发酵工程试题及答案

1发酵工程一、名词解释1、分批发酵：在发酵中，营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气进入和尾气排出外，与外部没有物料交换。2、补料分批发酵：又称半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统不加一定物料的培养技术。3、絮凝：在某些高分子絮凝剂的作用下，溶液中的较小胶粒聚合形成较大絮凝团的过程。二、填空1、生物发酵工艺多种多样，但基本上包括菌种制备、种子培养、发酵和提取精制等下游处理几个过程。2、根据过滤介质截留的物质颗粒大小的不同，过滤可分为粗滤、微滤、超滤和反渗透四大类。3、微生物的育种方法主要有三类：诱变法，细胞融合法，基因工程法。4、发酵培养基主要由碳源，氮源，无机盐，生长因子组成。5、青霉素发酵生产中，发酵后的处理包括：过滤、提炼，脱色，结晶。6、利用专门的灭菌设备进行连续灭菌称为连消，用高压蒸汽进行空罐灭菌称为空消。7、可用于生产酶的微生物有细菌、真菌、酵母菌。常用的发酵液的预处理方法有酸化、加热、加絮凝剂。8、根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐两种。9、依据培养基在生产中的用途，可将其分成孢子培养基、种子培养基、发酵培养基三种。10、现代发酵工程不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物机能的利用。11、发酵工程的主要内容包括生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离、提取与精制。12、发酵类型有微生物菌体的发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转化发酵、生物工程细胞的发酵。13、发酵工业生产上常用的微生物主要有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。14、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢调控育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。15、根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。16、分批发酵全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的培养基、接种、发酵过程、放罐和洗罐，所需的时间总和为一个发酵周期。217、分批发酵中微生物处于限制性的条件下生长，其生长周期分为延滞期、对数生长期、稳定期、衰亡期。18、根据搅拌的方式不同，好氧发酵设备又可分为机械搅拌式发酵罐、通风搅拌式发酵罐。19、下流加工过程由许多化工单元操作组成，通常可以分为发酵液预处理和固液分离、提取、精制及成品加工四个阶段。20、当前发酵工业所用的菌种总趋势是从野生菌转向变异菌，从自然选育转向代谢调控育种，从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。21、微生物发酵产酶步骤为先选择合适的产酶菌株、后采用适当的培养基和培养方式进行发酵、微生物发酵产酶、酶的分离纯化、制成酶制剂。三、判断1、微生物发酵的最适氧浓度与临界氧浓度的概念是完全一样的（×）2、从微生物中发现的抗生素，有约90%是由放线菌产生的。（×）3、在微生物杀虫剂中，引用最广泛的是苏云金芽孢杆菌，他用来毒杀鳞翅目和双翅目的害虫。（√）4、分批发酵又称为半连续发酵。（×）5、青霉素是由放线菌产生的。（×）6、培养基的连续灭菌称为空消（×）7、在微生物杀虫剂中，引用最广泛的是苏云金芽孢杆菌，他用来毒杀鳞翅目和双翅目的害虫。（√）8、在分批发酵中，最好的收获期是指数生长期。（×）9、奶制品的发酵主要是一种叫大肠杆菌的微生物的作用。（×）10、固体垃圾进行填埋处理时，必须留有排气孔。（√）11、目前，人们把利用微生物在有氧和无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程称为发酵。（√）12、在微生物菌体的对数生长期所产生的产物如氨基酸、核苷酸等是菌体生长繁殖所必须的，这些产物叫初级代谢产物。（√）13、微生物转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。（√）14、发酵过程中需要防止杂菌污染，大多数情况下设备需要进行严格的冲洗、灭菌，但空气不需要过滤。（×）15、酵母菌是兼性厌氧微生物，它在缺氧条件下进行厌氧性发酵积累酒精，在有氧天津下进行好氧发酵，大量产生菌体细胞。（√）316、发酵工业中常用的细菌有：枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、醋酸杆菌、棒状杆菌、短杆菌等。（√）17、发酵培养基的组成和配比由于菌种不同、设备和工艺不同等有所差异，但都包括碳源、氮源、无机盐类、生长因子等几类。（√）18、发酵产物的产量与成品的质量，与菌种性能及孢子和种子的制备情况密切相关。（√）19、在发酵过程中要控制温度和pH，对于需氧微生物还要进行搅拌和通气。（√）20、通用式发酵罐和自吸式发酵罐是机械搅拌式发酵罐。（√）四．简答1、工业上常用的菌种保藏方法？①斜面冰箱保藏法；②沙土管保藏法；③石蜡油封保藏法；④真空干燥冷冻保藏法；⑤液氮超低温保藏法2、发酵培养基由哪些成份组成？（1）碳源构成菌体和产物的碳架及能量来源（2）氮源构成微生物细胞物质或代谢产物中氮素来源的营养物质（3）无机盐和微量元素（4）生长因子（5）水、产物形成的诱导物、前体和促进剂3、根据操作方式的不同，发酵类型主要分成哪几种？（1）分批发酵（2）连续发酵（3）补料分批发酵（4）固体发酵4、简述发酵工程的类型（1）微生物菌体发酵：以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。（2）微生物酶发酵：微生物具有种类多、产酶品种多、生产容易和成本低等特点。（3）微生物代谢产物发酵：初级代谢产物、次级代谢产物。（4）微生物的转化发酵微生物转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。（5）生物工程细胞的发酵：这是指利用生物工程技术所获得的细胞，如DNA重组的“工程菌”以及细胞融合所得的“杂交”细胞等进行培养的新型发酵，其产物多种多样。