轻微的演绎
范文一：氨基酸工艺学期末考试
1 作为谷氨酸发酵工业原料的水解糖液,必须具备以下条件 :
(1) 糖液中还原糖的含量要达到发酵用糖浓度的要求
(2) 糖液洁净,是杏黄色或黄绿色,有一定的透光度。水解糖液的透光度在一定程度上反映了 糖液质量的高低。透光度低,常常是由于淀粉水解过程中发生的葡萄糖复合反应程度高,产生 的色素等杂质多,或者由于糖液中的脱色条件控制不当所致。
(3) 糖液中不含糊精。糊精并不能被谷氨酸菌利用,它的存在使发酵过程泡沫增多,易于逃料, 发酵难以控制,也容易引起杂菌污染。
(4) 糖液不能变质。这就要求水解糖液的放置时间不宜太长,以免长菌、发酵而降低糖液的营 养成分或产生其他的抑制物,一般现做现用。
2 淀粉水解糖的制备方法比较
酸解法 (acid hydrolysis method)
酸解法又称酸糖化法。它是以酸 (无机酸或有机酸 ) 为催化剂,在高温高压下将淀粉水解转 化为葡萄糖的方法。
? 优点:
用酸解法生产葡萄糖,具有生产方便、设备要求简单、水解时间短、设备生产能力大等优 点。
? 缺点:
水解作用是在高温、高压及一定酸度条件下进行的,因此,酸解法要求有耐腐蚀、耐高温、 耐高压的设备。
淀粉在酸水解过程中研发生的化学变化是很复杂的,除了淀粉的水解反应外,尚有副反应的 发生,这将造成葡萄糖的损失而使淀粉的转化率降低。
酸水解法对淀粉原料要求较严格,淀粉颗粒不宜过大,大小要均匀。颗粒大,易造成水解不 透彻 ; 淀粉乳浓度也不宜过高,浓度高,淀粉转化率低,这些是酸解法存在的待解决的问题。
酶解法 (enzyme hydrolysis method )
酶解法是用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。
利用 α-淀粉酶将淀粉液化转化为糊精及低聚糖,使淀粉的可溶性增加,这个过程称为液化 (liquification) 。
利用糖化酶将糊精及低聚糖进一步水解转化为葡萄糖,这个过程在生产中称为糖化 (saccharification)。
淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的,故酶解法又有双酶 (或多酶 ) 水解法之称 (double-enzyme hydrolysis method)。
? 优点:
(1) 采用酶法制备葡萄糖,酶解反应条件较温和。因此,不需耐高温、高压、耐酸的设备,便 于就地取材,容易运作。
(2) 微生物酶作用的专一性强,淀粉水解的副反应少,因而水解糖液的纯度高,淀粉转化率 (出 糖率 ) 高。
(3) 可在较高淀粉乳浓度下水解,而且可采用粗原料。
(4) 用酶解法制得的糖液颜色浅,较纯净,无异味,质量高,有利于糖液的充分利用。
? 缺点:
酶解反应时间较长 (48h),需要的设备较多,需要具有专门培养酶的条件,而且酶本身是蛋 白质,易引起糖液过滤困难。
第二章 氨基酸的发酵机制
3 氨基酸合成的调节
? 起调节作用的是关键酶。
? 关键酶是参与代谢调节的酶的总称。 作为一个反应的限速因子, 对整个反应起限速作用。 这些酶常位于代谢流的枢纽之处,对代谢流的质和都起着制约的作用。
? 一般情况下, 与氨基酸生物合成途径分支点有关系的分支点酶可以成为关键酶, 但关键 酶并不都是分支点酶。 关键酶的关键效果也只是在特定的氨基生物合成过程中成立, 而 在其它氨基酸的生物合成过程中则不成立。
? 在每个氨基酸的生物合成途径中,都有一种以上的关键酶。
? 生物合成的途径越长,关键的数目就越多。
? 关键酶中有的是变构酶,有的是同功酶,也有的是多功能酶。
? 对代谢流影最大的关键酶处于主导地位, 常被配备在由同一前体物出发去生物合成多种 氨基酸的关键点上。
另外,关键酶所受的反馈调节因菌株而异。
4 反馈控制与优先合成
? 氨基酸生物合成的基本调节机制有反馈控制 (反馈阻遏与反馈抑制 ) 和在合成途径分支点处的 优先合成。
? 图 9-24所示的反馈控制,由催化合成途径最初反应 A → B 的初始酶受终产物氨基酸 E 的反馈 抑制和合成途径上各种酶受终产物氨基酸 E 的反馈阻遏组成。
优先合成:
? 底物 A 经分支合成途径生成两种终产物 E 和 G ,由于 a 酶的酶活性远远大于 b 酶的酶活性, 结果优先合成 E 。 E 合成达到一定浓度时,就会抑制 a 酶, 使代谢转向合成 G 。 G 合成达到一定 浓度时就会对 c 酶产生抑制作用。
5 氨基酸合成的调节机制:
(1)通过控制有关基因表达的控制机制
? 诱导 :促进酶的合成。
? 阻遏 :抑制酶的合成,包括终产物阻遏、分解代谢物阻遏和弱化调节。
(2)通过酶活性的控制机制
? 终产物抑制或激活。
? 通过辅酶水平的活性调节。
? 酶原的活化。
? 潜在酶的活化。
(3)通过细胞膜渗透性的控制 如棒杆菌、短杆菌积累谷氨酸过程中的细胞膜渗透性变化。
第三章 谷氨酸的发酵机制
1 谷氨酸生物合成途径
? 谷氨酸的合成主要途径是 α-酮戊二酸的还原性氨基化,是通过谷氨酸脱氢酶完成的。 α-酮戊 二酸是谷氨酸合成的直接前体,它来源于三羧酸循环,是三羧酸循环的一个中间代谢产物。 ? 葡萄糖首先经 EMP 及 HMP 两个途径生成丙酮酸。其中以 EMP 途径为主 .
? (2)生成的丙酮酸,一部分在丙酮酸脱氢酶系的作用下氧化脱羧生成乙酰 CoA ,另一分经 CO 2固定反应生成草酰乙酸或苹果酸 .
