1、根据微生物对温度的依赖可分为几类?
答: : 嗜冷菌: 0～260C生长, 嗜温菌: 15～430C生长, 嗜热菌: 37～650C生长, 嗜高温菌: >650C生长。
2、微生物对温度要求不同的原理是什么?
答: ( 1) 微生物对温度的要求不同与它们的膜结构物理化学性质有密切关系
根据细胞膜的液体镶嵌模型, 细胞在正常生理条件下, 膜中的脂质成分应保持液晶状态, 只有当细胞膜处于液晶状态, 才能维持细胞的正常生理功能, 使细胞处于最佳生长状态, 微生物的生长温度与细胞膜的液晶温度范围相一致。
根据细胞膜脂质成分分析表明, 不同最适温度生长的微生物, 其膜内磷脂组成有很大区别。
嗜热菌只含饱和脂肪酸, 而嗜冷菌含有较高的不饱和脂肪酸。
( 2) 蛋白质结构: 经过对嗜冷酶的蛋白质模型和x一射线衍射分析表明, 嗜冷酶分子间的作用力减弱, 与溶剂的作用加强, 酶结构的柔韧性增加, 使酶在低温下容易被底物诱导产生催化作用
( 3) 蛋白质合成: 嗜冷菌具有在0℃合成蛋白质的能力。
这是由于其核糖体、酶类以及细胞中的可溶性因子等对低温的适应, 蛋白质翻译的错误率最低。
许多中温菌不能在O0C合成蛋白质, 一方面是由于其核糖体对低温的不适应, 翻译过程中不能形成有效的起始复合物, 另一方面是由于低温下细胞膜的破坏导致氨基酸等内容物的泄露。
( 4) 合成冷休克蛋白: 低温微生物适应低温的另一机制是合成冷休
克蛋白
将大肠杆菌从370C突然转移到100C条件时细胞中会诱导合成一组冷休克蛋白, 它们对低温的生理适应过程中发挥着重要作用, 检测嗜冷酵母的冷休克反应, 发现冷刺激后冷休克蛋白在很短时间内大量产生。
耐冷菌由于生活在温度波动的环境中, 它们必须忍受温度的快速降低, 这与它们产生的冷休克蛋白是密切相关的。
3、发酵过程的温度会不会变化? 为什么?
答: 会变化, 发酵热引起发酵液的温度变化的原因, 发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量, 什么叫净热量呢? 在发酵过程中产生菌分解基质产生热量、机械搅拌产生热量、通气热, 而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。
这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量, 发酵热引起发酵液的温度上升。
发酵热大, 温度上升快; 发酵热小, 温度上升慢。
4、发酵热的定义
答: 发酵过程中, 由于菌体对培养基的利用而发生的反应及搅拌时产生的摩擦等等, 都会产生一定的热量、水分的蒸发等也带走了一部分热量, 发酵过程中释放出来的净热量称为发酵热。
5、生物热的大小与哪些因素有关?
答: 发酵类型、培养时间、菌数、呼吸作用强度。
6、温度对发酵有哪些影响?
答: ( 1)温度可直接影响发酵过程中的各种反应速率; ( 2) 经过改变发酵液的物理性质, 间接影响产物的形成: ( 3) 温度还会影响生物
合成的方向; ( 4) 温度对代谢有调节作用。
7、发酵过程温度的选择有什么依据?
答: ( 1) 根据菌种及生长阶段选择微生物种类不同, 所具有的酶系及其性质不同, 所要求的温度范围也不同。
如黑曲霉生长温度为370C, 谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30～320C, 青霉菌生长温度为300C
在发酵前期由于菌量少, 发酵目的是要尽快达到大量的菌体, 取稍高的温度, 促使菌的呼吸与代谢, 使菌生长迅速; 在中期菌量已达到合成产物的最适量, 发酵需要延长中期, 从而提高产量, 因此中期温度要稍低一些, 能够推迟衰老。
因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和核酸的正常途径关闭得比较严密有利于产物合成。
发酵后期, 产物合成能力降低, 延长发酵周期没有必要, 就又提高温度, 刺激产物合成到放罐。
（2）根据培养条件选择温度选择还要根据培养条件综合考虑, 灵活选择。
通气条件差时可适当降低温度, 使菌呼吸速率降低些, 溶氧浓度也可髙些。
培养基稀薄时, 温度也该低些。
因根据菌生长情况
（3）菌生长快, 维持在较高温度时间要短些; 菌生长慢, 维持较高温度时间可长些。
培养条件适宜, 如营养丰富, 通气能满足, 那么前期温度可髙些, 以利于菌的生长。
总的来说, 温度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑。
8、发酵过程中PH会不会发生变化, 为什么?
