发酵

发酵工程

绪论

1.代谢控制发酵技术是应用生物化学代谢知识和遗传学理论选育微生物诱变株，从而调控

微生物代谢，大量积累目标发酵产物。

2.发酵工业的特点：

（1）发酵过程一般是在常温常压下进行的生化反应反应安全，要求条件较简单。

（2）可用较廉价原料生产较高价值产品。

（3）反应专一性强。

（4）能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰。

（5）发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。

（6）菌种是关键。

（7）发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件限制。

3. 发酵过程的反应速率：实际上是酶反应速率，酶反应是有一个最适最适反应温度低于最适温度，反应速率随温度的升高而增加。高于最适反应温度时，发酵速率随温度的升高而降低。（酶的热失活是累积性的）

4. 发酵工业的发展趋势及应用前景：

⏹基因工程的发展为发酵工程带来新的活力。

⏹采用发酵技术进行高等动植物细胞培养，具有诱人前景。

⏹不断开发和采用大型节能高效的发酵装置，

⏹计算机自动控制将成为发酵生产控制的主要手段。

⏹强调代谢机理与调控研究，使微生物的机能得到进一步开发。

⏹生态型发酵工业的兴起：清洁生产。

⏹再生资源的利用。

⏹混合菌发酵强调微生物群落与功能研究，提高发酵效率。

第二章工业发酵菌株

1.生长圈法：将待测菌涂布于含高浓度的工具菌（营养缺陷型）并缺少所需营养物的平板

上进行培养，若某菌株能合成平板所需的营养物，该菌株的菌落周围便会形成一个浑浊的生长圈。

2.发酵工业随军中有哪些要求？

1）、培养基原料来源广、廉价，且生成的目的产物的产量高；

2)、生长较快，发酵周期短；

3)、培养条件易控制；

4)、抗噬菌体及杂菌能力强；

5)、菌株不易变异退化；

6)、对设备放大的适应性强；

7)、菌体本身不能是病原菌

3.简述发酵工业微生物种子扩大培养过程。

1）将砂土或冷冻干燥管中的种子接种到斜面培养基中进行活化培养。

2）将生长良好的斜面孢子或菌丝转种到扁瓶固体培养基或摇瓶液体培养基中扩大培养，

完成实验室种子制备。

3）将扩大培养的孢子或菌丝体接种到一级种子罐，制备生成用种子，如果需要，可将一级种子再转种到二级种子罐进行扩大培养，完成生产车间种子制备。

4）制备好的种子转种至发酵罐进行发酵。

4.接种量是移入种子液的体积与接种后培养液体积的比值被称为接种量。

5.斜面低温保藏法：将菌种接种在适宜的斜面培养基上，待菌种生长完全后，置于4℃左右的冰箱冷藏，每隔一定时间（1-3月），再转接入新的斜面培养基上，适用于细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等大多数微生物菌种的短期保藏及不宜用冷冻干燥保藏的菌种。

6.在诱变育种过程中，如何选择出发菌株

1.)选择纯种

2.)平均发酵单位要高，且发酵单位的波动幅度不同，摇瓶间所测得结果的最高值和最低值之差要小。

3.)有良好的代谢特性

4.)选择对诱变剂敏感的菌株。

7选用多个出发菌株进行诱变收效较较快。

（1）发酵能力比较强（2）选择对数生长期的

8最后一级的种子培养基成分要接近于发酵培养基，以缩短迟滞期。

第三章

1.发酵培养基的特点是什么？

1）单培养基能够生产最大量的目的产物

2）能够使目的产物的合成速率最大化

3）能够使副产物合成的量最少

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氧发酵中的通气搅拌性能以及发酵产物的后处理等

2.生长因子：凡是微生物生长不可缺少的微量有机物都成为生长因子（又称生长素），包括氨基酸、嘌呤、嘧啶和维生素等，凡是缺少合成生长素物质的微生物（既缺少了合成生长素过程中的某种酶），统称为营养缺陷型。

