氨基酸发酵工艺学

选择题
1.以下是对氨基酸描述正确的（A、最早采用水解蛋白质的方法。B、我国谷氨酸产量世界第一 c、除缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸国内不能实现产业化生产外，其他氨基酸均实现完全国产化）
2.关于发酵工程产谷氨酸，错误实例（水解液、玉米浆，尿素、、、为合成培养基）
3、与阳离子树脂交换，无其他离子干扰，下面哪种氨基酸优先被吸附（赖氨酸PI=9.74）
4.下列哪种氨基酸不属于必须氨基酸（Cit）
5.关于谷氨酸发酵，下列说法不正确的是（与Lys发酵相比较，管氨酸发酵要消耗更多的氮源）
6.从代谢控制育种的角度出发，下列关于选育高产谷氨酸菌株途径错误的是（选育高效利用乙酸为碳源的菌株）
7.以乳酸发酵短杆生产赖氨酸，成合成途径上看，赖氨酸合成（受到赖氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制）
8.对采用谷氨酸短杆菌合成芳香族氨基酸的调控机制，正确（全对）
9.采用等电点提取谷氨酸时，需注意（a发酵液慢慢降温和条PH，b晶核析出，停酸止温 c避免沉淀转速25到35 说法正确）
10.谷氨酸中和呈黄褐色，下面中和脱色错误（这些色素的存在不会影响味精成品的纯度和色泽）
11.工业微生物高产菌株选育方法（D诱变育种，基因工程育种，细胞融合育种）
12.微生物代谢产物说明正确的（B在不同种类的微生物细胞中，初级代谢产物的种类基本不同）
13.细胞的群体生长曲线中，产生初级代谢产物和次级代谢产物的最佳时期分别是（C对数期、稳定期）
14说法错误的是（B氨基酸工业生产用微生物一般采用酵母和大肠杆菌为出发菌种进行育种）
15细菌最适培养温度和pH是（A37度 6.5至7.5）

16.下列哪种不属于必须氨基酸（Arg）
17.氨基酸发酵发生噬菌体污染的变化（A。发酵液光密度值急剧下降B/发酵液泡沫增多，黏度。。C。C源。。。）
18下列结构类似物正确说法（D.A,S-2氨基乙基-半胱氨酸是赖氨酸 B.a-赛错丙氨酸是亮氨酸 C。a-氨基-b-羟基戊酸是苏氨酸）
19从代谢育种的角度出发，选育高产谷氨酸途径（A和B）

填空题
1.目前国内氨基酸提取工艺主要有等电点法、离子交换法和等电点-离子交换法
2.谷氨酸等电点为pH3.22，其溶解度受温度影响较大，其结晶型分为2种，分为a-型结晶和β-结晶，其不易沉降分离的是β-结晶。
3.国内谷氨酸生产的碳源原料主要有淀粉糖和糖蜜两类，国内谷氨酸生产菌大多数是生物素（维生素H或V（小H））缺陷型
4.在生物合成氨基酸途径中，谷氨酸是谷氨酰胺Gln、鸟氨酸Orn、瓜氨酸等的前体，苏氨酸是异亮氨酸Ile的前体，分支酸是色氨酸Trp的前体
5.谷氨酸实际生产中，要求上柱发酵液的pH控制在（5

.0-5.5）上柱是，逆上柱流速控制在（2-3）立方米÷（立方米乘h），顺上柱流速控制（1.5-2.0）立方米÷（立方米乘h），同时注意控制流出的谷氨酸的量不要超过0.2%，避免漏吸现象的发生。
6.氨基酸发酵产生菌种选育时，常规育种中一般采用黄色短杆菌和谷氨酸棒状杆菌为出发菌种
7.要提高谷氨酸发酵产率，可从选育高产菌种、采用流加液氨培养二级种子、（采用大种量、高生物素、高初糖、连续流加高浓度糖的发酵工艺）、通电发酵法、改进发酵设备、应用先进的计量和自控技术实现在线显示及自动操作等几个方面进行
8.天冬氨酸族氨基酸生物合成途径上第一个关健酶是天冬氨酸激酶（AK），在E.coli中，此酶由3种同工酶组成；从合成调节机制上看，天冬氨酸族氨基酸优先合成蛋氨酸（Met）；在苏氨酸合成途径中，苏氨酸反馈抑制高丝氨酸脱氢酶（HD）


