分批发酵连续流加发酵和分批补料发酵优缺点比较
生物技术习题集
现代生物技术概论一、名词解释；生物技术基因工程细胞工程酶工程发酵工程蛋白质工程限制性内切核酸酶同裂酶同尾酶 DNA重组技术假基因体细胞杂交转化子和重组子花药培养生物信息学二、填空题：1、细胞工程就是在（）上研究、开发、利用各类细胞的工程，即人们根据科学设计改变（），并通过（），大量培养（）乃至（）的技术。
2、形成平末端的方法有（），（），（）。
3、DNA含有四种杂环碱基，即（）、（）、（）与（）。
4、根据搅拌的方式不同，好氧发酵设备又可分为（）（）。
5、酶的制备流程一般包括（）（）（）（）（）（）六个步骤。
6、DNA片段重组连接时，如要克隆PCR产物，PCR产物可直接用（）连接，而无须用（）处理。
7、需要部分酶切时可采取的方法有（1）（）、（2）（）、（3）（）8、在动物细胞组织培养中，专为大量培养哺乳动物细胞设计的方法有：（）、（）和（）。
9、限制酶命名采用Smith和A thens提议的方案，第一个字母大写取自来源细菌的（）；第二、三个字母取自来源细菌的（）；第四个字母（如果有）取自来源菌的（），如果一个菌株中有几种限制性内切酶，则在代表菌株的字母后用（）表示。
10、限制酶识别序列为n个碱基，则其切割频率的理论值应是（）11、动物细胞工程是细胞工程的一个重要的分支，它主要从（）和（）的层次，根据人类的需要，探索、改造（）和大量培养细胞和动物本身来收获（）。
12、1975年Kohler和Milstein肿瘤细胞融合，获得（），并由此获得1984年诺贝尔生理学与医学奖。
13、1997年人的干细胞被首次培养成功，从而科学家开始了“定制”器官救助生命的（），即（）。
14、发酵工业生产上常用的微生物主要有（）（）（）（）。
15、重组DNA导入植物细胞常采用农杆菌介导的（）（）（）（）。
导入动物细胞常用的方法有（）介导的（）（）（）等。
16、筛选克隆子常采用克隆子携带的（）（）等方法。
17、评价固定化酶的指标有（）（）（）。
发酵生产技术题库
发酵生产技术题库一、名词解释：1.发酵工程应用微生物学的相关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服务的一门学科。
2．碳源凡是构成微生物细胞和代谢产物中碳素来源的营养物质。
3．氮源凡是构成微生物细胞的原生质体或代谢产物中氮素来源的营养物质。
4．前体某些化合物加入到发酵培养基中，能被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，其自身结构并无多大变化，但是产量却因前体的加入有较大提高5．天然培养基用各种植物和动物组织或微生物的浸出物、水解液等物质以及天然的含有丰富营养的有机物质制成的培养基。
6.培养基人工配制的适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。
7．种子培养基包括摇瓶种子和种子罐种子培养基，是适合微生物菌体生长的培养基，目地是为下一步发酵提供数量较多、强壮而整齐的种子细胞。
8.生长因子凡是调节微生物代谢产物活动的微量有机物统称为生长因子，一般为B族维生素9．灭菌用物理或化学的方法杀死或除去物体表面或内部的所有微生物，包括营养细胞、细胞芽孢和孢子。
10.消毒指用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿内外的部分病源微生物，使之不再发生危害。
11.干热灭菌是指相对湿度在20%以下的高热，有火焰灼烧灭菌和热空气灭菌。
12.湿热灭菌在实验室或工业生产中，对培养基、管道、设备的灭菌，通常采用蒸汽加热到一定温度，并保温一段时间的灭菌方法。
13．实罐灭菌（实消）将培养基置于反应器中用蒸汽加热，达到一定温度并维持一段时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵。
14．连续灭菌（连消）将培养基在罐外连续进行加热、维持和冷却然后进入到发酵罐。
15．空罐灭菌（空消）通入饱和蒸汽于未加培养基的发酵罐体内进行湿热灭菌的操作。
16.无菌空气指通过除菌处理使空气中的含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小的机会。
17.自然选育对微生物细胞群体不经过人工处理而直接进行筛选的育种方法，又称为单菌落分离。
发酵工程_华中科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
发酵工程_华中科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.发酵工程的目标不包含（）答案:无污染2.下列哪项不是微生物本征动力学参数？答案:微生物比生长速率μ3.微生物发酵过程中底物消耗速率取决于多种因素，其中不包括（）答案:细胞得率4.下列发酵产物属于非生长相关型的是（）答案:抗生素5.下列不是分批发酵优点的是（）答案:发酵设备外的外围设备利用度高6.下列关于分批发酵的说法错误的是（）答案:分批发酵过程中碳源耗尽时需进行补料维持发酵7.连续发酵处于流动状态，不属于稳态过程。
答案:错误8.底物比消耗速率qs是指单位质量细胞在单位时间内的底物消耗量。
答案:正确9.乙醇发酵按照Ganden的分类方法属于非生长相关型。
答案:错误10.分批发酵过程中如果目的产物为初级代谢产物，则可设法延长稳定期获得更多的产物。
答案:错误11.发酵液pH的改变会对发酵体系产生很大影响，影响菌体生长和产物代谢方向。
