发酵原理

1发酵原理1绪论发酵通过微生物的生长繁殖和代谢活动产生和积累人们所需要的产品的生物反应过程发酵工业特点1发酵过程一般是在常温常压下进行的生化反应反应安全要求条件较简单2可用较廉价原料生产较高价值产品3反应专一性强4能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰5发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要6菌种是关键7发酵生产不受地理气候季节等自然条件限制2发酵工业用菌种自然界中分离菌种的一般过程查阅资料采样预处理富集培养纯种分离生产性能测定选育方法自然选育诱变选育原生质体融合杂交育种分子育种菌种保藏原理根据微生物的生理生化特点人工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干燥低温缺氧寡营养保藏方法斜面低温保藏法矿油封藏法液体石蜡保藏法真空冷冻干燥法液氮超低温保藏法沙土管干燥保藏法穿刺保藏法微生物衰退原因自发突变的结果基因突变内因传代过多外因菌种复壮确保或恢复菌种优良性能的措施防衰措施1保证菌种的纯培养2严格控制传代次数3用适宜菌龄的菌种4用适宜培养条件及保藏条件复壮措施1纯种分离2通过寄主体进行复壮3淘汰已衰退个体3发酵培养基发酵培养基作用1满足菌体的生长2促进产物的形成培养基类型按纯度化学合成天然半合成2按物态固体液体半固体按用途孢子种子发酵发酵培养基要求培养基能够满足产物最经济的合成发酵后所形成的副产物尽可能的少培养基的原料应因地制宜价格低廉且性能稳定资源丰富便于采购运输适合大规模储藏能保证生产上的供应所选用的培养基应能满足总体工艺的要求如不应该影响通气提取纯化及废物处理等培养基组分C源糖类油脂有机酸正烷烃N源有机玉米浆鱼粉酵母膏花生饼粉黄豆饼粉棉子饼粉玉米蛋白粉蛋白胨蚕蛹粉尿素废菌丝体和酒糟无机硫酸铵硝酸铵硝酸钠生理酸性盐无机氮源被菌体作为氮源利用后培养液中就留下了酸性或碱性物质这种经微生物生理作用代谢后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质如硫酸胺正确使用生理酸碱性物质对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用生理碱性盐若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质如硝酸钠无机盐微量元素生长因子凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质如氨基酸嘌呤嘧啶维生素等均称生长因子前体某些化合物加入到发酵培养基中能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去而其自身的结构并没有多大变化但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高产物促进物非细胞生长所必须的营养物又非前体但加入后却能提高产量的添加剂如链霉素生产加巴比妥赖氨酸生产加红霉素等如加入微量的九二O可以促进某些放线菌的生长缩短发酵周期提高抗生素的产量因此起到生长因素的作用还有在四环素发酵中加入硫氰化苄菌体呼吸强糖代谢快而抗生素合成受阻所以降低菌体呼吸产量就会提高培养基设计步骤根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题初步确定可能的培养基成分通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分当培养基成分确定后剩下的