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一、泡沫的形成及其对发酵的影响在大多数微生物发酵过程中，由于培养基中有蛋白类表面活性剂存在，在通气条件下，培养液中就形成了泡沫。泡沫是气体被分解在少量液体中的胶体体系，气液之间被一层液膜隔开，彼此不相连通。形成的泡沫有两种类型：一种是发酵液液面上的泡沫，气相所占的比例特别大，与液体有较明显的界限，如发酵前期的泡沫；另一种是发酵液中的泡沫，又称流态泡沫(fluidfoam)，分散在发酵液中，比较稳定，与液体之间无明显的界限。发酵过程产生少量的泡沫是正常的。泡沫的多少一方面与搅拌、通风有关；另一方面，与培养基性质有关。蛋白质原料如蛋白胨，玉米浆、黄豆粉、酵母粉等是主要的发泡剂。糊精含量多也引起泡沫的形成。发酵过程中，泡沫的形成有一定的规律性。发酵时起泡的方式被认为有五种：①整个发酵过程中，泡沫保持恒定的水平；②发酵早期，起泡后稳定地下降，以后保持恒定；③发酵前期，泡沫稍微降低后又开始回升；④发酵开始起泡能力低，以后上升；⑤以上类型的综合方式。这些方式的出现是与基质的种类、通气搅拌强度和灭菌条件等因素有关，其中基质中的有机氮源(如黄豆饼粉等)是起泡的主要因素。当发酵感染杂菌和噬菌体时，泡沫异常多。起泡会带来许多不利因素，如发酵罐的装料系数减少、氧传递系统减小等。泡沫过多时，影响更为严重，造成大量逃液，发酵液从排气管路或轴封逃出而增加染菌机会等，严重时通气搅拌也无法进行，菌体呼吸受到阻碍，导致代谢异常或菌体自溶。所以，控制泡沫乃是保证正常发酵的基本条件。二、泡沫的消除泡沫的控制，可以采用两种途径：①调整培养基中的成分(如少加或缓加易起泡的原材料)或改变某些物理化学参数(如pH值、温度、通气和搅拌)或者改变发酵工艺(如采用分次投料)来控制，以减少泡沫形成的机会。但这些方法的效果有一定的限度；②采用机械消泡或消泡剂消泡这两种方法来消除已形成的泡沫。还可以采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素，如用杂交方法选出来不产生泡沫的土霉素生产菌株。对于已形成的泡沫，工业上可以采用机械消泡和化学消泡剂消泡或两者同时使用。发酵工程一、名称解释1、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。（前体易氧化和挥发，一般采用流加的方法，有助于提高前体的转化率）2、发酵生长因子从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子3、菌浓度的测定是衡量产生菌在整个培养过程中菌体量的变化，一般前期菌浓增长很快，中期菌浓基本恒定。补料会引起菌浓的波动，这也是衡量补料量适合与否的一个参数。4、搅拌热：在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生可观的热量。搅拌热与搅拌轴功率有关5、分批培养：简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。6、接种量：移入种子的体积接种量＝—————————接种后培养液的体积7、比耗氧速度或呼吸强度单位时间内单位体积重量的细胞所消耗的氧气，mmolO2•g菌-1•h-18、次级代谢产物是指微生物在一定生长时期，以初级代谢产物为前体物质，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质过程，这一过程的产物，即为次级代谢产物。9、实罐灭菌实罐灭菌（即分批灭菌）将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备加热至灭菌温度后维持一定时间，在冷却到接种温度，这一工艺过程称为实罐灭菌，也叫间歇灭菌。（在大规模发酵中应该尽可能的采取连续灭菌的操作，而且保证灭菌条件的稳定是保证发酵稳定的前提）10、种子扩大培养：指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。11、初级代谢产物是指微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所需要的物质和能量的过程。这一过程的产物即为初级代谢产物。12、倒种：一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。双种：两个种子罐接种到一个发酵罐中13、维持消耗（m）指维持细胞最低活性所需消耗的能量，一般来讲，单位重量的细胞在单位时间内用于维持消耗所需的基质的量是一个常数。14、产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。（可能是酶的诱导物、表面活性剂—改善膜透性，传质提高，可能对酶的表面失活有保护作用、螯合有害金属离子）16、发酵热：所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。什么叫净热量呢？在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。发酵热引起发酵液的温度上升。发酵热大，温度上升快，发酵热小，温度上升慢。17、染菌率总染菌率指一年发酵染菌的批（次）数与总投料批（次）数之比的百分率。染菌批次数应包括染菌后培养基经重新灭菌，又再次染菌的批次数在内19、临界溶氧浓度指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度20、回复突变由突变型回到野生型的基因突变或者说高产菌株在传代的过程中，由于自然突变导致高产性状的丢失，生产性能的下降的一种现象21、种子用于发酵培养获得目的产品的的菌种，作为种子的准则：1）菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能够迅速生长，迟缓期短2）生理性状稳定3）菌种总量及浓度能够满足大容量发酵罐的要求4）无杂菌污染5）保持稳定的生产能力22、培养基广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。