发酵课后题参考答案

第一章

一.发酵工程技术的发展大致可分为那几个阶段？每个阶段的技术特点是什么？

答：发酵工程技术大致可分为六个发展阶段分别为：

1.自然发酵阶段，在这一阶段人们对微生物的性质尚未认知，只是利用自然接种方法进行发酵制品的生产。此阶段的技术特点是多数产品属嫌气发酵，且非纯种培养，凭经验传授技术和产品的质量不稳定的特点。

2.转折阶段，这一阶段又可分为三个阶段。第一个阶段以纯种培养和无菌操作技术为转折点，这一阶段的技术特点发酵过程避免了杂菌污染，发酵效率逐步提高，生产规模逐渐扩大，产品质量稳定提高。第二个转折点是深层液体通气搅拌纯种培养的采用，这一阶段的技术特点是深层液体通气搅拌纯种培养技术解决了大量培养基和生产设备的灭菌以及大量无菌扛起的制备问题，，且在提取精制中采用离心萃取机，冷冻干燥器等新型高效化工设备，是生产规模，产品质量和收效稳步提高。第三个转折点是利用代谢调控进行微生物菌种选育和发酵条件的控制，技术特点是采用遗传育种方法进行微生物人工右边，选育出某种营养缺陷株或者抗代谢类似物菌株，在控制营养条件的情况下发酵生产大量积累所预期的氨基酸。

3.发酵放大技术的进一步发展阶段，技术特点是发酵罐的容积发展到前所未有的规模，发酵时氧耗大，对发酵设备提出了新的要求，并逐步运用计算机以及自动化控制技术进行灭菌和发酵过程的PH，溶解氧等发酵参数的控制，使发酵生产向连续化，自动化前进了一大步。

4.以基因工程为中心的时代。技术特点是定向的改变生物性状与功能，创造新物种的目的，赋予微生物细胞具有生产较高等生物细胞所产生的和化合物的能里。扩大了微生物的范围，大大丰富了发酵产业的内容，使发酵工业发生了革命性的变化。

二.简述工业发酵的应用范围？

答：发酵工业的应用范围很广，按其产品可以分为四大类：1

1.微生物菌体。工业生产的微生物菌体可分为两种，一种是供制面包用的酵母，另一种是作为人类或者动物使用的微生物细胞。

2.酶制剂。微生物酶制剂可以用发酵技术来大量生产，而且提高微生物的生产能力很方便，具有动物或植物无法比拟的优点。现今酶制剂广泛用于医药，食品加工，活性饲料，纤维脱浆等许多行业。

3.代谢产物。微生物利用外界的营养无知，通过包括分解代谢和合成代谢在内的两种紧密相关的物质代谢过程，生产许多重要的代谢产物，包括初级代谢产物和刺激代谢产物。

4.生物转化。生物转化是指利用微生物细胞或者酶对化合物的某一部位进行催化修饰，使其变成结构像是淡具有更大经济价值的化合物。生物转化反应通常包括脱氢，氧化，酰化等作用。

三.简述液体发酵生产的一般工艺流程。

答：液体发酵的工艺流程可以划分为一下六个基本工程： 1.用作种子扩大培养及发酵生产的各种培养基的配制。 2.培养基，发酵罐及其附属设备的灭菌。

3.扩大培养有活性的适量纯种，以一定的比例将菌种介入发酵罐中。 4.控制合适的发酵条件使微生物生长并形成大量的代谢产物。 5.将产物提取并精制，以得到合格的产品。 6.回收或处理发酵过程中形成的三毁无知。

四.结合科学发展和国家的需要，讨论发酵工业的发展前景、 答：发酵工程未来的发展趋势主要有以下几大方面:

1.基因工程的发展为发酵工程带来了新的活力。主要是以基因工程为龙头，对传统发酵工业进行改造，提高发酵单位，建立新型的发酵产业。

2.新型发酵设备的研制为发酵工程提供先进的工具。新型发酵设备主要是指发酵罐，也可以称为生物反应器。

3.大型化，连续化，自动化控制技术的应用为发酵工程的发展提供了新空间。这些技术的应用，大大提高了发酵的效率和质量，降低了能耗和成本，开拓了发酵原料的来源和用途，提高了设备的利用率。

4.强调代谢机理与调控的研究，使微生物的发酵技能得到进一步的开发。 5.生态型发酵工业的兴起开拓了发酵的新领域。

6.再生资源的利用给人们带来了希望。对各种废弃物的处理和转化，变害为宝，实现无害化，资源化和产业化具有重大的意义。

五.简述发酵工程与生物技术和生物工程其它学科的区别和联系。 答：现代身无技术作为生命科学的核心备受重视，它可以解决可持续发展中的粮食，能源，资源，环境等各方面的问题。通常身无技术可分为基因工程，细胞工程，发酵工程，酶工程，升华工程等五个方面，它们紧密相连，不可分割。发酵工程和生化工程通常合称为中下游生物技术，是现代生物技术实验成果产业化的关键技术，发酵工程更具有连接生物技术上下游的纽带作用，学科地位显而易见。

第四章

一.试述消毒和灭菌的区别。

答：消毒是用物理或化学的方法杀死无聊和设备中所有生命无知的过程。

灭菌是用无力或化学的方法杀死空气，地表以及容器和器具表面的微生物。 消毒和灭菌的区别一方面在于消毒仅仅杀死生物体或非生物体表面的微生物，而灭菌是杀死所有的生命体。另一方面在于消毒一般只能杀死营养细胞，而不能杀死细菌芽胞和真菌孢子等，适合于发酵车间的环境和发酵设备，器具的无菌处理。

二.染菌对发酵有什么危害，对产物有什么危害？试从污染杂菌的种类分析发酵污染的原因，染菌以后应采取那些措施？ 答：染菌对发酵及发酵产物的危害如下：

1.由于杂菌污染，使发酵培养基因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降。 2.杂菌合成了一些新的代谢产物，或杂菌污染后改变了培养基的理化性质，使 发

酵产物的提取和分离变得困难，再成产物收率或产品质量的下降。 3.杂菌代谢会改变元反应体系的PH，使发酵发生一场的变化。 4.杂菌分解产物，是生产失败。

5.细菌发生噬菌体污染，卫生物细胞被破裂，导致整个发酵的失败。

三.如何避免菌种在移接过程中染菌？

答：为了避免军中在移接过程中的染菌，首先要严格无菌室制度，严格控制无菌室的洁净程度，根据生产工艺的要求，建立合理的无菌室，并交替使用各种灭菌手段对无菌室进行灭菌。另外将种子的转移，接种等操作放在超净工作台上进行，严格按照无菌操作要求接种。

四.简述染菌的检验方法及染菌类型的判断。 答：生产上要求准确，迅速的方法来检查出污染杂菌的类型及其可能的染菌途径，目前有一下几种常用的方法。

1.显微镜检查法。通常用简单的染色法或革兰氏染色法，将菌体染色后镜检。对于霉菌，酵母发酵，先用低倍镜观察生产菌的特征，然后用高倍镜观察有无杂菌的存在。根据生产菌与杂菌的不同特征来判断是否杂菌，必要时还可用芽胞染色或鞭毛染色。

2.平板划线培养检查法。先将待检样品爱无菌平板上划线，根据可能的染菌类型分别置于37或27摄氏度下培养，8个小时后可观察到是否有杂菌污染。对于噬菌体检查，可采用双层平板培养法。

3.肉汤培养检查法。将待检样品介入无菌的肉汤培养基中，分别置于37或27摄氏度下进行培养，随时观察微生物的生长情况，并取样镜检，判读是否有杂菌污染及杂菌的类型。

4.发酵过程的异常现象观察法。发酵过程出现的异常现象如溶解氧，PH，尾气中二氧化碳含量，发酵液的粘度等的异常变化，都可能产生染菌的重要信息，也根据这些异常现象来分析发酵是否染菌。

五.简述影响培养基灭菌效果和灭菌时间的因素有那些？

答：影响培养基灭菌效果和灭菌时间的因素有很多，主要有以下几种因素：污染杂菌的种类，数量，灭菌的温度，压力和时间，培养基的成分，PH，物理状态，泡沫以及微生物德尔热阻等。

六.感染了噬菌体后应采取哪些措施？

答：在细菌或放线菌发酵过程中，由于噬菌体的感染力非常强，传播蔓延迅速，发酵体系容易受噬菌体的污染。噬菌体易在空气中传播，因此环境污染是噬菌体染菌的主要根源。目前最有效的防止噬菌体感染的方法是以净化环为中心的综合防治法，主要有净化生产环境，消灭污染源，提高空气的净化度，保证纯种培养，轮换使用同类型的菌种，使用抗噬菌体的军中，改进设备装置消灭死角，遵从操作规范等措施。若在培养前期染菌，重新灭菌然后重新接种：若培养中后期染菌，则要倒掉培养基，重新配制。

七.为提高空气过滤除菌效率可采取哪些有效措施？

答：提高空气过滤除菌效率生产上进场采用以下一些措施：

1.正确选择采气口，提高采气口的位置或安装前置粗过滤器，提高空压机进口空气的洁净度等。

2.根据发酵工厂地理气候条件，设计合理的空气预处理流程，尽可能的减少过滤空气的含油量和湿度，适当的提高空气的温度，降低空气的相当湿度，保持过滤的干燥状态。此外，防止空气过滤器的渗漏，勿使冷却水进入空气处理系统。 3.设计和安装合理的空气过滤器，防止过滤器失效，选择除菌效率高的过滤介质。

(苏磊)