问题就是各成分最适的浓度由于培养基成分很多为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法4发酵无菌技术染菌除生产菌以外还有其他杂菌生长繁殖染菌时间用无菌检测法确准的污染时间不是杂菌窜入培养液的时间3不同时期染菌对发酵的影响种子培养期染菌灭菌后弃去发酵前期染菌降低T调整补料量调pH缩短发酵周期培养基消耗不多可重新灭菌重新接种发酵中期染菌严重干扰菌的代谢降温培养减少补料密切注意代谢变化发酵单位达一定量可提前放罐抗生素生产中可将高单位发酵液输入染菌罐发酵后期染菌已积累大量产物一般影响不大可适当提前放罐染菌原因设备渗漏或死角空气带菌种子带菌灭菌不彻底技术管理不善热阻微生物对热的抵抗力称为热阻可用比死亡速率常数k的倒数来表示对数残留定律高温短时灭菌的机理营养物破坏T1T2T2T1k2k1因此高温下微生物死亡速率大于培养基成分破坏速率4影响培养基灭菌因素培养基被污染程度灭菌温度灭菌时间培养基灭菌所要达到的程度其他因素培养基成分培养基物理状态pH分批灭菌将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中用蒸汽加热达到预定温度后维持一定时间连续灭菌将配制好的培养基向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热保温和冷却等灭菌操作过程又称连消连续灭菌的优缺点优点1可采用高温短时灭菌营养成分破坏少蒸汽平稳有利于提高发酵产率2发酵罐利用率高3蒸汽负荷均衡4采用板式换热器可节约大量能量5适宜采用自动控制劳动强度小6可实现耐热性物料和不耐热性物料在不同温度下分开灭菌减少营养成分破坏缺点1对小型罐无优势不方便对设备要求高2蒸汽波动时对灭菌不彻底3培养基会有固体颗粒或较多泡沫以分批灭菌为好防止灭菌不彻底无菌空气通过除菌处理使空气中含菌量降低到一个极低的百分数从而能控制发酵污染至极小机会此空气称空气除菌方法辐射灭菌UV等加热除菌静电除菌过滤除菌介质过滤除菌机理惯性撞击作用拦截滞留作用布朗扩散作用静电吸附作用重力沉降作用过滤除菌流程及其相应作用5该流程的特点是两次冷却两次分离适当加热两次冷却两次分离的好处是能有效地控制压缩空气的温度和相对湿度几乎适用于各种气候条件的不同地区经第一次冷却器冷却后大部分的水都已结成较大的雾粒适宜于旋风分离器分离第二次冷却使空气进一步冷却后析出一部分较小雾粒宜采用丝网分离器分离这样发挥丝网能够分离较小直径的微粒和分离效果高的作用通常第一级冷却到3035第二级冷却到2025除水后空气的相对湿度仍是100须用加热器加热将空气中的相对湿度降低至5060以保证过滤介质的干燥及过滤器的正常运行作为压缩空气的标准处理流程该工艺尤其适用于南方潮湿地区而对于其它地区可根据当地的气候条件对该工艺流程中的设备作适当的增减例如对于中等湿含量的地区可以将二级冷却设备删减成为一次冷却和析水的空气过滤流程对于北方和内陆气候干燥地区可只保留一级冷却设备即可成为将空气冷却至露点以上的简单流程冷热空气直接混合式空气除菌流程图1粗过滤器2压缩机3贮罐4冷却器5丝网分离器6过滤器6利用热空气加热冷空气的流程示意图1高空采风2粗过滤器3压缩机4热交换器5冷却器67析水器8空气总过滤器9空气分过滤器高效前置过滤空气除菌流程图1高效前置过滤器2压缩机3贮罐4冷却器5丝网分离器6加热器7过滤器一次冷却和析水的空气过滤流程示意图1高空采风2粗过滤器3压缩机4冷却器56析水器7贮罐8加热器9空气总过滤器10空气分过滤器75种子培养扩大培养种子培养扩大培养seedculture指将冷冻干燥管沙土管中处于休眠状态的工业菌种接入试管斜面活化后再