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4、灭菌质量
培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑制微生物生长，使种子菌丝自溶，产生大量泡沫，加消泡剂也无效。 影响1) 泡沫过多，升到罐顶从轴封渗出，易造成染菌2)使发酵罐装填系数减少，降低了设备利用率3)影响通风搅拌正常进行，影响氧的传递，妨碍菌的呼吸；4) 增加菌群的非均一性，微生物随泡沫漂浮；5)造成产物的损失；6) 加入消泡剂给下游提取工序带来困难。有益之处:气体分散，增加气液接触面积。 控制：泡沫的控制，可以采用三种途径：①调整培养基中的成分(如少加或缓加易起泡的原材料)或改变某些物理化学参数(如pH值、温度、通气和搅拌)或者改变发酵工艺(如采用分次投料)来控制，以减少泡沫形成的机会。但这些方法的效果有一定的限度；②采用机械消泡或消泡剂消泡这两种方法来消除已形成的泡沫；③还可以采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。对已产生的泡沫工业上采用机械消泡或者加消泡剂的方法。
27、泡沫产生规律：1、通气量越大，搅拌越剧烈，则产生的泡沫越多。2、培养基中蛋白质含量越多，发酵液的粘度、浓度越大，则生成的泡沫稳定性就越高。3、菌体旺盛生长时，产生的泡沫多，当发酵液中营养基质被菌体大量消耗时，浓度下降，则气泡的稳定性也减弱，在发酵后期，伴随菌体的自溶，使发酵液中蛋白质浓度又上升，则发酵液的起泡性又增强。 29、作为理想消泡剂应具有哪些条件？
答：１.在起泡液中不溶或难溶；２.是表面活性剂表面张力低于起泡液，消泡作用迅速、效率高。３.与起泡液有一定程度的亲合性；４.与起泡液不发生化学反应；５；挥发性小，作用时间长。不干扰活性氧、ＰＨ等测定仪的使用，不影响氧的传递。来源方便、价格便宜，不会在使用和运输中引起任何危害，能受高温灭菌，对各物均无影响。
30、选择消泡剂的依据：①表面活性剂，具有较低的表面张力，消泡效果明显。②对气-液界面的散布系数必须足够大，才能迅速消泡,与起泡液有一定程度的亲和性。③无毒害性，对人、畜无害，不被微生物同化，对菌体生长和代谢无影响，不影响产物的提取和产品质量。 ④不干扰各种测量仪表的使用；不干扰溶解氧、pH等测定仪表使用，最好不影响氧的传递。⑤在水中的溶解度较小，以保持持久的消泡性能。⑥来源方便，使用成本低。 31、消泡剂的种类、性能和应用范围：
天然油脂：玉米油、米糠油、豆油、棉子油、鱼油及猪油等（豆油是红霉素的前体，鱼油是螺旋霉素的前体）
聚醚类：聚氧丙烯甘油和聚氧乙烯氧丙烯甘油(又称泡敌)。（用于四环素发酵效果很好，相当于豆油的10~20倍）
高碳醇、脂肪酸和酯类：如十八醇、聚二醇 （在水体系里是有效的消泡剂） 硅酮类（聚硅油类） ：最常用的是聚二甲基硅氧烷，也称二甲基硅油。
聚二甲基硅氧烷及其衍生物 ：适用于放线菌和细菌发酵 （单独使用效果差，常与分散剂（微晶二氧化硅）一起使用）
羟基聚二甲基硅氧烷 ：曾用于青霉素和土霉素发酵 氟化烷烃：具有极其小的表面能
32、发酵过程中溶解氧受哪些因素的影响？
答：（1）搅拌。（2）温度 （3）发酵液浓度 （4）培养基 （5）气体组成成分。发酵前期：由于微生物大量繁殖，需氧量不断大幅度增加，此时需氧超过供氧，溶氧明显下降；发酵中后期：溶氧浓度明显地受工艺控制手段的影响，如补料的
数量、时机和方式等；发酵后期：由于菌体衰老，呼吸减弱，溶氧浓度也会逐步上升，一旦菌体自溶，溶氧就会明显地上升 。
33、溶氧对发酵有何影响。提出几种有效提高溶氧的方法。
答：溶氧对发酵的影响：氧是好氧微生物生长和代谢产物生成所必需，微生物只能利用溶解在发酵液的溶解氧，而氧难溶于水，培养基中贮存的氧量很少； 【纯氧溶纯水，1.26mmol/L；空气氧溶纯水，0.25mmol/L；培养基更低】，高产株和加富培养基的采用以及发酵周期的缩短， 加剧了对氧的需求；形成产物的最佳氧浓度和生长的最佳氧浓度有可能是不同的；发酵罐中氧的吸收率很低；若加大通气量会引起过多泡沫；消泡剂的使用不利于氧的溶解。
提高溶氧的方法： 1.增大通风量。2.提高转速。3增加罐压。4改善发酵液的理化性质5优化空气中氧的含量6加入传氧中间介质 34、论述溶解氧控制的意义
.答：在发酵过程中，控制溶解氧浓度具有重要意义，表现在以下方面： 1) 在发酵过程中，微生物只能利用溶解状态下的氧。
2) 氧是难溶气体，在25℃、100MPa下，氧在纯水中的溶解度为0.25mmol/L，在发酵液中的溶解度为0.2mmol/L；在谷氨酸发酵的操作条件下，发酵液中氧的饱和浓度约为0.313mmol/L,这样的溶氧浓度菌的正常呼吸只能维持20～30s。由于微生物不断消耗发酵液中的氧，而氧的溶解度很低，就必须采用强化供氧。 3) 氧的溶解度随着温度的升高而下降，随着培养液固形物的增多、或粘度的增加而下降。
