第二章思考题1. 比较固体培养与液体培养的优缺点固体培养基：酶活力高；无菌程度要求不严；产物浓度大，易分离，有效降低产品分离成本。

劳动强度大，占地面积大，不宜自动化生产；周期长；环境条件难控制；菌种菌类不纯；生物量检测不易，盲目性大。

液体培养基：生产效率高，便于自动化管理；生产参数可全面控制；通常生产液体种子，生产周期短。

无菌程度要求高，相对生产设备投资较大；某些发酵，因投资大和生产密度大而难以实现。

2. 说明菌种扩大培养的条件。

①培养基：摇瓶用的培养基原料精细，C源浓度较低且易被利用。

种子罐用培养基原料接近大生产所用的原材料，N源浓度高，利于菌体增殖。

②温度：从试管到三角瓶到种子罐，温度逐步调整，最后接近大生产的温度，使菌种逐渐适应。

③氧的供给：需提供足够的氧气利于菌体增殖。

④PH：为菌体最适生长PH，往往与发酵最适PH不同。

灭菌后，PH值下降0.5——1个单位，应调整（三角瓶不行，不宜无菌操作）。

3. 菌种扩大培养的目的和意义是什么？①提供大量而新鲜的、具有较高活力的菌种，而达到提高发酵罐利用率，缩短发酵周期，降低能耗，减少染菌的机会及使培养菌在数量上取得绝对优势，而抑制杂菌生长。

②使菌种逐渐适应大生产的环境。

③提高生产的成功率，减少“倒灌”现象。

4. 工业生产用菌种的基本要求有什么？①具有稳定的遗传学特性。

②微生物的生长和产物的合成对于基质无严格的要求。

③生长条件易于满足。

④对于细菌，希望具有抗Phage的能力。

⑤有较高酶活力，可在一定范围内提高生长速率和反应速度，进而缩短发酵周期，降低生产成本。

⑥目标产物易分离得到。

5．微生物发酵常用菌种有哪些？（细菌：短杆菌，枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌，苏云金芽孢杆菌；酵母：啤酒酵母，酒精酵母，汉逊酵母，假丝酵母；霉菌：黑曲霉，黄曲霉，青霉菌，红曲霉。

第三章思考题1. 微生物发酵培养基的碳源主要有哪几种？碳酸；淀粉及其水解糖；化工石油产品（醋酸，甲醇，乙醇）2. 微生物发酵培养基的氮源主要有哪几种？无机：氨水，尿素（有脲酶的M,流加）；铵盐。

有机：豆粕，玉米浆，酵母粉，酵母浸出物，鱼粉；菌体蛋白，玉米蛋白粉。

3. 淀粉的水解方法主要有什么？试进行优缺点比较？①酸解法:简单易行，对设备要求简单，设备生产能力大，用时短。

反应剧烈，副产物多；生产环境恶劣；设备需耐腐蚀，耐高温高压；对淀粉原料要求严；淀粉浓度不宜过高。

②双酶水解法：反应条件温和；副产物少；淀粉的水解产率和转化率较高；原料可直接是粮食；使用的淀粉浓度较高；制得的糖液颜色浅，质量高，利于精制。

酶解反应时间较长，要求的设备较多，需具备专门培养酶的条件，酶的存在使糖液过滤困难。

③酸酶结合水解法：酸酶法（酸液化速度快，可采用较高浓度的淀粉乳）。

酶酸法（可用粗淀粉，较酸法水解度高，减少了副反应。

）4.双酶法淀粉的水解通常使用哪2种酶？其作用特点分别是什么？（1）α-淀粉酶（淀粉液化酶）：只作用于淀粉α-1,4葡萄糖苷键，快速将长链淀粉水解为短链糊精，水解速度随淀粉链长度的降低而减慢。

终产物：短链糊精，少量葡萄糖。

淀粉α-1,4；1,6葡萄糖苷酶（糖化酶）：水解淀粉的α-1,4或α-1,6葡萄糖苷键，从淀粉的非还原性末端开始，淀粉链越短水解速度越快。

终产物：葡萄糖。

（2）酸法水解的主要副产物是什么？①复合二糖：异麦芽糖（不利于产物的结晶提出），龙胆二糖（抑制菌体的生长）；②一分子G脱水形成5-羟甲基糠醛（抑制菌体的生长）；③美拉德反应，G与-NH2, 形成氨糖，有颜色，不利于精制。

