微生物发酵简答题

简答题

1、请简述发酵工程发展史上的四个转折点。

答：第一个转折点：非食品工业；

第二个转折点：青霉素→抗菌素发酵工业；

第三个转折点：切断支路代谢:酶的活力调控,酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏),解除菌体自身的反馈调节, 突变株的应用,前体、终产物、副产物等；近代转折点：基因、动物、海洋

2、请简述20世纪70年代现代生物技术取得的标志性进展有哪些？答：细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物；基因组与基因组功能；细胞大规模培养──微生物、动植物细胞、藻类细胞等。

3、请简述工业化生产对菌种的要求有哪些？

答：能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物；有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强；遗传性能要相对稳定；不易感染它种微生物或噬菌体；生产菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）；生产特性要符合工艺要求。

4、请简述菌种选育与分子改造的目的与方法。

答：目的：防止菌种退化；解决生产实际问题；提高生产能力；提高产品质量；开发新产品。方法：基因突变：自然选育、诱变育种；

基因重组：杂交、原生质体融合、基因工程；

基因的直接进化：点突变、易错PCR、同序法DNA Shuffling等.

5、请简述工业生产对发酵培养基的要求。

答：1.培养基能够满足产物最经济的合成。

2.发酵后所形成的副产物尽可能的少。

3.培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应。

4. 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。

6、请解释在发酵培养基中添加产物促进剂为什么能够提高产量？答：促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方面的。

有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产；也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用；有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。

7、请简述培养基设计的步骤。

答：①根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题，

初步确定可能的培养基成分；

②通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分；

③当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适；的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。

④所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。

9、请简述生产车间种子制备阶段培养基选择的原则。

答：目的：获得一定数量和质量的菌体，因此培养基的选择应首先考虑的是有利于孢子的发育和菌体的生长，所以营养要比发酵培养基丰富。在原料方面：不如实验室阶段那么精细，而是基本接近于发酵培养基，这有两个方面的原因: 一是成本,二是驯化.

10、请简述发酵过程自动控制过程对传感器有何特殊要求？

答：由于微生物培养过程是纯培养过程，无菌要求高，因此对传感器有特殊要求：

插入罐内的传感器必须能经受高压蒸汽灭菌（材料、数据）

传感器结构不能存在灭菌不透的死角，以防染菌（密封性好）传感器对测量参数要敏感，且能转换成电信号。（响应快、灵敏）传感器性能要稳定，受气泡影响小。

11、请简述pH对林可霉素发酵的影响。

答：林可霉素发酵开始，葡萄糖转化为有机酸类中间产物，发酵液pH下降，待有机酸被生产菌利用，pH上升。若不及时补糖、(NH4)2SO4或酸，发酵液pH可迅速升到8.0以上，阻碍或抑制某些酶系，使林可霉素增长缓慢，甚至停止。对照罐发酵66小时pH达7.93，以后维持在8.0以上至115小时，菌丝浓度降低，NH2-N升高，发酵不再继续。

发酵15小时左右，pH值可以从消后的6.5左右下降到5.3，调节这一段的pH值至7.0左右，以后自控pH，可提高发酵单位。

12、请简述发酵过程中污染不同种类和性质的微生物的影响。

答：（1）污染噬菌体：噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也较防治，故危害极大。污染噬菌体后，可使发酵产量大幅度下降，严重的造成断种，被迫停产。（2）污染其它杂菌：有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫，即使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过程的通气搅拌。有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使pH下降，使不耐酸的产品破坏。特别是染芽孢杆菌，由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会反复染菌。

13、为什么蒸汽灭菌时会产生大量泡沫呢？

答：培养基和水的传热系数比空气的传热系数大，如果灭菌时升温

太快，培养基急剧膨胀，发酵罐内的空气排出较慢，就会产生大量泡沫，泡沫上升到发酵罐顶，泡沫中的耐热菌就不能与蒸汽直接接触，未被杀死。

14、为什么工程菌存在生长障碍？

答：重组菌携带外源基因，加重代谢负担，生长缓慢重组蛋白不能分泌到胞外，外源蛋白在菌体内合成后就会造成积累。高表达的外源蛋白尤其是高度疏水性蛋白对菌体有害，对细胞生长有抑制作用，甚至会导致细胞中毒或死亡, 因此工程菌的比生长速率往往远小于宿主菌。

15、试简述发酵工艺优化技术的类别。

答：发酵工艺优化技术可归纳为如下几类：⑴基于微生物反应原理的培养环境优化技术；⑵基于微生物代谢特性的分阶段培养技术；⑶基于反应动力学和人工智能的优化和控制技术；⑷基于代谢通量分析的过程优化技术；⑸基于系统观点的生物反应系统优化技术；⑹基于胁迫条件下微生物生理应答特性的发酵过程优化技术。

16、简述造成不利于发酵的菌种生理状况改变的原因有哪些？

答：基因突变；变异菌株性状分离；诱变的单菌落是由—个以上孢子或细胞形成；菌落由—个孢子或单个细胞形成，但它是多核细胞；单核孢子发生突变时，双链DNA上仅—条链上某个位点发生变化，连续传代；其它因素；菌种保藏不当；生长条件不满足（培养基组成、培养条件）。

17、请简述补料分批发酵的优点有哪些？

答：在这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应；可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件；还可以利用计算机控制合理的补料速率，稳定最佳生产工艺。

18、作为理想消泡剂应具有哪些条件？

答：答：①在起泡液中不溶或难溶；②表面张力低于起泡液；③与起泡液有一定程度的亲和性；④与起泡液不发生化学反应；⑤挥发性小，作用时间长.

19、简述对微生物生长过程进行优化的一般原理。

答：简化、定量化、分离、建模型，最后把分离开的现象重新组合起来。

①反应过程的简化：微生物反应是一个复杂的过程，简化必须保证不损失基本信息，例如将微生物细胞当作黑匣子，其简化的结果是从宏观上通过分析、计算液相中各种浓度变化来间接地反应细胞中发生的代谢反应；

②定量化：分析方法的选择必须要求可以保证测定结果的可用性和代表性能够满足优化的要求。③分离：指在生物过程和物理过程的