第二章

1 发酵工业用菌种应具备哪些特点？

①能在廉价原料制成的培养基上生长，且生成的目的产物产量高、易于回收；②生长较快，发酵周期短；③培养条件易于控制；④抗噬菌体及杂菌污染的能力强；⑤菌种不易变异退化，以保证发酵生产和产品质量的稳定；⑥对放大设备的适应性强；⑦菌种不是病原菌，不产生任何的生物活性物质和毒素。

2.什么是选择性培养基？它在菌种筛选中有何应用价值？试举例说明选择性培养基的筛选原理。

选择性培养基是用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长，提高所需微生物的分离效率。

一种类型选择培养基是依据某些微生物的特殊营养需求设计的，也可以称为富集培养基。例如，利用以纤维素或石蜡油作为唯一碳源的选择培养基；利用以蛋白质作为唯一氮源的选择培养基；缺乏氮源的选择培养基等。

另一种类型选择培养基是在培养基中加入某种化学物质，这种化学物质没有营养作用，对所需分离的微生物无害，但可以抑制或杀死其他微生物。例如，在培养基中加入数滴10％酚可以抑制细菌和霉菌的生长，从而从混杂的微生物群体中分离出放线菌；在培养基中加入亚硫酸铋，可以抑制革兰氏阳性细菌和绝大多数革兰氏阴性细菌的生长，而革兰氏阴性的伤寒沙门氏菌可以在这种培养基上生长；在培养基中加入染料亮绿或结晶紫，可以抑制革兰氏阳性细菌的生长，从而达到分离革兰氏阴性细菌的目的。

现代基因克隆技术中也常用选择培养基，在筛选含有重组质粒的基因工程菌株过程中，利用质粒上具有的对某种（些）抗生素的抗性选择标记，在培养基中加入相应抗生素，就能比较方便地淘汰非重组菌株，以减少筛选目标菌株的工作量。

3. 以氨基酸代谢为例，说明为什么有些突变菌株对末端代谢产物的结构类似物具有抗性？

答：正常情况下，代谢末端产物氨基酸A是菌体蛋白的必需组成成分，它能反馈阻遏或抑制合成它的有关酶。它的结构类似物A’在空间结构上与之相似，也能象A一样与原阻遏物或调节酶的调节亚基结合，从而发生阻遏或抑制作用。但A’不能正常参与蛋白质的合成，或只能合成无活性的蛋白质。当结构类似物A’达到一定浓度后，一方面A’能起反馈控制作用，阻止A的正常合成，另一

方面A’又无法代替A参与正常蛋白质的合成，从而造成正常的细胞因缺乏A而饥饿死亡。

但如果突变株解除了反馈控制，即末端产物氨基酸A无法与原阻遏物或调节亚基结合，那么A’也就无法起反馈调节作用，A’的毒害作用就表现不出来。我们说该菌株对A’有抗性而得以生存下来。根据以上原理，只要选取结构类似物抗性突变株，就有可能得到解除了反馈调节的突变株。

结构类似物抗性菌株不一定都是解除反馈调节的菌株。

4.防止菌种退化的方法有：减少传代，创造良好的培养条件，用单细胞移植传代及科学保藏等措施

5．简述自然界分离微生物的一般步骤

自然界分离微生物主要是从土壤中采集 具体步骤如下： 1. 含微生物的样品的采集 采样时应注意的问题: ?土壤微生物的分布 ?采土深度

?土壤植被情况 ?采样季节

?土壤的酸碱度

对于分离筛选新菌种，还存在另两个选择标准： ?土壤来源广泛

?在已适应相当苛刻环境压力的微生物类群中寻找新菌种 2) 样品的预处理目的：提高分离效率 方法：

?物理方法：热处理；膜过滤法；离心法 ?化学方法 ?诱饵法

3)分离方法的选择 根据目的菌有无选择性特征来选择分离方法: ?菌种的营养特征独特 ?生长特征独特

选择性分?无选择性特征: 根据产物的特征进行随机分离 选择性分离的关键：生长培养

条件的选择与控制，从而实现定向富集筛选。

6.菌种选育分子改造的目的是什么，具体方法有哪些？

来源于自然界中的微生物菌种，在长期进化过程中形成了一整套紧密的代谢机制，微生物细胞内具有反馈抑制阻遏代谢等代谢调控系统，不会过量生产超过其自身生长.代谢需要的酶或代谢产物。所以，从自然界分离得到的野生菌株，不论在产量或质量上，都很难适合工业话生产的要求，因此需要进行菌种改良。改良目的主要有以下四点： 1）。提高目标产物的产量。2）。提高目标产物的纯度，减少副产物。3 ).改良菌种性状，改善发酵过程，4 ）改变生物合成途径，以获得高产的新产品。

改良方法：

1 ）代谢水平调节：是只对生物的初级和次级代谢的酶合成和酶活性的调节。 2 ）常规育种，包括诱变和筛选。

3 ）细胞工程育种。杂交育种和原生质体融和育种。

4 ）基因工程育种。 5 ）蛋白质工程育种 6 ）代谢工程育种

7. 自然选育 在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变，从而选育出优良菌种的过程，叫做自然选育

自然选育的主要作用是对菌种纯化以获得遗传背景较为均一的细胞群体。一般菌种经过多次传代或长期保藏后，由于自然突变或异核体和多倍体的分离，使有些细胞的遗传性状发生改变，造成菌种不纯，严重者生产能力下降，称为菌种退化。因此在工业生产和发酵研究中要经常进行菌种纯化。微生物的自然突变率很低，因此通过自然选育来获得优良菌株的效果远不如诱变育种。

8.如何实现使微生物合成比自身需求多得多的产物？试举例说明。

育种工作者的任务是设法在不损及微生物的基本活动的前提下，采用物理、化学或生物学以及各种工程学方法，改变微生物的遗传结构，打破其原有的代谢控制机制，使之成为“浪费型”菌种。同时，按照人们的需要和设计安排，进行目的产物的过量生产，最终实现产业化的目的。

分为以下育种方法：常规育种，细胞工程育种，基于代谢调节的育种技术，基因工程育种，蛋白质工程育种，代谢工程育种，组成生物合成育种，反向生物工程育种。

常规育种包括诱变和筛选，其理论基础是基因突变，新的诱变技术如：低能离子束诱变，激光辐射诱变和微波电磁辐射诱变，原生质体诱变等。细胞工程包括杂交育种和原生质体融合育种。代谢工程育种是通过特定突变型的选育，达到改变代谢通路、降低支路代谢产物的生产或切断支路代谢途径及提高细胞膜的透性，使代谢流向目的产物积累的方向进行。基因工程能创造新的物种，能赋予微生物新的机能，使微生物生产出自身本来不能合成的新物质，或者增强它原有的合成能力。蛋白质工程主要是寻找新的物种，再从中分离筛选新的蛋白，或通过对天然功能蛋白进行改造。

9. 设计一个从自然界中筛选高温淀粉酶产生菌的实验方案，说出主要步骤及基本原理。

答：欲从自然界中筛选高温淀粉酶产生菌，最好在温度较高的南方，或温泉，火山爆发及北方堆肥中采集样品。将采集来的样品经过预处理（如高温加热），减少杂菌量，然后进行富集培养，富集培养以淀粉为唯一碳源，这样形成的优势菌种即为以为能产生淀粉酶的一类菌株，然后采用平板筛选，通过初筛与复筛，最终获得性能优越的高温淀粉酶产生菌。

10. 如果纤维素酶的合成受反馈阻遏作用的调控，如何根据这一调控机制设计纤维素酶高产菌的选育方案？

答：将菌种经过紫外线照射或其他方式诱变后接种在纤维素基质培养基上，在筛选纤维素酶活高产菌时可通过刚果红染色透明圈法筛选、进行发酵产物酶活性

11.菌种保藏主要利用哪些原理，试举例说明。

菌种保藏的基本原理主要是根据微生物的生理、生化特点，人工地创造条件，使微生物的代谢处于不活泼、生长繁殖受抑制的休眠状态。

斜面低温保藏法的原理是低温；矿油封藏法（液体石蜡保藏法）的原理是低温、缺氧、缺营养；冷冻真空干燥法的原理是低温、干燥、缺氧；液氮超低温保藏法的原理是在超低温（低于-130℃）状态下，所有的代谢活动暂时停止而生命延续，并且不会发生变异。

第四章 发酵工业的无菌技术

1、 答：灭菌指用物理或化学方法杀死物料或设备中所有生命物质的过程；消毒指用物理或化学方法杀死空气、地表以及容器和器具表面的微生物；消毒和灭菌的区别在于：消毒仅仅是杀灭生物体或非生物体表面的微生物，而灭菌是杀灭所有的生命体。

2、 答：染菌对发酵的危害：a、消耗营养；b、杂菌合成新产物，改变发酵液的某些物化性质，造成产物分离困难；c、改变pH；d、分解产物；e、噬菌体破坏极大，使微生物细胞裂解，导致整个发酵失败。

若污染耐热芽孢杆菌，则染菌原因通常为灭菌不彻底；若污染球菌、无芽孢杆菌，则种子带菌、无菌空气带菌、设备渗漏和操作失误都有可能；若污染浅绿色菌落的杂菌，则与水有关，通常为冷却盘管渗漏的原因。

染菌以后采取的措施：种子扩大时期染菌，灭菌后弃去；发酵前期染菌，应迅速重新灭菌，补充必要的营养成分，重新接种；发酵中期染菌，挽救困难，应早发现，快处理，处理方法应根据各种发酵的特点和具体情况来决定；发酵后期污染，若染菌量不多，可继续发酵，若污染严重，则提前放罐。

