1、氨基酸發(fā)酵工藝學(xué)試題庫答案一、名詞解釋1. 營養(yǎng)缺陷型：凡是一種微生物缺少或喪失其合成某一種或幾種必須生長因素能力者，稱為營養(yǎng)缺陷型，即必須存在某種代謝中間產(chǎn)物才能生長的突變體。2.DE 值：即葡萄糖值，表示淀粉水解程度及糖化程度。DE 值=還原糖/干物質(zhì)×1003. 糊化：淀粉在熱水中能吸收水分而膨脹，最后淀粉粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成帶有粘性的淀粉糊，此過程稱為糊化。4. 發(fā)酵熱：引起發(fā)酵過程溫度變化的原因是發(fā)酵過程所產(chǎn)生的熱量，稱為發(fā)酵熱。發(fā)酵熱包括生物熱、攪拌熱、蒸發(fā)熱和輻射熱。5. 代謝控制發(fā)酵：就是用遺傳學(xué)或其它生物化學(xué)的方法，人為的改變、控制微生物的代謝，使有用產(chǎn)物

2、大量生成、積累的發(fā)酵。6. 發(fā)酵轉(zhuǎn)換：當(dāng)發(fā)酵條件、環(huán)境因素發(fā)生變化時，必然會影響控制代謝有關(guān)酶的合成及其活性，從而導(dǎo)致發(fā)酵轉(zhuǎn)換方向，產(chǎn)生其他的 發(fā)酵產(chǎn)物，這種現(xiàn)象就叫發(fā)酵轉(zhuǎn)化。7. 雙酶法制糖：雙酶法是用淀粉酶和糖化酶將淀粉水解成葡萄糖的工藝。雙酶法水解可分為兩步：第一步是液化過程，利用淀粉酶將淀粉液化，轉(zhuǎn)化為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加。第二步是糖化，利用糖化酶將糊精或低聚糖進(jìn)一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟恰?. 生物素亞適量：生物素是催化乙酰CoA 羧化酶的輔酶，參與脂肪酸的合成，從而影響磷脂合成及細(xì)胞膜的形成。它的作用主要影響谷氨酸產(chǎn)生菌細(xì)胞膜的谷氨酸通透性；同時也影響菌體的代謝途徑。因此，

3、為了形成有利于谷氨酸向外滲透的細(xì)胞膜，必須使磷脂合成不充分，因而必須要控制生物素“亞適量”。9. “強(qiáng)制控制”發(fā)酵：就是人為強(qiáng)制控制生物素含量和菌體生長量的方法，如采取“高生物素、高吐溫、高接種量”或“高生物素、高青霉素、高種量”的方法。即在發(fā)酵培養(yǎng)基中預(yù)先配加一定量（大過量）的純生物素，大大削弱原每批發(fā)酵培養(yǎng)基中生物素含量變化的影響；高生物素能激活丙酮酸羧化酶，促進(jìn)菌體迅速增殖；再在菌體對數(shù)生長期的早期，加入相對高一些的吐溫或青霉素，人為控制所需凈增OD 值，以充分形成控制量的產(chǎn)酸型細(xì)胞。10. 連續(xù)等電點(diǎn)：是指在大量谷氨酸晶體存在的條件下，一邊連續(xù)等當(dāng)量添加發(fā)酵液（或谷氨酸鋅鹽溶液）與鹽酸

4、（或硫酸）使溶液始終在結(jié)晶點(diǎn)PH3.0(或PH2.4 ，一邊連續(xù)從底部打出谷氨酸結(jié)晶液，送入育晶罐（池）繼續(xù)育晶。二、判斷改錯題1. × 2. × 3. 4. × 5. × 6. 7. 8. × 9. 10. ×11. × 12. × 13. 14. × 15. 16. 17. × 18. × 19. × 20. 21. × 22. × 23. 24. 25. × 26. × 27. × 28. 29. × 30.

5、×三、單項(xiàng)選擇題1. B 2.D 3.C 4.A 5.B 6.B 7.D 8.C 9.D 10.A四、填空題1. 蛋白質(zhì)水解液抽提法，化學(xué)合成法，酶法，微生物發(fā)酵法2. 北京棒桿菌AS1.299，鈍齒桿菌AS1.542，天津短桿菌T 6-133. -酮戊二酸，二氨基庚二酸途徑，-氨基己二酸途徑4.81.75. 谷氨酸鋅鹽沉淀，2.4±0.26. 長菌型細(xì)胞，轉(zhuǎn)移期細(xì)胞，產(chǎn)酸型細(xì)胞7. Ca2+或氯化鈣或硫酸鈣，碘液，滅酶或殺酶處理8. 呈鹽性，賴氨酸鹽酸鹽9. -型結(jié)晶，-型結(jié)晶，自然起晶，加晶種起晶10.99、95、90、8011. 復(fù)合反應(yīng)、分解反應(yīng)12.3034、35

