发酵工程考试必备简答题.docx

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1、发酵工程考试必备简答题五.简答题 1.菌种保藏的原理与方法？ 答：菌种保藏的方法很多，其基本原理都是根据微生物的生固体培养基，也可以按照用途分为孢子培养基，种子培养基和发酵培养基。 6.什么是一类发酵？二类发微生物酶发酵：微生物具有种类多、产酶品种多、生产容易和成本低 等特点。 微生物代谢产物发酵：初级代谢产物、次级代谢产物。 微生物的转化发酵微生物转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，把 一种化合物转变成结构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 生产特性要符合工艺要求。 12.发酵过程主要分析项目有哪些？ 答：发酵过程主要分析项目如下 ：pH、排气氧、排气CO2和呼吸熵

2、、糖含量、氨基氮和氨氮、磷含量、菌浓度和菌形的除菌。 17.简述CO2影响发酵的机理 答：CO2及HCO3-主要是影响细胞膜的结构。 CO2及HCO3-分别作用于细胞膜不同的位点。 CO2主要作用于细胞膜的脂质核心部位； HCO3-影响细胞膜的膜蛋白。 18.发酵产品的生产特点是什么， 答：发酵产品的生产特点： 一般操作条件比较温和； 以淀粉、糖蜜等为主，辅以少量有机、无机氮源为原料； 过程反应以生命体的自动理生化特性，人为的创造条件，酵？三类发酵？菌体的同化能力 酵类型可分哪几类？） 答：根据产物形成与底物利用的关系，即碳源利用与产物形成速度的关系，将微生物发酵过程分成以下三个类型：第型、第

3、型、第型。 一类发酵：产物形成与底物利用直接相关，为生长联系型，又称简单发酵型，产物直接由碳源代谢而来,产物生成速度的变化与微生物对碳源利用速度的变化是平行的，产物生成与微生物的生长也是平行的。在这些发酵过程中，菌体的生相关的更有经济价值的产物。 态。 生物工程细胞的发酵：这是指利用生物工程技术所获得的细胞，如DNA 重组的“工程菌”以及细胞融合所得的“杂交”细胞等进行培养的新 型发酵，其产物多种多样。 10. 发酵工业培养基设计的基本原则？ 答：要清楚微生物的营养类型； 要调整好营养物质的碳氮比； 要满足微生物生长的理化条件如pH、渗透压等； 11.简述种子质量准则(微生物发酵的种子应具备那

4、几方面条件？发酵工业对工业微生物菌种有哪些要求？)。 答：菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能 迅速生长，迟缓期短。 生理性状稳定。(遗传性能要相对稳定) 菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求。 无杂菌污染(不易感染它种微生物或噬菌体)。 13.简述工业发酵产品的生产工艺流程。 答：培养基制备 无菌空气制备 菌种与种子扩大培养 调节方式进行； 发酵培养 通过化学工程技术分离、提取、精制。 14.什么是正突变？什么是负突变？什么是结构类似物？ 答：生产上所不希望看到的，表现为菌株的衰退和生产质量能合成复杂的化合物如酶、光学活性体等； 能进行一些特殊反应，如官能团导入； 生产产品的生物体本身也

5、是产物，含有多种物质； 生产过程中，需要防止杂代谢的阻遏和诱导， 长、基质的消耗、产物的生成合适的碳氮比， pH的要求。 3.培养基营养成分包括那几类？ 答：培养基的成分包括：能源三个速度都有一个高峰，三高峰几乎同时出现。 二类发酵：产物形成与底物利用间接相关，为部分生长联系型，又称中间发酵型，产物不的下降，这种突变成为负突变。 菌污染； 生产上希望看到的，对生产有利，这种突变成为正突变。 结构类似物：在化学和空间结菌种性能被改变，从而获得新的反应性能或提高生产率。 物质、 碳源物质、氮源物质、是碳源的直接氧化产物，而是无机盐、微量元素、特殊生长菌体代谢的主流产物。它的特构上和代谢的中间物19