3、 答：a、严格无菌室管理制度，严格控制无菌室的洁净程度；b、交替使用

各种灭菌手段对无菌室进行经常性的洁净处理；c、将种子的转移、接种等操作放在洁净工作台上进行，严格按照无菌操作要求接种。

4、 答：染菌检验方法与判断：a、显微镜检查；b、平板划线培养或斜面培养

检查法，噬菌体检查可采用双面平板法：噬菌斑；c、肉汤培养检查法；d、发酵过程的异常现象观察。

5、 因素有：a、培养基成分；b、培养基pH；c、培养基的物理状态；d、泡

沫；e、培养基中的微生物量。 6、 答：如果污染了噬菌体，通常采用甲醛、双氧水或高锰酸钾等灭菌剂处理。

（不是很有把握）

7、 答：可采用措施有：a、提高空气吸气口的位置；b、在空气吸入口处设置

粗过滤器，以滤去空气中颗粒较大的尘埃。 8、 解：t = 2.303 / k *lg(105*30*106/0.001)=3.24 min

由于连消塔不能保证先进先出，所以培养液至少需维持8min。

故维持体积为：V= 6 / 60 *8 *0.9=0.89 m3 (0.9为充满系数)

9、 解：由 ? 2??1Ps1*P2得：

?2Ps2Ps2P1Ps 1 ? ?3371Pa ?1 查

表得26℃，所以至少应冷却至 26℃。

（曹雄文）

第三章 史达 生物技术0502班

1、什么是培养基？简述发酵培养基的特点和要求。

培养基是指用于维持微生物生长繁殖和产物形成的营养物质。 发酵培养基的特点和要求：

1单位培养基既能够产生最大量的目的产物； ○

2能够使目的产物的合成速率最大； ○

3能够使副产物合成的量尽可能少； ○

4所采用的培养基应该质量稳定、价格低廉、易于长期获得； ○

5所采用的培养基尽量不影响工业好气发酵中的通气搅拌性能以及○

发酵产物的后处理等。 2、什么是生长因子？

从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘧啶、嘌呤、维生素等均为生长因子。生长因子不是对于所有微生物都必须的，它只是对于某些自己不能合成这些成分的微生物才是必不可少的营养物。

3、简述培养基设计的一般步骤和应注意的问题。

培养基设计和优化过程一般步骤：

1根据以前的经验以及在培养基成分确定前必须考虑的一些问题，○初步确定可能的培养基组分；

2通过单因子优化试验确定最为适宜的各个培养基组分及其最适浓○度；

3最后通过多因子实验，进一步优化培养基的各种成分及其最适浓○度。

应注意的问题：

必须根据具体情况抓住主要环节，使其既能满足微生物的生长要求，又能获得优质高产的产品，同时也要符合增产节约、因地制宜的原则。 4、工业发酵常用的碳源有哪些？常用的糖类有哪些，各自有何特点？

工业发酵中，常用的碳源有糖类、油脂、有机酸和低碳酸等。其中，糖类是发酵培养基中应用最广泛的碳源，主要有葡萄糖、糖蜜和淀粉。

葡萄糖是最容易利用的碳源之一，几乎所有的微生物都能利用葡萄糖。葡萄糖是加速微生物生长的一种速效碳源，但过多的葡萄糖会抑制微生物的生长和产物的合成(加速呼吸、降低溶解氧、积累中间产物、降低ph、影响酶的活性)。

糖蜜是制糖生产时的结晶母液，是制糖工业的副产物。其中含有丰富的糖、氮类化合物、无机盐和维生素等，是价廉物美的碳源。

淀粉等多糖作为碳源，可克服葡萄糖效应对次生代谢产物合成的影响，价格也比较低廉。

5、常用的无机氮源和有机氮源有哪些？简述各类氮源在发酵培养基中的作用。

常用的有机氮源有黄豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉和酒糟等；常用的无机氮源有铵盐、硝酸盐和氨水等。

氮源主要用于构成菌体细胞物质和合成含氮代谢物。 有机氮源含有丰富的蛋白质、多肽和游离氨基酸外往往还含有少量的糖类、脂肪、无机盐、维生素及某些生长因子，故其营养丰富；有机氮源除了作为菌体生长繁殖的营养外，大多数发酵工业利用有机氮源来获得所需的氨基酸；此外，某些有机氮源还是产物的前体。

无机氮源也称为速效氮源，微生物对他们的吸收利用一般较快；此外，其作为生理酸、碱性物质，可以稳定和调节发酵过程的PH。 6、什么是理论转化率和实际转化率？

理论转化率：理论状态下根据微生物的代谢途径进行物料衡算，得出原材料的转化率大小。

实际转化率：发酵实验中所得原材料的转化率大小。

由于实际发酵过程中，一般有副产物形成、原材料利用不完全等因素存在，实际转化率往往要小于理论转化率。 7、举例说明培养基设计的方法和步骤？

首先，做好调查研究工作，了解菌种的来源、生长规律、生理生化特征和一般的营养要求。其次，对生产菌种的培养条件，生物合成的代谢途径，代谢产物的化学性质、分子结构，一般提炼方法和产品质量要求也需要有所了解，以便在选择培养基时心中有数。最好先以一种较好的化学合成培养基为基础，先做一些摇床试验，然后进一步做小型发酵罐培养，摸索菌种对各种主要营养物质，如碳源和氮源的利用情况和生产代谢产物的能力。注意培养过程中的PH变化，观察适合于菌种生长繁殖和适合于代谢产物形成的两种不同的PH，不断调整配比来适应上述情况和要求。有了初步结果后，先确定培养基配比，再确定各种重要的金属和非金属离子对发酵的影响，即对各种无机元素的营养要求，试验其最佳范围和最佳用量。在合成培养基上得出一定结果后，在做复合培养基实验；最后通过实验确定各种发酵条件和培养基的关系。

8、简述培养基优化在发酵优化控制中的作用。

一个好的发酵培养基是一个发酵产品能否成功实现产业化和商业化的关键一环。

第五章 韩玉玲 生物技术0502班

1．简述种子扩大培养的目的与要求及一般步骤。

目的：为每次工业规模的发酵生产提供相当数量的代谢旺盛的种子。 要求：

①菌种细胞的生活力强，转种之发酵罐后能迅速生长，延迟期短 ②菌种生理壮大稳定，如菌丝形态、菌丝生长速率和种子培养液的特性等符合要求。

③菌种浓度及总量能满足大容量发酵罐接种量的要求。 ④无杂菌污染，保证纯种发酵。

⑤菌种适应性强，能保持稳定的生产能力。 一般步骤;：

①将沙土管或冷冻干燥管中的种子接种到斜面培养基中进行活化培养。

②将生长良好的斜面孢子或菌丝转种到扁瓶固体培养基或摇瓶液体培养基中扩大培养，完成实验室种子制备。

③将扩大的孢子或菌丝体接种到一级种子罐，制备生产用种子。如有需要，可将一级种子再转种到二级种子罐进行扩大培养，完成生产车间种子制备。

④制备好的种子转种到发酵罐进行发酵。

2．在大规模发酵的种子制备过程中，实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选择上各有何特点？

实验室种子制备包括孢子制备和摇瓶液体种子制备。对于产孢子类微生物一般采用平板或斜面培养基制备种子，以孢子作为培养物；对于产孢子弱或者孢子发芽慢的菌种一般采用摇瓶液体制备种子，而以菌丝作为培养物；对于不产孢子的种类，生产上一斜面营养细胞保藏法保藏，使用时在一定温度下活化后接入三角瓶液体培养基中，培养一段时间即可作为种子。制备放线菌类孢子，培养基的原料一般采用琼脂和其他一些适合产孢子的营养成分，其中的碳源和氮源不要太丰富。因为碳源丰富容易造成生理酸性的营养环境，不利于放线菌孢子的形成；而氮源丰富有利于菌丝繁殖而不利于孢子的形成。碳氮比例大一些为好，这样避免菌丝的大量形成，有利于产生大量孢子。一般情况下，干燥和限制营养可宣接或间接诱导孢子的形成。制备细菌类袍子，斜面培养基多采用碳源限量而氯源丰富的配方。

生产车间阶段中子制备在种子罐里进行。培养基采用容易被生产菌利用的营养成分如葡萄糖、玉米浆、无机盐等，且尽量接近发酵罐中的成分。培养物一般为菌丝体。

3．细菌、放线菌及霉菌常用的接种量分别是多少？

接种量主要根据发酵产物类型确定，一般来说，大多数抗生素发酵的最适接种量为7%—15%，有时可以增加到20%—25%。氨基酸、有机酸、溶剂发酵接种量一般为1%-5%。 4．什么是发酵级数？发酵级数对发酵有何影响？ 影响发酵级数的因素有哪些？ 什么情况下采用一级种子发酵？

发酵级数即种子扩大的级数，是指被种子需要扩大培养的次数。 发酵级数不够则种子量达不到工业发酵所需接种量的要求，太大又不利于简化生产工艺和生产控制，并且会增加染菌机会和种子罐生长异常而造成发酵波动。