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量纯种的过程种子扩大培养的目的q接种量的需要q菌种的驯化q缩短发酵时间保证生产水平种子的要求q总量及浓度能满足要求q生理状况稳定个体与群体q活力强移种至发酵后能够迅速生长q无杂菌污染级数制备种子需要培养的次数从菌丝体培养开始计算由发酵规模菌体生长特性接种量决定接种量移入种子的体积接种后培养液体积接种龄种子罐中培养的菌体接入下一级时所经历的时间6发酵动力学发酵动力学研究发酵过程菌体生长产物合成底物消耗之间的动态平衡及其内在规律比速单位时间内单位菌体消耗基质或形成产物菌体的量称为得率系数被消耗物质和所合成产物之间的量的关系表观得率Yxs维持消耗m维持细胞最低活性所需消耗的能量单位重量的细胞在单位时间内用于维持消耗所需的基质的量分批发酵密闭系统内一次性投入有限数量的营养物质接入少量微生物菌种进行发酵使微生物生长繁殖在特定条件下只完成一个生长周期的培养方法属准封闭培养典型的非稳态过程MONOD方程表征与培养基中残留的生长限制性底物St的关系菌体的生长比速S限制性基质浓度Ks半饱和常数max最大比生长速度8图中参数Ks934mgLmax09919h1MONOD方程基本假设1细胞为均衡生长描述细胞生长的唯一变量是细胞浓度2培养基中只有一种底物是生长限制性底物而其他组分过量不影响细胞生长3细胞生长视为简单的单一反应细胞得率为一常数仅适用于细胞生长缓慢细胞密度较低环境下0X00maxX0emaxtt1XX0emaxt2t1ett20Xmaxt3aXmaxeatt4微生物生长与产物合成的关系l与生长相关生长偶联型乙醇l与生长部分相关生长部分偶联型柠檬酸Glul与生长不相关无关联Peniclin分批发酵优缺点v优点操作简单投资少运行周期短染菌机会减少生产过程产品质量较易控制v缺点不利于测定过程动力学存在底物限制或抑制问题会出现底物分解阻遏效应及二次生长现象对底物类型及初始高浓度敏感的次级代谢物如一些抗生素等就不适合用分批发酵生长与合成条件差别大养分会耗竭快无法维持微生物继续生长和生产非生产时间长生产率较低连续培养在发酵过程中连续向发酵罐流加培养基同时以相同流量从发酵罐中取出培养液9单级连续培养对菌体稳态稀释率DFV对基质稳态D结论DXYxsS0SXS10SDS0SXYxs临界稀释率DcD清洗点SS0细胞生长率P细胞生长速率gLminDmin1参数S06gL06gminLYxs01Ks08gLPfD求P的极大值令fD0得D或即D或又DD多级连续培养11基本假设各级反应液体积相同V中间不添加培养基各级流量相等对基质即稳态0参数05h1Ks2gLS050gLYxs1D0402h112带细胞循环的连续培养富集培养菌种的原理Ks934mgLKs1704mgLmax09919h1杂菌淘汰13生产菌淘汰连续培养的优缺点1添加新鲜培养基克服养分不足所导致的发酵过程过早结束延长对数生长期增加生物量等2长时间发酵中菌种易于发生变异并容易染菌3操作不当新加入培养基与原有培养基不易完全混合补料分批培养发酵过程中补充培养基而不从发酵体系中排出发酵液使发酵液体积不断增加的培养方法优点1可解除底物抑制产物反馈抑制和Glc分解阻遏效应2避免在分批发酵中因一次性投糖过多造成细胞大量生长耗氧过多以致通风搅拌设备不能匹配3菌体可被控制在一系列连续的过渡态阶段可用来作为控制细胞质量的手段4与连续发酵相比补料分批发酵的优点在于无菌要求低菌种变异退化少适应范围更广缺点由于没有物料取出产物的积累最终导致比生产速率的下降由于有物料的加入增加了染菌机会半连续培养在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