3.合成培养基：是合成培养集中的原料其化学成分分明、稳定，培养基营养单一、价格较高，不适合用于大规模工业生产。

4.设计发酵培养基应遵循的原则有哪些？

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换率。

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，便于产物分离纯化。

6)、原料价格低廉，质量稳定，取材容易。

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

8)、有利于产品的分离纯化，并尽可能减少“三废”物质。

5.培养基用的钾、镁、锌、铁盐，应采用他们的氯化物而不是硫酸盐？（错）

第四章发酵工业的无菌技术

1灭菌时杀死微生物的活化能，大于培养基成分破坏的活化能随温度的上升，比死亡速率常

数增加倍数要大于培养基成分分解的速率，提高温度对于杀死微生物的反应更有效，因此在培养基灭菌的时候采用高温快速灭菌法。

2分批灭菌：又称实罐灭菌（实消），将配置好的培养基放在发酵罐，加压灭菌锅及其它容器中，通入水蒸气将培养基和所用设备仪器灭菌的操作过程。

3什么是染菌？对发酵有什么影响？

染菌：在发酵过程中，生产菌以外的其他微生物侵入了发酵液，从而使发酵过程失去了真正意义上的纯种培养。

影响：（1）染菌使基质或产物因杂菌的消耗而损失，生产能力下降；

（2）杂菌产生的一些代谢产物，使产物的提取和分离变得困难，产品的质量下降；

（3）杂菌大量繁殖会改变pH值，从而使反应发生异常变化；

（4）杂菌可能会分解产物；如果发生噬菌体污染，微生物被裂解，而使生产失败。4在硫酸双氢霉素发酵生产中，发酵罐的公称容积为50m3，装料系数为0.80，在培养基实罐灭菌之前，含菌量为2×107个耐热细菌芽孢/ml，拟采用121℃水蒸气作实罐灭菌（121℃的灭菌速度常数为1.8min-1），设灭菌失败的概率为1/1000，试计算灭菌所需的时间

1.发酵液时间：50×0.80×106=4×107=A

2.发酵液含菌量（个/罐）：A×2×107=B

3.灭菌时间：t=2.303/k×lgN0/N t=2.303/1.8×lgB/0.01=22.9min-1

5简述主要染菌现象

（1）菌体体形差异大

（2）生长慢

（3）pH变化异常

（4）溶氧水平异常

（5）泡沫过多

（6）菌体浓度异常

6连续灭菌技术使用于大规模发酵生产，可减少培养基的营养损失（对）

7在设计大规模生产化发酵过程中，在选择培养基的灭菌工艺时，要尽量采用连续灭菌操作，以减少营养损失。对

8在灭菌过程中，活菌数逐渐减少，既微生物死亡速率与任一瞬间残存的活菌数成正比，这一规律被称为对数残留定律。

9在培养基灭菌时，灭杀微生物的活化能要大于破坏培养基营养成分的活化能，随温度的上升，与培养基营养成分分解速率的增加相比，杂菌的死亡速率增加的更快，因此，工业上采用高温快速灭菌。

10湿热灭菌时利用饱和水蒸气冷凝时放出大量的冷凝热对培养基和设备进行灭菌，灭菌条件121℃（表压0.1MPa）水蒸气，维持30min。

11在培养基湿热灭菌过程中，温度每升高10℃时，对耐热芽孢的灭菌速度增加的倍数可达到8-10倍，对营养体细胞则更高。

12试确定效果好，成本低的发酵废气安全处理措施

废气在浓碱液内鼓泡处理后，再排向大气。

13试分析培养基连续灭菌工艺的主要优缺点

（1）提高产量，设备利用率高；

（2）与分批灭菌比较，培养液受热时间短，培养基中营养成分破坏较少；

（3）产品质量较易控制，蒸汽负荷均衡，操作方便；

（4）降低了劳动强度，适用于自动控制。