氨基酸工艺学思考题

1章1 简述淀粉的组成答：淀粉是一种碳水化合物，经分析后得知组成淀粉的化学元素有碳、氢、氧，其百分比为碳44.4%，氢6.2%，氧49.4%。

淀粉分子是由许多葡萄糖脱水缩聚而成的高分子化合物，用(C6H10O5)n这个实验式来表示。

2 分析玉米淀粉生产中浸泡工序的目的答：玉米子粒坚硬，有胚，需经浸泡工序处理后，才能进行破碎。

玉米通过浸泡，①可以软化子粒，增加皮层和胚的韧性；②水分通过胚和皮层向胚乳内部渗透，溶出水溶性物质；③在浸泡过程中，使粘附在玉米表面上的杂质脱落。

3 简述淀粉水解糖生产的意义答：①糖化：淀粉→葡萄糖；②淀粉水解糖：通过糖化制得的水解糖液；③氨基酸生产菌种不能直接利用淀粉。

4 简述淀粉制葡萄糖的基本原理答：淀粉分子是由许多葡萄糖脱水缩聚而成的高分子化合物，可通过加水脱聚制成葡萄糖。

5 DE值dextrose equivalent value、DX值dextrosevalue答：工业上用DE值（葡萄糖值）表示淀粉的水解程度或糖化程度。

糖化液中还原性糖全部当做葡萄糖计算，占干物质的百分比称为DE值。

糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率为DX值。

6 葡萄糖的复合反应答：在淀粉糖化过程中，生成的一部分葡萄糖受酸和热的催化作用，就通过糖苷键相聚合，失掉水分子，生成二糖、三糖或其他低聚糖等，这种反应称为葡萄糖复合反应。

2 C6H12O6→C12H22O11+H2O7 淀粉的水解方法有哪些?答：酸解法、酸酶法、酶酸法、双酶法。

8 简述双酶法制糖的特点答：优点：①由于酶具有较高专一性，淀粉水解的副产物少，因而水解糖液纯度高，糖液得到充分利用；②酶解反应条件温和；③可以在较高的淀粉浓度下水解；④酶解法可用粗原料；⑤双酶法制得的糖液颜色浅，较纯净，无苦味，质量高，有利于糖液的充分利用；缺点：9 淀粉液化starch liquefacation，淀粉糊化starch gelatinization，淀粉老化retrogradation答：为了增加糖化酶作用的机会，加快糖化反应速度，用α-淀粉酶将大分子的淀粉水解成糊精和低聚糖的过程称为淀粉的液化。

由于颗粒的膨胀，晶体结构消失，体积膨胀大，互相接触，变成糊状液体，虽然停止搅拌，淀粉也不会再沉淀，这种现象称为“糊化”。

淀粉的老化实际上是分子间氢键已经断裂的糊化淀粉又重新排列形成新氢键的过程，也就是一个复结晶过程。

10 简述双酶法制糖工艺中控制淀粉液化程度的原因答：液化超过一定程度，不利于糖化酶生成络合结构，影响催化效率，糖化液的最终DE值低。

液化程度太低:①导致粘度大，难于操作；②影响糖化速度；③易老化，对于糖化，特别是糖化液过滤性相对较差。

液化程度也不能太高，因为葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合结构，而后发生水解催化作用。

2章1、简述谷氨酸生物合成途径。

答:谷氨酸的生物合成包括糖酵解作用，戊糖磷酸途径，三羧酸循环，乙醛酸循环和丙酮酸羧化支路等。

2、谷氨酸合成的代谢途径包括那些调节机制？答:①优先合成与反馈调节:优先合成--磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的调节；柠檬酸合成酶的调节；异柠檬酸脱氢酶的调节；α-酮戊二酸脱氢酶的调节；谷氨酸脱氢酶的调节。

②糖代谢调节:生物素对糖代谢速率的影响；生物素对CO2固定反应的影响；生物素对乙醛酸循环的影响。

③氮代谢调节3、简述谷氨酸生产中乙醛酸循环的作用答:谷氨酸生产中乙醛酸循环通过代谢，提供四碳二羧酸及菌体合成所需的中间产物等。

4、列举控制细胞膜通透性的方法和机制答：（1）控制磷脂的合成:①生物素缺陷型机制:生物素作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶，参与了脂肪酸的合成，进而影响磷脂的合成。