? 草酰乙酸与乙酰 CoA 在柠檬酸合成酶催化作用下,缩合成柠檬酸,进入三羧酸循环,最总终 生成ɑ-酮戊二酸。
? ɑ-酮戊二酸还原氨基化反应生成谷氨酸。
4 谷氨酸积累的理想图景
? A 一定的酵解速度,不能走向乳酸发酵
? B 丙酮酸的碳架全部用于谷氨酸的合成。
C :乙酰 CoA 全部趋于合成柠檬酸方向。
? F :异柠檬酸脱氢酶活性强;
? G :GHD 强;
? H :强的细胞膜透性
5. 生物素在谷氨酸合成中的调节作用
1) ·生物素对糖代谢速率的影响
? 生物素对糖代谢速率的影响,主要是影响糖降解速率,而不是影响 EMP 与 HMP 途径的比率。 ? 在生物素充足条件下,丙酮酸以后的氧化活性虽然也有提高,但由于糖降解速率显著提,打破 了糖降解速率与丙酮酸氧化速率之间的平衡,丙酮酸趋于生成乳酸的反应,因而会起乳酸的溢 出。
2)生物素对 CO 2的固定反应
? 生物素是丙酮酸羧化酶的辅酶,参与 CO
2
固定反应,据报道,生物素大过量时 (100ug/L以上) CO 2,固定反应可提高 30%。
3)生物素对乙醛酸循环的影响
? 乙醛酸循环的关键酶异柠檬酸裂解酶受葡萄糖、琥珀酸阻遏,为醋酸所诱导。以葡萄糖原料发 酵生产谷氨酸时,通过控制生物素亚适量,几乎看不到异柠檬酸裂解酶的活性。
? 4)生物素对细胞膜合成的调节作用。
6 细胞膜的渗透性的控制方法
细胞膜通透性的控制方法大致可以分为两种类型 :
? 一类是通过控制磷脂的合成来控制细胞膜通透性。
? 另一类是通过控制细胞壁的合成间接控制细胞膜通透性。
控制磷脂的合成
1)生物素缺陷型
? 使用生物素缺陷型菌株进行谷氨酸发酵, 通过限制发酵培养基中生物素的浓度控制脂肪酸生物 合成,从而控制磷脂的合成。
? 作用机制 :生物素作为催化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,进而影响磷脂的合成。
2) 添加表面活性剂如吐温-60或饱和脂肪酸 (C16一 C18)
? 使用生物素过量的原料 (如糖蜜等 ) 发酵生产谷氨酸时,通过添加表面活性剂 (如吐温 - 60) 或是 高级饱和脂肪酸 (C16一 C18) 及其亲水聚醇酯类,同样能清除渗透障碍物,大量积累谷氨酸。 ? 作用机制 :在不饱和脂肪酸的合成过程中,作为生物素的拮抗物具有抑制脂肪酸的合成作用。 通过拮抗脂肪酸的生物合成,导致磷脂合成不足,结果形成磷脂不足的细胞膜,提高了细胞膜 对谷氨酸的渗透性。
? 影响产酸的关键 :必须控制好添加表面活性剂、饱和脂肪酸的时间与浓度,必须在药剂添加后, 在这些药剂存在下,再次进行菌的分裂增殖,形成处于异常生理状态的产酸型细胞,即完成谷 氨酸非积累型细胞向谷氨酸积累型细胞的转变。
3) 油酸缺陷型
? 使用油酸缺陷型菌株进行谷氨酸发酵,通过限制发酵培养基中油酸的浓度而控制磷脂的合成。 ? 作用机制 :由于油酸缺陷突变株阻断了油酸的后期合成,丧失了自身合成油酸的能力 ; 即丧失脂 肪酸生物合成能力,必须由外界供给油酸,才能生长。故油酸含量的多少,直接影响到磷脂合 成量的多少和细胞膜的通透性 ; 通过控制油酸亚适量, 使磷脂合成量减少到正常量的 1/2左右时, 细胞变形,谷氨酸分泌于细胞外。
? 控制的关键 :对油酸缺陷突变株的谷氨酸产生菌来说,最重要的因素是细胞内的油酸含量,必 须控制油酸亚适量,而细胞内生物素、棕榈酸等饱和脂肪酸的含量多少却影响甚微。
? 若油酸过量时, 则 ‘ 长菌不产酸或长菌好产酸少 ’ ; 只有在油酸亚适量的条件下, 当油酸耗尽后, 谷氨酸菌经再度倍增,发生细胞膜结构与功能上的特异性变化,除去谷氨酸向膜外漏出的渗透 障碍物,谷氨酸才能高产。
4) 甘油缺陷型
? 使用甘油缺陷型菌株进行谷氨酸发酵,通过限制发酵培养基中甘油的浓度而控制磷脂的合成。 ? 作用机制 :甘油缺陷突变株的遗传阻碍是丧失ɑ-磷酸甘油脱氢酶, 所以自身不能合成ɑ-磷酸甘油 和磷脂,必须由外界供给甘油才能生长。在甘油限量供应下,由于控制了细胞膜透性。
? 控制的关键:必须控制添加亚适量的甘油或甘油衍生物 (添加 0.02%)对于甘油缺陷型菌株, 其细胞内的磷脂可以由添加甘油的数来调节。
? 添加甘油过少,菌株生长不好,数量不够,周期长,产酸低
? 甘油过量,磷脂合正常,只长菌不产酸或长菌好产酸低;
? 只有控制甘油亚适量时,开始菌体正常生长,当甘油耗尽以后,通过再度增殖,细菌变形,细 胞磷脂含量降为亲株的 50%以下, 从而破坏了细胞膜对谷氨酸的渗透障碍, 使谷氨酸向膜外渗 透。
5)温度敏感突变株
? 机制:利用温度敏感菌株,当温度变化时,参与合成细胞膜结构的酶的遗传密码转换(A-T 变 G-C 或反之)或颠换(A-T 变为 T-A 或 C-G 变为 G-C ) ,使得合成的酶的失活,从而不能形 成完整的细胞膜结构。
? 控制关键:温度转换时间。
阻碍细胞壁的合成
? 作用机制 :(抗生素)抑制细胞壁糖肽转肽酶活性,影响细胞壁糖肽的生物合成。
? 控制关键:添加时间。
2 依据谷氨酸合成特点,提出发酵菌株选育方法
(一)选育耐高渗透压菌株
? 1.耐高糖
选在 20一 30%葡萄糖的平板上生长好的突变株。
? 2.耐高谷氨酸
选育在 15-20%味精的平板上生长好的突变株。
? 3.耐高糖、高谷氨酸
选育在 20%葡萄糖加 15%味精的平板上生良好的突变株。
(二 ) 选育不分解利用谷氨酸的突变株
