《抗生素发酵工艺学》知识要点
（1） 发酵工业的生产水平取决于三个要素，即生产菌种 、 生产工艺、 生
产设备 。
（2） 目前无菌检测的方法主要四种，即镜检法 、肉汤培养法、平板划线
培养 和 发酵过程异常现象观察法。
（3） 发酵醪中菌体分离一般采用 离心分离 和 过滤分离 两种方法。
（4） 在微生物培养过程中，引起培养基pH值改变的原因主要有营养成份的消耗和
代谢物的累积 等。
（5） 发酵过程控制的目的就是得到 最大的比生产率 和 最大的得率 。
（6） 发酵工业中常用灭菌方法： 化学灭菌 、 射线灭菌 、 干热灭菌 、
湿热灭菌 。
（7） 常用工业微生物可分为细菌、 酵母菌 、 霉菌 、 放线菌 四大类。 （8） 常用菌种保藏方法有斜面保藏法、沙土管保藏法、液体石蜡保藏法和真空冷冻
保藏法等
（9） 发酵高产菌种选育方法包括自然选育 、 杂交育种 、 诱变育种 、 基因
工程育种 、 原生质体融合
（10） 发酵产物整个分离提取路线可分为预处理 、 固液分离 、 初步纯化 、
精细纯化 和 成品加工等五个主要过程。
（11） 工业微生物菌种可以来自自然分离，也可以来自从 微生物菌种保藏机构单位
获取。
（12） 环境无菌的检测方法有 显微镜检查法、 肉汤培养法 、 平板培养
法 、 发酵过程的异常观察法 等。
（13） 发酵罐发酵过程中的物理检测参数有温度、 转速 、压力 、 搅
拌转速 和 空气流量）。
（14） 前体：是指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过
程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大提高的化合物。
（15） 发酵生长因子：从广义上讲，凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，
如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。
（16） 生理性酸性物质：经微生物代谢等作用后能形成酸性物质使培养基pH值
下降的营养物质。
（17） 限制性基质：微生物生长速率与底物浓度有一定的依赖关系，当底物浓度
很小，微生物生长速率与底物浓度成正比，此时基质叫限制性基质。
（18） 发酵热：所谓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，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。
（19） 染菌率：总染菌率指一年发酵染菌的批（次）数与总投料批（次）数之比的
百分率。染菌批次数应包括染菌后培养基经重新灭菌，又再次染菌的批次数在内。
（20） 连消：连消也叫连续灭菌，就是将将配制好的并经预热（60～75℃）的培养
基用泵连续输入由直接蒸汽加热的加热塔，使其在短时间内达到灭菌温度（126～132℃），然后进入维持罐（或维持管），使在灭菌温度下维持5～7分钟后再进入冷却管，使其冷却至接种温度并直接进入已事先灭菌（空罐灭菌）的发酵罐内的培养基灭菌方法。其过程均包括加热、维持和冷却等灭菌操作过程。
（21） DE
值（葡萄糖值）：表示淀粉水解程度及糖化程度，指葡萄糖（所有测定
的还原糖都当作葡萄糖来计算）占干物质的百分率。
（22） 补料分批培养：在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导
致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种方法很多。
（23） 次级代谢产物：从初级代谢途径中形成分枝代谢途径，并用初级代谢产物
生成与菌体生长繁殖无关的物质或功能还未明的化合物，这个过程称次级代谢。
（24） 种子培养基有何特点？
a) 有较完全和丰富的营养物质，糖分少，需充足氮源和生长因子，无机氮源比
例大；
b) 各种营养物质的浓度不必太高；
c) 供孢子用的种子培养基，可添加易被吸收利用的碳源和氮源； d) 应考虑与发酵培养基的主要成分相近。
（25） 泡沫对发酵有何影响？常用的消泡方法有何优缺点？
泡沫对发酵的影响有：
（1）泡沫持久存在，妨碍CO2的排除，影响微生物对氧的吸收，破坏正常生理代谢，不利发酵和生物合成。
（2）泡沫大量产生，使发酵罐有效容积大大减少，影响设备利用率。 （3）泡沫过多，控制不好，会引起大量跑料，造成浪费和环境污染 （4）泡沫升到灌顶，可能从轴封渗出，增加染菌机会 （5）泡沫过多也会影响氧传递、通风与搅拌效果。