答案:正确12.根据氧传递方程的推导，在氧传递过程中的主要阻力是（）答案:液膜阻力13.关于气体溶解过程双膜理论以下说法错误的是（）答案:气膜内气体分子和液膜内液体分子以对流状态流动14.发酵过程中的氧传递方程式OTR=KLa(C*-CL)中，C*-CL代表（）答案:氧浓度推动力15.以下不是通过影响氧饱和浓度来改变推动力的因素是（）答案:微生物的耗氧能力16.通气准数Na与搅拌转速、通气线速度以及搅拌桨直径相关。
通气搅拌功率和搅拌轴功率的比值PG/P=1-12.6Na与PG/P= 0.62-1.85Na成立时，要求Na分别满足（）答案:＜0.035；≥0.03517.下列关于表面活性剂对KLa的影响的说法中，错误的是（）答案:随着表面活性剂浓度的增加a上升至最大值后保持不变18.一般来说高产菌具备的特点是呼吸强、生长快、代谢旺盛、产物专一。
答案:错误19.对好氧微生物的发酵过程进行温度控制时，应该在保证最适酶活的温度范围内尽可能选择较低的温度，以提高氧传递的推动力。
工业微生物名词解释
1.间歇培养或分批培养：微生物在化学成分一定的培养基中进行培养。
同步培养：培养基中所有细胞处于同一生长阶段，群体与个体的行为一致。
2.芽孢：某些细菌在生长的一定阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形，对不良环境条件具有较强抗性的休眠体。
3.伴孢晶体：有些芽孢杆菌在形成芽孢的同时，在细胞内产生晶体状内含物。
4.连续培养：在对数生长期的培养容器中不断加入新鲜的培养基，同时不断放出代谢物，使微生物所需的营养及时得到补充，有害的代谢产物及时排除，菌体的生长不受影响。
5.发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。
6.原生质体融合：通过人工的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体发生融合，并产生重组子的过程。
7.营养缺陷型菌株：野生菌株经过人工诱变处理后，丧失了合成某种营养物质的能力，这些菌株生长的培养基中必需添加该种营养物质。
8.接合：通过供体菌和受体菌的细胞直接接触、传递大段DNA（包括质粒）遗传信息的现象。
整合：外来DNA片段插入染色体中的过程。
9.转导：借助噬菌体，把供体细胞中DNA片段携带到受体细胞中，从而使后者获得前者部分遗传性状的现象。
10.转染：将病毒的DNA（或RNA）人为地抽提分离出来，用它来感染感受态的受体细胞，并进而产生正常病毒的后代，是特殊的“转化”。
11.转化：某一基因型的细胞直接从周围介质中吸收另一基因型细胞的DNA，并将它整合到自己的基因组中，造成基因型和表型发生相应变化的现象。
12.巴斯德效应：指在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,抑制糖酵解的现象。
13.半合成抗生素：通过人工化学合成的方法对它的结构进行修饰与改造，把它的“短板”弥补上，扬长避短，发挥更好的效力。
因为是基于它原有的结构作为起始原料。
14.组成酶：它的合成与环境无关，随菌体形成而合成，是细胞固有酶，在菌体内的含量相对稳定。
15.诱导酶：只有在环境中存在诱导剂时，才开始合成，一旦环境中没有了诱导剂，合成就终止。
分批发酵、连续流加发酵和分批补料发酵优缺点比较
图表比较分批发酵、连续(流加)发酵与分批补料发酵优缺点? 表一:分批发酵、连续(流加)发酵与分批补料发酵简单比较呼吸作用与发酵的根本区别在于:电子受体不就是将电子直接传递给底物本身的中间产物,而就是交给电子传递系统,并逐步释放能量后再交给最终的电子受体。
4、发酵过程杂菌污染的途径有哪些？如出现杂菌污染,应如何处理？答:发酵过程杂菌污染的途径有1、种子带菌,2、培养基及设备消毒不够,3、设备破损,4、空气系统,5、操作不当(取样、补料、消泡、控制)等。
(2分)如出现杂菌污染,应对染菌时间、种类、染菌规模进行分析根据具体情况处理,(1分)如:1、种子带杂菌——灭菌,排掉。
(0、5分)2、发酵前期——严重:实消后补种、料。
不严重:运转并观察。
(0、5分)3、发酵中期——分析微生物数量、种类、物料性质,再做处理。
(0、5分)4、发酵后期——同中期,并考虑产率与成本关系,考虑放罐。
(0、5分)5、连续发酵有何优缺点？答:(1)、设备生产能力大、利用率高、没有中间清洗杀菌、没有发酵适应期。
(1分) (2)、连续化、自动化、人平生产率高、成本降低。
(1分)(3)、发酵稳定、便于管理。
(1分)缺点:营养利用率略低、控制要求高。
(2分)6、摇瓶提高溶氧方法有哪些？发酵罐提高溶氧方法有哪些？答:摇瓶提高溶氧可考虑减小装液比,增加摇床转速,不会造成染菌的情况下减少瓶口砂布层数等方法。
(3分)发酵罐提高溶氧的方法有选择合理罐型,增加高径比,适当提高通气量,适当提高搅拌速度(搅拌罐)等方法。
(3分)6、泡沫对发酵有何影响？常用的消泡方法有何优缺点？答:泡沫对发酵的影响有:(1)泡沫持久存在,妨碍CO2的排除,影响微生物对氧的吸收,破坏正常生理代谢,不利发酵与生物合成。
(2)泡沫大量产生,使发酵罐有效容积大大减少,影响设备利用率。
(3)泡沫过多,控制不好,会引起大量跑料,造成浪费与环境污染(4)泡沫升到灌顶,可能从轴封渗出,增加染菌机会(5)泡沫过多也会影响氧传递、通风与搅拌效果。
现代生物技术作业课后习题解答
现代生物技术作业课后习题解答1.现代生物技术是一项高新技术，它具有高新技术的“六高”特征是指哪“六高”？高效益；高智力；高投入；高竞争；高风险；高势能。
