【正文】 保藏培養(yǎng)基 C．種子培養(yǎng)基 D． 發(fā)酵培養(yǎng)基 6． ( ) 是一類微生物維持正常生長不可缺少的，但自身不能合成的微量有機化合物。 （ 5） pH在微生物培養(yǎng)的不同階段有不同的影響。當 pH值抑制菌體某些酶的活性時使菌的新陳代謝受阻。 發(fā)酵基質(zhì)和緩沖液等。菌體生長旺盛糖耗一定快，殘?zhí)且簿徒档偷每焱ㄟ^糖含量的測定，可以控制菌體生長速率，可控制補糖來調(diào)節(jié) pH，促進產(chǎn)物合成，不致于盲目補糖，造成發(fā)酵不正常。培養(yǎng)基的成分和濃度顯著影響微生物的攝氧率，碳源種類對細胞的需氧量有很大影響，一般葡萄糖的利用速度比其他的糖要快。 三類發(fā)酵：產(chǎn)物形成與底物利用不相關，為非生長聯(lián)系型，又稱復雜發(fā)酵型，產(chǎn)物的生成在菌體生長和基質(zhì)消耗完以后才開始，與菌體生長不相關，與基質(zhì)消耗無直接關系，所形成的產(chǎn)物為次級代謝產(chǎn)物。倒種：一部分種子來源于種子罐，一部分來源于發(fā)酵罐。 生產(chǎn)車間階段培養(yǎng)物的選擇原則最終一般都是獲得一定數(shù)量的菌絲體。 2培養(yǎng)基成分選擇考慮的問題？ C、 N比 2討論： 培養(yǎng)基優(yōu)化在發(fā)酵優(yōu)化控制中的作用與地位？ 發(fā)酵優(yōu)化控制分兩個階段： 第一階段控制菌體的生長，目的是使長好的菌體能處在最佳的產(chǎn)物合成狀態(tài)。 有機氮源在發(fā)酵培養(yǎng)基中的作用有：除提供氮源外，有些有機氮源還提供大量的無機鹽及生長因子。 葡萄糖，所有的微生物都能利用葡萄糖，但是會引起葡萄糖效應 糖蜜，是制糖生產(chǎn)時的結晶母液，它是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物。 ③培養(yǎng)基的原料應因地制宜，價格低廉；且性能穩(wěn)定，資源豐富，便于采購運，適合大規(guī)模儲藏，能保證生產(chǎn)上的供應。誘變劑有兩大類：物理誘變劑和化學誘變劑。以 16sRNA為靶基因，設計引物，建立 pcr擴增體系，再通過 DNA 測序進行細菌同源性分析。并且，已合成的酶的活力受到許多調(diào)節(jié)機制的控制，以確保新陳代謝全面協(xié)調(diào)，、為細胞的經(jīng)濟運行提供保證。 答：①培養(yǎng)基制備 ②、無菌空氣制備 ③、菌種與種子擴大培養(yǎng) ④、發(fā)酵培養(yǎng) ⑤、通過化學工程技術分離、提取、精制。某些品種采取這種方式，如四環(huán)素發(fā)酵 優(yōu)點 放掉部分發(fā)酵液，再補入部分料液，使代謝有害物得以稀釋有利于產(chǎn)物合成，提高了總產(chǎn)量。滅菌方法：可通蒸汽滅菌，也可加入過氧乙酸等化學滅菌劑攪拌半小時，才放下水道。雜菌大量產(chǎn)酸，培養(yǎng)液pH下降；糖、氮消耗快，發(fā)酵液發(fā)粘，菌絲自溶，產(chǎn)物分泌減少或停止，有時甚至會使已產(chǎn)生的產(chǎn)物分解。因而它防御雜菌能力低，容易污染雜菌。 通氣條件差時可適當降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可髙些。 （ 6）、選用合適的培養(yǎng)基 在培養(yǎng)基中添加某種化學物質(zhì)可以防止菌種退化。例如，維生素、微量元素、某些生長因子、前體等。另外，盡管不同種類的微生物的成分比例有一定的差異，但還是有一定共性的。和傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝相比，現(xiàn)代發(fā)酵工程除了上述的發(fā)酵特征之外更有其優(yōu)越性。 4，由于生物體本身所具有的反應機制，能夠?qū)Ｒ恍缘睾透叨冗x擇性地對某些較為復雜的化合物進行特定部位地氧化、還原等化學轉化反應，也可以產(chǎn)生比較復雜的高分子化合物。