5.培养基工业灭菌的方法主要是采用蒸汽灭菌，其灭菌的原理是什么？使用高压蒸气灭菌，利用加热产生蒸气，随着蒸气压力不断增加，温度随之升高，高压蒸汽灭菌具有穿透力强，传导快，能使微生物的蛋白质较快变性或凝固，作用可靠，操作简便，水蒸汽含有潜热热压灭菌温度与时间的关系如下：115 ℃（68kPa ）/30min ，121 ℃（98kPa ）/20min ，126 ℃（137kPa ）/15min 。

可杀灭包括芽胞在内的所有微生物。

灭菌过程符合对数残留定律，写出理论灭菌时间的计算公式。

t=(2.303/K ）×LNN0/N S6.生物反应器灭菌的操作要点有什么，绘图说明操作过程。

（1）①定期检查设备、管道有无渗漏。

②培养基升温时，打开所有的排气阀门。

③升温时开动搅拌系统，使培养基内部传热均匀。

温度达100℃时，停止搅拌。

④注意辅助设备的灭菌。

⑤保温期间，要求罐压：0.09-0.10MPa；温度：118-121℃；时间：30min。

⑥灭菌结束，立即通入无菌空气，保证罐内压力后方可冷却。

⑦配制培养基时，应充分考虑培养基灭菌时的稀释。

（2）简：升温阶段，保温阶段，冷却阶段。

7．以化学反应动力学为基础，说明高温短时灭菌可以减少培养基营养成分损失的原因。

lg(k2/k1)/lg(k2’/k1’)=E/E’>18 理论灭菌时间：理论灭菌时间的计算t=1/k×lnN0/N t=2.303/K×lgN0/N t式中：N0—开始灭菌（t=0）时原有活菌数；Nt----经时间t后残存活菌数。

K—灭菌速度常数（s-1），也称反应速度常数或比死亡速度常数，此常数的大小与微生物的种类与加热温度有关；t ：表示理论灭菌时间k=（2.303/t）logN t/N0；比死亡速率常数K，K值大，表明微生物容易死亡。

对数残留定律:微生物的湿热灭菌过程，其本质上就是微生物细胞内蛋白质的变性的过程。

因此，可以把灭菌过程看成是蛋白质的变性的过程，从这个意义上讲，灭菌过程应遵循单分子反应的速度理论，那么，则有下列方程：-dN/dt = k * N式中，N—残存的活菌数；t—灭菌时间（s）；K—灭菌速度常数（s-1），也称反应速度常数或比死亡速度常数，此常数的大小与微生物的种类与加热温度有关；dN/dt—活菌数瞬时变化速率，即死亡速率。

该方程称为对数残存定律，表示微生物的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正比。

实消:实消，就是分批灭菌，就是将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行灭菌的操作过程，也称实罐灭菌。

实消流程：放罐--清洗--检修--空消--进料--预热--实消--冷却--接种发酵实消的优缺点优点：1、设备成本低；2、染菌风险低，连续灭菌过程需要将灭菌发酵液无菌输送至无菌发酵罐；3、易于人工控制；4、易于处理含有高比例固体物质的培养基。

缺点：1、对于培养基的营养成份破坏大；2、蒸气用量波动大。

空消:用蒸汽对单纯的生物反应器及其附属设备灭菌。

由于空消时反应器内的死角少，蒸汽的传热效率高，对于反应器灭菌效果好，通常在较长时间没有使用的反应器、染菌的反应器、更换菌种时都要进行空消。

采用培养基连续灭菌的工艺，需要空消。

连消:（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。

优点：1、能实现高温短时灭菌，能极大地保持培养基的营养；2、易于放大；3、易于自动化控制；4、减少蒸气的用量；5、降低蒸气量的波动；6、在一定程度上减少发酵罐的腐蚀。