2.什么是生物技术，它包括那些基本的内容？它对人类社会将产生怎样的影响？生物技术，有时也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。
生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。
它主要包括发酵技术和现代生物技术。
其包括：基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程，现代生物技术发展到高通量组学芯片技术、基因与基因组人工设计与合成生物学等系统生物技术。
生物技术设计人类各个的层面，大到人类基因组的研究，小到我们平时吃到的米饭，在医药、动植物设计广泛，在电子产品中也有运用到生物技术。
3.为什么说生物技术是一门综合性的学科，它与其他学科有什么关系？因为生物技术设计到很多个方面，有医药、林农业、食品、环境、能源、化学品、设等等，不仅仅是局限于生物这一方面，例如研究使用到了高科技电子设备，两者必须结合才能进行研究，生物分子学也被运用到计算机的研发中去。
4.简要说明生物技术的发展史以及现代生物技术与传统生物技术的关系。
现代生物技术是通过生物化学与分子生物学的基础研究而加快发展起来的。
两者的差别：传统生物技术的研究水平是细胞或组织水平，现代生物技术的研究水平是在分子水平。
两者的关系：现代生物技术的研究是以传统生物技术为基础。
现代生物技术的研究能够促进传统生物技术研究。
5. 生物技术的应用包括那些领域？其涉及到：农业、食品、人类健康、能源问题、环境问题、工业、金属、军事、电子二、基因工程1. 基因工程研究的理论依据是什么？不同基因具有相同的物质基础；基因是可以切割的；基因是可以转移的；多肽与基因之间存在对应关系；遗传密码是通用的；基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代。
补料分批发酵
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6， pH的控制
❖调节基础培养基的配方
❖调节碳氮比（C/N） ❖添加缓冲剂
❖补料控制 –直接加酸加碱 –补加碳源或氮源
– 第一类型 – 第二类型 – 第三类型
Piret's fermentation classification （按照产 物生成与菌体生长是否同步）
–生长关联型 (第一类型） –生长无关联型（第二，三类型）
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■
第
产物直接来源于产
一
能的初级代谢（自身
类
繁殖所必需的代谢），
型 （ 生
菌体生长与产物形成 不分开。
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2，温度对发酵的影响
• 影响各种酶的反应速率和蛋白质性质 影响发酵液的物理性质 影响生物合成的方向。
–例如，四环素发酵中金色链霉菌同时能产生金霉素。 在低于30 ℃温度下，该菌种合成金霉素能力较强。 当温度提高，合成四环素的比例也提高。在温度达 35℃则只产生四环素而金霉素合成几乎停止。
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✓ 最适pH与微生物生长，产物形成之间相 互关系有四种类型：
➢ 菌体比生长速率μ和产物比生产速率QP的 最适pH在一个相似的较宽的范围内（比较 容易控制）；
➢ μ较宽， Qp范围较窄，或μ较窄， Qp范围 较宽（难控制，应严格控制）；
➢ μ和 Qp对pH都很敏感，其最适pH相同（应 严格控制）；
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1，pH值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响
pH影响酶的活性 pH影响微生物细胞膜所带电荷的状态 pH影响培养基某些组分和中间代谢产物的离
解 pH不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使
代谢产物的质量和比例发生改变
发酵工程知识点
发酵工程知识点绪论1.传统发酵：最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。
1857年法国化学家、微生物家巴斯德提出了著名的发酵理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。
”2.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，或者更严格地说，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。
3.工业上的发酵：在微生物工业中，把所有通过微生物或其他生物细胞（动、植物细胞）的培养，统称为发酵。
包括：1. 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。
2. 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。
产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶以及转化产物等。
现代生物技术─分子生物学与发酵工程氨基酸发酵工业──谷氨酸、赖氨酸核酸发酵工业──肌苷酸、乌苷酸微生物变异株通过代谢调节──代谢控制发酵技术切断支路代谢转折点: 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,提高终产物水平。