液带放称为半连续培养优点放掉部分发酵液再补入部分料液使代谢有害物得以稀释有利于产物合成提高了总产量缺点代谢产生的前体物被稀释提取的总体积增大7发酵过程控制71温度的控制发酵热Q是引起发酵过程温度变化的原因指发酵过程中释放出的净热量Q发酵Q生物Q搅拌Q蒸发Q辐射生物热菌体不断消耗培养基中营养物质一部分能量以热的形式散发指的是微生物在生长繁殖中释放出的热量影响生物热的因素发酵类型生长阶段营养条件14搅拌热在机械搅拌通气发酵罐中由于机械搅拌带动发酵液作机械运动造成液体之间液体与搅拌器等设备之间的摩擦产生可观的热量搅拌热与搅拌轴功率有关可用下式计算Q搅拌P86041868焦耳小时P搅拌轴功率41868机械能转变为热能的热功当量电机功率PE额定电压I额定电流cos功率因素1千瓦时86041868焦温度对发酵的影响1温度影响反应速率2温度影响发酵方向四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素当温度低于300C时这种菌合成金霉素能力较强温度提高合成四环素的比例也提高温度达到350C时金霉素的合成几乎停止只产生四环素72pH的控制发酵过程pH变化的原因1基质代谢2产物形成3菌体自溶pH对发酵的影响1pH影响酶的活性当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻2pH影响细胞膜的通透性影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄因此影响新陈代谢的进行3pH影响培养基中某些物质的解离从而影响微生物对这些物质的利用4pH影响代谢方向pH不同往往引起菌体代谢过程不同使代谢产物的质量和比例发生改变例如黑曲霉在pH23时发酵产生柠檬酸在pH近中性时则产生草酸谷氨酸发酵在中性和微碱性条件下积累谷氨酸在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N乙酰谷氨酰胺pH控制方式1调节好基础料的pH2在基础料中加调pH的物质如CaCO3或具有缓冲能力的试剂如磷酸缓冲液等3通过补料调pH在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料在补料与调pH没有矛盾时采用补料调pH如调节补糖速率调节空气流量来调节pH当NH2N低pH低时补氨水当NH2N低pH高时补NH42SO44当补料与调pH矛盾时加入稀酸碱调pH5不同调pH方法的影响不同应选择合适的pH调节剂6发酵不同阶段采取不同pH73溶氧的控制呼吸强度单位质量菌体在单位时间内消耗的氧的量QO2mmolO2g菌1h115摄氧率单位体积培养液消耗的氧的量mmolO2L1h1QO2X临界溶氧浓度不影响菌体呼吸所允许的最低溶氧浓度好氧微生物Ccr125Csaturation一般微生物Ccr115Csaturation酵母46103mmolL118产黄青霉22102mmolL188只有溶解状态的氧才能被微生物利用k0亲和常数半饱和常数单位molm3k0特征k0越大亲和能力越小QO2越小氧饱和度发酵液中氧的浓度临界溶氧浓度对微生物生长只要控制发酵过程中氧饱和度1体积氧传递方程OTRKLaCCLKL以氧浓度差为总推动力的总推动系数a比表面积CL溶液主流中氧浓度C与气相中平衡的氧浓度KLa以CC为推动力的体积溶氧系数h1影响需氧的因素1微生物本身遗传特征的影响如k0QO22培养基的成分和浓度碳源种类耗氧速率油脂或烃类葡萄糖蔗糖乳糖培养基浓度浓度大QO2浓度小QO23菌龄的影响一般幼龄菌QO2大晚龄菌QO2小4发酵条件的影响pH值通过酶活来影响耗氧特征温度通过酶活及溶氧来影响耗氧特征