发酵复习思考题答案

《发酵工程工艺原理》复习思考题
第一章思考题：
1．何谓次级代谢产物？次级代谢产物主要有哪些种类？举例说明次级代谢产物在食品中的应用及对发酵食品的影响。

答：次级代谢产物是指对微生物的生长、繁殖分化关系不大、生理功能也不十分清楚，但可能对微生物生存有一定价值的代谢产物；
次级代谢产物主要有抗生素、生物碱、色素、毒素等；
抗生素工业的发展建立了一套完整的好氧发酵技术，大型搅拌发酵罐培养方法推动了整个发酵工业的深入发展,为现代发酵工程奠定了基础。

2．典型的发酵过程由哪几个部分组成？
第二章思考题：
1．食品发酵对微生物菌种有何要求？举例说明。

●能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并能高产和稳产所需的代谢产物。

●可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵，且所需的酶活性高。

●生长速度和反应速度快，发酵周期短。

●副产物尽量少，便于提纯，以保证产品纯度。

●菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性。

●对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵，其生产所用菌种必须符合食品
卫生要求。

例如酵母菌由于生长迅速，营养要求不要，易培养，被广泛应用于各种食品发酵
2．什么叫自然突变和诱发突变？诱变育种的实质是什么？
答：自然突变是指微生物在自然条件下产生自发变异；
诱发突变是指用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变的过程；
诱变育种的实质是基因突变。

3．突变分为哪两种类型，举例说明。

答：点突变: 碱基对置换和移码
染色体畸变: 在染色体上发生大的变化，如断裂、重复、缺失、易位和染色体数目变化等结构变化。

4．何为DNA体外重组技术？举例说明在发酵工业中的应用。

答：DNA体外重组技术就是根据需要用人工方法取得供体DNA上的基因，在体外重组于载体DNA上，再转移入受体细胞，使其复制、转录和翻译，表达出供体原有的遗传性状。

例如利用DNA体外重组技术生产人工胰岛素。

5．何为营养缺陷型？举例说明营养缺陷型的筛选方法。

答：营养缺陷型：指某一菌株丧失了合成某种营养物质的能力，在培养基中若不外加这种营养成分就不能正常生长的变异菌株。

表示为“X–”。

青霉素法
6．菌种保藏的目的与核心是什么？产孢子的微生物适宜用何种保藏方法？
答：目的: 保证菌种不发生遗传变异、无污染和保持活力。

核心：人工创造条件（如低温、干燥、缺氧、和缺乏营养物质），使菌种的代谢活动处于不活动状态。

产孢子或芽孢的微生物采用适宜砂土管保藏法，例如霉菌。

7．造成菌种退化的原因是什么？生产中如何防止菌种的退化？
答：造成菌种退化的原因主要是保藏方法不妥、保藏操作不当、传代不当、培养基不适、回复突变等；
从菌种选育方法上考虑：1)进行充分的后培养及分离纯化
2)增加突变位点，减少基因回复突变的几率
从菌种保藏方式上考虑：1)尽量减少传代次数
2)选择适宜的保藏培养基
从菌种培养适宜条件上考虑：1)结构类似物抗性菌株在保藏培养基中应添加相应药物及时淘
汰回复突变细胞。

2)基因工程菌添加抗生素于培养基中防止质粒的丢失
从菌种管理的措施上考虑（复壮）：1）定期对保藏菌种分离纯化，淘汰已退化细胞；
2）定期对发酵液进行分离筛选
8．何为菌种的复壮？
答：菌种的复壮是指使衰退的菌种恢复原来优良性状。

狭义的复壮是指在菌种已发生衰退的情况下，通过纯种分离和生产性能测定等方法，从衰退的群体中找出未衰退的个体，以达到恢复该菌原有典型性状的措施；广义的复壮是指在菌种的生产性能未衰退前就有意识的经常、进行纯种的分离和生产性能测定工作，以期菌种的生产性能逐步提高。

9．培养基有哪些类型？各有何种用途？发酵工业上使用最广的是哪种类型？
答：状态：固体、半固体和液体培养基。

纯度：天然培养基、合成培养基和半合成培养基
生产工艺要求：孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。

发酵工业上使用最广的是液体培养基
10.如何确定培养基的组成？生产中液体培养基的制备有哪些步骤？
答：培养基的配制原则：根据不同微生物的营养需要配制、确定合适的碳氮比、控制pH条件、控制氧化还原电位、根据原料特点确定配比；
（1）原料预处理淀粉糖的制备、糖蜜的预处理
（2）原料混溶
缓冲物质主要元素原料微量元素生长素
↓↓↓↓
加底水→搅拌→搅拌均匀→搅拌均匀→搅拌→搅拌均匀
（3）调节酸碱度、灭菌
11. 淀粉糖的制备方法？哪种方法制备的淀粉糖质量好？
答：1 酸解法
优点：生产简易，设备简单，水解时间短，设备生产能力大。

