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发酵复习思考题答案

《发酵工程工艺原理》复习思考题
第一章思考题:
1.何谓次级代谢产物?次级代谢产物主要有哪些种类?举例说明次级代谢产物在食品中的应用及对发酵食品的影响。

答:次级代谢产物是指对微生物的生长、繁殖分化关系不大、生理功能也不十分清楚,但可能对微生物生存有一定价值的代谢产物;
次级代谢产物主要有抗生素、生物碱、色素、毒素等;
抗生素工业的发展建立了一套完整的好氧发酵技术,大型搅拌发酵罐培养方法推动了整个发酵工业的深入发展,为现代发酵工程奠定了基础。

2.典型的发酵过程由哪几个部分组成?
第二章思考题:
1.食品发酵对微生物菌种有何要求?举例说明。

●能在廉价原料制成的培养基上迅速生长,并能高产和稳产所需的代谢产物。

●可在易于控制的培养条件下迅速生长和发酵,且所需的酶活性高。

●生长速度和反应速度快,发酵周期短。

●副产物尽量少,便于提纯,以保证产品纯度。

●菌种不易变异退化,以保证发酵生产和产品质量的稳定性。

●对于用作食品添加剂的发酵产品以及进行食品发酵,其生产所用菌种必须符合食品
卫生要求。

例如酵母菌由于生长迅速,营养要求不要,易培养,被广泛应用于各种食品发酵
2.什么叫自然突变和诱发突变?诱变育种的实质是什么?
答:自然突变是指微生物在自然条件下产生自发变异;
诱发突变是指用各种物理、化学的因素人工诱发基因突变的过程;
诱变育种的实质是基因突变。

3.突变分为哪两种类型,举例说明。

答:点突变: 碱基对置换和移码
染色体畸变: 在染色体上发生大的变化,如断裂、重复、缺失、易位和染色体数目变化等结构变化。

4.何为DNA体外重组技术?举例说明在发酵工业中的应用。

答:DNA体外重组技术就是根据需要用人工方法取得供体DNA上的基因,在体外重组于载体DNA上,再转移入受体细胞,使其复制、转录和翻译,表达出供体原有的遗传性状。

例如利用DNA体外重组技术生产人工胰岛素。

5.何为营养缺陷型?举例说明营养缺陷型的筛选方法。

答:营养缺陷型:指某一菌株丧失了合成某种营养物质的能力,在培养基中若不外加这种营养成分就不能正常生长的变异菌株。

表示为“X–”。

青霉素法
6.菌种保藏的目的与核心是什么?产孢子的微生物适宜用何种保藏方法?
答:目的: 保证菌种不发生遗传变异、无污染和保持活力。

核心:人工创造条件(如低温、干燥、缺氧、和缺乏营养物质),使菌种的代谢活动处于不活动状态。

产孢子或芽孢的微生物采用适宜砂土管保藏法,例如霉菌。

7.造成菌种退化的原因是什么?生产中如何防止菌种的退化?
答:造成菌种退化的原因主要是保藏方法不妥、保藏操作不当、传代不当、培养基不适、回复突变等;
从菌种选育方法上考虑:1)进行充分的后培养及分离纯化
2)增加突变位点,减少基因回复突变的几率
从菌种保藏方式上考虑:1)尽量减少传代次数
2)选择适宜的保藏培养基
从菌种培养适宜条件上考虑:1)结构类似物抗性菌株在保藏培养基中应添加相应药物及时淘
汰回复突变细胞。

2)基因工程菌添加抗生素于培养基中防止质粒的丢失
从菌种管理的措施上考虑(复壮):1)定期对保藏菌种分离纯化,淘汰已退化细胞;
2)定期对发酵液进行分离筛选
8.何为菌种的复壮?
答:菌种的复壮是指使衰退的菌种恢复原来优良性状。

狭义的复壮是指在菌种已发生衰退的情况下,通过纯种分离和生产性能测定等方法,从衰退的群体中找出未衰退的个体,以达到恢复该菌原有典型性状的措施;广义的复壮是指在菌种的生产性能未衰退前就有意识的经常、进行纯种的分离和生产性能测定工作,以期菌种的生产性能逐步提高。

9.培养基有哪些类型?各有何种用途?发酵工业上使用最广的是哪种类型?
答:状态:固体、半固体和液体培养基。

纯度:天然培养基、合成培养基和半合成培养基
生产工艺要求:孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。

发酵工业上使用最广的是液体培养基
10.如何确定培养基的组成?生产中液体培养基的制备有哪些步骤?
答:培养基的配制原则:根据不同微生物的营养需要配制、确定合适的碳氮比、控制pH条件、控制氧化还原电位、根据原料特点确定配比;
(1)原料预处理淀粉糖的制备、糖蜜的预处理
(2)原料混溶
缓冲物质主要元素原料微量元素生长素
↓↓↓↓
加底水→搅拌→搅拌均匀→搅拌均匀→搅拌→搅拌均匀
(3)调节酸碱度、灭菌
11. 淀粉糖的制备方法?哪种方法制备的淀粉糖质量好?
答:1 酸解法
优点:生产简易,设备简单,水解时间短,设备生产能力大。