TDO25代谢类型发酵类型的影响若产物通过TCA循环获取则QO2高耗氧量大若产物通过EMP途径获取则QO2低耗氧量小影响氧传递速率的因素即影响供氧的因素1影响推动力CCL的因素温度溶质溶剂氧分压2影响KLa的因素影响KLa的因素设备参数发酵罐的形状结构几何参数搅拌器空气分布器几何参数操作条件通气表观线速度Ws搅拌转速N搅拌功率PG发酵液体积V液柱高度HL16发酵液的性质如影响发酵液性质的表面活性剂离子强度菌体量74泡沫的控制泡沫形成的原因气液接触含助泡剂起泡速度高于破泡速度发酵过程泡沫产生的原因1通气搅拌的强烈程度2培养基配比与原料组成3菌种种子质量和接种量4灭菌质量起泡的利弊起泡的有利之处气体分散增加气液接触面积起泡的危害降低生产能力引起原料浪费影响菌的呼吸引起染菌消泡剂在溶液中溶解状态的溶质是稳泡剂不溶状态的溶质当浸入系数与铺展系数均为正值时即是消泡剂消泡剂可分为破泡剂和抑泡剂破泡剂是加到已形成的泡沫中使泡沫破灭的添加剂如低级醇天然油脂一般来说破泡剂都是其分子的亲液端与起泡液亲和性较强在起泡液中分散较快的物质这类消泡剂随着时间的延续迅速降低效率并且当温度上升时因溶解度增加消泡效率会下降抑泡剂是发泡前预先添加而阻止发泡的添加剂聚醚及有机硅等属于抑泡剂一般是分子与气泡液亲和性很弱的难溶或不溶的液体常用消泡剂的种类1天然油脂2聚醚类消泡剂GP型的消泡剂亲水性差在发泡介质中的溶解度小所以宜使用在稀薄的发酵液中它的抑泡能力比消泡能力优越适宜在基础培养基中加入以抑制整个发酵过程的泡沫产生GPE型消泡剂亲水性较好在发泡介质中易铺展消泡能力强但溶解度也较大消泡活性维持时间短因此用在粘稠发酵液中效果较好3高碳醇4硅酮类简答题1工业化菌种的要求能够利用廉价的原料简单的培养基大量高效地合成产物有关合成产物的途径尽可能地简单或者说菌种改造的可操作性要强遗传性能要相对稳定不易感染它种微生物或噬菌体产生菌及其产物的毒性必须考虑在分类学上最好与致病菌无关生产特性要符合工艺要求2培养基设计的一般步骤根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题初步确定可能的培养基成分通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分当培养基成分确定后剩下的问题就是各成分最适的浓度由于培养基成分很多为减少实验次数常采用17一些合理的实验设计方法3种子应满足哪些要求q总量及浓度能满足要求q生理状况稳定个体与群体q活力强移种至发酵后能够迅速生长q无杂菌污染4体积氧传递方程各参数的意义体积氧传递方程OTRKlaCCLKL以氧浓度差为总推动力的总推动系数a比表面积CL溶液主流中氧浓度C与气相中平衡的氧浓度Kla以CC为推动力的体积溶氧系数h15发酵过程pH会不会变化为什么会变化1基质代谢糖代谢特别是快速利用的糖分解成小分子酸醇使pH下降糖缺乏pH上升是补料的标志之一氮代谢当氨基酸中的NH2被利用后pH会下降尿素被分解成NH3pH上升NH3利用后pH下降当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降2产物形成某些产物本身呈酸性或碱性使发酵液pH变化如有机酸类产生使pH下降红霉素洁霉素螺旋霉素等抗生素呈碱性使pH上升3菌体自溶菌体自溶pH上升发酵后期pH上升6生物热的大小与哪些因素有关产生的原因基质代谢它与菌种发酵类型生长阶段营养条件有关7发酵过程泡沫产生原因及对发酵的影响常用的消泡剂有哪几类泡沫形成的原因气液接触含助泡剂起泡速度高于破泡速度发酵过程泡沫产生的原因1通气搅拌的强烈程度2培养基配比与原料组成3菌种种子质量和接种量4灭菌质量起泡有利之处气体分散增加