發(fā)酵-我們總結(jié)的最終正式版

名詞解釋：

1.液化：淀粉在熱水中糊化形成高粘度凝膠，如繼續(xù)加熱或受到淀粉酶的水解，使淀粉長(zhǎng)鏈斷裂成短鏈狀，粘度

迅速降低的過(guò)程

2.溶氧濃度：溶解在發(fā)酵液中的氧濃度，各種微生物對(duì)其有最低要求，稱為臨界氧濃度。3.產(chǎn)物得率：生成的細(xì)胞或產(chǎn)物與消耗的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的關(guān)系。4.發(fā)酵熱：發(fā)酵過(guò)程中釋放出來(lái)的凈熱量稱為發(fā)酵熱

5.啤酒：啤酒以大麥芽酒花水為主要原料經(jīng)酵母發(fā)酵作用釀制而成的飽含二氧化碳的低酒精度酒。6.理論轉(zhuǎn)化率：外源DNA(如質(zhì)粒DNA等)導(dǎo)入細(xì)菌的理論效率。通常用每微克DNA獲得轉(zhuǎn)化體的數(shù)量表示。7.攪拌熱：機(jī)械攪拌通氣發(fā)酵罐，由于機(jī)械攪拌帶動(dòng)發(fā)酵液做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，造成液體之間、液體與攪拌器和液體與

罐壁之間的摩擦而產(chǎn)生的熱。

8.生物氧化：在生物體內(nèi)，從代謝物脫下的氫及電子通過(guò)一系列酶促反應(yīng)與氧化合成水并釋放能量的過(guò)程。9.產(chǎn)物促進(jìn)劑：是一類刺激因子，可以影響微生物的正常代謝或促進(jìn)中間代謝產(chǎn)物的積累，或提高次級(jí)代謝產(chǎn)物

的產(chǎn)量。

10.糖化：以無(wú)機(jī)酸作催化劑，使淀粉水解，先生成中間產(chǎn)物糊精、麥芽糖等類低聚糖寡糖，最終生成葡萄糖等

單糖。

簡(jiǎn)述題：

1.請(qǐng)復(fù)習(xí)谷氨酸發(fā)酵工藝。

原料預(yù)處理培養(yǎng)基配置種子培養(yǎng)發(fā)酵

2.試述培養(yǎng)基成分選擇的原則和應(yīng)注意的問(wèn)題。

培養(yǎng)基是供微生物生長(zhǎng)、繁殖、代謝的混合養(yǎng)料。由于微生物具有不同的營(yíng)養(yǎng)類型，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的要求也各不相同，加之實(shí)驗(yàn)和研究的目的不同，所以培養(yǎng)基的種類很多，使用的原料也各有差異，但從營(yíng)養(yǎng)角度分析，培養(yǎng)基中一般含有微生物所必需的碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)素以及水分等。另外，培養(yǎng)基還應(yīng)具有適宜的pH值、一定的緩沖能力、一定的氧化還原電位及合適的滲透壓。

4.說(shuō)明雙酶法水解制糖的工藝及特點(diǎn)。

使用α-淀粉酶和淀粉葡萄糖甘酶兩種酶進(jìn)行水解。

工藝：調(diào)漿→配料→糊化→噴射液化→PH調(diào)節(jié)→糖化→滅酶→過(guò)濾→成品糖液

雙酶法水解制糖采用作用專一的酶制劑為催化劑，反應(yīng)條件溫和，復(fù)合分解反應(yīng)較少，可提高原料的轉(zhuǎn)化率及糖液濃度，改善糖液質(zhì)量，是目前最理想的淀粉水解糖制備方法。

5.試述種子擴(kuò)大培養(yǎng)的目的。

獲得發(fā)酵產(chǎn)量高、生產(chǎn)性能穩(wěn)定、數(shù)量充足、不被雜菌和噬菌體污染的生產(chǎn)菌種。6.試述啤酒生產(chǎn)過(guò)程糖化原理和添加酒花的目的？