缺点:设备需耐腐蚀,高温高压;副反应复杂。

对原料要求高,颗粒不能大,浓度不能高,否则转化率低。

2 酶解法
优点:反应条件较温和,不需耐高温、耐压、耐酸设备;酶作用专一性强,淀粉水解副反应少,糖液纯度高,淀粉转化率高;可在较高淀粉乳浓度下水解,可采用粗原料;糖液颜色浅,纯净,无苦味,质量高,有利于糖液的精制。

缺点:反应时间较长,要求的设备较多,需专门培养酶的条件,由于酶本身是蛋白质,易造成糖液过滤困难。

3 酸酶结合法
酸酶法:先用酸水解成糊精或低聚糖,再用糖化酶水解为葡萄糖。

酸液化速度快,且糖化是由酶来进行,对液化要求不高,可采用较高的淀粉乳浓度,提高生产效率。

酶酸法:先用淀粉酶液化到一定程度,然后用酸水解成葡萄糖。

能采用粗原料淀粉,淀粉浓度较酸法高,生产易控制,时间短,减少副反应,糖液颜色较浅。

12.糖蜜可直接用作发酵原料吗?为什么?
答:不可以。

第三章复习思考题
1.何谓消毒、灭菌?消毒可以达到灭菌的目的吗?
答:消毒:指用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物。

灭菌:指用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物。

2.灭菌的方法主要有哪几种?其灭菌原理何在?发酵工业中为何应用最广的是湿热灭菌?答:工业生产上的灭菌方法有加热灭菌、化学药剂灭菌、射线灭菌等。

化学药剂灭菌、射线灭菌用于无菌间、培养室及车间空气灭菌。

加热灭菌分为:干热灭菌:火焰灭菌、烘箱灭菌
湿热灭菌:巴氏灭菌、间歇灭菌、高压蒸汽灭菌
湿热灭菌的原理:温度升高,菌死亡速率大于培养基成分破坏的速率。

①微生物的热阻
致死温度:指杀死微生物的最低温度。

致死时间:在致死温度下杀死全部微生物所需要的时间。

②微生物的热死规律——对数残留定律
(对数残留规律公式)
③反应速度常数k
在相同温度下,k值愈小,则此微生物愈耐热。

同一种微生物在不同温度下,k值也不相同,灭菌温度愈低,k值愈小,温度愈高,k值愈大。

④培养基灭菌温度的选择
在实际生产中为了既达到灭菌目的又较好地保存营养成分,最好采用高温快速灭菌法。

3.何谓微生物的热阻?高温短时灭菌法(HTST)的理论基础是什么?
答:热阻:微生物对热的抵抗力;
HTST理论基础——温度升高,菌死亡速率大于培养基成分破坏的速率
4.在工业生产中,影响培养基灭菌的因素有哪些?为什么?
答:培养基成分、PH值、培养中的颗粒、泡沫、温度
5.比较分批灭菌与连续灭菌的优缺点,两种灭菌方法各适用于何种场合?
答:1.连续灭菌的适用条件:大规模生产,培养基中不含有固体颗粒或泡沫较少。

优点:(1)培养基受热时间短(可在20~30s达到预定灭菌温度),营养成分破坏少;(2)质量均匀;(3)适用于自动控制
2. 分批灭菌(实消)的适用条件:当培养基中含有固体颗粒或培养基有较多泡沫时,以采用分批灭菌为好。

对于容积小的发酵罐,连续灭菌的优点不明显,而采用分批灭菌比较方便。

优点:无需专一灭菌设备,但易发生局部过热而破坏营养成分的现象。

6.工业上空气除菌所用过滤介质(如棉花、玻璃纤维、活性炭等)的滤孔远大于菌体,为何也能达到除菌的目的?
答:深层介质过滤除菌——空气流通过这种介质过滤层时,借助惯性碰撞、拦截滞流、静电吸附、扩散等作用,将其尘埃和微生物截留在介质层内,达到过滤除菌目的。

7.过滤效率受哪些因素影响?如何提高除菌效率?
①过滤介质、颗粒尺寸、气体流速、静电作用等;
②当气体流速较大时,以惯性冲击为主;当气体流速低于一定值时,以截留、扩散、重力沉降作用为主,并认为惯性冲击不去作用,此时的气体流速称为临界速度;只有静电吸引不受外界因素的影响。

提高除菌效率:增加滤层厚度、控制适宜的气流速度。

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