《生物工藝學》
一、 名詞解釋（共5題，每題3分，共15分）
1、誘變育種：用各種物理、化學的因素人工誘發基因突變進行的篩選，稱為誘變育種。
2、自然選育：
3、生理鹼性物質：若菌體代謝後能產生鹼性物質的則此種無機氮源稱為生理鹼性物質，如硝酸鈉。正確使用生理酸鹼性物質，對穩定和調節發酵過程的ph有積極作用。
4、生理酸性物質：無機氮源被菌體作為氮源利用後，培養液中就留下了酸性或鹼性物質，這種經微生物生理作用（代謝）後能形成酸性物質的無機氮源叫生理酸性物質
5、前體：前體指某些化合物加入到發酵培養基中，能直接被微生物在生物合成過程中合成到產物物分子中去，而其自身的結構並沒有多大變化，但是產物的產量卻因加入前體而有較大的提高。
6、生長因子：從廣義上講，凡是微生物生長不可缺少的微量的有機物質，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長因子。
7產物促進劑：所謂產物促進劑是指那些非細胞生長所必須的營養物，又非前體，但加入後卻能提高產量的新增劑。
8、代謝控制發酵：人為地改變微生物的代謝調控機制，是有用的中間代謝產物過量積累，這種發酵稱代謝控制發酵。
9、巴斯德效應：在好氣條件下，酵母菌發酵能力下降（細胞內糖代謝降低，乙醇積累減少）；不僅存在於酵母中，也存在於具有呼吸和發酵能力的其他細胞中。
10、葡萄糖效應：又稱葡萄糖阻遏。葡萄糖或某些容易利用的碳源，其分解代謝產物阻遏某些誘導酶體系編碼的基因轉錄的現象。
如大腸埃希氏菌培養在含葡萄糖和乳糖的培養基上，在葡萄糖沒有被利用完之前，乳糖操縱子就一直被阻遏，不能被利用。這是因為葡萄糖的分解物引起細胞內camp含量降低，啟動子釋放camp–cap蛋白質,rna聚合酶不能與乳糖的啟動基因結合，以致轉錄不能發生，直到葡萄糖被利用完，乳糖操縱子才能被轉錄，形成利用乳糖的酶。
11、發酵熱：發酵熱就是發酵過程中釋放出來的淨熱量。在發酵過程中產生菌分解基質產生熱量，機械攪拌產生熱量，而罐壁散熱、水分蒸發、空氣排氣帶走熱量。
這各種產生的熱量和各種散失的熱量的代數和就叫做淨熱量。
12、臨界溶氧濃度：指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。
13、初級代謝產物：指微生物合成為它們在生長和繁殖中所必需的物質，如糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸以及由這些化合物聚合而成的高分子化合物，如多醣、蛋白質。脂類和核酸等。
14、、次級代謝產物：微生物合成的一些在微生物生長和繁殖中功能不明確的化合物。如抗生素、酶抑制劑、色素等。
二、 填空題（，共20空，每空0.5分，共10分）
1． 自然界分離微生物的一般操作是土樣的採取、預處理、培養、菌落的選擇及鑑定。
2． 從環境中分離目的微生物時，進行富集的目的是讓目的微生物在種群中佔優勢，使篩選變得可能。
3． 菌種選育分子改造的目的是防止菌種退化、解決生產實際問題、提高生產能力、提高產品質量、開發新產品。
4． 培養基成分選擇的原則是菌體的同化能力、代謝的阻遏與誘導、合適的c 、n比、ph的要求。
5． 種子擴大培養的目的是種子量的需要、菌種的馴化、縮短發酵時間、保證生產水平與要求、總量與濃度能滿足要求、生理狀態穩定、活力強，移種至發酵後能迅速生長、無雜菌汙染。
6． 種子擴大培養的一般步驟斜面菌種製備、一級種子培養、二級種子培養、發酵。
7． 在釀酒過程中影響雜醇油生成的原因是菌種、培養基、發酵條件。
8． 谷氨酸發酵的三個關鍵點是檸檬酸合成酶、烏頭酸梅、異檸檬酸脫氫酶。
9． 發酵過程溫度選擇的依據有根據菌種及生長階段、根據培養條件、根據菌生長情況。