谷氨酸发酵,目的是积累谷氨酸。如果菌种一边合成谷氨酸,一边分解利用谷氨酸,就达 不到积累谷氨酸的目的。所以必须使菌种不能分解利用谷氨酸,即选育以谷氨酸为唯一碳源菌 体不长或生长微弱的突变株。
(三)选育细胞膜渗透性好的突变株
? 1. 抗 V p类衍生物
据有关资料报道,抗 Vp 类衍生物如香豆素、芦丁等能遗传性地改变细胞膜的渗透性。 ? 2. 选育溶菌酶敏感性突变株
谷氨酸菌对溶菌酶都不敏感。用溶菌酶破壁时,首先用青霉素预处理后才能破壁。如果经 诱变处理,使菌种对溶菌酶敏感,就便菌种的细胞壁网状结构变得较松散,细胞壁对细胞膜的 保护作用降低,渗透性变大。
? 3. 选育二氨基庚二酸缺陷型突变株
二氨基庚二酸是谷氨酸菌细胞壁的组成成分, 选育二氨基庚二酸缺陷突变株, 限量添加二氨 基庚二酸,使细胞壁合成不完整,细胞壁对细胞膜的保护作用降低,渗透性变大。
? 4. 选育温度敏感性突变株
谷氨酸温度敏感突变株的突变位点发生在与谷氨酸分泌有密切关系的细胞膜结构基因上, 常 发生顺反子中碱基的转换或颠换,一个碱基为另一个碱基所置换,这样为该顺反子所控制的酶 对温度敏感,容易受热失活,即在低温下正常表达而在高温下失活,导致细胞膜某些结构的改 变。
(四)选育强化 CO 2固定反应的突变株
? 1. 选育以琥珀酸为唯一碳源的培养基上生长快、大的菌株。
? 以琥珀酸为唯一碳源,菌体要想生长,碳代谢必须走四碳二羧酸的脱羧反应。菌体生长越快, 四碳二羧酸的脱羧反应越强,而四碳二羧酸的脱羧反应与二氧化碳固定反应是相同酶所催化 的,所以以琥珀酸为唯一碳源,菌体长得越好,二氧化碳固定反应越强。
? 2. 选育氟丙酮酸敏感性突变株
? 氟丙酮酸是丙酮酸脱氢酶的抑制剂,菌种对氟丙酮酸越敏感,说明菌种丙酮酸向乙酰 CoA 的 转化反应越弱,相对地 CO 2固定反应比例也就越大。
(五)选育减弱乙醛酸循环的突变株
? 四碳二竣酸是由 CO
2
固定反应和乙醛酸循环所提供的,减弱乙醛酸循环, CO 2固定反应所占 的比例就会增大,谷氨酸的产率就高。
? 2. 选育不利用醋酸的突变株
以醋酸为唯一碳源,菌种要生长,必须走乙醛酸循环。如果菌种不能利用乙酸,说明乙醛 酸循环受阻。
3 利用基因工程技术,使异柠檬酸裂解酶活力降低。
? (七 ) 选育强化三羧酸循环中从柠檬酸到 a-酮戊二酸代谢的突变株
? (八 ) 选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株
第五章 谷氨酸发酵过程控制
1 生物素对 Glu 发酵的影响
? 在谷氨酸发酵中, 生物素的作用主要影响谷氨酸产菌细胞膜的谷氨酸通透性, 同时也影响菌体 的代谢途径。
? 如果生物素过量, 就大量繁殖而不产或少产谷氨酸, 而产乳或琥珀酸。 在生产中表现为长菌快, 耗氧快, pH 低,液氨消耗多。
? 若生物素不足,菌体长不好,谷氨酸产量也低,表现为长菌慢,耗糖慢,发酵周期长。 ? 当供氧不足,生物素过量,发酵向乳酸发酵转换。供氧充足,生物素过量,糖代谢倾向于完全 氧化。
2 溶解氧对发酵的影响
? 好气发酵供氧主要包括化学工程学和微生物生理学两方面,在氨基酸发酵中,氧与 C 源和 N 源一样是需要大量供应的原料之一。
(1)生理学方面
? 氧参与生物氧化获得 A TP ,能量参与谷氨酸合成。
? 氨基酸合成过程中 NAD (P ) H
2
在氧存在下才能被氧化成 NAD (P ) 。
? 1) 能量获取:谷氨酸菌为好氧菌, 在生长过程中, 菌体的呼吸作用需要氧气, 完成生物氧化, 获得生长和菌体代谢的能量 ATP 。
? 2) 代谢产物合成:氨基酸合成过程中需要氧气将还原态 NAD (P ) H2(还原酶)氧化成氧化 态的 NAD (P ) (氧化酶) 。当氧气不足, NAD (P ) H2氧化受阻,谷氨酸生成受抑制。
二、化学过程方面
研究认为:当 DOT (溶解氧)高于临界值时溶氧对微生物的呼吸速率没有影响;而当 DOT 低于该值时则呼吸速率下降。
具体表现在:
? 菌体生长期:
1) 供养必须满足呼吸需要;
2 )当溶氧低于临界氧分压时,菌体呼吸受抑制,乳酸积累增强,谷氨酸发酵受抑制;
3) 高供氧时,菌体生长受抑制,菌体不能有效产生 Glu 。
? 谷氨酸生成期:
1 谷氨酸发酵在细胞最大呼吸速率时, Glu 产量最大;
2 当供氧不足, Glu 合成缓慢;
3 供氧过量,从发酵开始,菌体生长、耗糖就不良,几乎不产生 Glu (高氧阻害:即超氧 基 O 2-引起,它对细胞代谢的许多方面具有破坏性,可引起许多酶氧化) 。
3 泡沫对发酵的影响
? 泡沫过多的影响:
发酵液逃逸而造成浪费;
引起污染;
减少发酵罐的装填系数,降低了设备利用率;
影响氧的传递和通气搅拌效果;
影响菌体的正常呼吸作用,甚至使菌体体自溶。
4. 噬菌体侵染的异常现象
? 典型特征:二高三低。
pH 高:NH 3·H 2O 利用低;
残糖高:糖利用低
OD 低:噬菌体侵染,细胞增殖缓慢;
温度低:微生物代谢慢,生物热产生降低
谷氨酸低:微生物量少,代谢慢。
范文二：氨基酸工艺学
1、味精是L-谷氨酸单钠的商品名称,含有一分子的结晶水,其分子式为 NaCHON?HO 58422、国内味精厂所使用的谷氨酸生产菌株主要有北京棒杆菌AS1.299、钝齿杆菌AS1.542
和天津短杆菌T 6-13三类。
