北化生物工艺学问答题与答案1

简述微生物的特点及其应用于发酵的优势。

1. 种类多，分布广。目前微生物种类在10 万种以上，具有多种代谢方式。在生化过程中积累

不同种类的代谢产物，用于多种发酵工业的生产，产品丰富，如（。。。。）。营养谱极

广，生长要求不高，繁殖快，自然界分布极广，适宜生产研究就地区取材。

2. 高面积- 体积比，代谢能力强。其比表面积相当大，利于微生物与环境进行物质、能量、信

息交换，具有高代谢速率。其代谢强度高于高等动物千、万倍。

3. 生长迅速，繁殖快。微生物具有最快的繁殖速度，在工业上有重要意义。适宜条件下能达到

几何级数增殖。

4. 适应性强，容易培养。代谢灵活，酶系可受诱导，以适应环境变化。其诱导酶可占蛋白的

10%。故其可耐高温、低温、盐高盐，高酸碱、干燥、辐射、毒物等极端环境。

5. 易变性。诱变剂容易使其遗传物质变异，改变代谢途径，产生新菌种。而次特性对菌种保

藏、发酵等过程产生不利影响。

用于发酵的优势：不需高温设备，利用原料比较粗放，主要采用低廉的农副产品，不需特殊催化剂、副产品少，无毒性。

常用工业微生物的种类有哪些？每种列举三个典型，并说明其主要产品。

1 细菌，醋杆菌属有醋化醋杆菌（食醋），巴氏醋杆菌（食醋）。弱氧化醋杆菌（山梨糖、

酒石酸等）。

乳杆菌属：德式乳杆菌（左旋乳酸）

芽孢杆菌属：枯草芽孢杆菌（a -淀粉酶，蛋白酶，诱变后生产肌苷，鸟苷）

梭菌属：丙酮丁酸梭菌（丙酮丁醇）

大肠杆菌：（天冬氨酸，缬氨酸，苏氨酸，）

产氨短杆菌：（辅酶A）

2 放线菌，链霉菌属：灰色链霉菌（链霉素），金色链霉菌（金霉素），红霉素链霉菌（红

霉素）

小单孢菌属：绛红小单胞菌（庆大霉素），棘孢小单孢菌（庆大霉素）。

3 霉菌，曲霉属：黑曲霉（酸性蛋白酶，淀粉酶，果胶酶）米曲霉（糖化淀粉酶，蛋白酶）。黄

曲霉（液化淀粉酶）

青霉属：产黄青酶（青霉素，葡萄糖氧化酶，柠檬酸，维C）,桔青霉（桔霉素，脂

肪酶等），娄地青霉（干酪，天冬氨酸，谷氨酸，丝氨酸）根酶属：黑根霉（果胶酶），

米根霉（酒曲，乳酸），华根酶（液化淀粉酶）红曲霉属：红曲霉（淀粉酶，麦芽糖酶）

4 酵母菌：酵母属：啤酒酵母（啤酒，面包，饮料）。

裂殖酵母属，发酵糊精，菌粉。

假丝酵母属：产朊假丝酵母（饲料、蛋白质），解脂假丝酵母（发酵煤油。石油脱

蜡）

毕赤酵母（固醇、苹果酸、）汉逊氏酵母（乙酸乙酯）球拟酵母属（多元醇，氧化烃

类）

红酵母属（产脂肪）

简要说明微生物诱变育种的操作步骤：

1. 出发菌株的选择：①自然界分离的野生菌株②通过生产选育，自发诱变的菌株③已经诱变的

菌株。高产菌可先进行杂交再作为出发菌株

2. 菌悬液制备：使细菌同步生长，悬液经玻璃珠打散，并用脱脂棉过滤。处理细菌的

营养细胞，对数期。霉菌、放线菌用刚成熟的孢子悬浮液。

3. 前培养：在添加嘌呤、嘧啶或酵母膏的培养基中培养20-60min 。

4. 诱变剂：物理诱变剂：各种射线，紫外线使DNA断裂，DNA分子经行交联。化学诱

变剂：EMS亚硝基胍，亚硝酸，特异性与某些基团反应，引起物质损伤和代谢途径改变。

5. 变异菌株的分离和筛选：1)初筛：①根据变异形态：菌落形态与生产能力有直接相