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：增加微生物体内控制代谢产物产量的基因拷贝数，可以大幅度地提高目标产物的产量；酒曲是我国酿酒技术的重大发明，也是世界上最早的一种复合酶制剂。
三、发酵工程的组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵控制、下游工程四、微生物发酵产品的类型:1,菌体、酶，2 初级代谢产物，3 次级代谢产物，4 外源物质转化产物。
五、发酵方法的类别与流程（1）类别：根据对氧的需要区分：厌氧和好氧发酵根据培养基物理性状区分：液体和固体发酵根据从微生物生长特性区分：分批发酵和连续发酵按发酵原料来区分: 糖类物质发酵, 石油发酵, 废水发酵按发酵产物区分：氨基酸发酵、有机酸发酵、抗生素发酵、酒精发酵、维生素发酵、酶制剂发酵(2)发酵流程：保藏菌种---活化---扩大培养---种子罐---主发酵---产物分离纯化---成品第二章菌种选育理论与技术微生物的特点有些微生物能在厌氧的条件下生长有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身的生长有些微生物能进行复杂的代谢有些微生物能利用较复杂的化合物有些微生物能在极端的环境下生长常见的工业微生物（一）抗生素生产有关的微生物（二）氨基酸生产有关的微生物（三）食品酶制剂生产有关的微生物a-淀粉酶：黑曲霉、米曲霉、米根酶、枯草牙孢杆菌和地衣牙孢杆菌工业化菌种的要求1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）2能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物3有关合成产物的途径尽能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强4遗传性能要相对稳定5不易感染它种微生物或噬菌体6生产特性要符合工艺要求一、育种的目的（一）科研方面1．获得有遗传标记的菌株；2．得到生物合成阻断变株，以研究抗生素生物合成途径。
四川大学发酵作业答案2
1、影响微生物需氧的因素有哪些？ 如何调节摇瓶发酵的供氧水平？如何调节 影响微生物需氧的因素有哪些？ 如何调节摇瓶发酵的供氧水平？ 通气搅拌发酵罐的供氧水平？ 通气搅拌发酵罐的供氧水平？
用。其缺点是效率不高，对黏度较大的流态型泡沫几乎没有作用，也不能消除引起泡沫稳定 的根本原因，所以仅作为消沫的辅助方法。 （二）消沫剂消沫：因为形成泡沫的因素很多．所以选择消沫剂的作用机制也是多样的，消 沫剂一般是采用表面活性物质。 当泡沫的表面存在有极性表面活性物质形成的双电层时， 另 一种极性相反的表面活性物质的加人，可以中和电性，破坏泡沫的稳定性，使泡沫破碎。或 者加入更强极性的物质与发泡剂争夺泡沫表面上的空间， 而引起力的不平衡， 并使液膜的机 械强度降低，促使泡沫破碎。当泡沫的液膜具有较大的黏度时，可加入某些分了内聚力小的 物质，以降低液膜的表面黏度，使液膜的液体流失，导致泡沫破碎。
6、泡沫的控制方法可分哪两大类？请简述之。 泡沫的控制方法可分哪两大类？请简述之。
答：控制泡沫的方法主要包括机械消沫和消沫剂消沫两大类。 （一）机械消沫是利用物理作用，靠机械的强烈振动或压力的变化促使泡沫破碎。 机械消沫的方法有多种， 一种是在罐内将泡沫消除， 最简单的是在搅拌轴的上部安装消沫桨， 当消沫桨随着搅拌轴转动时，将泡沫打碎。另一种是将泡沫引出罐外．通过喷嘴的加速作用 或利用离心力消除泡沫后，液体再返回罐内。 机械消沫的优点是不需要引人外来物质，可 节省原材料，减少杂菌污染的机会，也可以减少培养液性质的变化，对提取工艺无任何副作
答： （一）影响微生物需氧的因素：不同的微生物对于氧的需求不同，供氧不足，会抑制好 氧微生物的生长代谢。 而兼性微生物如酵母、 乳酸菌在无氧情况下， 也能通过酵解获得能量。 对绝对厌氧微生物来说氧则是一种毒害。 （1）微生物的耗氧速度常用单位质量的细胞(干重)在单位时间内消耗氧的量，即比耗氧速 率(或呼吸强度)来表示。 各种微生物的呼吸强度是不同的， 并且呼吸强度是随着培养液中溶 解氧浓度的增加而加强。 （2）细胞浓度直接影响培养液的摄氧率，随着细胞浓度的迅速增加，摄氧率也迅速增高， 在对数生长期的后期达到峰值。 （3）培养基的成分和浓度显著地影响微生物的摄氧率，在发酵过程中若进行补料或加糖， 可使微生物的摄氧率为之增加。 （4）微生物呼吸强度的临界值还与一些培养条件如 pH 值、温度等有关。在一定范围内，温 度越高，营养成分越多，临界值也相应增高。 （5）有毒物质的形成和积累如 NH3、CO2 等，如不能及时从培养液中排出，也会抑制微生物 的呼吸。此外，挥发性中间物如糖代谢中挥发性有机酸，因大量通气而引起损失，会影响微 生物的呼吸。 （二）摇瓶发酵供氧水平的调节：调节 KLa（供氧系数）是最常用的方法，KLa 反映了设备的 供氧能力，一般来讲大罐比小罐要好。 影响摇瓶 KLa 的因素：装液量和摇瓶机的种类装液量，一般取 1/10 左右，因此可以调节两者 比例调节摇瓶发酵的供氧水平。 （三）通气搅拌发酵罐供氧水平的调节。在通气发酵罐中，全挡板条件下： （1）理论上：提高搅拌，调节 KLa 的效果显著 （2）实际上：对于转速的调节有时是有限度的。通风的增加也是有限的，蒸发量大，中间 挥发性代谢产物带走。 （3）小型发酵罐和大型发酵罐调节 KLa 的特点：小型发酵罐，转速可调；大型发酵罐，转速 往往不可调。 因此调节通气搅拌发酵罐的供氧水平可以通过： （1）改变搅拌速度 搅拌器可以从多方面改善通气效率，对物质传递的作用包括：可将通 入培养液的空气打散成细小的气泡，防止小气泡的凝集，从而增大气液相的有效接触面积； 使液体形成涡流，延长气泡在液体中的停留时间；增加液体的湍动程度，减少气泡外滞流液 膜的厚度，从而减小传递过程的阻力；使培养液中的成分均匀分布。对于没有搅拌器的通气 发酵罐，则是利用空气带动液体运动，产生搅拌作用。 （2）改变通气速率 在通气培养中，空气为微生物提供氧气外，还能带走发酵废气。实际 上通气量的影响是有一定限度的， 如果超过这一限度． 搅拌器就不能有效地将空气泡分散到 液体中，而在大量空气泡中空转，发生“过载”现象。此时叶轮不能分散空气．气流形成大 的气泡，沿轴的周围逸出。当气流流量超过过载速度后，这时搅拌功率会大大下降，KLa 也 不能再提高。 （3）改变培养液的理化性质 在发酵过程中、微生物自身的生长繁殖和代谢可引起发酵液 的性质，如密度、黏度、表面张力、扩散系数等的不断变化．这些性质的变化都会影响氧的 传递效率值。 （4）改变气体组分中的氧分压 用通入纯氧的方法来改变空气中氧的含量。 （5）加入氧载体 氧载体一般是不溶于发酵液的液体，呈乳化状态来提高汽液相之间的传 递，也就是说在汽液间起到氧传递的促进作用。常用的氧载体有：①血红蛋白；②烃类碳氢
分批发酵、连续流加发酵和分批补料发酵优缺点比较
图表比较分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵优缺点呼吸作用与发酵的根本区别在于：电子受体不是将电子直接传递给底物本身的中间产物，而是交给电子传递系统，并逐步释放能量后再交给最终的电子受体。
4、发酵过程杂菌污染的途径有哪些？如出现杂菌污染，应如何处理？答：发酵过程杂菌污染的途径有1.种子带菌，2.培养基及设备消毒不够，3.设备破损，4.空气系统，5.操作不当（取样、补料、消泡、控制）等。
（2分）如出现杂菌污染，应对染菌时间、种类、染菌规模进行分析根据具体情况处理，（1分）如：1.种子带杂菌——灭菌，排掉。
（0.5分）2.发酵前期——严重：实消后补种、料。
不严重：运转并观察。
（0.5分）3.发酵中期——分析微生物数量、种类、物料性质，再做处理。
（0.5分）4.发酵后期——同中期，并考虑产率与成本关系，考虑放罐。
（0.5分）5、连续发酵有何优缺点？答：（1）、设备生产能力大、利用率高、没有中间清洗杀菌、没有发酵适应期。
（1分）（2）、连续化、自动化、人平生产率高、成本降低。
（1分）（3）、发酵稳定、便于管理。
（1分）缺点：营养利用率略低、控制要求高。
（2分）6、摇瓶提高溶氧方法有哪些？发酵罐提高溶氧方法有哪些？答：摇瓶提高溶氧可考虑减小装液比，增加摇床转速，不会造成染菌的情况下减少瓶口砂布层数等方法。
（3分）发酵罐提高溶氧的方法有选择合理罐型，增加高径比，适当提高通气量，适当提高搅拌速度（搅拌罐）等方法。
（3分）6、泡沫对发酵有何影响？常用的消泡方法有何优缺点？答：泡沫对发酵的影响有：（1）泡沫持久存在，妨碍CO2的排除，影响微生物对氧的吸收，破坏正常生理代谢，不利发酵和生物合成。
（2）泡沫大量产生，使发酵罐有效容积大大减少，影响设备利用率。
（3）泡沫过多，控制不好，会引起大量跑料，造成浪费和环境污染（4）泡沫升到灌顶，可能从轴封渗出，增加染菌机会（5）泡沫过多也会影响氧传递、通风与搅拌效果。
（3分，答出3点以上即可）化学消泡优点：化学消泡剂来源广泛，消泡效果好作用迅速可靠，用量少，不需改造设备，大小规模适用，易实现自动控制。
发酵类型及其各自的特点
发酵类型及其各自的特点？★固态表面发酵：是在固体培养基表面生长，是最早的工业发酵形式如白酒、酱油生产等。
这种方法麻烦并效率低需大量底物用于生产，但它仍用于少量液态发酵不能完成的产品生产。
固态发酵的优点:◇原料来源广，价格低廉；◇在霉菌发酵时就可以防止污染杂菌；◇能耗低；◇固体发酵的产物回收—般步骤少，费用也省。
固态发酵的缺点:◇大规模生产时的散热比较困难，◇参数检测如pH值、温度、菌体增殖量、产物生成量等是很难实现的。
★液态发酵：容量大，生产效率高，适于机械化，便于工艺条件的控制，产品质量高。
根据液态发酵中对氧气的需求分为：好氧发酵：如谷氨酸、柠檬酸、青霉素生产厌氧发酵：如乳酸、丙酮丁醇生产兼性厌氧发酵：如酒精生产时，前期通入一定量空气供酵母生长，后期形成缺氧环境，使乙醇大量积累发酵类型根据生产情况可分为：（1）分批发酵：分批发酵: 最简单的发酵形式。
优点：操作简单周期短染菌的机会减少生产过程、产品质量容易掌握（2）批补料发酵：fed-batch：分批补料发酵的优点：系统中能维持很低的基质浓度，从而避免快速利用碳源的阻遏效应能够按设备的通气能力去维持适当的发酵条件能减缓代谢有害物的不利影响（3）分批补料发酵分批补料发酵较单一的分批发酵中对废物浓度的升高会有积极影响是不断的稀释。
罐的利用率升高。
罐内装液量加大就可获得更高的产率。
另外，选择性的补料可用于保持发酵适当的pH 以利产物的形成。
分批补料发酵的操作控制方式：反馈补料：控制基质浓度流加、恒pH流加、恒溶氧流加、控制比生长速率的流加；非反馈补料：恒速流加、线性速率流加、指数流加（4）连续发酵⑴在分批发酵和分批补料发酵中均存在微生物生长环境变化较大的缺点。
而在连续发酵中控制的原则是保持条件始终一致。
同时保证这些条件始终最适合产物的形成这一点在分批发酵中是不可能的。