3、谷氨酸发酵中,谷氨酸产生菌只有一条生物合成途径中,生成谷氨酸的前体物为α-酮戊二酸。而在赖氨酸发酵中,存在两条不同的生物合成途径,即二氨基庚二酸途径和α-氨基己二酸途径 4、谷氨酸制味精过程中,中和操作时一般应先加谷氨酸后加碱,否则会发生消旋化,生成DL-
谷氨酸钠。
5、在谷氨酸发酵中,溶解氧的大小对发酵过程有明显的影响。若通气不足,会生成乳酸或琥珀
酸,若通气过量,会生成ɑ,酮戊二酸
6、从发酵液中提取赖氨酸,目前一般采用离子交换方法。影响提取得率最大的是菌体和钙离子 7、谷氨酸的晶型分为α-型结晶和β-型结晶两种,等电点提取谷氨酸时,首先必须形成一定数量
的晶核,然后才能进行育晶。谷氨酸起晶有自然起晶和加晶种起晶两种方法。 8在谷氨酸发酵中,生成谷氨酸的主要酶有谷氨酸脱氢酶,GHD,、转氨酶,AT,和谷氨酸合成酶,GS,三种。
9、L–谷氨酸在水溶液中的等电点是3.22,L–赖氨酸的等电点是6.96
10、在谷氨酸发酵过程中,对生物素的要求是亚适量,而在赖氨酸发酵生产中要求生物素过量。 11、游离的赖氨酸具有很强的呈盐性,因此,一般工业制造产品是以赖氨酸盐酸盐形式存在,其化学性质相当稳定。
二、单项选择题,共10小题,每小题2分,共20分,
得分 评卷人
1、下列菌株中,_C_属于赖氨酸产生菌。
A,Hu7251 B,FM84-415 C,AS1.563 D,WTH-1 2、下列哪种氨基酸发酵是在供氧不足的条件下产酸最高,, D ,
A,精氨酸 B,赖氨酸 C,苏氨酸 D,亮氨酸
3、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为, C ,。
A,30?~32? B, 32?~34? C,34?~37? D,38?~40? 4、在谷氨酸,AS1.299菌,发酵中后期,为有利于促进谷氨酸合成,pH值维持在___C__范围为好。A,pH6.2~6.4 B,pH6.8~7.0
C,pH7.0~7.2 D,pH7.3~7.6
1
5、谷氨酸发酵培养基中碳氮比的控制,哪一个更合理,C ,。
A,1,1 B,100,2 C,100,25 D,100,40
6、谷氨酸发酵中后期,一般pH值控制在, B ,,若pH过低,会使ɑ,酮戊二酸积累而不转化为谷氨酸。 A,6.5~6.8 B,7.0~7.4 C,7.3~7.7 D,8.0以上 7、谷氨酸全中和操作中,谷氨酸一钠的pH值应控制, C ,为宜,
A,2.4 B,3.22 C,6.96 D,9.59 8、在采用锌盐法提取谷氨酸的工艺中,下列____D___物质对谷氨酸锌盐析出有显著的影响,
+ A,NHB,乳酸 C,残糖 D,酮酸 4
9、赖氨酸发酵需要丰富的生物素和有机氮,应用____B___来制备淀粉水解糖。 A,酸解法 B,双酶法 C,酶酸法 D,酸酶法
10、在实际生产中,当发酵液谷氨酸含量在, ,之间,温度在, A ,范围时,可避免出
现β-型结晶,等电点提取容易,收率高。
A,4.5%~6.5%,25?~30? B,4.5%~6.5%,30?~60?
C,10%~15%,25?~30? D,10%~15%,30?~60?
得分 评卷人
三、解释概念题,共4小题,每小题3分,共12分,
1、强力味精:又称新味精或特鲜味精。它是由味精以适量的5’-肌苷酸钠,G,、5’-鸟苷酸钠,I,
或各占一半的5’-肌苷酸钠和5’-鸟苷酸钠的混合物精制而成。 2、尿素中毒:就是在以尿素为氮源的谷氨酸发酵中,菌体长时间处在pH8.0以上,严重影响到菌
体的生长和谷氨酸的积累。
3、连续等电点,是指在大量谷氨酸晶种存在的条件下,一边连续等量添加发酵液(或谷氨酸锌盐
溶液)与盐酸(或硫酸),使溶液始终在结晶点pH3.0(或pH2.4),一边连续从底部
打出谷氨酸结晶液,送入育晶罐(池)继续育晶的工艺。
4.代谢控制发酵就是用遗传学或其它生物化学的方法,人为的改变、 控制微生物的代谢,使有
用产物大量生成、积累的发酵。
得分 评卷人
2
四、简答题,共5小题,每小题6分,共30分,
1、发酵液pH值过低或过高对谷氨酸发酵过程有什么危害,
答,发酵前期由于幼龄细胞对PH值较敏感,如果控制PH值过低,菌体生长旺盛,营养成分消
耗大,发酵转入正常代谢,长菌不产酸,如果发酵前期PH值过高,虽有利于抑制杂菌生长,
但对菌体生长不利,糖代谢缓慢,发酵时间延长。由于谷氨酸脱氢酶最适PH为7.0,7.2,
转氨酶最适PH值为7.2,7.4,所以在发酵中后期,为了促进谷氨酸的生长,应尽可能保持
发酵液PH值7.2左右。
2、什么叫“双酶法”,该方法有什么优缺点,
答,双酶法是用淀粉酶和糖化酶将淀粉水解成葡萄糖的工艺。双酶法水解可分为两步,第一步
是液化过程,利用ɑ,淀粉酶将淀粉液化,转化为糊精及低聚糠,使淀粉的可溶性增加。第
二步是糖化,利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解,转变为葡萄糖。 优点,?酶专一性高,副产物少,糖液纯度高,
?反应条件温和,不需要耐高温高压、耐酸的设备,
?可在较高的淀粉浓度下水解,
?制取的水解糖液营养丰富,可简化培养基,提高糖酸转化率, 利于后道提取,
?糖液质量高,可被充分利用,?适用于大米或粗淀粉原料,避免淀粉大量流失,减少粮
耗。
缺点,是生产周期长,夏天糖液容易变质,发酵生产不正常时,给生产调度带来困难。 3、简述由谷氨酸制味精的工艺流程。
无离子水
?
