氨基酸工艺学思考题

思考：1.什么是氨基酸发酵工业？氨基酸发酵工业：利用微生物的生产代谢来生产各种氨基酸的工业。2.氨基酸生产方法有哪几种？（一）提取法（蛋白质水解提取出来，又称水解法）生产谷氨酸。(二)化学合成法（三）发酵法（四）酶法:微生物细胞提取出的酶
第一章1.AA生物合成的调节机制有哪些？答：1.反馈调节与优先合成，基本调节机制2.协同反馈调节3.同功酶反馈调节4.累积反馈调节5.顺序反馈调节6.平衡合成7.代谢互锁
2.AA发酵的代谢控制措施？（与菌种的方向结合起来）答：1，使终产物不能积累，解除终产物的反馈调节，选择营养缺陷型菌株。2，解除终产物反馈调节，从遗传上来解除，选择抗类似物突变株。3，控制细胞膜通透性，增大其通透性。4，构建目的工程菌株，利用基因工程技术。5，控制发酵的环境条件，选择适宜的温度，PH等。
3.AA发酵工艺控制的目的，包括哪些方面？目的：提供适宜的环境，让菌种充分地表达出它的性能，让它稳定高效生产目的物。(一）发酵培养基：1.碳源 2.氮源：有机氮 无机氮 C:N=100：15—30 3.无机盐 K2HPO4,MgSO4 4.生长因子：一些小分子物质，如生物素。（二）供氧，长菌期与产酸期。（三）温度.PH.泡沫。
第二章1.双酶法制备水解糖的酶制剂是什么？有何作用？酶制剂是a—淀粉酶和糖化酶
作用：a—淀粉酶水解a—1,4—糖苷键，在分子内部随机切割淀粉糖化酶从非还原性末端水解a—1,4，a—1,6糖苷键，一个个的把葡萄糖切下来
2.双酶法制糖的工艺流程是怎样的？液化有何工艺特点？工艺流程：（二次加酶二次加温）
调浆配料（在调浆罐中进行）— —次喷射液化（在喷射加热器中105—108摄氏度）—保温液化（95—97摄氏度、30—60分钟层流罐中）— 二次喷射（120—145摄氏度）— 高温维持（5—10分钟高温维持罐）— 闪急冷却（真空闪急冷却器）— 二次液化（95—97高温、90—92中温30分钟）— 灭酶— 冷却— 糖化（60摄氏度PH4.2、30—40h 糖化罐中）— 灭酶— 过滤— 贮罐计量— 发酵
液化工艺特点：（1）连续喷射液化 （2）层流罐的应用 （3）快速升温灭酶 （4）高温分散 （5）真空闪急冷却
3.调浆和液化是如何践行工艺控制的？调浆的工艺控制有以下几个：
① 以大米为原料，需磨浆，45摄氏度泡，若发霉的大米则要淘洗，控制60—70目粒度
② 粉浆浓度控制17—25Be，约35%粉料 ③使用中温a—淀粉酶时必须添加钙离子，浓度200mg\kg，高温淀粉酶加钙离子50—70mg\kg ④控制PH6.2—6.5，利于液化 ⑤先调PH，后再加酶制剂，搅拌条件下缓慢加入a—淀粉酶，加后搅拌10min
液化工艺控制有以下几个