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。常用的氮源可分為兩大類：有機氮源和無機氮源。罐身較長，氧的利用率較高； （ 2）、發(fā)酵罐應能承受一定的壓力。 三、問答題 發(fā)酵工程的概念是什么？發(fā)酵工程基本可分為那兩個大部分，包括哪些內(nèi)容 ? 答： 發(fā)酵工程 是利用微生物特定性狀好功能，通過現(xiàn)代化工程技術生產(chǎn)有用物質(zhì)或其直接應用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術體系，是將傳統(tǒng) 發(fā)酵與現(xiàn)代的 DNA重組、細胞融合、分子修飾和改造等新技術結合并發(fā)展起來的發(fā)酵技術。 1 發(fā)酵過程主要分析項目如下 ： pH、排氣氧、排氣 CO2和呼吸熵、糖含量、氨基氮和氨氮、磷含量、菌濃度和菌形態(tài)。 菌種分離的一般過程 采樣、富集、分離、目的菌的篩選 。染菌批次數(shù)應包括染菌后培養(yǎng)基經(jīng)重新滅菌，又再次染菌的批次數(shù)在內(nèi) 1 連續(xù)培養(yǎng) ： 發(fā)酵過程中一邊補入新鮮料液一邊放出等量的發(fā)酵液，使發(fā)酵罐內(nèi)的體積維持恒定。 在此過程中只有料液的加入沒有料液的取出，所以發(fā)酵結束時發(fā)酵液體積比發(fā)酵開始時有所增加。 實罐滅菌 實罐滅菌（即分批滅菌）將配制好的培養(yǎng)基放入發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設備加熱至滅菌溫度后維持一定時間，在冷卻到接種溫度，這一工藝過程稱為實罐滅菌，也叫間歇滅菌。發(fā)酵工程部分題庫及答案 一、名稱解釋 前體 指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接彼微生物在生物合成過程中合成到產(chǎn)物物分子中去，而其自身的結構并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。 種子擴大培養(yǎng) ：指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種接入試管斜面活化后，再經(jīng)過扁瓶或 搖瓶及種子罐逐級擴大培養(yǎng) ,最終獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種過程。在工廠的實際生產(chǎn)中采用這種方法很多。 達到穩(wěn)態(tài)后，整個過程中菌的濃度，產(chǎn)物濃度，限制性基質(zhì)濃度都是恒定的。 富集培養(yǎng)目的就是讓 目的菌 在種群中占優(yōu)勢，使篩選變得可能。 1 微生物調(diào)節(jié)其代謝采用 酶活性、酶合成量、細胞膜的透性 。也可以說是滲透有工程學的微生物學，是發(fā)酵技術工程化的發(fā)展，由于主要利用的是微生物發(fā)酵過程來生產(chǎn)產(chǎn)品，因此也稱為微生物工程。因為發(fā)酵罐在滅菌和正常工作時，要承受一定的壓力（氣壓和液壓）和溫度； （ 3）、發(fā)酵罐的攪拌通風裝置能使氣液充分混合，實現(xiàn)傳質(zhì)傳熱作用，保證微生物發(fā)酵過程中所需的溶解氧； （ 4）、發(fā)酵罐內(nèi)應盡量減少死角，避免藏污納垢，保證滅菌徹底，防止染菌； （ 5）、發(fā)酵罐應具有足夠的冷卻面積； （ 6）、攪拌器的軸封要嚴密，以減少泄露。 無機氮源 種類： 氨鹽、硝酸鹽和氨水 特點：微生物對它們的吸收快，所以也稱之謂迅速利用的氮源。 （ 3）、種子擴大培養(yǎng)的任務： 現(xiàn)代的發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模越來越大，每只發(fā)酵罐的容積有幾十立方米甚至幾百立方米，?