发酵工程考试重点.docx

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1、其次章 抗生素1. 定义抗生素：是由生物产生的，在低浓度下能选择性杀死或抑制他种生物生长的有机物。2. 产生的生物由植物产生的抗生素：黄连素，大蒜素，鱼腥草素由动物产生的抗生素：鱼素，红血球素由微生物产生的抗生素：细菌杆菌肽、万古霉素；放线菌链霉素、四环素、红霉素、头孢菌素；真菌青霉素、灰黄霉素、头孢菌素、赤霉素3. 抑制革兰氏阳性菌的抗生素有：青霉素、万古霉素、杆菌肽、林可霉素、洁霉素；抑制革兰氏阴性菌的抗生素有：庆大霉素、链霉素、多粘菌素 E抗敌素、春雷霉素等； 广谱抗生素：如金霉素、土霉素、四环素、氯霉素、红霉素、麦迪霉素、头怨菌素前体：某些抗生素被参加培育基后，能直接在生物合成过程中结

2、合到分子中去，而自身构造无大变化，却提高 产物的量，这类物质称为前体。4. 大环内脂类抗生素：含有一个大环内酯作为配糖体，属于这类的抗生素有：红霉素、麦迪霉素等-内酰胺类抗生素：构造中都含有一个四元的内酰胺环 。青霉素、头孢菌素及其衍生物5. 抗生素效价的测定：物理方法、化学方法、生物方法以及上述两者之间相结合的方法化学效价必需把握生产和科研过程中，化学效价直接用含量表示化学效价：用物理方法、化学方法及理化相结合的方法测定的效价单位或用含量表示称为化学效价，以区 别于生物效价。定向发酵：通过转变培育基的组分参加某些物质转变微生物代谢途径，使发酵按主观要求产生较多的产物。如：四环素、青霉素、土霉

3、素生物效价的测定：稀释法、比浊法、集中法管碟法三大类抗生素合成方法：生产方法原理利用特定的微生物，在肯定的条件下培育基、温生物合成法度、pH、通气搅拌等下使之生长生殖，并在代谢过程中产生抗生素特点需菌种纯种发酵、耗粮食及动力较大，生产周期长，生产波动性较大不需菌种发酵原料，不存全化学合成法利用简洁的化工原料通过一系列有机化学反响，最终合成出所需的抗生素产品的生产方法，在染菌问题生产周期短、得率收率高，生产稳定。缺点易污染环境，三废处理及综合利用等利用化学方法改造生物合成的抗生素从而获得性能更优良的抗生素的一种方法，此种方法一般分为两个阶段，第一阶段是通过生物合成法来制取某半化学合成法种抗生素即

4、自然抗生素；其次阶段是将已制得开发的品种速度快，品种繁多，能准时满足临床的需要，但生产本钱高，的抗生素再通过化学方法来转变原来的化学构造，也存在三废治理及综合从而获得一种的抗生素，以到达扩大抗菌谱，提高疗效，降低毒副反响或弥神其它缺陷之目的。利益问题。第三章 生产菌种的来源及种子的扩大培育1. 优良菌种选育方法：自然选育；诱变选育；抗噬菌体菌种的选育；杂交育种；原生质体融合技术；基因工程技术2. 菌种的分别： 施加选择性压力分别法：利用不同种类的微生物其生长生殖对环境和养分的要求不同，如温度、pH、渗透压、氧气、碳源、氮源等，人为掌握这些条件，使之某类或某种微生物生长，而不利于其他种类 微生物

5、的生存，以到达使目的菌种占优势，而得以快速分别纯化的目的。这种方法又被称为施加选择 性压力分别法。培育方法：分批式富集培育摇瓶培育和恒化式富集培育连续培育、固体培育基分别技术【分批式富集培育：指将富集培育物转接到的同一种培育基中，重建立选择性压力恒化式富集培育：是通过转变限制性基质的浓度，来掌握两类不同菌株的比生长速率固体培育基分别技术：常用于分别各种酶产生菌，在固体选择性培育基中参加酶的底物培育微生物， 能够利用此底物的酶产生菌得以生长，并且往往会在其菌落四周形成开透亮圈。】随机分别方法：有些微生物的产物对产生菌的筛选没有直接的选择性指示作用，因此常承受随机分别。第四章 培育基1.培育基的成

