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。

6、工业上优良生产菌种应具备哪些基本特性

答：能在廉价原料制成的培养基上生长，且大量高效地合成产物；遗传性能要相对稳定；

菌种改造的可操作性要强；抗噬菌体及杂菌污染能力强；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）；发酵条件如温度、pH、溶解氧、泡沫等易控制。

三、思考题

1、何谓种子接种量、接种龄

答：接种量指移入种子液的体积和接种后培养液体积之比。种龄是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。

2、影响种子质量的因素是哪些

答：①原材料质量②种龄③培养条件④斜面冷藏时间

3、保证种子质量有哪些措施

答：①菌种的稳定性检查；②提供种子培养的适宜环境；③无杂菌检查

4、工业上接种的方法有哪些

答：

四、思考题

1、发酵培养基的特点和要求

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。

2、常用的碳源有哪些常用的糖类有哪些

答：常用的碳源：糖类、油脂、有机酸、正烷烃；常用的糖类：葡萄糖、糖蜜、淀粉、糊精、脂类

3、什么是生理性酸性物质什么是生理性碱性物质

答：无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物

生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸铵；若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。

4、常用的无机氮中的作用

答：常用的无机氮：种类：铵盐、硝酸盐和氨水；所以选择合适的无机氮源有两层意义：满足菌体生长、稳定和调节发酵过程中的pH

5、什么是前体源和有机氮源有哪些有机氮源在发酵培养基前体添加的方式

答：前体指某些化合物加入到发酵培养基中后，能直接使微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，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。作用：前体有助于提高产量和组份；用法：前体使用时普遍采用流加的方法，前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利苯乙酸，一般基础料中仅仅添加%流加也有利于提高前体的转化率前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化

6、什么是生长因子生长因子的来源

答：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。有机氮源是这些生长因子的重要来源，多数有机氮源含有较多的B族维生素和微量元素及一些微生物生长不可缺少的生长因子

7、举例说明培养基设计的方法与步骤

答：培养基的设计首先是培养基成分的确定，然后再决定各成分在培养基中的比例。

设计原则：目的明确、营养协调、理化适宜、经济节约。

设计方法：①生态模拟②参阅文献③精心设计④试验比较

步骤：①根据前人的经验和培养基成分，初步确定可能的培养基成分；②通过单因素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。

五、思考题