6、.生物转化的概念、本质及常相似，因而在代谢调节方面可以代替代谢中间物的功能，但细胞不能以其作为自身的营养物质。 16.简述常用的灭菌方法及使用范围？ 答：常用的灭菌方法有：化学药剂灭菌；射线灭菌；干热灭菌；湿热灭菌；过滤除菌。 化学药剂灭菌：因化学药剂会与培养基的一些成分作用，而且加入培养基后不易去除，所用的转化反应。本科教材上的 答：生物催化又称生物转化因子、前体、促进剂和抑制剂、点是在发酵的第一时期碳源大水分。 4.发酵培养基由哪些成份组成？ 答：碳源 构成菌体和产物的碳架及能量来源 氮源 构成微生物细胞物质或代谢产物中氮素来源的营养物质 无机盐和微量元素 生长因子：微生物生长不可缺少而细

7、胞自身不能合成的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。 水、产物形成的诱导物、前体和促进剂 5.简述培养基的类型有哪些？ 答：培养基的类型有很多，按照组成成分，有合成培养基和天然培养基，按照培养基的状态，可以分为固体，液体和半量消耗用于菌体的迅速增长而产物的形成很少或全无，第二时期碳源大量消耗用于产物的高速合成及菌体的生长。 三类发酵：产物形成与底物利用不相关，为非生长联系型，又称复杂发酵型，产物的生成在菌体生长和基质消耗完以后才开始，与菌体生长不相关，与基质消耗无直接关系，所形成的产物为次级代谢产物。 8.根据操作方式的不同，发酵类型主要分成哪几种？ 答：分批发酵 连续

8、发酵 补料分批发酵 固体发酵 9.简述发酵工程的类型 答：微生物菌体发酵：以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。 是指利用酶或者生物有机体作为催化剂进行化学转化的过程。 生物催化中常用的有机体主要是微生物，其本质是利用微生物细胞内的酶进行催化,促进生物转化的过程。 转化反应有：催化脱氢、氧化、缩合、脱羧、氨化、脱氨化或同分异构作用。 20.发酵工程主体微生物有什么特点？ 答：发酵工程所利用的微生物主要是细菌、放线菌、霉菌和酵母菌 特点：(1)对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。 保持稳定的生产能力。 以不用于培养基的灭菌。 菌种不是病原菌，不产任何毒素和有害的生物活性

9、物质。 即：产生菌及其产物的毒性必须考虑 能在廉价原料制成的培养基上生长，且生成的目的产物产量高，易于 回收。 射线灭菌：因紫外线的穿透力低，所以，仅用于表面消毒和空气的消毒。 干热灭菌：适用于一些要求保持干燥的实验器材和材料 湿热灭菌：是最基本的灭菌方法，使用范围宽泛。 过滤除菌：只适用于澄清流体 (2)有极强的消化能力 酵过程中转化率的大小 (3)有极强的繁殖能力 21.自然界分离微生物的一般操作步骤？工业生产菌的筛选步骤。 答：一般菌种分离纯化和筛选步骤如下： 样品(标本)采取标本材料的预处理培养菌落的选择菌种初筛复筛性能的鉴定菌种保藏 24.什么叫自然选育？自然选32.什么是半连续培养

10、，说明其优缺点。 答：在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液称为半连续培养。某些品种采取这种方式，如四环素发酵 优点 放掉部分发酵液，再补入部分料液，使代谢有害物得以稀释有利于产物合成，提高了总产量。 缺点 代谢产生的前体物被稀很低，培养基因含有大量的有机和无机物质，氧的溶解度比水中还要更低。在对数生长期即使发酵液中的氧浓度达到饱和，若此时终止供氧，发酵液中的溶氧可在几分钟内全部耗尽，使溶氧成为控制因素。 38.临界溶氧浓度、氧饱和度的概念？ 答：临界氧浓度：CCr临界氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。 氧饱和度：发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度 饱和溶氧浓度：在一定温度和压力下，空

