微生物工程工艺原理模板
微生物工程工艺原理公式汇总
微生物工程工艺原理公式汇总【原创实用版】目录一、微生物工程工艺原理概述二、微生物工程工艺的公式汇总1.细胞生长方程2.细胞死亡方程3.种群生长曲线4.生物量与细胞浓度的关系5.底物与产物的浓度关系6.生产速率与细胞浓度的关系7.氧气消耗速率与细胞浓度的关系8.营养物质消耗速率与细胞浓度的关系正文一、微生物工程工艺原理概述微生物工程工艺原理是指在微生物生长、代谢和产物生成过程中，通过控制和调整工艺条件，达到提高微生物生长速度、增加产物生成量和提高产物质量的目的。
微生物工程工艺原理的研究主要包括微生物生长、代谢和产物生成过程中的各种物理、化学和生物学因素对微生物生长和产物生成的影响。
二、微生物工程工艺的公式汇总1.细胞生长方程细胞生长方程是描述微生物生长过程中细胞数量与生长时间之间关系的数学模型。
一般采用对数生长期细胞的干重或湿重与生长时间的关系式表示。
2.细胞死亡方程细胞死亡方程是描述微生物生长过程中细胞死亡数量与生长时间之间关系的数学模型。
一般采用对数生长期细胞的死亡速率与生长时间的关系式表示。
3.种群生长曲线种群生长曲线是描述微生物生长过程中种群数量与生长时间之间关系的曲线。
一般分为四段：滞后期、指数期、减速期和平衡期。
4.生物量与细胞浓度的关系生物量与细胞浓度的关系是通过实验测定得到的，一般采用对数生长期细胞干重或湿重与细胞浓度的关系式表示。
5.底物与产物的浓度关系底物与产物的浓度关系是通过实验测定得到的，一般采用对数生长期底物与产物的浓度关系式表示。
6.生产速率与细胞浓度的关系生产速率与细胞浓度的关系是通过实验测定得到的，一般采用对数生长期生产速率与细胞浓度的关系式表示。
7.氧气消耗速率与细胞浓度的关系氧气消耗速率与细胞浓度的关系是通过实验测定得到的，一般采用对数生长期氧气消耗速率与细胞浓度的关系式表示。
8.营养物质消耗速率与细胞浓度的关系营养物质消耗速率与细胞浓度的关系是通过实验测定得到的，一般采用对数生长期营养物质消耗速率与细胞浓度的关系式表示。
微生物工程工艺原理
1、根据微生物对温度的依赖可分为几类？答：：嗜冷菌：0～260C生长，嗜温菌：15～430C生长，嗜热菌：37～650C生长，嗜高温菌：>650C 生长。
2、微生物对温度要求不同的原理是什么？答：（1）微生物对温度的要求不同与它们的膜结构物理化学性质有密切关系根据细胞膜的液体镶嵌模型，细胞在正常生理条件下，膜中的脂质成分应保持液晶状态，只有当细胞膜处于液晶状态，才能维持细胞的正常生理功能，使细胞处于最佳生长状态，微生物的生长温度与细胞膜的液晶温度范围相一致。
根据细胞膜脂质成分分析表明，不同最适温度生长的微生物，其膜内磷脂组成有很大区别。
嗜热菌只含饱和脂肪酸，而嗜冷菌含有较高的不饱和脂肪酸。
（2）蛋白质结构：通过对嗜冷酶的蛋白质模型和x一射线衍射分析表明，嗜冷酶分子间的作用力减弱，与溶剂的作用加强，酶结构的柔韧性增加，使酶在低温下容易被底物诱导产生催化作用（3）蛋白质合成：嗜冷菌具有在0℃合成蛋白质的能力。
这是由于其核糖体、酶类以及细胞中的可溶性因子等对低温的适应，蛋白质翻译的错误率最低。
许多中温菌不能在O0C合成蛋白质，一方面是由于其核糖体对低温的不适应，翻译过程中不能形成有效的起始复合物，另一方面是由于低温下细胞膜的破坏导致氨基酸等内容物的泄露。
（4）合成冷休克蛋白：低温微生物适应低温的另一机制是合成冷休克蛋白将大肠杆菌从370C突然转移到100C条件时细胞中会诱导合成一组冷休克蛋白，它们对低温的生理适应过程中发挥着重要作用，检测嗜冷酵母的冷休克反应，发现冷刺激后冷休克蛋白在很短时间内大量产生。
耐冷菌由于生活在温度波动的环境中，它们必须忍受温度的快速降低，这与它们产生的冷休克蛋白是密切相关的。