影响发酵级数的因素有菌种生长特性、孢子发芽和生长速度及所采用的发酵罐容积等。

对于生长快的菌种比如谷氨酸棒状杆菌。

5．影响种子的质量的因素有哪些？ 可采取什么措施保证种子的质量？

影响因素：原材料质量、培养温度、湿度、通气和搅拌、斜面冷藏时间、培养基与pH等。

控制措施：定期进行菌种稳定性检查、提供种子培养的适宜环境（温度、培养基、通气量等）、每一步移种均进行无杂菌侵入检查。

6．在实验室种子的制备过程中，对于产孢子能力强的菌种应采取什么方式？对产孢子弱或孢子发芽慢的菌种有应采取何种方式？

对产孢子能力强的菌种，采取固体培养基培养孢子孢子可作为种子罐的种子；对产孢子弱或孢子发芽慢的菌种，可以采用摇瓶液体培养法，将孢子接入含液体种子培养基的摇瓶中恒温震荡培养，获得的菌丝可作为种子

第六章 ： 罗丹菊 生物技术0502班

1、微生物的发酵通常分为哪几个阶段？ 次级代谢产物通常在什么阶

段开始合成？

微生物的发酵通常分为延滞期、对数生长期、衰减期、稳定期（静止期）和衰亡期五个时期。次级代谢产物通常在稳定期开始合成。

2、 根据无抑制细胞生长动力学（Monod方程），试述?与Cs（基质浓度）之间的关系。

限制性底物的减少使微生物的生长速率减小，这里的Monod方程可以表示成：???maxCSKS?CS其中，KS是底物亲和常数，表示的是微生物

对该底物的亲和力。在分批培养的中后期，由于底物浓度的下降成为微生物生长的限制性因素，培养中前期比生长速率一直保持在很高的水平，直到底物浓度下降到KS水平，?迅速下降，最后跌倒零。（P89图6-4）

3、 获得所培养细胞的生物量，可以采用什么方法进行测定，试举2~3例进行说明。

微生物生物量的测定有计数、重量和生理指标等方法。计数法中有间接计数法和直接计数法。直接计数法例如细菌计数板和血球计数板；间接技术是通过一系列的稀释平板获得平均菌落数来进计算的。重量法是通过测量微生物的干重或者是湿重来得到微生物的生物量的。生理指标包括微生物的呼吸强度、耗氧量、酶活性、生物热等，因此我们可以利用特定的仪器例如瓦氏呼吸仪、微热量热计等设备来测定相应得指标，根据微生物在生长过程中伴随出现的这些指标测定微生物数量。 4、影响分批发酵过程中总产率的因素有哪一些？ 简述生产上提高发酵产率的有效方法。

发酵过程中的通气状况，PH控制情况，发酵液的性质，菌种自身的影响。

了解不同产物合成的动力学关系与微生物细胞生长动力学关系类型可以帮助我们采用不同的工艺来提高所需产物的产率：如果产物是微生物细胞本身，可以采用能支持最高生长量的培养条件；如果产物是初级代谢产物，可以设法延长与产物关联的对数生长期；如果产物是次级代谢物，可以缩短对数生长期，延长稳定期，或者降低对数期的生长速率；或采用二阶段培养（也称二步法培养，即第一阶段主要积累生物量，第二阶段合成次级代谢产物）,从而使次级代谢物大量积累。

5、 发酵操作方式可以分为分批、补料分批和连续发酵三种，试述三种培养方式的优缺点。

分批发酵的优点：①对温度的要求低，工艺操作简单；②比较容易解决杂菌污染和菌种退化的问题；③对营养物的利用效率较高，产物浓度也比连续发酵要高一些。

缺点：①人力、物力、动力消耗较大；②生产周期较长，由于分批发酵时菌体有一定的生长跪履，都要经历延滞期、对数生长期、稳定期和衰亡期，而且每批发酵都要经过菌种扩大发酵、设备冲洗、灭菌等阶段；③生产效率低，生产上常以体积生产率（以每小时每升发酵物中代谢产物的克数来表示）来计算效率，在分批发酵过程中，必须计算全过程的生产率，即时间不仅包括发酵时间，而且还包括放料、洗罐、加料、灭菌等时间。

连续发酵的优点：①在连续发酵达到稳态之后，其非生产时间要少许多，故其设备的利用率高、操作简单、产品质量较稳定；②对发酵设备以外的外围设备（如蒸汽锅炉、泵等）的利用率高，可以及时排除在发酵过程中产生的对发酵过程有害的物质。

缺点：①污染杂菌的问题，在连续发酵的过程中需要不断的向发酵系统供给无菌的新鲜空气和培养基，这大大增加了污染杂菌的可能性；②生产菌种的突变问题，微生物细胞的遗传物质DNA在复制的过程中出错的概率为百万分之一，但是，一旦连续培养系统的生产菌出现某一个细胞的突变，且突变的结果使得这一细胞获得高生长能力，那么它最终会取代系统中原来的生产菌株，使连续发酵过程失败。 补料分批发酵的优点：①通过控制底物初始浓度水平来消除高浓度底物对生长代谢的抑制作用或由于可被快速利用的碳源所引起的分解阻遏作用，并且能够使发酵对于溶解氧的需求保持在发酵罐通气能力范围之内；②避免某些培养基组分高浓度下对微生物的生长及代谢的抑制甚至毒副作用，可以延长发酵生产时间，特别是代谢产物的积累时间，提高发酵产量。

缺点：相对于分批发酵来说，污染杂菌的可能性要大一些。

6、 什么是菌体的比生长速率、产物比生成速率以及基质的比消耗速率？

比生长速率是菌体的生长速率与菌体的浓度的比值，而产物的比生成速率则是产物生成速率和所形成的产物的浓度的比值，基质的比消耗速率是基质的消耗速率跟基质的浓度的比值。

7、 什么是Monod方程？其使用条件是什么？请说明各个参数的意义。

KS?CSMonod方程是，它的使用条件是：当培养物中只有一种限制性基质而不存在其他生长因素的限制时。其中，?是微生物的比生长速率，?max是最大比生长速率， KS是底物亲和常数，表示的是微生物对该底物的亲和力，其数值相当于?处于?max的一半时的底物浓度， CS是限制性底物的浓度。

8、 什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？ 初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。通过初级代谢，能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或为生长提供能量，因此初级代谢产物，通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质的合成过程的某个环节上发生障碍，轻则引起生长停止，重则导致机体发生突变或死亡，是一种基本代谢类型。

次级代谢是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质，这一过程的产物，即为次级代谢产物。它们大多是分子结构比较复杂的化合物.根据其作用,可将其分为抗生素,激素,生物碱,毒素及维生素等类型。

9、 什么是连续培养？什么是连续培养的稀释率？ 连续培养是在培养的过程中在添加培养基的同时，从容器中放出等体积的发酵液，从而形成的一个连续生产的过程，即在发酵罐中所形成的新细胞数量与从发酵罐中流出的细胞数量相等。它又可以分为单级连续发酵和多级连续发酵。

将单位时间内连续流入发酵罐中的新鲜培养基体积与发酵罐内的培养液的总体积的比值称为稀释率。

10、恒化培养与恒浊培养各自有哪些特点？

连续培养系统被称为恒化器；通过控制补充的培养基的流速，使得发酵罐内发酵液中细胞浓度保持恒定，即将发酵液的浊度保持在某一窄小的范围内的发酵系统称为恒浊器。

现在广泛使用的是恒化器，因为它又明显优于恒浊器的地方，即保持稳态时不需要控制系统，但是在连续发酵时，采用恒浊器独特的优点是在发酵的早期避免细胞被完全洗出。

???maxCS

生物技术053班

聂斯做第七章1.2.和第八章第6题 田根根做第七章3.4题 尹江安做第七章567题

黄佳彬做第8.9.10题和第八章第8题 肖林做第七章11题和第八章1.2.7题 郑亮做3.4.5题

谢家钊做9.10.11.12题 陈旭峰做13.14.15.16题

1微生物生长中呼吸强度和摄氧率变化的一般规律及其影响因素各有哪些？ 答：在培养初期，呼吸强度Qo2逐渐增高，此时菌体浓度很低。在对数生长期初期呼吸强度达到最大值，即，但此时菌体浓度还较低，摄氧率并不高。随着细胞浓度的迅速增高，培养液的摄氧率也迅速增高，在对数生长期的后期达到最大值，此时呼吸强度低于最大值，菌体浓度也低于最大值。在对数生长期末，由于培养基中营养物质的消耗以及培养装置氧传递能力的限制，呼吸强度下降，虽然这时细胞浓度仍有增加甚至达到最大值，但是细胞活力已经下降，导致培养液的摄氧率下降。培养后期，因基质耗尽，细胞自溶，呼吸强度进一步下降，摄氧率也随着迅速下降，以上是呼吸强度和摄氧率变化的一般规律。

影响因素：微生物本身遗传特征的影响；培养基的成分和浓度；菌龄：一般幼龄菌生长旺盛，呼吸强度大，老菌生长慢，呼吸强度小；发酵条件；代谢类型。

2影响氧传递的因素有哪些？氧在传递过程中的传质阻力有哪些？

在氧的传递过程中，主要阻力在于气液间的传递过程。根据气液传递速率方程OTR＝KLa(C*-CL) 凡影响推动力C*-CL、比表面积a、和传递系数KL的因素都会影响氧传递速率，从而影响到供氧。

(1) 影响推动力的因素

温度，推动力随着发酵液温度的升高而下降。

溶质 a.电解质 在溶液中，由于发生盐析作用使氧的饱和溶解度降低，推动力随着发酵液中电解质浓度的增加而下降。

b.非电解质 氧的溶解度一般随着溶质浓度的增加而下降 c.混合溶液

溶剂：发酵过程中，通常使用的溶剂为水。由于氧在一些有机物中的溶解度比水中高，因此实际发酵过程中也可以通过合理添加有机溶剂来降低水的极性从而增加溶解氧的浓度。

氧分压：增加氧分压也能 通过提高氧的溶解度来增加氧传递的推动力。方法之一是提高空气总压，即增加罐压，相应的氧溶解度也得到提高。方法之二是保持空气总压不变，提高氧分压，即改变空气中氧的组分浓度，