1.糖化原理：將麥芽和輔料中高分子貯藏物質(zhì)及其分解產(chǎn)物，通過(guò)麥芽中各種水解酶類作用，以及水和熱力作

用，使之分解并溶解于水。2.酒花添加的目的：

(1)賦予啤酒特有的香味(2)賦予啤酒爽快的苦味(3)增加啤酒的防腐能力(4)提高啤酒的非生物穩(wěn)定性(5)防止煮沸時(shí)竄沫。

7.簡(jiǎn)述生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的意義。

生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究生物反應(yīng)的規(guī)律，包括微生物發(fā)酵過(guò)程中菌體生長(zhǎng)、基質(zhì)消耗、產(chǎn)物生成的動(dòng)態(tài)平衡及其內(nèi)在規(guī)律，并通過(guò)此研究進(jìn)行最佳發(fā)酵生產(chǎn)工藝條件的控制，設(shè)計(jì)合理的發(fā)酵過(guò)程，為工廠的實(shí)驗(yàn)比擬放大、分批發(fā)酵過(guò)度到連續(xù)發(fā)酵提供理論依據(jù)。

問(wèn)答題：

1.發(fā)酵過(guò)程工藝控制研究的層次分為哪幾方面？

1）初級(jí)層次的研究：一般在搖瓶規(guī)模進(jìn)行試驗(yàn)，主要考察目的菌株生長(zhǎng)和代謝的一般條件，如培養(yǎng)基的組成、最適溫度、最適pH等要求

搖瓶研究的優(yōu)點(diǎn)是工作量大，可以一次試驗(yàn)幾十種甚至幾百種條件，對(duì)于菌種培養(yǎng)條件的優(yōu)化有較高的效率。2）代謝及工程參數(shù)層次的研究

一般在小型反應(yīng)器規(guī)模進(jìn)行試驗(yàn)，在搖瓶試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，考察溶氧、攪拌等搖瓶無(wú)法考察的參數(shù)，以及在反映其中微生物對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)成分的利用速率、生長(zhǎng)速率、產(chǎn)物合成速率及其他一些發(fā)酵過(guò)程參數(shù)的變化，找出過(guò)程控制的最佳條件和方式。由于罐發(fā)酵中全程參數(shù)是連續(xù)的，所以得到的代謝情況比較可信3）生產(chǎn)規(guī)模放大

在大型發(fā)酵罐規(guī)模進(jìn)行試驗(yàn)。將小型發(fā)酵罐的優(yōu)化條件在大型反應(yīng)器得以實(shí)現(xiàn)，達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。

2.發(fā)酵過(guò)程中泡沫形成的原因是什么？

微生物發(fā)酵過(guò)程中為了適應(yīng)微生物的生理特性，并取得較好的生產(chǎn)效果，要通入大量的無(wú)菌空氣，同時(shí)為了增加溶氧量而攪拌，使氣泡分割成無(wú)數(shù)小氣泡，增加了氣-液接觸面，有利于微生物呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的CO2逸出。此外發(fā)酵液中大量存在著蛋白質(zhì)等發(fā)泡性物質(zhì)。

簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)原因有兩種：一種是由外界引進(jìn)的氣流被機(jī)械地分散形成；另一種是由發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的氣體聚結(jié)生成。

3.生物技術(shù)有何特點(diǎn)？什么是生物催化劑？

生物技術(shù)的特點(diǎn)：1.它是一門(mén)多學(xué)科、綜合性的科學(xué)技術(shù)

2.反應(yīng)中需要生物催化劑的參與

3.生物技術(shù)最后的目的是建立工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程或進(jìn)行社會(huì)服務(wù)，稱為生物反應(yīng)過(guò)程，包括材料的預(yù)處理及培養(yǎng)基的制備、生物催化劑的制備、生物反應(yīng)器及反應(yīng)條件的選擇和產(chǎn)物的分離純化四個(gè)組成部分。生物催化劑：是游離或固定化的酶或細(xì)胞的總稱。它包括從生物體，主要是微生物細(xì)胞中提取出的游離酶或經(jīng)固定化技術(shù)加工后的酶；也包括統(tǒng)稱為的游離的、以整體微生物為主的活細(xì)胞及固定化活細(xì)胞。

4.說(shuō)明發(fā)酵過(guò)程噬菌體污染的途徑.危害和防治措施。

途徑：空氣過(guò)濾系統(tǒng)侵入噬菌體、種子帶進(jìn)噬菌體和種子本身是溶源性菌株，培養(yǎng)基滅菌不徹底是大規(guī)模污染

的主要途徑；發(fā)酵罐肌膚主管道有死角、滲漏、穿孔，接種操作失誤是單罐污染的主要途徑；補(bǔ)料過(guò)程侵入噬菌體，泡沫過(guò)多是造成后期感染的主要途徑。

