发酵工艺作业复习资料.docx

第一章 菌种及种子扩大培养1、能源问题是全球面临的问题，生物工程将如何解决？答：利用微生物或酶工程技术从生物体生产生物燃料，主要表现在沼气发酵、酒精发酵、氢燃料的研发、生物柴油等方面，另外在石油开发中，利用微生物作为二次采油、石油精炼等手段也是一定程度上缓解能源问题。并且利用生物工程技术在能源资源的回收利用等方面也是可行的方法。2、比较固体培养及液体培养的优缺点。答：固体培养（曲法培养） 特点：酶活力高，但劳动强度大，曲层需翻动。 液体培养 特点：培养条件易控制，如温度，等，但易染菌，要求无菌。3、 菌种扩大培养的目的和意义是什么？答：目的： 为每次发酵罐的投料提供相当数量的、代谢旺盛的种子 意义： 有利于缩短发酵时间，提高发酵罐的利用率，也有利于减少染菌的机会4、工业生产用菌种的基本要求有什么？答：培养基原料来源广、廉价；培养条件易控制；发酵周期短；菌株高产；抗病毒（噬菌体）能力强；菌株性状稳定，不易变异退化；菌体本身不能是病原菌；5、 种子罐级数的选择取决于那些因素？ 答：种子的性质（生长繁殖性能）； 孢子瓶中孢子的密度（密度大则级数少）； 孢子发芽及菌丝繁殖速度； 发酵罐中种子的最低接种量（一般10%）； 种子罐及发酵罐的容积比；6、 简述加大接种量的优缺点。 答：优点：缩短发酵周期； 减少染菌机会； 提高设备利用率 缺点：种子培养费时； 增加级数； 代谢废物多7、 简述防止菌种衰退的方法。答：尽可能满足其营养条件、培养条件，避免有害因素 影响； 尽量减少传代次数； 采用幼龄菌种； 第二章 培养基及其制备1. 微生物发酵培养基的碳源主要有哪几种？答：碳酸气、 淀粉水解糖、糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等、醋酸、甲醇、乙醇等死哟偶化工产品功能：提供能量、构成菌体、代谢产物的物质基础；2. 微生物发酵培养基的氮源主要有哪几种？答：豆饼或蚕蛹水解液、味精废液 玉米浆、酒糟水等有机氮尿素、硫酸铵、氨水、硝酸盐等无机氮、气态氮功能：构成菌体、含氮代谢物；3. 淀粉的水解方法主要有什么？试进行优缺点比较？答：（1）.酸解法：以酸为催化剂，高温高压转化 优点：简单、设备少、时间短 缺点：设备易腐蚀、要耐高温高压，有副反应；淀粉粒小、浓度不能太高。（2）.酶解法：淀粉酶，包括液化（-淀粉酶）和糖化（糖化酶）两步 双酶水解法制葡萄糖的优点 ： （1）淀粉水解是在酶的作用下进行的，酶解的反应条件比较温和。 （2）酶作用的专一性强，淀粉的水解副反应少，因而水解糖液纯度高，淀粉的转化率高。 （3）可在较高淀粉浓度下水解（40%比酸水解高一倍）。 （4）由于微生物酶制剂中菌体细胞的自溶，糖液的营养物质较丰富，发酵培养基的组成可简化。 （5）用酶法制得的糖液颜色浅、较纯净、无苦味、质量高，有利于糖液的精制。 双酶水解法制葡萄糖的缺点： 时间长（23天）、设备多、条件（适合酶水解）较多、过滤困难（3）.酸酶结合法 酸酶法：先将淀粉酸水解为糊精或低聚糖，再用糖化酶水解为葡萄糖。 优点：用酸量较少，产品颜色浅，糖液质量高 酶酸法：先用-淀粉酶液化，再用酸水解为葡萄糖。 优点：糖液色泽较浅4. 培养基工业灭菌的方法主要是采用蒸汽灭菌，其灭菌的原理是什么？灭菌过程符合对数残留定律，写出理论灭菌时间的计算公式。答：原理;蒸气释放热量，使微生物蛋白质变性。灭菌时间计算： t = （2.303） × 0 式中N0、分别为单位体积培养基灭菌前后菌数,灭菌速度常数K 第 三 四 五 章 1、柠檬酸发酵过程中有哪几个控制要点，如何控制？答：（1）畅通无阻 控制、4+浓度，解除柠檬酸对的抑制。 （2）通过2固定反应生成C4二羧酸，强化这一反应。 （3）柠檬酸后续酶的活性丧失或很低，控制培养基中的2+的浓度。2、简述二氧化碳固定反映对于提高柠檬酸产率的意义。