发酵工程期末考试复习整理

一．名词解释1.前体：某些化合物被加入培养基后，能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量，这类小分子物质被称为前体。

如在青霉素的发酵生产中，苯乙胺及其衍生物和一些脂肪酸的前体可以被优先结合到青霉素分子中去，它们是青霉素分子的组成部分。

并且加入的这类分子不同，除可以提高产量外，还可以形成不同的青霉素。

2.聚合度：衡量聚合物分子大小的指标。

以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以n表示;以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含单个结构单元数目。

由于高聚物大多是不同分子量的同系物的混合物，所以高聚物的聚合度是指其平均聚合度。

3.增效反馈调节：又称合作反馈抑制，在分支代谢途径中，当两个分支的末端产物同时存在时，反馈抑制明显强于只有一种末端产物存在时的作用。

也就是1+1>2的效果。

4.共同中间体：是指既是生产初级代谢产物的中间体也是生产次级代谢产物的中间体。

5.分批发酵：又称分批培养，即在一个密闭系统内一次性投入有限数量的营养物进行培养的方法。

在以后微生物的整个生长繁殖过程中，除加氧气、消泡剂及控制pH值外，不再加入任何其他物质，因此这是一种非恒态的培养方法。

6.倒种法：种子罐数量较少，当菌种不够对多个发酵罐接种使用时，一个发酵罐加入全部菌种培养后，一罐分两罐，再补加培养基进行发酵。

7.临界氧浓度：是指不影响微生物呼吸的最低溶氧浓度，和菌种的种类、大小、生长状态等有关。

8.半合成抗生素：一部是微生物合成，另一部分是用化学方法或生物方法进行修饰而成的衍生物。

9.化学耗氧量：又称化学需氧量，简称COD。

是指在一定条件下，水体中存在的能被一定的氧化剂（如高锰酸钾和重铬酸钾）所氧化还原性物质的量，通常用mg/L来表示。

COD是表示水体有机污染的一项重要指标，能够反应水体的污染程度。

化学耗氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。

10.抗生素的效价单位：指每毫升或每毫克中所含某种抗生素的有效成分的多少，其有三种表示方法：一是稀释单位，是将抗生素配成溶液，逐步进行稀释，以抑制某一标准菌株生长发育的最高稀释度（即最小剂量）作为效价单位；二是重量单位，是以抗生素的有效成分（即生理活性部分）的重量作为抗生素的效价单位，即1微克作为一个效价单位；三是特殊单位，某些抗生如青霉素G钠盐1毫克定为1667单位，另外，为了生产科研的方便而规定的，链霉素、土霉素等其效价基准都是以1毫克作1000单位计算。

11.抗菌谱：是指某种抗生素所能抑制或杀灭病原体的范围及其所需要的剂量称之为该种抗生素的抗菌谱。

12.发酵热：引起发酵过程中温度变化的原因是在发酵过程中所产生的热量，叫做发酵热。

发酵热=生物热+搅拌热-蒸发热-显热-辐射热13.生物热：是指微生物在生长繁殖过程中本身所产生的大量的热，主要来源是培养基中的碳水化合物、脂肪和蛋白质被微生物分解成二氧化碳、水和其他物质时释放出来的。

14.巴斯德效应：在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少。

这种抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应。

即呼吸抑制发酵的作用。

15.葡萄糖效应：是指大肠杆菌生长在含有葡糖糖和乳糖的培养基中时，会先利用葡萄糖，待葡萄糖耗尽后，才开始利用乳糖为碳源生长的现象。

这是因为葡萄糖的分解代谢产物阻遏了诱导利用乳糖的酶的合成，因此又称为分解代谢物阻遏。

二．填空1.根据生产工艺的要求，培养基分为孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。

2.初级代谢产物有多糖、蛋白质、酯类、糖、核酸、氨基酸、脂肪酸、核苷酸等，次级代谢产物有抗生素、酶、抑制剂、毒素、激素等。

3.在无菌空气制备系统中，过滤除菌是常用的一种方法，根据过滤除菌机制的不同它分为绝对过滤和（深层）介质过滤。

4.青霉素的母核是6-氨基青霉烷酸（6-APA），是由半胱氨酸和缬氨酸结合而成的二肽。

5.抗生素的合成方法有生物合成法、化学合成法和半化学合成法。

6.天冬氨酸的前体物质是草酰乙酸。

7.AS-无缝钢 PL-物料 SS-不锈钢 SI-镀锌管TW-水管 IW-废水管三．判断题及选择题1.碱法甘油发酵是指酵母在碱性（pH7.6）条件下进行发酵时，所产生的乙醛不能作为受氢体生产酒精，而是两个乙醛分子起歧化反应，相互氧化还原，生产等量的乙醇和乙酸，磷酸二羟丙酮作为受氢体生成甘油的过程。