3、发酵过程的温度会不会变化？为什么？答：会变化，发酵热引起发酵液的温度变化的原因，发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量，什么叫净热量呢？在发酵过程中产生菌分解基质产生热量、机械搅拌产生热量、通气热，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。
微生物工程工艺原理
原料
主要使用富含糖分的农作物，如玉米和高粱， 作为醇燃料和酒类产品。
柠檬酸发酵工艺实例
01
柠檬酸发酵
利用微生物将糖类物质转化为柠檬 酸的过程。
工艺流程
糖化、菌种制备、发酵、过滤和提 取等步骤。
03
02
原料
主要使用葡萄糖、蔗糖或淀粉等糖 类物质。
应用
主要用于食品、医药和化工等领域。
纯化技术
采用适当的纯化技术，如色谱分离、膜分离等，提高产物的纯度和 回收率。
产物提取与精制
通过提取和精制过程，进一步纯化产物，以满足后续应用的需求。
05
微生物工程工艺实例
酒精发酵工艺实例
酒精发酵
利用酵母菌的无氧呼吸作用，将糖类物质转 化为乙醇和二氧化碳的过程。
工艺流程
原料破碎、蒸煮、糖化、发酵、蒸馏和精馏 等步骤。
微生物工程基于对微生物的深入了解，通过基因工程技术、 发酵工程技术、酶工程技术等手段，实现对微生物的改造 和利用。
微生物工程涉及领域广泛，包括生物医药、生物农业、生 物能源、生物环保等。
微生物工程的应用领域
生物医药
利用微生物工程生产抗生素、 疫苗、细胞因子等生物药物，
治疗疾病。
生物农业
利用微生物工程改良作物品种 、提高农产品产量和品质、生 产生物农药和生物肥料等。
菌种保存与复壮
03
建立菌种保存体系，定期对菌种进行复壮，保持其优良性状。
培养基优化
营养成分
根据微生物的生长需求，优化培养基中的营养成 分，提高微生物的生长速率和产物产量。
碳源和氮源
调整培养基中的碳源和氮源比例，以获得最佳的 产物合成条件。
无机盐与微量元素
适量添加无机盐和微量元素，以满足微生物生长 和产物合成的需求。
微生物工程工艺原理_发酵产物的提取与精制方法
率高于60 %。
提取抗生素和分离生物粒子
采用PEG/ Na2HPO4 体系提取丙酰螺旋霉素，最佳 萃取条件是pH= 8. 0～8. 5 ， PEG2000 (14 %) / Na2HPO4 (18 %) ,小试收率达69. 2 % ,对照的乙酸丁 酯萃取工艺的收率为53. 4 %
双水相和其他方法的集成
(4) 目标产物的分配系数一般大于3 ,大多数情况下,目标产
物有较高的收率。
(5) 大量杂质能够与所有固体物质一起去掉,与其它常用固 液分离方法相比,双水相分配技术可省去1～2 个分离步骤, 使整个分离过程更经济。
(6) 设备投资费用少,操作简单,不存在有机溶剂残留问题。
6、双水相萃取的工艺流程
双水相萃取技术的工艺流程主要由三部分构成:目的产 物的萃取; PEG的循环; 无机盐的循环。
7、双水相的应用举例
分离和提纯各种蛋白质(酶） 用PEG/ -(NH4) 2SO4 双水相体系,经一次萃取从α- 淀粉 酶发酵液中分离提取α - 淀粉酶和蛋白酶, 萃取最适宜条件 为PEG1000 ( 15 %) -(NH4) 2SO4 (20 %) ,pH = 8 ,α- 淀粉 酶收率为90 % ,分配系数为19. 6 ,蛋白酶的分离系数高达 15. 1。比活率为原发酵液的1. 5 倍,蛋白酶在水相中的收
(2-7) ×10-4
由以上特性可以看出，超临界流体兼有液体和气体的双 重特性，扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体溶剂相 比，可以更快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过程 的实现。
2、超临界流体萃取原理
超临界萃取是利用SCF作为萃取剂，从液体和固体中萃取出
微生物工程工艺原理-宜宾学院1_PPT幻灯片
四、微生物发酵过程的组成部分