答：通过 2固定反应提供C4二羧酸 192 / 180 106.6%C6H8O7 C6H12O6 (C没有增加)可见，2固定反应堆及柠檬酸发酵的重要性。2、 写出谷氨酸发酵的最理想途径，说明2固定化反应的重要性。答：途径：葡萄糖经糖酵解（途径）和己糖磷酸支路（途径）生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A（乙酰），然后进入三羧酸循环，生成酮戊二酸。酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有4+存在的条件下，生成谷氨酸。即，谷氨酸的生物合成途径包括、循环、循环和2固定作用等重要性：体系中如果不存在2固定反应，则有： 3/2 C6H12O6 + 4+ C5H9O4 N + 4 2 产率：147 /（180*3/2） 54.4% 体系中存在2固定反应，则有： C6H12O6 + 4+ C5H9O4 N + 2 产率：147 / 180 81.7% 可见，在的生物合成过程中，2固定反应对于产率的提高有着多么重要的作用。 3、 谷氨酸产生菌之所以能够合成、积累并分泌大量的，其菌种内在的原因有哪些？答：通常谷氨酸发酵采用的菌种都是生物素缺陷型，而生物素又是菌体细胞膜合成的必须物质，生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰的辅酶。生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。因此，可以通过控制生物素的浓度，来实现对菌体细胞膜通透性的调节。细胞膜通透性的调节对于 发酵时非常重要的，当菌体进入产物合成期时，开始有的产生，这是如果能够大量的把产物及时的排泄到细胞膜外，可以解除对L谷氨酸脱氢酶活性的抑制作用，从而实现由 到 的高效率转化。5、谷氨酸发酵过程中，生物素（）作用表现在那几个方面？答：生物素是脂肪酸生物合成中乙酰羧化酶的辅酶，生物素促进脂肪酸合成，再由脂肪酸合成磷脂。选育生物素缺陷型菌株，阻断生物素合成，最终导致磷脂合成不足，细胞膜结构不完整，提高细胞膜的谷氨酸通透性。因此，控制生物素的含量可以改变细胞膜的成分，进而改变膜的透性、谷氨酸的分泌和反馈调节。第 六 七 章 1. 简述腺苷酸生物合成的主要过程。答（1）从头合成途径：通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径。 次黄嘌呤核苷酸的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗，由5-磷酸核糖合成(1-焦磷酸-5-磷酸核糖)。然后再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸次黄苷酸（）。 在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（），然后裂解产生；（2）补救合成途径：又称再利用合成途径。指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。这一途径可在大多数组织细胞中进行。其反应为： 腺嘌呤磷酸核糖转移酶 A + + 2.试述嘌呤核苷酸生物合成过程的特点。答：合成过程是在5磷酸核糖基础上进行的；组成嘌呤环的各元素是逐个垒加到核糖的C1上去的，先合成咪唑环，随着嘌呤环的生成， 5-核苷酸应运而生。第一个被合成的核苷酸是。、是由转化而生成的。3.简述尿苷酸生物合成的主要过程。答：尿苷酸的合成：（1）全合成途径：首先在氨基甲酰磷酸合成酶的催化下以2、和谷氨酰胺为原料合成氨基甲酰磷酸；在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下氨甲酰磷酸及天冬氨酸缩合生成氨甲酰天冬氨酸，再脱水、脱氨生成乳清酸；乳清酸接受的5-磷酸核糖生成乳清酸核苷酸，再进一步脱羧生成尿嘧啶核苷酸（）（2）补救合成途径：在尿苷胞苷激酶和作用下形成4.