名词解释
1.末端产物阻遏 是指由某代谢途径产物的过量累积时而引起的反馈阻遏，是一种重要的反馈阻遏
2.营养缺陷型 对某些必须的营养物质（AA)或生长因子的合成能力出现缺陷的变异菌株或细胞。必须在基本培养基（如由葡萄糖和无机盐组成的培养基）中补加相应的营养成分才能正常生长
3.流加发酵 也叫补料分批发酵、半连续发酵、半连续培养。它是以分批培养为基础，间歇或连续地补加新鲜培养基的一种发酵方法。
4.生物素的“亚适量” 指淀粉糖原料产谷氨酸生产过程中，控制发酵培养基的生物素浓度在5-6μg/L,此浓度即为生物素的“亚适量”
5.同工酶 广义是指生物体内催化相同反应而分子结构不同的酶。指催化相同的化学反应，但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶
6.代谢控制 在发酵工业中，为了大量积累人们所需要的某一代代谢产物，常人为地打破微生物细胞内的自动代谢调节机制，使代谢朝人们所希望的方向进行
7.糖酸转化率 产出的谷氨酸与投入的G总量的百分比，糖酸转化率=产出的谷氨酸|投入的葡萄糖量X100%=（产酸水平X放罐体积）|（种子用糖量+发酵培养基用糖量+流加糖量）X100%
8.种子扩大培养 指将处于休眠状态的保藏菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶、种子罐等逐级扩大培养，从而获得一定数量和质量的纯种的过程
9.代谢互锁 在氨基酸合成途径中，受到另一种与合成途径本身完全无关的氨基酸控制。它是在很高浓度下（与生理学浓度相比）才能体现抑制作用，而且是部分性的抑制（阻遏）作用。

简答题
1.氨基酸发酵涉及的内容有哪些？其技术的关键是什么？
氨基酸发酵技术涉及及代谢控制理论和定向育

种理论及操作技术，其内容包括：培养基的制备、培养基及设备灭菌、空气除菌、种子扩大培养、传热与传质、发酵过程控制理论与操作;氨基酸的提取与精制的方法及操作 发酵关键在于是否能够解除微生物代谢控制机制，能否打破微生物正常的调节，从而达到人为地控制微生物代谢的目的

2、造成采用两种原料发酵产谷氨酸工艺上的差别的原因是什么？
两大类原料的发酵工艺主要区别在于发酵过程是否需要添加青霉素、表面活性剂等。
由于糖蜜原料所含生物素丰富，发酵过程必须添加青霉素、表面活性剂等来抑制产生菌的细胞壁合成，从而抑制产生菌的过度生长；虽然各种来源不同的淀粉原料所含生物素不同，但所含微生物量远远低于糖蜜，经过加工成淀粉再制成G溶液，用于配制发酵培养基时还需要添加生物素

3，写出谷氨酸的化学结构式并表示出由谷氨酸的提取工艺流程和味精的制备过程和表示谷氨酸发酵工艺流程 HOOC-(CH2)2-CH(NH2)-COOH
谷氨酸发酵液→等电结晶（常温等电法 冷冻等电法）→沉降分离→{谷氨酸晶体 [上清液（母液）→离子交换→谷氨酸晶体]} 谷氨酸的分离与味精的制备 培养基的配制→上罐实消→冷却接种（←三角瓶培养←固体斜面培养）→发酵{发酵过程参数的控制←[DO值 pH 温度 搅拌速度]}→{发酵液 发酵过程参数测定→[还原糖的测定 菌体形态观察 菌体浓度测定 谷氨酸的测定] 谷氨酸发酵的工艺流程简图

4，谷氨酸扩大培养一般流程如何？并说明各级种子的质量要求？
谷氨酸扩大培养流程：斜面菌种→一级种子→二级种子→发酵罐
各级种子的要求①斜面菌种：菌种绝对纯，不得混有任何杂菌和噬菌体 ②一级种子：种龄9-10h；pH6.8-7.0；净增OD值在0.5以上；残糖1.0%左右；无噬菌体污染；镜检要求菌体生长均匀、粗壮，排列整齐，革兰氏阳性反应。 ③二级种子：8h以上；pH7.0-7.2；净增OD值在0.5以上；残糖15g每L左右镜检要求菌体生长均匀、粗壮，排列整齐，革兰氏阳性反应。

