基础。
20、用于在线检测的传感器必须满足哪些特殊要求？
答：插入罐内的传感器必须能经受高压蒸汽灭菌（材料、数据）
传感器结构不能存在灭菌不透的死角，以防染菌（密封性好）
传感器对测量参数要敏感，且能转换成电信号。（响应快、灵敏）
传感器性能要稳定，受气泡影响小
21、发酵过程泡沫产生的危害有哪些？
答：降低生产能力、引起原料浪费、影响菌的呼吸、引起染菌。
六、论述题
1、发酵过程有哪几个研究层次，各有什么特点？
答：初级层次的研究：一般在摇瓶规模进行试验。主要考察目的菌株生长和代谢的一般条件，如培养基的组成、最适温度、最适pH等要求。
摇瓶研究的优点是工作量大，可以一次试验几十种甚至几百种条件，对于菌种培养条件的优化有较高的效率。
代谢及工程参数层次研究：一般在小型反应器规模进行试验。在摇瓶试验的基础上，考察溶氧、搅拌等摇瓶上无法考察的参数，以及在反应器中微生物对各种营养成分的利用速率、生长速率、产物合成速率及其它一些发酵过程参数的变化，找出过程控制的最佳条件和方式。由于罐发酵中全程参数的是连续的，所以得到的代谢情况比较可信。
生产规模放大：在大型发酵罐规模进行试验。将小型发酵罐的优化条件在大型反应器上得以实现，达到产业化的实现。
一般来说微生物在不同体积的反应器中的生长速率是不同的，原因可能是，罐的深度造成氧的溶解度、空气停留时间和分布不同，剪切力不同，灭菌时营养成分破坏程度不同所致。
2、与传统的分批集中补料培养相比，补料分批培养有哪些优点？
答：⑴可以避免在分批发酵中因—次投料过多造成发酵液环境突变，造成菌丝大量生长等问题，改善发酵液流变等性质，使得发酵过程泡沫得以控制，节省消泡剂，并提高了装罐系数。
⑵可以控制细胞质量，以提高芽抱的比例，并使pH得以稳定。
⑶可以解除底物抑制，产物反馈抑制和分解阻遏。
⑷可以使“放料和补料”方法得以实施。该方法在发酵后期、产生了一定数量代谢产物后，在发酵液体积测量监控下，放出一部分发酵液，同时连续补充——部分新鲜营养液，实现连续带放、既有利于提高产物产量．又可降低成本，使得发酵指数得以大幅度提高。
⑸利用FBC技术、可以使菌种保持最大的生产力状态。随着传感技术以及对发酵过程动力学理沦深入研究、用模拟复杂的数学模型使在线方式实最优控制成为可能。
3、试述发酵过程pH变化的原因是什么？
答：1、基质代谢：（1）糖代谢特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一（2）氮代谢当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。（3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降
2、产物形成：某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升
3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。
4、请论述pH对发酵的影响。
答：（1）pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻;
（2）pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变，从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行;
（3）pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用
5、请论述微生物与温度相关性的原理。
答:1、微生物对温度的要求不同与它们的膜结构物理化学性质有密切关系:
根据细胞膜的液体镶嵌模型，细胞在正常生理条件下，膜中的脂质成分应保持液晶状态，只有当细胞膜处于液晶状态，才能维持细胞的正常生理功能，使细胞处于最佳生长状态, 微生物生长温度与细胞膜液晶温度范围相一致。
2、蛋白质结构: 人们采用二种方案来研究酶在低温条件下的结构完整性和催化功能：(1)通过自然或诱导突变，将特定残基发生改变的蛋白与其天然结构进行对比；(2)对比同属嗜热、嗜温及嗜冷菌的蛋白结构, 通过对嗜冷酶的蛋白质模型和x一射线衍射分析表明，嗜冷酶分子间的作用力减弱，与溶剂的作用加强，酶结构的柔韧性增加，使酶在低温下容易被底物诱导产生催化作用。
3、蛋白质合成: 嗜冷菌具有在0℃合成蛋白质的能力。这是由于其核糖体、酶类以及细胞中的可溶性因子等对低温的适应，蛋白质翻译的错误率最低。许多中温菌不能在O0C合成蛋白质，一方面是由于其核糖体对低温的不适应，翻译过程中不能形成有效的起始复合物，另一方面是由于低温下细胞膜的破坏导致氨基酸等内容物的泄露。
4、合成冷休克蛋白:低温微生物适应低温的另一机制是合成冷休克蛋白将大肠杆菌从370C突然转移到100C条件时细胞中会诱导合成一组冷休克蛋白，它们对低温的生理适应过程中发挥着重要作用，检测嗜冷酵母的冷休克反应，发现冷刺激后冷休克蛋白在很短时间内大量产生。耐冷菌由于生活在温度波动的环境中，它们必须忍受温度的快速降低，这与它们产生的冷休克蛋白密切相关
6、请论述不同时间染菌对发酵的影响。
答：（1）种子培养期染菌: 由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势，而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有很少抗生素（产物）。因而它防御杂菌能力低，容易污染杂菌。如在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。
（2）发酵前期染菌: 发酵前期最易染菌，且危害最大。
原因：发酵前期菌量不很多，与杂菌没有竞争优势；且还未合成产物（抗生素）或产生很少，抵御杂菌能力弱。在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。
染菌措施：可以用降低培养温度，调整补料量，用酸碱调pH值，缩短培养周期等措施予以补救。如果前期染菌，且培养基养料消耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重新接种再用。
（3）发酵中期染菌 : 发酵中期染菌会严重干扰产生菌的代谢。杂菌大量产酸，培养液pH下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶，产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。
措施降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，或者抗生素生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐，抑制杂菌。
（4）发酵后期染菌: 发酵后期发酵液内已积累大量的产物，特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产影响不大。如果染菌严重，又破坏性较大，可以提前放罐。7、请论述发酵染菌对提炼和产品质量的影响。
答：1、发酵染菌对过滤的影响: 染菌的发酵液一般发粘，菌体大多数自溶，所以在发酵液过滤时不能或很难形成滤饼，导致过滤困难。即使采取加热、冷却、添加助滤剂等措施，使部分蛋白质凝聚，但效果并不理想.