（6）化学消泡优点：化学消泡剂来源广泛，消泡效果好作用迅速可靠，用量少，不需改造设备，大小规模适用，易实现自动控制。缺点：消泡剂对微生物生长有毒性。
（7）物理消泡优点：不用在发酵液中加其他物质，节省原料，减少由于加消泡剂引起的污染机会。缺点：不如化学消泡迅速、可靠，需一定设备及消耗动力，不能从根本上消除引起稳定泡沫的因素。
（26） 什么是半连续培养，说明其优缺点。
? 在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液（带放）称为半连续培养。某些品种采取这种方式，如四环素发酵，优点：放掉部分发酵液，再补入部分料液，使代谢有害物得以稀释有利于产物合成，提高了总产量。缺点：代谢产生的前体物被稀释，提取的总体积增大；
（27） 发酵级数确定的依据是什么？
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答：（1）一般由菌丝体培养开始计算发酵级数，但有时，工厂从第一级种子罐开始计算发酵级数，谷氨酸：三级发酵，一级种子（摇瓶）→二级种子（小罐）→发酵；
青霉素：三级发酵，一级种子（小罐）→二级种子（中罐）→发酵。 ? ? ?
（2）发酵级数确定的依据：级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响。 （3）级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一般2-4级。 （4）在发酵产品的放大中，反应级数的确定是非常重要的一个方面
（28） 如何选择最适发酵温度？
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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。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，可以推迟衰老。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。因为温度高营养利用快，会使菌过早自溶。 ?
3、根据菌生长情况，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。要通过反复实践来定出最适温度。
（29） 简述发酵工业经历的几个不同阶段
答：发酵工业经历了以下几个不同阶段： ( 1)自然发酵时期； (2)纯培养技术的建立 ；
(3)通气搅拌（好气性）发酵（工程）技术的建立； (4)人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术的建立； (5)开拓新型发酵原料时期 ；
(6)与基因操作技术相结合的现代发酵工程技术阶段。
（30） 发酵过程中pH会不会发生变化？为什么？
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下降等。
31、简述氧为何容易成为好氧发酵的限制性因素？如何调节摇瓶及发酵罐发酵的供氧水平？
（1）氧是需氧微生物生长所必需的。氧往往容易成为控制因素，是因为氧在水中的溶解度很低，培养基因含有大量的有机和无机物质，氧的溶解度比水中还要更低。在对数生长期即使发酵液中的氧浓度达到饱和，若此时终止供氧，发酵液中的溶氧可在几分钟内全部耗尽，使溶氧成为控制因素。细胞浓度直接影响培养液的摄氧率，在分批发酵中摄氧率变化很大，不同生长阶段需氧不同，对数生长后期达最大值。培养基的成分和浓度显著影响微生物的摄氧率，碳源种类对细胞的需氧量有很大影响，一般葡萄糖的利用速度比其他的糖要快。
（2）摇瓶往复培养，频率80-120分/次，振幅 8cm；旋转培养，偏心距转速250rpm；摇瓶装液量，一般取1/10左右（250ml ，15-25 ml；500ml ，30 ml；750ml ，80 ml）。 （3）发酵罐通气，一般认为，发酵初期较大的通风和搅拌而产生过大的剪切力，对菌体的生长有时会产生不利的影响，所以有时发酵初期采用小通风，停搅拌，不但有利于降低能耗，而且在工艺上也是必须的。但是通气增大的时间一定要把握好。
32、简述代谢网络假说的要点
代谢网络假说的要点包括：
1) 代谢途径（中心、注入、发散）交织形成网络；
2) 分解代谢和合成代谢具有单向性； 3) ATP是通用的能量载体；
4) NAD(P)H 以还原当量形式携带能量。
抗生素发酵工艺学知识要点