论述题
1，简述L-色氨酸的代谢调控机制，并论述L-色氨酸高产菌的育种的思路，以及在发酵条件控制中应该注意的问题？
答：芳香族氨基酸的生物合成存在着特定的调节机制，因此不可能从自然界找到大量积累色氨酸的菌株，但是可以以黄色短杆菌、谷氨酸棒状杆菌等作为出发菌株，设法造就从遗传角度解除了芳香族氨基酸的生物合成正常代谢机制的突变菌株，用微生物直接发酵生成积累色氨酸。这些方法有：①切断支路代谢：切断由分支酸到预苯酸、维生素K、CoQ的代谢支路，节约炭源，使中间分支酸更多的转向合

成色氨酸，同时可以解除Phe、Tyr对合成途径中DS的反馈的调节，从而有利于色氨酸的积累 ②解除自身反馈调节：可以通过选育色氨酸的结构类似物抗性突变株，解除自身的反馈调节来达到积累色氨酸的目的 ③增加前体物：为了积累更多的色氨酸，必须增加更多的前体物，减少PEG和EP的支路代谢，解除Phe、Tyr对合成途径中DS的反馈调节，增加分支酸浓度等方法可以增加前体物的合成 ④切断进一步代谢 选育色氨酸缺失突变株、色氨酸脱羧酶缺失突变株、色氨酸tRNA合成酶缺失突变主以及不分解利用色氨酸的突变株可以减少色氨酸的消耗，有利于色氨酸的积累 ⑤利用基因工程技术构建色氨酸工程菌株：应用重组DNA技术和分析应用生物学相关的遗传，进行有精确目标的基因操作，改变微生物原有的调节系统，实现目的代谢产物的提高。如：改变代谢流、扩展代谢途径、构建新的代谢途径、及蛋白质工程的应用-对色氨酸操纵子上的结构基因进行定点诱变，解除代谢反馈抑制等。⑥其他标记：选育色氨酸操纵子中弱化子缺失突变型也是积累色氨酸的有效措施。
2，为育种高产的氨基酸产生菌，可采取的措施有哪些？
一。代谢调控：①切断支路代谢 ②解除自身反馈调节 ③增加前体物④切断进一步代谢 ⑤其他标记：选育弱化子缺失突变型 二。利用基因工程技术构建色氨酸工程菌株：应用重组DNA技术和分析应用生物学相关的遗传，进行有精确目标的基因操作，改变微生物原有的调节系统，实现目的代谢产物的提高。如：改变代谢流、扩展代谢途径、构建新的代谢途径、及蛋白质工程的应用-对于色氨酸操纵子上的结构基因进行定点诱变，解除代谢反馈抑制等。三，改变细胞通透性①改变细胞通透性：1.利用微生物缺陷型菌株进行谷氨酸发酵时，限制发酵培养基中生物素的浓度 2,利用生物素过量的糖蜜原料进行谷氨酸发酵时，添加表面活性剂或饱和脂肪酸 3,利用甘油缺陷型菌株进行谷氨酸发酵，限制发酵培养基甘油的浓度 4.利用甘油缺陷型进行谷氨酸发酵，限制发酵培养基甘油的浓度 ②，控制细胞壁的形成 添加青霉素，头孢霉素C等β-内酰胺类抗生素
3，宋文。。。以菌株IS，，，，，，请从代谢调控育种发面，对新菌种为何能提高L-异亮氨酸产率，作出解释？
Met（上标-）|Eth（上标r）蛋氨酸营养缺陷性|蛋氨酸结构类似物抗性突变株，蛋氨酸对Thr的合成途径中关健酶HD有反馈阻遏作用，选育蛋氨酸营养缺陷型和蛋氨酸结构类似物有利于减弱|解除菌株Met对HD的反馈抑制，提高Ile的合成量，进而提高异亮氨酸合成效率； α-AB（上标r）①苏氨酸结构类

似物抗性突变株，既可以解除Thr对苏氨酸合成酶的反馈抑制作用，又可解除因Thr+Lys对AK的反馈抑制，提高Ile前体氨基酸Thr的合成效率②缬氨酸结构类似物抗性突变株，可减弱Ile+Leu+Val对苏氨酸脱氢酶（TD）多价阻遏效应 Leu（上标-）亮氨酸营养缺陷型，促使代谢流更多的流向异亮氨酸合成途径 AEC（上标r)赖氨酸结构类似物抗性，可解除因Thr+Lys对AK的反馈抑制