如进行富氧通气，但此方法成本较高。 （2）影响KLa的因素

KLa与以下因素有关：

设备参数 发酵罐的形状结构、搅拌器、挡板、空气分布器等参数，

通常以搅拌器直径d作为基本参数。

操作条件 通气表观线速度Ws、搅拌转速N、搅拌功率Pw、发酵体

积V、液柱高度HL，通常以Ws，N作为基本参数。

发酵液性质 发酵液的密度 ，黏度，界面张力及扩散系数

(1) 操作条件的影响 搅拌的影响 通气的影响

（2）设备参数的影响 （3）发酵液性质的影响

表面活性剂 由于消泡用的油脂是具有亲水端和疏水端的表面活

性物质，加入发酵液后分布在气液界面，会增大传递阻力，使KL下降。

离子强度 在同一气液接解反应器中，相同的操作条件下，电解质溶

液的KLa比水大，而且随电解质浓度的增加，KLa也有较大的增加。

菌体浓度 菌体浓度的增加会使KLa变小

氧在传递过程中的传质阻力：

气膜传递阻力 气液界面的传递阻力 液膜传递阻力 液相传递阻力 细胞或细胞团表面的液膜阻力 固液界面传递阻力 细胞团内的传递阻力 细胞膜和细胞壁阻力 细胞内反应阻力

3.什么是临界饱和溶氧浓度，临界溶氧浓度以及氧饱和度？ Answer：

临界饱和溶氧浓度是指满足发酵微生物正常生长最大的溶解氧浓度，超过这一浓度则会影响微生物的正常生长。

临界溶氧浓度是指满足微生物呼吸的发酵液中最低溶氧浓度。在临界溶氧浓度以下，微生物的呼吸速率随溶解氧浓度降低而显著下降。

氧饱和度是之培养液中当前实际溶解的氧占其溶氧饱和状态下氧的比例。

4，影响微生物需氧的因素有哪些？如何调节摇瓶发酵的供氧水平？如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平？ Answer:

影响微生物需氧的因素有很多，包括微生物本身的遗传特征，其所处的培养基的成分和浓度，菌龄的大小，发酵的条件包括温度PH以及发酵过程中的一些有害代谢物的积累，最后还与微生物的代谢类型相联系。

对于摇瓶发酵，要改变其供氧水平，主要是通过改变摇床的摇动频率来实现的。

对于通气搅拌发酵，可以通过以下一些方式改变其供氧水平，比如改变通入的空气中氧气的浓度，改变通气速率，实际生产中更多的采用的是改变搅拌的转速。

5.写出发酵液中的体积氧传递方程？指出其中KLa的物理意义。 答： 氧的传递速率OTR为

OTR=KLa(C*-CL)

式中 OTR——单位体积培养液的氧传递速率，kmol/（m3·h）；

-1

KLa——以浓度差为推动力的体积溶氧系数，h； *

C——与气相中氧分压p到达平衡时氧的浓度，kmol/m3；

CL——液相中和汽、液界面处氧的浓度，kmol/m3。 KLa的物理意义：体积溶氧系数或体积传质系数。

6.测定KLa的方法有哪些？可以采取哪些措施调节发酵液中的KLa？

答：测定KLa的方法：亚硫酸盐氧化法、取样极谱法、物料衡算法、动态法、排气法、复膜电极法；通过改变设备参数、操作条件、发酵液性质均可调节发酵液中的KLa。

7.溶氧电极能够测定液体中溶氧浓度的原理是什么？影响溶氧电极测定的灵敏度和准确性的因素有哪些？ 答：

A. 化学法?原理：在样品中加入硫酸锰和碱性KI溶液，生成氢氧化锰，与溶解氧反应生成锰酸锰，再在反应液中加入H2SO4, 释放出游离的碘，然后用标准Na2S2O3液滴定。

MnSO4+2NaOH→ Mn(OH)2十Na2SO42Mn(OH)2+O2→MnO(OH)2↓

MnO(OH)2+Mn(OH)2→MnMnO3+2H2O

MnMnO3+3H2SO4+2KI→2MnSO4+I2+3H2O+H2SO4I2+Na2S2O3→2NaI十Na2S4O6

当样品中存在氧化还原性物质，测定结果会有偏差；当样品带有颜色时，会影响测定终点的判断，故不适合测定发酵液的溶氧浓度。

B.极谱法?原理：给浸在待测液体中的贵金属阴极和参考电极（阳极）加上直流电压，当电解电压固定在0.8V左右时，与阴极接触的液体中的溶解氧发生如下氧化还原反应而被消耗， 酸性时 O2+2H++2e→ H2O2 中性或碱性时 O2＋2H2O +2e → H2O2＋2OH－

阴极表面与液体的主体之间存在氧的浓度差，于是液体主体的溶解氧就会扩散到阴极的表面参加电极反应，使电路中维持一定的电流。当氧的扩散过程达到稳定状态时，扩散电流和溶解氧浓度成正比，即 i=KDLCL

?阴极表面极易被污染，影响重现性，所以一般采用滴汞电板作为阴极，阳极则可用甘汞电极。?如果样品中含有其他的氧化还原性物质会影响电极反应，从而影响到该法的准确性，使测定结果有误差。

C.溶氧电极法?溶氧电极类型：极谱型；原电池型

?原理：复膜氧电极测得的实际为氧从液相主体到阴极的扩散速率。当扩散过程达到稳定状态时，单位面积氧的扩散速率为：

no2=KL(PL-P1)=Km(P1-P2)=Ke(P2-Pc)=K(PL-Pc) 根据Faraday定律，原电池型氧电极的稳定电流为： i=4F· A· no2= 4F· A· K · (PL-Pc)=K’ ·PL

∴溶氧电极测定的实际是液体中的氧分压

8.氧从气相传递到液相的推动力是什么？并简述影响推动力的因素有哪些？ 答：氧从气相传递到液相的推动力是界面处氧的浓度与液体中氧浓度之差。影响推动力的因素有：（1）温度， 发酵液中的温度不同，氧的溶解度也不同，氧在水中的溶解度随温度的升高而降低，因此氧传递过程中的推动力将随发酵液温度的升高而下降。

（2）溶质， 在电解质溶液中，由于发生盐析作用使氧电饱和溶解度降低，故氧传递的推动力随着发酵液中电解质浓度的增加而下降。

（3）溶剂， 由于氧在一些有机物中的溶解度比水中高，因此实际发酵过程中也可以通过合理添加有机溶剂来降低水的极性从而增加溶解氧的浓度。 （4）氧分压， 增加氧分压也能通过提高氧的溶解度来增加氧传递的推动力。

9.什么是双膜理论

双膜理论是1923年由Lewis & Whitusan提出的。其基本论点是：

1．认为气、液两相接触的自由界面附近，分别存在着作层流流动的气膜和液膜，即在气相侧的气膜和液相侧的掖膜，如图4-2所示。气体必须以分子扩散的方式从气相主体连续通过此两层膜而进入液相主体。由于此两层膜在任何情况下均呈层流，放又称为层流膜。两相流动情况的改变仅影响膜的厚度，即如气体

的流速越大，气膜就越薄；同样，如液体的流 速越大，液膜也就越薄。

图 1 双膜模型

2．在气液两相界面上，两相的浓度总是互相平衡的，也即气膜与液膜中的传递速率总是相等的。故在界面上不再存在传递阻力。

3．气体传递过程可看作由四个阶段组成。第一阶段，气体通过气相全体抵达气、液界面；第二阶段，气体通过界面上气相一侧的气膜；第三阶段，气体通过界面上液膜一侧的液膜；最后阶段，是气体向液相主体的扩散。每一个传递阶段都包含一个有限的时间增量，但是，其中某一阶段所需的时间往往比其他阶段长好多，以致在整个传递过程中，其余阶段的速率可以忽略不计。给定条件下传递时间最长的阶段称为速率控制阶段，整个气体传递过程的速率可以只按速率控制阶段的速率计算。

10.为何氧容易成为好氧发酵的限制性因素？

答：氧是需氧微生物生长所必需的。氧往往容易成为控制因素，是因为氧在水中

的溶解度很低，培养基因含有大量的有机和无机物质，氧的溶解度比水中还要更低。在对数生长期即使发酵液中的氧浓度达到饱和，若此时终止供氧，发酵液中的溶氧可在几分钟内全部耗尽，使溶氧成为控制因素。

11．影响微生物耗氧速率的因素有哪些？ 答：耗氧速率是指单位体积培养液在单位时间内的耗氧量。微生物耗氧速率受到以下因素的影响和制约

（1） 微生物本身遗传特征的影响 不同种类微生物的耗氧量不同，同一微生物

随其菌龄和培养条件不同而耗氧量有差别；菌体生长和形成代谢产物时的耗氧量也往往不同；培养基营养丰富的发酵过程，耗氧量也大。

（2） 培养基的成分和浓度 培养基的成分尤其是碳源种类对细胞的耗氧量有

很大影响，耗氧速率由大到小依次为，油脂或烃类>葡萄糖>蔗糖>乳糖。 （3） 菌龄 一般幼龄菌生长旺盛，呼吸强度大，耗氧速率大，而老龄菌生长

慢，呼吸强度和耗氧速率都较小。

（4） 发酵条件 pH、温度通过对酶活性的影响而影响菌体细胞的耗氧，而且

温度还影响发酵液中的溶氧浓度，温度增高溶氧浓度下降。此外，一些有害代谢产物的积累也会抑制细胞的呼吸。

（5） 代谢类型 若产物是通过TCA循环获取的，则呼吸强度高，耗氧量大；

若产物是通过糖酵解途径获取的，则呼吸强度低，耗氧量小。 第八章

1．用于在线检测的传感器必须符合哪些要求？ 答：用于在线检测的传感器首先在功能上要满足检测要求，要确保该仪器不会增加染菌的机会，且置于发酵罐内的探头必需能耐高温、高压蒸汽灭菌，还要能有效克服探头表面被微生物堵塞导致测量失败的问题，对于最后一个问题，目前的解决方法是使用探头可伸缩的装置。

