发酵工程课后思考题答案

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醇,使pH下降。糖缺乏,pH上升,是补料的标志之一。

(2)氮代谢 当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降;尿素被分解成NH3,pH上升;NH3利用后pH下降;当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。 (3)生理酸性物质、生理碱性物质 利用后pH会下降或上升。 【2】、产物形成 :某些产物本身呈酸性或碱性,使发酵液pH变化。如

有机酸类产生使pH下降 ;红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性,使pH上升。 【3】、菌体自溶,pH上升;发酵后期,pH上升 2、 pH对发酵的影响表现在哪些方面? 答:(1)影响菌体的生长 (2)pH影响酶的活性 (3)pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变 (4)pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离 (5)pH影响代谢方向 (6)影响产物稳定性。

3、 为了确定发酵的最佳pH,我们该如何实验? 答:配制不同初始pH的培养基,摇瓶考察发酵情况 4、 发酵过程的pH控制可以采取哪些措施? 答:1)、调节好基础料的初始pH:基础料中若含有玉米浆,pH呈酸性,必须调节pH。若要控制灭菌后pH在6.0,灭菌前pH往往要调到6.5~6.8。

2)、在基础料中加入维持pH的物质:如CaCO3 ,或具有缓冲能力的试剂,如磷酸缓冲液等。

3)、通过补料调节pH :在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。在补料与调pH没有矛盾时采用补料调节pH。如(1)调节补糖速率,调节空气流量来调节pH。(2) 当NH2-N低,pH低时补氨水;当NH2-N低,pH高时补(NH4)2SO4。通过补料调节pH值既调节了培养液的pH值,又可补充营养,进一步提高发酵产率。

4)、当补料与调pH发生矛盾时,加酸碱调pH 。 5、发酵用的复合pH电极有哪些要求? 答:1)、能高温灭菌,过高的温度将对玻璃膜材质和参比电极性质产生影响,造成不可逆转的破坏。

2)、具有长时间的稳定性,应保证转换系数和不对称电位能适应发酵周期长、中途不能更换和不能标定的要求

3)、要求一定的液络部流通,维持的液接界电位稳定,防止使用过程中液络部被含硫物、蛋白质和非水溶液污染,造成电极测量漂移 4)、外加不锈钢护套或工程塑料护套后安装于罐内

八、思考题

1、 比耗氧速度 、呼吸强度、临界溶氧浓度、氧饱和度的概念? 答:1)、比耗氧速率或呼吸强度(QO2 ):单位重量的细胞(干重)在单位时间内所消耗的氧气,mmolO2/(g菌·h) 2)、呼吸临界氧浓度, 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。如果对产物而言,便是不影响产物合成所允许的最低浓度。 3)、氧饱和度:发酵液中实际氧浓度/临界氧浓度。

2、影响微生物需氧的因素有哪些?

答:遗传因素:不同的微生物呼吸强度是不同的。一般为 25~100mmolO2/(L·h)。

菌龄 :一般幼龄菌生长旺盛,呼吸强度大;老龄菌生长慢,呼吸强度小。

代谢类型 :若产物是通过三羧酸循环(TCA)获取,则呼吸强度高,如Glu、天冬氨酸的生产;若糖酵解途径(EMP),则呼吸强度低,如苯丙氨酸、亮氨酸的生产。

培养基的成分与浓度:培养基成分尤其是碳源对细胞的耗氧量有很大影响。培养基的浓度也会影响细胞的耗氧速率。营养丰富,菌体生长快,耗氧量大.

发酵条件:温度、pH通过对酶活性的影响而影响菌体细胞的耗氧;温度还影响发酵液中的溶氧浓度;有些有害物质的积累,如NH3、CO2会抑制微生物的呼吸 3、发酵液中的体积氧传递方程?

答: 发酵液中氧的传递方程: N?kg(p?pi)?kL(ci?c)N:传氧速率 kmol/m2.h

kg: 气膜传质系数 kmol/m2.h.atm kL: 液膜传质系数 m/h C*=P·H,与气相中氧分压相平衡的液体中氧的浓度 N?kL(c*?c)kL: 以氧浓度为推动力的总传递系数 (m/h) 再令:单位体积的液体中所具有的氧的传递面积为 a (m2/m3) Na?kLa(c*?c)Na:体积传氧速率 kmol/m3.h Kla:以(C*-C)为推动力的体积溶氧系数 h-1

4、如何调节摇瓶发酵的供氧水平? 答:

5、如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平?

答:一般认为,发酵初期较大的通风和搅拌而产生过大的剪切力,对菌体的生长有时会产生不利的影响,所以有时发酵初期采用小通风,停搅拌,不但有利于降低能耗,而且在工艺上也是必须的。但是增大通气的时间一定要把握好。 6、如何测定发酵液中的溶氧浓度,以及发酵罐的Kla? 答:

九、思考题

1、发酵中控制泡沫的途径有哪些? 答:① 调整培养基的成分(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、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。但效果有限;

② 选育在生长期不产生泡沫的微生物突变株。如有人已用杂交育种方法选育出不产生泡沫的土霉素菌株; ③ 机械消泡;

④ 化学消泡:加消泡剂,当今发酵工业中常用的方法。

十、思考题

1、如何检查判断是否染菌? 答:1)、种子培养异常

菌体生长缓慢

? 菌种:使用时间、传代、菌龄、接种量 ? 培养基:原料成分、营养缺乏

? 操作:灭菌、供氧、搅拌、温度波动大、pH 菌丝结团

? 种子:冷藏时间长

? 操作:通气、搅拌、溶氧、培养基、泡沫 代谢不正常:培养基、环境、接种量、杂菌

2)、发酵异常: 菌体生长差、pH异常、溶氧水平异常、泡沫过多、菌体浓度过高或过低。

2、发酵染菌应从哪几个方面进行分析?

答:◆从污染杂菌种类来分析 ◆从染菌规模来分析 ◆从染菌时间来分析 3、在工业生产中杂菌污染的途经及应采取哪些措施防止污染杂菌? 答:A、种子带菌及预防

B、培养基灭菌不彻底导致染菌及预防

C、空气带菌及预防 D、设备的渗漏或“死角”造成的染菌及预防 E、操作不当造成染菌 F、噬菌体污染及预防 4、工业生产中发现染菌应采取哪些措施?

答:发酵液经灭菌后再放罐,严格控制培养液流失。 清理生产环境,清除噬菌体载体——发酵液残渣。 生产环境用漂白粉、新洁尔灭等消毒。

调换生产菌种。培养基中加草酸。噬菌体具有专一性。 暂时停产1~4周,车间用甲醛消毒。 选育抗噬菌体的新菌株。

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