第一章1.生物工藝學定義：生物工藝學，也稱生物技術，是指以現代生命科學為基礎，結合其他基礎學科的科學原理，采用先進的過程技術手段，按照設計改造生物體或生物原料，為人類生產出所需要產品或達到某種目的的技術。2.研究內容：在生物反應過程中具有普遍意義的工藝技術問題。以探討生物產品生產過程中共性為目的，從工藝角度闡明細胞生長和代謝產物與細胞的培養條件之間的相互關系，為生產過程的優化提供理論基礎。3.生物技術的發展簡史：（1）.傳統經驗制造技術——天然發酵階段特點：自然發酵、歷史悠久、工藝獨特、經驗豐富（2）.純種培養技術的成功——初級代謝產物生產階段標志：了解微生物在發酵過程中的作用特點是：大多數為厭氧發酵過程的產物；產物的化學結構簡單，初級代謝產物；其生產通常是在敞開環境中進行；生產過程簡單，生產設備相對要求不高，規模一般不大。（3）.攪拌技術成熟——好氧培養階段標志：抗生素工業的通風機械攪拌罐的應用特點：產品類型多，不但有初級代謝產物，也出現了次級代謝產物，還有生物轉化及酶反應等產品；技術要求高，主要使用純種發酵，在發酵過程中通入無菌空氣；規模巨大；技術發展快。（4）.基因重組技術的成熟——現代生物技術階段標志：DNA是遺傳物質。4.生物技術的應用：農業，食品工業，醫藥工業，化學冶金工業，能源工業，環境保護第二章5.常用工業生產微生物菌種：工業常用細菌、放線菌、酵母菌、霉菌6.誘變育種的一般步驟：出發菌株-自然分離純化-制備單孢子懸液-誘變劑處理-稀釋涂平板-培養，計數-突變株分離-初篩-復篩-突變性能檢測-篩選出高產菌株-保存7.初篩，復篩概念與篩選方法初篩：目的是刪去明確不符合要求的大部分菌株，把生產性狀類似的菌株盡量保留下來，使優良菌種不致于漏網。初篩工作以量為主，測定的精確性還在其次。初篩的手段應盡可能快速、簡單。復篩的目的是確認符合生產要求的菌株，所以，復篩步驟以質為主，應精確測定每個菌株的生產指標。初篩選方法平皿快速檢測法：紙片培養顯色法，變色圈法，透明圈法，生長圈法，抑制圈法等復篩方法：（1）微生物初篩鑒定（——何屬？何種？目的：預知微生物對人、動物或植物是否有致病性。但分類復雜。）（2）發酵培養基的選擇（3）培養與發酵（4）抽提試驗8.微生物雜交育種基本程序:選擇原始親本-誘變篩選直接親本-親和力鑒定-雜交-分離到基本培養基和選擇培養基上培養-篩選重組體-鑒定9.什么是原始親本，直接親本？原始親本是微生物雜交育種中具有不同遺傳背景的優質出發菌株,主要根據雜交的目的來選擇.從育種角度出發。通常選擇具有優良性狀如產量高,代謝快,產孢子能力強,無色素,泡沫少,粘性小等發酵性能好的菌株為原始親本。直接親本微生物雜交育種所使用的配對菌株稱為直接親本。特點：經原始親本菌株誘變而來；具有營養缺陷型標記或其他標記。10.孢子制備分為放線菌孢子制備，霉菌孢子制備，細菌培養物制備各自特點？(1)放線菌孢子制備瓊脂斜面培養基、不豐富碳源和氮源，溫度多數28°C，少數37°C，培養時間5-14天。(2)霉菌孢子制備以大米、小米、玉米、麩皮、麥粒等天然農產品為培養基。培養溫度為25～28℃，培養時間為4～14天。(3)細菌培養物制備斜面培養基、碳源限量而氮源豐富，牛肉膏、蛋白胨常用作有機氮源。溫度大多數為37℃，少數28℃，培養時間1～2天，產芽孢的細菌則需培養5～10天。11.影響孢子制備的因素及其控制。(1)培養基:構成孢子培養基原材料，其產地、品種、加工方法和用量。(2)培養溫度和濕度:斜面孢子培養時，培養室的相對濕度對孢子形成的速度、數量和質量有很大影響。真菌對濕度要求偏高，放線菌對濕度要求偏低。最適培養溫度和濕度是相對的，培養溫度、培養基組分不同也會影響到微生物培養的最適相對濕度。(3)培養時間和冷藏時間:孢子的培養時間及冷藏時間對孢子質量有重要影響，過于年輕的孢子經不起冷藏，孢子的培養時間應控制在孢子量多、孢子成熟、發酵產量正常的階段終止培養。