2、试述发酵过程pH变化的原因是什么？ 答：1、基质代谢：（1）糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一（2）氮代谢 当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。（3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降 2、产物形成 ：某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升 3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。 4、PH对微生物细胞的生长和发酵代谢产物的影响有哪些？生产上怎样控制发酵过程的PH? 发酵过程的pH 控制可以采取哪些措施？
答：pＨ值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响有以下几个方面： ①影响酶的活性，当pH值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；②影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄；③影响培养基中某些组分和中间代谢产物的离解，从而影响微生物对这些物质的利用；④PＨ值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。另外，pH值还会影响某些霉菌的形态。
控制：首先需要考虑和试验发酵培养基的基础配方，使它们有个适当的配比，使发酵过程中的pH值变化在合适的范围内。如果达不到要求，还可在发酵过程中补加酸或碱。过去是直接加人酸(如H2SO4)或碱(如NaOH)来控制，现在常用的是以生理酸性物质(NH)4SO4和生理碱性物质氨水来控制，它们不仅可以调节pH值，还可以补充氮源。当发酵液的pH值和氨氮含量都偏低时，补加氨水，就可达到调节pH和补充氨氮的目的；反之，pH值较高，氨氮含量又低时，就补加(NH)4SO4。此外，用补料的方式来调节pH值也比较有效。
可采取的策施：1）调整培养基组分。2）在发酵过程中进行控制。①添加CaCO3，②氨水流加法 ③尿素流加法 ④在补料与pH 没矛盾时，采取补料调pH.⑤在补料与pH有矛盾时，加酸碱调节pH 。
5、pH对发酵过程的影响：1、是微生物细胞原生质膜的电荷发生改变。2、直接影响酶的活性。3、直接影响代谢过程（菌体代谢方向、代谢产物合成）。 影响pH的因素：1、基质代谢。2、产物形成。3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。
导致pH下降的因素：C/N过高；溶氧不足；消泡剂过量、脂肪酸增加；生理酸性物质存在。
导致pH上升的因素：C/N过低；生理碱性物质存在。（pH上升是补料标志） 7、什么叫染菌，对发酵有什么影响，对提炼有什么危害？对产品质量有什么影响？
答：染菌：发酵过程中除了生产菌以外，还有其它菌生长繁殖
染菌对发酵的影响：发酵过程污染杂菌，会严重的影响生产，是发酵工业的致命伤;造成大量原材料的浪费，在经济上造成巨大损失;扰乱生产秩序，破坏生产计划;遇到连续染菌，特别在找不到染菌原因往往会影响人们的情绪和生产积极性;影响产品外观及内在质量 发酵染菌对提炼的影响：染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和其它杂质。采用有机溶剂萃取的提炼工艺，则极易发生乳化，很难使水相和溶剂相分离，影响进一步提纯。
采用直接用离子交换树脂的提取工艺，如链霉素、庆大霉素，染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面，或被离子交换树脂吸附，大大降低离子交换树脂的交换容量，而且有的杂菌很难用水冲洗干净，洗脱时与产物一起进入洗脱液，影响进一步提纯
发酵染菌对过滤的影响: 染菌的发酵液一般发粘，菌体大多数自溶，所以在发酵液过滤时不能或很难形成滤饼，导致过滤困难。即使采取加热、冷却、添加助滤剂等措施，使部分蛋白质凝聚，但效果并不理想.；污染杂菌的种类对过滤的影响程度有差异，如污染霉菌时，影响较小，而污染细菌时很难过滤。由于过滤困难，过滤时间拉长，影响发酵液储罐和过滤设备的周转使用，破坏了生产平衡。染菌发酵液还会因过滤困难而大幅度降低过滤收率，直接影响提炼总收率。 8、不同时间染菌对发酵有什么影响，染菌如何控制？
答:（1）种子培养期染菌：由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势，而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有很少抗生素（产物）。因而它防御杂菌能力低，容易污染杂菌。如在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。
（2）发酵前期染菌：发酵前期最易染菌，且危害最大。原因:发酵前期菌量不很多，与杂菌没有竞争优势；且还未合成产物（抗生素）或产生很少，抵御杂菌能力弱。在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。措施 :可以用降低培养温度，调整补料量，用酸碱调pH值，缩短培养周期等措施予以补救。如果前期染菌，且培养基养料消耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重新接种再用。
（3）发酵中期染菌 ：发酵中期染菌会严重干扰产生菌的代谢。杂菌大量产酸，培养液pH下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶，产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。措施 :培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，或者抗生素生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐，抑制杂菌。 （4）发酵后期染菌：发酵后期发酵液内已积累大量的产物，特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产影响不大。如果染菌严重，又破坏性较大，可以提前放罐。发酵染菌后的措施：染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道。灭菌方法：可通蒸汽灭菌，也可加入过氧乙酸等化学灭菌剂搅拌半小时，才放下水道。否则由于各罐的管道相通，会造成其它罐的染菌，而且直接放下水道也会造成空气的污染而导致其它罐批染菌。 凡染菌的罐要找染菌的原因，对症下药，该罐也要彻底清洗，进行空罐消毒，才可进罐。染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒，空气用甲醛熏蒸。特别，若染噬菌体，空气必须用甲醛蒸汽消毒?
