1.什么是氨基酸发酵工业？答：氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵,由发酵所生成的产物氨基酸,都是微生物的中间代谢产物,它的积累是建立于对微生物正常代谢的抑制。
在脱氧核糖核酸(DNA)的分子水平上改变、控制微生物的代谢,使有用产物大量生成、积累。
氨基酸发酵工业是利用微生物的生长和代谢活动,发酵生产氨基酸的现代工业.2.简述氨基酸的生产方法有哪些？抽提法,化学合成法,生物法(直接发酵法和酶转化).3.举例氨基酸的应用领域有哪些？答：临床营养制剂及氨基酸药物:①Glu治疗肝昏迷。
②氨基酸大输液。
医药中间体:合成手性药物。
肽类：乳链菌肽,可强烈抑制食品腐败.谷胱甘肽GSH含疏基,有抗氧化和整合解毒作用,用于治疗肝脏疾病、药物和重金属中毒。
食品补充剂：①调味品：味精，稀释3000倍，鲜味，阈值0.03%。
Gly：蔗糖的0.8倍。
Asp-phe甲酯（阿斯巴甜），蔗糖的200倍。
②提高食品营养价值，强化食品.评价蛋白质营养价值的指标，看食物中蛋白质的量（含量）和质（氨基酸之间的构成比例）。
饲料添加剂:农业饲料用Lys，添加0.2%，鸡每年生蛋250个，猪120天长只至180斤，鸡56天长3.5斤。
工业绿色化学产品:多聚氨基酸。
α-聚赖氨酸（α-PL）,作为安全食品保鲜剂；r-聚谷氨酸(r-PGA)，可降解塑料，环境友好材料；聚天冬氨酸PASP，可生物降解的高吸水材料。
保健化妆品:氨基酸系表面活性剂.4.简述淀粉的组成及特性：淀粉白色无定形结晶粉末,圆形椭圆形多角形.是一种碳水化合物,组成元素为44.4%C,6.2%H,49.4%O.淀粉分子是由许多葡萄糖脱水缩聚而成的高分子化合物(C6H10O5)n. 分直链淀粉(不分支的葡萄糖链构成, α-1,4糖苷键聚合,空间构象卷曲螺旋状.水溶液加热不产生糊精,以胶体状态溶解,遇碘反应纯蓝色)和支链淀粉(α-1,6糖苷键连接直链,只有加热加压溶于水遇碘紫红色.)两部分.特性:无还原性无甜味,不溶于冷水,酒精,醚等有机溶剂.在热水中能吸收水分而膨胀,最后淀粉粒破裂,淀粉分子溶于水中形成带有黏性的淀粉糊,即糊化.生淀粉的颗粒在偏光显微镜下观察有双折射现象,淀粉有黑色十字,将颗粒分成白色的四部分,有晶体结构.淀粉含有较多水分却不显潮湿,原因淀粉分子中羟基和水分子相互作用形成氢键.淀粉遇碘反应强烈生成蓝色碘淀粉和淀粉-碘复合物.加热蓝色消失,冷却出现.温度太高碘极易逃逸,冷却后无蓝色.5.分析玉米淀粉生产中浸泡工序的目的。
玉米子粒坚硬有胚,需浸泡才能破碎. ①可软化子粒,增加皮层和胚的韧性.有利于胚的破碎②水分通过胚和皮层向胚乳内部渗透,溶出水溶性物质.有利于分离操作.③使粘附在玉米表面上的泥沙脱落.有利于玉米的破碎和提取淀粉.(逆流浸泡,水中加入SO2(不超过0.4%)以分散和破坏玉米子粒细胞中蛋白质网状组织,促使淀粉游离出来,同时抑制微生物繁殖活动.浸泡条件:浸泡水SO2浓度0.15-0.2%,PH3.5,温度50-55℃,时间48h) 清理浸泡粗碎胚芽分离磨碎纤维分离(筛选法)蛋白质分离(利用相对密度不同)清洗脱水干燥成品整理.6.简述淀粉水解糖生产的意义. 谷氨酸产生菌不能直接利用淀粉或糊精作为碳源.淀粉必须经水解成葡萄糖才能供发酵使用.工业上将淀粉水解为葡萄糖的过程成为糖化,所制得糖液称为淀粉水解糖,主要是葡萄糖.它是谷氨酸产生菌生长的营养物质,易被其利用.淀粉水解糖液的质量关系到谷氨酸菌的生长速度,谷氨酸的积累及分离提取.7.谷氨酸发酵水解糖液的要求.1.严格控制淀粉质量(无霉烂变质)2.正确控制淀粉乳的浓度(浓度高低满足发酵的初糖浓度)3.糖液中不含糊精(水解完全)4.糖液清、色泽浅,有一定的透光率5.糖液新鲜6.降低糖液蛋白质的含量7.质量标准:色泽：浅黄、杏黄通明液体；糊精反应：无；还原糖含量：18%左右；DE值：90%以上；透光率：60%以上；pH：4.6-4.8。