6、分大致分为：碳源、氮源、无机盐、微量元素、特别生长因子、促进剂、前体和水等几大类 常用的碳源物质： 包括糖类、脂类、有机酸、低碳醇等。葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、糊精、淀粉等糖类物质，是细菌、放线菌、霉菌、酵母擅长利用的碳源。其中葡萄糖是碳源中最简洁利用的单糖，几乎 全部的微生物都能利用葡萄糖。氮源物质：常用的有机氮源如花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、酵母粉、麦麸、鱼粉、蚕蛹粉、玉米浆、蛋白胨、尿素、废菌体、酒糟等。发酵中常用的无机氮源有氨水、铵盐和硝酸盐，一般状况下是作为辅 助氮源。微生物对无机氮源的吸取利用要比有机氮源快，而对无机氮源的吸取利用速度也不一样。例如， 在各种无机氮源中，NH4O

7、H 最简洁利用，(NH4)2SO4 比硝酸盐易于利用，这是由于硝酸盐如 NaNO3、KNO3 等中的氮原子必需先被复原成氨以后，才能被微生物吸取利用题：常用的无机氮源和有机氮源有哪些？有机氮源在发酵培育基中的作用？答：常用的有机氮源有花生饼粉、黄豆饼粉、酵母粉、蛋白胨等；常用的无机氮源有氨水、铵盐和硝酸盐。有机氮源在发酵培育基中的作用有：除供给氮源外，有些有机氮源还供给大量的无机盐及生长因子。诱导某些酶的产生。第五章 淀粉淀粉一般可分为直链淀粉和支链淀粉两局部。它们的含量因粉品种而异，一般谷类和薯类淀粉含直链淀粉 1727%，其余为支链淀粉；而粘高粱和糯米等则不含直链淀粉，全部为支链淀粉。第六

8、章 发酵工艺的掌握1. 呼吸强度：单位质量的细胞干重在单位时间内消耗氧的量，或比耗氧速率。2. 摄氧率：单位体积培育液，在单位时间内消耗的氧量称为摄氧率3. 硝酸钠生理碱性盐；硫酸铵生理酸性盐【经微生物生理作用代谢后能形成酸性物质的养分物叫生理酸性物质，假设菌体代谢后能产生碱性物质的养分物称为生理碱性物质】4. 接种：接入种子罐后直接移种到发酵罐。双种：两个种子罐种子接种到一个发酵罐中。倒种：一局部种子来源于种子罐，一局部来源于发酵罐。5. 谷氨酸发酵菌种选育N：v 谷氨酸的分泌受细胞膜掌握，而影响细胞膜的谷氨酸通透性主要是细胞膜的磷脂含量。因此，提高细胞膜 的谷氨酸通透性，必需从掌握磷的合成

9、着手或者使细胞膜受损伤。磷脂是由不饱和脂肪酸、甘油、磷酸和 侧链组成，其构造如图。掌握磷脂含量可以通过掌握油酸的合成、甘油的合成或磷脂的合成来实现，谷氨 酸产生菌的选育可从以下几方面进展：生物素缺陷型：选育生物素缺陷型，阻断生物素合成，限制外源生物素供给量，抑制不饱和脂肪合成， 使磷脂含量削减，导致磷脂含量缺乏，细胞膜构造不完整选育油酸缺陷型，阻断不饱和脂肪酸的合成，并限制外源供给量，就可限磷脂的合成甘油缺陷型：甘油也是磷脂的组成分，选育甘油缺陷型，阻断甘油的合成，并限制外源供给量，就可限制磷脂的合成。显热温度敏感型其他突变型(1) 温度：主要表现在对细胞生长、产物形成、发酵液的物理性质和生物

10、合成方向等方面发酵热：发酵过程中释放出来的净热量，以 J/m3h为单位产热-散热生物热+搅拌热-蒸发热-辐射热-(2) 最适温度的选择：微生物生长的最适温度和产物合成的最适温度(3) pH:影响菌体的形态、细胞膜的电荷状态、产物的稳定性、合成途径调整：可承受酸碱中和，生理酸性物质和生理碱性物质的配比，后通过中间补料进一步掌握第八章 发酵机制2. 氧气对酒精发酵的抑制作用？1. 按发酵产物不同可把发酵分为抗生素发酵、维生素发酵、酶制剂发酵、氨基酸发酵、有机酸发酵、酒精发酵六大类答：在酵母体内，葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸，在无氧条件下，由丙酮酸脱羧酶催化作用，丙酮酸脱羧生成 乙醛，反响如下：丙酮酸

