发酵工程试题与答案 下载本文

一.名词解释

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、分子修饰和改造等新技术集合并发展起来的发酵 技术。

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。

同步培养:指使细胞的分裂周期为同步的培养方法。同步化方法的原理是在使

所有细胞都处于大体相同的分裂周期的处理后,才使增殖同时开始进行。 摄氧率:摄氧率即单位体积培养液每小时消耗的氧量

基因重组:是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合,形 成新DNA分子的过程 基因的直接进化:在分子水平上,对目标基因直接处 理,然后通过高通量的筛选方法,提高目标蛋白的性能。

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。 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。

补料发酵: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。

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。

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。

二.简答题

1.工业化菌种要求

A能够利用廉价的原料,简单的培养基,大量高效地合成产物

B有关合成产物的途径尽可能地简单,或者说菌种改造的可操作性要强 C. 遗传性能要相对稳定

D. 不易感染它种微生物或噬菌体

E. 产生菌及其产物的毒性必须考虑(在分类学上最好与致病菌无关) F. 生产特性要符合工艺要求 2.什么是半连续培养?优缺点

答:在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液(带放)称为半连续培

养。某些品种采取这种方式,如四环素发酵

优点 放掉部分发酵液,再补入部分料液,使代谢有害物得以稀释有 利于产物合成,提高了总产量。

缺点 代谢产生的前体物被稀释,提取的总体积增大

3.发酵液PH对发酵的影响有哪些方面?

(1)pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻。

(2)pH影响微生物细胞膜所带电荷。从而改变细胞膜的透性,影响微生物对营养物质 的吸收及代谢物的排泄,因此影响新陈代谢的进行。

(3)pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离,从而影响微生物对这些物质的 利用。

(4)pH值影响代谢方向。pH不同,往往引起菌体代谢过程不同,使代谢产物的质量和 比例发生改变。例如黑曲霉在pH2~3时发酵产生柠檬酸,在pH近中性时,则产生 草酸。谷氨酸发酵,在中性和微碱性条件下积累谷氨酸,在酸性条件下则容易形 成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。

(5)pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响。

4.微生物发酵的种子应具备哪些条件?

(1)、菌种细胞的生长活力强,移种至发酵罐后能迅速生长,迟缓期短。 (2)、生理性状稳定。

(3)、菌体总量及浓度能满足大量发酵罐的要就。 (4)、无杂菌污染。 (5)、保持稳定的生产能力。

5.什么是诱变育种,诱变剂常用的有哪些?

答:通过诱变剂处理就可以大大提高菌种的突变频率,扩大变异幅度,从中选出具有 优良特性的变异菌株,这种方法就称为诱变育种。常用的诱变剂有:紫外线、亚 硝酸、碱基类似物、亚硝基胍。

6.优良的发酵装置具有的基本特征?

(1)避免将需蒸汽灭菌的部件与其它部件连接,因为即使阀门关闭,细菌也可在阀门 内生长;

(2)尽量减少法兰连接,因为设备震动和热膨胀会引起连接处的移位,导致染菌,应 全部焊接结构,消除积蓄耐灭菌物质;

(3)防止死角、裂缝等一类情况,以避免固体物质在此堆积,形成使杂菌获得热抗性 的环境‘

(4)发酵系统的某些部分应能单独灭菌;

(5)与反应器相同的任何连接应采用蒸汽加以密封,取样口在不取样时也要一直通蒸汽

7.发酵培养基的要求?

①培养基能够满足产物最经济的合成。 ②发酵后所形成的副产物尽可能的少。

③培养基的原料应因地制宜,价格低廉;且性能稳定,资源丰富,便于采购运,适合 大规模储藏,能保证生产上的供应。

④/所选用的培养基应能满足总体工艺的要求,如不应该影响通气、提取、纯化及废物 处理等。必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成分。

⑥有利于减少培养基原料的单耗,即提高单位营养物质所合成产物数量或最大产率。 ⑦有利于提高培养基和产物的浓度,以提高单位容积发酵罐的生产能力。⑧有利于提 高产物的合成速度,缩短发酵周期。

⑨所用原料尽可能减少对发酵过程中通气搅拌的影响,利于提高氧的利用率,降低能 耗。

8.补料分批发酵适用范围

(1)高菌体浓度培养系统;

(2)存在高浓度底物抑制的系统,通过添加底物降低抑制; (3)存在crabtree效应的系统; (4)受异化代谢物阻遏的系统; (5)利用营养突变体的系统;

(6)希望延长反应时间或补充损失水分的系统。

9.工业上常用的菌种保存方法 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

10.什么是自然选育,在工业生产的意义?

答:在生产过程中,不经过人工诱变处理,根据菌种的自发突变而进行菌种筛选的过 程叫做自然选育。经常进行自然选育,淘汰衰退的菌株,保存优良的菌株,可以达 到纯化菌种、纯化菌种衰退、稳定生产和提高发酵产量的目的。 11.发酵过程PH改变原因? 发酵过程中pH是不断变化的

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

4)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。 5)菌体自溶 pH上升,发酵后期,pH上升