參考答案：

　　一、名詞解釋

　　發(fā)酵 ：借助微生物在有氧或無(wú)氧條件下的生命活動(dòng)來(lái)制備微生物菌體本身，或其直接代謝產(chǎn)物或次級(jí)代謝產(chǎn)物的過(guò)程統(tǒng)稱為發(fā)酵。

　　發(fā)酵熱：引起發(fā)酵過(guò)程中溫度變化的原因是在發(fā)酵過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量，叫發(fā)酵熱。生物熱、攪拌熱以及蒸發(fā)熱、輻射熱等

　　下游工程：發(fā)酵產(chǎn)物的分離、提取和精制是指從發(fā)酵液或酶反應(yīng)液中分離、純化產(chǎn)品的過(guò)程，或稱下游技術(shù)。

　　固體發(fā)酵：是指微生物在沒(méi)有或幾乎沒(méi)有游離水的固態(tài)的濕培養(yǎng)基上的發(fā)酵過(guò)程。

　　液態(tài)發(fā)酵：是指培養(yǎng)基呈液態(tài)的微生物發(fā)酵過(guò)程。它主要是在發(fā)酵罐中進(jìn)行的。

　　分批培養(yǎng)：在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)一次性投入有限數(shù)量營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)行培養(yǎng)的方法，是一種非恒態(tài)的培養(yǎng)法。

　　連續(xù)發(fā)酵：指以一定速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基，同時(shí)以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持恒定，使培養(yǎng)物在近似恒定狀態(tài)下生長(zhǎng)的培養(yǎng)方法。

　　固定化發(fā)酵：固定化酶(細(xì)胞)用于發(fā)酵可稱為固定化酶(細(xì)胞)發(fā)酵，或簡(jiǎn)稱固定化發(fā)酵。

　　混合發(fā)酵：是指多種微生物混合在一起共用一種培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵。

　　純種發(fā)酵：用純的單一菌種的發(fā)酵可稱為純種發(fā)酵，或純培養(yǎng)。

　　輻射熱：由于罐外壁和大氣間的溫度差異而使發(fā)酵液中的部分熱能通過(guò)罐體向大氣輻射的熱量，即為輻射熱。

　　二、單項(xiàng)選擇題

　　1、④ 2、① 3、② 4、④ 5、④ 6、③ 7、④ 8、④ 9、④ 10、④　11、④ 12、④ 13、④ 14、② 15、④

　　三、多項(xiàng)選擇題

　　1、①② 2、①②③④ 3、①②④ 4、①②③④ 5、②③④ 6、①②③④　7、①②③④

　　四、簡(jiǎn)述題

　　1、簡(jiǎn)述常見(jiàn)發(fā)酵產(chǎn)品的種類及相應(yīng)的生產(chǎn)菌種類。

　　由復(fù)雜成分構(gòu)成的，并有較高風(fēng)味要求的發(fā)酵食品，如啤酒(釀酒酵母)、白酒(毛霉、根霉)、飲料酒(酵母)以及醬油(曲霉)、腐乳(毛霉、根霉、曲霉)等佐餐調(diào)味品的生產(chǎn)稱為釀造工業(yè);而把經(jīng)過(guò)純種培養(yǎng)，提煉精制獲得的成分單純、無(wú)風(fēng)味要求的酒精、抗生素、檸檬酸、谷氨酸、酶制劑、單細(xì)胞蛋白等的生產(chǎn)叫做發(fā)酵工業(yè)。

　　2、工業(yè)生產(chǎn)所用于發(fā)酵的菌種有什么要求?