2．发酵过程的参数检测有何意义？生产中主要检测的参数有哪些？

答：对发酵过程中的参数进行检测，可以实时掌握发酵生产的情况，帮助人们有效地控制微生物生长和代谢产物的发酵生产，不断提高发酵水平。

生产中主要检测的参数分为直接状态参数和间接状态参数。直接状态参数是指能直接反映发酵过程中微生物生理代谢状况的参数，如pH、DO、溶解CO2、尾气O2、尾气CO2、粘度等。间接状态参数是指那些采用直接状态参数计算求得的参数，如比生长速率（u）、摄氧率（OUR）、CO2释放率（CER）、呼吸商（RQ）、氧得率系数（YX/O）、氧体积传质速率（KLa）等。

3答：直接参数是指能直接反应发酵过程中微生物生理代谢状况的参数，如pH、DO（溶氧）、溶解CO2、黏度、尾气O2等。

间接参数是指那些采用直接参数计算求得的参数，如比生长速率、摄氧率、呼吸商、氧得率系数、氧体积传质速率等。

4答：CO2的测量用红外分析仪，红外线气体分析仪,是利用红外线进行气体分析\它基于待分析组分的浓度不同,吸收的辐射能不同,剩下的辐射能使得检测器里的温度升高不同,动片薄膜两边所受的压力不同,从而产生一个电容检测器的电信号\这样,就可间接测量出待分析组分的浓度\根据红外辐射在气体中的吸收带的不同，可以对气体成分进行分析。二氧化碳对于波长为2.7μm、4.33μm和14.5μm红外光吸收相当强烈，并且吸收谱相当的宽，即存在吸收带。根据实验分析，

只有4.33μm吸收带不受大气中其他成分影响，因此可以利用这个吸收带来判别大气中的CO2的含量。

氧气测量用热磁氧分析仪，其原理是在非均匀强磁场中悬挂有哑铃形磁敏元件，氧分子因强顺磁性被磁化改变磁场强度，产生一排斥力矩促使哑铃偏转，光电系统检测偏转角并转换成电信号。输出电流的信号正比于被测气样中的含量，且呈严格的线性关系。

5答：因为发酵过程中，随着菌体对培养基的利用以及机械搅拌的作用，将产生一定的热量，同时因罐壁散热，通气及水分蒸发等也带走部分热量，所以发酵过程中温度会变化。

发酵热是指发酵过程中所产生的净热量，Q发酵=Q生物+Q搅拌+Q通气-Q蒸发-Q辐射

6温度对发酵有哪些影响？发酵过程温度的选择有什么依据？ 温度对发酵的影响：

温度对微生物生长的影响：温度对微生物的影响，不仅表现在对菌体表面的作用，而且因热平衡的关系，热传递到菌体内部，对菌体内部的结构物质都产生影响。 一方面，在微生物最适温度范围内，生长速率随着温度升高而增加，当超过最适温度时，生长速率将随温度增加而下降。另一方面，不同生长阶段的微生物对温度的反应不同，处于延迟期的细菌对温度的影响十分敏感。 温度对基质消耗的影响 温度对产物合成的影响：温度直接影响过程中的各种反应速率外，还通过改变发酵液的物理性质来影响产物的合成；温度影响生物合成的方向。

发酵过程中最适温度的选择：不同的菌种、不同培养条件以及不同的生长阶段，最适温度会有所不同。

（1） 二阶段发酵 最适合菌体生长的温度不一定适合发酵产物的合成，故在发

酵中建立二阶段发酵工艺。

（2） 其它发酵条件 在通气条件较差情况下，最适发酵温度通常选择比正常良

好通气条件的发酵温度低一些。由于较低温度下，氧溶解度大一些，菌的生长速率则小些，从而防止因通气不足可能造成的代谢异常。 （3） 变温培养 为了获得不同的发酵产物

7．在微生物培养过程中，引起pH改变的原因有哪些？pH对发酵的影响表现在哪些方面？

答：在发酵过程中，pH是动态变化的，这与微生物的代谢活动及培养基性质密切相关。一方面，微生物通过代谢活动分泌有机酸如乳酸、乙酸、柠檬酸等或一些碱性物质，从而导致发酵环境的pH变化；另一方面，微生物通过利用发酵培养基中的生理酸性盐或生理碱性盐从而引起发酵环境的pH变化。

发酵液pH改变将对发酵产生很大的影响：

（1） 会导致微生物细胞原生质体膜的电荷发生改变。这种电荷的改变会引起原

生质体膜对个别离子渗透性的改变，从而影响微生物对培养基中营养物质的吸收及代谢产物的分泌，妨碍新陈代谢的正常进行。 （2） PH变化会影响菌体代谢方向 （3） pH变化对代谢产物合成的影响

8在实际生产中如何通过实验确定发酵的最佳pH？发酵过程的pH控

制可以采用哪些措施？ 答：选择最适发酵pH的准则是获得最大比生产速率和适合的菌体量，以获得最高产量，所以在实验中我们可以通过测定平均得率系数来确定最佳ph，例如以利福霉素为例：当pH＝7.0时，平均得率系数最大，在破pH＝6.5时其为最小值，故pH＝7.0是生产利福霉素的最佳pH。

发酵过程的pH控制有一下措施：

1. 2. 3. 4. 5.

配制合适的培养基，调节培养基初始pH至合适范围并使其有很好的缓冲能力。 培养过程中加入非营养基质的酸碱调节剂，如CaCO3等防止pH过度下降。 培养过程中加入基质酸碱调节剂，如氨水等。 加生理酸性或碱性盐基质，通过代谢调节pH。

将pH控制与代谢调节结合起来，通过补料来控制pH。

在实际生产过程中，一般可以选取其中一种或几种方法，并结合pH的在线检测情况对pH进行有效控制，以保证pH长期处于合适的范围。

9发酵过程糖代谢、氮代谢有什么规律？

糖代谢一般都按照三羧酸循环进行,即各种糖类物质先分解成葡萄糖,然后从葡萄糖开始进入TCA循环,到生成丙酮酸,再到柠檬酸循环,中间各种代谢产物都可以作为一些脂类,蛋白质类等合成的中间物. 有氧条件下，丙酮酸进入线粒体氧化脱羧转变为乙酰辅酶A，同时产生1分子NADH+。乙酰辅酶A进入三羧酸循环，最后氧化为CO2和H2O。 在厌氧条件下，可生成乳酸和乙醇。同时NAD+得到再生，使酵解过程持续进行.在发酵过程中还存在迟效碳源和速效碳源之分;迟效碳源一般是在发酵过程中让菌体产生代谢产物是发挥作用,而速效碳源是为了使微生物能够大量快速地繁殖而用的.供给微生物的培养基中不同的C/N比就产生不同的影响.当C/N林大时,是为微生物的繁殖,当C/N比相当小点时是为了生产代谢产物,如生产氨基酸.

10．发酵过程为什么要补料？

基质的种类和浓度直接影响到菌体的代谢变化和产物的形成,在实际发酵过程中基质的浓度主要依靠补料来维持,以达到如下目的:

解除基质过浓的抑制; 解除产物的反馈抑制; 解除分解代谢物阻遏作用;

避免因一次性投糖过多造成细胞大量生长,耗氧过多而造成波谷现象; 在生产上补料还经常作为纠正异常发酵的一个重要手段.

11．机械搅拌发酵罐中，搅拌器作用是什么？搅拌转速的高低对不同种类微生物的生长，代谢有何影响？ 作用：

1打碎气泡，增加气液接触面积

2产生涡流，延长气泡在液体中的停留时间

3造成湍流，减小气泡外滞流液膜的厚度

4动量传递，有利于混合及固体物料保持悬浮状态

转速高,有利于氧的溶解,可以促进好氧微生物的生长,但对非好氧类微生物会有不利影响;反之则然.对于黏度大，菌丝易结团的非牛顿型发酵液，以采用大叶径、低转速、多组搅拌器较好；对于黏度小，菌体易分散均匀的牛顿型发酵液，以采用小叶径、高转速较好。

12发酵中泡沫形成的原因是什么？泡沫对发酵有哪些影响？

原因：在发酵过程中因通气搅拌与发酵产生的CO2 以及发酵液中糖、蛋白质和代谢物等稳定泡沫的物质产生。

影响：1降低发酵罐的装料系数。发酵罐的装料系数一般取0.7(料液体积/发酵罐容积)左右,通常充满余下空间的泡沫约占所需培养基的10%,且其成分也不完全与主体培养基相同.

2增加菌群的非均一性。由于泡沫高低的变化和处在不同生长周期的微生物随泡沫漂浮或黏附在罐壁上,使这部分菌体有时在气相环境中生长,引起菌的分化甚至自溶,从而影响了菌群的均一性.

3增加了污染杂菌的机会。发酵液溅到轴封等处,容易染菌

4大量起泡如果控制控制不及时会引起”逃液”会导致产物的流失.