冷藏總原則是冷藏時間宜短不宜長。(4)接種量:制備孢子時的接種量要適中。因為接種量的大小影響到在一定量培養基中孢子的個體數量的多少，進而影響到菌體的生理狀態。12.影響種子質量的主要因素（1）培養基（2）培養條件（3）種齡，種子培養時間（4）接種量13.菌種退化的概念及其原因：菌種退化，群體中退化細胞在數量上占一定數值后，表現出菌種生產性能下降的現象。常表現為，在形態上的分生孢子減少或顏色改變，甚至變形，在生理上常指產量的下降。菌種退化原因(1)自然突變:較高的代謝繁殖能力導致大量基因突變，多數為負突變。(2)環境條件:如營養條件，環境溫度也是重要的作用因素。14.菌種保藏的原理：根據菌種的生物、生理、生化特點，人工地創造條件，使菌種的代謝活動處于不活潑狀態，生長繁殖處于休眠狀態。第三章15.為什么要進行淀粉制糖？（1）許多微生物并不能直接利用淀粉；（2）有些微生物能夠直接利用淀粉作原料，但必須在微生物分解出胞外淀粉酶類以后才能進行，過程緩慢，發酵過程周期過長，實際生產上無法被采用。（3）若直接利用淀粉會由于滅菌中高溫導致淀粉變糊、結塊，發酵液粘度增加，無法進行發酵16.DE值，DX值指什么？葡萄糖值---DE值工業上用DE值（也稱葡萄糖值）表示淀粉糖的糖組成。糖化液中的還原糖含量（以葡萄糖計算）占干物質的百分率稱為DE值。糖化液中的葡萄糖含量占干物質的百分率稱為DX值。17.淀粉水解糖的制備方法有哪幾類，其概念是什么？（1）酸解法又稱酸糖化法，它是以酸為催化劑在高溫下將淀粉水解轉化為葡萄糖的方法。（2）酶解法利用專一性很強的淀粉酶、糖化酶將淀粉水解為葡萄糖，又稱為雙酶法或多酶法。（3）酸酶結合法酸酶法：先將淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后利用糖化酶水解其為葡萄糖。酶酸法：將淀粉乳先用淀粉酶液化到一定程度，再用酸水解成葡萄糖。18.淀粉水解中酸水解有3個反應，是什么？反應1：酶催化，淀粉水解成葡萄糖——主要反應反應2：酸、熱作用發生的復合反應——次要反應反應3：分解反應——次要反應19.酸水解條件選擇及其控制：1）淀粉的質量：酸水解法以酸為催化劑，無專一性2）淀粉乳濃度的選擇淀粉乳濃度下降，DE值上升，副反應減少；濃度過低，設備利用率低。3）酸的種類和用量4）糖化溫度、壓力和時間5）淀粉中含蛋白質等雜質對糖液質量的影響6）糖化終點的控制和檢查20.淀粉酶水解的的兩個步驟：液化和糖化酶水解位置水解次序水解產物液化淀粉酶1,4糖苷鍵無先后次序葡萄糖、麥芽糖、麥芽三塘、異麥芽糖、低聚糖糖化糖化酶1,4和1,6糖苷鍵從非還原性末端開始葡萄糖21.糊化和老化的概念：1）淀粉的糊化：指淀粉受熱后，淀粉顆粒膨脹，晶體結構消失，互相接觸變成糊狀液體，即使停止攪拌，淀粉也不會再沉淀的現象。2）淀粉的老化：分子間氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氫鍵的過程，也就是復結晶過程。22.糖化的概念：利用糖化酶（也稱葡萄糖淀粉酶）將淀粉液化產物糊精及低聚糖進一步水解成葡萄糖的過程。第四章23.培養基的概念，作用，要求？培養基：指一切可供微生物細胞生長繁殖和生物合成各種代謝產物所需的，按一定比例配制的多種營養物質的混合物。作用：滿足微生物生長、促進產物生成。基本要求：（1）滿足微生物生長所需的各種營養成分：碳源、氮源、生長因子等；（2）針對不同發酵規模的生產，有不同成分的培養基。24.微生物營養的五大要素：碳源，氮源，無機鹽及微量元素，生長因子、前體、產物促進劑，水25.葡萄糖效應：又稱葡萄糖阻遏或分解代謝產生阻遏作用。葡萄糖或某些容易利用的碳源，其分解代謝產物阻遏某些誘導酶體系編碼的基因轉錄的現象。26.碳源的作用：提供微生物菌種的生長繁殖所需的能源和合成菌體所必需的碳成分；提供合成目的產物所必須的碳成分。27.氮源的定義，作用，類型？