气液接触面积起泡的危害降低生产能力引起原料浪费影响菌的呼吸引起染菌消泡剂可分为破泡剂和抑泡剂破泡剂是加到已形成的泡沫中使泡沫破灭的添加剂如低级醇天然油脂一般来说破泡剂都是其分子的亲液端与起泡液亲和性较强在起泡液中分散较快的物质这类消泡剂随着时间的延续迅速降低效率并且当温度上升时因溶解度增加消泡效率会下降抑泡剂是发泡前预先添加而阻止发泡的添加剂聚醚及有机硅等属于抑泡剂一般是分子与气泡液亲和性很弱的难溶或不溶的液体常用消泡剂的种类和性能1天然油脂2聚醚类消泡剂GP型的消泡剂亲水性差在发泡介质中的溶解度小所以宜使用在稀薄的发酵液中它的抑泡能力比消泡能力18优越适宜在基础培养基中加入以抑制整个发酵过程的泡沫产生GPE型消泡剂亲水性较好在发泡介质中易铺展消泡能力强但溶解度也较大消泡活性维持时间短因此用在粘稠发酵液中效果较好3高碳醇4硅酮类8Monod方程具体表述形式阐述方程意义及成立前提菌体的生长比速S限制性基质浓度Ks半饱和常数max最大比生长速度MONOD方程基本假设1细胞为均衡生长描述细胞生长的唯一变量是细胞浓度2培养基中只有一种底物是生长限制性底物而其他组分过量不影响细胞生长3细胞生长视为简单的单一反应细胞得率为一常数仅适用于细胞生长缓慢细胞密度较低环境下9什么是级数影响发酵级数的因素有哪些级数制备种子需要培养的次数从菌丝体培养开始计算影响发酵级数的因素发酵规模菌体生长特性接种量决定10菌种选育常用的方法有哪些选育方法自然选育诱变选育原生质体融合杂交育种分子育种11常用的菌种保藏方法保藏方法斜面低温保藏法矿油封藏法液体石蜡保藏法真空冷冻干燥法液氮超低温保藏法沙土管干燥保藏法穿刺保藏法12发酵过程引起温度变化的原因发酵热是引起发酵过程温度变化的原因发酵中温度升高的原因有微生物在生长繁殖过程中本身产生的大量热及机械搅拌产生的一些热量包括发酵热生物热搅拌热蒸发热等13pH对发酵的影响表现在哪些方面发酵过程pH控制可以采取哪些措施pH对发酵的影响1pH影响酶的活性当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻2pH影响细胞膜的通透性影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄因此影响新陈代谢的进行3pH影响培养基中某些物质的解离从而影响微生物对这些物质的利用4pH影响代谢方向pH不同往往引起菌体代谢过程不同使代谢产物的质量和比例发生改变例如黑曲霉在pH23时发酵产生柠檬酸在pH近中性时则产生草酸谷氨酸发酵在中性和微碱性条件下积累谷氨酸在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N乙酰谷氨酰胺pH控制方式1调节好基础料的pH2在基础料中加调pH的物质如CaCO3或具有缓冲能力的试剂如磷酸缓冲液等3通过补料调pH在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料在补料与调pH没有矛盾时采用补料调pH如调节补糖速率调节空气流量来调节pH当NH2N低pH低时补氨水当NH2N低pH高时补NH42SO44当补料与调pH矛盾时加入稀酸碱调pH5不同调pH方法的影响不同应选择合适的pH调节剂6发酵不同阶段采取不同pH1914什么的发酵过程的直接参数和间接参数并举5个实例直接参数通过仪器或其它分析手段可以测得的参数如温度pH残糖等直接参数又可分为在线检测参数不经取样直接从发酵罐上安装的仪表上得到的参数如温度pH搅拌转速离线检测参数取出样后测定得到的参数如残糖NH2N菌体浓度间接参数将直接参数经过计算得到的参数如摄氧率KLa等15如何控制发酵过程中的溶解氧影响需氧的