生化工程考试知识点整理.docVIP

问答题（20分两道） 生化工程的发展： 1. 第一代微生物发酵技术－纯培养技术建立 人为控制发酵过程，简单的发酵罐（以厌氧发酵和表面固体发酵为主），生产酵母、酒精、丙酮、丁醇、有机酸、酶制剂等 第二代微生物发酵技术－深层培养技术建立 1928年英国弗莱明发现点青霉可以产生抑制葡萄球菌生长的青霉素 20世纪40年代：青霉素的大量需求－需氧发酵工业化生产 建立了高效通气搅拌供氧（深层培养）技术、无菌空气的制备技术及大型生物反应器灭菌技术，促进了生物制品的大规模工业化－进入微生物发酵工业新阶段 微生物学，生物化学与化学工程相结合，标志着生物化学工程（Biochemical Engineering）的诞生 2. 生化工程的概念： 定义：运用化学工程学原理方法, 将生物技术实验成果进行工程化、产业化开发的一门学科。实质：研究生物反应过程中的工程技术问题，是微生物学、生物化学与化学工程结合。 3.奠定生化工程学科基础的两个关键技术 ① 通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题。 ②抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。 4．高温瞬时灭菌机理： 微生物受热死亡的活化能ΔE比营养成分受热分解的活化能ΔE’大。ΔE大，说明反应速率随温度变化也大； 当温度升高，微生物死亡速度比营养成分分解速度快。故采取高温瞬时，有利于快速杀灭菌体，而且减少营养的破坏。养分虽因温度增高破坏也增加，但因灭菌时间大为缩短，总破坏量因之减少。 5. 深层过滤除菌机理： 深层过滤：一定厚度的介质，介质的孔径一般大于细菌，其主要由于滞留作用截获微粒，使空气净化。 滞留作用机制主要构成为： 惯性碰撞滞留作用：一定质量的颗粒随气流运动，若遇到纤维，由于惯性力作用直线前进，最终碰撞到纤维，摩擦、黏附作用被停滞于纤维表面。 阻拦滞留作用：当V Vc 时, 气流流过纤维，纤维周围产生滞流层，微小颗粒在滞流层 接触纤维，由于摩擦黏附作用被纤维阻拦滞留的现象。 扩散作用：当V Vc时，微小颗粒在流速缓慢的气流中发生布朗运动，与介质碰撞而被捕获。 6. 为什么说提高溶氧速率是需氧型发酵的关键问题： 28℃下，氧在发酵液中100％的空气饱和浓度只有0.25 mmol/L左右，比糖的溶解度小7000倍。 在对数生长期，即使发酵液中的溶氧能达到100％空气饱和度，若中止供氧，发酵液中溶氧可在几分钟之内便耗竭，使溶氧成为限制因素。 7. Monod方程 经验公式：μ＝μm S/ (Ks + S) （ μ性质？指出下图中的K s，μmax,s等代表什么，图中反映了什么关系？） μ：菌体的生长比速（1/h）； S：限制性基质浓度（g/L）；Ks：饱和常数(相当于1/2μm时的限制性基质浓度, g/L ) ；μmax: 最大生长比速（1/h）。 S《 Ks时，μ∞S直线关系；S 》Ks 时，μ≈μm；Ks与μm反映了微生物的特征：基质；Ks反映微生物对基质的亲和力：Ks小，亲和力大。 8. 菌种浓度X、基质浓度S、细胞产率P及稀释率D的变化关系如图：（指出Dc，Dm，DX，关系总结） 1）菌种浓度X与稀释率D的关系：随D增加，X逐渐减少，起初不明显，当D渐接近Dc＝μm，X急跌至0，微生物全部洗出。 2）基质浓度S与稀释率D的关系：S变化与X相反：一般当D0.8时,S很小；随D再增大，S急剧上升， 当D渐接近Dc＝μm时，S＝S0。 3)细胞产率P=DX与稀释率D的关系：随D的增加P逐步增大，可达最大DX值（DmXm），Dm为理论上的最适宜稀释速率。 4)菌种浓度X、基质浓度S、细胞产率P及稀释率D的关系: Dc为临界稀释速率；Dm为理论上的最适宜稀释速率。 9. 加热灭菌的原理 培养基灭菌要求：达到需要的无菌程度；有效成分受热破坏程度尽可能低。 灭菌工作关键：控制加热温度（T）和受热时间(t) 微生物的热阻：微生物对热的抵抗力称为热阻。 （1）微生物对热的抵抗能力 营养细胞：在60℃加热10 min 全部死亡； 细菌芽孢：能耐较高的温度，在100℃需几分钟或几小时。 嗜热菌的芽孢：120℃，39 min 或更长时间. （2）致死温度：杀死微生物的极限温度。 （3）致死时间：在致死温度下，杀死全部微生物所需要的时间。 证明题 1. D =－ln(1/10No/ No) / K=－2.303 lg0.1 / K = 2.303/K 2. td=0.693/u 3.D=u是连续恒定发酵的前提。（课本p46-48） 4.证明：L90=2.303/K. 穿透率：空气残留的颗粒数与空气中原有颗粒数之比 P= Ns/ N0 N0－空气中原有颗粒数 Ns－空气中残留的颗粒数 过滤效率：介