2.双酶法制糖工艺中，α–淀粉酶能够水解α–1，4糖苷键，糖化酶能够水解α–1，4糖苷键和α–1，6糖苷键。

3.在双酶法制备糖的工艺中，淀粉水解的终点可用无水乙醇和碘来测定。

其原理是：淀粉的水解中间产物——糊精不溶于酒精，若加酒精于糊精遇碘可呈现不同的颜色，一般聚合度（葡萄糖单位）30～35以上遇碘才能呈现蓝色，随着聚合度的降低，颜色变成暗紫、紫、红褐、暗红、红褐、红和浅红。

4.检查发酵过程中是否染菌，目前最常用的方法有显微镜检查法，即用革兰氏染色法对样品进行涂片、染色，然后在显微镜下观察微生物的形态特征，根据生产菌与杂菌的特征进行区别，从而判断是否染菌。

5.红霉素是一种大环内酯类抗生素。

6.微生物生长pH范围：真菌生长的最适pH范围是3～6。

7.化学耗氧量与生物耗氧量的关系。

答：化学耗氧量：又称化学需氧量，简称COD。

是指在一定条件下，水体中存在的能被一定的氧化剂（如高锰酸钾和重铬酸钾）所氧化还原性物质的量，通常用mg/L来表示。

COD是表示水体有机污染的一项重要指标，能够反应水体的污染程度。

化学耗氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。

生物耗氧量：又称生化耗氧量，简称BOD。

是指水体中所含能与水中所含氧气发生生物氧化反应的有机物及其他无机的还原性物质的量，即包括含碳物质的耗氧量和无机还原物质的耗氧量。

8.呼吸强度与摄氧率的关系。

答：呼吸强度是指单位菌体细胞（干重）单位时间内的需氧量，以Q单位为O2mmol/(g·h)；摄氧率是指单位时间内单位体积的发酵液所需要的氧量，以r表示，单位为mmol/(L·h)。

从两者的单位上来看，呼吸强度与摄氧率的关系为：菌体细胞（干重）的密度g/L=摄氧率/呼吸强度1.制糖工艺中，α–淀粉酶的作用机理？答：α–淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖使淀粉的可溶性增加，称为“液化”。

它能够从淀粉及其产物分子的内部-----C1—O—C4的位置断裂C1—O键，即α–1，4糖苷键，无先后次序之分。

但是，不能水解淀粉分子中的α–1，6葡萄糖苷键，但能越过此键，继续水解α–1，4葡萄糖苷键，而将α–1，6键仍留在水解产物中。

并且，α–淀粉酶不能水解麦芽糖中的α–1，4糖苷键，对于麦芽三糖水解也很困难，除非用高酶量、较长时间的作用，麦芽三糖才能被水解成麦芽糖和葡萄糖。

此酶水解作用的终产物根据不同淀粉及作用时间而异，主要产物有麦芽糖、异麦芽糖、糊精、低聚糖、葡萄糖等。

2.酒精发酵过程中，为什么氧对糖转化有抑制作用？答：在无氧条件下，以葡萄糖为原料进行乙醇发酵时，只有少量酵母菌产生，却消耗大量的糖，每形成一份酵母菌消耗60～80份（重量比）的糖；而在有氧条件下，酵母菌细胞可进行有氧呼吸，酵母菌旺盛增殖，但其发酵特性则不明显，每产生一份酵母菌只用去4～10份糖，即单位时间内糖消耗速度减慢，乙醇产量明显下降。

这种有氧呼吸抑制发酵的现象，称之为巴斯德效应。

其机制是：①酵母菌有氧呼吸会造成ATP/ADP比值增高，以及柠檬酸等物质的增多和无机磷的相对减少，最终抑制了磷酸果糖激酶的活性，降低了酵母菌对糖的利用率；②有呼吸消耗NADH，使糖酵解过程中的NAD+和NADH不能发生周转，NADH不能用于还原乙醛生产乙醇，发酵作用受到抑制；④6-磷酸葡萄糖反馈抑制己糖激酶，抑制葡萄糖进入细胞内，导致葡萄糖的利用率降低；⑤在好气条件下，丙酮酸激酶的活性降低，导致磷酸烯醇丙酮酸积累，后者反馈抑制己糖激酶的活性，从而也降低了糖的酵解速度。