　　對(duì)菌種一般有以下要求：①菌種能在較短的發(fā)酵過(guò)程中高產(chǎn)有價(jià)值的發(fā)酵產(chǎn)品。②菌種的發(fā)酵培養(yǎng)基應(yīng)價(jià)廉，來(lái)源充足，被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的效率高。如農(nóng)副產(chǎn)品。③菌種對(duì)人、動(dòng)物、植物和環(huán)境不應(yīng)該造成危害，還應(yīng)注意潛在的、慢性的、長(zhǎng)期的危害，要嚴(yán)格防護(hù)。④菌種發(fā)酵后，所產(chǎn)不需要的代謝產(chǎn)物少，而且產(chǎn)品相對(duì)容易地與不需要的物質(zhì)分離，下游技術(shù)能用于規(guī)�；�生產(chǎn)。⑤菌種的遺傳特性穩(wěn)定，而且易于進(jìn)行基因操作。

　　3、說(shuō)明發(fā)酵菌種的主要來(lái)源。

　　自然環(huán)境、收集菌株篩選、購(gòu)置生產(chǎn)菌種

　　4、微生物發(fā)酵可分為哪幾類?

　　按培養(yǎng)基是固態(tài)或液態(tài)將發(fā)酵分為固體發(fā)酵和液體發(fā)酵;按對(duì)氧需要或不需要可分為好氣發(fā)酵和厭氣發(fā)酵;按發(fā)酵是在培養(yǎng)基表面或深層進(jìn)行還分為表面發(fā)酵和深層發(fā)酵;按發(fā)酵是間歇或連續(xù)進(jìn)行可分為分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵;按菌種是單一還是混合的菌種可分為單一純種發(fā)酵和混合發(fā)酵;按菌種是否被固定在載體上可分為游離發(fā)酵和固定化發(fā)酵。

　　5、混合發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)如何?

　　①充分利用培養(yǎng)基、設(shè)備、人員和時(shí)間，可以在共同的發(fā)酵容器中經(jīng)過(guò)同一工藝過(guò)程，提高所需產(chǎn)品的質(zhì)和量。②混合發(fā)酵能夠獲得一些獨(dú)特的產(chǎn)品，而純種發(fā)酵是很難做到的。如國(guó)內(nèi)外享有盛譽(yù)的茅臺(tái)酒。③混合的多種菌種增加了發(fā)酵中許多基因的功能，可以代替某些基因重組工程菌來(lái)進(jìn)行復(fù)雜的多種代謝反應(yīng)，或促進(jìn)生長(zhǎng)代謝，提高生產(chǎn)效率。

　　6、好氧發(fā)酵的特點(diǎn)，大型發(fā)酵罐的基本組成和要求。

　　好氣性微生物的生長(zhǎng)發(fā)育和代謝活動(dòng)都需要消耗氧氣，因?yàn)楹脷庑晕⑸�物只有氧分子存在的情況下才能完成生物氧化作用。在發(fā)酵過(guò)程中必須供給適量無(wú)菌空氣，才能使菌體生長(zhǎng)繁殖積累所需要的代謝產(chǎn)物，且要求高密度的微生物群體能獲得氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。大型發(fā)酵罐采用噴霧裝置和攪拌器進(jìn)行充分通氣。

　　發(fā)酵罐有觀察孔、溶解氧監(jiān)測(cè)器、溫度監(jiān)測(cè)儀、攪拌速度控制器、pH檢測(cè)和控制器、酸堿添加泵、泡沫破碎葉片、營(yíng)養(yǎng)物的添加管道等設(shè)備和儀器，監(jiān)測(cè)發(fā)酵時(shí)氧濃度、溫度、攪拌速度、pH值、泡沫狀態(tài)、營(yíng)養(yǎng)物的消耗情況、菌生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)品形成等，并及時(shí)控制，以期達(dá)到最佳發(fā)酵條件，獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本的產(chǎn)品。

　　7、PH值對(duì)微生物發(fā)酵的影響，如何控制?

