发酵工程期末复习（必考）

1.发酵工程：是一门以微生物、动植物细胞为生物作用剂进行产品工业化生产的系统工程。涉及范围包括发酵工艺和发酵设备两大部分。主要研究内容有菌种选育与构建、大规模培养基和空气的灭菌、大规模细胞培养过程、细胞生长和产物形成动力学、生物反应器的优化设计和操作、生物反应过程的参数检测和计算机应用、发酵产品的分离纯化过程中的技术问题。发酵工程原理是指导发酵产品研究与开发，发酵工厂设计与建设以及发酵生产实践的理论。

2.生物技术：应用自然科学及工程学的原理，依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提供产品或为社会服务”的技术。所谓生物作用剂可以是酶、细胞或多细胞生物体。生物技术又叫生物工程，包括基因工程、酶工程（蛋白质工程）、细胞工程（包括组织工程）、发酵工程。

3.自然选育：在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程。引起自然突变的原因有两个：多因素低剂量的诱变效应和互变异构效应。

4.诱变育种：指利用物理、化学等诱变剂处理均匀而分散的微生物细胞群，在促进其突变率显著提高的基础上，采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选出少数符合目的的突变株，以供科学实验或生产实践使用。

5.原生质体融合：把两个亲本的细胞壁分别通过酶解作用加以瓦解，使菌体细胞在高渗环境中释放出只有原生质膜包裹着的球状体（称为原生质体）。两个亲本的原生质体在高渗条件下混合，由聚乙二醇（PEG）作为助融剂，使它们互相凝集，发生细胞融合，接着两个亲本基因组由接触到交换，从而实现遗传重组。在再生成细胞的菌落中就有可能获得具有理想性状的重组子。

6.培养基：培养基是人工配置的供微生物或动植物细胞生长、繁殖、代谢、和合成人们所需产物的营养物质和原料，同时，培养基为微生物等提供除营养外的其他生长所必须的环境条件。

7.前体：指某些化合物加入发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物中去，而自身结构并没有明显变化，产物的产量却因前体的加入而有较大的提高。

8.抑制剂：某些化合物可以抑制特定代谢途径的进行，而使另一种代谢途径活跃，从而获得人们所需产物的积累。

9.促进剂：指那些既不是营养物质又不是前体，但却能提高产量的添加剂。

10.灭菌：所谓灭菌是指用化学或物理的方法杀灭或除掉物料及其器皿中所有的生命体。而消毒则是指杀死病原微生物的过程。

11.对数残留定律：在微生物死亡过程中的任一时刻，活菌数的减少速率与该时刻残留的活菌数成正比，这就是微生物死亡的对数残留定律。微分式为： ；积分式为：

12.连续灭菌：是指在发酵罐外连续不断地进行加热，维持和冷却，同时把灭完菌的培养基通入已灭过菌的发酵罐的灭菌方式。

13.分批灭菌：是指将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定温度后维持一段时间，再冷却到发酵所需温度的灭菌方式。

14.生长关联型：产物生成与菌体生长之间有平行的准量关系。这样的产品或为菌体本身或初级代谢产物。

15.部分生长关联型：菌体生长出现两个高峰，第一个生长高峰与产物合成无平行的准量关系，第二个生长高峰与产物合成有平行的准量关系。

16.非生长关联型：细胞生长与产物合成无平行的准量关系，只与菌体的总量有关。大部分次级代谢产物属于这一类。

一、菌种保藏原则和常用方法：

原则：菌种保藏主要是根据菌种的生理生化特点，人工创造条件，使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异。一般可以通过保持培养基营养成分在最低水平，缺氧状态，干燥和低温，使菌种处于休眠状态，抑制其繁殖能力。一种好的保藏方法不但能长期保持菌种原有的优良性状不变，而且要简便经济，在生产上能推广使用。

常用方法：（1）斜面冰箱保藏法：斜面保藏是一种短期、过渡的保藏方法，用新鲜斜面接种后，置最适条件下培养倒菌体或孢子生长丰满后，放在4度冰箱保存。保存期为三个月到六个月，如为营养体，为一个月。（2）沙土管保藏法：将斜面孢子制成孢子悬液接入沙土管中或将斜面孢子刮下直接与沙土混合。产孢子或芽孢的微生物。1年左右。（3）石蜡油封存法：向培养成熟的菌种斜面上，倒入一层灭过菌的石蜡油，要高出斜面1厘米，保存在冰箱中。可适用于不能利用石蜡作碳源的细菌、霉菌、酵母等微生物。1年左右。（4）超低温冰箱甘油管保藏法（-80 ℃）：利用20%甘油作为保护剂，在超低温下冻存微生物，一般可达3至5年左右，是科研单位常用的保藏方法。（5）真空冷冻干燥保藏法：目前常用的较理想的一种方法。其基本原理是在较低的温度下（－15度），快速的将细胞冻结，并且保持细胞完整，然后在真空中使水份升华。在这样的环境中，微生物的生长和代谢都暂时停止，不易发生变异。因此，菌种可以保存很长时间，一般5年左右。该法保存效果较好，对各种微生物都适用。所以国内外都以普遍应用。保护剂：脱脂牛奶、血清等。（6）液氮超低温保藏法：适用范围最广。尤其是不产生孢子的菌丝体，其他保藏方法不理想，可用液氮保藏法。保存期最长。保护剂为10％甘油。一般可以保存10至15年。其原理：液氮的温度可达－196℃，远远低于其新陈代谢作用停止的温度（－130℃），所以此时菌种的代谢活动已停止，化学作用亦随之消失。

二、应如何改进生产菌株性状？

改进生产菌株性状的方法：

1.自发突变与育种:(1)从生产中选育 在日常的大生产过程中，微生物也会以一定频率发生自发突变。富于实际经验和善于细致观察的人们就可以及时抓住这类良机来选育优良的生产菌种。例如，从污染噬菌体的发酵液中有可能分离到抗噬菌体的自发突变株。(2)定向培育优良品种 是指在某一特定条件下，长期培养某一微生物菌群，通过不断转接传代以积累其自发突变，并最终获得优良菌株的过程。由于自发突变的频率较低，变异程度较轻微，故用此法育种十分缓慢。例如，当今世界上应用最广的预防结核病制剂——卡介苗的获得，便是定向育种的结果。