9、分析发酵生产中杂菌污染的途径以及一旦发现染菌应采取的挽救措施（试论述国内外抗生素工厂发酵染菌的原因有哪些？） 答：发酵生产中杂菌污染途径包括以下几个方面：
1) 种子带菌。原因主要有：培养基及用具灭菌不彻底；菌种在移接过程中受污染；菌种在培养或保藏过程中受污染等。
2) 无菌空气带菌。杜绝无菌空气带菌，必须从空气净化流程和设备的设计、过滤介质的选用和装填、过滤介质的灭菌和管理等方面完善空气净化系统。
3) 培养基和设备灭菌不彻底导致染菌。原因主要有：原料性状影响灭菌效果；实罐灭菌时未能充分排出罐内空气；培养基连续灭菌时，蒸汽压力波动大，培养基未达到灭菌温度，导致灭菌不彻底而污染；设备、管道存在“死角”。
4) 设备渗漏引起染菌。发酵设备、管道、阀门、的长期使用，由于腐蚀、磨擦和振动等原因，往往造成渗漏。
5) 操作失误和技术管理不善也会引起染菌。如移种时或发酵过程罐内压力跌零，使外界空气进入而染菌；泡沫顶盖而造成污染；压缩空气压力突然下降，使发酵液倒流入空气过滤器而造成污染等等。
发酵生产中一旦发现污染杂菌，应考虑采取以下措施： 1) 首先应尽力寻找染菌的原因和途径，杜绝后患。
2) 同时，对染菌的发酵液要根据具体情况做出处理。例如：发现种子染菌，应立即加热灭菌后废弃，绝对不能将染菌种子接入发酵罐，以免造成更大损失，如果是发现早期染菌，则可采取适当补充营养物，重新灭菌，再接种发酵；如果在
发酵中后期染菌，而杂菌又不影响生产菌株的正常发酵或不妨碍产品的分离、提纯，则可让其“共生共长”、“和平共处”至发酵终了，否则就应提前放罐。(3分)
3) 染菌后的挽救措施要根据不同生产菌株的特点、产品性质以及各工厂的具体情况，采取可行办法。
10、如何诊断发酵感染了噬菌体？污染噬菌体对发酵的影响及其产生的原因。有何防止措施?