污染杂菌的种类对过滤的影响程度有差异，如污染霉菌时，影响较小，而污染细菌时很难过滤。由于过滤困难，过滤时间拉长，影响发酵液储罐和过滤设备的周转使用，破坏了生产平衡。染菌发酵液还会因过滤困难而大幅度降低过滤收率，直接影响提炼总收率。
2、发酵染菌对提炼的影响: 染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和其它杂质。
采用有机溶剂萃取的提炼工艺，则极易发生乳化，很难使水相和溶剂相分离，影响进一步提纯。采用直接用离子交换树脂的提取工艺，如链霉素、庆大霉素，染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面，或被离子交换树脂吸附，大大降低离子交换树脂的交换容量，而且有的杂菌很难用水冲洗干净，洗脱时与产物一起进入洗脱液，影响进一步提纯。
8、试论述国内外抗生素工厂发酵染菌的原因有哪些？
答：1、设备渗漏: 设备渗漏包括夹套穿孔、盘管穿孔、接种管穿孔、阀门渗漏、搅拌轴渗漏、罐盖漏和其它设备漏等。
2、空气带菌：国内外空气除菌技术虽已有较大改善，但仍然没有使染菌率降低到理想的程度。因为空气除菌系统较为复杂，环节多，偶遇不慎便会导致空气除菌失败。
3、种子带菌：种子带菌又分为种子本身带菌和种子培养过程中染菌。加强种子管理，严格无菌操作，种子本身带菌是可以克服的。种子培养过程染菌与发酵一样有许多因素造成。
4、灭菌不彻底：灭菌技术的好坏与灭菌质量很有关系
蒸汽通入培养基，升温快慢、保温时间——产生过多泡沫；蒸汽总压是否达到要求标准；环境中的杂菌数量因季节而有很大差别。
9、试论述污染噬菌体对发酵的影响及其产生的原因。
答：发酵过程中如果受噬菌体的侵染，一般发生溶菌，随之出现发酵迟缓或停止，而且受噬菌体感染后，往往会反复连续感染，使生产无法进行，甚至使种子全部丧失。
产生噬菌体的原因:通常在工厂投产初期并不感到噬菌体的危害，经过1~2年以后，主要是由于生产和试验过程中不断不加注意地把许多活菌体排放到环境中去，自然界中的噬菌体就在活菌体中大量生长，造成了自然界中噬菌体增殖的好机会。这些噬菌体随着风沙尘土和空气流动传播，以及人们的
走动、车辆的往来也携带着噬菌体到处传播，使噬菌体有可能潜入生产的各个环节，尤其是通过空气系统进入种子室、种子罐、发酵罐。
10、请论述发酵工业上噬菌体污染的防治措施。
答：1、必须建立工厂环境清洁卫生制度，定期检查、定期清扫，车间四周有严重污染噬菌体的地方应及时撒石灰或漂白粉。
2、车间地面和通往车间的道路尽量采取水泥地面。
3、种子和发酵工段的操作人员要严格执行无菌操作规程，认真地进行种子保管，不使用本身带有噬菌体的菌种。感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇瓶间。
4、认真进行发酵罐、补料系统的灭菌。严格控制逃液和取样分析和洗罐所废弃的菌体。对倒罐所排放的废液应灭菌后才可排放。
5、选育抗噬菌体的菌种，或轮换使用菌种。
6、发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到70~800C杀死噬菌体，才可排放。发酵罐周围的管道也必须彻底灭菌.
11、请叙述从摇瓶试验到中试发酵罐试验的不同之处。
答：1.消毒方式不同，摇瓶是外流蒸汽静态加热（大部分是这样的），发酵罐是直接蒸汽动态加热，部分的是直接和蒸汽混合，会因此影响发酵培养基的质量，体积，pH，透光率等指标。扩大时要考虑。
2.接种方式不同，摇瓶是吸管加入，发酵罐是火焰直接接种（当然有其他的接种方式），要考虑接种时的菌株损失和菌种的适应性等。
3.空气的通气方式不同，摇瓶是表面直接接触。发酵罐是和空气混合接触，考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解情况。
4.蒸发量不同，摇瓶的蒸发量不好控制，湿度控制好的话，蒸发量会少。发酵罐蒸发量大，但是可以通过补料解决的。
5.搅拌方式不同，摇瓶是摇转方式进行混合搅拌，对菌株的剪切力较小。发酵罐是直接机械搅拌，注意剪切力的影响和无菌的影响。
6.pH的控制，摇瓶一般通过碳酸钙和间断补料控制pH，发酵罐可以直接流加控制pH，比较方便。
7.温度控制，摇瓶是空气直接接触或者传热控制温度，但是发酵罐是蛇罐或者夹套水降温控制，注意降温和加热的影响。
8.注意染菌的控制方法不一样，发酵罐根据染菌的周期和染菌的类型等可以采取一些必要的措施减少损失。
9.发酵罐可以取样或者仪表时时检测，但是摇瓶因为量小不能方便的进行控制和检测。
10.原材料不一样，发酵所用原材料比较廉价而且粗旷，工艺控制和摇瓶区别很大等等。
12、请叙述连续发酵的优缺点及应用。
答：其优点是：① 设备的体积可以减小；② 操作时间短，总的操作管理方便，便于自动化控制；
③ 产物稳定，人力物力节省，生产费用低。缺点是：① 对设备的合理性和加料设备的精确性要求甚高；② 营养成分的利用较分批发酵差，产物浓度比分批发酵低；③杂菌污染的机会较多，菌种易因变异而发生退化。
连续发酵的应用：1906年已有啤酒连续发酵的方案，但直到1967年才得到工业化的应用。主要应用国家有新西兰、英国等。由于菌种易变异和杂菌的污染以及啤酒的风味等问题，使啤酒连续发酵工艺的推广受到限制。
发酵工程课后思考题答案
一、思考题 1.发酵及发酵工程定义 答：定义：发酵工程是应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。由于它以培养微生物为主，所以又称为微生物工程。 传统发酵是指酵母作用于果汁或发芽的谷物时产生二氧化碳的现象； 生化和生理学意义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；或者更严的说发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。 工业上的发酵泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程。 青霉素发酵能成功的原因，主要是解决了两大技术问题：1）通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题；2）抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。 2.发酵工程基本组成部分 答：从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程 3.发酵工业产业化应抓好哪三个环节 答：三个环节：投产试验、规模化生产和市场营销 4.当前发酵工业面临三大问题是什么 答：菌种问题、合适的反应器、基质的选择 菌种问题：纯种、遗传稳定性、安全、周期短、转化率高产率高、抗污染能力强：噬菌体、蛭弧菌 合适的反应器：生产规模化、原料利用量大并且具有一定选择性、节能、结构多样化、操作制动化、节省劳力 基质的选择:价廉、原料利用量大并且具有一定选择性、易被利用、副产物少、满足工艺要求 5.我国发酵工业应该走什么样的产业化道路