6、 3713. 離子交換法、菌體、鈣離子14. 3.22、6.9615. 等電點(diǎn)法、離子交換法、鋅鹽法16. 澄清、脫鈣五、簡答題1. 簡述谷氨酸發(fā)酵中生物素的概念、作用以及如何控制用量。答：生物素是控制L-Glu 積累量高低的重要因素。它是催化乙酰CoA 羧化酶的輔酶，參與脂肪酸的合成，從而影響磷脂合成及細(xì)胞膜的形成。生物素的作用：主要影響谷氨酸產(chǎn)生菌細(xì)胞膜的谷氨酸通透性；同時也影響菌體的代謝途徑。也就是說生物素濃度對菌體生長和谷氨酸積累都影響，而且大量合成谷氨酸所需要的生物素濃度比菌體生長的需要低，因此，為了形成有利于谷氨酸向外滲透的細(xì)胞膜，必須使磷脂合成不充分，因而必須要控制生物素“亞適量

7、”。2. 簡述以大米為原料的酶酸法制糖工藝的流程。（要點(diǎn)）答：大米清洗浸泡粉碎調(diào)漿加入保護(hù)劑(氯化鈣 加酶(-淀粉酶 液化殺酶過濾調(diào)液化液pH 值糖化中和、脫色、過濾3. 在谷氨酸發(fā)酵中怎樣控制細(xì)胞膜的滲透性？答：一、化學(xué)控制方法：控制磷脂合成，導(dǎo)致形成磷脂合成不足的不完全的細(xì)胞膜生物素缺陷型；添加表面活性劑或飽和脂肪酸；油酸缺陷型；甘油缺陷型阻礙谷氨酸細(xì)胞壁的合成，形成不完全的細(xì)胞壁，進(jìn)而導(dǎo)致形成不完全的細(xì)胞膜添加青霉素或頭孢菌素C 等抗生素。二、物理控制方法： 利用利用溫度敏感性突變株。4. 簡述以糖蜜為原料生產(chǎn)谷氨酸工藝的特點(diǎn)。答： 優(yōu)點(diǎn)：省去淀粉糖化工序。降低成本、縮短周期、簡化設(shè)備、

8、節(jié)省能源和原料； 含糖量高，利于提高產(chǎn)酸率，便于實(shí)施高糖發(fā)酵；缺（難）點(diǎn)：需要添加物（吐溫等），工藝復(fù)雜；需加強(qiáng)精制脫色環(huán)節(jié)（含黑褐色色素多）；需水解脫除膠體物質(zhì)或使其含量降低；需進(jìn)行脫鈣處理。5. 在味精生產(chǎn)中，成品往往會出現(xiàn)晶體無光澤、色黃、色灰、色紅等現(xiàn)象，試分別解釋出現(xiàn)上述質(zhì)量問題的原因。（要點(diǎn)）答：晶體無光澤：干燥溫度太高，味精失去結(jié)晶水；離心分離時母液未淋洗甩干。色黃：脫色不徹底；離心分離時未用水淋洗；干燥處理時間太長，溫度高。色灰：混有活性炭細(xì)粉末；或含有硫化鈉。色紅：母液除鐵不盡，含有硫化亞鐵或鐵離子。6. 谷氨酸發(fā)酵中怎樣控制碳氮比？答：谷氨酸發(fā)酵的碳氮比為100：20 30

9、，當(dāng)碳氮比低于100：20時，菌體大量繁殖，積累少量谷氨酸，當(dāng)碳氮比高于100：30時，菌體生長受到一定的抑制，產(chǎn)生的谷氨酸進(jìn)而形成谷氨酰胺、因此在谷氨酸發(fā)酵中，需要正確控制碳氮比，在發(fā)酵的不同階段，控制不同的碳氮比。7. 谷氨酸發(fā)酵過程中pH 值過高或過低有什么不好？答：發(fā)酵前期由于幼齡細(xì)胞對PH 值較敏感，如果控制PH 值過低，菌體生長旺盛，營養(yǎng)成分消耗大，發(fā)酵轉(zhuǎn)入正常代謝，長菌不產(chǎn)酸；如果發(fā)酵前期PH 值過高，雖有利于抑制雜菌生長，但對菌體生長不利，糖代謝緩慢，發(fā)酵時間延長。由于谷氨酸脫氫酶最適PH 為7.07.2，轉(zhuǎn)氨酶最適PH 值為7.27.4，所以在發(fā)酵中后期，為了促進(jìn)谷氨酸的生長