5消泡剂的加入有时会影响发酵产量或给下游分离纯化与精制工序带来麻烦

13.泡沫的控制方法可分哪两大类?请简述之

答：泡沫的控制方法可分为：机械消泡和消泡剂消泡两大类。

（1） 机械消泡：借助机械搅拌起到破碎气泡消除泡沫的作用。

（2） 消泡剂消泡：在工业发酵过程中，通常利用添加消泡剂的方式来消除

泡沫。

14对消泡剂有哪些要求?常用的消泡剂有哪几类?对于黏稠的发酵液应选什么样的消泡剂?对于较稀的发酵液又应选什么样的消泡剂?植物油的消泡机理是什么? 答：消泡剂必须有符合以下要求：

（1） 消泡剂必须是表面活性剂，且具有较低的表面张力，消泡作用迅速，

效率高。

（2） 消泡剂对气液界面的散布系数必须足够大，才能迅速发挥它的消泡活

性，这就要求消泡剂具有一定的亲水性。

（3） 消泡剂在水中的溶解度较小，以保持其持久的消泡或抑泡性能。 （4） 对发酵过程无毒，对人、畜无害，不被微生物同化，对菌体生长和代

谢无影响，不影响产物的提取和产品质量。

（5） 不干扰溶氧、PH等测定仪器的使用。 （6） 消泡剂来源方便，价格便宜。

常用的消泡剂有：天然油脂类、聚醚类、高级醇类、和硅树脂类。

对于黏稠的发酵液应选亲水性好的、具有较低表面张力、在介质中容易铺展的消泡剂。

对于较稀的发酵液应选具有较低表面张力、在水中溶解度小的、可持久利用的消泡剂。

植物油的消泡机理是：植物油借助其低表面张力的作用自发进入液膜内并在界面上迅速铺展、分散，进而改变液膜的界面性能，最终导致泡沫的破裂。

15准确判断发酵终点有什么好处?依据哪些参数来判断?

答：准确判断发酵终点可以提高产品质量和经济效益，依据最大比生长速率，放罐修检工作时间，洗罐、配料和灭菌时间，生长停滞时间，菌体起始浓度，放罐菌体浓度等参数来判断。

16高密度培养的意义是什么?高密度培养的措施有哪些? 答：高密度培养的意义是：在保持菌体最佳状态的情况下，使菌体量达到最大值，从而提高产量，达到高效生产的目的。

高密度发酵的措施有：

（1）使用最低合成培养基以便进行准确的培养基设计和计算生长得率，这有助于避免引入对细胞生长不利的养分限制；

（2）细胞生长速率要优化，使得碳源能充分利用并获得较高的产率，用养分流加来限制菌的生长速率还能控制培养物对氧的需求和产热速率；

（3）可用碳源作为限制性养分，因为其用量比其他养分大且易控制，为了能得到最大的细胞浓度和减轻连续恒化培养所带来的菌种不稳定等问题，宜采用补料分批发酵来实现高密度培养。

生物技术0504

十（胡艳芳）十一（帕孜来提、杨冬梅、杨晓芳）十二（张琦）

第十章

1、利用基因工程菌生产有哪些特点和优势？常用的宿主菌有哪 些？

答：基因工程菌利用现代生物技术，以细胞外进行DNA拼接、重组技术为基础以人们可控制的方式来分离和操作特定的基因，能创造新的物种，赋予微生物新的机能，使微生物生产出自身本来不能合成的新物质，或者增强它原有的合成能力，大大提升了发酵工业的技术水平，并带来可观的经济收入。常用的宿主菌有大肠杆菌和酿酒酵母。

2、重组菌基因不稳定性的原因是什么？

答：重组质粒引入宿主后引起宿主细胞和重组质粒的相互作用，基因工程菌所处的环境条件对质粒的稳定性和表达效率影响很大，可能导致重组DNA分子某一区域发生缺失、重排或修饰，或者整个重组DNA分子不稳定，从而使部分重组DNA分子子代细胞不带质粒。这些环境因素如培养基组成，培养基温度，菌体比生长速率等影响很大。

3、基因工程菌高效表达的障碍是什么？

答：选择适当的表达载体、外源基因不能含内含子、 外源基因与表达载体连接后必须形成正确的阅读框。

4、重组菌与传统微生物在产物表达上有什么区别？ 答：重组菌中外源基因在细胞中的表达形式多样，原核中主要有：非融合蛋白表达，融合蛋白表达，分泌型蛋白表达，包涵体等。非融合蛋白表达可直接产生天然的外源蛋白，便于产物的加工处理，但易被细菌细胞内的蛋白酶所降解。融合蛋白可获得高效表达，但后处理加工比较麻烦。分泌表达可提高外源蛋白的表达水平和对产物的纯化。包涵体的形成有利于外源蛋白的高水平表达，可防止蛋白酶对外源蛋白的降解，并避免外源蛋白对宿主细胞的毒害作用。

5、大肠杆菌与酵母作为宿主菌各有什么特点？

答：原核生物的大肠杆菌生长迅速，极易培养，能在廉价的培养基中生长，其遗传学及分子生物学背景十分清楚。

酵母菌是研究基因表达调控最有效的单细胞真核生物，其基因组小，仅为大肠杆菌的4倍，生长繁殖迅速，容易培养，不产生有害物质，其遗传学及分子生物学背景十分清楚，基因工程操作方便。

6、重组菌与传统菌在发酵过程控制中有哪些异同点？

答： 区别：基因工程菌是高密度发酵，其发酵过程进行控制的关键在于宿主的生理遗传特性影响外源基因的表达，同时外源基因的表达又影响宿主的生长特性。重组大肠杆菌的高密度、高表达的过程控制中研究糖耗速率、补料速率与重组菌的生长、表达的关系，温度、微量元素对质粒稳定性、基质运输、外源蛋白的可溶性，使外源蛋白的表达量大大提高。

相同点：发酵过程中影响发酵的因素一样，同样要考虑发酵设备的选择，发酵培养基的选择，培养方式的选择，溶氧的控制，温度的影响和控制，pH的影响和控制等。

7、重组大肠杆菌的诱导因子有哪些？重组酵母的诱导因子有哪些？

重组大肠杆菌的诱导因子有：Lac、Trp以及PL 、PR等。 重组酵母的诱导因子有：CMV、RSV、SV40等

第十一章

1。发酵产物提取精制过程可分为哪几大部分？在设计工艺流程前，必须考虑哪些因素？

答：发酵产物提取精制过程大致可分为两个阶段:产物的粗分离阶段和纯化精制阶段。

在设计工艺前必须考虑根据具体情况来分别确定单元操作和多个单元操作的确定，分离纯化步骤尽可能少，成本低，无环境污染等因素。

2。凝聚和絮凝的区别是什么？常用的絮凝剂有哪些？

答：凝聚是在电解质中异电离子的作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，从而相互碰撞而产生的现象。而徐凝是高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上产生架桥连接时形成的絮团。常用的絮凝剂有聚合铝盐，聚合铁盐，明胶，几丁质，脱乙酰几丁质，海藻酸类，多糖类胶黏物，聚丙烯酰胺类衍生物等。

3。影响发酵液过滤分离的因素有哪些？如何提高过滤效率？

答：影响因素有，过滤速率即菌种，发酵条件等；发酵终点时间的选择；过滤器和过滤介质的选择；还受无菌和负载量的要求，水的平衡要求等因素。提高过滤效率就要设法改善过滤性能，适当降低滤饼的比阻值，提高过滤速率，正确选择发酵终点时间。

4。比较沉降与离心的异同，常用的离心沉降设备有哪些？

答：相同点：分离的对象都是非均相混合液。

异同点：作用力不同。离心操作利用惯性力而沉降操作的作用力可以是离心力也可以是重力。常用的离心沉降设备有碟式人工排渣分离机和螺旋卸料沉降离心机等。

5。 简述细胞破碎的意义，细胞破碎的方法大致可分为几类？如何检测细胞的破碎程度？

答：有许多发酵产物都位于微生物细胞内，如谷胱甘肽，虾青素，花生四烯酸以及一些基因工程产物如胰岛素，干扰素，生长激素等都是胞内物质，分离提取这些产物时必须将细胞破壁，使产物释放，才能进一步提取和纯化。细胞破碎的方法大致可分为三类:物理法（高压匀浆破碎法，高速珠磨法，超声破碎），化学法(化学渗透法)，生物酶溶法。

最常用的检测细胞破碎效果的方法是通过显微镜直接观察。如用各种染色法

对细胞染色后则更为方便。

6。何谓膜分离？微滤和超滤有何区别？反渗透和透析有何区别？

答：膜分离是指利用具有一定选择透过特性的过滤介质（高分子薄膜），将不同大小，不同形状和不同特性的物质颗粒和分子进行分离的技术。 超滤和微滤都利用膜的筛分性质，以压差为传质推动力。但超滤过程中的膜孔径为0.001～0.05微米而微滤的膜孔经为0.05～10微米，从而操作压力比超滤更小。透析膜的孔径一般比反渗透的孔径大。透析膜一般制作成管状而反渗透膜没有。

7.工业生产中,常用两步盐析法纯化酶蛋白,即第一步用25%~30%饱和度的硫酸铵去除杂质,第二步用55%~60%饱和度的硫酸铵沉淀酶蛋白,试问0摄氏度和25摄氏度时,1.5t酶的粗提液需加多少千克固体硫酸铵才能使其达到25%的饱和度?再加多少千克固体硫酸铵才能使其达到55%的饱和度? 解:这1.5t酶的粗提液的密度可看作是1000g/L。 在25摄氏度时:

由公式g=[541(S2-S1)]/(100-0.3 S2)得： m1=1500*1.3535=2030.3g m2=1500*1.625=2438.52g

8.在生物产品的分离纯化中,物理吸附和化学吸附有何区别?常见的吸附剂有哪些?

