谷氨酸发酵
目前工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。我国常用的菌种有北京棒状杆菌、纯齿棒状杆菌等。
合成途径
谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A(乙酰COA)，然后进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸在谷氨
酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下，生成谷氨酸。当生物素缺乏时，菌种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸。
在谷氨酸发酵中，如果能够改变细胞膜的通透性，使谷氨酸不断地排到细胞外面，就会大量生成谷氨酸。研究表明，影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂含量。因此，对谷氨酸产生菌的选育，往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤入手，如生物素缺陷型菌种的选育。生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分之一。因此，磷脂的合成量也相应减少，这就会导致细
胞膜结构不完整，提高细胞膜对谷氨酸的通透性。
发酵过程
在发酵过程中，氧、温度、pH和磷酸盐等的调节和控制如下：①氧。谷氨酸产生菌是好氧菌，通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用率，而且会影响发酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在发酵后期，加大通气量有利于谷氨酸的合成。其中谷氨酸棒状杆菌在溶氧不足时产生的是乳酸或琥珀酸。②温度。菌种生长的最适温度
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为30～32 ℃。当菌体生长到稳定期，适当提高温度有利于产酸，因此，在发酵后期，可将温度提高到34～37 ℃。③pH。谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.0～8.0。但在发酵过程中，随着营养物质的利用，代谢产物的积累，培养液的pH会不断变化。如随着氮源的利用，放出氨，pH会上升；当糖被利用生成有机酸时，pH会下降。其中谷氨酸棒状杆菌在pH呈酸性时生成乙酰谷胺酰胺。④磷酸盐。它是谷氨酸发酵过程中必需的，但浓度不能过高，否则会转向缬氨酸发酵。发酵结束后，常用离子交换树脂法等进行提取。 用途 谷氨酸除用于制造味精外，还可以用来治疗神经衰弱以及配制营养注射液等。我国的谷氨酸发酵虽然在产量、质量等方面有了较大的提高，但与国外先进水平相比还存在一定差距。主要表现在：设备陈旧，规模小，自控水平、转化率和提取率低，易
受噬菌体污染，废水污染问题尚未完全解决等。
1微生物工程的基本任务：
通过对发酵过程的有效控制，高效利用微生物内在能力，低能耗、低物耗地最大限度生产生物产品。
2影响微生物摄氧率的因素
①菌种； ② 溶解氧浓度； ③细胞浓度； ④培养基成分和浓度： 如：碳源，利用速度不同摄氧率不同； ⑤ pH； ⑥温度：温度高，临界值增高； ⑦有毒物积累。抑制呼吸； ⑧挥发性中间物（有机酸），加强。
第一篇 微生物工业菌种与培养基
一、选择题
2．实验室常用的培养细菌的培养基是（ A） A 牛肉膏蛋白胨培养基 B 马铃薯培养基 C 高氏一号培养基 D 麦芽汁培养基
3．在实验中我们所用到的淀粉水解培养基是一种（ D ）培养基
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A 基础培养基 B 加富培养基 C 选择培养基 D 鉴别培养基 7．实验室常用的培养放线菌的培养基是（ C ） A 牛肉膏蛋白胨培养基 B 马铃薯培养基 C 高氏一号培养基 D 麦芽汁培养基 8．酵母菌适宜的生长pH值为（ B ）
A 5.0-6.0 B 3.0-4.0 C 8.0-9.0 D 7.0-7.5 9．细菌适宜的生长pH值为（ D ）
A 5.0-6.0 B 3.0-4.0 C 8.0-9.0 D 7.0-7.5
10.培养下列哪种微生物可以得到淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多肽类抗生素、氨
基酸、维生素及丁二醇等产品。A
A 枯草芽孢杆菌 B 醋酸杆菌 C 链霉素 D 假丝酵母 二、是非题
1.根据透明圈的大小可以初步判断菌株利用底物的能力(N )
2.凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制性基质。（ N ） 3.在最适生长温度下，微生物生长繁殖速度最快，因此生产单细胞蛋白的发酵温度应选择最适生长温度。（ N ）
4.液体石蜡覆盖保藏菌种中的液体石蜡的作用是提供碳源( N).