1、发酵过程的组成
宜第宾一学章院绪生论命 科学与食品工 程系生物工程 教研室
典型的发酵过程可以划分成以下六个基本组成部分：
（1）繁殖菌种和发酵生产所用的培养基组份设定； （2）培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌； （3）培养出有活性、适量的纯种，接种入生产的容器中； （4）在发酵设备中，控制菌种生长代谢条件，进行发酵； （5）产物萃取和精制； （6）过程中排出的废弃物的处理。
宜宾学院生微命生科物学工与程食工品艺工原程理系精生品物课工程程教研室
2、发酵工艺过程
宜第宾一学章院绪生论命 科学与食品工 程系生物工程 教研室
宜宾学院生微命生科物学工与程食工品艺工原程理系精生品物课工程程教研室
3、发酵生产的条件
宜第宾一学章院绪生论命 科学与食品工 程系生物工程 教研室
（1）适宜的微生物菌种
（3）非连续性生产
微生物的生理特性决定了发酵过程的非连续性；大
部分的工业发酵是以间歇操作为基础进行的，目前只有少 数发酵实现了连续化生产，如啤酒发酵。
宜宾学院生微命生科物学工与程食工品艺工原程理系精生品物课工程程教研室
三、微生物发酵的类型
宜第宾一学章院绪生论命 科学与食品工 程系生物工程 教研室
根据发酵的特点和微生物对氧的不同需要，可将发酵 分成以下几个类型：
1、按发酵原料来区分：糖类物质发酵、石油发酵及
废水发酵等。
2、按发酵产物来区分：如氨基酸发酵、有机酸发酵、
抗生素发酵、酒精发酵等。
3、按发酵形式来区分：固态发酵和液体发酵。
4、按发酵工艺流程区分：分批发酵、连续发酵和
流加发酵。
5、按发酵过程中对氧的需求，分为：厌氧发酵和
微生物工程工艺原理第四章柠檬酸发酵机制
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
第二篇 发酵机制
3. α-酮戊二酸脱氢酶：黑曲霉α-酮戊二酸 脱氢酶缺失或活力很低（TCA环被阻断）。
第四章 柠檬酸发酵机制
第二篇 发酵机制
第四章 柠檬酸发酵机制
磷酸烯醇丙糖
CO2
CO2
丙酮酸
乙酰CoA
CO2 草酰乙酸
柠檬酸
苹果酸
Fe2+ 顺乌头酸
富马酸
异柠檬酸
琥珀酸
Α-酮戊二酸
Α-酮戊二酸脱氢酶
第二篇 发酵机制 二、柠檬酸生物合成的代谢调节
（一）糖酵解及丙酮酸代谢的调节 1.铵离子能够解除柠檬酸、ATP对磷酸果糖
激酶的抑制作用，对该酶表现出激活作用； 铵离子的浓度与柠檬酸生成速度、积累有密 切关系，故生产上通过添加铵盐来提高柠檬 酸产量；
9、要学生做的事，教职员躬亲共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。21.7.1421.7.14Wednesday, July 14, 2021 10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。01:15:5601:15:5601:157/14/2021 1:15:56 AM 11、一个好的教师，是一个懂得心理 学和教 育学的 人。21.7.1401:15:5601:15Jul- 2114-J ul-21 12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。01:15:5601:15:5601:15Wednesday, July 14, 2021 13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成 。21.7.1421.7.1401:15:5601:15:56Jul y 14, 2021 14、谁要是自己还没有发展培养和教 育好， 他就不 能发展 培养和 教育别 人。2021年7月 14日星 期三上 午1时15分56秒01:15:5621.7.14 15、一年之计，莫如树谷；十年之计 ，莫如 树木； 终身之 计，莫 如树人 。