因素1微生物本身遗传特征的影响如k0QO22培养基的成分和浓度碳源种类耗氧速率油脂或烃类葡萄糖蔗糖乳糖培养基浓度浓度大QO2浓度小QO23菌龄的影响一般幼龄菌QO2大晚龄菌QO2小4发酵条件的影响pH值通过酶活来影响耗氧特征温度通过酶活及溶氧来影响耗氧特征TDO25代谢类型发酵类型的影响若产物通过TCA循环获取则QO2高耗氧量大若产物通过EMP途径获取则QO2低耗氧量小影响氧传递速率的因素即影响供氧的因素1影响推动力CCL的因素温度溶质溶剂氧分压2影响KLa的因素影响KLa的因素设备参数发酵罐的形状结构几何参数搅拌器空气分布器几何参数操作条件通气表观线速度Ws搅拌转速N搅拌功率PG发酵液体积V液柱高度HL发酵液的性质如影响发酵液性质的表面活性剂离子强度菌体量16发酵操作方式可分为分批连续流加三种试述三种方法的优缺点分批培养的优缺点v优点操作简单投资少运行周期短染菌机会减少生产过程产品质量较易控制v缺点不利于测定过程动力学存在底物限制或抑制问题会出现底物分解阻遏效应及二次生长现象对底物类型及初始高浓度敏感的次级代谢物如一些抗生素等就不适合用分批发酵生长与合成条件差别大养分会耗竭快无法维持微生物继续生长和生产非生产时间长生产率较低连续培养的优缺点4添加新鲜培养基克服养分不足所导致的发酵过程过早结束延长对数生长期增加生物量等5长时间发酵中菌种易于发生变异并容易染菌6操作不当新加入培养基与原有培养基不易完全混合20补料分批培养发酵过程中补充培养基而不从发酵体系中排出发酵液使发酵液体积不断增加的培养方法优点5可解除底物抑制产物反馈抑制和Glc分解阻遏效应6避免在分批发酵中因一次性投糖过多造成细胞大量生长耗氧过多以致通风搅拌设备不能匹配7菌体可被控制在一系列连续的过渡态阶段可用来作为控制细胞质量的手段8与连续发酵相比补料分批发酵的优点在于无菌要求低菌种变异退化少适应范围更广缺点由于没有物料取出产物的积累最终导致比生产速率的下降由于有物料的加入增加了染菌机会半连续培养在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液带放称为半连续培养优点放掉部分发酵液再补入部分料液使代谢有害物得以稀释有利于产物合成提高了总产量缺点代谢产生的前体物被稀释提取的总体积增大17连续灭菌工艺和分批灭菌相比各存在哪些优缺点优点1可采用高温短时灭菌营养成分破坏少蒸汽平稳有利于提高发酵产率2发酵罐利用率高3蒸汽负荷均衡4采用板式换热器可节约大量能量5适宜采用自动控制劳动强度小6可实现耐热性物料和不耐热性物料在不同温度下分开灭菌减少营养成分破坏缺点1对小型罐无优势不方便对设备要求高2蒸汽波动时对灭菌不彻底3培养基会有固体颗粒或较多泡沫以分批灭菌为好防止灭菌不彻底18空气介质过滤除菌的机制主要有哪些惯性撞击作用拦截滞留作用布朗扩散作用静电吸附作用重力沉降作用选择题1生物技术的几大组成部分基因工程细胞工程酶工程和发酵工程虽可自成体系构成独立完整的技术但它们又是相互形成了对社会的广泛影响加强补充渗透作用2酶工程和发酵工程是生物技术实现的关键环节产业化商品化社会化安全化3在生物技术中我们把每单位面积上的总量称为生物量微生物植物动物生物有机体4由于生物技术是一种知识和资金密集型技术按照我国的现有国情发展生物技术应坚持的原则是全面研究跟踪国际研究有限目标突出重点全面引进别国的研究成果5基因转录出的作为信息传递的物质称为mRNArRNAtRNA蛋白质6质粒是基因工程中常用的载体它主要存在于的细胞中人类动物植物细菌7在基因工程中高等生物作为受体时所用的载体常是动植物病毒质粒噬菌体细菌218用于基因工程的大多数受体要求的条件应是对无害的人畜环境和9基因工程中将目的基因导入受体细胞中需要对摄