有机酸工艺学期末重点

有机酸工艺学

1. 代谢控制发酵：用人工诱变的方法，有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积

累产物，这种发酵形象地称为代谢控制发酵，最早在氨基酸发酵中得到成功应用。

2. 原位产物分离技术：是指将生产细胞的代谢产物快速移去的方法。它和发酵有机结合

（耦合）则为原位产物分离发酵。

3. 固定化细胞技术：是将具有一定生理功能的生物细胞，例如微生物细胞、植物细胞或

动物细胞等，用一定的方法将其固定，作为固体生物催化剂而加以利用的一门技术

4. 促进剂及毒害剂的定义

从生长角度：营养物质一般可以说是促进剂

从产酸角度：能提高产酸率的都可以说是促进剂

注：对生长的毒害剂不一定是产酸的毒害剂。而且许多产酸促进剂正是菌体生长的毒害剂，作用包括抑制过度长菌、调节代谢和改变细胞结构等方面。

5. 生理酸性氮和生理碱性氮定义

植物根系从溶液中选择性的吸收离子后使溶液酸度/碱度增加的盐类。

生理酸性氮：(NH4)2SO4、 (NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、 NH4Cl、 (NH4)2CO3等，调节代谢，控制pH

生理碱性氮:NaNO3、KNO3、LiNO3、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等

6. 生物量定义

广义的生物量是生物在某一特定时刻单位空间的个体数、重量或其含能量 。狭义的生物量仅指以重量表示的，可以是鲜重或干重。

7. 发酵工程分为哪三个部分？

上游工程——获得发酵产品的条件 发酵工程——微生物反应过程

下游工程——后处理/提取纯化过程

8. “双酶法”制取水解糖采用哪两种酶联合作用：淀粉酶、糖化酶

9. 乙醛酸循环与醋酸发酵柠檬酸途径

10. 柠檬酸发酵的产率

（1）无CO2固定反应的产率

合成1分子柠檬酸需要3分子乙酰辅酶A，也就是需要1.5分子的葡萄糖。理论产率为：192 /( 180×1.5) = 71.1%

（2）通过CO2固定反应提供四碳二羧酸

葡萄糖生成柠檬酸的全过程中，在碳平衡方面没有碳原子的损失，在乙酰CoA和草酰乙酸缩合时还从水中引进一个氧原子，总反应式为： C6H12O6+1.5O2→C6H8O7+2H20

可见柠檬酸发酵对糖的理论转化率为106.7%，以含一个结晶水的柠檬酸计为116.7%。

11. 黑曲霉柠檬酸高产菌的生理特征有哪些？

（1）能耐高浓度的柠檬酸（15%以上），而不利用和分解柠檬酸。

（2）耐高浓度葡萄糖，能产生和分泌大量的酸性α-淀粉酶和酸性糖化酶 （3）能抗微量金属离子，尤其能抗较高浓度的Mn2+、Zn2+、Cu2+。

（4）在液体深层液体发酵培养时，能形成大量的细小菌球体，球体直径为0.1mm，菌球量达104个/ml以上

（5）在以葡萄糖为唯一碳源的合成培养基上生长不好，生成小菌落，孢子形成能力弱。 （6）在生长、繁殖期，细胞内具有较高水平的氨基酸、NH4+，即NH4+库水平高 （7）菌丝体中含有低水平的甘油三酯和磷酸酯。

（8）在生长期和产酸期，细胞内蛋白质核酸水平低。

（9）具有很强的侧系呼吸链活性，此侧系呼吸链不产生ATP。

12. 我国柠檬酸发酵生产常用菌种及特点

常用的是黑曲霉。特点见上。

13. 柠檬酸发酵主要原料类型

（1）淀粉质原料；（2）粗制糖类；（3）制糖工业副产品；（4）含正烷烃较多的石油馏分；（5）副原料以及各种产酸促进剂。

14. 柠檬酸发酵属好氧发酵，其三种主要发酵方式及概念

三种方式：表面发酵、固体发酵、深层发酵。其中表面发酵、固体发酵利用气相氧，深层发酵利用的是溶解氧。

（1）表面发酵：利用生长在液体培养基表面的微生物的代谢作用，将可发酵性原料转化为柠檬酸的。这种工艺出现最早。

（2）固体发酵：是将发酵原料及菌体被吸附在疏松的固体支持物上，经过微生物的代谢活动，将原料中的可发酵成分转化为柠檬酸

（3）深层发酵：是指在发酵过程中从发酵底部通入无菌空气并搅拌，使空气与发酵液的接触面积极大提高。从而大幅度提高氧气含量。

15. 黑曲霉柠檬酸生物合成途径

黑曲霉利用糖类发酵生成柠檬酸其生物合成途径是：葡萄糖经EMP、HMP途径降解生成丙酮酸，丙酮酸一方面氧化脱羧生成乙酰CoA，另一方面经CO2固定化反应生成草酰乙酸，草酰乙酸与乙酰CoA缩合生成柠檬酸。

(1)生长期与产酸期都存在EMP与HMP途径，前者EMP:HMP=2:1，后者EMP:HMP=4：1

(2)黑曲霉柠檬酸产生菌中存在TCA循环与乙醛酸循环，在以糖质原料发酵时，当柠檬酸积

累时，TCA和乙醛酸循环被阻断或减弱。

(3)由于TCA和乙醛酸循环被阻断或减弱，草酰乙酸是由丙酮酸（PYR）或磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化生成的。即由两个CO2固定化反应体系，其中以丙酮酸羧化酶作用下固定化CO2生成草酰乙酸为主。

16. 柠檬酸生物合成的代谢调节机制

（1）糖酵解及丙酮酸代谢的调节； （2）三羧酸循环的调节； （3）氧对柠檬酸积累的调节；

17. 柠檬酸发酵过程的控制要点

（1） 控制Mn、NH4浓度，解除柠檬酸对PFK的抑制，使EMP畅通无阻。 （2） 控制溶氧，防止侧系呼吸链失活。

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（3） 控制培养基中的Fe的浓度，使顺乌头酸水合酶失活。

2+

+

18. 柠檬酸发酵过程中Mn2+缺乏为何会使NH4+浓度升高呢？

当培养基中Mn缺乏时，微生物体内积累几种氨基酸（GA、GLu、Arg等），这些氨基酸的积累，意味着体内蛋白质的合成受阻，而外源蛋白质的分解速度则不受到影响，这样++

NH4的消耗下降，NH4浓度就会升高。

2+

19. 柠檬酸发酵液提取之前进行预处理方法及作用

方法：热处理，75～90℃，时间宜短不宜长。 作用：

（1）杀灭柠檬酸产生菌和杂菌，终止发酵，防止柠檬酸被代谢分解