2021年7月上 午1时15分21.7.1401:15Jul y 14, 2021 16、提出一个问题往往比解决一个更 重要。 因为解 决问题 也许仅 是一个 数学上 或实验 上的技 能而已 ，而提 出新的 问题， 却需要 有创造 性的想 像力， 而且标 志着科 学的真 正进步 。2021年7月14日星期 三1时15分56秒01:15:5614 July 2021 17、儿童是中心，教育的措施便围绕 他们而 组织起 来。上 午1时15分56秒 上午1时15分01:15:5621.7.14
微生物工程工艺原理公式汇总
微生物工程工艺原理公式汇总摘要：一、微生物工程概述二、微生物工程工艺原理三、微生物工程公式汇总四、总结正文：一、微生物工程概述微生物工程是一门应用生物技术、化学工程和生物化学等学科的基本理论和方法，研究和利用微生物的代谢功能，通过生物转化、生物降解等途径，实现对生物资源和环境友好的工程技术。
微生物工程广泛应用于食品、饮料、制药、轻工、环保等领域，为我国经济社会发展做出了重要贡献。
二、微生物工程工艺原理微生物工程工艺原理主要包括以下几个方面：1.微生物生长与代谢调控：通过改变微生物的生长环境，如营养物质、温度、pH、氧气等条件，调控微生物的生长代谢途径，实现对目标产物的高效生产。
2.培养基制备与优化：根据微生物的生长需求，选择合适的原料和配方，制备合适的培养基，以满足微生物的生长和代谢需求。
同时，通过优化培养基成分和比例，提高微生物的生长速度和代谢效率。
3.发酵过程控制：发酵过程是微生物工程的核心环节，通过控制发酵过程中的温度、pH、溶氧、营养物质浓度等因素，保证微生物的正常生长和代谢。
此外，还需对发酵过程中的产物进行实时监测和调控，以提高产物的产率和纯度。
4.分离提纯与后处理：发酵结束后，需要对微生物产生的目标产物进行分离、提纯和后处理。
常用的方法有离心、过滤、萃取、结晶等，以获得高纯度的目标产物。
三、微生物工程公式汇总微生物工程中涉及的公式主要有以下几个方面：1.微生物生长动力学公式：如Monod 方程、Logistic 方程等，用于描述微生物生长速度与营养物质浓度、生长环境等因素之间的关系。
2.发酵过程动力学公式：如Fick 定律、Arrhenius 方程等，用于描述发酵过程中物质传递、温度、压力等因素对微生物生长和代谢的影响。
3.培养基配方计算公式：如质量分数、摩尔浓度等，用于计算培养基中各成分的配比和浓度。
4.分离提纯过程公式：如质量分数、纯度、收率等，用于描述分离提纯过程中目标产物的性质和产率。
微生物工程工艺原理
微生物工程工艺原理绪论一、名词解释微生物工程：微生物工程是指利用微生物的特性和代活动，通过现代工程技术在生物反应器中生产有用物质的一门工程技术学科，其包括菌种选育、菌种生产、生物产品的发酵和分离提取以及微生物机能的利用。
发酵工程：是研究生物技术工业生产过程中各单元操作的工艺和设备的一门学科，是生物技术产业化的重要环节。
也叫微生物工程。
二、问答题2、微生物工业生产主要有哪些优点和缺点？←优点：←1、微生物种类繁多，繁殖速度快，代能力强，容易通过人工诱变获得有益的突变株，使生产产率提高。
←2、微生物酶的种类很多，能催化各种生物化学反应，发酵过程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够象单一反应一样在反应设备一次完成。
←3、反应通常在常温常压下进行，条件温和，能耗少，可以用简易的设备来生产多种多样的产品。
←4、原料通常以糖蜜，淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品，工业废水或可再生资源，微生物能有选择地吸收所需物质。