答:第一步为技术积累阶段、第二步为产业崛起阶段、第三步为持续发展阶段 二、思考题 1、自然界分离微生物的一般操作步骤 答：标本采集→预处理→富集培养→菌种分离（初筛、复筛）→发酵性能鉴定→菌种保藏目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物； 2、从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集富集 答：富集的目的：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。 富集的基本方法：1、控制营养：如以唯一碳源或氮源作底物；2、控制培养条件：如pH、温度、通气量等；3、抑制不需要的种类 3、什么叫自然选育自然选育在工艺生产中的意义 答：定义：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。 意义：自然选育是一种简单易行的方法，可达到纯化菌种、防止菌种退化、稳定生产、提高产量的目的。虽然其突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施 回复突变：高产菌株在传代的过程中，由于自然突变导致高产性状的丢失，生产性能下降，这种情况我们称为回复突变。 4、诱变育种对出发菌株有哪些要求 答：出发菌株定义：出发菌株指用于诱变育种的最初菌株或每代诱变的试验菌株。 要求：★对菌株产量，形态、生理等情况了解；★生长繁殖快，营养要求低，产孢子多且早；★对诱变剂敏感；★菌株要有一定的生产能力；★多出发菌株：一般采用3~4个出发菌株，在逐代处理后，将产量高、特性好的菌株留作继续诱变的出发菌株。 5、诱变选育的流程 答：出发菌株经纯化活化前培养（同步培养）→培养液（离心、洗涤、）→单细胞获单胞子悬液→诱变处理→后培养（中间培养）→平板分离→初筛→复筛→保藏及扩大试验 筛选的关键是选择一定的特征（如菌落特征、生化特征等）去判断所筛选的菌株是我们所需要的突变株。
发酵工程期末考试重点 终极版
●发酵工程：以微生物、动植物细胞为生物作用剂进行工业化生产的工程，包括发酵工艺和发酵设备。 ●主要研究内容：菌种选育与构建、大规模培养基和空气的灭菌、大规模细胞培养过程、细胞生长和产物形成动力学、生物反应器的优化设计和操作、发酵产品的分离纯化过程中的技术问题等。 ●发酵工程原理：指导发酵产品研究与开发，发酵工厂设计与建设以及发酵生产实践的理论。 ●初级代谢：是许多生物都具有的生物化学反应，蛋白质、核酸的合成等，均称为初级代谢。 ●初级代谢产物：指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、多糖等。 ●次级代谢：微生物以初级代谢产物为前提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。 ●自然选育：不经过人工处理，利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程。 ●杂交育种：将两个基因型不同的菌株经吻合使遗传物质重新组合，分离和筛选具有新性状的菌株。 ●诱变育种：利用物理、化学等诱变剂处理均匀而分散的微生物细胞群，在促进其突变率显着提高的基础上，采用简便、高效的筛选方法，从中挑选出少数符合目的
的突变株，以供科学实验或生产实践使用。 ●原生质体融合育种：两个亲本的原生质体在高渗条件下混合，由聚乙二醇作为助融剂，使它们互相凝集，发生细胞融合，接着两个亲本基因组由接触到交换，从而实现遗传重组。 ●前体：某些化合物加入发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物中去，而自身结构并没有明显变化，产物的产量却因前体的加入而有较大的提高。 ●抑制剂：某些化合物可以抑制特定代谢途径的进行，使另一种代谢途径活跃，获得人们所需产物的积累。 如生产甘油加抑制剂亚硫酸钠，它与代谢过程中的乙醛生成加成物。这样使乙醇代谢途径中的乙醛不能成为NADH 2(还原型辅酶I)的受氢体，而使NADH 2在细胞中积累， 从而激活α－磷酸甘油脱氢酶的活性，使磷酸二羟基丙酮取代乙醛作为NADH 2的受氢体而还原为α－磷酸甘油，其水解后即形成甘油。 ●促进剂：指那些既不是营养物质又不是前体，但却能提高产量的添加剂，如加巴比妥盐能使利福霉素单位增加，并能使链霉菌推迟自溶，延长分泌期。 ●灭菌：用化学或物理的方法杀灭或除掉物料及其器皿中所有的生命体。消毒是指杀死病原微生物的过程。 ●分批灭菌：培养基置于发酵罐中加热，达到预定温度后维持一段时间，再冷却到发酵所需温度的灭菌。
发酵工程复习题
一、名词解释 烈性噬菌体：能引起寄主细胞迅速裂解的噬菌体。这种噬菌体成为烈性噬菌体。 温和性噬菌体：在侵染细菌后并不迅速繁殖，而是以传递遗传信息的方式和寄主的遗传物质紧密结合在一起随寄主细胞的繁殖而繁殖，这种噬菌体成为温和性噬菌体。 敏感性细菌：受烈性噬菌体感染的细菌成为敏感性细菌。 溶原性细菌：含有温和性噬菌体的细菌通常称作溶原性细菌。 斜面保藏法：最基本的方法，适用范围广，细菌、真菌和放线菌都可用。当微生物在适宜的斜面培养基和温度条件下生长良好后，在5摄氏度左右可以保藏3-6个月，到期后重新移种一次 穿刺保藏法：常用于保藏各种需气性细菌。方法是将培养基制成软琼脂（一般为1%），盛入1.2cm*10cm的小试管或螺旋口小管内，高度1~2cm，121摄氏度高压灭菌后制成斜面，用接种针将菌种穿刺接入培养基的1∕2处，培养后的微生物在穿刺处及琼脂表面均可生长，然后覆盖以2-3cm的无菌液体石蜡。这样的小管可以在冰箱中保藏半年至一年， 干燥保藏法：将微生物吸附在各种载体上，干燥后低温保藏的方法。 悬液保藏法：将微生物悬浮于不含养分的溶液中保藏的方法。 冷冻干燥保藏法：将微生物或孢子冷冻后在减压情况下利用升华现象出去水分，使细胞代谢、生长等生命活动处在停止状态下从而达到长期保藏目的的方法。 菌丝速冻保藏法：对于不产孢子或芽孢的微生物，配制50%的甘油溶液和菌体悬浮液并按照1：1的比例混合均匀后置于—20°C保藏的方法。 