危害：(烈性)造成短時(shí)間內(nèi)大量菌體死亡自溶；代謝異常，糖耗、氨耗緩慢或停止，產(chǎn)物合成停止；產(chǎn)生大量

泡沫并造成倒罐。(溫和)不明顯，但是菌體代謝緩慢，合成產(chǎn)物減少。

防治措施：1.凈化生產(chǎn)環(huán)境，消滅污染源2.改進(jìn)提高對(duì)空氣的凈化能力3.保證各級(jí)種子不帶噬菌體

4.改進(jìn)設(shè)備裝置，消滅死角5.防止操作失誤

5.生產(chǎn)常規(guī)耗氧發(fā)酵產(chǎn)品需要哪些主要設(shè)備，分類并簡(jiǎn)述其功能。

需要好氧反應(yīng)器，分為機(jī)械攪拌式、氣升式和自吸式發(fā)酵罐三類。

機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐：通過(guò)機(jī)械攪拌器使罐內(nèi)物料混合與傳質(zhì)，使通入的空氣分散成氣泡并與發(fā)酵液混合均勻，并

使發(fā)酵液中的固形物料保持懸浮狀態(tài)，同時(shí)強(qiáng)化熱量的傳遞。缺點(diǎn)是剪切力容易使耐受性差的菌體受損，影響菌體的生長(zhǎng)和代謝。

氣升式發(fā)酵罐：無(wú)菌空氣從罐的下部通過(guò)噴嘴或噴孔噴射進(jìn)入發(fā)酵液中，通過(guò)噴嘴和氣液混合物的湍流作用使空

氣泡分割細(xì)碎，形成的氣液混合物由于密度降低，加上無(wú)菌空氣噴流的動(dòng)能，向上運(yùn)動(dòng)，而含氣率低的發(fā)酵液下降，形成反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)溶氧傳質(zhì)的混合。

自吸式發(fā)酵罐：不許空壓機(jī)提供壓縮空氣，利用特殊設(shè)計(jì)的攪拌吸氣裝置，吸入無(wú)菌空氣，同時(shí)實(shí)現(xiàn)混合攪拌與

溶氧傳質(zhì)。

6.說(shuō)明影響氧傳遞速率的主要因素和效果。

1.溶液的性質(zhì)對(duì)氧溶解度的影響：氧是一種難溶氣體，且在電解質(zhì)溶液中由于發(fā)生鹽析作用，氧的溶解度降低。在非電解質(zhì)溶液中，氧的溶解度一般隨溶質(zhì)濃度的增加而下降。要提高溶解度，簡(jiǎn)單的方法是增加罐壓或進(jìn)行富氧同期操作。

2.氣-液比表面積對(duì)氧溶解度的影響：氧的傳遞速率與氣-液比表面積成正比。氣-液比表面積的大小取決于截留在發(fā)酵液中的氣體體積及氣泡的大小。攪拌對(duì)比表面積影響較大，另外通過(guò)增大通氣量也可增大比表面積。3.影響氧傳遞系數(shù)的因素：攪拌、空氣線速度、空氣分布管、發(fā)酵液性質(zhì)、表面活性劑、離子強(qiáng)度、菌體濃度。

7.用于在線檢測(cè)的傳感器必須符合哪些要求？

（1）準(zhǔn)確性，精確性，靈敏度，分辨能力要高；響應(yīng)時(shí)間滯后要小，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，可靠性好，具有

可維修性。

（2）傳感器不能有雜菌污染（3）形狀結(jié)構(gòu)要沒(méi)有死角（4）抗環(huán)境影響的能力

8.麥汁煮沸與添加酒花與啤酒泡沫質(zhì)量有什么關(guān)系？

通過(guò)煮沸，消滅麥汁中存在的各種有害微生物，揮發(fā)出不良?xì)馕�，把具有不良�(xì)馕兜奶細(xì)浠�合物，如香葉烯等隨水蒸汽的揮發(fā)而逸出，提高麥汁質(zhì)量。在煮沸過(guò)程中，麥汁色澤逐步加深，形成了一些成分復(fù)雜的還原物質(zhì)，如類黑素等。對(duì)啤酒的泡沫性能以及啤酒的風(fēng)味穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性的提高有利。優(yōu)良的酒花和麥芽，能釀造出潔白、細(xì)膩、豐富且掛杯持久的啤酒泡沫來(lái)；啤酒花有利于麥汁的澄清。在麥汁煮沸過(guò)程中，由于酒花添加，可將麥汁中的蛋白絡(luò)合析出，從而起到澄清麥汁的作用，釀造出清純的啤酒來(lái)。

