发酵思考题完整答案.doc

第八章 发酵过程 1，发酵过程的定义 发酵过程即细胞的生物反应过程，是指由生长繁殖的细胞所引起的生物反应过程。它不仅包括了以往“发酵”的全部领域，而且还包括固定化细胞的反应过程、生物法废水处理过程和细菌采矿等过程。 2，为何要研究发酵过程 微生物发酵的生产水平不仅取决于生产菌种本身的性能，而且要赋以合适的环境条件才能使它的生产能力充分表达出来。为此我们必须通过各种研究方法了解有关生产菌种对环境条件的要求，如培养基、培养温度、pH、氧的需求等，并深入地了解生产菌在合成产物过程中的代谢调控机制以及可能的代谢途径，为设计合理的生产工艺提供理论基础。同时，为了掌握菌种在发酵过程中的代谢变化规律，可以通过各种监测手段如取样测定随时间变化的菌体浓度，糖、氮消耗及产物浓度，以及采用传感器测定发酵罐中的培养温度pH、溶解氧等参数的情况，并予以有效地控制，使生产菌种处于产物合成的优化环境之中。 3，发酵过程的主要控制参数主要分为哪三大类 物理、化学和生物三类 4，发酵过程中通常测定的参数有哪些 目前较常测定的参数有温度、罐压、空气流量、搅拌转速、pH、溶氧、基质浓度、菌体浓度(干重、离心压缩细胞体积%)等。 发酵过程中参数测定的方法有哪两种参数测定方法有：在线测定，取样测定（离线测定） 简述发酵过程的代谢变化规律。为什么要了解这一规律。1）代谢变化就是反映发酵过程中菌体的生长，发酵参数（培养基，培养条件等）和产物形成速率三者间的关系。 2）了解生产菌种在具有合适的培养基、pH、温度和通气搅拌等环境条件下对基质的利用、细胞的生长以及产物合成的代谢变化，有利于人们对生产的控制。 7，分批发酵、补料分批发酵和连续发酵的定义。对这三种发酵方式进行比较。分批发酵(Batch fermentation) 是指在一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式。在这一过程中，除了氧气、消泡剂及控制pH的酸或碱外，不再加入任何其它物质。发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖。 特点：微生物所处的环境在发酵过程中不断变化，其物理，化学和生物参数都随时间而变化，是一个不稳定的过程。 优点：操作简单；操作引起染菌的概率低。不会产生菌种老化和变异等问题 缺点：非生产时间较长、设备利用率低。 补料分批发酵(Fed-batch fermentation)定义：补料分批发酵又称半连续发酵或流加分批发酵，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的发酵方式。 优点 使发酵系统中维持很低的基质浓度； 和连续发酵比、不需要严格的无菌条件； 不会产生菌种老化和变异等问题。 缺点 存在一定的非生产时间； 和分批发酵比，中途要流加新鲜培养基，增加了染菌的危险。 连续发酵(Continuous fermentation) 定义：培养基料液连续输入发酵罐，并同时放出含有产品的相同体积发酵液，使发酵罐内料液量维持恒定，微生物在近似恒定状态（恒定的基质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长的发酵方式。 优点 能维持低基质浓度； 可以提高设备利用率和单位时间的产量； 便于自动控制。 缺点 菌种发生变异的可能性较大； 要求严格的无菌条件。 8，按照产物生成与菌体生长是否同步，可将分批发酵分为哪两种类型，并用公式进行表述。这种分类方法对实际生产有何指导意义第一类型（生长关联型） 第二类型（部分生长关联型） 第三类型（非生长关联型） 9，代谢变化、代谢曲线 代谢变化就是反映发酵过程中菌体的生长，发酵参数（培养基，培养条件等）和产物形成速率三者间的关系。把它们随时间变化的过程绘制成图，就成为所说的代谢曲线。 温度对发酵过程有何影响？ 影响各种酶的反应速率和蛋白质性质，影响发酵液的物理性质，影响生物合成的方向。 11，pH值对发酵过程有何影响？(1)pH影响酶的活性，当pH抑制菌体中某些酶的活性时，使菌体的新陈代谢受阻； (2)pH影响微生物细胞膜所带电荷的状态，从而改变细胞膜的渗透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄，因此影响代谢的正常进行； (3)pH影响培养基某些组分和中间代谢产物的离解；从而影响微生物对这些物质的利用； (4)pH不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变 简述发酵过程中引起pH下降和上升的因素 引起pH下降的因素：碳源过量，消泡油添加过量，生理酸性物质的存在。 引起pH上升的因素：氮源过多；生理碱性物质的存在；中间补料，碱性物质添加过多 13，发酵过程中pH的控制方式。调节基础培养基的配方，调节碳氮比（C/N），添加缓冲剂，补料控制，直接加酸加碱，补加碳源或氮源。 14，发酵过程中泡沫产生的原因由外界引进的气流被机械地分散形成（通风、搅拌）；发酵过程中产生的气体聚结生成（发泡性物质）。 1