答: 发酵过程中pH是不断变化的
1) 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; 2) 氮代谢:当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降; 尿素被分解成NH3, pH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; 3) 生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降; 4) 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; 5) 菌体自溶pH上升, 发酵后期, pH上升; 6) 杂菌的污染, pH下降9、pH对发酵的影响表现在哪些方面?
答: ( 1) pH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。
( 2) pH影响微生物细胞膜所带电荷。
从而改变细胞膜的透性, 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。
( 3) pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离, 从而影响微生物对这些物质的利用。
( 4) pH值影响代谢方向。
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pH2~3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。
( 5) pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响。
10、为了确定发酵的最佳pH, 我们该如何实验?
答: 配制不同初始pH的培养基, 摇瓶考察发酵情况
11、发酵过程的pH控制能够采取哪些措施?
答: ( 1) 、调节好基础料的初始pH ( 2) 、在基础料中加入维持pH 的物质( 3) 、经过补料调节pH ( 4) 、当补料与调pH发生矛盾时, 加酸碱调pH( 5) 、发酵的不同阶段采取不同的pH值。
12、染菌对发酵有什么危害, 对提炼有什么危害?
答: 染菌对发酵的危害: ①造成大量原材料的浪费, 在经济上造成巨大损失②扰乱生产秩序, 破坏生产计划③遇到连续染菌, 特别在找不到染菌原因往往会影响人们的情绪和生产积极性④影响产品外观及内在质量
染菌对提炼的危害: 染菌的发酵液一般发粘, 过滤困难。
染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和其它杂质, 比较难于进一步提炼。
采用有机溶剂萃取的提炼工艺, 则极易发生乳化, 很难使水相和溶剂相分离, 影响进一步提纯。
采用直接用离子交换树脂的提取工艺, 如链霉素、庆大霉素, 染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面, 或被离子交换树脂吸附, 大大降低离子交换树脂的交换容量, 而且有的杂菌很难用水冲洗干净, 洗脱时与产物一起进入洗脱液, 影响进一步提纯。
13、有哪些原因会引起染菌?
答: 设备渗漏、空气带菌、种子带菌、灭菌不彻底、技术管理不善、操作失误等。
14、染菌以后应采取什么措施?
答: 1) 染菌后的培养基必须灭菌后才可放入下水道2) 凡染菌的罐要找染菌的原因, 对症下药, 该罐也要彻底清洗, 空罐消毒, 才可进罐。
3) 染菌厉害时, 车间环境要用石灰消毒, 空气用甲醛熏蒸, 特别, 若染噬菌体, 空气必须用甲醛蒸汽消毒。
4) 前期: 严重的重新灭菌, 轻微的控制条件提高生产菌的相对生长优势( 温度, pH, 通气) 5) 中期: 危害大, 营养消耗快, pH变化大, 菌丝自溶厉害, 产物分泌减少或停滞。
重新灭菌、提前、倒灌6) 后期: 危害小, 坚持或提前放罐
15、为什么会感染噬菌体? 感染了噬菌体后应采取哪些措施? 答: 1．生产菌株本身可能就是带有前噬菌体的污染菌, 在发酵过程, 如遇到某些条件个别菌体就会自发的进入裂解性生活周期, 而产生噬菌体。
2．发酵液中存在噬菌体, 究其来源有:
( 1) 含有噬菌体的发酵罐会经过排气、测样废液、洗罐污水或偶然的”跑液”等大量散布噬菌体, 污染发酵环境和生产系统的各环节。
( 2) 滤过装置不良、失效或处理不确实, 并在环境中有噬菌体的情。