23、发酵工程：利用微生物特定性状和功能，通过现代化学工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵与现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术集合并发展起来的发酵技术。24、富集富集指使我们需要的目的菌种在数量上占据绝对的优势，几乎无其他杂菌，以便后续的筛选和培养。富集的三种方案：1）定向培养：采用特定的有利于目的微生物富集的条件，进行培养，如培养温度、pH、培养时间、底物—抗生素之类等。2）当不可能采用定向培养时，则可设计在一个分类学中考虑。3）不能提供任何有助于筛选产生菌的信息，这时只能通过随机分离的办法25、菌株选育、分子改造的目的：1）防止菌种退化2）解决生产实际问题3）提高生产能力4）提高产品质量5）开发新产品26、菌种选育的方法：1）基因突变：自然选育、诱变育种2）基因重组：杂交、原生质体融合、基因工程3）基因直接进化：在分子水平上，对目标基因直接处理，然后通过高通量的筛选方法，提高目标蛋白的性能，如点突变、易错PCR、同序法DNAShuffling27、负突变：生产上不希望看到的表现为菌株的衰退和生产质量的下降28、正突变：生产上希望看到的，对生产有利的30、结构类似物：在化学和空间结构上和代谢的中间物（终产物）相似，因而在代谢调节方面可以代替代谢中间物（终产物）的功能，但细胞不能以其作为自身的营养物质31、合成培养基：原料其化学成分明确、稳定32、天然培养基：采用天然原料，具体成分不明确33、培养基分类：按成分：天然和合成培养基；按状态：固体、半固体和液体培养基；按作用：斜面（孢子）、种子和发酵培养基34、生理酸性物质：指那些经微生物生理作用后能形成酸性物质的物质，同理生理碱性物质指那些经微生物生理作用后能形成碱性物质的物质35、发酵指数：（发酵单位/发酵时间）*（发酵体积V/发酵罐体积V）36、热阻：微生物在某一特定条件下（主要指温度和加热方式）的致死时间。37、氧饱和度=发酵液中的氧的浓度/临界溶氧浓度（控制有氧发酵过程中氧饱和度1）38、细胞沉降体积：指取10ml发酵液，让其自然沉降5h后的菌体体积V，value=(10-V）/10*100%39、氧载体：在发酵液中加入一种新的液相，以减少气液传氧阻力，从而提高传氧效率，这种液相一般具有比水更高的溶氧能力，且与发酵液互不相容，该液相就称为氧载体。40、分批培养：培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。最后一次性放罐。（优点：操作简单，周期短，染菌机会少，生产过程和产品质量容易把握；缺点：产率低，不适于测定动力学数据）41、补料分批培养：在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种方法很多。（优点：低基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应，维持最佳生长和产物合成条件，自动化控制；缺点：比生产速率低，染菌机率增加）42、半连续培养：在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液。（优点：有害物质的放出利于产物合成；缺点：前体物质被稀释，提取总体积变大）43、连续培养：发酵过程中一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液，使发酵罐内的体积维持恒定。达到稳态后，整个过程中菌的浓度，产物浓度，限制性基质浓度都是恒定的。（优点：利于发酵最优化，发酵周期长，产量高，易于研究菌体生长的动力学；缺点：长期连续培养会引起菌种退化，降低产量，染菌机会增大）44、单因子实验：对实验中要考察的因子逐个进行试验，寻找每个因子的最佳条件。一般用摇瓶做实验。45、在线检测参数指不经取样直接从发酵罐上安装的仪表上得到的参数，如温度、pH、搅拌转速；离线检测参数指取出样后测定得到的参数，如残糖、NH2-N、菌体浓度。46、CER表示单位体积发酵液单位时间内释放的二氧化碳的量47、OUR表示单位体积发酵液单位时间内摄入的氧的量48、呼吸商RQ=CER/CUR49、液晶状态：指某些有机物在发生固相到液相转变时的过渡状态称为液晶态。50、冷休克蛋白：低温微生物适应低温的一种方式，将菌体从高温转到低温环境是，细胞体内会诱导合成一组对低温的生理适应过程发挥着重要作用的蛋白，叫做冷休克蛋白。二、填空题1、微生物发酵培养（过程）方法主要有分批培养、补料分批培养、连续培养、半连续培养四种。2、微生物生长一般可以分为：调整期、对数期、稳定期和衰亡期。3、发酵过程工艺控制的只要化学参数溶解氧、PH、核酸量等.4、发酵过程控制的目的就是得到最大的比生产率和最大的得率。5、菌种分离的一般过程采样、富集、分离、目的菌的筛选。6、富集培养目的就是让目的菌在种群中占优势，使筛选变得可能。7、根据工业微生物对氧气的需求不同，培养法可分为好氧培养和厌氧培养两种。8、微生物的培养基根据生产用途只要分为孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。9、常用灭菌方法：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌10、常用工业微生物可分为：细菌、酵母菌、霉菌、放线菌四大类。11、发酵过程工艺控制的代谢参数中物理参数温度、压力、搅拌转速、功率输入、流加数率和质量等12、环境无菌的检测方法有：显微镜检查法、肉汤培养法、平板培养法、发酵过程的异常观察法等13、染菌原因：发酵工艺流程中的各环节漏洞和发酵过程管理不善两个方面。14、实验室中进行的发酵菌液体发酵方式主要有四种：试管液体培养、浅层液体培养、摇瓶培养、台式发酵罐15、发酵高产菌种选育方法包括（自然选育）、（杂交育种）、（诱变育种）、（基因工程育种）、（原生质体融合）。16、发酵产物整个分离提取路线可分为：预处理、固液分离、初步纯化、精细纯化和成品加工加工等五个主要过程。17、发酵过程主要分析项目如下：pH、排气氧、排气CO2和呼吸熵、糖含量、氨基氮和氨氮、磷含量、菌浓度和菌形态。18、微生物调节其代谢采用酶活性、酶合成量、细胞膜的透性。19、工业微生物菌种可以来自自然分离，也可以来自从微生物菌种保藏机构单位获取。20、发酵工业上常用的糖类主要有葡