缺点：1、设备成本高；2、染菌风险高；3、不适合处理含有高比例固体物质的培养基。

波美度:（°Bé）表示溶液浓度的一种方法。

把波美比重计浸入所测溶液中，得到的度数就叫波美度。

第四章思考题1.能荷：能荷=（[ATP]+1/2[ADP])/([ATP]+[ADP]+[AMP])，大小在0～1之间。

定量表示细胞能量状态。

糖酵解：葡萄糖或糖原在组织中进行类似发酵的降解反应过程。

最终形成乳酸或丙酮酸，同时释出部分能量，形成ATP供组织利用。

TCA循环：三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle，TCA），Krebs循环。

是用于将乙酰CoA中的乙酰基氧化成二氧化碳和还原当量的酶促反应的循环系统。

磷酸五糖途径：HMP磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway）由6-磷酸葡萄糖（G－6－P）开始，故亦称为己糖磷酸旁路。

在胞浆中进行，分两个阶段。

第一阶段由G－6-P脱氢生成6-磷酸葡糖酸内酯开始，然后水解生成6-磷酸葡糖酸，再氧化脱羧生成5-磷酸核酮糖。

NADP+是所有上述氧化反应中的电子受体。

第二阶段是5-磷酸核酮糖经过一系列转酮基及转醛基反应，经过磷酸丁糖、磷酸戊糖及磷酸庚糖等中间代谢物最后生成3-磷酸甘油醛及6-磷酸果糖，后二者还可重新进入糖酵解途径而进行代谢。

甘油发酵:在酒精发酵中，如果通过依姆登-迈尔霍夫途径，则中间形成磷酸甘油醛。

在正常反应中它的氧化是和它前面的反应即乙醛的还原有关。

但是通过加入亚硫酸盐等将后者捕捉，就会代之以磷酸甘油醛的还原形成磷酸甘油。

磷酸甘油经脱磷酸而有甘油累积。

这种反应称为甘油发酵。

DCA 循环：乙醛酸循环，在异柠檬酸裂解酶的催化下，异柠檬酸被直接分解为乙醛酸，乙醛酸又在乙酰辅酶A参与下，由苹果酸合成酶催化生成苹果酸，苹果酸再氧化脱氢生成草酰乙酸的过程。

侧系呼吸链：NAD(P)H经过该呼吸链，可以正常传递H+,将其氧化成H2O,但并没有氧化磷酸化生成ATP。

酶系强烈需氧，缺氧可使酶不可逆失活。

标准呼吸链：能够正常产生ATP的呼吸链。

二氧化碳固定化反应：通过CO2的固定反应来补充草酰乙酸，酶：磷酸烯醇丙酮酸（PEP）羧化酶，苹果酸酶。

二氧化碳在酶的作用下转化为还原性有机化合物的过程。

初级代谢：一般将微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢生成维持生命活动的物质和能量的过程。

次级代谢：在一定的生长时期（一般是稳定生长期），微生物以初级代谢产物为前体合成的对微生物本身的生命活动没有明确功能的物质的过程。

分叉中间体：可用来合成初级代谢产物，又可合成次级代谢产物，处于代谢分叉点上的物质。

发酵逆转：在正常的发酵过程中，微生物群体从完成了生长型到产物积累型的转变后，大量的产物开始生成，底物源源不断地转化成产物，但是当培养基中存在易引起分解代谢阻遏的物质时，菌体可能出现二次生长，微生物群体又回到了生长状态的现象。

反馈抑制：是指最终产物抑制作用，即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的酶的活性调节，所引起的抑制作用。

阻遏：指基因的表达转录阶段为特异的调节因子（阻遏物）所抑制，使细胞内特定的酶或酶系合成率降低的现象。

优先合成机制：在生物合成分支点处，通过酶活性的调节，使某种产物优先合成。

同工酶：催化相同反应而分子结构不同的酶。

协同反馈抑制：由两个或多个终产物产生的对一种酶的反馈抑制。

在分支代谢途径中，几种末端产物同时都过量，才对特定的酶具有抑制作用。

若某一末端产物单独过量则无抑制作用营养缺陷型：对某些必需的营养物质或生长因子的合成能力出现缺陷的变异菌株或细胞。