纯碱或液碱?谷氨酸?谷氨酸中和液?脱色?除铁?过滤?活性炭柱?浓缩结晶?离心分离?湿味精?干燥?筛分?味精成品
?
3
母液回收
4、怎样计算淀粉水解糖转化率和谷氨酸发酵糖酸转化率,
答,?淀粉水解的化学反应
,CHO,+ nHO ?? nCHO6105n 26126
162 18 180
180淀粉水解的理论转化率×100%=111% 162
?葡萄糖生成谷氨酸的总化学反应式
3+ CHO+ NH+ O ??CHON + CO ?+3HO 6126 42594222
180 147.13
147.13糖酸理论转化率×100%=81.7% 180
五、论述题,共1小题,共10分,
1. 试述当前我国氨基酸生产行业存在的问题和解决对策,并说明氨基 酸发酵工业发展的趋势
如何,
答,一、存在的问题,
?菌种性能较差,产酸水平低,
?工艺与过程控制相对落后,发酵周期长,
?粮耗大,成本高,原料受限,
?分离提纯技术落后,产品收率低,产品质量不高。
二、解决的对策,
?寻找开发新菌种,提高糖质发酵的产酸率,
?开发新资源,
?开发新工艺,
?优化操作控制,
4
?有关分离提取氨基酸新技术的研究。
三、发展趋势,
?新技术和工艺的开发应用,A、遗传工程 B、生物化工技术
?新产品的开发,新应用领域的拓展,A、医药中间体 B、肽类,乳链菌肽、谷胱甘肽, C、多聚氨基酸 D、氨基酸系表面活性剂
生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷B
等方面的应用之外,近年来又拓展了新应用领域、开发出了1、氨基酸除了在饲料、食品、医药
新产品,主要有医药中间体、多聚氨基酸、肽类、氨基酸系表面活性剂等。 2、现有谷氨酸生产菌的细胞形态多为球形、棒型或短杆形。
3、D110菌株是一种耐高糖谷氨酸生产菌,该菌种适合于以
甜菜糖蜜为原料的生产。
5、葡萄糖生成谷氨酸的理论转化率为81.7,,葡萄糖生成赖氨酸盐酸盐的理论转化率为67.65,。
6、利用温度敏感型突变株进行谷氨酸发酵时,影响产酸的关键是在生长的什么阶段转换温度 7、在采用锌盐法提取谷氨酸的工艺中,酮酸物质对谷氨酸锌盐析出有显著的影响。在pH,6.3下,生成谷氨酸锌沉淀,然后在酸性条件下溶解沉淀,调pH到2.4,谷氨酸析出。 8、在谷氨酸发酵过程中,溶解氧大小主要由通气量和搅拌两大因素决定。 9、强力味精又称新味精或特鲜味精,它的鲜味相当于味精鲜味的5倍。它是由味精配以适量的5’,肌苷酸钠和5’,鸟苷酸钠或两种物质各占一半的混合物精制而成。
10、糖蜜原料发酵生产谷氨酸应添加青霉素或表面活性剂,其最适添加时间在生长对数期的初期。
12、在赖氨酸的提取精制过程中,对洗脱液进行真空浓缩的目的是
提高赖氨酸浓度和浓缩驱氨。
得分 评卷人
二、判断题,共10小题,每小题1分,共10分,
1、菌株FM84-415属于赖氨酸产生菌。, ,
2、如果培养条件不适宜,会出现“发酵转换”现象。若谷氨酸形成过程中NH4+过量,则生成的谷氨酸又会转变为乳酸。, ,
5
3、谷氨酸制味精过程中,中和操作时一般应先加谷氨酸后加碱。, ) 4、大多谷氨酸生产菌其ɑ,酮戊二酸氧化能力缺失或微弱。, ,
5、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为30?~32?。, ,
6、谷氨酸菌都是需氧型微生物,因此在长菌阶段应加大通气量。, ) 7、赖氨酸结晶具有多晶型性质,分为α-型结晶和β-型结晶。其中是α-型结晶等电提取的理想结晶。, ,
8、谷氨酸发酵中后期,一般pH值控制在7.0~7.4,若pH过低,会使
ɑ,酮戊二酸积累而不转化为谷氨酸。, ,
9、赖氨酸、异亮氨酸和苏氨酸等天冬氨酸族氨基酸在供氧不足的情况下,菌呼吸受抑制,产酸能力显著下降。, ,
10、糖浓度对赖氨酸发酵的影响不大,可以采用高糖发酵。, ,
四、简答题,共5小题,每小题7分,共35分,
1、什么叫“连续等电点法”,其工艺有什么特点,
答,连续等电点结晶,是指在大量谷氨酸晶种存在的条件下,一边连续等量添加发酵液(或谷氨酸锌盐溶液)与盐酸(或硫酸),使溶液始终在结晶点pH3.0(或pH2.4),一边连续从底部打出谷氨酸结晶液,送入育晶罐(池)继续育晶。由于该工艺溶液始终控制在起晶点pH3.0(或2.4),这样使发酵液(或谷氨酸锌盐液)中的谷氨酸突然变为过饱和状态,即将析出的谷氨酸可被原有的大量晶种表面所吸附,这样在同样的结晶速率下,单位时间内总结晶量就会使溶液浓度降低,而形成的新晶核就相对地减少,使结晶处于稳定状态,这样就能获得良好的型谷氨酸结晶。