8.简述淀粉制葡萄糖的基本原理.淀粉在加酸高温水解或受酶的作用下,淀粉的颗粒结构被破坏,α—1,4糖苷键及α—1,6糖苷键被切断,分子量逐渐变小,首先分解为分子较小的糊精(蓝糊精、红糊精、无色糊精)；接着分解成麦芽糖；最后生成葡萄糖。
9.DE值与DX值：工业上用DE值(也称葡萄糖)表示淀粉的水解程度或糖化程度.糖化液中还原性糖全部当作葡萄糖计算,占干物质的百分比称为DE值.DX值是指糖液中的葡萄糖含量占干物质的百分率。
区别:糖液中葡萄糖的实际含量稍低于葡萄糖值,因为还有少量的还原性低聚糖存在.11.淀粉的水解方法: 酸解法：利用无机酸催化,在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖.优点是工艺简单,水解时间短,生产效率高,设备周转快.缺点是在高温高压及一定酸浓度条件下进行,要求设备耐腐蚀耐高温耐压,副产物多,淀粉转化率低,要求淀粉原料是纯度较高的精制淀粉,淀粉乳浓度不能太高。
酸酶法：先将淀粉酶用酸水解成糊精或低聚糖,再用糖化酶水解为葡萄糖.酸用量少,产品颜色浅,糖液质量高.适用于玉米或小麦等谷物。
酶酸法：先用a-淀粉酶液化,过滤除杂后再用酸水解为葡萄糖.适用于大米(碎米)或粗淀粉原料。
双酶法：用专一性强的淀粉酶和糖化酶催化,将淀粉水解为葡萄糖。
12.双酶法制糖的特点: 优点: 以作用专一的酶制剂作为催化剂,复合反应分解少,副产物少,糖液纯度高,DE值达98%以上,使糖液得到充分利用；酶解反应条件温和,不需要耐高压耐高温耐酸的设备；可以在较高的淀粉浓度下水解,可以使用粗原料；由于酶制剂中菌体细胞的自溶,使糖液营养物质丰富,可以简化发酵培养基,少加甚至不加生物素,有利于谷氨酸发酵稳定,提高糖酸转化率,有利于后道提取；制得的糖液颜色浅较纯净无苦味质量高；适用于大米或粗淀粉原料,减少粮食消耗。
缺点:酶反应时间长,生产周期长,夏天糖液容易变质；酶本身是蛋白质,引起糖液过滤困难；要求设备多。
14.双酶法制糖工艺中淀粉液化程度控制的目的：液化程度应该控制在：在碘试显本色的前提下,液化DE值越低越好（12-15%）。
若液化程度太低:黏度大,难于操作；葡萄糖淀粉酶属于外酶,水解只能由淀粉分子的非还原性尾端开始,底物分子越少,水解机会越少,影响糖化速度；易老化,糖化液过滤性差。
若液化程度太高,葡萄糖淀粉酶先与底物分子生成络合结构,而后发生水解催化；不利于糖化酶生成络合结构,影响催化效率,糖化液最终DE值低。
15.简述Glu生物合成途径：包括糖酵解EMP作用,戊糖磷酸途径HMP,三羧酸循环TCA,乙醛酸循环,丙酮羧化支路(CO2的固定反应)等.葡萄糖经EMP及HMP两个途径生成丙酮酸;丙酮酸一部分在丙酮酸脱氢酶系作用下生成乙酰CoA,另一部分经CO2固定反应生成草酰乙酸或苹果酸;草酰乙酸和乙酰CoA在柠檬酸合酶催化下缩合成柠檬酸,进入三羧酸循环,在顺乌头酸梅作用下异柠檬酸,异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶作用下生成a-酮戊二酸;a-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶作用下经还原氨基化反应生成谷氨酸。