9.發(fā)酵工程有何特點(diǎn)？簡(jiǎn)述發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程和主要環(huán)節(jié)。

特點(diǎn)：1.通常在常溫常壓下進(jìn)行，一般操作條件比較溫和，設(shè)備不必考慮防爆問(wèn)題2.所用原料主要以農(nóng)副產(chǎn)品及其加工產(chǎn)品為主，基本屬于可再生的生物資源范疇

3.反應(yīng)以生命體的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行，容易生產(chǎn)化學(xué)合成過(guò)程難以合成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有用物質(zhì)4.與其他工業(yè)相比，相對(duì)投資少，見(jiàn)效較快，具有經(jīng)濟(jì)和效能的統(tǒng)一性生產(chǎn)過(guò)程：

10.影響發(fā)酵菌種的因素有哪些？如何控制種子質(zhì)量？影響因素：

1.培養(yǎng)基2.種齡與接種量3.培養(yǎng)溫度與濕度4.pH5.通風(fēng)和攪拌6.泡沫7.染菌的控制8.種子罐級(jí)數(shù)的決定控制種子質(zhì)量：

種子培養(yǎng)期取菌種的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期；在最適溫度區(qū)和最適pH下培養(yǎng)種子；按氧溶解的多少控制通氣量；及時(shí)消泡；及時(shí)處理染菌；根據(jù)菌種確定種子罐級(jí)數(shù)。11.說(shuō)明雙酶法水解制糖的工藝及特點(diǎn)。

使用α-淀粉酶和淀粉葡萄糖甘酶兩種酶進(jìn)行水解。

工藝：調(diào)漿→配料→糊化→噴射液化→PH調(diào)節(jié)→糖化→滅酶→過(guò)濾→成品糖液

雙酶法水解制糖采用作用專一的酶制劑為催化劑，反應(yīng)條件溫和，復(fù)合分解反應(yīng)較少，可提高原料的轉(zhuǎn)化率及糖液濃度，改善糖液質(zhì)量，是目前最理想的淀粉水解糖制備方法。

12.常用的原核生物基因表達(dá)系統(tǒng)有哪些？其特點(diǎn)是什么？表達(dá)系統(tǒng)：大腸桿菌，芽孢桿菌鏈霉菌。特點(diǎn)：（1）原核生物染色體DNA是裸露的環(huán)形DNA，其轉(zhuǎn)錄和翻譯是偶聯(lián)的連續(xù)進(jìn)行

（2）原核生物形成多順?lè)醋觤RNA：mRNA在合成過(guò)程中和多個(gè)核糖體結(jié)合，翻譯形成多條肽鏈（3）一般不含內(nèi)含子，沒(méi)有轉(zhuǎn)錄及翻譯后加工系統(tǒng)

（4）原核生物中功能相關(guān)的基因串聯(lián)在一起，形成操縱子（5）原核生物中參與轉(zhuǎn)錄的基因結(jié)構(gòu)：?jiǎn)��?dòng)子，終止子（6）與轉(zhuǎn)譯有關(guān)的原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)----核糖體結(jié)合位點(diǎn)

附錄：酒花詳細(xì)：

(1)賦予啤酒特有的香味。酒花中的酒花和酒花樹(shù)脂在煮沸過(guò)程中經(jīng)過(guò)復(fù)雜的變化,以及不良成分的蒸發(fā)，可賦予啤酒以特有的香味。

(2)賦予啤酒爽快的苦味。酒花中α－酸經(jīng)異構(gòu)化形成異α－酸，β－酸氧化后的產(chǎn)物，均是苦味甚爽的物質(zhì)。認(rèn)真掌握工藝條件，可賦予啤酒理想的苦味。