⑵最佳的连续发酵将使产物形成数量始终保持近似相同这种发酵形式的优点为产物的质量始终一致这一点对药物等代谢产物的生产是很重要的。
液体深层发酵
液体深层发酵一、液体深层发酵的操作方式。
根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵和补料分批发酵三种类型。
1、分批发酵。
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,与外部没有物料交换。
特点：一次性；发酵过程中,营养不断减少，微生物不断增殖，环境非稳态；微生物生长的四个时期明显。
应用：广泛. 2、连续发酵。
连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长。
稳定状态可以有效地延长分批培养中的对数期。
特点：培养基等量流入流出；各种变化＝0；微生物群体生长的四个时期不存在。
应用：常用于废水处理、葡萄糖酸、酒精、氨基酸发酵等工业中。
优点：操作稳定；利于机械、自动化;提高设备的利用率；减少灭菌次数；易于过程优化。
缺点：易染菌;微生物易变异；对产品类型的适应性不广；对设备及附件要求高。
3、补料分批发酵。
补料分批发酵又称半连续发酵,是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术,是指在微生物分批发酵中,以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术。
通过向培养系统中补充物料，可以使培养液中的营养物浓度较长时间地保持在一定范围内,既保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，从而达到提高产率的目的。
特点：可以解除底物抑制、产物抑制、分解阻遏或克服微生物过度生长；提高有用产物的转化率；应用：应用广泛，用于面包酵母、氨基酸、抗生素等工业；二、发酵工艺控制。
发酵过程中,为了能对生产过程进行必要的控制,需要对有关工艺参数进行定期取样测定或进行连续测量。
反映发酵过程变化的参数可以分为两类：（1）直接参数：可以直接采用特定的传感器检测的参数.它们包括反映物理环境和化学环境变化的参数，如温度、压力、搅拌功率、转速、泡沫、发酵液粘度、浊度、ｐＨ、离子浓度、溶解氧、基质浓度等。
（2)间接参数：至今尚难于用传感器来检测的参数，包括细胞生长速率、产物合成速率和呼吸嫡等。
分批发酵连续流加发酵和分批补料发酵优缺点比较
分批发酵连续流加发酵和分批补料发酵优缺点比较1.分批发酵分批发酵是一种传统的发酵工艺，是将发酵床或罐装发酵液划分为多个小批次进行发酵。
每个小批次都有自己的反应时间和扰动条件，比如温度、pH和营养物质浓度。
这种发酵方式的优点如下：-可以针对不同微生物的特性进行优化，增强产物的稳定性和产量。
-容易控制发酵的条件，如温度、pH、氧气供应等。
-可以减少污染的风险，每次只处理一小批发酵液，避免整体发酵液受到污染。
然而，分批发酵也存在一些缺点：-工艺周期长，生产效率低。
-难以进行规模化，无法满足大规模产量的需要。
-对设备和操作人员的要求较高，需要进行多次操作和监控。
2.连续流加发酵连续流加发酵是一种通过连续供料和排出废液来持续进行发酵的工艺。
它的优点如下：-生产效率高，可以实现连续不间断的产出，适用于大规模产量。
-节省时间和资源，在发酵过程中进行连续补料，使发酵液处于最佳状态。
-可以避免反应条件的突变，保持较好的产物品质和活性。
然而，连续流加发酵也存在一些缺点：-对设备的要求较高，需要有连续供料和排废液的设备。
-难以对不同微生物进行个性化优化，因为整个发酵过程都是连续进行的。
-难以控制发酵条件的变化，如温度和pH的稳定性较差。
3.分批补料发酵分批补料发酵是分批发酵和连续流加发酵的结合，其工艺流程是通过连续补充新的培养基来维持发酵液的持续产出。
-同时具有分批发酵和连续流加发酵的优点，既能控制发酵条件，又可以实现持续产出。
-适用于多阶段发酵，可以对不同培养基进行分批补充，以适应微生物不同生长阶段的需求。
-可以提高生产效率，减少工艺周期。
然而，分批补料发酵也有一些缺点：-对设备和操作人员的要求较高，需要进行连续补料和采样。
-需要经过一定的调整和优化才能实现最佳的连续补料策略。
-需要考虑不同培养基的供应和混合问题，增加了工艺的复杂性。
综上所述，分批发酵、连续流加发酵和分批补料发酵各有其特点和适用场景。
根据具体需求和情况，选择合适的发酵工艺方式有助于提高生产效率和产物品质。
分批发酵、连续流加发酵和分批补料发酵优缺点比较
低
高
接下表：背面
接上表：背面
发酵方法
比较内容
分批发酵
连续（流加）发酵
分批补料发酵
其他
优点
①对温度的要求低，工艺操作简单；
②比较容易解决杂菌污染和菌种退化等问题；
1对营养物的利用效率较高，产物浓度也比连续发酵要高。
①可以提高设备的利用率和单位时间产量，只保持一个期的稳定状态；
②发酵中各参数趋于恒值，便于自动控制；
年级、专业10生物技术姓名孙永升学号104120440
发酵工程作业四：
图表比较分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵优缺点?
表一：分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵简单比较
发酵方法
比较内容
分批发酵
连续（流加）发酵
分批补料发酵
定义
指生物反应器的间歇操作，在发酵过程中，除了不断进行通气（好氧发酵）和为调节pH而加入的酸碱溶液外，与外界没有其他物料交换.