10、，應(yīng)盡可能保持發(fā)酵液PH 值7.2左右。8. 酮酸對鋅鹽法提取谷氨酸有什么影響？答：生產(chǎn)實(shí)踐表明，發(fā)酵液中酮酸含量高于0.1，有二價鐵離子存在時，發(fā)酵液顏色發(fā)紅，采用鋅鹽法提取谷氨酸發(fā)生困難，使收率降低。其主要表現(xiàn)為，菌體與谷氨酸鋅鹽不易分開，結(jié)晶粒子細(xì)，不易沉淀，白廢液（鋅鹽母液）中殘余谷氨酸量高，含鋅量也高，結(jié)晶發(fā)糊，收率低；嚴(yán)重時，形成的谷氨酸甚至?xí)蔀橐环N懸浮狀態(tài)和極細(xì)微的鋅鹽，隨白廢液而流失。9. 麩皮水解液是谷氨酸發(fā)酵中常用的生物素源，簡述麩皮水解液的制備方法。答：采用低濃度、高溫、高壓快速水解法，即以干麩皮：水1：20配料，用工業(yè)鹽酸調(diào)PH 至1.0，以0.25兆帕（約2.5公斤

11、/厘米2）壓力蒸汽加熱水解10分鐘左右至水解終點(diǎn)，然后過慮，取濾液備用（應(yīng)當(dāng)注意，實(shí)際水解時間應(yīng)以無水酒精檢查基本無糊精反應(yīng)為準(zhǔn)）。這種方法使麩皮水解比較完全，水解時間短，有用成分破壞少，色澤淺。10. 以甜菜糖蜜為原料進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵，生物素本身已過量，為什么有的廠還要配加100微克/升以上的純生物素？答：以甜菜糖蜜為原料進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵時，發(fā)酵培養(yǎng)基預(yù)先配加100微克/升以上的純生物素，是為了削弱每批原料中生物含量變化不易掌握的影響，使每批發(fā)酵培養(yǎng)基中的生物素處于生物素已知的大過量狀態(tài)，再進(jìn)行人為的強(qiáng)制控制，易于穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)；與此同時，高濃度的生物素還能激活丙酮酸羧化酶，強(qiáng)化CO 2固定反應(yīng)，有

12、利于提高轉(zhuǎn)化率。11. 谷氨酸發(fā)酵中，生物素含量與菌體形態(tài)以及谷氨酸產(chǎn)量之間有什么關(guān)系？答：眾所周知，生物素是控制L 谷氨酸積累量高低的重要因素。生物素作為催化脂肪酸生物合成限速反應(yīng)的關(guān)鍵酶乙酰CoA 羧化酶的輔酶，參與脂脂酸的合成，從而影響到磷脂合成，細(xì)胞膜的形成，所以為了形成有利于谷氨酸向外滲透的細(xì)胞膜，希望磷脂合成不足，因而必須控制生物素亞適量。當(dāng)生物素亞適量時，谷氦酸產(chǎn)生菌在發(fā)酵過程中能完成從生長型細(xì)胞向產(chǎn)酸型細(xì)胞的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)酸高，糖酸轉(zhuǎn)化率高。當(dāng)生物素逐漸增加時，谷氨酸產(chǎn)生菌在發(fā)酵過程中從生長型細(xì)胞向產(chǎn)酸型細(xì)胞的轉(zhuǎn)變越來越不明顯，菌體量增加，產(chǎn)酸量逐漸降低。當(dāng)生物素量增加到30微克升以

13、上時，基本上不存在產(chǎn)酸型細(xì)胞，細(xì)胞形態(tài)與種子相似，幾乎不分泌谷氨酸，而細(xì)胞內(nèi)卻含有比較高的谷氨酸，說明細(xì)胞存在著對谷氨酸通透性的嚴(yán)重障礙，出現(xiàn)只長菌，耗糖，不產(chǎn)酸的現(xiàn)象。12. 什么叫“雙酶法”？該方法有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：雙酶法是用淀粉酶和糖化酶將淀粉水解成葡萄糖的工藝。雙酶法水解可分為兩步：第一步是液化過程，利用淀粉酶將淀粉液化，轉(zhuǎn)化為糊精及低聚糠，使淀粉的可溶性增加。第二步是糖化，利用糖化酶將糊精或低聚糖進(jìn)一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟恰?yōu)點(diǎn)：酶專一性高，副產(chǎn)物少，糖液純度高；反應(yīng)條件溫和，不需要耐高溫高壓、耐酸的設(shè)備；可在較高的淀粉濃度下水解；制取的水解糖液營養(yǎng)豐富，可簡化培養(yǎng)基，提高糖酸轉(zhuǎn)化率，

