生物工艺原理

题型名解选择（不定项）填空判断简答论述

1.微生物的特点：种类多，分布广；生长迅速，繁殖速度快；代谢能力强；适应性强，容易培养。

2.工业发酵时微生物的要求:

a、能在廉价原料制成的培养基上迅速生长，并生成高产量所需的代谢产物；

b、可以在易于控制的培养条件下（糖浓度、温度、pH、溶解氧、渗透压）迅速生长和发酵，且所需酶活力高；

c、生长速度和反应速度较快，发酵周期短；

d、不产生或少产生副产物，便于分离，提高转化率；

e、选育抗噬菌体能力强的菌株，使其不易感染噬菌体；

f、菌种纯粹，不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定性；

g、菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素，以保证安全。

h、对需要添加的前体有耐受力，且不将这些前体作碳源利用；

3. 常见工业微生物：氨基酸—谷氨酸棒杆菌放线菌（链霉素四环

素；红霉素等）真菌（青霉素、头孢等）

4. 目的微生物的分离和方法：土样的采取→ 预处理→ 富集培养→ 初

筛→ 多次复筛→ 产品的鉴定→ 菌种保藏

(1)采样a、采样对象: 以采集土壤为主。一般园田土以细菌和放线菌为主，一些野果生长区、果园内，酵母和霉菌较多。采样的对象也可以是植物，腐败物品，某些水域等。

b采样季节：以温度适中，雨量不多的秋初为好。

c采土方式：在选好适当地点后，用小萨子除去表土，取离地面5-15cm 处的土约10g，盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中，扎好，标记，记录采样时间、地点、环境条件等，以备查考。为了使土样中微生物的数量和类型尽少变化，宜将样品逐步分批寄回，以便及时分离。

(2) 富集培养为了容易分离到所需的菌种，让无关的微生物至少是在数量上不要增加，可以通过配制选择性培养基，选择一定的培养条件来控制。

(3)培养分离尽管通过增殖培养效果显著，但还是处于微生物的混杂生长状态。因此还必须分离，纯化。在这一步，增殖培养的选择性控制条件还应进一步应用，而且控制得细一点，好一点。纯种分离的方法有划线分离法、稀释分离法。

(4)筛选这一步是采用与生产相近的培养基和培养条件，通过三角瓶的容量进行小型发酵试验，以求得适合于工业生产用菌种。

(5)毒性试验

5.种子扩大培养的目的和要求：（1）目的：a.接种量的需要b. 菌种的驯化c. 缩短发酵时间、保证生产水平（2）要求： 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

6.常见细胞组成：

7. 工业发酵中常见培养基：

8. 、工业发酵培养基要求:

a．必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分；b．有利于减少培养基原料的单耗，提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率；c．有利于提高培养基和产物的浓度，提高单位容积发酵罐的生产能力；d．有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期；e．尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化；f．原料价格低廉，质量稳定，取材容易；g．尽量减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗；h．利于产物的分离纯化，减少“三废”物质。

工业常见碳源：淀粉、糊精葡萄糖糖蜜油和脂肪

9. 工业中常见氮源：工业生产上常用硫酸铵、尿素、氨水、豆饼粉、

花生饼粉、麸皮等原料作氮源。

10. 培养基的设计和优化：设计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。

优化a. 根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因子水平表

b.根据因子和水平数选用合适的正交表

c.根据正交表给出的方案进行实验

d.对结果进行分析，选出较优的实验条件以及结果有影响的因子。

11. 灭菌要求：a.达到要求的无菌程度（10-3）b.尽量减少营养成分的

破坏，在灭菌过程中，培养基组分的破坏，是由两个基本类型的反应引起的：c.培养基中不同营养成分间的相互作用；d.对热不稳定的组分如氨基酸和维生素等的分解。

12. 物理灭菌的方法：干热灭菌法湿热灭菌法射线灭菌法

13. 灭菌的原理

a.湿热灭菌的原理利用饱和的蒸汽进行灭菌，蒸汽冷凝释放大量的潜热，具有很强的穿透力，在高温和有水同时存在时，微生物细胞中的蛋白质、酶、核酸分子内部的化学键和氢键受到破坏，致使微生物短时间内死亡。

14.湿热灭菌中的相关定义

杀死微生物的极限温度称为致死温度。

在致死温度下，杀死全部微生物所需的时间称为致死时间；在致死温度以上，温度愈高，致死时间愈短。 -121 ℃ 20min -115 ℃ 30min

微生物的热阻：是指微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。

相对热阻是指某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。

14. 阿累乌斯方程

A：比例常数 E杀死微生物所需的活化能 K速率常熟 R 气体常数

15. 发酵动力学分类：a.生长产物合成偶联型：这种发酵类型的特点

是：微生物的生长和糖的利用与产物合成直接相关连。产物的形成与生长是平行的。产物合成速度与微生物生长速度呈线性关系，而且生长与营养物的消耗成准定量关系。

这种类型的产物主要是葡萄糖代谢的初级中间产物，如乙醇发酵就属于此类型。

b.生长与产物合成半偶联类型它是介于生长产物合成偶联型与生长产物合成非偶联之间的中间类型，产物的合成存在着与生长相联和不相联两个部分。如乳酸发酵该类型的动力学产物合成比速率的最高时刻要迟于比生长速率最高时刻的到来。

c.生长与产物合成非偶联类型：多数次生代谢产物的发酵属这种类型，如各种抗生素和微生物毒素等物质的生产速率很难与生长相联系。产物合成速度与碳源利用也不存在定量关系。一般产物的合成是在菌体的浓度接近或达到最高之后才开始的，此时比生长速率已不处于最高速率。

16. 发酵动力学中常用的几个术语

得率：是指被消耗的物质和所合成产物之间的量的关系

生长得率：是指每消耗1g(或mo1)基质(一般指碳源)所产生的菌体重(g)，即Yx/s=ΔX／－ΔS。产物得率：是指每消耗1g(或mol)基质所合成的产物g数(或mol数)。这里消耗的基质是指被微生物实际利用掉的基质数量，即投入的基数减去残留的基质量(S0一S)。

转化率：往往是指投入的原料与合成产物数量之比。

生产速率(qp，g(或mo1)／g菌体·h)：系指每克菌体在一小时内合成产物的量，它表示细胞合成产物的速度或能力，可以作为判断微生物合成代谢产物的效率。

比消耗速率(qs -g(或mol)／g菌体·h)：系指每克菌体在一小时内消耗营养物质的量。它表示细胞对营养物质利用的速率或效率。

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