②添加表面活性剂机制:表面活性剂、高级饱和脂肪酸的作用，并不在于它的表面效果，而是在不饱和脂肪酸的合成过程中，作为生物素的拮抗物具有抑制脂肪酸的合成作用。

通过拮抗脂肪酸的生物合成，导致磷酸合成不足，结果形成磷脂不足的细胞膜，提高了细胞膜对谷氨酸的渗透性。

③油酸缺陷型机制:由于油酸缺陷突变株阻断了油酸的后期合成，丧失了自身合成油酸的能力，即丧失了脂肪酸生物合成能力，必须由外界供给油酸才能生长。

故油酸含量的多少，直接影响到磷脂合成量的多少和细胞膜的通透性；通过控制油酸亚适量，使磷酸合成量减少到正常量的1/2左右时，细胞变形，谷氨酸分泌于细胞外。

（2）控制细胞壁的合成机制:添加青霉素可抑制谷氨酸产生菌细胞壁的后期合成，主要是抑制糖肽转肽酶，影响细胞壁糖肽的生物合成。

5、简述谷氨酸生产菌的生化特点答:①α-酮戊二酸氧化能力微弱；②谷氨酸脱氢酶活性强；③细胞膜对谷氨酸的通透性强。

6、简述生物素对糖代谢速率的影响答:生物素对糖代谢速率的影响，主要是影响糖降解速率，而不是影响EMP与HMP途径的比率。

7、简述生物素亚适量对乙醛酸循环的影响答:乙醛酸循环的关键酶异柠檬酸裂解酶受葡萄糖、琥珀酸阻遏，为醋酸所诱导。

以葡萄糖为原料发酵生产谷氨酸时，通过控制生物素亚适量，几乎看不到异柠檬酸裂解酶的活性。

原因是丙酮酸氧化能力下降，醋酸的生成速率慢，所以为醋酸所诱导形成的异柠檬酸裂解酶就很少。

再者，由于异柠檬酸裂解酶受琥珀酸阻遏，在生物素亚适量条件下，因琥珀酸氧化能力降低而积累的琥珀酸就会反馈抑制该酶的活性，并阻遏该酶的合成，乙醛酸循环基本上是封闭的，代谢流向异柠檬酸→α-酮戊二酸→谷氨酸的方向高效率地移动。

8、优先合成Preferential synthesis、反馈抑制feedback inhibition、反馈阻遏(feedback repression)优先合成:就是对于一个分支合成途径来讲，由于催化某一分支的酶活性远远大于另一分支反应的酶活性，结果先合成酶活性大的那一分支的终产物。

反馈抑制:指最终产物抑制作用，即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的酶的活性调节所引起的抑制作用。

反馈阻遏:指在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的一系列酶的量调节所引起的阻遏作用。

反馈阻遏是转录水平的调节，产生效应慢。

9、营养缺陷型auxotroph、生物素缺陷型biotin auxotroph、油酸缺陷型oleic acid auxotroph、甘油缺陷型glycerol auxotroph、温度敏感突变株temperature sensitive mutant营养缺陷型:野生菌株由于发生基因突变，致使合成途径中某一步骤发生缺陷，从而丧失了合成某些物质的能力，必须在培养基中外源添加该营养物质才能生长的突变型菌株。

生物素缺陷:指只有在加入了生物素的培养基中才能生长的菌株。

油酸缺陷型:野生菌株由于发生基因突变，致使菌株丧失了合成油酸的能力，必须在添加了油酸的培养基中才能生长的菌株。

甘油缺陷型:野生菌株发生基因突变，致使菌株丧失了合成甘油的能力，必须在加入了甘油的培养基中才能生长的菌株。

温度敏感性突变株:指通过诱变得到的在低温下生长，而在高温下却不能生长繁殖的突变株。

10、生物素对生物素缺陷型谷氨酸生产菌株氮代谢如何调节？答:在生物素亚适量时，几乎没有异柠檬酸裂解酶活力，琥珀酸氧化能力弱，苹果酸和草酰乙酸脱羧反应停滞，同时又由于完全氧化降低的结果，使ATP形成量减少，导致蛋白质合成活动停滞，在铵离子适量存在下，使得菌体生成积累谷氨酸。

