zhengli发酵工程课后题参考答案

发酵课后题参考答案

1.试述消毒和灭菌的区别。

答：消毒是用物理或化学的方法杀死无聊和设备中所有生命无知的过程。

灭菌是用无力或化学的方法杀死空气，地表以及容器和器具表面的微生物。

消毒和灭菌的区别一方面在于消毒仅仅杀死生物体或非生物体表面的微生物，而灭菌是杀死所有的生命体。另一方面在于消毒一般只能杀死营养细胞，而不能杀死细菌芽胞和真菌孢子等，适合于发酵车间的环境和发酵设备，器具的无菌处理。2简述染菌的检验方法及染菌类型的判断。

答：生产上要求准确，迅速的方法来检查出污染杂菌的类型及其可能的染菌途径，目前有一下几种常用的方法。

1.显微镜检查法。通常用简单的染色法或革兰氏染色法，将菌体染色后镜检。对于霉菌，酵母发酵，先用低倍镜观察生产菌的特征，然后用高倍镜观察有无杂菌的存在。根据生产菌与杂菌的不同特征来判断是否杂菌，必要时还可用芽胞染色或鞭毛染色。

2.平板划线培养检查法。先将待检样品爱无菌平板上划线，根据可能的染菌类型分别置于37或27摄氏度下培养，8个小时后可观察到是否有杂菌污染。对于噬菌体检查，可采用双层平板培养法。

3.肉汤培养检查法。将待检样品介入无菌的肉汤培养基中，分别置于37或27摄氏度下进行培养，随时观察微生物的生长情况，并取样镜检，判读是否有杂菌污染及杂菌的类型。

4.发酵过程的异常现象观察法。发酵过程出现的异常现象如溶解氧，PH，尾气中二氧化碳含量，发酵液的粘度等的异常变化，都可能产生染菌的重要信息，也根据这些异常现象来分析发酵是否染菌。

3 发酵工业用菌种应具备哪些特点？

①能在廉价原料制成的培养基上生长，且生成的目的产物产量高、易于回收；②生长较快，发酵周期短；③培养条件易于控制；④抗噬菌体及杂菌污染的能力强；

⑤菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定；⑥对放大设备的适应性强；⑦菌种不是病原菌，不产生任何的生物活性物质和毒素。

4.防止菌种退化的方法有：减少传代，创造良好的培养条件，用单细胞移植传代及科学保藏等措施

4.如何实现使微生物合成比自身需求多得多的产物？试举例说明。

育种工作者的任务是设法在不损及微生物的基本活动的前提下，采用物理、化学或生物学以及各种工程学方法，改变微生物的遗传结构，打破其原有的代谢控制机制，使之成为“浪费型”菌种。同时，按照人们的需要和设计安排，进行目的产物的过量生产，最终实现产业化的目的。

分为以下育种方法：常规育种，细胞工程育种，基于代谢调节的育种技术，基因工程育种，蛋白质工程育种，代谢工程育种，组成生物合成育种，反向生物工程育种。

常规育种包括诱变和筛选，其理论基础是基因突变，新的诱变技术如：低能离子束诱变，激光辐射诱变和微波电磁辐射诱变，原生质体诱变等。细胞工程包括杂交育种和原生质体融合育种。代谢工程育种是通过特定突变型的选育，达到改变

代谢通路、降低支路代谢产物的生产或切断支路代谢途径及提高细胞膜的透性，使代谢流向目的产物积累的方向进行。基因工程能创造新的物种，能赋予微生物新的机能，使微生物生产出自身本来不能合成的新物质，或者增强它原有的合成能力。蛋白质工程主要是寻找新的物种，再从中分离筛选新的蛋白，或通过对天然功能蛋白进行改造。

5设计一个从自然界中筛选高温淀粉酶产生菌的实验方案，说出主要步骤及基本原理。

答：欲从自然界中筛选高温淀粉酶产生菌，最好在温度较高的南方，或温泉，火山爆发及北方堆肥中采集样品。将采集来的样品经过预处理（如高温加热），减少杂菌量，然后进行富集培养，富集培养以淀粉为唯一碳源，这样形成的优势菌种即为以为能产生淀粉酶的一类菌株，然后采用平板筛选，通过初筛与复筛，最终获得性能优越的高温淀粉酶产生菌。

