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培养基制备及灭菌1、名词解释（25分，每小题5分）（1）培养基（2）生长因子（3）前体（4）抑制剂（5）促进剂培养基：是人工配制的供微生物或动植物细胞生长、繁殖和产物的合成所需的、按一定比例混合的营养物质（碳源、氮源、无机盐、生长因素），并为其生长提供必须的环境条件（一定的PH、温度、氧气等条件）。生长因子：微生物自己不能合成，但生长不可缺少的微量有机物，它是构成细胞的组成部分、促进生命活动的进行。前体：指某些加入到培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并没有多大变化，产物的产量也因此提高的物质。在生产中为了减少毒性和提高前体的利用率，常采用少量多次地间隙分批或连续滴加的方法加入前体。抑制剂：在发酵过程中加入抑制剂会抑制某些代谢途径的进行同时会使另一代谢途径活跃，从而获得人们所需的某种产物或使正常代谢的某一代谢中间物积累起来。促进剂：指那些既不是营养物又不是前体，但却能提高产量的添加剂。不同的情况所加的不同的抑制剂其作用不同。一般来说，促进剂的专一性较强，效果较好，用量极微，相互间不能套用。2、淀粉水解糖制备的方法有哪些？各自的优缺点有哪些？（15分）答：淀粉水解糖的制备方法：酸解法：是以酸（有机酸或无机酸）为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。优点：生产方便、设备要求简单、水解时间短、设备生产能力大。缺点：要求有耐腐蚀、耐高温、耐高压的设备。（5分）酶解法：用淀粉酶将淀粉液化为糊精，使淀粉可溶性增加，用糖化酶将糊精及低聚糖进一步水解为葡萄糖。优点：淀粉水解条件温和，不需要高温、高压、耐酸的设备，便于就地取材，容易运作；微生物酶的专一性强，淀粉水解的副反应少，水解糖液的纯度高，淀粉转化率高；可在较高淀粉浓度下水解，而且可采用粗原料；制得的糖液颜色浅，较纯净，无异味，质量高，有利于糖液的充分利用。缺点：酶解反映时间较长，需要的设备较多，需要专门的营养酶的条件，而且酶本身是蛋白质，易引起糖液过滤困难。（5分）酸酶解法：是集合酸法和酶解法制糖的优点而采用的结合生产工艺。可分为酸酶法和酶酸法。（1）酸酶法：先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖的工艺。优点：酸液化速度快，糖化是可采用较高的淀粉乳速度，提高生产率。酸用量少，产品颜色浅，糖液质量高。（2）酶酸法：将淀粉乳先用淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。优点：可采用粗原料淀粉，生产易控制，时间短，而且酸水解是ph值可稍高些，以减少淀粉水解副作用的发生。（5分）3、简述淀粉水解的生化过程。（15分）答：淀粉降解要经历三个不可逆过程：糊化、液化、糖化。(1)糊化：在热水溶液中，水分子大量进入淀粉分子中，体积增大，密结的淀粉颗粒膨胀、破裂，形成粘性(粘稠)的溶液。糊化后的淀粉不再聚结成固体淀粉颗粒，需经酸或酶的作用进一步地降解。（5分）(2)液化：由许多葡萄糖残基组成的淀粉长链(支链淀粉和直链淀粉)被a－淀粉酶或酸迅速分解为短链，形成糊精。因而可使已糊化醪液的粘度迅速下降。而β-淀粉酶只能很缓慢地从非还原末端分解长链，经液化后形成麦芽糖及麦芽三糖、异麦芽糖、葡萄糖等。（5分）（3）糖化：经液化后的产物糊精及低聚糖可在葡萄糖淀粉酶（对a－1、4、a－1、6糖苷键都作用）的作用下进一步地分解成为葡萄糖单糖的过程。（5分）4、简述高温瞬时灭菌的原理。（10分）（5分）灭菌时的活化能E大于培养基营养成份破坏的活化能E，因此，随着温度升高，灭菌速率常数的增加倍数大于培养基中营养成分分解的速率常数的增加倍数。即当灭菌温度升高时，微生物杀灭速度提高，超过了培养基营养成分的破坏的速度。所以，在热灭菌的过程中，同时发生微生物死亡和培养基成分破坏两个过程。温度均能加速其过程进行的速度，当温度升高时，微生物死亡的速率更快。因此，可以采用较高的温度，较短的灭菌时间，以减少培养基成分的破坏，这就是通常所说的“高温瞬时灭菌法”。（5分）5、简述常见培养基灭菌的间歇式、连续式灭菌的过程及其优缺点。（15分）答：：（1）连续式灭菌也叫连消，在培养基进入发酵罐前，直接用蒸汽进行空罐灭菌，用无菌空气保压，待培养基流入罐后，开始冷却。对于培养基的灭菌采用下图所示的过程。其优点是：可采用高温短时灭菌，培养基受热时间短，营养成分破坏少，有利于提高发酵产率；发酵罐利用率高；蒸汽负荷均衡；采用板式换热器时，可节约大量能量；适宜采用自动控制，劳动强度小。缺点是：当培养基中含有固体颗粒或培养基有较多泡沫时，容易导致灭菌不彻底。（10分）（2）间歇式灭菌即实消，在每批培养基全部流入发酵罐后，就在罐内通入蒸汽加热至灭菌温度，维持一定时间，再冷却到接种温度。其优点是：灭菌较彻底，方便。缺点是：时间长，营养成分破坏较大。（5分）6、画出两级冷却、加热除菌流程的设备流程图，并说明图中各设备的作用。（20分）答：（10分）(1）粗过滤器：粗略地过滤除去空气中的微生物、大的尘埃、杂质；（2）压缩机：加热、压缩空气并为空气在流程输送中提供动力；（3）贮罐：a.起到对空气压力的缓冲作用b.防止后续加工过程中的脉冲的发生(4)（6）冷却器：将空气冷却到较低温度，第一冷却使空气的水和油变成较大的雾粒，便于分离，第二次产生一些小雾粒，用丝网分离器分离；(5)旋风分离器：使冷却下来的水及油和空气分离；（7）丝网分离器：进一步第二次冷却过程中产生的小雾粒并出去；（8）加热器：将空气加热到适于微生物生长的温度、降低热空气湿度。(9)过滤器：最后一次过滤，尽可能保证空气中不带有无用的微粒和杂菌。（每点一分，其中（3）为2分，共10分）