微生物种子：将保存在沙土管或冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养，从而获得一定数量和质量的纯种，这些纯种培养物就称为微生物种子 表面培养法：是将纯种微生物接种在固体或液体培养基的表面，在恒温条件下进行静置培养的方法。 固体培养法：是将纯种微生物接种在固体培养基上进行培养的方法。 液体深层培养法：又叫液体通风培养，是专门在发酵罐中进行的。菌体在液体培养基中处于悬浮状态，导入培养基中的空气通过气液界面传质进入液相，在扩散进入细胞内部。 接种龄：是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐时的培养时间。 接种量：是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。 二级发酵：种子接入种子罐后培养一次即可接入发酵罐作为种子，这称为一级种子扩大培养，也称二级发酵。 三级发酵：种子接入种子罐经过第一次培养后，还需移入装有新鲜培养基的第二级种子罐进行第二次培养，然后才能接入发酵罐作为种子，称为二级种子扩大培养，也称三级发酵。 双种法：采用二只种子罐接一只发酵罐的方法称双种法。 倒种法：以适宜的发酵液倒出适量给另一发酵罐作种子。 培养基：就是人工配制的供微生物或动植物细胞生长、繁殖、代谢和合成人们所需要的营养物质和原料同时也为微生物提供合适的生长坏境条件。 碳源：凡可构成微生物细胞和代谢产物中碳素骨架的营养物质成为碳源。 氮源：凡是能被微生物用来构成细胞物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源 生长辅助物质：是在微生物生长发育过程中不可缺少而需要量又极少的一类特殊营养物质。 光能自养微生物：细胞内含有光合色素，能进行光合作用的，以光作为能源，以某些无机物作氢受体还原二氧化碳合成有机化合物的一类微生物。 光能异养微生物：以光为能源，利用有机物作为碳源的一类微生物称为光能异养微生物。 化能自养微生物：以无机物氧化所产生的化学能作为能源，以二氧化碳作为碳源合成有机物的一类微生物称为化能自养微生物。 化能异养微生物：以有机物作为能源和碳源的微生物称为化能异养微生物。 专性好氧微生物：只能在有空气或有氧的条件下才能生长的微生物。 专性厌氧微生物：只能在没有空气或无氧的条件下才能生长的微生物。 兼性微生物：既能在有空气或有氧的条件下生长，又能在没有空气或无氧的条件下生长的微生物。 天然培养基：是指用天然有机物配制而成的一类培养基。 合成培养基：是指用化学成分完全清楚的物质配制而成的一类培养基。 半合成培养基：是指以一部分天然物质作为碳源、氮源及生长辅助物质的来源，再适当补充少量的盐，经人工配制而成的一类培养基。 固体培养基：在配制好的液体培养基中加入一定量的凝固剂，经煮沸溶解并冷却后制成的培养基就是固体培养基。 液体培养基：是指将微生物所需的营养物质用水溶解并混合在一起，再经调节适宜的酸碱度后制成为液体状态的培养基质。 增殖培养基：按某种微生物的营养特性在培养基中加入有利于该微生物生长、繁殖的营养物质，以提高对该微生物的分离效率。这些在微生物增殖过程
发酵工程期末复习题
发酵工程复习题库 一、填空题（常为括号后2－4字） 1. 淀粉水解糖的制备可分为（ ）酸解法、（ ）酶解法和酸酶结合法 三种。 2. 糖酵解途径中的三个重要的关键酶是（ ）己糖激酶、磷酸丙糖激酶、（ ）丙 酮酸激酶。 3. 甘油的生物合成机制包括在酵母发酵醪中加入（ ）亚硫酸氢钠 与乙醛起加成反应 和在（ ）碱性 条件下乙醛起歧化反应。 4. 微生物的吸氧量常用呼吸强度；耗氧速率两种方法来表示，二者的关系是 （ ） 。 5. 发酵热包括（ ）生物热；搅拌热；蒸发热和（ ）辐射热等几种热。 6. 发酵过程中调节pH 值的方法主要有添加（ ）碳酸钙法；氨水流加法和尿素流加 法。 7. 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。。 8. 一条典型的微生物群体生长曲线可分为（ ）迟滞期、对数期；（ ）稳定期； 衰亡期四个生长时期。 9. 常用菌种保藏方法有（ ）斜面保藏法、（ ）沙土管保藏法、液体石蜡保藏法； 真空冷冻保藏法等。 10. 培养基应具备微生物生长所需要的五大营养要素是（ ）碳源、氮源；（ ）无 机盐；（ ）生长因子和水。 11. 提高细胞膜的（ ）谷氨酸通透性，必须从控制磷脂的合成着手或者使细胞膜受损 伤。 12. 根据微生物与氧的关系，发酵可分为（ ）有（需）氧发酵；（ ）厌氧发酵两 大类。 13. 工业微生物育种的基本方法包括（ ）自然选育、诱变育种； 代谢控制育种；（ ） 基因重组和定向育种 等。 14. 肠膜明串珠菌进行异型乳酸发酵时，产物为（ ）乳酸；（ ）乙醇；CO2。 15. （ ）诱导酶指存在底物时才能产生的酶，它是转录水平上调节（ ）酶浓度的 一种方式。 16. 发酵工业的发展经历了（ ）自然发酵，纯培养技术的建立，（ ）通气搅拌的 好气性发酵技术的建立，人工诱变育种（ ）代谢控制发酵技术的建立，开拓新型 发酵原料时期，与（ ）基因操作技术相结合的现代发酵工程技术 等六个阶段。 17. 去除代谢终产物主要是通过改变细胞的膜的（ ）通透性来实现。 18. 获得纯培养的方法有（ ）稀释法，（ ）划线法，单细胞挑选法，利用选择培 养基分离法等方法。 19. 生长因子主要包括（ ）维生素，（ ）氨基酸，（ ）碱基，它们对微生物 所起的作用是供给微生物自身不能合成但又是其生长必需的有机物质。 20. 微生物生长和培养方式，可以分为（ ）分批培养，（ ）连续培养，补料分批 培养三种类型。 21. 影响种子质量的主要因素包括培养基，（ ）种龄与（ ）接种量，温度，pH 值， 通气和搅拌，泡沫，染菌的控制和（ ）种子罐级数的确定。 22. 空气除菌的方法有加热杀菌法，静电除菌法，（ ）介质过滤除菌法。 23. 发酵产物的浓缩和纯化过程一般包括发酵液（ ）预处理，提取，精制。 24. 菌种扩大培养的目的是为每次发酵罐的投料提供（ ）数量相当的（ ）代谢旺 盛的种子。 25. 在微生物研究和生长实践中，选用和设计培养基的最基本要求是（ ） 目的明确， （ ）营养协调，物理化学条件适宜和（ ）价廉易得。 26. 液体培养基中加入CaCO3的目的通常是为了调节（ ）pH 值。 27. 实验室常用的有机氮源有（ ）牛肉膏，蛋白胨等，无机氮源有 硫酸铵，硝酸钠， 等。为节约成本，工厂中常用尿素、（ ）液氨等作为氮源。 () X c Q r O ?=2
发酵工程试题及答案.
