复习题1-南开大学微生物发酵工程复习题(有答案)2

第一章前言

1.微生物发酵工程的概念

利用微生物的生长繁殖和代谢活动以及特定功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系。是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的现代发酵技术。

2.微生物发酵产物的类型（初级代谢产物，次级代谢产物的含义）

a. 产物是微生物菌体本身, SCP 菌体蛋白､PHB､趋磁细菌；

b. 产品是微生物的初级代谢产物或次级代谢产物；

c. 产品是微生物代谢的转化产物；

d. 微生物作用下完成一个生物过程。

@ 初级代谢产物: ：将微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢生成维持生命活动的物质和能量的工程，称为初级代谢｡这一过程的产物如：氨基酸等。

@次级代谢产物：是指微生物在一定的生长时期、以初级代谢产物为前体、合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程｡这一过程的产物即为次级代谢产物。有人把超出生理需求的过量初级代谢产物也称为次级代谢产物。有人把超出生理需求的过量初级代谢产物旷也称为次级代谢产物。次级代谢产物包括：抗生素、激素、生物碱、色素、维生素等。

3.微生物发酵工程的特点

1) 微生物的生化反应是在常温常压下进行的｡

2) 原料无需精制即可使用｡

3) 反应是以生物体的自动调节方式进行，多个反应过程能在同一反应器进行｡

4) 能生产化工方法无法合成的高分子物质及酶类｡

5) 能选择性地进行复杂化合物的转化反应｡

6) 通过菌种改良能利用原设备增加产量｡

7) 发酵生产易被杂菌或噬菌体污染，菌种易变异，影响生产｡

8) 底物不能完全转化成目的产物，副产物不可避免｡

9) 原料以农副产品居多，价格波动较大｡

10) 生产前准备工作量大、反应器效率低，有的废物需处理｡

第二章发酵工程中常用的微生物

1.发酵工业对微生物菌种的要求

当前发酵工业用微生物的总趋势是从发酵菌转向氧化菌、从野生菌转向变异菌、从低温菌转向高温菌、从自然选育菌转向代谢控制种、从诱发基因突变转向基因重组的定向育种｡尽管工业菌种多种多样，但作为大规模生产选择菌种应遵循以下原则

1. 能在廉价原料制成的培养基条件上迅速生长，并生成所需的代谢产物、产量高;

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

3. 生长速度和反应速度较快、发酵周期短;

4. 根据代谢控制的要求，选择单产高的营养缺陷型突变株或调节突变菌种或野生菌种;

5. 选育抗噬菌体能力强的菌种，使其不易感染噬菌体;

6. 菌种不易退化变异，保证发酵生产和产品质量的稳定;

7. 菌种不是病原菌不产生任何有害的生物活性物质和毒素（包括抗生素、激素、毒素等), 以保证安全｡

2.工业中常用的微生物（知道某种工业产物对应某种产生菌）

（一）细菌：

1）醋酸杆菌○1醋酸杆菌: 发育适温在30 0C以上，氧化乙醇为醋酸｡

○2葡萄糖氧化杆菌:发育适温在300C以下､氧化葡萄糖为葡萄糖酸。

2）乳酸菌○1链球菌亚属，其中有些菌发酵结果只能产生乳酸，称为同型发酵；另一类菌种除生成乳酸外还生成醋酸, 乙醇以及CO2称为异型乳酸发酵。

○2乳杆菌亚属，细胞杆状､常常生成链､多不运动､能运动者有周生鞭毛｡G+､无芽孢､发酵碳水化合物､产物85%以上为乳酸。

常用菌种:德氏乳酸杆菌和巴氏乳酸杆菌。广泛的应用于乳制品工业生产和生产乳酸，医药上用来生产乳酶生｡

3）芽孢杆菌高产淀粉酶和蛋白酶的产生菌，在铵盐溶液中发酵各种糖类生成酸，是生产中性蛋白酶的和制造日本风味食品纳豆的主要菌种。还可以用来生产多肽类抗生素、氨基酸、维生素B12 以及2､3-丁二醇果胶酶等｡

解淀粉芽孢杆菌可合成γ-聚谷氨酸和果聚糖

4）短杆菌不具鞭毛，产色素、不形成芽孢、好气菌、此属菌有谷氨酸发酵能力，在利用糖质原料的谷氨酸发酵中需要生物素作为生长因子。

5）棒状杆菌细胞杆状、直或弯曲､常一端膨大、折断分裂、成“八”字排列或栅状排列。不运动、无芽孢、G+､好氧。

北京棒状杆菌，细胞通常为端杆状或小棒状，不分枝、呈多型态、培养6h 后细胞有延长现象。单个或成对或呈“八”字排列。 26 - 37 0C生长良好｡pH 5 - 10 均能生长｡最适pH 6 - 7.5 ｡必须生长因子为生物素，硫胺素或氨基酸有促进生长的作用｡6）真氧产碱杆菌是生产生物降解材料----聚羟基脂肪酸酯的常用微生物｡

7）黄单胞菌液体培养形成黄色粘稠的胶状物---- 夹膜多糖，色素是一种非水溶性色素。

野油菜黄单胞菌，通气条件下､pH 6.8 - 7.0 28 - 30 0 C､以淀粉为碳源发酵生产黄原胶。

8）丙酮丁醇梭菌能发酵各种糖类包括淀粉、糊精等。用来进行丙酮丁醇的生产。发酵最适30 - 32 0C,生长温度 37 0C,最适pH 6.0 - 7.0｡

9）大肠杆菌工业上利用大肠杆菌的Glu脱羧酶, 进行Glu定量分析｡还可利用大肠杆菌制取Asp, Thr等｡医药工业用大肠杆菌制造治疗白血症的天冬酰胺酶; 常用作实验材料。10）假单胞菌恶臭假单胞菌，可降解多种有毒有害环境污染物。

门多萨假单胞菌，可胞内合成聚羟基脂肪酸酯，胞外分泌褐藻寡糖。（二）放线菌

是一类单细胞有分枝的丝状微生物，以孢子繁殖，分布广泛大多是腐生菌，少数是动植物寄生菌，引起人动植物的病害。放线菌是抗生素的主要产生菌，2/3以上抗生素有放线菌产生。1）放线菌属本属放线菌所产抗生素约占抗生素的50%｡

灰色链霉菌，发育温度37 0C，产生链霉素温度 26.5 - 27.5 0C ｡

龟列霉菌，菌落灰白色表面后期成龟裂，产生氧四环素（土霉素）｡

金霉素链霉菌，基内菌丝产生金黄色色素，气生菌丝无色、产生氯四环素（金