简述青霉素G生物合成的主要过程。三肽合成酶、异青霉素合成酶青霉素酰化酶答：青霉素G的合成：酰基转移酶氨基己二酸 + 半胱氨酸 + 颉氨酸 异青霉素N 6 青霉素G6（6氨基青霉烷酸）：-内酰胺类抗生素的重要中间体5. 举例说明何谓“分解产物阻遏”。答：如“葡萄糖效应”指青霉素发酵受葡萄糖抑制的现象，是由于葡萄糖的分解产物阻遏了三肽合成酶的合成，从而影响了青霉素的合成。即某种物质的分解产物阻遏了次级代谢产物的合成的这种现象称为分解产物阻遏。6. 简述抗生素生物合成的代谢调节机制。答;调节机制分类： (1）微生物生成一种诱导剂或激活剂，以启动抗生素的生物合成； (2）由一个小分子物质作为辅助阻遏剂或抑制剂，阻遏或抑制抗生素的合成酶的形成。调剂机制：（1）细胞生长期到抗生素产生期的过渡：次级代谢产物的生成：菌体生长达到相对静止期才开始，在细胞正常生长阶段，抗生素合成酶处于抑制状态。（2）酶的诱导作用：结构基因编码控制酶的产生，在没有酶底物时无活性，当加入底物时，结构基因开始表达酶，这一过程称为“诱导”。（3）分解代谢产物的调节控制：分解产物阻遏（4）磷酸盐的调节：高浓度的磷酸盐对多种抗生素有阻遏和抑制作用（5）4+的抑制作用：高浓度的无机氨态氮会促进微生物生长，但抑制抗生素合成。（6）初级代谢调节对次级代谢的作用：许多次级代谢产物来自初级代谢的关键中间体。（7）次级代谢的反馈抑制：许多抗生素能抑制自身的合成（8）次级代谢的能荷调节：高能荷抑制一些次级代谢酶，影响次级代谢产物生成。7.扼要阐述初级代谢及次级代谢的关系答;在微生物的新陈代谢中，先产生初级代谢产物，后产生次级代谢产物。初级代谢是次级代谢的基础，它可以为次级代谢产物合成提供前体物和所需要的能量；初级代谢产物合成中的关键性中间体也是次级代谢产物合成中的重要中间体物质；在菌体生长阶段，被快速利用的碳源的分解物阻遏了次级代谢酶系的合成；因此，只有在对数后期或稳定期，这类碳源被消耗完之后，解除阻遏作用，次级代谢产物才能得以合成。而次级代谢则是初级代谢在特定条件下的继续及发展，可避免初级代谢过程中某种（或某些）中间体或产物过量积累对机体产生的毒害作用第八章 发酵动力学一、名词解释: 发酵动力学：研究发酵过程中的菌体生长、基质消耗、产物生成的动态平衡及其内在规律。 最低培养基：由单一碳源葡萄糖及无机盐组成，葡萄糖既是能源，又是构成菌体的材料; 完全培养基：由葡萄糖、无机盐等组成，还有酵母浸膏、蛋白胨等。 能量生长偶联型： 当构成菌体的材料充裕时，菌体的生长受制于的供应，这种生长就是能量偶联型生长 能量生长非偶联型：在供应充分，而合成细胞的材料受限制时，这时的生长就是能量生长非偶联型 分批培养：是目前微生物培养的最基本的方式，即在一个密闭系统内一次性投入有限数量的营养物进行培养的方法，包括设备灭菌、种子培养、发酵操作几个单元步骤。 连续培养：当微生物菌体达到某一特定状态时，连续向反应器内流加混合底物，同时反应器排放等量的发酵液。 补料分批培养：又称半连续发酵或半连续培养，是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基。 恒浊培养：在恒浊器内，调节培养基流速，使细菌培养液浊度保持恒定的连续培养方法。 恒化培养：以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌生长速率恒定的方法。二、问答题:1青霉菌以葡萄糖为基质，通气培养，其菌体化学组成为1.64O0.52N0.16、葡萄糖至菌体的转化率为0.48g干菌体葡萄糖,试列出微生物生长的化学计量式。答：写出反应化学简式。C6H12O6321.52O0.61N0.1622O 根据转化率配系数。