←5、容易生产复杂的高分子化合物，能高度选择性地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、转化等反应。
←6、发酵过程需要防止杂菌污染，培养基需要进行灭菌，设备也需要进行严格的冲洗、灭菌，空气需要过滤等。
←缺点：←1、底物不可能完全转化成目的产物，副产物的产生不可避免，造成提取和精制的困难。
←2、微生物反应是活细胞反应，除受环境因素影响外，也受细胞因素影响，且菌体易变异，实际控制难。
←3、原料是农副产品，虽然价廉，但质量和价格波动大。
←4、生产前准备工作量大，花费高，反应器效率低。
←5、因过高的底物或产物浓度导致酶和细胞的抑制作用。
因此底物浓度不能很高，导致使用大体积的反应器，并←要在无杂菌污染情况下进行操作。
←6、发酵废水常具有较高的COD和BOD，需要进行处理后才能排放，生产门槛高，资金投入较大。
3、一般发酵过程主要有哪几部分组成？典型的发酵过程可以划分成以下六个基本组成部分：（1）生产菌种选育和扩大培养，培养基的配制；（2）培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；（3）生产菌种接种入生物反应器中，无菌空气的制备与通风；（4）控制生产菌种最适生长和代条件，进行发酵生产；（5）产物提取和精制；（6）过程中排出的废弃物的处理。
微生物工程工艺原理公式汇总
微生物工程工艺原理公式汇总摘要：一、微生物工程工艺原理简介1.微生物工程定义2.微生物工程发展历程3.微生物工程应用领域二、微生物工程基本工艺原理1.菌种选育与培养2.培养基的配制与灭菌3.微生物发酵过程4.分离与纯化技术三、微生物工程公式汇总1.微生物生长速率公式2.细胞浓度与生长速率关系公式3.营养需求与生长速率关系公式4.微生物发酵过程中的其他相关公式四、微生物工程在我国的发展与应用1.我国微生物工程的发展现状2.我国微生物工程的优势与挑战3.微生物工程在我国主要应用领域的发展正文：微生物工程是一门研究微生物的培养、繁殖、代谢、调控及其应用的学科。
它的发展历程可以追溯到数千年前的发酵工艺，而现代微生物工程则是在20 世纪初期随着细菌学和生物化学的发展逐渐形成。
微生物工程广泛应用于医药、食品、农业、环保等领域，为人类社会带来了巨大的经济和社会效益。
微生物工程的基本工艺原理包括菌种选育与培养、培养基的配制与灭菌、微生物发酵过程以及分离与纯化技术。
首先，菌种选育与培养是微生物工程的基础，通过筛选和培养具有特定功能的微生物菌株，为生产提供优质的菌种资源。
其次，培养基的配制与灭菌是为了提供微生物生长繁殖所需的营养物质和环境条件，同时要保证培养基的无菌状态。
微生物发酵过程是微生物在特定条件下进行代谢活动的过程，通过控制发酵条件以实现目标产物的生产。
最后，分离与纯化技术是将目标产物从发酵液中提取出来，得到高纯度的产品。
在微生物工程中，有许多重要的公式与微生物的生长、繁殖和代谢密切相关。
例如，微生物生长速率公式、细胞浓度与生长速率关系公式、营养需求与生长速率关系公式等。
掌握这些公式有助于更好地理解和控制微生物工程过程。
我国微生物工程的发展始于20 世纪50 年代，经过几十年的发展，我国微生物工程已经取得了显著的成就，形成了一批具有自主知识产权的技术和产品。
目前，我国微生物工程面临着一些挑战，如技术创新能力不足、产业化水平有待提高等。
微生物工程工艺原理 第三章 糖厌气性发酵产物积累机制(2)
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
第二篇 发酵机制
二、糖酵解调节机制 调节点主要是三个激酶：己糖激酶、磷酸 果糖激酶、丙酮酸激酶，所催化的三个反 应是不可逆的，只参与糖酵解，不参与糖 的新生。
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
第二篇 发酵机制
葡萄糖
ATP
己糖激酶
6-P-葡萄糖 ADP