定義：指構成微生物細胞和代謝產物中的氮素來源的營養物質。作用：用于構成菌體細胞物質（氨基酸，蛋白質、核酸等）和含氮代謝物。類型：分為無機氮源和有機氮源兩種。28.生長因子定義：微生物生長不可缺少的微量的有機物質，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等。只對于無法合成這些成分的微生物必不可少。29.培養基按純度分為哪3種？按用途分為哪3種？按純度分為合成培養基、天然培養基和半合成培養基按用途分為孢子、種子和發酵培養基30.培養基成分選擇的原則：（1）菌體的同化能力（2）代謝的阻遏與誘導（3）合適的碳氮比（4）Ph的要求31.正交試驗的實質和步驟：實質：選擇適當正交表，合理安排實驗的分析事宜按結果的一種試驗方法。步驟：（1）根據要求和客觀條件確定因子和水平，列出因子水平表；（2）根據因子和水平數選用合適的正交表，設計表頭，開始實驗；（3）根據正交表給出的實驗方案，進行實驗；（4）對實驗進行分析，選出較優的實驗條件及對結果有顯著影響的因子。32.培養基設計時應注意的問題：原料及設備的預處理；原材料的質量；發酵特性的影響；滅菌第五章33.滅菌消毒概念：消毒：殺死物體表面及內部一部分對人體有害的病原菌的營養體，而對被消毒的物體基本無害的措施，如對皮膚、水果、飲用水的消毒，啤酒、牛奶、果汁等消毒。滅菌：殺死任何物體內外的一切微生物的方法，滅菌后的物體不再有可存活的微生物。34.致死溫度：殺死微生物的極限溫度。致死時間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需要的時間。35.無菌檢測的方式：無菌試驗、鏡檢、試劑盒。無菌試驗：肉湯培養法、雙蝶法、斜面培養法。鏡檢：用顯微鏡觀察取樣中有無雜菌。試劑盒：快速高效檢測手段。36.雙碟的定義：在抗生素效價測定中，裝有培養基和試驗菌的玻璃培養皿稱為雙碟。分為底層（不含菌）和菌層第六章37.（1）呼吸強度（比耗氧速率）：單位質量的菌體(以干重計)在單位時間內消耗氧的量mmolO2/（g干細胞·h）。用QO2表示。（2）耗氧速率：指單位體積培養液在單位時間內的消耗氧的量，以r表示，單位[mmolO2/L·h]。（3）臨界氧濃度：在溶氧濃度低時，呼吸強度隨溶解氧濃度的增加而增加，當溶氧濃度達到某一值后，呼吸強度不再隨溶解氧濃度的增加而變化時的溶解氧濃度。用C臨界表示。38.圖文描述氧傳遞阻力與途徑：氧從空氣泡傳遞到低保過程中要克服的阻力：①從氣泡中的氣相擴散通過氣膜到氣液界面；②通過氣液界面；③從氣液界面擴散通過氣泡的液膜到液相主體；④液相溶解氧的傳遞；⑤從液相主體擴散通過包圍細胞的液膜到大細胞表面；⑥氧通過細胞壁；⑦微生物細胞內氧的傳遞；通常③和⑤步傳遞阻力最大，是整個過程的控制步驟39.雙膜理論：在氣泡與包圍著氣泡的液體之間存在著界面，在界面的一側存在一層氣膜，在界面的液體一側存在一層液膜，氣膜內的氣體分子與液膜中的液體分子都處于層流狀態，分子之間無對流運動，因此，氧分子只能以擴散方式借助濃度差透過雙膜，另外，氣泡內除氣膜以外的氣體分子處于對流狀態，成為氣流主體，在空氣主流空間的任一點氧分子濃度相同，液體也如此。40.控制溶氧的工藝手段：（1）.改變通氣速率（增大通風量）（2）.改變攪拌速度（3）.改變氣體組成中的氧分壓（4）.改變罐壓（5）.改變發酵液的理化性質（6）加入傳氧中間介質傳氧中間介質有：1）血紅蛋白；2）烴類碳氫化合物（煤油、石蠟、甲苯與水等）；3）含氟碳化物。第七章41.發酵染菌的概念，發酵異常現象發酵染菌：在發酵過程中，生產菌以外的其他微生物侵入了發酵液，從而使發酵過程失去了真正意義上的純種培養。發酵異常現象：（1）溶解氧的異常變化（2）排氣的CO2異常變化（3）其他異常現象（4）設備滲漏方面原因（5）空氣過濾系統方面原因42.不同生產階段染菌對發酵的影響種子培養期染菌：對整個發酵過程的危害極大。