C6H12O6的摩尔质量为180；菌体1.64O0.52N0.16摩尔质量为24.2（12+1.64+16×0.52+14×0.16） 已知葡萄糖至菌体的转化率为0.48g干菌体葡萄糖，则以1摩尔葡萄糖为基准，生成菌体的量为180×0.48=86.4g，那么，菌体的摩尔数为：86.4÷24.2=3.57 通过质量平衡，配平其他成分的系数，最后得到的计量方程式。C6H12O6+0.573+2.33O2 3.571.64O0.52N0.16+2.432+3.93H2O2简述研究微生物生长过程中碳平衡的意义.答：（1）碳源的利用情况和碳源的转化率是一项重要的经济指标；（2）碳平衡的方程式是发酵过程基质消耗的重要计量方程；（3）对于以菌体为目的的发酵，碳平衡方程可计算出微生物菌体的生成速度。3简述分批培养的优缺点.答：优点：（1）每一次进行重复的配料、灭菌等操作，微生物培养可靠、安全。 （2）微生物发酵过程中，微生物的各个阶段的生理、代谢特征不同，易于控制。缺点：（1）效率较低，每次发酵重复进行，既是一种时间的浪费，又是原材料和能量和浪费。（2）底物利用率低，分次分批发酵都存在一个微生物自身的增殖过程，增殖本身就是底物消耗的过程，这必然导致转化率的降低。（3）分批发酵培养基中的底物浓度较高，增加了培养基的渗透压，不利于微生物的生长。4写出微生物生长速率及底物浓度的关系莫诺模型,并解释之.答： ：菌体的生长比速 S：限制性基质浓度 ：半饱和常数，也叫底物利用常数，其数值相当于正处于 一半时的底物浓度，是反映微生物对该底物的亲和力（越大，亲和力越低）。 : 最大比生长速度5简述分批补料培养的特点.答：（1) 分批补料培养技术是介于分批培养相连续培养之间的一种发酵技术。（2) 由于在发酵过程中向发酵罐中补加了物料，分批补料系统不再是一个封闭的系统。（3) 分批补料系统并不连续地向罐外放出发酵液，因而发酵罐内的培养基体积不再是个常数，而是随时间和物料流速而变化的变量。6简述连续培养的优缺点.答：优点： 微生物处于一个稳定的底物浓度和产物浓度的环境中，从理论上讲，这种方式是最高效率的微生物培养方式。节省消耗（底物、能量） 缺点：（1) 特别是以中间代谢产物为发酵产品的发酵，在理论和实践上都没有完全解决，如发酵过程中微生物生理生化特性变化，发酵动力学等并未充分了解。（2) 在生产上要保持在连续发酵的整个过程中，生产菌株易于退化。（3) 长时间的连续发酵中对发酵设备和空气净化系统的无菌要求更高。不能保持长时间的无菌操作是导致连续发酵失败的主要原因。（4) 对于某些原材料价格昂贵的产品，由于连续发酵对基质利用率较低，往往造成生产成本的增加。在连续培养中，营养物的利用率一般亦低于单批培养。 第九章 发酵供氧一、名词解释 呼吸强度：指单位重量的干菌体在单位时间内所吸取的氧量，2 ，单位为2干菌体·h。 耗氧速率：指单位体积培养液在单位时间内的吸氧量，r，单位为2·h。 微生物的临界氧浓度：是指微生物进行某种生理活动时，对环境中氧浓度的最低要求，及最适氧浓度概念是相区别的。 电晕现象：当钢管附近的电场强度大于1时，导线附近电场强度更大，在导线周围可出现一圈微光和咝咝声。 绝对过滤：是介质之间的孔隙小于被滤除的微生物，当空气流过介质层后，空气中的微生物被滤除。 介质过滤：是目前工业上用的较多的空气除菌方法，它是采用定期灭菌的介质来阻截流过的空气所含的微生物，而取得无菌空气。常用的过滤介质有棉花、活性炭或玻璃纤维等二、问答题:1画出发酵正常的溶氧曲线,并解释之.答： 需氧量超过供氧量，使溶氧浓度明显下降，出现一个低峰，产生菌的摄氧率出现高峰。发酵液中的菌浓也不断上升。粘度一般在这个时期也会出现一高峰阶段。这都说明微生物正处在对数生长期。 过了生长阶段，需氧量有所减少，溶氧浓度经过一段时间的平衡阶段或上随之上升后，就开始形成产物，溶氧浓度也不断上升。低峰出现的时间和低峰溶氧浓度随菌种、工艺和设备供氧能力不同而异。 发酵中后期，对于分批发酵，溶氧浓度变化比较小。菌体已进入静止期，呼吸强度变化不大。 在生产后期，菌体衰老，呼吸强度减弱，溶氧浓度逐步上升，菌全自溶，溶氧浓度会明显上升。