发布时间 : 星期二 文章发酵工程期末复习知识点更新完毕开始阅读
初级代谢产物：是指微生物处于对数生长期所形成的产物，主要是与细胞生长有关的产物，如氨基酸、核酸、蛋白质、糖类以及与能量代谢有关的副产物。
次级代谢产物：是指生物生长到一定阶段后通过次级代谢合成的分子结构十分复杂、对该生物无明显生理功能，或并非是该生物生长和繁殖所必需的小分子物质，如抗生素、毒素、激素、色素等。
接种龄：是指种子罐中培养的菌丝体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间 接种量：是指移入种子液的体积和接种后培养液体积的比例。
生理酸性物质：无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养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
生理碱性物质：若菌体代谢后能产生碱性物质的无机氮源 前体：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
富集培养：指从微生物混合群开始，对特定种的数量比例不断增高而引向纯培养的一种培养方法。富集培养主要根据的碳源、氮源、pH、温度、和需氧量等生理因素控制。
生长因子：凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质
发酵工程：是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
临界氧：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度
培养基：是供微生物、植物组织和动物组织生长和维持用的人工配制的养料 分批发酵：在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。即一次性投料，一次性收获产品的发酵方式。
连续发酵：又称连续流动培养或开放型培养，即培养基料液连续输入发酵罐，并同时放出含有产品的发酵液的培养方法。
原生质体融合：指通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。
诱导：凡是促进酶生物合成的现象 阻遏：凡是阻碍酶生物合成的现象
杂交育种：是指将两个基因型不同的菌株经吻合（或接合）使遗传物质重新组合，从中分离和筛选具有新性状的菌株。
1.菌种保藏的原理和方法
菌种保藏主要是根据菌种的生理生化特点，人工创造条件，使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异。一般可通过保持培养基营养成分在最低水平，缺氧状态，干燥和低温，使菌种处于“休眠”状态，抑制其繁殖能力。
一种好的保藏方法，首先应能长期保持菌种原有的优良性状不变。 菌种保藏的方法很多，一般有下面几种：蒸馏水悬浮法（最简单），斜面冰箱保藏法、沙土管保藏法（干燥载体保藏）、石蜡油封存法（矿物油中浸没保藏）、真空冷冻干燥保藏法、液氮超低温保藏法。
2.培养基的分类
培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型 按纯度
合成培养基 : 原料其化学成分明确、稳定适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化
规律培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业生产天然培养基: 采用天然原料，原料来源丰富(大多为农副产品)、价格低廉、适于工业化生产。原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性
按状态
固体培养基 :适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛应用于有子实体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产
半固体培养基:琼脂，一般用量为0.5%～0.8% ,主要用于微生物的鉴定（运动性，噬菌体校价，厌氧菌保藏）。
液体培养基:80%～90%是水，其中配有可溶性的或不溶性的营养成分（大规模工业发酵） 按用途（从发酵生产应用考虑）
孢子（斜面）培养基：营养不能太丰富，以免影响孢子的生成。 种子培养基：为了获得大量的孢子或菌丝体，故培养基营养要合适，总浓度不宜过高（溶氧），氮源可略多。最后一级种子培养基成分尽可能与发酵培养基接近。
发酵培养基：考虑菌体生长和产物合成，在菌体能忍受条件下，浓度越高越好，当浓度过高时，可采用流加。