6-P-果糖 ATP
第二篇 发酵机制
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
第二篇 发酵机制发酵机制：微生物通过其代谢源自动，利用基质 合成代谢产物的内在规律。
积累的代谢产物：微生物菌体、 酶、代谢产 物
第二篇 发酵机制
微生物发酵 主要产品
菌体
微生物酶
代谢产物
厌氧发 酵产物
好氧发 酵产物
酒精
丙酮丁醇
氨基酸
蛋白质
柠檬酸
核苷酸
抗生素
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
第二篇 发酵机制
葡萄糖 ATP 6-P-葡萄糖 ADP
ADP AMP
6-P-果糖 ATP ADT
1，6-二磷酸果糖
3-p-甘油醛 NAD NADH ADP ATP
3-P-甘油酸 PEPADP
ATP 丙酮酸 GTP
草酰乙酸 乳酸 乙醇 乙酰CoA
激活
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
2.环境因素（营养条件、培养条件等） 对代 谢的影响及改变代谢的措施；
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
第二篇 发酵机制
第三章 糖厌气性发酵产物积累机制
厌氧呼吸：以氧以外的其他氧化型化合物 作为最终电子受体的生物氧化过程。
厌气发酵产物：酒精发酵、甘油发酵、同 型乳酸发酵、丙酮丁醇发酵、混合酸发酵 等；
微生物工程工艺原理公式汇总
微生物工程工艺原理公式汇总摘要：一、微生物工程概述二、微生物工程工艺原理1.微生物生长动力学2.微生物培养条件优化3.微生物发酵过程控制4.微生物产物分离与纯化三、微生物工程应用领域四、微生物工程发展趋势五、总结与展望正文：一、微生物工程概述微生物工程，又称微生物技术，是一门应用现代生物技术、生物化学、微生物学等学科，研究和开发微生物资源的新兴交叉学科。
微生物工程旨在通过微生物的代谢、生长、繁殖等生理特性，实现对有益微生物的培养、筛选、改造，以生产有价值的产品或应用于环境保护、医药、食品、农业等领域。
二、微生物工程工艺原理1.微生物生长动力学微生物生长动力学研究微生物在特定条件下生长速率与生物量之间的关系。
了解微生物生长动力学有助于优化培养条件，提高微生物产量。
2.微生物培养条件优化微生物培养条件优化是提高微生物产量的重要途径。
主要包括温度、pH、营养物质、氧气和抑制剂等条件的优化。
3.微生物发酵过程控制微生物发酵过程控制是保证微生物发酵过程稳定、高效的关键。
主要包括发酵过程中微生物生长、底物消耗、产物形成等参数的实时监测与调控。
4.微生物产物分离与纯化微生物产物分离与纯化技术是将目标产物从发酵液中分离出来，获得高纯度产品的重要环节。
常用的分离纯化方法包括沉淀、萃取、离子交换、膜分离等。
三、微生物工程应用领域微生物工程在多个领域具有广泛应用，如生产抗生素、氨基酸、有机酸、生物降解塑料、生物燃料等。
此外，微生物工程还在环境保护、废水处理、生物修复等方面具有重要意义。
四、微生物工程发展趋势1.基因工程技术的不断发展，为微生物工程提供了更多优良菌种。
2.代谢工程与系统生物学技术的应用，有助于深入挖掘微生物的代谢潜力。
3.环境友好型微生物发酵工艺的开发，降低生产成本，提高资源利用率。
4.微生物产物的高效分离与纯化技术研究，以满足市场需求。
五、总结与展望微生物工程作为一门跨学科的新兴技术，在我国具有广泛的应用前景。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、根据微生物对温度的依赖可分为几类?
答: : 嗜冷菌: 0～260C生长, 嗜温菌: 15～430C生长, 嗜热菌: 37～650C生长, 嗜高温菌: >650C生长。
2、微生物对温度要求不同的原理是什么?