2试列出发酵过程中引起溶氧异常下降的原因.答：（1)  污染好气性杂菌，大量溶氧被消耗（2)  菌体代谢发生异常，需氧要求增加（3)  某些设备或工艺控制发生故障或变化，如搅拌功率消耗变小或搅拌速度变慢；消泡剂加入过多（4)  影响供氧的工艺操作如停止搅拌、闷罐等。3试述氧在发酵过程中的传递途径.答：气泡中氧气膜气液界面液膜发酵液胞外液膜细胞膜细胞内4试描述并解释气体溶解过程的双膜理论.答：氧气的溶解过程是一个由气相进入液相的过程，为实现这一过程，氧气需要跨过由气-液界面构成的屏障，在界面的一侧有气膜，另一侧为液膜，氧的溶解需要经过这两层膜才能实现。因此，根据这一模型建立起来的气体溶解理论称为双膜理论。N：传氧速率 : 气膜传质系数 : 液膜传质系数 氧气在气膜中的扩散动力来自于空气中的氧的分压及界面处氧分压之差，即P - ，在液膜中扩散的动力来自于界面处氧浓度及液体中氧浓度之差，即 - ；两种膜的阻力分别用 1和1表示5试列出并解释影响氧传递速率的主要因素.答：（1) 养料的丰富程度：通过减少菌的生长速率达到限制菌对氧的大量消耗从而提高溶氧水平；（2) 发酵液的性质：粘度大，溶氧少；（3) 温度：降低培养温度*提高，可得到较高的溶氧值；（4) 通气量：提高（通气的气速及发酵液体积之比）通气量，增加液体中夹持气体体积的平均成分；（5) 搅拌：增加搅拌可以改善罐内液体的混合和循环，从而具有抑制气泡聚合的效果，而且可以避免低于平均氧浓度的死角存在；（6) 通气气体成分：掺入纯氧，使氧分压增高，提高溶氧；（7) 罐内压力：提高罐压，增加C*。提高罐内压力的缺点：同时增加二氧化碳的溶解度，影响及可能会影响菌的代谢，而且对设备要求高。 （8)挡板：通过挡板的剪切作用,避免低于平均氧浓度的死角存在。6试阐述介质过滤除菌的原理.答：（1）布朗扩散运动 直径小于1 mm的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的直线运动；使较小的微粒凝集为较大的微粒；增加了微粒及纤维的接触滞留机会；较大的微粒由于重力沉降或被介质所拦截。（2)静电吸引作用 干空气对非导体物质（合成纤维）相对运动摩擦时，会产生诱导电荷；空气中的微生物常常带有不同的电荷；在介质过滤中，带电荷微生物可被具有相反电荷的介质所吸引。（3）惯性碰撞作用：微生物等颗粒随空气以一定速度流动，微生物由于惯性作用及纤维碰撞。（4）阻截作用：当气流速度在临界速度以下，颗粒随空气流动，在纤维周边形成一滞留区，颗粒接触纤维而被滞留。（5）重力沉降作用：大颗粒或气流速度很低。 第十章 发酵过程的控制一、名词解释:在线检测：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、搅拌转速；离线检测：指取出样后测定得到的参数，如残糖、菌体浓度。总糖：指发酵液中残留的各种糖的总量。如发酵中的淀粉、饴糖、单糖等各种糖。氨基氮：指有机氮中的氮（2），单位是 100。发酵热：伴随发酵的进行而产生的热量二、问答题:1发酵过程的代谢参数有那些?答：（1）、物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、表观粘度等；（2）、化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、产物浓度、溶解氧、核酸量、排气氧（二氧化碳）浓度等；（3）、生物参数：菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、呼吸强度、基质消耗速率、关键酶活力等。2试介绍常用菌浓测定方法.答：（1)测粘度（2)压缩体积法（离心）（3)静置沉降体积法4)光密度测定法 600适合于细菌、酵母3温度对发酵的影响表现在那几个方面,试阐述之.答：（1）酶学方面：在一定温度范围内，温度升高，反应速率加大，有利于菌体生长和产物积累，但菌体的衰退也加快，菌体对氧的消耗相应加快，而温度升高时，氧的溶解度下降，所以应综合考虑。