5、简述发酵技术特点①发酵过程以生命体的自动调节方式进行，数十个反应过程能够在发酵设备中一次完成；②在常温常压下进行，条件温和，能耗少，设备较简单；③原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主，可以是农副产品、工业废水或可再生资源，微生物本身能有选择地摄取所需物质；4④容易生产复杂的高分子化合物，能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团引入或去除等反应；⑤发酵过程中需要防止杂菌污染，大多情况下设备需要进行严格的冲洗、灭菌，空气需要过滤等。五、论述1.论述液体深层发酵有哪些优点？发酵方式分为几类？优点：①是很多微生物的最适生长环境；②菌体及营养物、产物易于扩散，使在均质或拟均质条件下进行，便于控制，易于扩大生产规模；③液体输送方便，易于机械化操作；④厂房面积小，生产效率高，易自动化控制，产品质量稳定；⑤产品易于提取、精制等。方式：（1）分批发酵：营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放罐，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没有物料交换。（2）连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长。可以有效地延长分批培养中的对数期。（3）补料分批发酵又称半连续发酵，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术。可以使培养液中的营养物浓度较长时间地保持在一定范围内，既保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，从而达到提高产率的目的。2、论述发酵下游加工过程（1）预处理方法：加热：适当加热之后，发酵液中的蛋白由于变性而凝聚，形成较大的颗粒，发酵液的粘度就会降低。此法仅适用于对非热敏感性产品发酵液的预处理。调节PH值：适当的PH值可以提高产物的稳定性，减少其在随后的分离纯化过程中的损失。此外，发酵液PH值的改变会影响发酵液中某些成分的电离程度，从而降低发酵液的粘度。注意选择比较温和的酸和碱，以防止局部过酸或过碱。草酸较常用。5加入絮凝剂：通常情况下，细菌的表面都带有负电荷，可以在发酵液中加入带正电荷的絮凝剂，从而使菌体细胞与絮凝剂结合形成絮状沉淀，降低发酵液的上粘度，利于菌体的收获。（2）固液分离方法：常用到过滤、离心等方法。如果欲提取的产物存在于细胞内，还需先对细胞进行破碎。沉淀提取法、色谱分离法、萃取法、膜分离技术（3）精制：初步纯化中的某些操作，如沉淀、超滤等也可应用于精制。大分子(蛋白质)精制依赖于层析分离，小分子物质的精制则可利用结晶操作（4）成品加工：经提取和精制后，根据产品应用要求，有时还需要浓缩、无菌过滤和去热原、干燥、加稳定剂等加工步骤。第二套一、名称解释1、前体指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。2、发酵生长因子从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子3、菌浓度的测定是衡量产生菌在整个培养过程中菌体量的变化，一般前期菌浓增长很快，中期菌浓基本恒定。补料会引起菌浓的波动，这也是衡量补料量适合与否的一个参数。4、搅拌热：在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生可观的热量。搅拌热与搅拌轴功率有关5、分批培养：简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。6、接种量：移入种子的体积接种量＝—————————接种后培养液的体积7、比耗氧速度或呼吸强度单位时间内单位体积重量的细胞所消耗的氧气，mmolO2•g菌-1•h-18、次级代谢产物是指微生物在一定生长时期，以初级代谢产物为前体物质，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质过程，这一过程的产物，即为次级代谢产物。9、实罐灭菌实罐灭菌（即分批灭菌）将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备加热至灭菌温度后维持一定时间，在冷却到接种温度，这一工艺过程称为实罐灭菌，也叫间歇灭菌。10、种子扩大培养：指将保存在砂土管、冷冻干燥管中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的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。11、初级代谢产物是指微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所需要的物质和能量的过程。这一过程的产物即为初级代谢产物。12、倒种：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。613、维持消耗（m）指维持细胞最低活性所需消耗的能量，一般来讲，单位重量的细胞在单位时间内用于维持消耗所需的基质的量是一个常数。14、产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂15、补料分批培养：在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种方法很多。16、发酵热：所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。什么叫净热量呢？在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。发酵热引起发酵液的温度上升。发酵热大，温度上升快，发酵热小，温度上升慢。17、染菌率总染菌率指一年发酵染菌的批（次）数与总投料批（次）数之比的百分率。染菌批次数应包括染菌后培养基经重新灭菌，又再次染菌的批次数在内18、连续培养：发酵过程中一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液，使发酵罐内的体积维持恒定。达到稳态后，整个过程中菌的浓度，产物浓度，限制性基质浓度都是恒定的。19、临界溶氧浓度指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度20、回复突变由突变型回到野生型的基因突变21、种子见种子扩大培养22、培养基广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。23、发酵工程：利用微生物特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵于现代的DNA重组、细胞融合、