发酵重点1-8

1、发酵工程的基本定义？

发酵工程：是利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程技术体系，是生物工程与生物技术学科的重要组成部分。发酵工程也称作微生物工程，该技术体系主要包括菌株选育与保藏、菌种的扩大生产、微生物代谢产物的发酵生产和分离纯化制备，同时也包括微生物生理功能的工业化利用。

2、提出研发一个发酵新产品的可能路线

发酵生产工艺流程

除某些转化过程外，典型的发酵工艺过程大致可以划分为以下6个基本过程

①用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制；

②培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌；

③扩大培养有活性的适量纯种，以一定比例将菌种接入发酵罐中；

④控制最适的发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物；

⑤将产物提取并精制，以得到合格的产品；

⑥ 回收或处理发酵过程中所产生的三废物质。

3、发酵工业的特点

①常温常压下进行的生物化学反应，条件较温和

②较廉价的原料生产较高价值的产品

③通过生物体的自适应调节来完成，反应专一性强，可以得到较为单一的代谢产物

④可以产生比较复杂的高分子化合物

⑤不受地理、气候、季节等自然条件的限制，可以根据订单安排通用发酵设备来生产多种多样的发酵产品

1、为什么需要进行微生物菌种改良？

①提高目标产物的产量

生产效率和效益！

②提高目标产物的纯度，减少副产物

可有效降低产物分离成本。

③改良菌种性状，改善发酵过程

改变和扩大菌种所利用的原料范围、提高菌种生长速率、保持菌株生产性状稳定、提高斜面孢子产量、改善对氧的摄取条件并降低需氧量及能耗、增强耐不良环境的能力（如耐高温、耐酸碱、耐自身所积累的过量代谢产物）、改善细胞透性以提高产物的分泌能力等。

④改变生物合成途径，以获得高产的新产品

2、你认为菌种筛选过程中最关键的环节是什么？

筛选方法

（1）平皿快速检测法

肉眼可观察的变化。显色法、变色圈法、透明圈法、生长圈法和抑制圈法…

（2）形态变异的利用

（3）高通量筛选(high throughput screening)

3、如果尽量保持菌种不发生退化？

（1）控制传代次数

基因的变化往往发生在复制和繁殖过程中，繁殖越颇繁，复制的次数越多，基因发生变化的机会也就越多。因此应该尽量避免不必要的接种和传代，把传代次数控制在最低水平，以降低突变机率。一般情况下，斜面每移植一代，霉菌、放线菌、芽孢杆菌在低温下可保藏半年左右，酵母可保藏3个月左右，无芽孢细菌可保藏1个月左右。为此，生产菌种每移植一代，最好同时移植较多的斜面，以供一段时间生产之需，这样移植次数就可减少。

（2）选择合适的培养条件

培养条件对菌种衰退有一定的影响，选择一个适合原种生长的条件可以防止菌种衰退。另外，生产上应避免使用陈旧的斜面菌种。

（3）利用不同类型的细胞进行传代

在放线菌和霉菌中，由于它们的菌丝细胞常含有许多核，甚至是异核体，因此用菌丝接种时就会出现衰退和不纯的子代。而孢子一般是单核的，利用孢子来接种，可以达到防止衰退的目的。但是这也必须注意到微生物细胞本身的特点。对构巢曲霉来说，利用它的分生孢子传代易发生衰退而用它的子囊孢子移种则不易退化。

（4）选择合适的保藏方法

采用有效的菌种保藏方法也可以防止菌种的衰退。由于菌种衰退的情况不同，对有些衰退原因还不甚了解，因此要切实解决具体问题，需根据实际情况，通过实验正确地加以运用。

第三章

1、为什么需要进行微生物培养基的优化？

①必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。

②有利于减少培养基原料的单耗，即提高单位营养物质的转化率。

③有利于提高产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。

④有利于提高产物的合成速度，缩短发酵周期。

⑤尽量减少副产物的形成，便于产物的分离纯化，并尽可能减少“三废”物质的产生。

⑥原料价格低廉，质量稳定，取材容易。

⑦所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响，利于提高氧的利用率，降低能耗。

2、除了微生物培养基的各种组成成分，你认为培养基的优化过程中还需要考虑哪些关键的

因素？

（1）菌体的同化能力

（2）培养基对菌体代谢的阻遏和诱导

葡萄糖效应，无机氮源对蛋白酶产生的阻遏

（3）碳氮比对菌体代谢调节的重要性

氮源多，菌体生长旺盛，pH偏高，不利于代谢产物积累；碳源多，易形成较低pH；碳源不足，菌体易衰老和自溶。不同生长阶段对碳氮比的最适要求不一样。一般工业发酵培养基的碳氮比为100：（0.2~2），需根据产物含氮量调整

（4）pH对不同菌体代谢的影响

可用酸碱调节发酵液pH，合理配制培养基可使整个发酵过程中pH处于较为适宜的状态。可流加底物进行pH调节。

3、如果让你优化某一微生物菌种的培养基，你会怎么去做？

①根据以前的经验以及在培养基成分确定时必须考虑的一些问题，初步确定可能的培养基成分；

②通过单因子优化实验确定最为适宜的各个培养基组分及其最适浓度；

③最后通过多因子实验，进一步优化培养基的各种成分及其最适浓度。

正交实验设计

响应面分析方法

遗传算法设计

第四章

1、工业发酵中造成染菌的主要因素有哪些？

种子带菌、空气带菌、设备渗漏、灭菌不彻底、操作失误、技术管理不善…

2、如果发酵中染菌了，你会怎么做？

1）种子培养或种子罐中发现污染。

发酵早期染菌可以适当添加营养物质，重新灭菌后再接种发酵。

2）中后期染菌，如果杂菌的生长将影响发酵的正常进行或影响产物的提取时，应该提早放罐。

3）有些发酵染菌后发酵液中的碳、氮源还较多，如果提早放罐，这些物质会影响后处理提取使产品取不出，此时应先设法使碳、氮源消耗，再放罐提取。

第五章

1.简述种子扩大培养的目的与要求及一般步骤。

答：目的：①接种量的需求。②，菌种活化和驯化。③，缩短发酵时间，保证生产水平。

总结就一句话：为发酵提供高质、高量种子。

要求：①菌种细胞的生长活力强，转种至发酵罐后能迅速生长，延迟期短。