（2）产物方面：温度能影响菌体分泌的产物种类及酶系。（3）菌体特性方面：同种菌体在生长和产物积累阶段所要求的温度往往有差别，多数情况下是最适生长温度比产物积累的最适温度要略高些。4在发酵过程中如何进行值的控制?答：（1）、调整培养基组分：适当调整比，使盐类及碳源配比平衡，一般情况：高时（真菌培养基），降低；低时（一般细菌），经过发酵后，上升。（2）、在发酵过程中进行控制，根据发酵液值的变化，进行相应控制，如过酸时，可加入、23等碱性物质进行中和或流加尿素、蛋白质、提高通风量等；过碱时加H24、或流加糖类、乳酸，降低通风量等措施，在生产上，主要的过程控制方法有： 添加3：当用4+盐作为氮源时，可在培养基中加入3，用于中和4+被吸收后剩余的酸. 氨水流加法：氨水作为一种碱，可以中和发酵中产生的酸，且4+可作为氮源，供给菌体营养. 尿素流加法：味精厂多采用此法，以尿素作为菌体氮源时，尿素首先被菌体尿酶分解成氨，氨进入发酵液，使上升，当4+被菌体作为氮源消耗并形成有机酸时，发酵液下降，这时随着尿素的补加，氨进入发酵液，又使发酵液上升及补充氮源，如此循环，直至发酵液中碳源耗尽，完成发酵。5泡沫对发酵的影响有那几方面?答： 减少发酵的有效容积，若不加控制，过多的泡沫通过排气管溢出，造成发酵液流失；过多的泡沫可能从罐顶的轴封渗出罐外，这就增加了染菌的机会；使部分菌体粘附在罐盖或罐壁上，而失去作用；泡沫严重时，影响通气搅拌的正常进行，妨碍代谢气的排出，对菌体呼吸造成影响，甚至使菌体代谢异常，影响生产率。6试解释泡沫及菌体的生长代谢有关.答：通常，在发酵初期，由于培养基中的大量的发泡物质的存在，使得泡沫较多，但这时的泡沫大，易破碎；随着菌体的大量的增殖，以及大量的发泡物质被消耗，发酵过程中有一段时间泡沫很少； 当菌体进入对数生长期后，由于菌体呼吸强度的增加，泡沫越来越多；当菌体进入产物合成期后，发酵液的泡沫仍然继续增加，这主要是由于菌体合成的产物增加了发酵液的粘度； 发酵后期，由于大量的菌体的死亡以及死亡菌体细胞的菌体自溶，使得发酵液中的大分子蛋白质浓度增加，泡沫更为严重。7试详细阐述补料的内容.答：补充C源、N源、无机盐、诱导酶的底物；（1）、C源：糖、液化淀粉；（2）、N源：蛋白胨、豆饼粉、氨水、尿素等；（3）、无机盐：磷酸盐、微量元素（）等；（4）、诱导酶的底物：如纤维素酶（微晶纤维素）8确定放罐时间应考虑哪几个因素?试解释之.答：（1）经济因素 即以最低的综合成本来获得最大生产能力的时间为最适的发酵时间。在实际生产中，以发酵周期缩短、设备利用率提高，即使不是最高产量，但在去除消耗和费用支出后的综合成本最低，为最合理的发酵时间。（2）产品质量因素 放罐时间对下游工程有很大影响：如放罐时间太早，会残留过多的养分，对提取不利；如放罐时间太晚，菌体自溶，影响过滤。（3）特殊因素在个别发酵情况下，还要考虑特殊因素。例如，对老品种的发酵，已经掌握了他们的放罐时间，在正常情况下，可根据作业计划按时放罐。但在异常情况下，如染菌、代谢异常时，就应根据不同情况进行适当处理。为了得到尽量多的产物，应该及时采取措施，并适当提高或者拖后放罐时间。第十一章 工业发酵及染菌防治1. 染菌对发酵有什么危害，对提炼有什么危害？答：对发酵的危害（1）、造成大量原材料的浪费，在经济上造成巨大损失。（2）、扰乱生产秩序，破坏生产计划。（3）、遇到连续染菌，特别在找不到染菌原因往往会影响人们的情绪和生产积极性。（4）、影响产品外观及内在质量。对提炼的危害： 染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和其它杂质。（1）采用有机溶剂萃取的提炼工艺，则极易发生乳化，很难使水相和溶剂相分离，影响进一步提纯。