条件：①液化温度：一次喷射液化：105—107 层流罐：95—97
二次喷射液化：120—145 高温维持：5—10min ②液化程度控制：DE=12—15%液化终点用碘液显色 ③液化结束后应灭酶
第三章 1. 谷氨酸生物合成的调节机制？1（一）优先合成与反馈调节（二）细胞膜渗透性的调节：通透性高，保持谷氨酸的优先合成（三）糖代谢的调节：生物素充足与否（四）氮代谢调节2、控制谷氨酸合成的重要措施？（1）a—酮戊二酸脱氢酶活力微弱或散失 （2）谷氨酸脱氢酶活力强（3）细胞膜对谷氨酸的通透性高
3、为何说提高细胞膜的通透性是积累谷氨酸的关键？ 使细胞膜转变或有利于谷氨酸向膜外渗透的样式，这样由于终产物谷氨酸不断地排出细胞外，使细胞内的谷氨酸积累到引起反馈调节的浓度，谷氨酸就会在细胞内不断地被优先合成又不断的透过细胞膜，分泌与发酵培养基中，得以积累
4、提高细胞膜通透性的方法有哪些？它们的机制是什么？方法有：①使细胞膜的结构不完整 ②使细胞壁的结构不完整（一）使细胞膜的结构不完整1、限制培养基中生物素的溶度 生物素缺陷型作用机制：生物素是脂肪酸生物合成的起始关键酶的辅酶参与脂肪合成，进而影响磷脂的合成，磷脂合成不足，膜的通透性提高。关键：控制生物素亚适量 2、添加表面活性剂或饱和脂肪酸 作用机制：拮抗作用抑制脂肪酸合成，关键：添加时间量 3、采用油酸或甘油缺陷型菌株 作用机制：限制外源油酸或甘油供应量，使磷脂合成不足。关键：控制亚适量4、采用温度敏感型突变株。作用机制：突变株细胞的结构基因发生碱基转换或颠换，由它转译成的酶在高温时失火，细胞膜结构不完整 关键：转换温度时间（二）控制细胞壁合成。添加青霉素、抗生素 作用机制：由于青霉素抑制了细胞壁的生物合成，使细胞处于无保护状态，又由于膜内外渗透压差，进而导致细胞膜的物理损伤，增大了谷氨酸向胞外漏出。关键：添加时间量
5、为什么采用亚适量工艺用于糖质原料可以积累谷氨酸？生物素作为催化脂肪酸生物合成或最初反应的关键酶乙酰羧化酶的辅酶，参与了脂肪酸的合成，进而影响磷脂合成。但磷脂合成减少到正常量的1\2左右时，细胞变形，谷氨酸向外漏出，积累于发酵液中，为了形成有利于谷氨酸的外渗透的磷脂合成不足的细胞膜，必须亚适量控制生物素。发酵初期，菌体正常生长；当生物素耗尽后，在菌再次倍增期间开始出现异常的细胞，谷氨酸飞机类型细胞向谷氨酸及类型细胞的转变，形成磷脂合成或不足的不完全的细胞膜，谷氨酸高产。
第四章1.谷氨酸的主要

生产菌种有哪些？答：有：1.棒杆菌属2.短杆菌属3.小杆菌属4.节杆菌属。国内有天津短杆菌属，钝齿棒杆菌，北京棒杆菌
2.在发酵过程中不同菌形态会发生什么变化？答（1）种子菌形态为正常形态 （2）发酵期中:a长菌型细胞（0~8或10h）生物素充足，形态正常b.转移期细胞（8~10或10~20h）生物素不足，形态剧烈变化，伸长，膨大，形态异常 c.产酸型细胞（16~20h）生物素耗完，形态异常 （3）感染噬菌体 a.发酵前期（0~10h）感染，细胞数量下降，CO2生成量下降，PH上升，耗糖不便，细胞变胖，OD值下降 b.发酵后期（10h~）感染，泡沫增多，粘度增大，耗糖慢，OD值下降
3.常用的谷氨酸生产工艺有哪几种？答：（1）生物素亚适量工艺（2）高生物素，青霉素工艺（3）温度敏感型工艺
4.谷氨酸发酵过程中应主要控制哪些工艺参数？如何控制？
答：有五个：（1）发酵培养基的控制：水解糖质量要好，淀粉水解需完全，不存在胡静，糖液新鲜，一般要求C:N=100：15~30，以无机氮为主，添加少量有机氮，生物素亚适量控制在5~10ug/L （2）温度的控制：生产菌株一般最适生长温度为30~34℃，最适产酸温度为35~37℃，长菌期为30~34℃，产酸期为35~37℃，生产上，一般控制5~6h升一度，可采用二级，三级控制 （3）PH的控制生产菌最适合生长PH为6.5~8.0，最适产酸PH为7.0~7.2，发酵前期PH7.3左右，中期7.2左右，后期7.0.放罐6.5~6.8.生产上通过添加尿素（分批式）添加液氨（连续式） （4）供氧的控制，使菌体呼吸充足，发酵前期低风量，发酵中期高风量，发酵后期减低风量，生产上通过调节风量，转速来调节供氧 （5）泡沫的量控制，机械消泡用消泡器，添加消泡剂
5.提高谷氨酸产率的主要措施有哪些？
1. 选育高产菌株2.改进生产工艺3.改进发酵设备 4.对发酵过程进行自动控制
第五章1.噬菌体感染的危害？引起感染的主要因素？防治主要措施？答:危害：使生产菌的菌体发生自溶而危害生产质量，甚至倒罐，造成巨大经济损失。主要因素：（1）环境污染使噬菌体浓度增高（2）空气净化系统侵入噬菌体（3）设备，管道有死角，穿孔，渗漏等（4）菌种携带噬菌体，或本身为溶源性菌株（5）补料过程侵入噬菌体（6）培养基灭菌不彻底（7）操作失误。主要措施：（1）采取以净化环境为中心的综合防治措施，严禁噬菌体任意排放，定期检查噬菌体。杀灭环境中的噬菌体，杀灭压缩空气中的噬菌体，空气净化系统中最后用到膜过滤，避免噬菌体侵袭菌种，侵入设备 （2）合理使用抗性菌株，轮换使用不同类型菌株 （3）利用药物来防治
6.染菌的防治措施：1.空气净化2.培养基，