11、脱羧酶需要焦磷酸琉胺素为辅酶，并需要 Mg2+，所生成的乙醛在乙醇脱氢酶作用下成为受氢体，被复原成乙醇，反响如下：在好气条件下，酵母发酵力量降低，称为巴斯德效应呼吸抑制发酵作用，机制如下：第一个调整点是磷酸果糖激酶，它为变构酶，受ATP、柠檬酸及其他高能化合物所抑制，受AMP、ADP 激活，在好气条件下，糖代谢进入三羧酸循环，产生柠檬酸等，并通过氧化磷酸化生成大量ATP，细胞内柠檬酸 生成量增加，反响阻遏磷酸果糖激酶的合成，这种阻遏作用由于ATP 存在而加强，同时 ATP 反响抑制此酶的 活性，由于磷酸果糖激酶受抑制，导致6-磷酸果糖积存，由于 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖反响平衡时，醛糖：

12、酮糖=73 因此导致 6-磷酸葡萄糖积存，在酵母中，6-磷酸葡萄糖反响抑制已糖激酶，抑制葡萄糖进入细胞内，最终导致葡萄糖利用降低。同时，在好气条件下，丙酮酸激酶的活性降低，此酶受磷酸果糖激酶催化生成的 1，6-二磷酸果糖的激活， 因此丙酮酸激酶活性降低也是由于磷酸果糖激酶活性降低所致。丙酮酸激酶活性降低，导致磷酸烯醇丙酮酸积 累，后者反响抑制已糖激酶的活性，从而也降低糖的酵解速度。第九章 淀粉制糖将淀粉转化为葡聚糖和低聚糖的过程双酶法：用专一性很强的淀粉酶和糖化酶为催化剂，将淀粉水解成为葡萄糖的工艺双酶法制葡萄糖可分为两步：第一步：液化利用-淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可淀性

13、增加。其次步：糖化，利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖。淀粉的液化和糖化都在酶的作用下进 行的，故酶解法又有双酶水解法之称。一般是分段液化，但是它的原理照旧是一次升温液化的根本步骤、根本原理肯定要把握将淀粉乳浓度调成 1314B承受酶法糖化，淀粉乳浓度可达3040%，用纯碱调整pH 到 6.26.4，参加适量的氯化化钙，使钙离子浓度到达 0.01mol/L，按要求投入定量的液化酶生产中掌握 58 单位/克淀粉，搅拌均匀后，输入液化锅内，在保持锅内料液充分翻腾下，加热到 8590，保温 10min 左右，用碘液检验， 到达所需的液化程度，然后升温 100，灭酶 510min。压滤去

14、渣。有氧发酵、无氧发酵、兼性发酵静置法发酵：不需要通风搅拌-淀粉酶： -淀粉酶从非复原性末端逐次以麦芽糖为单位切断 -1,4-葡聚糖链，也能水解淀粉分子中的 -1,6-糖苷键，可以将直链或支链淀粉全部转化为葡萄糖 液化方法：1. 一次升温化法：用纯碱调整 pH 到 6.26.4，参加适量的氯化化钙，使钙离子浓度到达0.01mol/L，参加肯定量酶液，加热到 8590，保温 10min 左右，到达所需的液化程度后，然后升温 100，灭酶 510min2. 连续进出料液化法：将淀粉乳调整好 pH 值和钙离子浓度，并按规定参加需要的淀粉酶，把淀粉受热糊化液化，由锅的底部流出，掌握底部流量不宜太大或太

15、小，肯定要把握适宜的流量，进入保温锅中，于90保温，肯定要使液化均匀彻底。到达需要的液化程度后，连续升温至 100，灭酶，5100min，压滤去渣。3. 喷射液化法：利用喷嘴将压力为 0.40.6MPa 蒸汽，直接喷射入淀粉乳薄层，由于蒸汽喷射产生的湍流， 使淀粉受热快而均匀，粘度降低快。可以在短时间内到达要求的温度，完成淀粉的糊化液化。液化淀粉乳 由喷嘴的出口流出，引入液化锅，在 8590保温 2040min，到达液化完全。此法的优点是液化效果好， 蛋白质类等杂质的分散好，糖化液易过滤，设备小，也适于连续操作。4. 分段液化法：先调整好淀粉乳 pH6.07.0，参加 1/3 的淀粉酶，然后在