缺点：设备需耐腐蚀，高温高压；副反应复杂。

对原料要求高，颗粒不能大，浓度不能高，否则转化率低。

2 酶解法
优点：反应条件较温和，不需耐高温、耐压、耐酸设备；酶作用专一性强，淀粉水解副反应少，糖液纯度高，淀粉转化率高；可在较高淀粉乳浓度下水解，可采用粗原料；糖液颜色浅，纯净，无苦味，质量高，有利于糖液的精制。

缺点：反应时间较长，要求的设备较多，需专门培养酶的条件，由于酶本身是蛋白质，易造成糖液过滤困难。

3 酸酶结合法
酸酶法：先用酸水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶水解为葡萄糖。

酸液化速度快，且糖化是由酶来进行，对液化要求不高，可采用较高的淀粉乳浓度，提高生产效率。

酶酸法：先用淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖。

能采用粗原料淀粉，淀粉浓度较酸法高，生产易控制，时间短，减少副反应，糖液颜色较浅。

12．糖蜜可直接用作发酵原料吗？为什么？
答：不可以。

第三章复习思考题
1．何谓消毒、灭菌？消毒可以达到灭菌的目的吗？
答：消毒：指用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物。

灭菌：指用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物。

2．灭菌的方法主要有哪几种？其灭菌原理何在？发酵工业中为何应用最广的是湿热灭菌？答：工业生产上的灭菌方法有加热灭菌、化学药剂灭菌、射线灭菌等。

化学药剂灭菌、射线灭菌用于无菌间、培养室及车间空气灭菌。

加热灭菌分为：干热灭菌：火焰灭菌、烘箱灭菌
湿热灭菌：巴氏灭菌、间歇灭菌、高压蒸汽灭菌
湿热灭菌的原理：温度升高，菌死亡速率大于培养基成分破坏的速率。

①微生物的热阻
致死温度：指杀死微生物的最低温度。

致死时间：在致死温度下杀死全部微生物所需要的时间。

②微生物的热死规律——对数残留定律
（对数残留规律公式）
③反应速度常数k
在相同温度下，k值愈小，则此微生物愈耐热。

同一种微生物在不同温度下，k值也不相同，灭菌温度愈低，k值愈小，温度愈高，k值愈大。

④培养基灭菌温度的选择
在实际生产中为了既达到灭菌目的又较好地保存营养成分，最好采用高温快速灭菌法。

3．何谓微生物的热阻？高温短时灭菌法（HTST）的理论基础是什么？
答：热阻：微生物对热的抵抗力；
HTST理论基础——温度升高，菌死亡速率大于培养基成分破坏的速率
4．在工业生产中，影响培养基灭菌的因素有哪些？为什么？
答：培养基成分、PH值、培养中的颗粒、泡沫、温度
5．比较分批灭菌与连续灭菌的优缺点，两种灭菌方法各适用于何种场合？
答：1．连续灭菌的适用条件：大规模生产，培养基中不含有固体颗粒或泡沫较少。

优点：（1）培养基受热时间短（可在20～30s达到预定灭菌温度），营养成分破坏少；（2）质量均匀；（3）适用于自动控制
2. 分批灭菌(实消)的适用条件：当培养基中含有固体颗粒或培养基有较多泡沫时，以采用分批灭菌为好。

对于容积小的发酵罐，连续灭菌的优点不明显，而采用分批灭菌比较方便。

优点：无需专一灭菌设备，但易发生局部过热而破坏营养成分的现象。

6．工业上空气除菌所用过滤介质（如棉花、玻璃纤维、活性炭等）的滤孔远大于菌体，为何也能达到除菌的目的？
答：深层介质过滤除菌——空气流通过这种介质过滤层时，借助惯性碰撞、拦截滞流、静电吸附、扩散等作用，将其尘埃和微生物截留在介质层内，达到过滤除菌目的。

7．过滤效率受哪些因素影响？如何提高除菌效率？
①过滤介质、颗粒尺寸、气体流速、静电作用等；
②当气体流速较大时，以惯性冲击为主；当气体流速低于一定值时，以截留、扩散、重力沉降作用为主，并认为惯性冲击不去作用，此时的气体流速称为临界速度；只有静电吸引不受外界因素的影响。

提高除菌效率：增加滤层厚度、控制适宜的气流速度。