发酵工程期中试卷.

发酵工程期中试卷班级：14生物技术1班姓名:刘若梦学号：201414050139一、名词解释（每题3分，共30分）1，发酵：利用微生物的生长繁殖和代谢活动产生和积累人们所需产品的生物反应过程。2，现代发酵工程：是将DNA重组及细胞融合技术、酶工程技术、组学及代谢网络调控技术、过程控制优化与放大技术等新技术与传统发酵工程融合。3，前体：有些化合物被加入培养基后，能够直接在生物合成过程中结合到产物分子中去，而自身的结构并未发生太大变化，却能提高产物的产量，这类小分子物质被称为前体。4，无菌空气：发酵工业应用的无菌空气是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会，此种空气称为无菌空气。5，呼吸强度：指单位重量干菌体在单位时间内所吸取的氧量，以QO2表示。6，耗氧速率（摄氧速率）：指单位体积培养液在单位时间内的吸氧量，以γ表示。7，发酵动力学：研究微生物生长、产物合成、底物消耗之间动态定量关系，定量描述微生物生长和产物形成过程。8，连续培养：连续培养是以一定的速度向培养系统内添加新鲜的培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使培养系统内培养液的量维持恒定，使微生物细胞能在近似恒定状态下生长。连续培养亦称连续发酵。9，临界氧浓度（Ccr）：各种微生物对发酵液中溶解氧浓度有一个最低要求，即不影响微生物呼吸所允许的最低溶氧浓度，这一溶解氧浓度叫做临界氧浓度。10，生物反应器：生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统。二、填空题（每空1分，共20分）1，接种龄一般以菌丝处于（对数生长期）为宜。2，菌种量大小以生产菌种在发酵罐中的（繁殖速度）为依据。3，酸水解法是以酸为（催化剂），在（高温高压）下将淀粉水解为葡萄糖的方法。4，淀粉酸水解中无机酸的用量一般为干淀粉的（0.6%～0.7%）。5，淀粉酸水解时，糖液的精制一般采用（碱中和）、（活性炭脱色）等方法。6，检测糖化终点的方法是把（无水乙醇）滴入糖化液中，（无白色沉淀）则达到糖化终点。7，发酵工业所采用的灭菌方法主要有：干热灭菌法、湿热灭菌法、（射线灭菌法）、（化学药品灭菌法）、（过滤除菌法）等。8，工程设计中常以微生物浓度为（104／m³）作为空气的污染指标。9，（设备渗漏）和（空气除菌）不彻底是导致染菌的主要原因。10，发酵液中溶解氧的测定方法（化学法）、（极谱法）、（压力法）。11，生物反应器的主要目标是获取（高质量）、（低成本）的产品。三、简答题。（每题5分，共30分）1，分批发酵的优缺点。（5分）答：优点：操作简单，投资少；运行周期短；染菌机会减少；生产过程、产品质量较易控制。缺点：对底物类型及初始较高浓度敏感的次级代谢产物如一些抗生素等就不适合用分泌发酵（生长与合成条件差别大）；养分会耗竭快，无法维持微生物继续生长和生产；非生产时间长，生产率较低。2，葡萄糖的复合反应与哪些条件有关？（5分）答：⑴葡萄糖浓度（葡萄糖值DE）：复合糖的生成量随葡萄糖浓度的增加而增加；⑵淀粉乳浓度：淀粉乳浓度高，水解所得的葡萄糖浓度也高，致使复合反应进行强烈，糖化液的葡萄糖纯度相应下降；⑶酸度和酸的种类：不同种类的酸对于葡萄糖复合反应催化作用不相同，对葡萄糖复合反应的催化作用，盐酸最强，其次是硫酸、草酸；而且随着酸浓度的增加，复合糖的量不断增加。3，高效生物反应器的特点。（5分）答：⑴，设备简单，结构严密，能耗低；⑵，良好的液体混合性能,；⑶，较高的传质、传热速率；⑷，易于放大；⑸，具有配套而又可靠的检测及控制仪表等。4，空气除菌有什么意义？（5分）答：⑴生物反应的基质或产物，因杂菌的消耗而损失。造成生产能力的下降；⑵杂菌也会产生代谢产物，这就使产物的提取更加困难，造成得率降低、产品质量下降；⑶有些杂菌会分解产物，使生产失败；⑷杂菌大量繁殖时，会改变反应液的ph值，使反应异常；⑸如果发生噬菌体污染，生产细胞将被裂解，使生产失败。5，发酵用的无菌空气需达到什么标准？（5分）答：⑴连续提供一定流量的压缩空气，VVM一般为0.1～2.0m³；⑵空气的压强（表压）为0.2～0.4Pa；⑶进入过滤器之前，空气的相对湿度低；⑷进入发酵罐的空气温度可比培养温度高10～30℃；⑸压缩空气的洁净度：在设计空气过滤器时，一般取失败率为10-3为指标。6，空气预处理的目的及空气过滤除菌的工艺流程。（5分）四、论述题。（每题10分，共20分）1，影响培养基灭菌效果的因素。（10分）答：除灭菌温度和时间外还有以下因素:⑴培养基成分：培养基中脂肪、糖分和蛋白质含量越高，微生物的热死亡率就越慢；⑵培养基的物理状态：固体培养基比液体培养基灭菌时间长；⑶培养基的ph：培养基的ph愈低，灭菌所需的时间就愈短；⑷培养基中的微生物数量：培养基中微生物数量越多，达到要求灭菌效果所需的灭菌时间也越长；⑸微生物细胞中含水量：在一定范围内，微生物细胞含水越多，则蛋白质的凝固温度越低，也就越容易受热凝固而丧失生命活力；⑹微生物细胞的菌龄：年老细胞对不良环境的抵抗力要比年轻细胞强；⑺微生物的耐热性：细菌的营养体、酵母、霉菌的菌丝体对热较为敏感，而放线菌、酵母、霉菌孢子比营养细胞的抗热性要强，细菌芽孢的抗热性就更强；⑻空气排出情况：如果罐内空气排除不完全，则水蒸气的压力不准确，罐内实际温度比显示温度低，则灭菌不彻底；⑼搅拌：充分搅动可以排除局部死角，使培养基均匀分布，从而使灭菌彻底；⑽泡沫：培养基产生的泡沫使热量难以传递，不易达到微生物致死温度，灭菌效果不好。2，间歇灭菌和连续灭菌优缺点比较。（10分）答：灭菌方式优点缺点连续灭菌1，灭菌温度高，可减少培养基中营养物质的损失2，操作条件恒定，灭菌质量稳定3，易于实现管道化和自控操作4，避免了反复的加热和冷却，提高了热的利用率5，发酵设备利用率高1，对设备要求高，需设置加热和冷却装置2，操作较麻烦3，染菌的机会较多4，不适合于含大量固体物料的灭菌5，对蒸汽的要求高间歇灭菌1，设备要求低，不需另外设置加热和冷却装置2，操作要求低，适于手动操作3，适合于小批量生产规模1，培养基的营养物质损失较多，灭菌后培养基的质量下降4，适合于含有大量固体物质的培养基灭菌2，需进行反复的加热和冷却，能耗较大3，不适合于大规模生产过程的灭菌4，发酵罐的利用率较低