16、 8892 保持 1530min 液化， 再加热 140，保持 58min。降温到 85，再参加剩下的 2/3 的液化酶，在 85保持 12h，到达需要的液化程度。液化液糖化工艺流程：大米最好选用籼米水洗浸泡粉碎调浆液化灭酶压滤滤液加酸调 pH1.8糖化中和脱色压滤糖液。糖化酶的来源及其水解作用1.糖化酶的作用方式糖化酶葡萄糖淀粉酶来源：曲霉Aspergillus根霉Rhizopus和拟内孢霉Endomgees（1） 优先水解 -1，4 糖苷键，水解作用是从底物分了子的非复原尾端进展的，属于外酶。 一个分子，一个分子地切下葡萄糖单位，（2） 在葡萄糖单位之间的 C1OC4 中 C1O 键切断。

17、2.糖化操作（3） 此酶也能水解支淀粉分子中的-1，6 糖苷键，可以将直链淀粉和支淀粉全部转变成葡萄糖。但速度较慢。糖化酶参加通常为 100 单位/g/干淀粉糖化时的 pH 值掌握在 4.5 左右糖化开头搅拌 15min，然后静置保温保持反响温度 45糖化时间一般在 24h 左右糖液的复原糖含量可达 30%左右DE 值可到达 96%以上。用烃类作为基质石油代粮发酵：v特点：需氧气量为碳水化合物作基质的几倍、生殖时间长、生长速度慢、发酵时产生的热量比碳水化合物发酵时产生的热量要大问题：选育适应高温的菌种、产品分别较困难、保证安全性原料：并非指原油,而是它的溜分,以正链烃、轻油、灯油用的较多。如甲

18、醇、乙醇、醋酸、乙二醇、丙二醇,甚至反丁烯二酸等原理：微生物氧化正烷烃的途径，是经过单末端氧化与双末端氧化生成脂肪酸，然后用-氧化开裂成醋酸，再以乙酰辅酶A 的形式投入三羟酸循环而累积有关的有机酸类。泡沫产生的缘由蛋白、葡萄糖、菌体，通风搅拌产生泡沫v通气、搅拌、微生物代谢及培育基的成分等产生泡沫的优缺点：微生物细胞生长代谢和呼吸也会排出气体，如氨气、二氧化碳等，这些气体使发酵液产生的气泡也称为发酵 性泡沫。v优势：增加氧的接触面积；在啤酒发酵中，增加啤酒风味，外观危害：泡沫生成会引起“逃液，” 降低发酵罐的装料系数。影响菌液均一度增加了杂菌污染的时机。泡沫液位的上下变化，使局部菌体黏附到罐顶

19、或罐壁上，不能再回到发酵液中，使发酵液中的菌体量削减。泡沫中的代谢气体不这简洁被带走，阻碍了菌体的呼吸，造成了代谢特别，导致菌体提前自溶。菌体自溶 会促使更多的泡沫形成。消沫剂的参加给提取工艺带来困难。植物细胞培育的培育基：MS 培育基、white 培育基MS 培育基是目前使用最普遍的培育基。其具有较高的无机盐浓度，能够保证组织生长所需的矿质养分还能加速愈伤组织的生长。是较稳定的离子平衡溶液，它的硝酸盐含量高。其养分的数量和比例适宜，能满足植物细 胞的养分和生理需要，因而适用范围比较广，多数植物组织培育快速生殖用它作为培育基的根本培育基，和其 它培育基的根本成分相比，MS 培育基中的硝酸盐、钾

20、和铵的含量高，这是它的显著特点。第十二章 生产工艺流程图什么是工艺流程图、怎么画、有什么要求一概念：又称物料流程图，是在初步设计阶段时进展的。在完成物料计算、设备选型及计算的根底上，才 能进展生产年工艺流程图设计。生产工艺流程图通常由物料流程、图例、设备一览表和必要的文字说明组成。 流程图中设备的比例通常承受 1：100 来绘画，如设备过大或过小，也可承受1：200 或 1：50 的比例。二画法：将厂房各层地平线用细双线画出，并注明标高；将设备外形轮廓以肯定比例按厂房内布置的凹凸位置用细线画上，而平面位置按流程承受自左至右开放， 设备之间应留有肯定的间隔距离；将物料流程管线用粗实线画出，并画出

