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文檔簡介

第一章1.簡述發酵工程的觀點及其主要內容。發酵工程是生物技術的重要構成部分,是生物技術家產化的重要環節。它是應用生物學、化學和工程技術學的原理,大規模(工廠化)培育動植物和微生物細胞,生產生物量或產物的科學。發酵工程可分為上游工程、中游工程和下游工程。生產微生物細胞(或生物量);生產微生物的酶;因重組產物;將一個化合物經過發酵改造其化學構造

生產微生物的代謝產物;——生物轉變。

生產基2.什么叫次級代謝產物?次級代謝產物是微生物在哪些生長時期形成的?其與初級代謝產物有什么關系?以初級代謝產物為原料經過次級代謝合成的,對自己無明確生理作用的代謝產物叫次級代謝產物。關系:先產生初級代謝產物,后產生次級代謝產物;初級代謝是次級代謝的基礎;次級代謝是初級代謝在特定前提下的持續與發展。3.發酵過程有哪些構成部分?用于菌種擴大培育和發酵生產用的培育基配方;培育基、發酵罐和協助設施的滅菌;足量的高活性、純培育的接種物;在適合條件的發酵罐中培育菌體生產產物;產物的提取和純化;生產過程的廢物的辦理。第二章1.發酵工程菌株的選育方法有哪些?各有何特色?自然選育:自覺突變率低,變異程度較稍微,變異過程十分遲緩;自覺突變不定向,負向變異可能性大,正向變異可能性小誘變育種:方法簡單,快速,見效明顯。原生質體交融:打破種屬間的界線,提升重組頻次,擴大重組幅度。雜交育種:使不一樣菌株的優秀性狀集中在重組體中,擴大變異范圍,擁有更強的方向性和目的性。基因工程育種:按人們的夢想使生物體的遺傳性狀發生定向變異。2.發酵工程對菌種有何要求?菌種的分別和挑選基本流程是如何的?要求:能大批高效合成產物;發酵培育基原料低價;培育條件簡單控制;易于液中提取產物;不易污染其余雜菌和噬菌體;無毒無害;性能穩固,不易退化3.菌種退化的主要表現,并剖析原由和防治的方法。表現:菌種的退化能夠是形態上的,也能夠是生理上的,如原有細胞形態性狀變得不典型,菌種生長速度變慢,產生的孢子變少,代謝產物生產能力降落等。原由:一是菌種收藏不妥;二是菌種生長的要求沒有獲取知足。方法:1)減少傳代次數;2)創建優秀的培育條件;3)常常進行純種分別,并對相應的性狀指標進行檢查;4)采納有效的菌種收藏方法;最有效的方法是菌種復壯,詳細是采納純種分別技術選出優秀菌株;寄生性菌株經過在寄主體內生長恢復寄生性;裁減衰敗的個體。4.說明菌種收藏的基來源理和方法,并指出國內的菌種的主要收藏機構。原理:依據菌種特征,創建有益于其休眠的環境(如干燥、低溫、缺氧、缺少營養、加保護劑等)保留孢子、芽孢等的休眠體。方法:斜面低溫收藏法;液體白臘封存收藏法;砂土管收藏法;懸液收藏法;真空冷凍干燥收藏法;低溫收藏法;液氮超低溫收藏法。CGMCC一般微生物菌種收藏管理中心CCTCC中國典型培育物收藏中心ACCC中國農業微生物菌種收藏管理中心AS-IV中國科學院武漢病毒研究所CFCC中國林業微生物菌種收藏管理中心CICC中國工業微生物菌種收藏管理中心CMCC中國醫學細菌收藏管理中心CVCC獸醫微生物菌種收藏管理中心GIMCC廣東省微生物研究所微生物菌種收藏中心SH上海市農業科學院食用菌研究所BCRC臺灣生物質源保留及研究中心5.