發酵前期染菌：嚴重干擾生產菌的生長繁殖。發酵中期染菌：干擾生產菌的代謝，影響產物的生成。發酵后期染菌：影響相對較小。種子帶菌：將導致染菌范圍不斷擴大，使生產蒙受重大損失。空氣帶菌：使發酵大面積染菌。培養基或設備滅菌不徹底：一般不具延續性，使單個（批）發酵罐發酵失敗。設備滲漏：染菌幾率較大。43.雜菌檢查的目的意義，方法。目的意義：發酵過程是否染菌應以無菌試驗的結果為依據進行判斷。在發酵生產過程中，如何及早發現雜菌的污染并及時采取措施加以處理，是避免染菌造成嚴重經濟損失的重要手段。因此，生產上要求能準確、快速的檢查出雜菌的污染。檢查方法主要有以下四種：（1）、顯微鏡檢查法（鏡檢法）（2）、肉湯培養法（3）、平板劃線培養或斜面培養檢查法（4）、發酵過程的異常現象觀察法44.雜菌污染的挽救及處理=1\*alphabetica種子培養期染菌：應經滅菌后棄之，并對種子罐、管道等進行仔細檢查和徹底滅菌。=2\*alphabeticb發酵前期染菌：營養成分消耗不多，應迅速重新滅菌；補充必要的營養成分，重新接種進行發酵。=3\*alphabeticc發酵中、后期染菌：加入適當的殺菌劑或抗生素以及正常的發酵液，以抑制雜菌的生長速度；產品的含量若達一定值，只要明確是染菌也可放罐。=4\*alphabeticd發酵后對設備的處理：空罐加熱滅菌后至120℃以上、30min后，才能使用。也可用甲醛熏蒸或甲醛溶液浸泡12h以上等方法進行處理。第八章45.分批發酵：是指在一封閉系統內含有初始限量基質的發酵方式。在這一過程中，除了氧氣、消泡劑及控制pH的酸或堿外，不再加入任何其它物質。發酵過程中培養基成分減少，微生物得到繁殖。補料發酵：又稱半連續發酵或流加分批發酵，指在分批發酵過程中，間歇或連續地補加新鮮培養基的發酵方式。連續發酵：培養基料液連續輸入發酵罐，并同時放出含有產品的相同體積發酵液，使發酵罐內料液量維持恒定，微生物在近似恒定狀態（恒定的基質濃度、恒定的產物濃度、恒定的pH、恒定菌體濃度、恒定的比生長速率）下生長的發酵方式。46.發酵過程控制的意義：最佳工藝條件的優選（即最佳工藝參數的確定）以及在發酵過程中通過過程調節達到最適水平的控制。47.什么是發酵熱，生物熱？發酵熱：發酵過程中所產生的熱量。Q發酵=Q生物+Q攪拌-Q蒸發-Q輻射生物熱來源：微生物對營養物質的分解所釋放的能量48.CO2對發酵影響的機理答：CO2及HCO3-主要是影響細胞膜的結構，導致膜的流動性及表面電荷密度發生改變，影響到細胞膜的輸送效率，導致細胞生長受到抑制、形態發生改變。培養液中的CO2主要作用于細胞膜的脂質核心部位；HCO3-影響細胞膜的膜蛋白49．泡沫控制的機理，對發酵有何影響？機理A.當泡沫的表層有在著由極性的表面活性物質形成雙電系層，可加入另一種具有相反電荷的表面活性劑，以降低泡沫的機械強度；或加入具強極性的物質與發泡劑爭奪液膜上的空間，降低液膜強度，使泡沫破裂。B.泡沫的液膜具較大的表面粘度時，可加入某些分子內聚力較小的物質，以降低液膜的粘度，使液膜的液體流失，導致泡沫破裂。50.分散劑的作用：幫助消泡劑擴散和緩慢釋放，具加速和延長消泡劑作用，減少消泡劑粘性第九章51.植物細胞的培養方法、方式？方法：主要有植物細胞的大規模懸浮培養（適于大量快速地增殖細胞，不利于次生物質的積累）和植物細胞或原生質體的固定化培養（細胞生長緩慢而次生物質含量相對較高）。植物細胞的培養方式主要有間歇培養、連續和固定化培養等多種。52影響植物細胞培養的因素有：（1）.細胞的遺傳特性（2）.培養的環境條件如：溫度Ph…53.植物細胞培養反應器有哪些？反應器主要有機械式攪拌生物反應器、鼓泡塔與氣升式生物反應器、填充床式生物反應器、流化床生物反應器和膜式生物反應器等。第十章54.動物細胞培養的環境是什么？（影響動物細胞生長、繁殖的因素？）影響動物細胞生長、繁殖的因素有溫度、PH值、營養成分、溶氧、氣體環境、滲透壓以及其他