答: ( 1) 微生物对温度的要求不同与它们的膜结构物理化学性质有密切关系
根据细胞膜的液体镶嵌模型, 细胞在正常生理条件下, 膜中的脂质成分应保持液晶状态, 只有当细胞膜处于液晶状态, 才能维持细胞的正常生理功能, 使细胞处于最佳生长状态, 微生物的生长温度与细胞膜的液晶温度范围相一致。
根据细胞膜脂质成分分析表明, 不同最适温度生长的微生物, 其膜内磷脂组成有很大区别。
嗜热菌只含饱和脂肪酸, 而嗜冷菌含有较高的不饱和脂肪酸。
( 2) 蛋白质结构: 经过对嗜冷酶的蛋白质模型和x一射线衍射分析表明, 嗜冷酶分子间的作用力减弱, 与溶剂的作用加强, 酶结构的柔韧性增加, 使酶在低温下容易被底物诱导产生催化作用
( 3) 蛋白质合成: 嗜冷菌具有在0℃合成蛋白质的能力。
这是由于其核糖体、酶类以及细胞中的可溶性因子等对低温的适应, 蛋白质翻译的错误率最低。
许多中温菌不能在O0C合成蛋白质, 一方面是由于其核糖体对低温的不适应, 翻译过程中不能形成有效的起始复合物, 另一方面是由于低温下细胞膜的破坏导致氨基酸等内容物的泄露。
( 4) 合成冷休克蛋白: 低温微生物适应低温的另一机制是合成冷休
克蛋白
将大肠杆菌从370C突然转移到100C条件时细胞中会诱导合成一组冷休克蛋白, 它们对低温的生理适应过程中发挥着重要作用, 检测嗜冷酵母的冷休克反应, 发现冷刺激后冷休克蛋白在很短时间内大量产生。
耐冷菌由于生活在温度波动的环境中, 它们必须忍受温度的快速降低, 这与它们产生的冷休克蛋白是密切相关的。
3、发酵过程的温度会不会变化? 为什么?
答: 会变化, 发酵热引起发酵液的温度变化的原因, 发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量, 什么叫净热量呢? 在发酵过程中产生菌分解基质产生热量、机械搅拌产生热量、通气热, 而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。
这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量, 发酵热引起发酵液的温度上升。
发酵热大, 温度上升快; 发酵热小, 温度上升慢。
4、发酵热的定义
答: 发酵过程中, 由于菌体对培养基的利用而发生的反应及搅拌时产生的摩擦等等, 都会产生一定的热量、水分的蒸发等也带走了一部分热量, 发酵过程中释放出来的净热量称为发酵热。
5、生物热的大小与哪些因素有关?
答: 发酵类型、培养时间、菌数、呼吸作用强度。
6、温度对发酵有哪些影响?
答: ( 1)温度可直接影响发酵过程中的各种反应速率; ( 2) 经过改变发酵液的物理性质, 间接影响产物的形成: ( 3) 温度还会影响生物
合成的方向; ( 4) 温度对代谢有调节作用。
7、发酵过程温度的选择有什么依据?
答: ( 1) 根据菌种及生长阶段选择微生物种类不同, 所具有的酶系及其性质不同, 所要求的温度范围也不同。
如黑曲霉生长温度为370C, 谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30～320C, 青霉菌生长温度为300C
在发酵前期由于菌量少, 发酵目的是要尽快达到大量的菌体, 取稍高的温度, 促使菌的呼吸与代谢, 使菌生长迅速; 在中期菌量已达到合成产物的最适量, 发酵需要延长中期, 从而提高产量, 因此中期温度要稍低一些, 能够推迟衰老。
因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和核酸的正常途径关闭得比较严密有利于产物合成。
发酵后期, 产物合成能力降低, 延长发酵周期没有必要, 就又提高温度, 刺激产物合成到放罐。
（2）根据培养条件选择温度选择还要根据培养条件综合考虑, 灵活选择。
通气条件差时可适当降低温度, 使菌呼吸速率降低些, 溶氧浓度也可髙些。
培养基稀薄时, 温度也该低些。
因根据菌生长情况
（3）菌生长快, 维持在较高温度时间要短些; 菌生长慢, 维持较高温度时间可长些。
培养条件适宜, 如营养丰富, 通气能满足, 那么前期温度可髙些, 以利于菌的生长。
总的来说, 温度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑。
8、发酵过程中PH会不会发生变化, 为什么?