生成的谷氨酸也不通过转氨作用生成其他氨基酸和蛋白质。

在生物素充足条件下，异柠檬酸裂解酶活力增强，琥珀酸氧化能力增强，丙酮酸氧化力加强，乙醛酸循环的比例增加，草酸乙酸，苹果酸脱羧反应增强，蛋白质合成增强，谷氨酸减少，合成的谷氨酸通过转氨作用生成的其他氨基酸量增加。

3章1目前所用谷氨酸生产菌有哪些类型2简述谷氨酸生产菌的主要特征3国内谷氨酸生产菌有哪些类型4分析酮基丙二酸抗性突变株高产谷氨酸的原因。

5分析氟丙酮酸敏感性突变株高产谷氨酸的可能原因。

6简述选育谷氨酸生产菌的代谢控制策略7谷氨酸生产菌的选育方法有哪些？并简述各自的主要实验步骤8为什么要进行种子扩大培养？9写出种子扩大培养的一般流程。

10影响种子质量的主要因素有哪些？并进行分析4章1.简述谷氨酸发酵中碳源的作用，氮源的作用，碳氮比范围为多少？碳源是供给菌体生命活动所需的能量和构成菌体细胞以及合成谷氨酸的基础。

氮源是合成菌体蛋白质，核酸等含氮物质和合成谷氨酸氨基的来源。

谷氨酸发酵的碳氮比为100/（15-30）2. 生长因子growth factor，生物素biotin，临界溶解氧分压critical dissolved oxygen partial pressure生长因子:从广义来说，凡是微生物生长必不可少的微量有机物质，如氨基酸，嘌呤，嘧啶，维生素等均称为生长因子。

生长素:生物素作为酶的组成成分，参与机体的三大物质--糖、脂肪和蛋白质的代谢，是动物机体不可缺乏的重要营养物质之一。

临界溶氧浓度:谷氨酸产生菌与其它好气性微生物一样，对培养液的溶解氧浓度有一个最低的要求，在此溶解氧浓度以下，微生物的呼吸速率随溶解氧浓度降低而显著下降，此一溶解氧浓度称为临界溶解氧浓度。

3.温度及pH对谷氨酸发酵分别有哪些影响温度的影响:①影响酶的活性；②影响生物合成的途径；③影响发酵液的物理性质，以及菌株对营养物质的分解吸收等。

pH的影响:①影响酶的活性；②影响微生物细胞膜所带电荷；③影响培养基某些营养物质和中间代谢产物的离解，影响微生物对这些物质的利用；④pH的改变往往引起菌体代谢途径的改变，使代谢产物发生变化。

4.分别说明图4-1和图4-3反应的生物学信息答:图4-1表示:在临界溶解氧浓度下，氧成为微生物生长的限制性基质，在此范围内微生物的耗氧速率符合米氏方程。

图4-3表示:在一定范围内，供氧量增加，X,Qo2,Qo2×X等都随之增大，但过量供氧，X,Qo2, 均下降。

5.谷氨酸发酵调节pH常用的方法有哪些调节pH常用的方法:①添加碳酸钙法②尿素流加法③液氨添加法6.从微生物生理学角度考察谷氨酸发酵需氧的原因答:①经过好气性的能量代谢可以有效地获得菌体生长和氨基酸生物合成所需的ATP，以完成生物氧化作用；②氨基酸生物合成过程中产生的NAD(P)H2需要在氧存在下被氧化成NAD(P)。

7.发酵生产中泡沫的危害有哪些如果泡沫过多，会引起发酵液大量溢出而造成浪费和污染，泡沫上升到罐顶，可能从轴封渗漏，造成杂菌污染；泡沫过多就必须减少发酵罐的装填系数，降低了设备利用率；泡沫过多影响氧的传递，影响通气搅拌效果；当泡沫稳定时，代谢气体不能及时排出，影响菌体的正常呼吸作用，甚至使菌体自溶。

8发酵过程中泡沫形成的相关因素有哪些泡沫形成一方面与搅拌、通气有关，另一方面与培养基性质有关。

9生产上消泡的方法有哪些答:①物理方法:利用改变温度等方法，使泡沫黏度或弹性降低，从而使泡沫破裂。