新編生物工藝學(xué)復(fù)習(xí)題-資料下載頁
2025-10-09 16:50本頁面
【導(dǎo)讀】A生物技術(shù)是一門多學(xué)科、綜合性的科學(xué)技術(shù)；B反應(yīng)中需有生物催化劑的參與；C其最后目的是建立工業(yè)生產(chǎn)過程或進(jìn)行社會(huì)服務(wù)，這一過程可稱為生物反應(yīng)過程。青霉素工業(yè)化生產(chǎn)；微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物和抗生素產(chǎn)業(yè)的興盛以及新的初級(jí)代謝產(chǎn)物開發(fā)；以酶為催化劑的生物轉(zhuǎn)化及酶和細(xì)胞固定化技術(shù)及應(yīng)用。最好能分泌到胞外，以降低產(chǎn)物抑制并利于產(chǎn)物分離；盡可能減少產(chǎn)物類似物的產(chǎn)量，以提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量及。對溶氧的要求低，便于培養(yǎng)及降低能耗。3）菌種選育是微生物工程的關(guān)鍵技術(shù)，主要方法有傳統(tǒng)的自然選育、誘變育種、雜交育種以及現(xiàn)代的原生質(zhì)體融合與。子轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)化等過程，促使兩個(gè)具不同遺傳性狀的菌株發(fā)生基因重組，以獲得性能優(yōu)良的生產(chǎn)菌株。10）原生質(zhì)體融合是通過人工方法，使遺傳性狀不同的兩個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)體發(fā)生融合，并產(chǎn)生重組子的過程，亦可稱
【正文】 高營養(yǎng)利用快，會(huì)使菌過早自溶。 根據(jù)菌生長情況 菌生長快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生長慢，維持較高溫 度時(shí)間可長些。 19） 發(fā)酵過程 pH 變化的原因 基質(zhì)代謝 （ 1）糖代謝 特別是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使 pH 下降。糖缺乏， pH 上升，是補(bǔ)料的標(biāo)志之一 （ 2）氮代謝 當(dāng)氨基酸中的 NH2 被利用后 pH 會(huì)下降；尿素被分解成 NH3， pH 上升， NH3 利用后 pH 下降，當(dāng)碳源不足時(shí)氮源當(dāng)碳源利用 pH 上升。 （ 3）生理酸堿性物質(zhì)利用后 pH 會(huì)上升或下降 產(chǎn)物形成 某些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液 pH 變化。如有機(jī)酸類產(chǎn)生使 pH 下降，紅霉素、潔霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使 pH 上升。 菌體自 溶， pH 上升，發(fā)酵后期， pH 上升。 pH 對發(fā)酵的影響 （ 1） pH 影響酶的活性。當(dāng) pH 值抑制菌體某些酶的活性時(shí)使菌的新陳代謝受阻 （ 2） pH 值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進(jìn)行 （ 3） pH 值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對這些物質(zhì)的利用 （ 4） pH 影響代謝方向 pH 不同，往往引起菌體代謝過程不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。 例如黑曲霉在 pH2~3 時(shí)發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸，在 pH 近中性時(shí)，則產(chǎn)生草酸。谷氨酸發(fā)酵，在中性和微堿 性條件下積累谷氨酸，在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和 N乙酰谷氨酰胺 pH 對菌體生長影響比產(chǎn)物合成影響小 例 青霉素：菌體生長最適 ~,產(chǎn)物合成最適 ~ 四環(huán)素：菌體生長最適 ~，產(chǎn)物合成最適 ~ 克拉維酸發(fā)酵中存在問題是在 pH 低時(shí)菌體生長受抑制，在高 pH 時(shí)克拉維酸要分解，如何解決？ 由于 CA 生產(chǎn)的最適 pH 和減少 CA 分解的 pH 各不相同，因此在分批發(fā)酵中應(yīng)用了 pH 變換策略，使發(fā)酵 pH由中性 pH7． 0 變換為酸性 。 在發(fā)酵前期 ，在細(xì)胞生長和產(chǎn)生 CA 期間控制 ， 4d后，當(dāng) CA 產(chǎn)量達(dá)最高值時(shí)，變換 pH 為 ，以減少CA 分解。最高 CA 濃度可保持 24h。