类。 微生物的育种方法主要有三类： 诱变法，细胞融合法，基因工程法。 发酵培养基主要由 碳源，氮源，无机盐，生长因子 组成。 6、利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为 连逍，用高压蒸汽进行空罐灭菌称为 空消。 7、可用于生产酶的微生物有 细菌、真菌、酵母菌。 常用的发酵液的预处理方法有 酸化、加热、加絮凝剂。 8、根据搅拌方式的不同， 好氧发酵设备可分为 机械搅拌式发酵罐 和通风搅拌式发酵罐 两种。 9、 依据培养基在生产中的用途，可将其分成 孢子培养基、种子培养基、发酵培养 10、 现代发酵工程不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物机能的利用。 11、发酵工程的主要内容包括 生产菌种的选育、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。 12、发酵类型有微生物菌体的发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转 化发酵、生物工程细胞的发酵 。 13、发酵工业生产上常用的微生物主要有 细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。 14、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向 变异菌，从自然选育转向 代谢调控育种, 从诱发基 因突变转向 基因重组的定向育种。 15、根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有 分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。 16、分批发酵全过程包括 空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐， 所需的时间总和为一个发酵周期。 发酵工程 、名词解释 1、 分批发酵：在发酵中，营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气 进入和尾气排出外，与外部没有物料交换。 2、 补料分批发酵：又称半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统不 加一定物料的培养技术。 3、 絮凝：在某些高分子絮凝剂的作用下，溶液中的较小胶粒聚合形成较大絮凝团的过程。 二、填空 1、 生物发酵工艺多种多样，但基本上包括 菌种制备、种子培养、发酵和提取精^_等下游 处理几个过程。 2、 根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同, 过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透四大 3、 4、 5、青霉素发酵生产中，发酵后的处理包括: 过滤、提炼，脱色，结晶。 基三种。
发酵工程完整版考试复习资料
一、名词解释 1传统发酵工程：通过微生物生长的繁殖和代谢活动，产 的生物反应过程。 将DNA重组细胞融合技术、酶工程技 综合对 发酵过程控制、优化及放大 指迄今所采用的微生物培养分离及培养 微生物。（特别是极端微生物） 4富集培养主要方法：是利用不同种类的微生物其生长繁 求不同，如温度、PH、培养基C/N 等，是目的微生物在最适条件下迅速生长繁殖，数量增加， 成为人工环境下 的优势种。方法：⑴控制培养基的营养成 消毒仅仅是杀死生物体或非生物体表 死营养细胞，而不能杀死细菌芽孢和 真菌孢子等，特别适合与发酵车间的环境和发酵设备、器 具的灭菌处理。灭菌杀灭所 有的生命体，因此灭菌特别适 的灭菌处理。 法及其区别：湿热灭菌法：指将物品置 高压饱和蒸汽、过热水喷淋等手段使微生 物菌体中的蛋白质、核酸发生变性而杀灭微生物的方法。 该法灭菌能力强，为热力灭菌中最有效、应用最广泛的灭 菌方法。药品、容器、培养基、无菌衣、胶塞以及其他遇 高温和潮湿不发生变化或损坏的物品，均可采用本法灭 菌。干热灭菌法：指将物品置于干热灭菌柜、隧道灭菌器 等设备中，利用干热空气达到杀灭微生物或消除热原物质 的方法。适用于耐高温但不宜用湿热灭菌法灭菌的物品灭 菌，如玻璃器具、金 属制容器、纤维制品、固体试药、液 用本法灭菌。 即在规定温度下杀死一定比例的微生物所用 8致死温度：杀死微生物的极限温 在致死 微生物所需要对 的致死时间。 制好的培养基放入发酵罐或其他装置中， 基和所用设备一起（实罐灭菌）进 行灭菌 10连续灭菌：将配制好的培养基向发酵罐等培养装置输 热、保温盒冷却等灭菌操作过程。 是指将 冷冻干燥管，沙土管中处于休眠 状 入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐 逐级扩大培养而和质量的纯种的过程 纯培养物称为种是指种子的 龄：是指种子始移入下一级 的培养是指移入的种子液体积和 影响呼吸所能允许的最低溶氧浓 13稀释度D：单位时间内连续连续流入发酵罐中的新鲜 的培养总体积的比值。 把导致菌体开始从系统中洗出时的稀 发酵过程中，引起温度变化的原因是由 于 生的净物在生长 繁殖过程中，本身产生的耗氧培养 的 发酵罐都有一定功率的做机械 运动，造成液体之间、液体与设备之间的摩擦，由此产生 。 依靠无菌压缩空气作为液体的提升力， 翻动实现混合和传质传热过程。其 特点是结构简单，无轴封，不易污染，氧传质效率高，能 耗低，安装维修方便。缺点：不适合高粘度或含大量固体 感菌体的生产。 培养基中某些成分的加入有助于 生长因子、前体。产物抑制和促进剂。 微生物生长不可缺少的微量的有机物质，不是 必需。 18前体：指加入到发酵培养基中能直接被微生物在生 物 到产物分子中去，其自身的结构并没有多 大变化，但是产物的产量却因其加入而有较大提高的一类 那些细胞生长非必需的，但加入 量的一些物质，常以添加剂的形式 20 分批发酵（序批式发酵）：指一次性投料、接种直到发 留在发酵罐内。 在发酵过程中，连续向发酵罐流加培养基， 培养液。 搅拌器输入搅拌液体的功率，具 用以客服介质阻力所需用的功 率。 23供氧：指空气中的氧气从空气泡里通过气膜、气液 界 液体主指氧气从液体主流通 内。 生产菌种或选育过程中筛选出来的优良 传代和保藏之后，群体中某些生理特 征和形态特征逐渐减退或完全丧失的 现象。 25氨基酸发酵：指合成菌体蛋白质的氨基酸脱离其正 常 是对产品 使污染物 产生量、流失量和治理量达到最小，使资源充分利用。② 末端治理：把环境责任放在保护研究、管理等人员身上， 产生的污染物的 处理上，总是处于一种被动的、消极的地位。③因为工业 生产无法完全避免污染的产生，推行清洁生产的同时还需 要末端治理。 二、选择填空 1染菌概率：在实际生产过程中，要实现每批次发酵都 完 染几乎是不可能的，一般采用“染菌概率” 一般 为10-3 ①细菌②放线菌③酵母菌④霉菌⑤未培养 采集样品→样品预处理→目的菌富 酵性能鉴定→菌 种保藏 层的微生物数量最多，秋季采土样 物理方法、化学方法、诱饵法。 因突变；直接原因：连续 传 菌种保藏方法：①斜面低温保藏法②砂土管保藏法 ③冷 液保藏法⑥液体 石蜡保藏据微生物生理、生化特点，人为地 于不活泼、生长繁殖受抑制的 持菌种存活率②减少变异③保 持 优良性状 7液氮超低温保藏法：原理：在超低温（-130℃）状态下 延续，且不发生 加保护剂（甘油等）制成菌悬液封于安瓿管内 温速度的冻结后，贮藏在-150～-190℃液氮冰箱内；特 点：适合各类微生物①适合各类微生物②保存时间长③需 特殊设备④操作较复杂 8培养基成分： ①碳源（糖类，导致PH下降；油和脂肪， ，导致PH上升）②氮源（有机、无 量元素④水⑤生长调节物质。 ⑴一般首先是通过单因子实验确定培养基成 因子实验确定培养基个组分及其适宜的浓 度；⑵响应面分析法对培养基进行优化①最陡爬坡实验 10检测染菌方法：镜检查法 ②平板划线培养检 法④发酵过程异常现象观察法(溶 CO 2、粘度）。 种子带菌②过滤空气带菌③设备的 培养基霉菌不彻底⑤操作不当⑥噬 干热灭菌法，湿热灭菌法，射线灭菌法， 除菌法，火焰灭菌法 13空气除菌方法：辐射杀菌，加热杀菌，静电除菌，过 乙醇发酵；部分相关型，中间 复杂发酵类型：抗生 15DO值只是发酵与 配合起OUR： CER：CO2 的 产品的质量和经济效 式、固定化、 指在一定的搅拌转速下，在搅拌罐中增 加而漩涡基本消 18发酵罐构件：搅拌器，挡板，空气分布器，换热装置。 罐的基本体积上升，单位发酵液 清洁生产过程，清洁产品和 理，改进生产工艺，废 20工艺技术改革方式：改变原料，改进生产设备，改革 经济效益，环境效益，社会效 ，反应过程，后 23总成本费用=成本+销售费用+管理费用+财务费用 ①气泡与包围着气泡的液体之 间 体分子处于层流状态，氧气以 浓度差方式透过双膜，任何一点的氧浓度 氧分压相等；② 在双膜之间的界面上，氧分压与溶于液体中的氧浓度处于 平衡状态；③氧传递过程处于稳定状态时，传递途径上各 间而变化。 为了提高分离效率，通常富集培养课增加 数量。 是为了获得大量的活力强的种子，以便 中尽可能的缩短延迟期，种子最好 是在对数生长期接种。 27. S0 为底物初始St为发酵时间为t时底物的 残留 小。 、传热及混合效 30发酵罐放大极限为100级 成本的20% ~30% 32酒精发酵原料：淀粉质原料、糖质原料、纤维质原料。 三、简答 1影响微生物耗氧因素：①微生物本身遗传特征的影响 菌龄④发酵条件⑤代谢类 影响③碳氮比对菌体代谢调节的重要性④ PH对不同 3发酵工艺过程：①用作种子扩大培养及发酵生产的各 种 基、发酵罐及其附属设备的灭菌； ③扩大培养有活性的适量纯种，以一定比例形成大量的代 谢产物；④控制最适的发酵条件使微生物生长并形成大量 的代谢产物；⑤将产物提取并精制，以得到合格的产品； 酵过程中所产生的三废物质。（P8图） ①能在廉价原料制成的培养基上生长，且 生 量高、易于回收；②生长较快，发酵周期 短；③培养条件易于控制；④抗噬菌体及杂菌污染的能力 强；⑤菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的 稳定；⑥对放大设备的适应性强；⑦菌种不是病原菌，不 性物质和毒素。 必须提供合成微生物细胞和发酵产 少培养基原料的单耗，即提高 单位营养物质的转化率。③有利于提高产物的浓度， 以提 高单位容积发酵罐的生产能力。④有利于提高产物的合成 速度，缩短发酵周期。⑤尽量减少副产物的形成，便于产 物的分离纯化，并尽可能减少“三废”物质。⑥原料价格 低廉，质量稳定，取材容易。⑦所用原料尽可能减少对发 酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能 ①原材料质量：生产过程中经常 其主要原因在于原材料质量 波动；②培养温度：温度对多数微生物的斜面孢子质量有 显著影响；③湿度：斜面孢子培养基的湿度对孢子的数量 和质量都有较大影响。湿度低，孢子生长快；湿度高，孢 子生长慢；④通气与搅拌：在种子罐中培养的种子除保证 供给易于利用的营养物质外，应有足够的通气量，以保证 菌种代谢的正常，提高种子的质量；⑤斜面冷藏时间：斜 面冷藏时间对孢子的生产能力有较大影响，通常冷藏时间 越长，生产能 力降低越多；⑥培养基：一般来说，种子罐 是培养菌体的，培养基的糖分要少而对微生物生长起主导 作用的氮源要多，而且其中无机氮源所占比例要大些；⑦ pH：各种微生物都有自己生长和合成酶的最适pH，为了 达到微生物的打了繁殖和酶合成的目的，培养基必须要保 ①能在廉价原料制成的培养基上生长，且 生 量高、易于回收；②生长较快，发酵周期 短；③培养条件易于控制；④抗噬菌体及杂菌污染的能力 强；⑤菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的 稳定；⑥对放大设备的适应性强；⑦菌种不是病原菌，不 性物质和毒素。 ①分批作业操作简单，周期短，染菌 程产品质量易控制；②不利于测定其 过程动力学，存在底物限制或抑制问题，出现底物分解阻 遏效应以及二次生长现象；③对底物类型及初始浓度敏感 的次级代谢产物如一些抗生素等就不适合采用分批发酵； ④营养层分很快耗竭，无法维持微生物继续生长和生产； ①添加新鲜培养基，克服养分不足所 延长对数期生长期，增加生物量 等；②长时间发酵，菌种易变异，易染菌；③操作不当， 新加入的培养基与原有培养基不易完 全混合。 10补料分批发酵优缺点：①可以解除底物的抑制，产 物 应；③避免在分批发酵中因 一次性投糖过多造成细胞大量生长，耗氧量过多，以致通 风搅拌设备不能匹配的状况；③菌体可被控制在一 续的过度态阶段，可用来作为控制细胞质量的手段 ①无菌要求低；②菌体变异 11分批补料发酵的应用：①消除分解阻遏作用，保障通 浓度培养基的抑制作用并延 配置合适的培养基，调节培养基初始 使其具有很好的缓冲能力；②培养过程 中加入非营养物质的酸碱调节剂；③培养过程中加入基质 性酸碱调节剂；④加入生理酸性或碱性盐基质；⑤将pH 控制与代谢结合起来，通过补料来控制pH。 13搅拌式、气升式结构特征及其应用：①搅拌式： 带有 机 械搅拌的作用是使发酵液充分混合，保持液体中的固性物 料呈悬浮状态，并能打破空气气泡以提高气液间的传氧速 率。较适合对剪切力生长，不适于高粘度或 含大量固体的培依靠无菌压缩空气作为 液体的提升力，下翻动实现混合和传 质传热过程，特点是结构简单、无轴封、不易污染、氧传 质效率高、能耗低、安装维修方便。 14清洁生产与末端治理 的比较：①清洁生产：是对产品 使污染物 量和治理量达到最小，使资源充分利用。② 把环境责任放在保护研究、管理等人员身上， 产生的污染物的 处理上，总是处于一种被动的、消极的地位。③因为工业 生产无法完全避免污染的产生，推行清洁生产的同时还需 15味精清洁生产工艺优点：①取消离子交换工艺，减少 温结晶，节约大量冷冻 耗电；③因为采用闭路循环工艺，除了副产品中夹带少量 目标产物外，没有其他损失，故产品得率高；④实现物料 主体闭路循环，达到经济、环境和社会效应的三统一；⑤ 冷凝水可循环作为工艺用水，实现废水零排放。
微生物发酵工程试题(卷)与答案解析3套