4) 对于好气性发酵来说，氧传递速率已成为发酵产量和发酵周期的限制因素。同时，氧的供应不足可能引起生产菌种的不可弥补的损失或导致细胞代谢转向不需要的化合物的生成。
5) 发酵工业上氧的利用率很低。如抗生素发酵，被微生物利用的氧不超过经过净化处理的无菌空气中含氧量的2%；在谷氨酸发酵方面氧的利用率为10%～30%。 6) 提高供氧效率，就能大大降低空气消耗量，从而降低设备费、减少动力消耗；且减少染菌机会，减少泡沫形成，提高设备利用率。
35、溶解氧的测定方法有哪些？答：化学法，极谱法，复氧膜电极法，压力法 37、临界氧浓度（C临）：指不影响菌体呼吸所允许的最低氧浓度，或微生物对发酵液中溶解氧浓度的最低要求。（微生物的临界氧浓度一般0.003~0.05mmol/L） 溶氧浓度（DO）：氧在水中的饱和浓度（C*）。发酵液氧浓度：CL 供氧系数（氧传质系数）：KL（与空气线速度的β次方成正比）dC/dT=KL（C*-CL） 39、影响微生物需氧的因素有哪些？如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平？ 答：①因素：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。②如何调节：一般认为，发酵初期较大的通风和搅拌而产生过大的剪切力，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，而且在工艺上也是必须的。但是通气增大的时间一定要把握好。
40、氧从气相传递到细胞内要克服哪些阻力，其中最大阻力是哪一个？
答：①气膜传递阻力；②气液界面传递阻力；③气液界面通过液膜的传递阻力；④液相主体的传递阻力；⑤细胞表面的传递阻力；⑥固液界面的传递阻力；⑦细胞内的传递阻力；⑧细胞壁的阻力；⑨反应阻力。其中最大最大阻力是气液界面的传递阻力。
41、请分析微生物对氧的需求并说明供氧的必要性。
答：大多数的发酵过程都是好样发酵工程无论是基质的二氧化，菌体的生长还是产物的代谢均需要大量的氧。发酵所需的氧量很大程度上取决于培养基中碳源的性质。细胞的摄氧率与培养时间及细胞浓度有关。培养条件（如ph，温度等）对细胞的需氧要求也有影响。
必要性：培养液内微生物所利用的只能是溶解氧，不可能一次供氧就满足微生物完全氧化葡萄糖或其他碳源对氧的需求。因此必须不断供氧。 42、氧传递系数的测定方法有哪些？影响氧传递系数的因素有哪些？
答：亚硫酸盐氧化法，取样极谱法，物料衡算法，动态法，排气法，复膜电极法。 影响因素：溶液的性质，气液比表面积，搅拌，空气的线速度，空气分布管，培养液的性质，表面活性剂，离子强度，菌体浓度 43、二氧化碳对发酵有何影响？如何控制？ 1.CO2对菌体生长具有抑制作用。
当排气中CO2的浓度高于4%时，微生物的糖代谢和呼吸速率下降。 2.CO2对发酵的影响 ①对发酵促进。如牛链球菌发酵生产多糖，最重要的发酵条件是提供的空气中要含5%的CO2。②对发酵抑制。如对肌苷、异亮氨酸、组氨酸、抗生素等发酵的抑制③影响发酵液的酸碱平衡 CO2在发酵液中的浓度变化不像溶解氧那样有一定的规律。它的大小受到许多因素的影响，如细胞的呼吸强度、发酵液的流变学特性、通气搅拌程度、罐压大小、设备规模等。对CO2浓度的控制主要看其对发酵的影响，如果对发酵有促进作用，应该提高其浓度；反之，应降低其浓度。提高通气量和搅拌速率，有利于CO2的排出。降低通气量和搅拌速率，有利于提高CO2在发酵液中的浓度。CO2的产生与补料控制有密切关系。如补糖可降低发酵液中CO2的浓度，并降低培养液的pH值。 44、简述谷氨酸的生物合成途径
答：大致是：葡萄糖经糖酵解（EMP途径）和己糖磷酸支路（HMP途径）生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A（乙酰COA），然后进入三羧酸循环，生成α－酮戊二酸。α－酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH+4存在的条件下，生成谷氨酸。 45、作为谷氨酸产生菌，应具备哪些生理特征？ 从菌的生理特征上，谷氨酸产生菌应具备的条件：
（1）生物素缺陷型，细胞膜对谷氨酸的通透性好 ；(2)CO2固定酶活性强，丙酮酸脱羧酶活性不能太强；(3)α-酮戊二酸脱氢酶的活性微弱或缺损；(4)谷氨酸脱氢酶活力高（此活性不被低浓度产物谷氨酸所抑制）；(5)NADPH+H+进入呼吸链能力弱；(6)异柠檬酸裂解酶活性不能太强，异柠檬酸脱氢酶活性强 。
46、以谷氨酸发酵为例，说明发酵温度、pH、通气量等环境条件对谷氨酸产生菌的影响。
温度：谷氨酸发酵前期长菌阶段和种子培养时应满足菌体生长最适温度。若温度过高，菌体容易老化。