（2）采用直接用离子交换树脂的提取工艺，如链霉素、庆大霉素，染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面，或被离子交换树脂吸附，大大降低离子交换树脂的交换容量，而且有的杂菌很难用水冲洗干净，洗脱时及产物一起进入洗脱液，影响进一步提纯。2. 有哪些原因会引起染菌？答：（1）、设备渗漏 设备渗漏包括夹套穿孔、盘管穿孔、接种管穿孔、阀门渗漏、搅拌轴渗漏、罐盖漏和其它设备漏等。（2）、空气带菌：因为空气除菌系统较为复杂，环节多，偶遇不慎便会导致空气除菌失败。（3）、种子带菌 种子带菌又分为种子本身带菌和种子培养过程中染菌。加强种子管理，严格无菌操作，种子本身带菌是可以克服的。种子培养过程染菌及发酵一样有许多因素造成。（4）、灭菌不彻底：灭菌技术的好坏及灭菌质量很有关系（5）、技术管理不善 技术管理就是要对发酵每个环节严格控制，发酵中稍有不慎就可能染菌，所以不能有侥幸心理而放松管理。3、染菌以后应采取什么措施？答 ：（1）染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道。灭菌方法：可通蒸汽灭菌，也可加入过氧乙酸等化学灭菌剂搅拌半小时，才放下水道。否则由于各罐的管道相通，会造成其它罐的染菌，而且直接放下水道也会造成空气的污染而导致其它罐批染菌。（2）凡染菌的罐要找染菌的原因，对症下药，该罐也要彻底清洗，进行空罐消毒，才可进罐。（3）染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒，空气用甲醛熏蒸。特别，若染噬菌体，空气必须用甲醛蒸汽消毒。4. 为什么会感染噬菌体？感染了噬菌体后应采取哪些措施？答：原因： 通常在工厂投产初期并不感到噬菌体的危害，经过12年以后，主要是由于生产和试验过程中不断不加注意地把许多活菌体排放到环境中去，自然界中的噬菌体就在活菌体中大量生长，造成了自然界中噬菌体增殖的好机会。这些噬菌体随着风沙尘土和空气流动传播，以及人们的走动、车辆的往来也携带着噬菌体到处传播，使噬菌体有可能潜入生产的各个环节，尤其是通过空气系统进入种子室、种子罐、发酵罐。措施：停搅拌、小通风，将发酵液加热到70800C杀死噬菌体，才可排放。发酵罐周围的管道也必须彻底灭菌。第十四章 固定化技术一、名词解释： 吸附法：指利用各种固体吸附剂将酶吸附在载体表面上的一种固定化酶的方法。 交联法：是利用双功能或多功能试剂在酶分子间或酶分子及载体间、或酶分子及惰性蛋白间进行交联反应以制备固定化酶的方法。 包埋法：是将聚合物的单体和酶溶液混和后，再借助聚合促进剂(包括交联剂)的作用进行聚合，使酶包埋于聚合物中以达到固定化酶的方法。 共固定化：将酶、细胞器、细胞同时固定于同一载体上，形成共固定化细胞系统。二、简答题：1简述固定化对酶稳定性的影响。答：大多数酶在固定化以后，一般都有较高的稳定性和较长的寿命，其原因可能是： (1)固定化增加了酶构型的牢固程度； (2)阻挡了不利因素对酶的侵袭； (3)限制了酶分子间的相互作用。固定化酶稳定性升高表现在： （1）固定化增加酶的耐热性; （2）固定化增大酶对变性剂、抑制剂的抵抗力; （3）固定化减轻蛋白酶的破坏作用; （4）固定化可以延长酶的操作和保存有效期2简述物理吸附法的原理、方法及特点。答：原理：是通过氢键、疏水键和-电子亲和力等物理作用力将酶固定于不溶性载体的方法。方法：在一定的、温度、离子强度下，酶液流过装有吸附剂的吸附柱，获得固定化酶。特点: （1）无机吸附剂的吸附量一般很低,常小于1毫克蛋白/克吸附剂,少数情况可达17毫克蛋白/克吸附剂。 （2）有机吸附剂的吸附容量通常高一些, （3）无机吸附剂的另一缺点是常易使某些酶发生吸附变性,而有机吸附剂一般不会产生这种情况。3简述共价偶联法的原理及方法。答：原理：是借助共价键将酶的活性非必需侧链基团和载体的功能基团进行偶联以制备固定化酶的方法。方法：首先在载体上引进活波基团，然后活化该活波基团，最后此活波基团再及酶分子上某一基团形成共价键第 10 页