5.种子的扩大培养时种子罐的级数主要取决于菌种的性质、菌体的生长速度、产物品种、生产规模等（ Y）
6.碳源对配制任何微生物的培养基都是必不可少的．（ N ）
7.亚硝基胍能使细胞发生一次或多次突变,尤其适合于诱发营养缺陷型突变株,有”超诱变剂”之称.Y
9.参与淀粉酶法水解的酶包括淀粉酶、麦芽糖酶和纤维素酶等。（ N ） 三、填空题
1.菌种扩大培养的目的是 提高菌种使用率，降低生产成本 。
2.进行紫外线诱变时,要求菌悬液浓度:细菌约为 106个／ml,放线菌为 ,霉菌和酵母为 106～107个／ml.
紫外线(波长240-250nm)的作
用机制主要是形成胸腺嘧啶二聚体以改变DNA生物活性，造成菌体死亡和变异。
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3.培养基应具备微生物生长所需要的六大营养要素是_ 碳源___、__氮源 __、__ 能源__、__水_ ___、__无机盐 __和____生长因子 ___。
4.碳源物对微生物的功能是__ 提供能源 __和__ 组成菌体细胞成分的碳架 ，微生物可用的碳源物质主要有__葡萄糖_ _、___蔗糖 _、__ 麦芽糖 _、__乳糖 _、__ 淀粉 __等。
5.工业发酵常用的有机氮源主要有_ 蛋白胨 _、_ 黄豆饼粉 _、_ 尿素 __、_ 酵母粉 __、__ 玉米浆 _等。
7.常用的纯种分离方法有平板划线, 平板稀释, 施加选择性压力分离法 三种.
9.在微生物研究和生长实践中，选用和设计培养基的最基本要求是__ 目的明确 _、_ 营养协调 _、_ 物理条件适宜 _、_ 价廉易得 _和__ 化学条件适宜 _。
10.液体培养基中加入CaCO３的目的通常是为了__ 中和微生物生长过程中不断产生的酸 __。
11.在利用平板的生化反应进行分离时,生长圈法所用的工具菌是一些 营养缺陷型菌株 ,抑菌圈法所用的工具菌是一些 抗生素 的敏感菌.
13.分离放线菌时,可以在样品的菌悬液中加几滴10%的酚,以抑制细菌 的生长,分离酵母菌时,可在培养基中添加一定量的 抗生素 以抑制细菌的生长.
14.培养基按用途分可分为 孢子培养基 、 种子培养基 、 发酵培养基 和 补料培养基 四种类型。
15.制备淀粉水解糖的方法有 化学法 、 酶解法 、和 生物发酵法 。
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四、名词解释
1.培养基 是供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳
水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）以及维生素和水等。有的培养基还含有抗菌素和色素，用于单种微生物培养和鉴定。
2.生理酸性物质无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这
种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质
3.次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物
无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质
五、问答题
1. 什么是前体？前体添加的方式？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。 前体使用时普遍采用流加的方法。
2.简述菌种保藏的基本原理和菌种保藏方法。基本原理：根据微生物的生理生化特
性，人为地创造条件，使微生物处于代谢不活泼，生长繁殖受到抑制的休眠状态，以减少菌种的变异。保藏方法：1斜面保藏法。2穿刺保藏法。3沙土管干燥保藏法。4真空冷冻干燥保藏法。5液氮保藏法。6悬液保藏法。7低温保藏法。
3. 微生物工业用的菌种有哪几大类，能否举出各类中常用的工业微生物名称和其反应产物。类型：1细菌，乳酸杆菌，产生乳酸。2放线菌，红霉素链霉菌，产生红霉
素。3霉菌，青霉，产生青霉素。酵母，啤酒酵母，产生啤酒。
5. 在大规模发酵的种子制备过程中，实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选择上 各有何特点？实验室阶段培养物选择的原则：种子能扩培到一定的量和
质，获得一定数量和质量的孢子/菌体。培养基的选择应该是有利于菌体的生长，对孢子培养基应该是有利于孢子的生长。在原料方面，实验室种子培养阶段，规模一般比较小，因此为了保证培养基的质量，培养基的原料一般都比较精细。
生产车间阶段培养物的选择原则最终一般都是获得一定数量的菌丝体。培养基选择首先考虑的是有利于孢子的发育和菌体的生长，所以营养要比发酵培养基丰富。在原料方面：不如实验室阶段那么精细，而是基本接近于发酵培养基，这有两个方面的原因: 一是成本二是驯化
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