要使小小的微生物在幾十小時的較短時間內(nèi)，完成如此巨大的發(fā)酵轉化任務，那就必須具備數(shù)量巨大的微生物細胞才行。 5，發(fā)酵過程中對雜菌污染的防治至關重要。除了使用微生物外，還可以用動植物細胞和酶，也可以用人工構建的“工程菌’來進行反應；反應設備也不只是常規(guī)的發(fā)酵罐，而是以各種各樣的生物反應器而代之，自動化連續(xù)化程度高，使發(fā)酵水平在原有基礎上有所提高和和創(chuàng)新。所以培養(yǎng)基中這集中營養(yǎng)成分不管由什么具體物質(zhì)提供，其用量基本上也符合這種關系。具體用量要通過試驗確定?；蛘哌x取營養(yǎng)相對貧乏的培養(yǎng)基在菌種保藏培養(yǎng)基 ，限制菌株的生長代謝減少變異反而發(fā)生從而防止菌種的退化。 培養(yǎng)基稀薄時，溫度也該低些。如在此階段染菌，應將培養(yǎng)液全部廢棄。有時也會使發(fā)酵液發(fā)臭，產(chǎn)生大量泡沫。否則由于各罐的管道相通，會造成其它罐的染菌，而且直接放下水道也會造成空氣的污染而導致其它罐批染菌。 缺點 代謝產(chǎn)生的前體物被稀釋，提取的總體積增大 1發(fā)酵工程主題微生物有什么特點？ 答：發(fā)酵工程所利用的微生物主要是細菌、放線菌，酵母菌和霉菌 特點 ： (1)對周圍環(huán)境的溫度、壓強、滲透壓、酸堿度等條件有極大的適應能力 (2)有極強的消化能力 (3)有極強的繁殖能力 1什么叫染菌，對發(fā)酵有什么影響，對 提煉有什么危害？ 答：染菌：發(fā)酵過程中除了生產(chǎn)菌以外，還有其它菌生長繁殖染菌的影響：發(fā)酵過程污染雜菌，會嚴重的影響生產(chǎn)，是發(fā)酵工業(yè)的致命傷。 舉出幾例微生物大規(guī)模表達的產(chǎn)品 , 及其產(chǎn)生菌的特點？ 表達產(chǎn)物一般分泌至胞外，能利用廉價的氮源，生長溫度較高，生長速度快 , 純 化 、 分 離 及 分 析 快 速 ； 安 全 性 高 ， 得 到 FDA 的批準的菌種。因此，細胞固有的生產(chǎn)關系支持細胞自身的增殖（生產(chǎn)細胞），不支 持（人的）目的產(chǎn)物的過量生產(chǎn)（生產(chǎn)特定的初級代謝產(chǎn)物）。 什么叫自然選育？自然選育在工藝生產(chǎn)中的意義？ 自然選育 就是不經(jīng)人工處理，利用微生物的自然突變進行菌種選育的過程。 常用的物理誘變劑有紫外線、 x 射線、γ射線 (如 Co60 等 )、等離子、快中子、α射線、β射線、超聲波等。 ④ /所選用的培養(yǎng)基應能滿足總 體工藝的要求，如不應該影響通氣、提取、純化及廢物處理等。主要含有蔗糖，總糖可達 50%～75%。誘導某些酶的產(chǎn)生。培養(yǎng)基優(yōu)化應該保證菌體快速生長，有利于產(chǎn)物合成和分泌的酶系開啟，而不利于產(chǎn)物合成酶系的關閉，處于最佳的產(chǎn)物合成狀態(tài)，并且副產(chǎn)物合成和分泌的酶系盡可能的少開啟第二階段控控制產(chǎn)物的合成。培養(yǎng)基選擇首先考慮的是有利于孢子的發(fā)育和菌體的生長，所以營養(yǎng)要比發(fā)酵培養(yǎng)基豐富。 3什么是菌體的生長比速？產(chǎn)物的形成比速？基質(zhì)的消耗比速？維持消耗？ 菌體的比生長速率：單 位重量的菌體瞬時增量 μ =（ dx/dt） /x；單位為 1/h，其中 x— 菌體濃度（ g/L ） 產(chǎn)物的形成比速：單位時間內(nèi)單位菌體形成產(chǎn)物（菌體）的量 π =（ dp/dt） /x,；單位為 1/h，其中 p— 產(chǎn)物濃度（ g/L ） 基質(zhì)的比消耗速率 :單位時間內(nèi)單位菌體消耗基質(zhì)的量 =（ ds/dt） /x；單位為 1/h，其中 s— 底物濃度（ g/L ） 3什么是 Monod方程其使用條件如何？各參數(shù)的意義與求解？ 