常用的工業微生物種類有哪些?每種舉3個典型代表并說明其主要發酵產品。細菌:枯草芽孢桿菌;乳酸桿菌;醋酸桿菌;棒狀桿菌;短桿菌。淀粉酶;蛋白酶;乳酸;氨基酸;肌苷酸放線菌:常用的放線菌:鏈霉菌屬、小單孢菌屬和諾卡氏菌屬等。能產生多種抗生素。如鏈霉素、紅霉素、金霉素、慶大霉素等酵母菌:啤酒酵母;假絲酵母;類酵母;釀酒;面包;低凝結點石油;脂肪酶;酵母菌體蛋白霉菌:根霉、毛霉、犁頭霉,紅曲霉,曲霉、青霉,酶制劑;抗生素;有機酸;甾體激素等6.采納什么方法能夠分別到能分解并利用苯作為碳源和能源物質的細菌純培育物?(1)取樣:從苯含量較高的環境中收集土樣或水樣;(1)配制培育基,制備平板:一種僅以苯作為獨一碳源(A),另一種不含任何碳源作為比較(B);(3)稀釋:將樣品合適稀釋(十倍稀釋法),涂布入平板;(4)培育:將平板置于合適溫度條件下培育,察看能否有菌落產生;(5)選擇培育:將A平板上的菌落編號并分別轉接至B平板,置于同樣溫度條件下培育(在B平板上生長的菌落是可利用空氣中CO2的自養型微生物);(6)挑選培育:挑取在A乎板上生長而不在B平板上生長的菌落,在一個新的A平板上劃線、培育.獲取單菌落,初步確立為可利用苯作為碳源和能源的微生物純培育物;(7)將初步確立的目標菌株轉接至以苯作為唯一碳源的液體培育基中進行搖瓶發酵實驗,利用相應化學剖析方法定量剖析該菌株分解利用苯的狀況。第三章1.簡要說明工業發酵培育基的選擇依照。①知足產物最經濟的合成。②發酵后所形成的副產物盡可能的少。③培育基的原料應就地取材,價錢便宜;且性能穩固,資源豐富,便于采買運輸,合適大規模儲蓄,能保證生產上的供應。④應能知足整體工藝的要求,如不影響通氣、提取、純化及廢物辦理等。2.發酵過程中泡沫形成的原由是什么?有何危害?如何除去泡沫?原由:與培育基的組分或微生物產生的一些因子相關,主假如培育基中的蛋白質在氣液界面處形成穩固薄膜所致。泡沫會致使培育基中的細胞逃逸從而自溶,開釋出胞內蛋白,進一步增添泡沫的穩固性。危害:①致使發酵罐工作容積減??;②傳質傳熱速率降低;③擾亂傳感器使發酵過程的監控無效;④空氣過濾器受潮易污染雜菌;⑤發酵液逃逸致使產物損失。消泡沫方法:①改用合成培育基,改良某些物理參數(如pH、溫度、通風和攪拌);②利用機械消泡器;③利用消泡劑(會降低傳氧速率)。3.種子培育基和發酵培育基有何異同?①種子培育基的糖分較少,氮源許多②種子培育基應和發酵培育基成分鄰近③關于連續發酵,種子培育基和發酵培育基應當同樣④抗衡生素發酵,種子培育基應含有充分的碳源和氮源4.在設計某一發酵培育基時應當認識哪些知識?①依據古人的經驗和培育基成分確立一些一定考慮的問題,初步確立可能的培育基成分②經過單因子實驗最后確立出最為適合的培育基成分;③培育基成分確立后,剩下的問題就是各成分最適的濃度,因為培育基成分好多,為減少實驗次數常采納一些合理的實驗設計方法第四章1.什么叫對數殘留定律?在應用對數殘留定律進行培育基滅菌工藝條件計算是滅菌度一般選多少?對數殘留定律:培育基中的微生物受熱的死亡速率與殘余的微生物數目成正比,即往常生產中取培育基的滅菌要求即滅菌度為N=10-3個/罐