PH：谷氨酸生产菌在中性和碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下形成谷氨酸和N-乙酰谷氨酰氨。
通气量：好氧性发酵通常需要供给大量的空气才能满足菌体对氧的需求。过高的溶解氧对次级代谢产物的合成未必有利，因为溶解氧不仅为代谢提供氧，同时也造成一定的微生物的生理环境，它可以影响培养基的电位，有时会称为逆向动力。过低的溶解氧会影响微生物的呼吸，进而造成代谢异
47以谷氨酸发酵生产为例，分析在发酵过程中如何保证菌种生长和代谢的正常进行。
答：首先，培养基中的营养物质应全面，缺乏营养物质，会影响菌种的生长繁殖及正常的代谢活动。如生物素是谷氨酸棒状杆菌的生长因子，缺乏生物素，谷氨
酸的合成就会受到影响。 其次，各种营养物质的比例和浓度会影响菌种的代谢途径等。如在碳源和氮源的比为3∶1时，谷氨酸棒状杆菌会大量合成谷氨酸，但当碳源和氮源的比为4∶1时，谷氨酸棒状杆菌只生长而不合成谷氨酸。
第三，进行发酵过程中间控制，如温度、pH值、溶解氧等。当pH下降，呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺。在发酵过程中，培养液的pH发生变化的主要原因是培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。如当谷氨酸棒状杆菌利用糖类物质不断生成谷氨酸时，培养液的pH就会下降。而碱性物质的消耗和氨的生成等则会导致培养液的pH上升。调节和控制培养液pH的方法有：在培养基中添加缓冲液，在发酵过程中加酸或碱。
第四，染菌的控制。在种子扩大培养和发酵过程中，要严格控制杂菌的污染，通入的空气要进行严格的过滤除菌。
48、分析影响谷氨酸发酵产量的因素及其调控机制
答：在谷氨酸发酵过程中，影响菌种代谢途径的因素有氧、温度、pH和磷酸盐等，并且谷氨酸产生菌需要生长因子──生物素。当生物素缺乏时，菌种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸。 在谷氨酸发酵中，如果能够改变细胞膜的通透性，使谷氨酸不断地排到细胞外面，就会大量生成谷氨酸。研究表明，影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂含量。因此，对谷氨酸产生菌的选育，往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤入手，如生物素缺陷型菌种的选育。生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分之一。因此，磷脂的合成量也相应减少，这就会导致细胞膜结构不完整，提高细胞膜对谷氨酸的通透性。
在发酵过程中，氧、温度、pH和磷酸盐等的调节和控制如下：①氧。谷氨酸产生菌是好氧菌，通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用率，而且会影响发酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在发酵后期，加大通气量有利于谷氨酸的合成。②温度。菌种生长的最适温度为30～32 ℃。当菌体生长到稳定期，适当提高温度有利于产酸，因此，在发酵后期，可将温度提高到34～37 ℃。③pH。谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.0～8.0。但在发酵过程中，随着营养物质的利用，代谢产物的积累，培养液的pH会不断变化。如随着氮源的利用，放出氨，pH会上升；当糖被利用生成有机酸时，pH会下降。④磷酸盐。它是谷氨酸发酵过程中必需的，但浓度不能过高，否则会转向缬氨酸发酵。 49糖蜜的处理。
糖蜜是甘蔗或甜菜制糖的副产物。发酵前对糖蜜进行稀释、酸化、灭菌及澄清等过程称为糖蜜前处理。
糖蜜前处理的方法1、加酸通风沉淀法 稀释→酸化→ 通风→澄清 2、加热加酸沉淀法 加热稀释→酸化→ 澄清→稀释 3、添加絮凝剂澄清处理法 稀释→酸化→加热→加絮凝剂→澄清 谷氨酸发酵的糖蜜预处理 特殊性：生物素限量 原理：产物谷氨酸积累到一定量会形成反馈抑制。需提高细胞膜的渗透性，使胞内的产生的谷氨酸迅速渗漏出去。
细胞膜由磷脂双分子层和蛋白质组成，磷脂双分子层由脂肪酸、甘油、磷酸和侧链组成。
把生物素控制在亚适量，才能生产出大量的谷氨酸。因为生物素是脂肪酸生物合成中乙酰-CoA羧化酶的辅基。
谷氨酸发酵的糖蜜预处理的方法和各自原理
1糖蜜预处理方法 除去过量生物素
①活性炭处理法 稀释，漂白粉，活性炭，过滤 原理：吸附
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