设备灭菌彻底3.发酵设备的安装合理
第六章1.等电法与离胶法提取谷氨酸的原理是什么？等电法：利用谷氨酸在等电点时溶解度最小的性质，将发酵液加H2SO4调节到Glu等电点3.22，使谷氨酸结晶析出，经过过滤可以将其提取出来。离子交换法：利用谷氨酸与其他杂质吸附能力不同的特性，将发酵液经过离交树脂进行吸附、交换、洗脱后可得到Glu。
2.谷氨酸的主要提取工艺有哪三种？低温（冷冻）等电工艺；等电离交工艺；浓缩连续等电工艺3.冷冻提取工艺大致可以分为哪五个阶段？①一步加酸、降温②起晶育晶③加酸至PI④降温至0-5度⑤沉降分离4.连续等电包括哪三步？①制备底料、常温等电法②连续流加发酵液、酸液，PH3.0-3.2，20度，恒定③从等电罐中放出结晶溶液到育晶罐中育晶、冷却
5.影响谷氨酸结晶的因素有哪些？是如何控制的（T、PH、搅拌）？①谷氨酸浓度的影响②结晶析出温度的影响③加酸速度与终点、PH控制的影响④搅拌的影响⑤起晶方式的影响⑥发酵液的性质⑦水解糖的质量⑧杂菌和噬菌体的影响（β型）⑨放罐的PH的影响：偏酸Glu变成Gln，偏碱，菌体容易自溶。控制：①温度控制在20度左右，加酸时要缓慢降温，应尽量避免搅拌不均匀引起局部温度回升②PH控制加酸速度，找准起晶点，缓慢加酸与PI，终点PH控制在3.0-3.2③搅拌控制、加酸降温时可搅拌快些，育晶时慢些
第七章1.由Glu制味精有哪几道工艺①谷氨酸的中和反应②中和液除铁脱色③中和液的浓缩与结晶④味精的分离、干燥、包装。
2.Glu中和原理是什么？中和的温度，PH，速度是如何控制？中和原理：Glu+碱---Glu-钠 Glu+Na2CO3---(PH6.9)Glu-Na---(PH11)Glu_Na2
中和温度控制在60-70度，不能<60度，若低于60度活性炭的吸附效果不好，当大于7-度生成Glu-Na；中和的PH控制在6.0-6.6；中和液的浓度控制在21-23Be’； 中和速度要缓慢，过快：局部的PH值会过高，中和反应试一个放热反应，则会发生脱水生成焦Glu-Na，或发生消旋化反应，还会产生大量的CO2；采用活性炭脱色，树脂除铁
3.结晶操作包括哪五个阶段？浓缩—起晶—整晶—育晶—养晶
第八章1.lys合成的调节机制（3种菌种）（一）谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌的代谢调节机制
1、谷氨酸优先合成，生物素过量2、蛋氨酸比苏氨酸优先合成，苏氨酸比赖氨酸优先合成3、天冬氨酸激酶（AK）收到赖氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制4、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PC）受ASP反馈抑制5、ASP与乙酰CoA形成平衡合成（二）乳酸发酵短杆菌。不同：①AK受赖氨酸的反馈抑制②DDP合成酶受到leu的反馈阻遏，DDP还原酶受到胱氨酸，丙氨酸的反馈抑制（三）

大肠杆菌。AK、三种同工酶。
2.lys发酵的育种方向（发酵机制）（一）切断或减弱支路代谢 高丝氨酸、苏氨酸和蛋氨酸有协同反馈抑制（二）解除反馈调节。1、解除AK的反馈调节2、解除PC的反馈调节3、解除代谢互锁（三）增加前体物的生物合成
3.lys发酵培养基的特点？赖氨酸的提取方法是什么？生物素过量>30μg/L，控制营养缺陷型营养物亚适量，提取方法是离子交换法。