10. 裝置滲漏、空氣帶菌、種子帶菌、滅菌不徹底、技術管理部善是引起雜菌汙染的原因。
11. 發酵中泡沫生成的原因是通氣攪拌的強烈程度、培養基配比與原料的組成、菌種、種子質量、接種量和滅菌質量。
12. 採用輻射滅菌、加熱滅菌、靜電除菌和介質過濾除菌進行空氣除菌。
13. 發酵醪中獲得產物分為菌體、酶和代謝產物三大類。
三、問答題（共5題，每題12分，共60分）
第二章菌種的**
1.舉出幾例微生物大規模表達的產品, 及其產生菌的特點
a.蛋白酶（表達產物一般分泌至胞外，能利用廉價的氮源，生長溫度較高，生長速度快,純化、分離及分析快速；安全性高，得到fda的批准的菌種。）
b.單細胞蛋白（生長迅速，營養要求不高，易培養，能利用廉價的培養基或生產廢物。適合大規模工業化生產，產量高，***。安全性高，得到fda的批准的菌種。）
c. 不飽和脂肪酸（生長溫度較低，安全性高，能利用廉價的碳源，不飽和脂肪酸含量高。）d.抗生素（生產效能穩定，產量高，不產色素，，能利用廉價原料。）
e. 氨基酸（代謝途徑比較清楚，代謝途徑比較簡單。）
2.工業化菌種的要求？
a能夠利用廉價的原料，簡單的培養基，大量高效地合成產物
b有關合成產物的途徑盡可能地簡單，或者說菌種改造的可操作性要強
c. 遺傳性能要相對穩定
d. 不易感染它種微生物或噬菌體
e. 產生菌及其產物的毒性必須考慮（在分類學上最好與致病菌無關）
f. 生產特性要符合工藝要求
3.自然界分離微生物的一般操作步驟？
樣品的採取→預處理→培養→菌落的選擇→初篩→複篩→效能的鑑定→菌種保藏4. 從環境中分離目的微生物時，為何一定要進行富集富集
自然界中目的微生物含量很少，非目的微生物種類繁多，進行富集培養，使目的微生物在最適的環境下迅速地生長繁殖，數量增加，由原來自然條件下的劣勢種變**工環境下的優勢種，使篩選變得可能。5. 菌種選育分子改造的目的？
防止菌種退化;解決生產實際問題;提高生產能力;提高產品質量;開發新產品.6.什麼叫自然選育？自然選育在工藝生產中的意義？
自然選育就是不經人工處理，利用微生物的自然突變進行菌種選育的過程。自然選育在工業生產上的意義：自然選育可以有效地用於高效能突變株的分離。
然選育雖然突變率很低，但卻是工廠保證穩產高產的重要措施。
7. 什麼是誘變育種？常用的誘變劑有哪些？
誘變育種是指用物理、化學因素誘導植物的遺傳特性發生變異，再從變異群體中選擇符合人們某種要求的單株，進而培育成新的品種或種質的育種方法。誘變劑有兩大類：物理誘變劑和化學誘變劑。
常用的物理誘變劑有紫外線、x射線、γ射線(如co60等)、等離子、快中子、α射線、β射線、超聲波等。常用的化學誘變劑有鹼基類似物、烷化劑、羥胺、吖定類化合物等。
第三章發酵培養基
8. 什麼是培養基?發酵培養基的特點和要求？
培養基：廣義上講培養基是指一切可供微生物細胞生長繁殖所需的一組營養物質和原料。同時培養基也為微生物培養提供除營養外的其它所必須的條件。
①培養基能夠滿足產物最經濟的合成。②發酵後所形成的副產物盡可能的少。③培養基的原料應因地制宜，**低廉；且效能穩定，資源豐富，便於採購運，適合大規模儲藏，能保證生產上的**。
④/所選用的培養基應能滿足總體工藝的要求，如不應該影響通氣、提取、純化及廢物處理等。必須提供合成微生物細胞和發酵產物的基本成分。⑥有利於減少培養基原料的單耗，即提高單位營養物質所合成產物數量或最大產率。
⑦有利於提高培養基和產物的濃度，以提高單位容積發酵罐的生產能力。⑧有利於提高產物的合成速度，縮短發酵週期。⑨所用原料盡可能減少對發酵過程中通氣攪拌的影響，利於提高氧的利用率，降低能耗。
9. 常用的碳源有哪些？常用的醣類有哪些，各自有何特點？