3.碳源、氮源种类 速效碳源（快糖）：葡萄糖等；迟效碳源（慢糖）：玉米粉等；无机氮源（速效氮源）：种类：氨盐、硝酸盐和氨水。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，若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。
有机氮源（迟效氮源）：成分复杂，①可溶性蛋白、生长因子（生物素）、苯乙酸②较多的乳酸③硫、磷、微量元素等
4.影响种子、孢子质量的因素
影响种子质量的因素：孢子的质量、培养条件（a. 温度b. 湿度c. 通气量）、斜面冷藏时间、培养基、种龄、接种量
影响孢子质量的因素：培养基、培养条件（温度、湿度）、培养时间和冷藏时间、接种量
5.初级、次级代谢产物的调节
初级和次级代谢产物在遗传控制、合成时期、合成途径等方面是存在差异的，因而获得发酵产物过量生产的方法也不同。初级代谢系统、代谢途径和初级代谢产物在各类生物中基本相同，初级代谢产物对环境条件的变化敏感性小，因此，简单改变环境条件是无法影响其产物的表达。1.酶活性的调节（激活，抑制）2.酶合成的调节（诱导，阻遏）3.能量负荷调节）
次级代谢产物合成远离初级代谢的主要途径，微生物细胞对其合成控制较弱，因此，改变环境条件易于影响其产物的表达。
次级代谢产物的调节
1）添加前体：在合成途径已基本清楚的前提下，向发酵培养基中补加前体是增加次级代谢产物的有效方
2）营养期与分化期的关系
产物的形成，是从培养基中某些成分被耗竭时开始的，易利用的糖、氨或者磷酸盐的消失，导致次级代谢物的阻遏作用的解除。
3）加入诱导物：在抗生素生产中，可添加诱导物增加抗生素的产量。
4）反馈调节：青霉素的生物合成受L-赖氨酸的反馈抑制，因而向培养基中添加α-氨基已二酸，可减少赖氨酸的抑制作用
5）防止分解代谢阻遏或抑制的发生
6）筛选耐前体或前体类似物的突变株：前体能提高次级代谢物的产量，但前体过量对菌体有害，故可筛选抗性突变株，以增加前体的用量。
7）筛选耐抗生素的突变株：大多数微生物对自己产生的抗生素是敏感的，筛选抗性突变株，可使抗生素的产量，有明显的提高。
7.发酵工程菌种应具备的特点
能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量有效的合成产物；有关产物的合成途径尽可能简单，或者说菌种改造的可操作性要强；遗传性能要相对稳定；不易感染它种微生物或噬菌体；生产菌极其产物的毒性必须考虑（非致病菌）；生产特性要符合工艺要求
8.分批发酵优缺点
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掌握 缺点: 产率低，不适于测定动力学数据 9.连续发酵优缺点
优点：控制稀释速率可以使发酵过程最优化。发酵稳定，得到高的产量。由于μ＝D，通过改变稀释速率可以比较容易的研究菌生长的动力学
缺点：菌种不稳定的话，长期连续培养会引起菌种退化，降低产量。长时间补料染菌机会大大增加
10.优良种子应具备的条件
总量及浓度能满足要求；生理状况稳定(个体与群体)；活力强，移种至发酵后，能够迅速生长；无杂菌污染；保持稳定的生产能力
11.种子质量的判断标准
a. 产物生成量；b. 培养基灭菌后磷、糖、氨基氮的含量，PH（生化指标）； c. 菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观（色素、颗粒等）；d. 其他参数，如酶活力等
12.诱变育种的基本过程
a．出发菌株的选择b. 制备菌悬液c. 诱变处理d．突变菌株的筛选 13.什么是诱变育种，常用的诱变剂有哪些？ 诱变育种：是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促使其突变率变大幅度提高，然后采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数符合育种目标的突变株用于生产和研究。
诱变剂: 物理诱变剂：紫外线、快中子、X射线、γ射线、β射线、激光。
化学诱变剂：硫酸二乙酯、甲基硫酸乙酯、亚硝基胍、亚硝基甲基脲、亚硝酸、乙烯亚胺、羟胺、吖啶类物质。
生物诱变剂：噬菌体、转座子。 14.发酵菌种分离筛选的步骤？
土样的采取→预处理→培养→菌落的选择→产品的鉴定 或者：标本采集→标本材料的预处理→富集培养→菌种初筛→菌种复筛→性能鉴定→菌种保藏
15.发酵最适温度的选择？
a. 根据菌种及生长阶段选择。b. 根据培养条件选择。c. 根据菌生长情况菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些。