　　發(fā)酵培養(yǎng)基的pH值，對(duì)微生物生長(zhǎng)具有非常明顯的影響，也是影響發(fā)酵過(guò)程中各種酶活的重要因素，還可能嚴(yán)重影響菌體的生長(zhǎng)和產(chǎn)物的合成，因此對(duì)微生物發(fā)酵來(lái)說(shuō)有各自的最適生長(zhǎng)pH。①發(fā)酵液的pH值的改變，影響了微生物細(xì)胞原生質(zhì)膜的電荷發(fā)生改變;②發(fā)酵液的pH值直接影響酶的活性，在不適宜的pH值下，微生物細(xì)胞中某些酶的活性受到抑制，從而影響微生物的生長(zhǎng)繁殖和新陳代謝;③發(fā)酵液的pH值影響培養(yǎng)基某些重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和中間代謝產(chǎn)物的離解，從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用。

　　8、消泡劑應(yīng)具備的條件。

　　①應(yīng)該在氣—液界面上具有足夠大的鋪展系數(shù)，才能迅速發(fā)揮消泡作用。這就要求消沫劑有一定的親水性;②應(yīng)該在低濃度時(shí)具有消泡活性;③應(yīng)該具有持久的消泡或抑泡性能，以防止形成新的泡沫;④應(yīng)該對(duì)微生物、人類和動(dòng)物無(wú)毒性;⑤應(yīng)該對(duì)產(chǎn)物的提取不產(chǎn)生任何影響;⑥不會(huì)在使用、運(yùn)輸中引起任何危害;⑦成本低;⑧應(yīng)該對(duì)氧傳遞不產(chǎn)生影響;⑨能耐高溫滅菌。

　　9、濃縮發(fā)酵產(chǎn)物的方法及其特點(diǎn)。

　　濃縮常在發(fā)酵液提取前后進(jìn)行，有時(shí)貫穿在整個(gè)發(fā)酵產(chǎn)品提取過(guò)程中。濃縮是將低濃度溶液除去一定量溶劑變?yōu)楦邼舛热芤旱倪^(guò)程。其方法有：蒸發(fā)濃縮法，冷動(dòng)濃縮，吸收濃縮等。

　　五、論述題

　　1、發(fā)酵過(guò)程中各工藝過(guò)程的具體操作要求。

　�、侔l(fā)酵原料的選擇及預(yù)處理②微生物菌種的選育及擴(kuò)大培養(yǎng)③發(fā)酵設(shè)備選擇及工藝條件控制④發(fā)酵產(chǎn)物的分離提�、莅l(fā)酵廢物的回收和利用(見(jiàn)教材234—235)

　　2、獲得優(yōu)良菌株的方法有哪些?

　　通過(guò)自然選育、誘變育種、雜交育種、分子育種等育種方法獲得優(yōu)良菌株。(見(jiàn)教材236—237頁(yè))

　　3、固態(tài)、液態(tài)發(fā)酵的特點(diǎn)比較。

　　固態(tài)發(fā)酵是指微生物在沒(méi)有或幾乎沒(méi)有游離水的固態(tài)的濕培養(yǎng)基上的發(fā)酵過(guò)程，與液態(tài)

　　發(fā)酵相比，其優(yōu)點(diǎn)為：培養(yǎng)基含水量少，廢水、廢渣少，環(huán)境污染少，容易處理;能源消耗量低，供能設(shè)備簡(jiǎn)易;培養(yǎng)基原料多為天然基質(zhì)或廢渣，廣泛易得，價(jià)格低廉;設(shè)備和技術(shù)較簡(jiǎn)易，較低的投資;產(chǎn)物濃度較高，后處理較方便。其缺點(diǎn)為：菌種限于耐低水活性(aw)的微生物，菌種選擇性少;發(fā)酵速度慢，周期較長(zhǎng);天然原料成分復(fù)雜，有時(shí)變化，影響發(fā)酵產(chǎn)物的質(zhì)和量;工藝參數(shù)難以測(cè)準(zhǔn)和控制;產(chǎn)品少，工藝操作消耗勞力多，強(qiáng)度大。

　　4、溫度對(duì)微生物發(fā)酵的影響，如何控制?