14、利于后道提取；糖液質(zhì)量高，可被充分利用；適用于大米或粗淀粉原料，避免淀粉大量流失，減少糧耗。缺點(diǎn)：是生產(chǎn)周期長，夏天糖液容易變質(zhì)，發(fā)酵生產(chǎn)不正常時，給生產(chǎn)調(diào)度帶來困難。13. 什么叫“連續(xù)等電點(diǎn)法”？其工藝有什么特點(diǎn)？答：目前生產(chǎn)上所應(yīng)用的連續(xù)等電點(diǎn)結(jié)晶，是指在大量谷氨酸晶種存在的條件下，一邊連續(xù)等量添加發(fā)酵液(或谷氨酸鋅鹽溶液 與鹽酸(或硫酸 ，使溶液始終在結(jié)晶點(diǎn)pH3.0(或pH2.4 ，一邊連續(xù)從底部打出谷氨酸結(jié)晶液，送入育晶罐(池 繼續(xù)育晶。由于該工藝溶液始終控制在起晶點(diǎn)pH3.0(或2.4 ，這樣使發(fā)酵液(或谷氨酸鋅鹽液 中的谷氨酸突然變?yōu)檫^飽和狀態(tài)，即將析出的谷氨酸可被原有的大量晶

15、種表面所吸附，這樣在同樣的結(jié)晶速率下，單位時間內(nèi)總結(jié)晶量就會使溶液濃度降低，而形成的新晶核就相對地減少，使結(jié)晶處于穩(wěn)定狀態(tài)，這樣就能獲得良好的型谷氨酸結(jié)晶。由于連續(xù)等電點(diǎn)，溶液pH 值始終比較穩(wěn)定越過某些蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，減少某些蛋白質(zhì)的析出，提高谷氨酸質(zhì)量。歸納起來，連續(xù)等電點(diǎn)有其溶液中谷氨酸濃度變化不大，溫度變化小，pH 變化小，罐內(nèi)溶液pH 保持3.0(或2.4 ，生產(chǎn)周期短，成本低，操作簡單，谷氨酸質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，是目前比較理想的提取工藝。14. 以甘蔗糖蜜為原料進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵時，添加青霉素或頭孢霉素C 的作用是什么？答：以甘蔗糖蜜為原料進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵時，因原料生物秦已過量，不能再用控制生

16、物素亞適量的方法來調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的滲透性，但通過添加青霉素或頭孢霉素C 也可改變細(xì)胞的通透性，使谷氨酸能夠從胞內(nèi)滲透到胞外。其作用機(jī)制是，添加青霉素或頭孢霉素C 來抑制谷氨酸生產(chǎn)菌細(xì)胞壁的后期合成，主要抑制糖肽轉(zhuǎn)肽酶，影響細(xì)胞壁糖肽的生物合成。因?yàn)榍嗝顾鼗蝾^孢霉素C 的立體結(jié)構(gòu)和革蘭氏陽性的谷氨酸菌所特有的糖肽的D A a D A a 末端結(jié)構(gòu)類似，因而它取代合成糖肽的底物而和酶的活性中心結(jié)合，使五肽末端丙氨酸不能被轉(zhuǎn)肽酶移去，甘氨酸橋一頭無法與它前面一個丙氨酸相接，因此網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接不起來，糖肽合成就不能完成，結(jié)果形成不完全細(xì)胞壁。這樣細(xì)胞膜處于無保護(hù)狀態(tài)，又由于膜內(nèi)外的滲透壓差，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞膜的

17、物理損傷，增大了谷氨酸向胞外漏出的滲透性。15. 與生產(chǎn)結(jié)晶賴氨酸比較，賴氨酸固體濃縮飼料在經(jīng)濟(jì)上具有哪些優(yōu)點(diǎn)？答：營養(yǎng)豐富，具有更高的生物效力；工藝簡單，提取收率高；生產(chǎn)成本降低；無廢水，防止污染。六、論述題1. 試述當(dāng)前我國氨基酸生產(chǎn)行業(yè)存在的問題和解決對策，并說明氨基酸發(fā)酵工業(yè)發(fā)展的趨勢如何？答：一、存在的問題：菌種性能較差，產(chǎn)酸水平低；工藝與過程控制相對落后，發(fā)酵周期長；糧耗大，成本高，原料受限；分離提純技術(shù)落后，產(chǎn)品收率低，產(chǎn)品質(zhì)量不高。二、解決的對策：尋找開發(fā)新菌種，提高糖質(zhì)發(fā)酵的產(chǎn)酸率；開發(fā)新資源；開發(fā)新工藝；優(yōu)化操作控制；有關(guān)分離提取氨基酸新技術(shù)的研究。三、發(fā)展趨勢：新技術(shù)和工藝的開發(fā)應(yīng)用：A 、遺傳工程 B、生物化工技術(shù)新產(chǎn)品的開發(fā)，新應(yīng)用領(lǐng)域的拓展：A 、醫(yī)藥中間體 B、肽類（乳鏈菌肽