16.发酵培养基的设计和优化 培养基成分选择的原则：（1）菌体的同化能力（2）代谢的阻遏和诱导（3）合适的C、N比（4）pH的要求
培养基优化：（1）考虑理论转化率与实际转化率：如何使实际转化率接近于理论转化率
是发酵控制的一个目标（2）合理的实验方法（如：单因子实验；多因子实验：正交实验设计、响应面分析等）总体来讲即为：初步确定可能的培养基成分→通过单因子实验确定适宜的培养基成分→正交设计确定优化的配方
17.发酵过程中泡沫的影响及控制 影响：（1）降低生产能力（2）引起原料浪费（3）影响菌的呼吸（4）引起染菌 控制：泡沫的控制方法可分为机械消泡和消泡剂消泡二大类型。
机械消泡：利用消泡装置或将泡沫引出罐外，消泡装置可在罐的顶部安装消泡浆，其优点是不需要引入外界物质（消泡剂），节省原材料和不会增加下游工段的负担，缺点是不能从根本上消除泡沫成因，消泡装置占用罐内空间，安装困难，且增加罐内可能的死角。（罐内消泡：耙式消泡桨；罐外：装置旋转叶片）
消泡剂可分为破泡剂和抑泡剂。破泡剂是加到已形成的泡沫中，使泡沫破灭的添加剂。如低级醇、天然油脂。一般来说，破泡剂都是其分子的亲液端与起泡液亲和性较强，在起泡液中分散较快的物质。这类消泡剂随着时间的延续，迅速降低效率，并且当温度上升时，因溶解度增加，消泡效率会下降。抑泡剂是发泡前预先添加而阻止发泡的添加剂。聚醚及有机硅等属于抑泡剂。一般是分子与气泡液亲和性很弱的难溶或不溶的液体。
18.发酵染菌的判断及防治
污染噬菌体：镜检可发现菌体数量明显减少，菌体不规则，严重时完全看不到菌体，且是在短时间内菌体自溶。发酵pH值逐渐上升，4~8小时之内可达8.0以上，不再下降。发酵液残糖高，有刺激臭味，粘度大，泡沫多。生产量甚少或增长缓慢或停止。
污染其它杂菌：有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫，即使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过程的通气搅拌。有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使pH下降，使不耐酸的产品破坏。特别是染芽孢杆菌，由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会反复染菌。
噬菌体的防治： A 必须建立工厂环境清洁卫生制度，定期检查、定期清扫，车间四周有严重污染噬菌体的地方应及时撒石灰或漂白粉。 B 车间地面和通往车间的道路尽量采取水泥地面。C 种子和发酵工段的操作人员要严格执行无菌操作规程，认真地进行种子保管，不使用本身带有噬菌体的菌种。感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇瓶间。（选用抗噬菌体菌株和轮换使用生产菌株）
19.发酵过程中PH的影响及控制
A pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻。
B pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变，从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行。
C pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用。 D pH影响代谢方向 pH的控制：（1）调节好基础料的pH（2）在基础料中加入维持pH的物质（3）通过补料调节pH（4）当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH （5）不同调pH方法的影响（6）发酵的不同阶段采取不同的pH值
20.常见碳源、氮源的作用
碳源作用：提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分； 提供合成目的产物所必须的碳成分。
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。常用的氮源可分为两大类：有机氮源和无机氮源。
21.什么是接种量，常用的接种量是多少？ 移入种子的体积
接种量＝————————— 接种后培养液的体积
一般实验室采用接种量为5%-10%，有时会更低，如2%等。（细菌1%-5%，酵母菌5%-10%,霉菌7%-15%，有时20%-25%）
22.什么是种龄？适宜种龄确定的依据
种龄是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。 依据：对数生长期末，细胞活力强，菌体浓度相对较大，但是最终由实验结果定。