完成多个生长周期的微生物培养方法
无菌要求
高
高
低
菌种变异
稳定
易污染杂菌，退化高
菌种变异，退化少
应用范围
范围广
范围小
范围广
发酵罐体积
恒定值
体积相对恒定
随时间增加：D=F/(V0+FT)
比生长速率
µ=1/X•dx/dt
µ=1/X(dx/dt+Dx)
xt=xo+Yx/s(SR-St)
成本
低
高
高
产物利用率
与转化效率
以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。
在微生物分批发酵过程中，以某种方式向发酵系统中补加一定物料，但并不连续地向外放出发酵液的发酵技术，使发酵液的体积随时间逐渐增加。是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术。
发酵工艺控制 补料控制
三、补料方式及控制
3、补料的原则 原则：根据菌体生长代谢规律；生产需要； 环境条件 方法：充足而不过量（少量多次或分批流加），控制微生物的中间
代谢，使之向着有利于产物积累的方向发展。
三、补料方式及控制
4、补料中应注意的问题 （1）选择合适的补料的时机、方式和控制指标 （2）料液的配比要恰当（如C/N等） （3）注意对培养基性质的改变（如pH值等） （4）加强无菌控制 （5）经济、节约
二、补料分批发酵的作用
1、可以控制抑制性底物的浓度 高浓度营养物抑制微生物生长：基质过浓使渗透压过高，细胞因脱
水而死亡； 有的基质是合成产物必需的前体物质，浓度过高，就会影响菌体代
谢或产生毒性，使产物产量降低。如苯乙酸、丙醇(或丙酸)分别是 青霉素、红霉素的前体物质，浓度过大，就会产生毒性，使抗生素 产量减少。 有的底物溶解度小，达不到应有的浓度而影响转化率。如甾类化合 物转化中，因它们的溶解度小，使基质的浓度低，造成转化率不高。 采用FBC方式，可以控制适当的基质浓度，解除抑制作用，得到高 浓度的产物。
7. 发酵工艺及控制
7.3.10 补料的作用和控制
补料分批发酵(fed-batch culture，简称FBC)，又称半连续培养 或半连续发酵，是指在分批发酵过程中，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，是分批发酵和连续发酵之间的一种 过渡培养方式，是一种控制发酵的好方法，现已广泛用于发酵工业。
三、补料方式及控制
2、流加操作控制系统 反馈控制： （1）直接方法：直接以限制性营养物浓度作为反馈参数，如控制氮源、 碳源、C/N比等，由于目前缺乏能直接测量重要参数的传感器，因此 直接方法的使用受到了限制。 （2）间接方法：以溶氧、pH值、呼吸商、排气中CO2分压及代谢产 物浓度等作为控制参数。 无反馈控制
分批发酵、连续流加发酵和分批补料发酵优缺点比较
分批发酵、连续流加发酵和分批补料发酵优缺点比较标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]图表比较分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵优缺点物，而是交给电子传递系统，并逐步释放能量后再交给最终的电子受体。
4、发酵过程杂菌污染的途径有哪些？如出现杂菌污染，应如何处理？答：发酵过程杂菌污染的途径有1.种子带菌，2.培养基及设备消毒不够，3.设备破损，4.空气系统，5.操作不当（取样、补料、消泡、控制）等。
（2分）如出现杂菌污染，应对染菌时间、种类、染菌规模进行分析根据具体情况处理，（1分）如：1.种子带杂菌——灭菌，排掉。
（0.5分）2.发酵前期——严重：实消后补种、料。
不严重：运转并观察。
（0.5分）3.发酵中期——分析微生物数量、种类、物料性质，再做处理。
（0.5分）4.发酵后期——同中期，并考虑产率与成本关系，考虑放罐。
（0.5分）5、连续发酵有何优缺点？答：（1）、设备生产能力大、利用率高、没有中间清洗杀菌、没有发酵适应期。
（1分）（2）、连续化、自动化、人平生产率高、成本降低。
（1分）（3）、发酵稳定、便于管理。
（1分）缺点：营养利用率略低、控制要求高。
（2分）6、摇瓶提高溶氧方法有哪些？发酵罐提高溶氧方法有哪些？答：摇瓶提高溶氧可考虑减小装液比，增加摇床转速，不会造成染菌的情况下减少瓶口砂布层数等方法。
（3分）发酵罐提高溶氧的方法有选择合理罐型，增加高径比，适当提高通气量，适当提高搅拌速度（搅拌罐）等方法。
（3分）6、泡沫对发酵有何影响？常用的消泡方法有何优缺点？答：泡沫对发酵的影响有：（1）泡沫持久存在，妨碍CO2的排除，影响微生物对氧的吸收，破坏正常生理代谢，不利发酵和生物合成。
（2）泡沫大量产生，使发酵罐有效容积大大减少，影响设备利用率。
（3）泡沫过多，控制不好，会引起大量跑料，造成浪费和环境污染（4）泡沫升到灌顶，可能从轴封渗出，增加染菌机会（5）泡沫过多也会影响氧传递、通风与搅拌效果。
分批培养与补料分批培养的区别
分批培养与补料分批培养的区别？补料分批培养的优点？分批式培养是指先将细胞和培养液一次性装入反应器内进行培养，细胞不断生长，同时产物也不断形成，经过一段时间的培养后，终止培养。
在细胞分批培养过程中，不向培养系统补加营养物质，而只向培养基中通入氧，能够控制的参数只有pH值、温度和通气量。
因此细胞所处的生长环境随着营养物质的消耗和产物、副产物的积累时刻都在发生变化，不能使细胞自始至终处于最优的条件下，因而分批培养并不是一种理想的培养方式。
分批培养过程特征如图14-2。
图14-2动物细胞分批式培养过程的特征细胞分批式培养的生长曲线与微生物细胞的生长曲线基本相同。
在分批式培养过程中，可分为延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期等五个阶段。
分批培养过程中的延滞期是指细胞接种后到细胞分裂繁殖所需的时间，延滞期的长短根据环境条件的不同而不同，并受原代细胞本身的条件影响。
一般认为，细胞延滞期是细胞分裂繁殖前的准备时期，一方面，在此时期内细胞不断适应新的环境条件，另一方面又不断积累细胞分裂繁殖所必需的一些活性物质，并使之达到一定的浓度。
因此，一般选用生长比较旺盛的处于对数生长期的细胞作为种子细胞，以缩短延滞期。
细胞经过延滞期后便开始迅速繁殖，进入对数生长期，在此时期细胞随时间呈指数函数形式增长，细胞的比生长速率为一定值，根据定义式中 t：培养时间（h）；：细胞的初始浓度；XX：t时刻的细胞浓度；μ：细胞的比生长速率。