由于连续等电点,溶液pH值始终比较稳定越过某些蛋白质的等电点,减少某些蛋白质的析出,提高谷氨酸质量。归纳起来,连续等电点有其溶液中谷氨酸浓度变化不大,温度变化小,pH变化小,罐内溶液pH保持3.0(或2.4),生产周期短,成本低,操作简单,谷氨酸质量好等优点,是目前比较理想的提取工艺。
2、以甘蔗糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时,添加青霉素或头孢霉素C的作用是什么,
答,以甘蔗糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时,因原料生物秦已过量,不能再用控制生物素亚适量的方法来调节细胞膜的渗透性,但通过添加青霉素或头孢霉素C也可改变细胞的通透性,使
6
谷氨酸能够从胞内渗透到胞外。其作用机制是,添加青霉素或头孢霉素C来抑制谷氨酸生产菌细胞壁的后期合成,主要抑制糖肽转肽酶,影响细胞壁糖肽的生物合成。因为青霉素或头孢霉素C的立体结构和革兰氏阳性的谷氨酸菌所特有的糖肽的D,A?a,D,A?a末端结构类似,因而它取代合成糖肽的底物而和酶的活性中心结合,使五肽末端丙氨酸不能被转肽酶移去,甘氨酸桥一头无法与它前面一个丙氨酸相接,因此网状结构连接不起来,糖肽合成就不能完成,结果形成不完全细胞壁。这样细胞膜处于无保护状态,又由于膜内外的渗透压差,进而导致细胞膜的物理损伤,增大了谷氨酸向胞外漏出的渗透性。
3、简述以糖蜜为原料生产谷氨酸工艺的特点。
答,,1,优点,
?省去淀粉糖化工序。降低成本、缩短周期、简化设备、
节省能源和原料,
?含糖量高,利于提高产酸率,便于实施高糖发酵。
,2,缺,难,点,
?需要添加物,吐温等,,工艺复杂,
?需加强精制脱色环节,含黑褐色色素多,,
?需水解脱除胶体物质或使其含量降低,
?需进行脱钙处理。
生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷A
一、填空题,共12小题,每小题2分,共24分,
2、双酶法淀粉的水解通常使用α-淀粉酶和糖化酶两种酶,其作用特点分别是内酶、只能水解α-1,4糖苷键和外酶、水解非还原末端,专一性差。
3、谷氨酸等电点提取工艺是根据等电点时,正负电荷相等,总静电荷等于零,谷氨酸溶解度最小的原理确定的。
7
4、赖氨酸的生物合成途径与其他氨基酸不同,存在两条不同的途径,即二氨基庚二酸途径和
α-氨基己二酸途径,前者存在于细菌、绿藻、原生虫和高等植物中,后者存在于酵母、霉菌
中。
5、发酵过程中泡沫的多少,既与搅拌和通气强度有关,又与培养基性质有关 6、DE值,即葡萄糖值,表示淀粉水解程度及糖化程度,是指糖化液中还原糖含量占干物质的
百分率。
7、氨基酸生物合成调节机制的两种基本模式是反馈抑制和反馈阻遏。
8、在味精生产中,成品往往会出现各种质量问题,出现色黄的原因是脱色不彻底、离心分离时未用水淋洗、干燥时间长,出现色灰青的原因是混有活性炭细粉、含有硫化钠。
二、单项选择题,共10小题,每小题2分,共20分, 得分 评卷人
1、好气性发酵需要大量无菌空气,在工程设计上,一般要求过滤后空气的无菌程度为, ,。
-2 -3 -4 -5A,N=10 B,N=10C,N=10D,N=10 2、下列哪种氨基酸发酵是在供氧不足的条件下产酸最高,, ,
A,精氨酸 B,赖氨酸 C,苏氨酸 D,亮氨酸
3、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为, ,。
A.30?~32? B.32?~34? C,34?~37? D,38?~40?
4、糖蜜原料谷氨酸发酵中,若添加青霉素,添加时间应该在菌种生长的, ,期,
A,适应期 B,对数生长期早期 C,对数生长期末期 D,衰亡期 5、谷氨酸发酵培养基中碳氮比的控制,哪一个更合理, ,。
A,1,1 B,100,2 C,100,25 D,100,40
6、在实际生产中,当发酵液谷氨酸含量在, ,之间,温度在, ,范围时,可避免出现β-型结晶,等电点提取容易,收率高。
A,4.5%~6.5%,25?~30? B,4.5%~6.5%,30?~60?
C,10%~15%,25?~30? D,10%~15%,30?~60?
