微生物工程课后复习思考题

微生物工程课后复习思考题

第一章 绪论

1、什么是发酵工程？

定义1：发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物细胞作为产品的工业生产过程。

定义2 ：发酵工程是指在最适发酵条件下，在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。

2、讨论为什么能利用微生物进行发酵生产？

a微生物繁殖速度快 b代谢能力强 c易培养 d容易改造 e代谢产物多样

f 能利用廉价的有机物、无机物

3、发酵工程的特点

1 原料广泛

2 生产安全、设备简单

3 反应专一性强、副产物少 4 代谢多样、应用广泛

5 易受污染、无菌要求严格 6 菌种的优劣影响较大

第二章 工业用微生物菌种

1、工业用菌种的特点及要求

1.具有稳定的遗传学特性 2.能利用低价的原材料 3. 生长条件易于满足

4.对于细菌，具有抗Phage的能力 5.发酵周期短，降低生产成本 6.代谢产物无毒无害

2、发酵工业常用微生物

从遗传学特征上可以把菌种分为：野生型和改良型 从微生物分类学的角度分为： 1. 细菌类(Bacteria) 2. 酵母菌(Yeast) 3. 霉菌(Mould)

4. 放线菌(Actinomyces)

3、菌种选育的目的

1、 防止菌种退化 2、提高生产能力 3、简化生产工艺 4、开发新产品

4、菌种选育方法 自然选育 诱变育种

杂交育种（原生质体融合） 基因工程

5、自然选育的目的、方法和步骤

自然选育的目的：纯化菌种、复壮菌种、稳定生产、提高产量 自然选育的步骤

1. 通过表观形态来淘汰不良菌株（ 初筛） 2. 通过目的代谢物产量考察 （复筛）

3. 菌种纯度试验 （纯度验证） 4. 传代稳定性试验 （传代试验 ）

6、什么是菌种的退化

生产菌株遗传标记的丢失，导致生产能力下降，即负突变,称为菌种的退化

7、防治菌种退化的措施

1、从菌种选育方面考虑（单核菌、高剂量、加强分纯） 2、创造良好培养条件（培养基、温度等） 3、控制传代次数，合理传代 4、采用不易衰退细胞传代 5、采用有效的保藏方法

8、菌种衰退时应采取的提纯复壮措施： （1）分离纯化

（2）通过寄主体进行复壮 （3）淘汰衰退的个体

9、种子扩大培养

指将保存的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纯种的过程。这些纯种培养物称为种子。

10、确定种子罐级数的依据

菌体生长的特性、发酵罐的容积、接种量

11、种子扩大培养的目的和作用

目的：1、为发酵提供大量的、新鲜的、具有较高活力的菌种 2、驯化菌种 作用：a、 缩短发酵周期，提高设备利用率； b、抑制杂菌的生长，增加生产的可靠性

12、种子扩大培养的过程

孢子种-------孢子 产孢子

菌丝种--------菌丝 菌种

不产孢子 ———————菌体

13、什么是接种龄？接种龄对发酵有何影响？

接种龄：菌体从开始至移入下一级罐的培养时间

影响：过幼—生长前期缓慢，发酵周期长，产物形成期拖延 过老—生产能力下降,菌体过早自溶

14，菌龄—菌体应处于生长旺盛期，即对数生长期

第三章 微生物的代谢调控与应用

1、什么是营养阻遏？

微生物细胞在其所处的环境条件下，首先利用其细胞中已有的酶系降解最易利用的生长底物，必要时才会去合成降解另一种生长底物的酶系。

2、什么是巴斯德效应？

在有氧条件下，酵母菌进行呼吸作用,抑制发酵的现象称为巴斯德效应

3、巴斯德效应的本质是（能荷调节）

4、补加前体需满足以下两个条件

①前体是产物形成的限速因子，其合成受到众多的控制。

②必须已知其代谢途径，且补加的前体物质对于其他酶系无抑制作用。

5、代谢产物的过量积累的方法有

1、营养缺陷型突变株 2、抗反馈突变株 3、组成型突变株

4、增加结构基因数目

第四章 微生物反应动力学

1、发酵动力学

概念：发酵动力学是研究发酵过程中变量在活细胞作用下变化的规律，以及各种发酵条件对这些变量变化的影响。

目的：在于按人们的需要控制发酵过程

研究内容：1． 细胞生长和死亡动力学 2． 基质消耗动力学 3． 氧消耗动力学 4． CO2生成动力学 5． 产物合成动力学 6． 代谢热生成动力学

2、分批发酵

概念：将发酵液一次性装入发酵罐，发酵后再将发酵液一次性放出。 特点：发酵过程中体系处于非稳定状态 （各种养分及细胞浓度不断变化）； 优点：（1）操作简单，易于掌握

（2）杂菌污染和菌种退化容易控制 （3） 营养物的利用率高，产物浓度高 缺点：（1）人力、物力、动力消耗较大 （2）生产效率低

3、连续发酵

概念： 连续不断地流加新鲜培养基，同时又连续不断地排出发酵液，使微生物生长和代谢活动处于旺盛恒定状态 的一种发酵方式。 优点：（1）提高设备利用率,可减小设备的体积 （2）便于自动化控制

（3）产品稳定，生产费用低 缺点：（1）对设备的合理性和加料设备的精确性要求很高 （2） 营养成分利用率较差，产物浓度较低

（3）杂菌污染的机会较多，菌种易因变异而发生退化

根据控制模式,将连续发酵分为恒化器发酵和恒浊器发酵两种类型

恒化器发酵：在连续发酵过程中，基质流加速度恒定，以研究细胞的生

长速度与生长密度。

恒浊器发酵：控制加入新鲜培养基的速度,使系统中的细胞密度维持不变.

4、冲溃现象：即当快速加料，快速放料时，由于培养基在罐内停留时间太短，微生物来不及利用其生长繁殖，培养基已流出灌外，这种现象称冲溃现象。

5、比生长速率的定义、意义

比生长速率的定义:就是细胞浓度的变化率与培养基中菌体浓度之比。 比生长速率的物理意义：单位菌体的生长速率,反映对数生长期细胞生长的快慢.

6分批发酵动力学：Monod方程 细胞的比生长速率与限制性基质(营养物)浓度的关系可用下式表示：

S ? ? ? max S — 限制性基质浓度(g／L)；

K?S s Ks — 饱和常数(g/L)；