碳源:醣類（澱粉、葡萄糖、蔗糖等）、油脂（動、植物油）、有機酸（琥珀酸、檸檬酸、乳酸、乙酸等）和低碳醇（甲醇、乙醇等）。
醣類：葡萄糖，所有的微生物都能利用葡萄糖，但是會引起葡萄糖效應。糖蜜，是製糖生產時的結晶母液，它是製糖工業的副產物。
主要含有蔗糖，總糖可達50%～75%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。除糖份外，含有較多的雜質，其中有些是有用的，但是許多都會對發酵產生不利的影響，需要進行預處理。
澱粉、糊精，缺點：難利用、發酵液比較稠、一般》2.0%時加入一定的α-澱粉酶。
成分比較複雜，有直鏈澱粉和支鏈澱粉等等。優點：**廣泛、**低，可以解除葡萄糖效應。
10. 什麼是生理性酸性物質？什麼是生理性鹼性物質？
經微生物生理作用（代謝）後能形成酸性物質的營養物叫生理酸性物質，若菌體代謝後能產生鹼性物質的營養物稱為生理鹼性物質11. 什麼是前體？前體新增的方式？
前體指某些化合物加入到發酵培養基中，能直接被微生物在生物合成過程中合成到產物分子中去，而其自身的結構並沒有多大變化，但是產物的產量卻因加入前體而有較大的提高。前體使用時普遍採用流加的方法。12.
什麼是生長因子？生長因子的**？
凡是微生物生長不可缺少而細胞自身不能合成的微量的有機物質，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長因子。有機氮源是這些生長因子的重要**13. 什麼是產物促進劑？產物促進劑舉例？
是指那些非細胞生長所必須的營養物，又非前體，但加入後卻能提高產量的新增劑。14. 培養基成分選擇的原則是什麼？
1.菌種的同化能力、2.代謝的阻遏和誘導、3.合適的c、n比、的要求
第四章種子的擴大培養
15. 什麼是種子的擴大培養？
種子擴大培養是指將儲存在砂土管、冷凍乾燥管中處休眠狀態的生產菌種接入試管斜面活化後，再經過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級擴大培養,最終獲得一定數量和質量的純種過程。
16. 種子擴大培養的目的與要求？
種子擴培的目的：接種量的需要，菌種的馴化，縮短發酵時間、保證生產水平
種子的要求：總量及濃度能滿足要求，生理狀況穩定，個體與群體，活力強，移種至發酵後，能夠迅速生長，無雜菌汙染17. 種子擴大培養的一般步驟？
休眠孢子→母斜面活化→搖瓶種子或茄子瓶斜面或固體培養基孢子→一級種子罐→二級種子罐→發酵罐
18. 在大規模發酵的種子製備過程中，實驗室階段和生產車間階段在培養基和培養物選擇上各有何特點？
實驗室階段培養物選擇的原則：種子能擴培到一定的量和質，獲得一定數量和質量的孢子/菌體。培養基的選擇應該是有利於菌體的生長，對孢子培養基應該是有利於孢子的生長。
在原料方面，實驗室種子培養階段，規模一般比較小，因此為了保證培養基的質量，培養基的原料一般都比較精細。生產車間階段培養物的選擇原則最終一般都是獲得一定數量的菌絲體。培養基選擇首先考慮的是有利於孢子的發育和菌體的生長，所以營養要比發酵培養基豐富。
在原料方面：不如實驗室階段那麼精細，而是基本接近於發酵培養基，這有兩個方面的原因: 一是成本，二是馴化。
第五章糖兼氣性發酵產物積累機制
19. 什麼是代謝控制發酵？代謝控制發酵的研究內容是什麼？
人為改變微生物的代謝調控機制，使有用的中間代謝產物過量積累的發酵稱代謝控制發酵。（用人工誘變的方法，有意識地改變微生物的代謝途徑，最大限度地積累產物，這種發酵形象地稱為代謝控制發酵，最早在氨基酸發酵中得到成功應用。）
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