7、谷氨酸全中和操作中,谷氨酸一钠的pH值应控制, ,为宜,
A,2.4 B,3.22 C,6.96 D,9.59 8、下列方法中,哪一种方法不适合从发酵液中提取赖氨酸,, ,
A,沉淀法 B,有机溶剂抽提法
8
C,离子交换树脂吸附法 D,金属盐法
9、谷氨酸发酵中后期,一般pH值控制在, ,,若pH过低,会使ɑ,酮戊二酸积累而不转化为谷氨酸。
A,6.5~6.8 B,7.0~7.4 C,7.3~7.7 D,8.0以上
10、为了调整味精的含量规格,通常在味精中添加一定量的精制食盐。下列四种规格的味精中,, ,种不加食盐,
A,80, B,90, C,95, D,99,
得分 评卷人
三、判断题,共10小题,每小题1分,共10分,
1、淀粉乳糖化进料时,水解锅内要先加“底水”预热,并保持正压进料,目的是为了使进入锅内的淀粉乳越过糊化温度。 , ,
2、在生产实践中,发酵液含L-谷氨酰胺0.25%时,就会明显地影响谷氨酸的提取,L-谷氨酰胺含量越高,谷氨酸结晶β-型的出现就越严重。 , ,
3、谷氨酸产生菌的重要特征之一就是谷氨酸脱氢酶活力很强,同时还原型辅酶?,NADPH,进2入呼吸链再氧化能力弱。 , ,
4、从发酵液中提取赖氨酸一般选用强酸性阳离子交换树脂为好。 , , 5、和谷氨酸发酵一样,降低发酵的糖浓度,可降低渗透压,有利于菌体生长和代谢产物的排出。所以赖氨酸也宜采用低糖发酵,高糖流加的工艺。 , ,
6、液化程度的控制应该是在碘试本色的前提下,液化液的DE值越高越好。, , 7、WTH-1菌株是一种耐高糖的谷氨酸生产菌,该菌种适合于淀粉料
8、在谷氨酸发酵中适当增加用磷量、降低用钾量可以提高谷氨酸的产量。 , , 9、强力味精的主要成分是味精、呈味核苷酸及氯化钠,其中呈味核苷酸主要是3’-鸟苷酸钠或3’-肌苷酸钠。 10、在赖氨酸发酵过程中,对生物素的要求是亚适量。 四、简答题,共6小题,每小题5分,共30分,
1、何谓“强制控制”发酵方法,有什么优点,
答,“强制控制”发酵,就是人为强制控制生物素含量和菌体生长量的方法,如采取“高生物素、高吐温、高接种量”或“高生物素、高青霉素、高种量”的方法。即在发酵培养基中预先配加一定量
9
(大过量)的纯生物素,大大削弱原每批发酵培养基中生物素含量变化的影响,高生物素能激活丙酮酸羧化酶,促进菌体迅速增殖,再在菌体对数生长期的早期,加入相对高一些的吐温或青霉素,人为控制所需净增OD值,以充分形成控制量的产酸型细胞。
优点,?可以克服因发酵培养基中重要营养成分(如生物素的含量)不易控制所造就的影响,
?因高生物素能激活丙酮酸羧化酶,强化CO固定反应,因而有利于提高发酵转化率, 2
?有利于寻找最佳控制条件,确保稳产、高产。
2、如何通过化学方法控制谷氨酸细胞膜的通透性,
答,化学控制方法,
,1,控制磷脂合成,导致形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜
?生物素缺陷型,
?添加表面活性剂或饱和脂肪酸,
?油酸缺陷型,
?甘油缺陷型
,2,阻碍谷氨酸细胞壁的合成,形成不完全的细胞壁,进而导致形成不完全的细胞膜,
?添加青霉素或头孢菌素C等抗生素。
3、在谷氨酸结晶过程中,若出现β-型结晶应该如何解决,
答,当生产上出现β-型型结晶,其解决方法有,
?加盐酸调至pH0.5~1.0左右,使谷氨酸结晶全部溶解,供下批发酵液提取时,代替盐酸
用。
?将β-型结晶加碱调至pH4.5左右,使谷氨酸全部溶解,选择已做好结晶的等电点罐,池,
作为起晶罐,将溶解液采用连续等电点工艺提取,始终控制溶液pH3.0,或锌盐法pH为
2.4,,析出谷氨酸。该工艺可以越过蛋白质的等电点,有利于谷氨酸α-型结晶。
10
?加入适量氢氧化钠,使谷氨酸溶解,按比例投入硫酸锌,重新制谷氨酸锌盐,弃去上层废
液,按锌盐法工艺制成谷氨酸。该方法需耗用部分氢氧化钠、硫酸锌和损失部分谷氨酸
4、简述发酵法生产赖氨酸浓缩饲料混合培养新工艺。
答,赖氨酸发酵液直接浓缩制造饲料时,由于发酵液中残糖高,发生糖氨反应,致使赖氨酸受破
坏,制造固体浓缩饲料时,还因为残糖高,使产品容易吸湿而粘结。为了克服这些缺点,可
在发酵过程中接种不同量的酵母,以消耗残糖,同时增加蛋白质含量,但为了使酵母不利用
赖氨酸,应在培养基中添加一定量的无机氮源。这样处理后,浓缩饲料的相对营养价值有了
提高。
五、论述题,共2小题,每小题8分,共16分,
1、谷氨酸发酵过程中,菌体形态会发生什么变化,生物素含量与菌体形态以及谷氨酸产量之间
有什么关系,
答,谷氨酸生产菌在发酵过程中会发生明显的菌体形态的变化。大致可以分为长菌型细胞、转移
期细胞和产酸型细胞三种不同时期的细胞形态。
众所周知,生物素是控制L,谷氨酸积累量高低的重要因素。生物素作为催化脂肪酸生物合成限速反应的关键酶——乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与脂脂酸的合成,从而影响到磷脂合成,细胞膜的形成,所以为了形成有利于谷氨酸向外渗透的细胞膜,希望磷脂合成不足,因而必须控制生物素亚适量。
当生物素亚适量时,谷氦酸产生菌在发酵过程中能完成从生长型细胞向产酸型细胞的转变,产酸高,糖酸转化率高。当生物素逐渐增加时,谷氨酸产生菌在发酵过程中从生长型细胞向产酸型细胞的转变越来越不明显,菌体量增加,产酸量逐渐降低。当生物素量增加到30微克,升以
11
上时,基本上不存在产酸型细胞,细胞形态与种子相似,几乎不分泌谷氨酸,而细胞内却含有比较高的谷氨酸,说明细胞存在着对谷氨酸通透性的严重障碍,出现只长菌,耗糖,不产酸的现象。
2、以谷氨酸发酵过程中pH值的变化规律为例,说明为什么发酵液pH值的变化是反应过程中
菌体生长、微生物代谢和产物合成的综合性指标,
答,在发酵过程中,因于细菌对营养物质的不断吸收、利用和代谢物的不断积累,发酵液的pH值会不断起变化。当尿素被脲酶分解放出氨和有机氮源被利用产生氨时,会使发酵液的pH值上升。当氨被菌体利用及糖被利用生成有机酸等中间代谢产物时,又会使发酵液的pH值下降。而谷氨酸的合成,要耗用大量的氨,也会使pH值下降。因此,在发酵过程中需要不断地补充氮源和调节pH值。当流加尿素后,尿素分解放出氨,又使发酵掖pH值上升,氨被利用,形成代谢产物,又使pH治下降,如此反复进行,直至发酵结束。由此可见发酵液pH值的变化是微生物代谢的综合结果。
生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷A
试题参考答案及评分标准
二、判断题,共10小题,每小题1分,共10分,