（1）发酵过程中如果受噬菌体的侵染，一般发生溶菌，随之出现发酵迟缓或停止，而且受噬菌体感染后，往往会反复连续感染，使生产无法进行，甚至使种子全部丧失。有无染噬菌体，根本的要做噬菌斑检验。
产生噬菌体的原因:通常在工厂投产初期并不感到噬菌体的危害，经过1~2年以后，主要是由于生产和试验过程中不断不加注意地把许多活菌体排放到环境中去，自然界中的噬菌体就在活菌体中大量生长，造成了自然界中噬菌体增殖的好机会。这些噬菌体随着风沙尘土和空气流动传播，以及人们的走动、车辆的往来也携带着噬菌体到处传播，使噬菌体有可能潜入生产的各个环节，尤其是通过空气系统进入种子室、种子罐、发酵罐 （2）噬菌体的防治：
1、必须建立工厂环境清洁卫生制度，定期检查、定期清扫，车间四周有严重污染噬菌体的地方应及时撒石灰或漂白粉。
2、车间地面和通往车间的道路尽量采取水泥地面
3、种子和发酵工段的操作人员要严格执行无菌操作规程，认真地进行种子保管，不使用本身带有噬菌体的菌种。感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇瓶间
4、认真进行发酵罐、补料系统的灭菌。严格控制逃液和取样分析和洗罐所废弃的菌体。对倒罐所排放的废液应灭菌后才可排放。 5、选育抗噬菌体的菌种，或轮换使用菌种。
6、发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到70~800C杀死噬菌体，才可排放。发酵罐周围的管道也必须彻底灭菌。
12、请简述发酵过程中污染不同种类和性质的微生物的影响。
答：（1）污染噬菌体：噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也较防治，故危害极大。污染噬菌体后，可使发酵产量大幅度下降，严重的造成断种，被迫停产。 （2）污染其它杂菌：有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫，即使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过程的通气搅拌。有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使pH下降，使不耐酸的产品破坏。特别是染芽孢杆菌，由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会反复染菌。 14、染菌隐患的检查：1、显微镜检查法（革兰氏染色）2、平板划线培养或斜面培养检查法。3、肉汤培养基检查法（酚红变色pH6.8-8.4）。4、发酵过程异常现象观察法。 染菌的预防措施：1、强化空气净化过程。2、严格培养原料及设备的灭菌。3、定期检测发酵设备及管道。4、严格培养物的移接。5、预防噬菌体危害。 16、如何选择最适发酵温度？
答：1、根据菌种及生长阶段选择。
微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要求的温度范围也不同。在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌体，取稍高的温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速；在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期，从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可以推迟衰老。发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有必要，就又提高温度，刺激产物合成到放罐。
2、根据培养条件选择。
温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。
通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，溶氧浓度也可髙些。 培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利用快，会使菌过早自溶。 3、根据菌生长情况
菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些。培养条件适宜，如营养丰富，通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。总的来说，温度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度。
18、简述温度对微生物生长和发酵的影响。
答：任何微生物的生长温度均在一定范围内，可用最高温度,最适温度和最低生长温度进行描述。温度影响微生物生长的机理：(1)影响酶活性；(2)影响细胞膜的流动性；(3)影响物质的溶解度。温度对发酵的影响：(1)影响产物生成速度；(2)影响发酵液性质；(3)影响产物种类：a.改变体内酶系→中间产物种类→产物种类；b.使代谢比例失调
控制：发酵设备上装有热交换设备。 20、温度对发酵的影响主要表现在哪些方面？
1.温度对微生物细胞生长的影响2. 温度对产物形成的影响3. 温度影响发酵液的物理性质
4.温度影响生物合成的方向
21、发酵过程温度选择有什么依据？ （1）根据菌种及生长阶段选择：
前期：提高温度，以促进菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速 中期：为了延长中期，比前期温度稍低一些，可以延迟衰老。 （2）根据培养条件选择
通气条件差－－降低温度，使细菌呼吸速率降低，溶氧量提高 培养基稀薄――降低温度，减慢营养利用速率 （3）根据菌生长情况
生长快――维持在较高温要短些，反之，长些。 营养丰富，通气量足够，前期温度高些
22、温度对发酵的影响：1、最适温度范围内，生长速度随温度升高而增加，缩短微生物生长周期。2、最适温度下可缩短生长缓慢期和孢子萌发时间。3、较低温度，氧溶解度大、通气量充足、生长速率相对较低。4、生长延迟期主要取决于温度，生长后期主要取决于溶解氧。
23、为什么蒸汽灭菌时会产生大量泡沫呢？
答：培养基和水的传热系数比空气的传热系数大，如果灭菌时升温太快，培养基急剧膨胀，发酵罐内的空气排出较慢，就会产生大量泡沫，泡沫上升到发酵罐顶，泡沫中的耐热菌就不能与蒸汽直接接触，未被杀死。
26、请分析泡沫产生的原因，泡沫对发酵的影响有哪些？生产上怎样控制发酵过程所产生的泡沫？
答:发酵过程泡沫产生的原因
1、通气搅拌的强烈程度通气大、搅拌强烈可使泡沫增多，因此在发酵前期由于培养基营养成分消耗少，培养基成分丰富，易起泡。应先开小通气量，再逐步加大。搅拌转速也如此。也可在基础料中加入消泡剂。
2、培养基配比与原料组成培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫多而持久，前期难开搅拌。
3、菌种、种子质量和接种量 菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被利用，泡沫产生几率也就少。菌种生长慢的可以加大接种量
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