发酵工艺学原理思考题及答案 文经学院

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1、第二章思考题1.比较固体培养与液体培养的优缺点固体培养基：酶活力高；无菌程度要求不严；产物浓度大，易分离，有效降低产品分离成本。劳动强度大，占地面积大，不宜自动化生产；周期长；环境条件难控制；菌种菌类不纯；生物量检测不易，盲目性大。液体培养基：生产效率高，便于自动化管理；生产参数可全面控制；通常生产液体种子，生产周期短。无菌程度要求高，相对生产设备投资较大；某些发酵，因投资大和生产密度大而难以实现。2.说明菌种扩大培养的条件。①培养基：摇瓶用的培养基原料精细，C源浓度较低且易被利用。种子罐用培养基原料接近大生产所用的原材料，N源浓度高，利于菌体增殖

2、。②温度：从试管到三角瓶到种子罐，温度逐步调整，最后接近大生产的温度，使菌种逐渐适应。③氧的供给：需提供足够的氧气利于菌体增殖。④PH：为菌体最适生长PH，往往与发酵最适PH不同。灭菌后，PH值下降0.5——1个单位，应调整（三角瓶不行，不宜无菌操作）。3.菌种扩大培养的目的和意义是什么？①提供大量而新鲜的、具有较高活力的菌种，而达到提高发酵罐利用率，缩短发酵周期，降低能耗，减少染菌的机会及使培养菌在数量上取得绝对优势，而抑制杂菌生长。②使菌种逐渐适应大生产的环境。③提高生产的成功率，减少“倒灌”现象。4.工业生产用菌种的基本要求有什么？①具有稳定

3、的遗传学特性。②微生物的生长和产物的合成对于基质无严格的要求。③生长条件易于满足。④对于细菌，希望具有抗Phage的能力。19⑤有较高酶活力，可在一定范围内提高生长速率和反应速度，进而缩短发酵周期，降低生产成本。⑥目标产物易分离得到。5．微生物发酵常用菌种有哪些？（细菌：短杆菌，枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌，苏云金芽孢杆菌；酵母：啤酒酵母，酒精酵母，汉逊酵母，假丝酵母；霉菌：黑曲霉，黄曲霉，青霉菌，红曲霉。第三章思考题1.微生物发酵培养基的碳源主要有哪几种？碳酸；淀粉及其水解糖；化工石油产品（醋酸，甲醇，乙醇）2.微生物发酵培养基的氮源主要有哪几种？

4、无机：氨水，尿素（有脲酶的M,流加）；铵盐。有机：豆粕，玉米浆，酵母粉，酵母浸出物，鱼粉；菌体蛋白，玉米蛋白粉。3.淀粉的水解方法主要有什么？试进行优缺点比较？①酸解法:简单易行，对设备要求简单，设备生产能力大，用时短。反应剧烈，副产物多；生产环境恶劣；设备需耐腐蚀，耐高温高压；对淀粉原料要求严；淀粉浓度不宜过高。②双酶水解法：反应条件温和；副产物少；淀粉的水解产率和转化率较高；原料可直接是粮食；使用的淀粉浓度较高；制得的糖液颜色浅，质量高，利于精制。酶解反应时间较长，要求的设备较多，需具备专门培养酶的条件，酶的存在使糖液过滤困难。③酸酶结合水解法

5、：酸酶法（酸液化速度快，可采用较高浓度的淀粉乳）。酶酸法（可用粗淀粉，较酸法水解度高，减少了副反应。）4.双酶法淀粉的水解通常使用哪2种酶？其作用特点分别是什么？（1）α-淀粉酶（淀粉液化酶）：只作用于淀粉α-1,4葡萄糖苷键，快速将长链淀粉水解为短链糊精，水解速度随淀粉链长度的降低而减慢。终产物：短链糊精，少量葡萄糖。淀粉α-1,4；1,6葡萄糖苷酶（糖化酶）：水解淀粉的α-1,4或α-1,6葡萄糖苷键，从淀粉的非还原性末端开始，淀粉链越短水解速度越快。终产物：葡萄糖。（2）酸法水解的主要副产物是什么？19①复合二糖：异麦芽糖（不利于产物的结晶提

6、出），龙胆二糖（抑制菌体的生长）；②一分子G脱水形成5-羟甲基糠醛（抑制菌体的生长）；③美拉德反应，G与-NH2,形成氨糖，有颜色，不利于精制。5.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？使用高压蒸气灭菌，利用加热产生蒸气，随着蒸气压力不断增加，温度随之升高，高压蒸汽灭菌具有穿透力强，传导快，能使微生物的蛋白质较快变性或凝固，作用可靠，操作简便，水蒸汽含有潜热热压灭菌温度与时间的关系如下：115℃（68kPa）/30min，121℃（98kPa）/20min，126℃（137kPa）/15min。可杀灭包括芽胞在内的所有微生物。

7、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。t=(2.303/K）×LNN0/NS6.生物反应器灭菌的操作要点有什么，绘图说明操作过程。（1）①定期检查设备、管道有无渗漏。②培养基升温时，打开所有的排气阀门。③升温时开动搅拌系统，使培养基内部传热均匀。温度达100℃时，停止搅拌。④注意辅助设备的灭菌。⑤保温期间，要求罐压：0.09-0.10MPa；温度：118-121℃；时间：30min。⑥灭菌结束，立即通入无菌空气，保证罐内压力后方可冷却。⑦配制培养基时，应充分考虑培养基灭菌时的稀释。（2）简：升温阶段，保温阶段，冷却阶段。7．以化学反

8、应动力学为基础，说明高温短时灭菌可以减少培养基营养成分损失的原因。lg(k2/k1)/lg(k2’/k1’)=E/E’>1