　　溫度對(duì)發(fā)酵的影響是多方面的，對(duì)菌體生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物形成的影響是由各種因素綜合表現(xiàn)的結(jié)果。①溫度影響酶反應(yīng)速度：溫度升高，反應(yīng)速度加大，生長(zhǎng)代謝加快，產(chǎn)物生成提前，高溫酶很容易熱失活的，溫度愈高失活愈快，菌體易于衰老影響產(chǎn)物生成。②溫度通過(guò)影響發(fā)酵液中溶解氧從而影響發(fā)酵，③溫度影響生物合成方向。如谷氨酸發(fā)酵時(shí)，擴(kuò)展短桿菌在30℃培養(yǎng)后在37℃發(fā)酵，如果其他條件不予改變時(shí)，就積累過(guò)量的乳酸。④ 溫度還能影響酶系組成及酶的特性。如用米曲霉制曲時(shí)，溫度控制在低限有利于蛋白酶合成，α-淀粉酶活性受到抑制。(5)溫度影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，每種微生物各有其生長(zhǎng)發(fā)育所需的溫度。

　　為了使微生物的生長(zhǎng)速度最快和代謝產(chǎn)物的產(chǎn)率最高，在發(fā)酵過(guò)程中必須根據(jù)菌種的特性，選擇和控制最適合的溫度。即在該溫度下最適于菌的生長(zhǎng)或發(fā)酵產(chǎn)物的生成。不同的菌種和不同培養(yǎng)條件以及不同的酶反應(yīng)和不同的生長(zhǎng)階段，最適溫度不同。

　　5、吸附法提取發(fā)酵產(chǎn)物的優(yōu)缺點(diǎn)、吸附劑具備條件、吸附劑的種類。

　　吸附法具有操作簡(jiǎn)單、原料易解決，便于土法生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是如吸附劑性能不穩(wěn)定、選擇性不高等。收率不穩(wěn)定，不能連續(xù)操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，炭粉影響環(huán)境衛(wèi)生。

　　吸附劑具備條件：①吸附劑本身是一種多細(xì)孔粉沫狀的物質(zhì)，其顆粒密度下，表面積大，但孔隙也不要太大，否則在孔隙中的溶質(zhì)就不易被解吸下來(lái);②吸附劑必須顆粒大小均勻;③吸附能力變大，但也要容易洗脫下來(lái)。

　　吸附劑的種類：①疏水或非極性吸附劑，如活性炭應(yīng)用于味精溶液的脫色。②親水或極性吸附劑，如硅膠、氧化鋁、活性土等。③各種離子交換樹(shù)脂吸附劑。

　　6、發(fā)酵過(guò)程中泡沫如何變化?怎樣消泡?

　　泡沫的多少一方面與通氣、攪拌的劇烈程度有關(guān)，攪拌所引起的泡沫比通氣大;另一方面與培養(yǎng)基所用的原材料的性質(zhì)有關(guān)。發(fā)酵初期，由于培養(yǎng)基濃度大，粘度高，營(yíng)養(yǎng)豐富，因而泡沫的穩(wěn)定性與高的表面粘度和低的表面張力有關(guān)。隨著發(fā)酵進(jìn)行表面粘度下降和表面張力上升，泡沫壽命逐漸縮短，泡沫減少。另外菌的繁殖，尤其是細(xì)菌本身具有穩(wěn)定泡沫的作用，在發(fā)酵最旺盛時(shí)泡沫形成比較多，在發(fā)酵后期菌體自溶導(dǎo)致發(fā)酵液中可溶性蛋白質(zhì)增加，又利于泡沫的產(chǎn)生。發(fā)酵過(guò)程中染菌而使發(fā)酵液粘度增加，也會(huì)產(chǎn)生大量泡沫。因此，由于強(qiáng)烈的通氣和攪拌，同時(shí)微生物呼吸或發(fā)酵產(chǎn)生大量的CO2等氣體排到發(fā)酵液中，必然引起大量泡沫的產(chǎn)生。

　　泡沫的控制，可以采用兩種途徑：①調(diào)整培養(yǎng)基中的成分(如少加或緩加易起泡的原材料)、或改變某些物理化學(xué)參數(shù)(如pH、溫度、通氣和攪拌)、或者改變發(fā)酵工藝 (如采用分次投料)來(lái)控制，以減少泡沫形成的機(jī)會(huì)。但這些方法的效果有一定的限度。②采用機(jī)械消沫或化學(xué)消沫這兩大類方法來(lái)消除已形成的泡沫。