第三章

6、什么是培养基？简述发酵培养基的特点和要求。

培养基是指用于维持微生物生长繁殖和产物形成的营养物质。

发酵培养基的特点和要求：

○1单位培养基既能够产生最大量的目的产物；

○2能够使目的产物的合成速率最大；

○3能够使副产物合成的量尽可能少；

○4所采用的培养基应该质量稳定、价格低廉、易于长期获得；

○5所采用的培养基尽量不影响工业好气发酵中的通气搅拌性能以及发酵产物的后处理等。

7简述种子扩大培养的目的与要求及一般步骤。

目的：为每次工业规模的发酵生产提供相当数量的代谢旺盛的种子。

要求：

①菌种细胞的生活力强，转种之发酵罐后能迅速生长，延迟期短

②菌种生理壮大稳定，如菌丝形态、菌丝生长速率和种子培养液的特性等符合要求。

③菌种浓度及总量能满足大容量发酵罐接种量的要求。

④无杂菌污染，保证纯种发酵。

⑤菌种适应性强，能保持稳定的生产能力。

第六章

8微生物的发酵通常分为哪几个阶段？ 次级代谢产物通常在什么阶段开始合成？

微生物的发酵通常分为延滞期、对数生长期、衰减期、稳定期（静止期）和衰亡期五个时期。次级代谢产物通常在稳定期开始合成。

9根据无抑制细胞生长动力学（Monod 方程），试述μ与Cs （基质浓度）之间的关系。

限制性底物的减少使微生物的生长速率减小，这里的Monod 方程可以表示成：S S S max C K

C +=μμ其中，KS 是底物亲和常数，表示的是微生物对该底物的亲和力。

在分批培养的中后期，由于底物浓度的下降成为微生物生长的限制性因素，培养中前期比生长速率一直保持在很高的水平，直到底物浓度下降到KS 水平，μ迅速下降，最后跌倒零。（P89图6-4）

卫生物生物量的测定有计数、重量和生理指标等方法。计数法中有间接计数法和直接计数法。直接计数法例如细菌计数板和血

10什么是Monod 方程？其使用条件是什么？请说明各个参数的意义。

Monod 方程是S S S

max C K C +=μμ，它的使用条件是：当培养物中只有一种限制性基

质而不存在其他生长因素的限制时。其中，μ是微生物的比生长速率，μmax 是最大比生长速率， KS 是底物亲和常数，表示的是微生物对该底物的亲和力，其数值相当于μ处于μmax 的一半时的底物浓度， CS 是限制性底物的浓度。 11什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？

初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。

次级代谢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，这一过程的产物，即为次级代谢产物。 12微生物生长中呼吸强度和摄氧率变化的一般规律及其影响因素各有哪些？ 答：在培养初期，呼吸强度Qo2逐渐增高，此时菌体浓度很低。在对数生长期初期呼吸强度达到最大值，即，但此时菌体浓度还较低，摄氧率并不高。随着细胞浓度的迅速增高，培养液的摄氧率也迅速增高，在对数生长期的后期达到最大值，此时呼吸强度低于最大值，菌体浓度也低于最大值。在对数生长期末，由于培养基中营养物质的消耗以及培养装置氧传递能力的限制，呼吸强度下降，虽然这时细胞浓度仍有增加甚至达到最大值，但是细胞活力已经下降，导致培养液的摄氧率下降。培养后期，因基质耗尽，细胞自溶，呼吸强度进一步下降，摄氧率也随着迅速下降，以上是呼吸强度和摄氧率变化的一般规律。

影响因素：微生物本身遗传特征的影响；培养基的成分和浓度；菌龄：一般幼龄菌生长旺盛，呼吸强度大，老菌生长慢，呼吸强度小；发酵条件；代谢类型。

13．发酵过程的参数检测有何意义？生产中主要检测的参数有哪些？

答：对发酵过程中的参数进行检测，可以实时掌握发酵生产的情况，帮助人们有效地控制微生物生长和代谢产物的发酵生产，不断提高发酵水平。

生产中主要检测的参数分为直接状态参数和间接状态参数。直接状态参数是指能直接反映发酵过程中微生物生理代谢状况的参数，如pH 、DO 、溶解CO2、尾气O2、尾气CO2、粘度等。间接状态参数是指那些采用直接状态参数计算求得的参数，如比生长速率（u ）、摄氧率（OUR ）、CO2释放率（CER ）、呼吸商（RQ ）、氧得率系数（YX/O ）、氧体积传质速率（KLa ）等。

14、重组菌基因不稳定性的原因是什么？

答：重组质粒引入宿主后引起宿主细胞和重组质粒的相互作用，基因工程菌所处的环境条件对质粒的稳定性和表达效率影响很大，可能导致重组DNA 分子某一区域发生缺失、重排或修饰，或者整个重组DNA 分子不稳定，从而使部分重组