21、流向箭头；将动力水、蒸汽、压缩空气等管线用细实现画出，并画上流向箭头；画出设备和管道上主要的阀门、掌握点和必要的附件；标上设备流程位号及关心线；最终加上必要的文字说明。(标上图例说明和设备一览表)在工艺流程图上，还需标上图例说明和设备一览表。在流程图上的设备一览表的作用是表示物料流程图中全部的设备名称、数量、规格、材质等内容。但通常发酵工厂的设计图纸上，往往省略设备一览表，而用设计说明 书中的工艺设备一览表来代替简答题、论述题糖化里面：糖化酶作用、操作；一次升温液化根本操作步骤发酵机理里面：酒精发酵为什么受氧的抑制工艺流程图。小补充1. pH 对发酵的影响及掌握：影响：微生物生长和生物合成都有

22、其最适和能够耐受的pH 范围。大多数细菌生长的最适 pH 范围在 6.37.5， 霉菌和酵母生长的最适 pH 范围在 36，放线菌生长的最适 pH 范围在 78。影响菌体形态；影响细胞膜的电荷状态，引起膜的渗透性发生转变，进而影响菌体对养分物质的吸取和代谢产物的形成。对产物的稳 定性的影响；pH 对某些生物合成途径有显著影响影响发酵 pH 的因素：引起发酵液 pH 上升的因素：培育基碳氮比例不当，氮源过多，使局部氮源的游离氨基释放，造成培育基偏碱性；生理碱性物质，如硝酸钠参加过多；调整PH 的碱性物质参加过多；引起发酵液 pH 上升的因素：培育基碳氮比例不当，碳源过多，造成有机酸的积存，使PH

23、 下降；消沫剂过多，使溶解氧降低，引起有机酸增多掌握方法：承受酸碱中和；掌握生理酸性物质与生理碱性物质的配比，然后通过中间补料进一步加以掌握2. 共同中间体：既是初级代谢产物的中间体，又是次级代谢产物中间体a-氨基己二酸是霉菌合成赖氨酸和青霉素的共同中间体3. 代谢工程：指利用基因工程技术，定向对细胞代谢途径进展修饰、改造，以转变微生物的代谢特性，并与微生物基因调控、代谢调控及生化工程相结合，构建代谢途径，生产的代谢产物的工程技术领域。4. 发酵热的测定：通过测量肯定时间冷却水的流量和冷却水的进、出口温度；通过发酵罐温度的自动掌握，先使罐温到达恒定，再关闭自动掌握装置，测定温度随时间上升的速率

24、5. CO2 效应：溶解在发酵液中的 CO2 对氨基酸、抗生素等微生物发酵具有刺激或抑制作用。菌体有时需要含 30% CO2 的气体才能生长，这种现象被称为CO2 效应6. 转化率：每 100g 纯原料转化成产品的比率。产率：每 100ml 发酵液所含产物的量收得率：每 100kg 发酵产品提取实际产品的量7. 一级发酵：将鞋面种子直接接种入发酵罐发酵二级发酵：将种子罐中的菌丝移植到较大的种子罐中扩大培育三级发酵：将种子罐中的菌丝移植到较大的种子罐中扩大培育后，再移入发酵罐中，称三级发酵发酵工业上常用的氮源有那些，起何作用？答：氮源主要用于构成菌体细胞物质氨基酸，蛋白质、核酸等和含氮代谢物。常

25、用的氮源可分为两大类： 有机氮源和无机氮源。1、无机氮源种类：氨盐、硝酸盐和氨水特点：微生物对它们的吸取快，所以也称之谓快速利用的氮源。但无机氮源的快速利用常会引起pH 的变化如： (NH4)2SO4 2NH3 + 2H2SO4 ；NaNO3 + 4H2 NH3 + 2H2O + NaOH无机氮源被菌体作为氮源利用后，培育液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用代谢后能形 成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺，假设菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理 碱性物质，如硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调整发酵过程的pH 有乐观作用。所以选择适宜的无机氮源有两层意义：满足菌体生长、 稳定和调整发酵过程中的 pH 2、有机氮源来源：工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料，花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、 蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟。成分简单：除供给氮源外，有些有机氮源还供给大量的无机盐及生长因子。有机氮源成分简单可以从多个方面对发酵过程进展影响，而另一方面有机氮源的来源具有不稳定性。所以在有 机氮源选取时和使用过程中，必需考虑原料的波动对发酵的影响