一 一、单项选择题：在每小题的备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的代码填在题干上的括号内。（每小题1分，本大题共10分） 1．一类单细胞有分枝的丝状微生物，以孢子繁殖，分布广泛大多是腐生菌，少数是动植物寄生菌，是抗生素的主要产生菌，2/3以上抗生素由该类菌产生。这类微生物是：A．细菌B．霉菌 C．放线菌D．酵母菌 3．用液氮长期保藏菌种是因为液氮温度可达（），远远低于微生物新陈代谢作用停止的温度。 A．-180 0C B．-170 0C C．-160 0C D．-196 0C 4．在微生物发酵工程中利用乳酸杆菌生产乳酸的发酵属于（）。 A．好气性发酵B．厌气性发酵 C．兼性发酵D．好厌间歇发酵 5．配料较粗，营养丰富，完全，C/N合适，原料来源充足，质优价廉，成本低，有利于大量积累产物。这些是（）的一般特点。 A．选择培养基B．保藏培养基 C．种子培养基D．发酵培养基 6．( ) 是一类微生物维持正常生长不可缺少的，但自身不能合成的微量有机化合物。 A．生长因素B．碳源 C．氮源D．微量元素 7．生物反应器间歇操作, 在发酵过程中,不断进行通气(好氧发酵)和为调节发酵液的pH而加入酸碱溶液外, 与外界没有其它物料交换。这种培养方式操作简单, 是一种最为广泛使用的方式, 称之为（）。 A．连续发酵B．半连续发酵 C．补料分批发酵D．分批发酵 8．要求发酵设备现代化程度高、体系内营养物浓度和产物浓度始终一致、菌种容易发生变异的问题无法解决这种发酵方式是（）。 A．连续发酵B．分批发酵 C．补料分批发酵D．半连续发酵 10．菌体的倍增时间是（）增加一倍所需要的时间。 A．细胞质量B．菌体浓度 C．菌体种类D．呼吸强度 二、多项选择题：在每小题的备选答案中选出二个或二个以上正确答案，并将正确答案的代码填在题干上的括号内，正确答案未选全或选错，该小题无分。（每小题2分，本大题共20分） 11．发酵工程的前提条件是指具有（）和（）条件 A．具有合适的生产菌种B．具备控制微生物生长代谢的工艺 C．菌种筛选技术D．产物分离工艺 E．发酵设备
发酵工程复习资料
第一章，绪论 一、填空： 微生物工程可分为发酵和提纯两部分，其中以发酵为主。 化学工程与发酵工程的本质区别在于化学工程利用非生物催化剂，发酵工程利用生物催化剂---酶。 二、判断： 发酵产品是经微生物厌氧生物氧化过程获得的。错 三、课后思考题： 1、发酵的定义：利用微生物的新陈代谢作用，把底物（有机物）转化成中间产物，从而获得某种工业产品。（工业上定义、广义、有氧无氧均可） 2、发酵流程： 3、比拟放大的基本过程：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 4、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) 5、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（如工程菌） 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 6、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） 微生物治金工业（微生物探矿、治金、石油脱硫等） 第二章发酵基础知识 1、写出生产以下产品的主要菌种： 啤酒（啤酒酵母）、黄酒（霉菌（根霉、曲霉）、酵母菌、细菌）、味精（谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌）、柠檬酸（黑曲霉）、食醋（霉菌、酵母菌、醋酸菌）、酸奶（乳酸菌（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳酸链球菌）） 2、发酵工艺控制中，主要应监控温度、pH值、溶解氧、 泡沫、氧化还原电位等。 3、概念：单菌发酵: 现代发酵工业中最常见，传统发酵工业中很难实现。 混合菌发酵: 自然发酵和人工接种发酵 液态发酵: 发酵基质呈流动状态，如啤酒发酵、柠檬酸发酵等。 固态发酵: 发酵基质呈不流动状态。如固态酱油发酵、米醋发酵、大曲酒（白酒）发酵等。半固态发酵: 发酵基质呈半流动状态，如黄酒发酵、传统稀醪酱油发酵等。 4、发酵产品主要类型 微生物菌体、代谢产物、酶 5、如何理解：传统工艺，原料决定菌种；现代工艺，菌种决定原料？ 传统工艺，原料决定菌种：传统工艺中，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。 现代工艺，菌种决定原料：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。 6、发酵产品主要有哪些附加值 1）发酵有利于食品保藏食品发酵后，改变了食品的渗透压、酸度、水的活性等，从而抑制了腐败微生物的生长，有利于食品保藏。 2）发酵产品有保健作用有些食品经过微生物发酵后，不仅能产生酸类和醇类等，还能产生某些抗菌素可抑制致病菌和肠内腐败菌。
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1、举出几例微生物大规模表达的产品,及其产生菌的特点？ A.蛋白酶表达产物一般分泌至胞外，能利用廉价的氮源，生长温度较高， 生长速度快 ,纯化、分离及分析快速；安全性高，得到 FDA的批准的菌种。 B.单细胞蛋白生长迅速，营养要求不高，易培养，能利用廉价的培养基或生 产废物。适合大规模工业化生产，产量高，质量好。安全性高，得到 FDA的批准的菌种。 C.不饱和脂肪酸生长温度较低，安全性高，能利用廉价的碳源，不饱和脂 肪酸含量高， D.抗生素生产性能稳定，产量高，不产色素，，能利用廉价原料 F.氨基酸代谢途径比较清楚，代谢途径比较简单 2、工业化菌种的要求？ A能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物 B有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强C. 遗传性能要相对稳定 D.不易感染它种微生物或噬菌体 E.产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关） F.生产特性要符合工艺要求 4、讨论：微生物（包括动、植物）可以生产我们所需的一切产品，但是涉 及到工业化生产，对于某一种特定的产品，为何只有特定的微生物才具有大量 表达的潜力？ 在不同的环境条件下，微生物细胞对遗传信息作选择性的表达，实现代谢 的自动调节。代谢的协调能保证在任何特定时刻、特定的细胞空间，只合成必 要的酶系（参与代谢的多种酶）和刚够用的酶量。一旦特定物质的合成达到足 够的量，与这些物关系支持细胞自身的增殖（生产细胞），不支持（人的）目
的产物的过量生产（生产特定的初级代谢产物）。而工业化生产要求特定表达 某种或某类物质，只有正常代谢被打破，代谢协调失常的微生物才能达到要求 5、自然界分离微生物的一般操作步骤？ 样品的采取→预处理→培养→菌落的选择→初筛→复筛→性能的鉴定→菌种保藏 6、从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集培养？ 自然界中目的微生物含量很少，非目的微生物种类繁多，进行富集培养， 使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下 的劣势种变成人工环境下的优势种，使筛选变得可能。 7、菌种选育分子改造的目的？ 防止菌种退化 ; 解决生产实际问题 ; 提高生产能力 ; 提高产品质量 ; 开发新产品 . 8、以目前的研究水平，土壤中能够培养的微生物大概占总数的多少？什么 是 16sRNA同源性分析？ 目前能够培养的微生物不到总数的 1%。以 16sRNA为靶基因，设计引物， 建立 pcr 扩增体系，再通过 DNA 测序进行细菌同源性分析。 9、什么叫自然选育？自然选育在工艺生产中的意义？ 自然选育就是不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过 程。
发酵工程复习题2013418