當培養(yǎng)基中不存在抑制細胞生長的物質(zhì)時，細胞的生長速率與基質(zhì)濃度關系（ Monod方程式）如下： μ =μ max S/（ Ks+ S） μ：菌體的生長比速 . S：限制性基質(zhì)濃度 . Ks：半飽和常數(shù) . μ max: 最大比生長速度 Monod方程的參數(shù)求解 (雙倒數(shù)法 )：將 Monod方程取倒數(shù)可得： 1/μ =1/μ max+ Ks/μ max S或 S/μ = S/μ max+ Ks/μ max 這樣通過測定不同限制性基質(zhì)濃度下，微生物的比生長速度，就可以通過回歸分析計算出Monod方程的兩個參數(shù)。 3什么是連續(xù)培養(yǎng)？什么是連續(xù)培養(yǎng)的稀釋率？ 由于新鮮培養(yǎng)基不斷補充，所以不會發(fā)生營養(yǎng)物的枯竭，另一方面，發(fā)酵液不斷取出，發(fā)酵罐內(nèi)的微生物始終處于旺盛的指數(shù)生長期，罐內(nèi)細胞濃度 X、比生長速率μ、以及 t, pH等都 保持恒定。 4發(fā)酵液中的體積氧傳 遞方程？其中 Kla的物理意義是什么？ 以單位體積的液體中所具有的氧的傳遞面積為 a (m2/m3) OTR=KLα (C* – CL ） KLα以氧濃度為推動力的容積氧傳遞系數(shù)，反映了設備的供氧能力 4如何調(diào)節(jié)搖瓶發(fā)酵的供氧水平？ 往復，頻率 80120分 /次，振幅 8cm 旋轉，偏心距轉速 250rpm 裝液量，一般取 1/10左右： 250ml 1525 ml 500ml 30 ml 750ml 80 ml 4如何調(diào)節(jié)通氣攪拌發(fā)酵罐的供氧水平？ 一般認為，發(fā)酵初期較大的通風和攪拌而產(chǎn)生過大的剪切力，對菌體的生長有時會產(chǎn)生不利的影響，所以有時發(fā)酵初期采用小通風，停攪拌，不但有利于降低能耗，而且在工藝上也是必須的。 氮利用快慢可分析出菌體生長情 況，含氮產(chǎn)物合成情況。 4補料過多或過少對發(fā)酵有什么影響？ 投料過多造成菌體細胞大量生長，無法穩(wěn)定的產(chǎn)生發(fā)酵產(chǎn)物，導致菌體生產(chǎn)力下降，同時改變發(fā)酵液流變學性質(zhì)。 （ 2） pH影響微生物細胞膜所帶電荷。 5溫度對發(fā)酵有哪些影響？ （ 1）溫度影響反應速率 發(fā)酵過程的反應速率實際是酶反應速率，酶反應有一個最 適溫度。 A．生長因素 B．碳源 C．氮源 D．微量元素 7． 生物反應器間歇操作 , 在發(fā)酵過程中 ,不斷進行通氣 (好氧發(fā)酵 )和為調(diào)節(jié)發(fā)酵液的 pH而加入酸堿溶液外 , 與外界沒有其它物料交換。 C． 菌體有固定化學組成 ,不隨發(fā)酵時間和某些條件變化而明顯改變 D． 各發(fā)酵動力學變量對發(fā)酵條件變化反應無明顯滯后 E．發(fā)酵反應底物和產(chǎn)物的濃度是一定的 17． 培養(yǎng)基滅菌是否徹底直接關系到生產(chǎn)過程的成敗 , 滅菌失敗主要不良后果包括 : A． 雜菌污染造成生產(chǎn)能力的下降 B． 雜菌產(chǎn)物使目的產(chǎn)物的提取和分離變得非常困難 C． 菌種發(fā)生遺傳變異 D． 改變反應介質(zhì)的 pH值 , 使生物反應發(fā)生異常變化 E． 雜菌可能會分解產(chǎn)物 , 使生產(chǎn)過程失敗 18．過濾除菌的一般流程包括以下幾個步驟： A．把吸氣口吸入的空氣先進行壓縮前過濾進入空氣壓縮機 B ． 從空氣壓縮機出來 的空氣 （ ，溫度 120～ 150186。 25．有些微生物既是工業(yè)生產(chǎn)菌，有時也可能在其它的產(chǎn)品發(fā)酵中是雜菌。 32．發(fā)酵罐在發(fā)酵生產(chǎn)中為了避免空氣的進入，一般保持罐壓在 （表壓）左右的壓力。 A．缺氧 B．低溫 C．干燥 D．冷凍 4．在微生物發(fā)酵工程中利用 梭狀芽孢桿菌 生產(chǎn) 丙酮丁醉的發(fā)酵 屬于（ ）。