16. Glu合成的代谢途径包括哪些调节机制：①反馈调节:PEP羧化酶,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶, a-酮戊二酸脱氢酶,谷氨酸脱氢酶的调节.②糖代谢的调节:能荷调节,生物素对糖代谢速率、CO2固定反应、乙醛酸循环的影响.③氮代谢的调节.17. 简述Glu生产中乙醛酸循环的作用：由于三羧酸循环的缺陷(a-酮戊二酸脱氢酶活力微弱),为了获得能量和产生生物合成反应所需要的中间产物,在谷氨酸发酵的菌体生长期,需要异柠檬酸裂解酶催化反应,走乙醛酸循环途径.18.列举控制细胞膜通透性的方法和机制：①控制磷脂的合成来控制膜的通透性：通过控制发酵培养基中的化学成分,来控制磷脂的合成,从而控制细胞膜的生物合成,导致形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜,使谷氨酸生产菌处于异常生理状态,以解除细胞对谷氨酸向胞外漏出的渗透屏障。
具体方法有：生物素缺陷型（作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与了脂肪酸的合成,进而影响脂肪酸的合成.当磷脂合成量少到正常的1/2左右时,细胞变形,Glu向膜外泄漏。
控制关键:使用该类突变株必须限制发酵培养基中生物素亚适量(5-10μg/L).在发酵初期(0-8小时),细胞正常生长,当生物素耗尽后,在菌的再次倍增时,开始出现异常形态细胞,即完成了细胞从生长型到积累型转换. ）添加表面活性剂(如吐温-60或不饱和脂肪酸(C16-18),也能造成细胞渗漏,积累谷氨酸。
机制:两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗作用,导致磷脂合成不足,形成不完整的细胞膜。
关键:控制好添加饱和脂肪酸或表面活性剂的时间和浓度,必须在药剂加入后,在这些药剂存在下再次进行菌的分裂生殖,形成产酸型细胞,即完成谷氨酸非积累型细胞向谷氨酸积累型细胞的转变。
)油酸缺陷型(作用机制:油酸营养缺陷型丧失了合成油酸的能力,通过控制油酸使磷脂合成量减少到正常量的1/2左右。
控制关键:保证在培养基中油酸亚适量,完成细胞从生长型到生产型的转换。
)甘油缺陷型(作用机制：丧失了α-磷酸甘油脱氢酶,必须由外界供给甘油才能生长,在甘油限量供给下控制了细胞膜中与渗透性有直接关系的磷脂含量,从而使谷氨酸得以积累。
控制关键：控制添加亚适量的甘油或甘油衍生物0.02%)温度敏感突变菌株(作用机制：突变位置在与谷氨酸分泌有密切关系的细胞膜结构基因上,发生碱基的转换或颠换,这样为基因所指导的酶在高温失活,导致细胞膜某些结构的改变。
控制关键：温度转换30-38℃的时间,温度转换之后进行适度的剩余生长)。
②控制细胞壁的合成间接控制细胞膜的通透性。
机制: 在发酵对数生长期的早期,添加青霉素或头孢霉素C等,抑制细胞壁的生物合成,使细胞膜处于无保护状态,又由于膜内外渗透压差,进而导致细胞膜的物理损伤,增大了谷氨酸向胞外露出的渗透性。
控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)添加.添加青霉素后倍增的菌体不能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换.19.简述谷氨酸生产菌的特点：①大多数为生物素缺陷型,谷氨酸发酵时,通过控制生物素亚适量(贫乏量) ,引起菌种代谢失调, 使谷氨酸得到大量积累.②α-酮戊二酸氧化能力微弱: 当α-酮戊二酸脱氢酶丧失或活性很低时,TCA循环才能够停止, α-酮戊二酸才得以积累,为谷氨酸的生成奠定物质基础.③谷氨酸脱氢酶活性强.④细胞膜对谷氨酸的通透性高⑤还原性辅酶Ⅱ(NADPH+H+)进入呼吸链能力缺陷或微弱.⑥产生菌体内乙醛酸循环的关键酶-异柠檬酸裂酶,通过该酶酶活性的调节来实现乙醛酸循环的封闭,乙醛酸循环的封闭是实现谷氨酸发酵的首要条件.⑧具有CO2 固定反应的酶系, CO2固定能力强,能利用CO2 产生大量草酰乙酸,有利于谷氨酸的大量积累.⑨解除谷氨酸反馈抑制.不利用谷氨酸.耐高糖耐高谷氨酸.具有向胞外分泌谷氨酸的能力.20.生物素对糖代谢速率的影响：生物素主要影响糖降解速率,而不是影响EMP或HMP途径的比率。