发酵工程考试题

2、试述发酵过程pH变化的原因是什么？

答：1、基质代谢：（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 2、产物形成：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 3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。

4、PH对微生物细胞的生长和发酵代谢产物的影响有哪些？生产上怎样控制发酵过程的PH? 发酵过程的pH 控制可以采取哪些措施？

答：pＨ值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响有以下几个方面：

①影响酶的活性，当pH值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；

②影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄；③影响培养基中某些组分和中间代谢产物的离解，从而影响微生物对这些物质的利用；④PＨ值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。另外，pH值还会影响某些霉菌的形态。

控制：首先需要考虑和试验发酵培养基的基础配方，使它们有个适当的配比，使发酵过程中的pH值变化在合适的范围内。如果达不到要求，还可在发酵过程中补加酸或碱。过去是直接加人酸(如H2SO4)或碱(如NaOH)来控制，现在常用的是以生理酸性物质(NH)4SO4和生理碱性物质氨水来控制，它们不仅可以调节pH值，还可以补充氮源。当发酵液的pH值和氨氮含量都偏低时，补加氨水，就可达到调节pH和补充氨氮的目的；反之，pH值较高，氨氮含量又低时，就补加(NH)4SO4。此外，用补料的方式来调节pH值也比较有效。

可采取的策施：1）调整培养基组分。2）在发酵过程中进行控制。①添加CaCO3，②氨水流加法③尿素流加法④在补料与pH 没矛盾时，采取补料调pH.⑤在补料与pH有矛盾时，加酸碱调节pH 。

5、pH对发酵过程的影响：1、是微生物细胞原生质膜的电荷发生改变。2、直接影响酶的活性。3、直接影响代谢过程（菌体代谢方向、代谢产物合成）。

影响pH的因素：1、基质代谢。2、产物形成。3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。

导致pH下降的因素：C/N过高；溶氧不足；消泡剂过量、脂肪酸增加；生理酸性物质存在。

7、什么叫染菌，对发酵有什么影响，对提炼有什么危害？对产品质量有什么影响？

答：染菌：发酵过程中除了生产菌以外，还有其它菌生长繁殖

染菌对发酵的影响：发酵过程污染杂菌，会严重的影响生产，是发酵工业的致命伤;造成大量原材料的浪费，在经济上造成巨大损失;扰乱生产秩序，破坏生产计划;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;影响产品外观及内在质量

发酵染菌对提炼的影响：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。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

发酵染菌对过滤的影响: 染菌的发酵液一般发粘，菌体大多数自溶，所以在发酵液过滤时不能或很难形成滤饼，导致过滤困难。即使采取加热、冷却、添加助滤剂等措施，使部分蛋白质凝聚，但效果并不理想.；污染杂菌的种类对过滤的影响程度有差异，如污染霉菌时，影响较小，而污染细菌时很难过滤。由于过滤困难，过滤时间拉长，影响发酵液储罐和过滤设备的周转使用，破坏了生产平衡。染菌发酵液还会因过滤困难而大幅度降低过滤收率，直接影响提炼总收率。

8、不同时间染菌对发酵有什么影响，染菌如何控制？

答:（1）种子培养期染菌：由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势，而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有很少抗生素（产物）。因而它防御杂菌能力低，容易污染杂菌。如在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。

（2）发酵前期染菌：发酵前期最易染菌，且危害最大。原因:发酵前期菌量不很多，与杂菌没有竞争优势；且还未合成产物（抗生素）或产生很少，抵御杂菌能力弱。在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。措施 :可以用降低培养温度，调整补料量，用酸碱调pH值，缩短培养周期等措施予以补救。如果前期染菌，且培养基养料消耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重新接种再用。

（3）发酵中期染菌：发酵中期染菌会严重干扰产生菌的代谢。杂菌大量产酸，培养液pH下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶，产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。措施 :培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，或者抗生素生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐，抑制杂菌。（4）发酵后期染菌：发酵后期发酵液内已积累大量的产物，特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产影响不大。如果染菌严重，又破坏性较大，可以提前放罐。发酵染菌后的措施：染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道。灭菌方法：可通蒸汽灭菌，也可加入过氧乙酸等化学灭菌剂搅拌半小时，才放下水道。否则由于各罐的管道相通，会造成其它罐的染菌，而且直接放下水道也会造成空气的污染而导致其它罐批染菌。凡染菌的罐要找染菌的原因，对症下药，该罐也要彻底清洗，进行空罐消毒，才可进罐。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

9、分析发酵生产中杂菌污染的途径以及一旦发现染菌应采取的挽救措施（试论述国内外抗生素工厂发酵染菌的原因有哪些？）

答：发酵生产中杂菌污染途径包括以下几个方面：

1) 种子带菌。原因主要有：培养基及用具灭菌不彻底；菌种在移接过程中受污染；菌种在培养或保藏过程中受污染等。

2) 无菌空气带菌。杜绝无菌空气带菌，必须从空气净化流程和设备的设计、过滤介质的选用和装填、过滤介质的灭菌和管理等方面完善空气净化系统。

3) 培养基和设备灭菌不彻底导致染菌。原因主要有：原料性状影响灭菌效果；实罐灭菌时未能充分排出罐内空气；培养基连续灭菌时，蒸汽压力波动大，培养基未达到灭菌温度，导致灭菌不彻底而污染；设备、管道存在“死角”。

4) 设备渗漏引起染菌。发酵设备、管道、阀门、的长期使用，由于腐蚀、磨擦和振动等原因，往往造成渗漏。

5) 操作失误和技术管理不善也会引起染菌。如移种时或发酵过程罐内压力跌零，使外界空气进入而染菌；泡沫顶盖而造成污染；压缩空气压力突然下降，使发酵液倒流入空气过滤器而造成污染等等。

发酵生产中一旦发现污染杂菌，应考虑采取以下措施：

1) 首先应尽力寻找染菌的原因和途径，杜绝后患。

2) 同时，对染菌的发酵液要根据具体情况做出处理。例如：发现种子染菌，应立即加热灭菌后废弃，绝对不能将染菌种子接入发酵罐，以免造成更大损失，如果是发现早期染菌，则可采取适当补充营养物，重新灭菌，再接种发酵；如果在