答:(1)

A. 物理吸附是依靠吸附剂与溶剂之间的分子间力进行吸附的,而化学吸

附是吸附剂表面活性点与溶质之间发生化学结合产生电子转移或分子与表面共用电子对而形成的。

B. 物理吸附中的吸附热小，而化学吸附中吸附热大。

C. 物理吸附中，被吸附的溶质易脱落(只需改变某些物理条件)而化学吸

附不易脱落,需要添加化学洗脱剂.

(2)常用的化学吸附剂有 :活性炭,硅胶,氧化铝,羟基磷灰石,聚丙烯酰胺。 9.什么是萃取过程？影响溶剂萃取的因素有哪些？ 答：（1）利用溶质在互不相溶的两相溶剂之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法叫做萃取。萃取分离技术是发酵工业中常用的一种提取方法和混合物粗分离的单元操作。 （2）影响因素：

A.萃取剂的选择性和选择性系数；B.萃取剂和稀释剂的互溶度；C.萃取剂回收的难易程度。

10.何谓双水相萃取？常见的双水相构成体系有哪些？ 答：（1）利用亲水性高分子聚合物水溶液的双水性性质进行物质分离的方法称为双水相萃取技术。

（2）常见的萃取体系有：聚乙二醇/葡聚糖；聚丙二醇/聚乙二醇；甲基纤维素/葡聚糖。

11.何谓超临界流体萃取?其特点有哪些?

超临界流体萃取在临界温度和临界压力以上的范围内,物质状态处于气体和液体之间,可作为溶剂进行萃取,分离单体.

特点为溶剂具有类似气体的较强的穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度,具有良好的溶剂特性.

？12.试设计利用离子交换技术分离一种含等电点分别为4.0,6.0,7.5和9.0的蛋白质混合液的方案,并简介理由(不必考虑蛋白质的稳定性). 用强酸性离子交换剂,洗脱等电点为4.0的蛋白质 用弱酸性离子交换剂,洗脱等电点为6.0的蛋白质 用强碱性离子交换剂,洗脱等电点为9.0的蛋白质 用弱碱性离子交换剂,洗脱等电点为7.5的蛋白质

13.凝胶过滤分离生物大分子物质的机理是什么?相对分子质量为8万和10万的蛋白质能否在Sephadex G-75柱中分开?为什么?

机理是分子量大的生物分子由于不能进入或不能完全进入凝胶内部的网状孔，沿着凝胶颗粒间的空隙或大的网状孔通过，大分子相对于小分子迁移的路径近，在柱内停留时间短，保留值最小，所以在色谱过程中迁移率最快，走在小分子的前面，先从色谱柱中流出。

相对分子质量为8万和10万的蛋白质不能在Sephadex G-75柱中分开，因为Sephadex G-75表示凝胶吸水量为7.5，孔径小于8和10，故不能将它们分离。

14.亲和吸附的原理和特点是什么?

亲和吸附剂是亲和色谱的关键步骤之一。它包括基质和配体的选择、基质的活化、配体与基质的偶联等等。采用的吸附剂为粒径小，内表面积大且蛋白质可迅速扩散至颗粒内固定化配基处。

15.沉淀与结晶有何区别?影响结晶生成的因素有哪些? 结晶是使溶质呈晶态从溶液中析出的过程; 沉淀是表示一个新的凝结相的形成过程.

影响结晶生成的因素有:过饱和率,温度,黏度,搅拌,冷却速度,PH和等电点以及晶种等.

16.冷冻干燥的原理是什么?它在生物产品干燥中有何重要意义?

冷冻干燥的原理是先将物料冷冻至冰点以下,使水分结冰,然后在较高的真空条件下,使冰直接升华为水蒸气而除去.

意义为适宜于具有生理活性的生物大分子和酶制剂,维生素及抗生素等热敏发酵产物的干燥.

第十二章

1、 什么是清洁生产？为什么要清洁生产？

清洁生产是一种新的创造性思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。 因为清洁生产可以对产品和产品的生产过程采用预防污染的策略来削减或消灭污染物的产生，从而满足生产可持续发展的需要。 2、 清洁生产与末端治理有何不同？

1、末端治理没有将污染控制与生产过程控制秘结结合起来，资源和能源不

能在舌根年产过程中得到充分利用，而清洁生产对产品和生产过程储蓄运用整体预防的环境保护策略。

2、末端治理对污染物产生后在进行处理，处理设施基建投资大，运行费用

高，而清洁生产是使污染物产生量、流失量和治理量达到最小，使资源充分利用。

3、 清洁生产的实现途径有哪些？

1、强化内部管理。在实施过程中强化内部管理是十分重要的，生产过程、

原料贮存、设备维修和废物处置各个环节都可以强化管理，这是一种经济、易行的做法。

2、加快工艺技术改革。通过工艺改革可以预防废物产生、增加产品产量和

收率，提高产品质量，减少元才来和能源消耗。 3、综合利用废弃物。 4、 请举例说明如何在发酵生产中进行清洁生产？

以啤酒生产行业为例说明。

通过清洁生产审计、整改方案的实施，提高企业的整体素质，完善了企业的管理制度，促进了生产工艺技术的进步，提高了产品的质量，增加了产品附加值，减轻了生产工艺过程中污染物的排放，取得了明显的经济效益和环境效益，具体表现在以下方面。

A、严格原料的管理，避免原料的损失，提高原料的质量。

B、优化工艺路线，调整工艺参数，使能源、原料、辅料等得到节约。

C、针对生产工艺过程中所产生污染物的合理处理，有效的增加了物质的再利用率。下面为生产工艺及污染物产出流程图：

麦芽、大米 糖化 发酵 过滤 罐装 啤酒

废水

麦糟 废弃酵母 污水处理站

回收 回收

重油 锅炉 烟囱 SO2、烟尘、废气

主要污染物处理流程图：

废水 粗细筛分机 调节池 均质调节池

污泥

接触沉淀池 二次沉淀池 接触氧化池 厌氧反应池 出水

作为肥料等 污泥干化 低含硫量重油 锅炉处理 烟囱排放 达到标准

通过上的措施，使废水中的COD、 BOD5 SS含量达到排放要求，提高了利用率，减少了废水的排放量。

D、为创造一个有利于微生物控制的良好厂区环境和生产现场环境，公司在厂房设计以及工艺布局的论证时均严格按照近于制药行业要求的生产环境进行设计，即按“清洁生产”要求精心设计。

E、这里要着重提一下纯生啤酒的清洁化生产。纯生啤酒生产技术是建立在对微生物生态深入认识的基础上，国际上经过十几年的研究和实践，通过不断完善提高啤酒酿造设备水平，优化啤酒生产工艺流程，减少微生物污染传播机会，创造一个无菌酿造、无菌过滤、无菌包装的生产环境。

推行清洁生产是企业实现可持续发展自身要求的技术条件，实现清洁生产是一个各企业的责任。现在我国的啤酒行业从原料的生产、产品的研制开发、工艺技术的优化等，均形成了一个完整的体系。在啤酒行业竞争异常激烈的今天，在不断的完善企业自身的管理，提高产品的质量，使清洁生产的模式与规范渗透到生产的各道工序与理念上来。

生物技术055班

第十四章 发酵经济学

生技0505孙汉资 黄文明

1、 影响发酵产品成本的主要因素有哪些。

答：从生产角度上看，包括菌株性能、培养基成分、无菌空气用量、搅拌功率、发酵生产方式、发酵产物的分离纯化、发酵规模及三废的综合利用与循环使用等方面。

2、 如何从分离纯化的角度降低产品的生产成本。

答：首先要考虑产物得率，这是衡量分离效果的最主要的指标，提高产物最终回收率可以降低成本。除此之外，工艺要简单、耗费要低，并保证提纯后纯度高且收得率高。

3、 发酵过程中如何进行经济学方面的评价。 答：对发酵过程中经济学方面的评价主要包括：

<1>.产物浓度：一定情况下可以代表菌种和发酵水平的高低，代表企业的生产技术水平。产物浓度越高，提取收得率也相应高，可以减轻产品提取与分离工序的操作负荷，节省能源。

<2>.生产效率：包括发酵过程的生产速率和发酵设备的生产能力，

生产效率越高，固定成本的效益也就越高，选择优良的菌株、合理的生产工艺和设备可以有效提高经济效益。 <3>.基质转化率：指的是发酵工艺中所使用的主要基质转化为发酵产物的得率，是原材料成本效益的指示值。

<4>. 单位产品的能耗：包括水、电、汽的总消耗量 除考虑这几部分外，还要涉及其他与经济学增和评价的相关指标如投资利润率，内部收益等。 4、 举例说明，如何通过综合考虑，全面降低发酵产品的生产成本。 答：举例：多烯脂肪酸的发酵生产。首先在菌种方面，须选用环境耐受性强、产量高、对高密度培养适应性好的菌种；其次，在底物方面，须综合考虑成本与产率的关系，选用最优化的方案；提纯方面，采用机械压榨的方法，并尽量降低损失；培养时，提高罐内菌体的密度以提高产量，并注意菌体的生长与老化；三废处理方面，尽量回收利用废的料液，防止污染环境，并保证生产过程中不接触有毒的有机物质，保证产品质量。