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PH較高時補加硫酸銨。當

pH

較低時補加氨水。能夠經過補加糖或油來調理

pH溶解氧對發酵過程有哪些影響?發酵過程中應如何控制溶解氧?(10溶解氧影響菌體生長和代謝產物累積對大多半需氧發酵,溶解氧高有益于菌體生長和產物合成,但并不是越高越好(2)提升溶氧的方法有:改變氣體成分,用純氧增添氧分壓,也成“富氧通氣”提升罐壓,但CO2溶解度也增添提升通肚量,但會產生大批泡沫提升攪拌速度和增添擋板,但工業化大生產中,大型發酵罐的轉速一般都是固定的,高轉速也造成大批泡沫產生發酵過程中泡沫消長的規律是什么?應如何控制和除去泡沫?1)泡沫多少與通氣攪拌的程度相關,攪拌是惹起泡沫的主要原由。泡沫的產生與培育基的成分相關,蛋白質原料是主要的發泡物質,豐富的有機質增添黏度,有益于泡沫的穩固。滅菌方法也會影響泡沫的形成。菌種不一樣,若有的生長慢,易起泡。發酵過程中,早期泡沫穩固,跟著營養物的分解利用,泡沫減少,發酵中后期,菌體大批生殖,發酵液黏稠,菌體自溶造成可溶性蛋白質濃度增添,泡沫上漲2)泡沫的除去:①機械消沫:在罐內裝消沫漿。但作用不大。②化學消沫:消泡劑有天然油,豆油,菜子油等,它還作為碳源被菌利用。B.高分子物質如聚氧丙烯甘油(GP)、聚氧乙烯氧丙烯甘油(GPE),又叫泡敵。消泡能力比植物油60-80倍強。當前工業上已代替油。發酵生產中應如何防治雜菌和噬菌體的污染?(1)無菌檢查顯微鏡檢查無菌試驗法試劑盒查驗法2)發酵設施的按期檢查3)嚴格按要求進行操作第十一章積淀法主要包含哪些方法?其機理分別是什么?鹽析法損壞水化膜損壞水化膜,裸露出憎水地區中和電荷,減少靜電斥力等電點積淀法有機溶劑積淀法降低溶劑介電常數損壞水化膜相反力非離子型聚合物積淀法與有機溶劑相像,能降低水活度,損壞蛋白質的水化膜。常用非離子性聚合物為Polyethyleneglycol(PEG):是一種水溶性的高分子聚合物,分子量4,000以上的PEG能夠用來積淀蛋白質聚電解質積淀法架橋與靜電金屬離子積淀法發酵工業常用的吸附劑有哪些?應如何采納?活性炭它能吸附絕大多半有機氣體以及惡臭物質SO2、NOx、Cl2、H2S、CO2等有害氣體也有優秀的吸附能力長處:性能穩固、抗腐化。弊端:可燃性活性氧化鋁無毒、對水的吸附容量很大長處:性能穩固、抗腐化。弊端:可燃性廢氣的凈化可在挪動床中使用硅膠常用于辦理含濕量較高的氣體干燥,烴類物質回收等沸石分子篩常用于含SO2、NOX、CO、CO2、NH3、CCl4、水蒸汽隨和態碳氫化合物廢氣的凈化大孔吸附樹脂選擇性好,解吸簡單、機械強度好、可頻頻使用和流體阻力較小多級逆流萃取流程的萃取機理是什么?料液挪動的方向和萃取劑挪動的方向相反第十二章離子互換分別1.常用的離子互換樹脂有哪幾種?其互換機理是什么?離子互換樹脂陽離子互換樹脂:強酸性陽離子互換樹脂,弱酸性陽離子互換樹脂陰離子互換樹脂:強堿性陰離子互換樹脂,弱堿性陰離子互換樹脂特種樹脂:大孔離子互換樹脂,螯合樹脂,多糖基離子互換劑,萃淋樹脂2.在發酵工業應如何采納離子互換樹脂?3.簡述離子互換分別技術的基來源理。離子互換分別技術是鑒于不溶性高分子化合物作為層析物質的一種分別方法。經過分子中的活性離子將溶液中帶相反電荷的物質吸附在離子互換劑上,而后用合適的洗脫溶劑將吸附物質再從離子互換劑上洗脫下來,從而達到目的產物的分別、濃縮和純化的目的。第十三章膜分別技術截留分子量、膜的濃差極化和膜污染各是什么?如何減少膜污染?截留分子量:相當于必定截留率(往常為90%或95%)的相對分子量。濃差極化:在膜分別過程中,膜表面上溶質濃度高于主體溶質濃度的現象。膜污染:因為溶質與膜的相互作用而在膜表面和孔內吸附,或因濃差極化,溶質在膜表面產生積淀或結晶,形成“凝膠層”惹起膜性能變化的現象。