前6章思考题 解答

1.发酵工程的发展大致可分为那几个阶段？每个阶段的技术特点是什么？ 1）自然发酵时期：产品是粗制品，酒、酱、醋等

2）纯培养时期：发明啤酒酵母纯培养，实现啤酒大规模工业化生产 3）通风搅拌发酵时期：以青霉素为代表的现代发酵工业

4）代谢控制发酵时期：以谷氨酸为代表的代谢控制发酵方式 5）基因工程时代：工程菌

2.简述深层液体发酵生产的一般工艺流程。

3.发酵工业菌种应具备那些特点？

1）菌种生长繁殖能力强，具有在较短的发酵周期内产生大量有价值的发酵产物的能力； 2）菌种的发酵培养基应价格低廉、来源充足、被转化的产品效率高；

3）发酵完成后，非目标代谢产物少，且产品相对容易分离，下游技术能用于规模化生产； 4）菌种的培养条件易于控制，并且有抗噬菌体感染能力； 5）菌种的遗传稳定，不易变异和退化；

6）菌种不是病原菌，不产生任何有害的生物活性物质和毒素。

4.什么是选择培养基？它在菌种筛选中有何应用价值？试举例说明选择培养基的筛选原理？

选择培养基 elective medium 从微生物群中选择具有特定表型的细胞．使之进行繁殖所用的培养基，称为选择培养基。

能直接用于分离目标菌，且可利用它的特性对目标菌进行初步筛选。选择性培养的方法主要有两种，一是利用待分离的微生物对某种营养物的特殊需求而设计的，如：以纤维素为唯一碳源的培养基可用于分离纤维素分解菌；用石蜡油来富集分解石油的微生物；用较浓的糖液来富集酵母菌等；二是利用待分离的微生物对某些物理和化学因素具有抗性而设计的，如分离放线菌时，在培养基中加入数滴10％的苯酚，可以抑制霉菌和细菌的生长；在分离酵母菌和霉菌的培养基中，添加青霉素、四环素和链霉素等抗生素可以抑制细菌和放线菌的生长；结晶紫可以抑制革兰氏阳性菌，培养基中加入结晶紫后，能选择性地培养G－ 菌；7.5％NaCl可以抑制大多数细菌，但不抑制葡萄球菌，从而选择培养葡萄球菌；德巴利酵母属中的许多种酵母菌和酱油中的酵母菌能耐高浓度(18％～20％)的食盐，而其他酵母菌只能耐受3％～11％浓度的食盐，所以，在培养基中加入15％～20％浓度的食盐，即构成耐食盐酵母菌的选择性培养基。

5.简述自然界分离微生物的一般操作步骤。

6.设计一个从自然界中筛选高温淀粉酶生产菌的实验方案，并说明步骤极其基本原理。

真菌α—淀粉酶的最适作用温度为55℃左右，超过60℃开始失活；

细菌α—淀粉酶最适作用温度高（中温α—淀粉酶70～80℃，耐高温α—淀粉酶为95～105℃）。

设计采用选择地点：

设计前处理方案： 设计特定的选择培养基： 初筛选择标准： 复筛方法及标准：

7.什么是培养基？简述发酵培养基的特点和要求。

培养基（Medium）是供微生物生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）以及维生素和水等。 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，提高单位营养物质的转化率； ③有利于提高产物浓度，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； 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； ⑧有利于产品的分离纯化，并尽可能减少产生“三废”物质。

8.什么是生长因子？

它是一类对微生物正常生活所不可缺少而需要量又不大，但微生物自身不能用简单的碳源或氮源合成，或合成量不足以满足机体生长需要的有机营养物质。主要包括：维生素、氨基酸、碱基等。

9.工业发酵培养基常用的碳源有那些？常用的糖类有那些，各自有何特点？

无机含碳化合物：如CO2和碳酸盐等。

有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、麸皮、米糠等；饴糖；单糖）

脂类

醇类 有机酸 烃类

芳香族化合物

各种含氮的化合物

特点：速效碳源、迟效碳源

10.常用的无机氮源和有机氮源有那些？简述各类氮源在发酵培养基中的作用。

无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、 氨、N2等；

有机氮：蛋白质及其降解产物（如胨、肽、氨基酸等）、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆等。

从速效氮源、迟效氮源分析。

11.举例说明培养基设计的方法与步骤？ 四个原则：

1） 目的明确（根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基）培养什么微生物、获得什么产物、用途； 2） 营养协调

营养协调(注意营养物的浓度和配比，特别是碳氮比C/N比)； 3） 物理化学条件适宜: pH、 渗透压和水活度、氧化还原电位； 4） 原料来源的选择

a.经济节约原则:以粗代精、以废代好、以简代繁 b.原料来源要广泛

c.原料要易处理，处理成本要低

d.原料处理后，废物、废液、废气要少

①查阅资料及理论计算方法，初步确认可能的培养基组分；

②单因子优化实验确定最为适宜的各培养基组分极其最适浓度；

③最后通过多因子实验，进一步优化培养基的各组分极其最适浓度。

12.染菌对发酵有什么危害，对产物提取有什么危害？

若产酸杂菌的污染，在发酵液中产生大量的有机酸，使生产菌菌丝体大量自溶，发酵液黏度增大，发酵液过滤困难，将严重影响产物的提取收率和产品质量。

如果污染杂菌的发酵液中有较多的蛋白质杂质时，对发酵后处理过程中采用溶媒萃取的提取工艺非常不利，使水相和溶媒之间极易发生乳化，很难使水相和溶剂相分离，从而严重影响产物的提取收率。

13.简述染菌的检验方法。

目前常用于检查是否染菌的无菌试验方法主要有： 显微镜检查法；

肉汤培养法；

平板（双碟）培养法；

发酵过程的异常观察法（如溶氧量）等。

14. 影响培养基灭菌效果和灭菌时间的因素有那些？

微生物种类：不同的微生物k值不同。

初始菌量：在保持N值不变的前提下，t 与初始菌量N0的对数成正比。 培养基成份：油脂、蛋白质增加微生物的耐热性。 传热与混合状况：影响受热均匀度。

培养基中固体颗粒的存在影响热穿透。

蒸汽中空气的存在降低蒸汽分压和灭菌温度。 pH：酸性pH下可加快微生物热死速率

15. 空气除菌需要注意的主要事项？

a.设计合理的空气预处理设备，选择合适的空气净化流程，以达到除油、水和杂质的目的。

b.设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高的过滤介质。

c.保证进口空气清洁度，减少进口空气的含菌数。方法：① 加强生产场地的卫生管理，减少生产环境空气中的含菌数；② 正确选择进风口，压缩空气站应设上风口；③ 提高进口空气的采气位置，减少菌数和尘埃数；④ 加强空气压缩前的预处理。

d.降低进入空气过滤器的空气相对湿度，保证过滤介质能在干燥状态下工作。方法： ① 使用无润滑油的空气压缩机； ② 加强空气冷却和去油去水； ③ 提高进入过滤器的空气温度，降低其相对湿度。

16.细菌、放线菌及霉菌常用接种量分别是多少？ 细菌： 1.5%—5%

放线菌：1.5%—5% 霉菌： 10%—20%