3.抗生素的分类并举例。

答：（1）根据抗生素的产生生物进行分类：①由植物产生的抗生素：大蒜素、黄莲素、鱼腥草素；②由动物产生的抗生素：鱼素、红血球素；③由细菌产生的抗生素：杆菌肽；④由放线菌产生的抗生素：链霉素、四环素、红霉素、头孢菌素；⑤由真菌产生的抗生素：青霉素，黄青霉菌产生的灰黄霉素，由顶头孢霉菌产生的头孢菌素，此外还有赤霉素等。

（2）根据抗生素的作用对象（抗菌谱）进行分类：①抗革兰氏阳性菌的抗生素：青霉素、万古霉素、杆菌肽、林可霉素等；②抗革兰氏阴性菌的抗生素：链霉素、多粘菌素E（抗敌素）、春雷霉素等；③广谱抗生素：金霉素、土霉素、四环素、氯霉素、红霉素、麦迪霉素、头怨菌素；④抗真菌的抗生素：灰黄霉素、两性霉素B、制霉菌素、曲古霉素、克念菌素、球红霉素等；⑤抗肿瘤抗生素：博莱霉素、更新霉素、光神霉素、阿霉素、正定霉素；⑥抗病毒及抗原虫的抗生素：鱼素、抗病毒霉素、杀狂犬病毒素及巴龙霉素等。

（3）根据抗生素的化学结构来分类：①β-内酰胺类抗生素：这类抗生素的化学结构中都含有一个四元的内酰胺环，属于这类的抗生素有青霉素、头孢菌素、以及它们的衍生物。

如苯唑青霉素、氨苄青霉素、氧哌嗪青霉素、头孢噻吩、头孢孟多、头孢氨苄、头孢哌酮等；②四环素抗生素：在这类抗生素的化学结构中都含有一个四并苯的毒核，属于这类的抗生素有金霉素、土霉素、四环素以及它们的衍生物，如强力霉素（即6-去氧土霉素）、四氢吡咯甲基四环素、二甲胺四环素等；③氨基糖苷类抗生素：在这类抗生素的化学结构中都含有氨基糖苷和氨基环醇，属于这类抗生素的数目较多。

如卡那霉素、链霉素、庆大霉素、巴龙霉素、新霉素、春雷霉素、巴龙霉素、核糖霉素、青紫霉素等；④大环内酯类抗生素：在这类抗生素的化学结构中都含有一个大环内酯作为配糖体，属于这类的抗生素有红霉素、麦迪霉素、螺旋霉素、柱晶白霉素、交沙霉素、竹桃霉素等；⑤多烯类抗生素：在这类抗生素的化学结构中，不仅有大有大环内酯，而且在内酯环内尚有许多共轭双键，属于这类的抗生素有制霉菌素、菲律宾菌素、两性霉素B、曲古霉素等；⑥多肽类抗生素：在这类抗生素的化学结构中，含有多个氨基酸通过肽键连结成环状、线状或带侧链的环状多肽的结构，属于这类的抗生素有多粘菌素、万古霉素、杆菌肽、卷须霉素等；⑦其他抗生素；凡不属于上述六类化学结构的抗生素，均划入其他化学结构类的抗生素。

例如创新霉素、赤霉素、磷霉素、林可霉素等。

（3）根据抗生素的酸碱性来分类：①酸性抗生素：青霉素游离酸、创新霉素、赤霉素、新生霉素、利福霉素等；②碱性抗生素：大多数的氨基糖苷类抗生素以及大环内酯类的抗生素如链霉素、卡那霉素、庆大霉素、新霉素、核糖霉素、红霉素、麦迪霉素、柱晶白霉素等；③两性抗生素：这类抗生素结构中既含有酸性基团（如-COOH）又含有碱性基团（如—NH2，—N（CH3）2等），如两性霉素B、金霉素、土霉素、四环素、制霉菌素、曲古霉素；④中性抗生素：这类抗生素结构中既不包括碱性基团也不包括酸性基团或者是酸性、碱性抗生素所组成的中性盐类。