一、发酵工程与传统酿造、化学工程相比特点是：发酵是生物体自身进行的反应 与传统酿造相比： 1、发酵过程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够在发酵设备 中一次完成； 2、反应通常在常温常压下进行，条件温和，耗能少，设备较简单； 3、原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品、工业废水或 可再生资源，微生物本身能有选择地摄取所需的物质； 4、容易生产复杂的高分子化合物，能高度选择地在复杂化合物的特定部位进 行氧化、还原、官能团引入或去除等反应； 5、发酵过程中需要防止杂菌污染，大多情况下设备需要进行严格的冲洗、灭 菌，空气需要过滤等。 二、与化学工程相比（发酵工程的一般特征）： 1）作为生化反应，通常在常温常压下进行，因此没有爆炸之类的危险，各种设备都不必考虑防爆问题，还有可能使一种设备具有多种用途； 2）原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，加入少量的各种有机或无机氮源，只要不含毒物，一般无精制的必要，微生物本身就有选择地摄取所需物质； 3）反应以生命体的自动调节方式进行，因此数十个反应过程能够像单一反应一样，在称为发酵罐的单一设备内很容易地进行； 4）能够容易地生产复杂的高分子化合物，是发酵工业最有特色的领域； 5）由于生命体特有的反应机制，能高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的氧化、还原、官能团导入等反应； 6）生产发酵产物的生物物质菌体本身也是发酵产物，富含维生素、蛋白质、酶等有用物质。因此，除特殊情况外，发酵液等一般对生物体无害；
7）发酵生产在操作上最需要注意的是防止杂菌污染 8）通过微生物的菌种改良，能够利用原有生产设备使生产飞跃上升。 三、微生物发酵技术反应过程中的特点： 1、条件通常温和（常温、常压、弱酸、弱碱）。 2、原料来源广泛，以糖、淀粉等碳水化合物为主。 3、反应以生命体的自动调节方式进行，单一反应器内进行。 4、发酵产品（多为小分子产品，也容易生产出复杂的高分子化合物） 5、高度选择性地进行复杂化合物在特定部位的反应。 6、生产发酵产物的微生物菌体本身也是发酵产物（发酵液一般对生物体无害）。 7、防止污染（灭菌是发酵成败的关键）。 8、改良微生物菌种（提高生产水平；菌种是发酵的根本因素）。 四、微生物发酵技术发展历史过程及特点： 1、自然发酵（天然发酵）：厌氧发酵、非纯培养、产物稳定性差（酒、醋、酱油）。 2、纯培养技术建立：纯培养无菌操作技术建立、密闭发酵罐、表层培养、显微镜诞生及微生物发现（甘油、丙酮、丁醇等初级代谢产物）。 3、通气搅拌大规模发酵技术建立：好氧发酵、发现青霉素（次级代谢产物）。 4、代谢控制发酵技术：生产谷氨酸，菌种经遗传育种、人工诱变等控制其代谢途径得到所需的代谢终产物（氨基酸、某些抗生素）。 5、开拓发酵原料时期（石油发酵时期）：石化工副产品作为发酵原料、大型发酵罐、自动化、连续化（单细胞蛋白）。 6、DNA体外重组技术的建立（基因工程阶段）：分子生物学、DNA重组、细胞融合（干扰素、激素）。 五、分批发酵：1、定义：(分批培养)是指将所有的物料（除空气、消沫剂、调 节pH的酸碱物外）一次性加入发酵罐，然后灭菌、接种、培养，最后将整个罐的内容物放出，进行产物回收。清罐结束后，重新开始新的装料发酵的发酵方式。 2、特点：非稳态培养过程、一次性投料一次性收获产品、封闭
发酵工程课后题参考答案样本
发酵课后题参考答案 1.试述消毒和灭菌的区别。 答: 消毒是用物理或化学的方法杀死无聊和设备中所有生命无知的过程。 灭菌是用无力或化学的方法杀死空气, 地表以及容器和器具表面的微生物。 消毒和灭菌的区别一方面在于消毒仅仅杀死生物体或非生物体表面的微生物, 而灭菌是杀死所有的生命体。另一方面在于消毒一般只能杀死营养细胞, 而不能杀死细菌芽胞和真菌孢子等, 适合于发酵车间的环境和发酵设备, 器具的无菌处理。 2简述染菌的检验方法及染菌类型的判断。 答: 生产上要求准确, 迅速的方法来检查出污染杂菌的类型及其可能的染菌途径, 当前有一下几种常见的方法。 1.显微镜检查法。一般见简单的染色法或革兰氏染色法, 将菌体染色后镜检。对于霉菌, 酵母发酵, 先用低倍镜观察生产菌的特征, 然后用高倍镜观察有无杂菌的存在。根据生产菌与杂菌的不同特征来判断是否杂菌, 必要时还可用芽胞染色或鞭毛染色。 2.平板划线培养检查法。先将待检样品爱无菌平板上划线, 根据可能的染菌类型分别置于37或27摄氏度下培养, 8个小时后可观察到是否有杂菌污染。对于噬菌体检查, 可采用双层平板培养法。 3.肉汤培养检查法。将待检样品介入无菌的肉汤培养基中, 分别置于37或27摄氏度下进行培养, 随时观察微生物的生长情况, 并取样镜检, 判读是否有杂菌污染及杂菌的类型。 4.发酵过程的异常现象观察法。发酵过程出现的异常现象如溶解氧, PH, 尾气中二氧化碳含量, 发酵液的粘度等的异常变化, 都可能产生染菌的重要信息, 也根据这些异常现象来分析发酵是否染菌。 3 发酵工业用菌种应具备哪些特点? ①能在廉价原料制成的培养基上生长, 且生成的目的产物产量高、易于回收;
发酵工程考试整理
1发酵:把利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程统称为发酵。 2发酵工程：应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学 酶活性调节：是指一定数量的酶，通过其分子构象或分子结构的改变来调节其催化反应的速率。3为什么要采用高浓度微生物的培养？微生物液体发酵大都采用分批培养，这 种培养方式的缺点 是：发酵液中最终细 胞浓度不高。如果通 过改进工艺技术，使 发酵液中微生物细 胞增殖到很高的浓 度，那么，高浓度的 细胞将会产生高浓 度的发酵产物，这样 就可以大大提高发 酵设备的利用率，降 低生产成本。基于这 种目的，人们开始研 究微生物高细胞浓 度的培养技术。采用 高细胞浓度培养技 术，发酵液中菌体浓 度比分批式培养可 高10倍以上 高浓度细胞培养的 方法:1流加培养2 高细胞浓度连续培 养3菌体循环利用等 4四大工程:发酵工 程 ( Fermentation )2 酶工程 (蛋白质工 程) 3基因工程 4细 胞工程 5菌种：用于发酵过 程作为活细胞催化 剂的微生物，包括细 菌、放线菌、酵母菌 和霉菌四大类。 6具有生产价值的发 酵类型有五种：①微 生物菌体发酵；②微 生物酶发酵；③微生 物代谢产物发酵；④ 微生物的转化发酵； ⑤生物工程细胞的 发酵 7初级代谢产物：在
菌体对数生长期所产生的产物，是菌体生长繁殖所必需的。8液体深层发酵优点：①液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境。②在液体中，菌体及营养物、产物（包括热量）易于扩散，使发酵可在均质或拟均质条件下进行，便于控制，易于扩大生产规模。③液体输送方便，易于机械化操作。④厂房面积小、生产效率高，易进行自动化控制，产品质量稳定。⑤产品易于提取、精制等。因而液体深层发酵在发酵工业中被广泛应用。 9自然选育在生产过 程中，不经过人工处 理，利用菌种的自发 突变而进行菌种筛 选的过程 10诱变育种：就是人 为地利用物理或化 学等因素，使诱变对 象细胞内的遗传物 质发生变化，引起突 变，并通过筛选获得 符合要求的变异菌 株的一种育种方法。 11表型迟延现象：突 变基因的出现并不 等于突变表型的出 现，表性的改变落后 于基因型改变的现 象成为表型延迟现 象。 12原料：从工艺角度 来看，凡是能被生物 细胞利用并转化成 所需的代谢产物或 菌体的物料，都可作 为发酵工业生产的 原料。 13培养基灭菌的定 义：是指从培养基中 杀灭有生活能力的 细菌营养体及其孢 子，或从中将其除 去。工业规模的液体 培养基灭菌，杀灭杂 菌比除去杂菌更为 常用。 14灭菌与消毒的区 别：灭菌：用物理或 化学方法杀死或除 去环境中所有微生 物，包括营养细胞、 细菌芽孢和孢子。 消毒：用物理或化学