(3)增加啤酒的防腐能力。酒花中的α－酸和β－酸具有抑制菌類生長(zhǎng)和滅菌的作用，可以提高啤酒的防腐能力。(4)提高啤酒的非生物穩(wěn)定性。單寧、花色苷等多酚物質(zhì)與麥汁中蛋白質(zhì)形成復(fù)合物而沉淀析出，這個(gè)過(guò)程貫穿于整個(gè)釀造過(guò)程，在麥汁煮沸時(shí)有熱凝固物析出，在麥汁冷卻時(shí)又有冷凝固物析出，在發(fā)酵和貯酒期間還有冷混濁物析出，這些凝固物的析出，可大大提高啤酒的非生物穩(wěn)定性。

(5)防止煮沸時(shí)竄沫。麥汁煮沸開(kāi)始，麥汁中蛋白質(zhì)開(kāi)始凝固，此時(shí)麥汁極易起沫，加入少量酒花，可以防止竄沫。

擴(kuò)展閱讀：發(fā)酵課程總結(jié)

課程總結(jié)

魯彬彬100201*044

一、課程簡(jiǎn)介

《發(fā)酵工程》是一門(mén)由化學(xué)、生物學(xué)和工程學(xué)相互融合的交叉學(xué)科。不僅涉及生物技術(shù)的前沿領(lǐng)域，而且是其他生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化得重要技術(shù)基礎(chǔ)，更是當(dāng)今生物技術(shù)第三次浪潮工業(yè)生物技術(shù)的核心內(nèi)容。發(fā)酵工程是包括上游的微生物菌種選育與培養(yǎng)技術(shù)、生化過(guò)程工程技術(shù)、下游的發(fā)酵產(chǎn)物的提取精制技術(shù)在內(nèi)的綜合性技術(shù)。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)日新月異、突飛猛進(jìn)的發(fā)展，尤其是組學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展，作為生物技術(shù)的重要組成部分的發(fā)酵工程也增加了更多的豐富內(nèi)涵，也更加廣泛地應(yīng)用在包括輕工、食品、化工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)保等在內(nèi)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域中持續(xù)地造福人類。與傳統(tǒng)化學(xué)工程相比，發(fā)酵工程有一下突出特點(diǎn)：1、主要以可在生資源為主料

2、反應(yīng)條件溫和，多為常溫、常壓、能耗低、選擇性好、效

率高的生產(chǎn)過(guò)程3、環(huán)境污染較小4、投資較小

5、能生產(chǎn)目前化學(xué)法不能生產(chǎn)的或用化學(xué)法生產(chǎn)教困難的性

能優(yōu)異的產(chǎn)品。二、學(xué)習(xí)心得

學(xué)習(xí)了發(fā)酵工程這門(mén)課程，才發(fā)現(xiàn)自己正真的進(jìn)入了自己的生物專業(yè)，才知道自己的專業(yè)原來(lái)學(xué)問(wèn)這么高深。通過(guò)對(duì)發(fā)酵課程的學(xué)習(xí)，充分了解了發(fā)酵工程學(xué)的特點(diǎn)，研究領(lǐng)域，工藝條件控制和一些重要的發(fā)酵工程原理。例如：發(fā)酵動(dòng)力學(xué)及一系列知識(shí)。同時(shí)也學(xué)習(xí)了發(fā)酵設(shè)備的知識(shí)。對(duì)實(shí)際工廠發(fā)酵流程有了充分的了解，這對(duì)以后進(jìn)入工廠進(jìn)行實(shí)際操作打下基礎(chǔ)。其中，對(duì)通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備、厭氣發(fā)酵設(shè)備和固態(tài)發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的學(xué)習(xí)。這使我們對(duì)發(fā)酵工藝流程有了非常的具體的掌握。最后、簡(jiǎn)單總結(jié)一下學(xué)習(xí)這門(mén)課程總結(jié)的一些注意點(diǎn)：1、發(fā)酵工程學(xué)是一門(mén)理論結(jié)合實(shí)際的課程，所以在學(xué)習(xí)書(shū)本

知識(shí)的同時(shí)要注意實(shí)際操作。

2、在學(xué)習(xí)發(fā)酵設(shè)備時(shí)一定要注意整體流程，儀器注意事項(xiàng)要

牢記，以免出現(xiàn)安全隱患。

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