11、气中的氧在水中的溶解度。(mol/m3) 39.影响微生物需氧的因素有哪些？ 答：细胞浓度直接影响培养液的摄氧率，在分批发酵中摄氧率变化很大，不同生长阶段需氧不同，对数生长后期达最大值。培养基的成分和浓度显著影响微生物的摄氧率，碳源种类对细胞的需氧量有很大影响，一般葡萄糖的利用速度比其他的糖要快。 41.如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平？ 答：一般认为，发酵初期较大术-天然发酵， 第一代的微生物发酵技术-纯培养技术的建立， 第二代微生物发酵技术-深层发酵技术 第三代微生物发酵技术-微生物工程 45.培养基设计的一般步骤？ 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

12、基成分； 通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分； 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。 46.诱变育种的一般步骤. 导致的发酵过早结束的缺点。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。发酵基质和缓冲液等。 50.补料过多或过少对发酵有什么影响？ 答：投料过多造成菌体细胞大量生长，无法稳定的产生发酵产物，导致菌体生产力下降，同时改变发酵液流变学性质。如果补料过少,则使菌体过早进入衰退期

13、，引起菌体衰老和自，同样使生产力下降。 51.什么是种子扩大培养，其任务是什么？ 育在工业生产中有哪些意义？ 释，提取的总体积增大 答：自然选育就是不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程。 自然选育在工业生产上的意义：自然选育可以有效地用于高性能突变株的分离。然选育虽然突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施。 25.什么是生理性酸性物质？什么是生理性碱性物质？ 33.分批培养的特点是什么？ 答：操作简单，发酵液中的细胞浓度、基质浓度和产物浓度均随时间而不断变化。就细胞的浓度的变化而言，在分批培养中要经历延迟期、对数生长期、减速期、稳定期和衰亡期各阶段。 34.连续培养的优点

14、是什么？ 答：1）可以提高设备的利用率答：诱变育种包括：答：种子扩大培养是指将诱变，筛选 诱变：以合适的诱变剂处理大量均匀分散的微生物细胞悬浮液，在引起绝大多数细胞致死的同时，使存活个体中DNA结构变异频率大幅度提高。 筛选：用适宜的方法淘汰负效应变异株，选出极少数性能优良的正变异株，以达到培养优良菌种的目的。 47.什么是菌体的生长比速？产物的形成比速？基质的消耗比速？维持消耗？ 答：菌体的比生长速率：单位重量的菌体瞬时增量 保存在砂土管、冷冻干燥管中处休 眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。 种

15、子扩大培养的任务： 现代的发酵工业生产规模越来越大，每只发酵罐的容积有几十立方米甚至几百立方米，要使小小的微生物在几十小时的较短时间内，完成如此巨大的发酵转化任务，那就必须具备数量巨大的微生物细胞才答：经微生物生理作用和单位时间产量，只保持一个后能形成酸性物质的营养物叫生理酸性物质，若菌体代谢后能产生碱性物质的营养物称为生理碱性物质 26.什么是前体？前体添加的方式？ 答：前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。前体使用时普遍采用流加的方法。 27.什么是生长因子？生长因子的

16、来源？ 答：凡是微生物生长不可缺少而细胞自身不能合成的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、期的稳定状态， 2）发酵中各参数趋于恒指，便于自动控制， 3）易于分期控制，可以在不同的罐中控制不同的条件。 35.什么是连续培养？什么是连续培养的稀释率？ 答：由于新鲜培养基不断补充，的通风和搅拌而产生过大的剪所以不会发生营养物的枯竭，另一方面，发酵液不断取出，发酵罐内的微生物始终处于旺盛的指数生长期，罐内细胞浓切力，对菌体的生长有时会产生不利的影响，所以有时发酵初期采用小通风，停搅拌，不但有利于降低能耗，而且在工度X、比生长速率、以及t, 艺上也是必须的。但是通气增pH等都保持恒定。 稀释率(D):补料速