答: 发酵过程中pH是不断变化的
1) 糖代谢:特别是快速利用的糖, 分解成小分子酸、醇, 使pH下降。
糖缺乏, pH上升, 是补料的标志之一; 2) 氮代谢:当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降; 尿素被分解成NH3, pH上升, NH3利用后pH下降, 当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升; 3) 生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降; 4) 某些产物本身呈酸性或碱性, 使发酵液pH变化。
如有机酸类产生使pH下降, 红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性, 使pH上升; 5) 菌体自溶pH上升, 发酵后期, pH上升; 6) 杂菌的污染, pH下降9、pH对发酵的影响表现在哪些方面?
答: ( 1) pH影响酶的活性。
当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻。
( 2) pH影响微生物细胞膜所带电荷。
从而改变细胞膜的透性, 影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄, 因此影响新陈代谢的进行。
( 3) pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离, 从而影响微生物对这些物质的利用。
( 4) pH值影响代谢方向。
pH不同, 往往引起菌体代谢过程不同, 使代谢产物的质量和比例发生改变。
例如黑曲霉在pH2~3时发酵产生柠檬酸, 在pH近中性时, 则产生草酸。
谷氨酸发酵, 在中性和微碱性条件下积累谷氨酸, 在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙
酰谷氨酰胺。
( 5) pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响。
10、为了确定发酵的最佳pH, 我们该如何实验?
答: 配制不同初始pH的培养基, 摇瓶考察发酵情况
11、发酵过程的pH控制能够采取哪些措施?
答: ( 1) 、调节好基础料的初始pH ( 2) 、在基础料中加入维持pH 的物质( 3) 、经过补料调节pH ( 4) 、当补料与调pH发生矛盾时, 加酸碱调pH( 5) 、发酵的不同阶段采取不同的pH值。
12、染菌对发酵有什么危害, 对提炼有什么危害?
答: 染菌对发酵的危害: ①造成大量原材料的浪费, 在经济上造成巨大损失②扰乱生产秩序, 破坏生产计划③遇到连续染菌, 特别在找不到染菌原因往往会影响人们的情绪和生产积极性④影响产品外观及内在质量
染菌对提炼的危害: 染菌的发酵液一般发粘, 过滤困难。
染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和其它杂质, 比较难于进一步提炼。
采用有机溶剂萃取的提炼工艺, 则极易发生乳化, 很难使水相和溶剂相分离, 影响进一步提纯。
采用直接用离子交换树脂的提取工艺, 如链霉素、庆大霉素, 染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面, 或被离子交换树脂吸附, 大大降低离子交换树脂的交换容量, 而且有的杂菌很难用水冲洗干净, 洗脱时与产物一起进入洗脱液, 影响进一步提纯。
13、有哪些原因会引起染菌?
答: 设备渗漏、空气带菌、种子带菌、灭菌不彻底、技术管理不善、操作失误等。
14、染菌以后应采取什么措施?
答: 1) 染菌后的培养基必须灭菌后才可放入下水道2) 凡染菌的罐要找染菌的原因, 对症下药, 该罐也要彻底清洗, 空罐消毒, 才可进罐。
3) 染菌厉害时, 车间环境要用石灰消毒, 空气用甲醛熏蒸, 特别, 若染噬菌体, 空气必须用甲醛蒸汽消毒。
4) 前期: 严重的重新灭菌, 轻微的控制条件提高生产菌的相对生长优势( 温度, pH, 通气) 5) 中期: 危害大, 营养消耗快, pH变化大, 菌丝自溶厉害, 产物分泌减少或停滞。
重新灭菌、提前、倒灌6) 后期: 危害小, 坚持或提前放罐
15、为什么会感染噬菌体? 感染了噬菌体后应采取哪些措施? 答: 1．生产菌株本身可能就是带有前噬菌体的污染菌, 在发酵过程, 如遇到某些条件个别菌体就会自发的进入裂解性生活周期, 而产生噬菌体。
2．发酵液中存在噬菌体, 究其来源有:
( 1) 含有噬菌体的发酵罐会经过排气、测样废液、洗罐污水或偶然的”跑液”等大量散布噬菌体, 污染发酵环境和生产系统的各环节。
( 2) 滤过装置不良、失效或处理不确实, 并在环境中有噬菌体的情。