由于改變 pH，使 CA 分解速率明顯降低。 20） 發(fā)酵過程的 pH 控制可以采取哪些措施？ 調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)料的 pH。 在基礎(chǔ)料中加入維持 pH 的物質(zhì)， 通過補(bǔ)料調(diào)節(jié) pH。 當(dāng)補(bǔ)料與調(diào) pH 發(fā)生矛盾時(shí)，加酸堿調(diào) pH。 發(fā)酵的不同階段采取不同的 pH 值 21） 過高的比生長速率和過高的菌體濃度造成的不利影響 μ過高， S 消耗過快，有限的營養(yǎng)基質(zhì)只能用于生長，而不足于產(chǎn)物合成。 有毒中間產(chǎn)物的 快速積累，會(huì)改變菌體的代謝途徑，抑制產(chǎn)物合成。 X 過高，增加 OUR，且發(fā)酵液粘度增大，減小 OTR。 CL減小，抑制菌體生長和產(chǎn)物合成。 最適μ為等于或稍大于μ C OUR=OTR 時(shí)的菌體濃度為最適菌體濃度 在發(fā)酵過程中，控制目標(biāo)為保持穩(wěn)定的臨界菌體濃度和臨界比生長速率，以維持呼吸臨界溶氧濃度為前提的耗氧速率與供氧速率的平衡，從而使產(chǎn)物合成速率和比速率達(dá)到最大值。 21 比耗氧速度或呼吸強(qiáng)度（ QO2）：單位時(shí)間內(nèi)單位重量的細(xì)胞所消耗的氧氣， mmol O2g 菌 1h1 攝氧率 (r)：單 位時(shí)間內(nèi)單位體積的發(fā)酵液所需要的氧量。 mmol O2L1h1 。 r= QO2 .X CCr: 臨界溶氧濃度 , 指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度，又稱臨界氧值。 影響需氧的因素： 微生物的種類：如需氧菌與兼性厭氧菌耗氧量不同；同樣是需氧菌，細(xì)菌、放線菌和真菌的耗氧量不同，如產(chǎn)黃青霉的 QO2=、啤酒酵母的 QO2=，大腸桿菌 QO2= 一般來說，細(xì)胞越簡單，生長速度就越快 QO2 就越高。 不同的生長階段：延遲期 QO2 低，對數(shù)生 長期 QO2 高，穩(wěn)定期 QO2 不再增加。 菌體生長期的耗氧率大于產(chǎn)物合成期。因此培養(yǎng)液的 QO2 達(dá)到最大值時(shí)，培養(yǎng)液中菌體的濃度也達(dá)到了最大值。 培養(yǎng)基的組成：培養(yǎng)基中碳源的種類和濃度對微生物的需氧量影響尤為重要。一般地，在一定范圍內(nèi)， QO2隨碳源濃度的增加而增加。其他也有影響。 培養(yǎng)條件：溫度越高，營養(yǎng)成分越豐富 QO2 的臨界值越高；當(dāng) PH 最適時(shí)，微生物的需氧量最大。 二氧化碳濃度：濃度高時(shí)影響菌體呼吸 培養(yǎng)液中溶解氧濃度 CL 大于 CCr 時(shí)，正常發(fā)酵； CL 小于 CCr 時(shí)，影響發(fā)酵。 發(fā)酵液中氧的傳遞方 程： dc/dt=Kla(c*cL),各項(xiàng)的意義： dc/dt 單位時(shí)間內(nèi)發(fā)酵液中溶氧濃度的變化， mmolO2/()。Kla為 以 (C*C)為推動(dòng)力的液相體積氧傳遞系數(shù) h1； c*為氧在水中的飽和濃度 mmol/L。 cL 為發(fā)酵液中溶氧濃度， mmol/L. 由上式可見：凡是使 Kla 和 c*增加的因素都可以使發(fā)酵供氧改善。 溶氧控制的一般策略： 前期大于臨界溶氧濃度，有利于菌體生長，中后期滿足產(chǎn)物的形成。 21）呼吸商：耗氧速率 OUR 可通過熱磁氧分析儀或質(zhì)譜儀測量進(jìn)氣和排氣中的氧含量計(jì)算而得，并最終計(jì)算出 呼吸商RQ=CER/OUR RQ 可以反映菌的代謝情況，酵母發(fā)酵， RQ=1，糖有氧代謝，僅生成菌體，無產(chǎn)物形成； RQ，糖經(jīng) EMP生成乙醇 發(fā)酵前期的 RQ 值小于 1；發(fā)酵中期 RQ 值略有增加，糖代謝不僅用于生長，也用于維持和產(chǎn)物合成；發(fā)酵后期，產(chǎn)物的還原性比基質(zhì)大時(shí)， RQ 值增大，產(chǎn)物的氧化性比基質(zhì)大時(shí)， RQ 值減小。 21) 工業(yè)上常用的化學(xué)消泡劑的類型： 天然油脂類 ； 高碳醇、脂肪酸和酯類 ； 聚醚類 ； 硅酮類 （聚硅油類） 22） 染菌的途徑有哪些？ 設(shè)備滲漏 空氣帶菌 種子帶菌 滅菌不徹底 技術(shù)管理不善 總?cè)揪?率 %= 發(fā)酵液消泡方法： – 改變培養(yǎng)基成份，減少通氣，選育新生產(chǎn)種 化學(xué)法：添加消泡劑（油類等），應(yīng)用面廣 機(jī)械法：靠機(jī)械強(qiáng)烈振動(dòng)，壓力的變化，使氣泡破裂，或借助機(jī)械力將排出氣 體中的液體加以分離回收 %100*總投料批（次）數(shù)發(fā)酵染菌批（次）
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