细胞通过对数生长期迅速生长繁殖后，由于营养物质的不断消耗、抑制物等的积累、细胞生长空间的减少等原因导致生长环境条件不断变化，细胞经过减速期后逐渐进入平稳期，此时，细胞的生长、代谢速度减慢，细胞数量基本维持不变。
在经过平稳期之后，由于生长环境的恶化，有时也有可能由于细胞遗传特性的改变，细胞逐渐进入衰退期而不断死亡，或由于细胞内某些酶的作用而使细胞发生自溶现象。
图14-3典型的分批培养随时间的变化曲线在分批培养过程中，与细胞的生长、代谢相关的主要参数有限制性营养物质浓度及其比消耗速率、细胞密度及其比生长速率、产物浓度及其生成速率、抑制物的浓度等。
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图表比较分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵优缺点? 表一：分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵简单比较
呼吸作用与发酵的根本区别在于：电子受体不是将电子直接传递给底物本身的中间产物，而是交给电子传递系统，并逐步释放能量后再交给最终的电子受体。
4、发酵过程杂菌污染的途径有哪些？如出现杂菌污染，应如何处理？
答：发酵过程杂菌污染的途径有 1.种子带菌，2.培养基及设备消毒不够，3.设备破损，4.空气系统，5.操作不当（取样、补料、消泡、控制）等。
（2分）
如出现杂菌污染，应对染菌时间、种类、染菌规模进行分析根据具体情况处理，（1分）如：
1.种子带杂菌——灭菌，排掉。
（0.5分）
2.发酵前期——严重：实消后补种、料。
不严重：运转并观察。
（0.5分）
3.发酵中期——分析微生物数量、种类、物料性质，再做处理。
（0.5分）
4.发酵后期——同中期，并考虑产率与成本关系，考虑放罐。
（0.5分）
5、连续发酵有何优缺点？
答：（1）、设备生产能力大、利用率高、没有中间清洗杀菌、没有发酵适应期。
（1分）（2）、连续化、自动化、人平生产率高、成本降低。
（1分）
（3）、发酵稳定、便于管理。
（1分）
缺点：营养利用率略低、控制要求高。
（2分）
6、摇瓶提高溶氧方法有哪些？发酵罐提高溶氧方法有哪些？
答：摇瓶提高溶氧可考虑减小装液比，增加摇床转速，不会造成染菌的情况下减少瓶口砂布层数等方法。
（3分）发酵罐提高溶氧的方法有选择合理罐型，增加高径比，适当提高通气量，适当提高搅拌速度（搅拌罐）等方法。
（3分）
6、泡沫对发酵有何影响？常用的消泡方法有何优缺点？
答：泡沫对发酵的影响有：（1）泡沫持久存在，妨碍CO2的排除，影响微生物对氧的吸收，破坏正常生理代谢，不利发酵和生物合成。
（2）泡沫大量产生，使发酵罐有效容积大大减少，影响设备利用率。
（3）泡沫过多，控制不好，会引起大量跑料，造成浪费和环境污染（4）泡沫升到灌顶，可能从轴封渗出，增加染菌机会（5）泡沫过多也会影响氧传递、通风与搅拌效果。
（3分，答出3点以上即可）
化学消泡优点：化学消泡剂来源广泛，消泡效果好作用迅速可靠，用量少，不需改造设备，大小规模适用，易实现自动控制。
缺点：消泡剂对微生物生长有毒性。
（1分）
物理消泡优点：不用在发酵液中加其他物质，节省原料，减少由于加消泡剂引起的污染机会。
缺点：不如化学消泡迅速、可靠，需一定设备及消耗动力，不能从根本上消除引起稳定泡沫的因素。
（1分）
7、改变细胞膜通透性的方法有哪些？
答：（1）选择生物素缺陷型限制生物素用量，（2）生物素过量时采用油酸缺陷型菌株，限制油酸用量，（3）添加含高级脂肪酸的表面活性剂，拮抗脂肪酸的合成，（4）选育甘油缺陷型，限制甘油含量，（5）添加青霉素控制细胞壁后期合成。
（每点1分）
基于工业发酵的基本模式,在微生物定向育种和发酵条件控制方面所采取的五字策略是“进、通、节、堵、出”
①进，促进细胞对碳源营养物质的吸收；②通，使来自上游和各个注入分支的碳架物质能畅通地流向目的产物；
③节，阻塞与目的产物的形成无关或关系不大的代谢支流，使碳架物质相对集中地流向目的产物；
④堵，消除或削弱目的产物进一步代谢的途径；
⑤出，促进目的产物向胞外空间分泌。
五、分析问答题：（15分）
1、在某菌种发酵生产中，最近发现发酵过程中糖氮的消耗减慢了，发酵周期延长了，产品得率下降，试分析可能的原因，并进一步验证和提出解决的办法。
答：经分析很可能发生了菌种衰退。
（3分，写出分析的根据）
验证方法：1、显微镜镜检，观察菌种形态上有无发生变异，2、平板培养，观察菌落生长情况，3、摇瓶培养，测定相关生理指标。
换过菌种或进行菌种复壮，看上述现象是否消失。
（5分）
要解决好菌种衰退问题要做到：
（1）做好菌种的保藏工作（5分，回答5点以上即可，每点给1分）
A、使菌种在保藏中处于休眠状态，孢子、芽孢。
低温、干燥、缺氧、营养缺乏、代谢活动下降。
B、要纯粹，要作无菌检查
C、新鲜的斜面，生长要丰满，取幼龄菌接种
D、接种量要适当，斜面生长不过密
E、保藏培养基，C源比例少，营养贫乏一些，否则产酸，产生代谢产物，引起变异。
保藏培养基不加或少加葡萄糖，活化用0.1％葡萄糖
F、尽量减少传代次数
G、培养条件中，营养、温度、水分要合适，稳定。
活化使用培养基要与保藏使用培养基基本相同
（2）定期进行菌种选育工作（2分）
通过自然选育和诱变育种的方法，选育遗传性能稳定的高产菌株。
26举例说明生物化学意义上的“发酵”和工业意义上的“发酵”概念的异同。
答：生物化学意义上的“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。
如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳，同时获得能量；丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等。
而工业意义上的“发酵”，它泛指利用微生物制造成生产某些产品的过程。
它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、乳酸、丙酮丁醇等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。
产品既有微生物细胞代谢产物，也包括菌体细胞（如单细胞蛋白SCP）、酶等。