关性，根据其性状与色泽与亲本的不同，作为定性指标，直接在培养基上筛选。

②根据平板直接反应：代谢产物与指示物作用后的透明圈或变色圈大小，常用的有：纸片

显色、透明圈、琼脂片、浓度梯度法。

2)营养缺陷型筛选：诱变后，中间培养 (减少分离子产生，完全培养基培养过夜) ，淘

汰野生型(抗生素法，菌丝过滤，差别杀菌、饥饿法，浓缩缺陷菌株) ，检出营

养缺陷型(逐个测定、夹层平板法，限量营养法，影印法) ，确定生长谱。

经筛选后，进行发酵实验，检查生产性状，再结合其他因素，可进行生产或进一步诱变。

四. 比较传统诱变育种技术、原生质技术和重组DNA技术三种育种方法各自的优缺点。

传统诱变育种优点：提高菌株生产能力，改进产品质量，扩大品种，简化工艺。速度快，收效显著，方法简便。

缺点：缺乏定向性，工作量大，诱变因素对菌种作用不明，进一步提高产量困难。

原生质技术优点：①没有细胞壁障碍，诱变效率高。②融合两亲株基因组之间能发生多次交换，产生多种重组子③融合重组频率高，明显高于常规杂交④适于与其他育种技术结合，以获得最优菌株⑤可钝化一方亲株⑥细胞易于经行遗传转化。

体外DNA重组技术优点：①可以从复杂的DNA分子中获得单独的DNA片段②可以大量纯化基因片段及产物③可以在大肠杆菌中研究来自其他生物的基因④可以在高等动植物细胞中发展建立这种系统。

缺点：表达不稳定，基因易丢失，或不表达，且与宿主的影响关系不明确。

五菌种保藏的方法有哪些？简述冷冻干燥法的主要步骤。

菌种保藏的基本目的是使菌种不死亡,不被污染,不发生或少发生变异,更进一步可利用现代生物技术构建种质基因文库和DNA文库,对微生物种质资源进行分子水平的保护、保藏

和研究。其原理都是创造一个抑制细胞代谢的环境,如低温,干燥, 缺氧, 营养缺乏等。

至今保藏方法有20 多种, 从总体上可分为 4 大类：传代法、干燥法、冷冻法及冷冻干燥法。具体细分为：斜面保藏法，穿刺保藏法，干燥保藏法，悬液保藏法，冷冻干燥保藏法，液氮保藏法，低温保藏法，石蜡油封存保藏法，沙土管保藏法，菌丝速冻保藏法。

冷冻干燥法是目前保藏技术领域研究最多并应用最为广泛的一种方法。其主要步骤：

(1)安瓿管的准备：安管形状不一，内径一般为8~10mm长度不小于100mm先用毛细管加入洗涤液浸泡过夜，第二天用蒸馏水洗净后干燥，瓶口加脱脂棉塞用纸包好，在121 C 灭菌30分钟后，再在60 C烘箱中干燥。

( 2)收集菌种：将少量分散剂加入斜面，轻轻刮下菌苔或孢子，注意不要划破斜面而带入培养基，制成均匀的悬液。在无菌条件下，用毛细滴管加入到灭菌好的安管中，每个安管装量约为0.1~0.2ml ，通常加入3或4滴即可。

(3)冷冻：装入悬液的安管应在-30 C立即冷冻。

(4)真空干燥：冷冻结束后，立即启动真空泵，在15min内使真空度达到66.661Pa。随着真空度升至13.3322Pa以上，可以升高板箱的温度，使小箱内的温度升至25~30C。此时

由于升华还在继续，样品不会融化而能达到干燥的目的。干燥完毕后，关闭真空泵、排气、

取出安管将管颈拉细，再装在多孔管道上抽真空和融封。

（5）安管的融封：在第二次抽真空情况下，在多孔管道上进行。融封是在棉塞下部安管已拉细处。