入目的基因的受体细胞进行检测方法有多种如果将目的基因在受体中表达的产物作为抗原以该目的基因产物的血清作为抗体通过抗原抗体反应将目的基因检测出的方法称为遗传学方法原位杂交方法免疫学方法基因组学法10细胞培养就是把动植物细胞从体内取出接种在特定的培养基内并给予必要的使它们继续在体外生长和繁殖的一种细胞工程技术营养环境条件生长条件酸碱度11细胞工程中的细胞融合和遗传物质转移等技术的实现都必须在进行才最为有效细胞组织器官原生质体12植物细胞融合技术在育种上有重大的应用价值是因为通过这种技术打破了常规有性杂交的亲和性障碍获得了新的物种实现了超远源杂交和13单克隆抗体技术中选用瘤细胞而不是其它细胞与分泌抗体的细胞融合是由于瘤细胞具有的特性易融合易大量繁殖易培养易筛选14在氨基酸制备工业中下列等少数氨基酸至今是用蛋白质水解法这种古老方法生产的苹果酸天冬氨酸赖氨酸胱氨酸15生物酶制剂在酶制剂工业上主要作为催化剂和使用从而产生了巨大的经济和社会效益产品日常用品添加剂促溶剂16在酶工程中由于固定化酶和固定化细胞的使用使许多生化反应可以按照进行从而使生产工艺大大简化极大地提高了效益生物固有反应人的意愿物理方式化学反应17单一生物酶制剂具有的特性高效性和多样性高效性和专一性低效和多样性低效和专一性18酶工程中将酶或细胞固定的方法有许多种最常见的有4类即载体结合法交联法包埋法和复合法是将酶或细胞结合在非水溶性的物质上从而达到固定的目的载体结合法交联法包埋法复合法19乳制品的特有香味是加工时所产生的挥发性物质如脂肪酸醇醛酮和脂等所致因而在乳制品加工时添加适量的可增加乳制品的香味蛋白酶脂肪酶糖化酶核酸酶20根据微生物采矿的原理可以利用法从煤中提取硫化铁类等含硫物质生产含硫量较低的煤细菌浸滤真菌浸滤细菌与金属相互作用真菌与金属相互作用21在发酵工程中是发酵成功与否的关键无目标微生物无目标微生物以外的微生物无菌无氧22单克隆抗体技术在农业上应用十分广泛现已研究出许多单克隆抗体药盒而在我国单克隆抗体研究很多尚停留在小量的实验室阶段上因而今后在农业上发展单克隆抗体的重点除了进一步加强研究外还应放在上将成果转化为生产力产业化社会化技术化市场化23在生物技术中运用技术可以克服远源杂交不亲和性障碍细胞培养细胞融合组织培养原生质体培养24在我国持续稳定地发展种植业的核心内容是提高农作物产量提高农作物产品质量提高农作物生物学产量和25在抗虫基因工程上除了毒蛋白基因外另一个常用作目的基因的是基因蛋白酶抑制剂淀粉酶抑制剂核酸酶抑制剂糖酶抑制剂26基因治疗是利用生物技术的方法向有缺陷的细胞导入以达到治疗的目的外源基因外源激素外源物质外源细胞2227牛奶中的乳糖是一种很难消化的糖类物质也是有人喝奶后发生腹泻腹痛的主要原因用生物技术可将牛奶用乳糖酶处理使奶中的乳糖水解为不仅可以解决上述问题而且能提高其风味品质葡萄糖和蔗糖葡萄糖和果糖蔗糖和果糖葡萄糖和半乳糖28生物技术对食品工业的重要影响将使得生产食品的传统方法逐渐被装有动植物细胞或微生物的所取代生物反应器生物传感器生物计算器生物系统29利用酶工程固定化技术处理废弃物目前应用不多的主要原因是固定化材料对过程有阻碍作用酶活性较低固定化技术有待改进和30生物技术中的是最早涉及环境保护领域的工程技术基因工程细胞工程酶工程发酵工程31是生物技术产业化发展大规模生产的最关键环节细胞工程和基因工程细胞工程和酶工程基因工程和酶工程酶工程和发酵工程32生物技术产业是一种产业高投入高风险高产出和33用生物技术对传统的化学工业进行技术改造具有的特点高耗低效高耗高效低耗高效低耗低效34由于生物技术是一种知识和资金密集型技术按照我国的现有国情发展生物技术应坚持的原则是全面研究跟踪国际研究有限目标突出重点全面引进别国的研