對料液進行預辦理:除菌;對膜進行預辦理:開發抗污染的膜;改變操作條件:加大料液流速。什么是膜分別?常用的膜分別過程有哪幾種?其機理是什么?膜分別:利用膜的選擇性(孔徑大?。?,以膜的雙側存在的能量差作為推進力,因為溶液中各組分透過膜的遷徙率不一樣而實現分別的一種技術。反浸透,NF納濾,Ultrafiltration超濾,微濾,一般過濾膜分別過程的實質是物質透過或被截留于膜的過程,近似于篩分過程,依照濾膜孔徑大小而達到物質分別的目的,故而能夠按分別粒子大小進行分類。什么是超濾?影響超濾的要素有哪些?超濾在發酵工業有哪些應用?超濾:分別介質同上,但孔徑更小,為0.001-0.02μm,分別推進力仍為壓力差,截斷分子量可變化。什么是反浸透?簡述其基來源理。反浸透:在溶質濃度高的一側施加超出浸透壓的壓力,使溶劑透過膜的操作。其基來源理為溶解擴散。在高于溶液浸透壓的壓力作用下,只有溶液中的水透過膜,而全部溶液中的大分子、小分子有機物及無機物全被截留住。第十四章蒸餾設施酒精發酵成熟醪中含有哪些雜質?在蒸餾過程中應如何除掉?雜質類型化學構成理化特色去除方法頭級雜質(醛酯雜乙醛、乙酸乙酯、沸點比乙醇低排醛塔排至大氣或冷凝收質)甲酸乙酯集做工業酒精中級雜質(酯酒)異丁酸乙酯、異戊沸點與乙醇靠近在塔頂滴加NaOH溶液,酸乙酯等生成不揮發性鹽類或積淀尾級雜質(雜醇高級醇、戊醇、異沸點比乙醇高在進料板以下(/上)第2~4油)丁醇、甘油、異丙塊氣(/液)相拿出醇等端級雜質(甲醇)甲醇酒精濃度低時難揮脫甲醇塔,自塔頂排出做發,酒精濃度高時易工業酒精揮發兩塔蒸餾流程液相過塔和汽相過塔各有哪些優弊端?氣相:粗餾塔頂上漲的酒精蒸汽直接進入精餾塔,能夠節儉加熱蒸汽和冷卻水兩塔直接聯通,相互影響。液相:較氣相過塔多一次清除頭級雜質的時機,所得的成品酒精質量較高蒸汽耗費量許多。常用的酒精粗餾塔有哪些種類?各有哪些優弊端?泡罩塔板特色:不易擁塞、不漏液、操作彈性較大;構造復雜、成本高,阻力大、氣液接觸不平均、塔板效率低。篩孔塔板特色:構造簡單、造價低,阻力小、氣液接觸較平均;易漏液,操作彈性小,氣液接觸時間短,氣體向上直吹易產生霧沫夾帶。S(SD)形塔板特色:保持泡罩塔板的長處,塔板上氣流與液流并行,防止固體沉降,板面液體落差小,氣液接觸較平均,塔板壓降較大。浮閥塔板上漲氣體量發生變化,浮閥起落改變氣相流通面積,氣流速度變化不大,不漏液,操作彈性大,氣液接觸時間長,塔板效率較高,浮閥易出故障。斜孔塔板特色:氣液接觸平均,霧沫夾帶較少,塔板效率較高,生產能力大常用的酒精精餾塔有哪些種類?各有哪些優弊端?浮閥板、斜孔板、篩孔板。成本:篩孔板<斜孔板<浮閥板操作:浮閥板>斜孔板>篩孔板第十五章蒸發與結晶設施發酵工程常用的蒸發設施有哪些種類?在采納蒸發設施時應試慮發酵液的哪些特征?1、按使用壓力分類:加壓、常壓、真空2、按蒸汽利用分類:單效、多效、熱泵3、按設施型式分類:中央循環管式、夾套式、盤管式、刮板式4、按物料啟動狀況分類:自然循環、強迫循環、薄膜式熱敏性、結晶性、結垢性、起泡性、腐化性、黏滯性升模式蒸發器與降膜式蒸發器的差異有哪些?升模式蒸發器:形成的液膜與蒸發的汽流的方向同樣,由下而上的并流上漲。成膜方便,不存在液體分派不勻的問題,可是不合適粘度大的液體濃縮降膜式蒸發器:形成的液膜與蒸發的汽流的方向同樣,由上而下并流向下。成膜平均度不如升膜式,合適粘度較高的物料濃縮。簡述結晶的基來源理。晶體是擁有必定的幾何形狀、必定顏色的固體,物質自溶液中成晶體狀態析出,或從熔融狀態受冷時成晶體狀態凝結的過程稱為結晶。發酵工業起晶方法有哪些?舉例說明。自然起晶:把溶液蒸發濃縮至過飽和區(不穩固區),則有大批晶核自然形成。刺激起晶:把溶液蒸發至靠近過飽和線后把溶液放出,使溶

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