17、度与反应器体积的比值(h-1) 36.解释连续培养富集微生物的原理？ 答：菌的积累速率=生长速率-大的时间一定要把握好。 42.氧的供需研究与反应器设计与放大的关系？ 答：发酵过程放大困难的原因就在放大时不可能同时做到几何相似、流体运动学相似和流体动力学相似，当在小试研究时某一个对生产产生影响的重要因素没有被观察到，而这个因素恰恰在放大时成为关键因子时，就会造成整个发酵过程=/x；单位为1/h，行。 其中x菌体浓度 产物的形成比速：单位时间内单位菌体形成产物的量 52.什么是发酵热，包括哪几类？影响发酵热的因素有哪些？ 答：发酵热：就是发酵过程中=/x,；单位为1/h，释放出来的净热量。 其中

18、p产物浓度 基质的比消耗速率:单位时间内单位菌体消耗基质的量 由产热因素和散热因素两方面决定。净热量是指各种产生的热量和各种散失的热量的代数嘧啶、维生素等均称生长因子。 流出速率,调节培养基,使目的有机氮源是这些生长因子的重要来源 29.什么是理论转化率？什么是实际转化率？ 答：理论转化率是指理想状态下根据微生物的代谢途径进行物料衡算，所得出的转化率的大小。实际转化率是指实际发菌的流出速率生长速率,就起到富集作用 37.为何氧容易成为好氧发酵的限制性因素？ 答：氧是需氧微生物生长所必需的。氧往往容易成为控制因素，是因为氧在水中的溶解度 =/x；单位为1/h，和。发酵过程中产生的热量主其中s底物

19、浓度 要包括 生物热Q生物:产生菌分解基质产生热量， 搅拌热Q搅拌:机械搅拌产生热量等； 的失败(供氧、混合、剪切）。 49.发酵过程为什么要补料？43.微生物工程有几个发展阶段？ 答：传统的微生物发酵技补些什么？ 答：在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而辐射热Q辐射:散失的热量主要包括罐壁散热； 蒸发热Q蒸发改变为轴向流动，促使液体激烈翻动，增加溶氧速率。 消泡器作用：将泡沫打碎。 连轴器作用：使上下搅拌轴成牢固的刚性连接。 轴封作用：使固定的发酵罐与转动的搅拌轴之间能够密封，防止泄漏和杂菌污染。 :水分蒸发、空气排气带走热量等。 发酵热引起发酵液的温度上升。发酵热大，温度上升快

20、，发酵热小，温度上升慢。 53.说明溶氧测定的意义。 答：溶氧测定：溶解氧作为环境因素对微生物反应有直接影响；溶氧可作为发酵中氧是否足够的度量；溶氧可作为发酵中间控制的手段之一；溶氧可作为考察设备，工艺条件的指标之一。 54.机械搅拌自吸式发酵罐优缺点是什么？ 答：主要优点是：节约空气净化系统中的空气压缩机、冷却器、油水分离器、空气储罐、总过滤器等设备，减少厂房占地面积；减少发酵设备投资30%左右；设备便于自动化、连续化，降低劳动强度，减少劳动力；设备结构简单，溶氧效率高，操作方便。 缺点是：由于罐压低，在某些发酵中，容易引起染菌。 56.按氧气需求，发酵罐分几种；按能量输入方式，好氧发酵罐可分为几类？ 答：按氧气需求，发酵罐分为：厌氧发酵罐和好氧发酵罐 按能量输入方式，好氧发酵罐可分为三类：内部机械搅拌型、外部液体搅拌型和空气喷射提升式发酵罐。 57.机械搅拌发酵罐主要包括那些部件？ 答：包括罐身、搅拌器、挡板、冷却装置、空气分布装置、轴封等 58.搅拌器、挡板、消泡器、连轴器、轴封等的作用是什么？ 答：搅拌器作用： 将空气打碎成小泡，增加气-液接触界面，提高氧的传质速率。 使发酵液充分混合，液体中的固形物质保持悬浮状态。 挡板作用：克服搅拌器运转时液体产生的涡流，将径向流动