1、× 2、× 3、? 4、? 5、×
6、× 7、× 8、? 9、× 10、×
生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷A
试题参考答案及评分标准
二、单项选择题,共10小题,每小题2分,共20分,
1、B 2、D 3、C 4、B 5、C
12
6、A 7、C 8、D 9、B 10、D 三、判断题,共10小题,每小题1分,共10分,
1、? 2、? 3、? 4、? 5、? 6、× 7、× 8、 9、× 10、×
13
范文三：氨基酸工艺学
氨基酸工艺学
一、名词解释
氨基酸工艺学：是一门新型发酵的技术科学，以探讨氨基酸发酵工厂的生产技术为主要目的。
氨基酸：生命有机体的重要组成部分，是生命机体营养、生存和发展极为重要的物质，在生命体内物质代谢调节调控、信息传递方面扮演重要的角色。
全价氨基酸：动物性蛋白质中各种必须氨基酸之间的比值与人体构成蛋白质需要的比值基本一致，可以全被人体吸收。
限制氨基酸：各类植物蛋白质中的各种氨基酸比值不很适宜，缺少的氨基酸。
淀粉：白色无定型结晶粉末，存在于各种植物组织中，淀粉颗粒具有一定的形态和层次分明的构造，在显微镜下观察淀粉颗粒是透明的，不同淀粉具有不同的形状和大小。
直链淀粉：由不分支的葡萄糖链构成，葡萄糖分子间以α-1,4糖苷键聚合成，呈链状结构，分子比较小，聚合度在100~6000之间。（遇碘呈蓝色）
支链淀粉：由多个较短的α-1,4糖苷键直链结合而成，聚合度为1000~3000000之间。一种膨胀性物质，置于水中加热时成为胶黏的糊状物，而且只有在加热加压的条件下，才能溶解于水。（呈紫红色）
糊化：淀粉在热水中能吸收水分而膨胀，最后淀粉粒破裂，淀粉
分子溶解于水中形成带有黏性的淀粉糊，这个过程称为糊化。 酸解法：利用无机酸为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
酸酶法：先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解成葡萄糖的工艺。
酶酸法：将淀粉乳先用α-淀粉酶液化，过滤除去杂质后，然后用酸水解成葡萄糖的工艺
双酶法：用专一性很强的淀粉酶和糖化酶为催化剂，将淀粉水解成为葡萄糖的工艺。
液化：利用液化酶使淀粉糊化，粘度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度。
糖化：用糖化酶将液化产物进一步彻底水解成葡萄糖的过程。 老化：分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列成新氢键的过程，也就是一个复结晶的过程。
噬菌体：侵染细菌、放线菌等微生物并使其细胞破裂死亡的一类病毒。
噬菌体效价：每毫升试样中所含有具有侵染性的噬菌体的粒子数 细胞经济性：微生物活细胞是个远离平衡状态的开放体系，从微生物细胞对能量和化学物质的内外交换、增收节支、调节的规律的客观存在出发，可以把微生物细胞作为按特殊的经济规律运行的经济实体看待，并把这种特殊的经济规律运行的有利于生存竞争的新陈代谢特性称为细胞经济型
细胞经济系数：生成细胞的质量与消耗基质的质量之比
DE 值：表示淀粉水解程度和糖化程度，也称葡萄糖值，糖化液中还原糖占干物质的百分比
DX 值：糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率。
临界溶氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。
代谢控制发酵：就是用遗传学或其它生物化学的方法，人为的改变、控制微生物的代谢，使有用产物大量生成、积累的发酵。 发酵转换：当发酵条件发生改变时，必然会影响到生物代谢途径分支的关键酶的酶量和酶活性的改变，从而导致发酵方向发生转换，从而产生不同的代谢产物
淀粉液化：利用α－淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加。
亚稳区：在溶解度曲线与过饱和溶解度曲线之间的带状区域。 末端产物阻遏：是指由某代谢途径末端产物的过量累积时而引起的反馈阻遏，是一种较为重要的反馈阻遏。
流加发酵：也叫补料分批发酵、半连续发酵、半连续培养。它是以分批培养为基础，间歇或连续地补加新鲜培养基的一种发酵方法。
结晶：是指溶质自动从过饱和溶液中析出形成新相的过程。只有当溶质浓度超过饱和溶解度后，才可能有晶体析出。其中，溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。
1、氨基酸发酵的生物学特性
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，都是微生物中间代谢产物，它的积累是建立于对微生物的正常代谢的抑制上。
2、必须氨基酸、半必须氨基酸的概念及种类
必须氨基酸：人体本身不能合成，只能从食物的蛋白质中摄取，称为必须氨基酸
种类：L-赖氨酸、L-色氨酸、L-苏氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸、L-苯丙氨酸、L-蛋氨酸
半必须氨基酸：凡是动物体内能合成的氨基酸
种类：主要指精氨酸和酪氨酸，它们在体内分别由蛋氨酸和苯丙氨酸转变而成，如果膳食中能够直接提供这两种氨基酸，则人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要可减少。
3、学习氨基酸发酵工艺学的目的
使学生能运用已学过的微生物学、生物化学、化工原理和分析化学等基础知识，进一步深化与提高，来认识与解决氨基酸发酵工业生产中的具体问题：掌握选育氨基酸生产菌的基本原理，了解氨基酸代谢与代谢控制发酵的基本理论、发酵控制的关键及分离精致氨基酸的一般原理和方法，从而使学生初步具有选育新菌种、探求新工艺、新装备和从事氨基酸发酵研究能力
4、淀粉糊化、老化
糊化：淀粉在热水中能吸收水分而膨胀，最后淀粉粒破裂，淀粉分子
溶解于水中形成带有黏性的淀粉糊，这个过程称为糊化。
老化：分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列成新氢键的过程，也就是一个复结晶的过程。
5、双酶法制淀粉糖的原理和相关酶的催化特性
原理:用专一性很强的淀粉酶和糖化酶为催化剂，将淀粉水解成为葡萄糖的工艺
酶的催化特性：
① 酶具有较高的专一性，淀粉水解的副产物少，因而水解糖液纯度高，DE 值可达到98%以上，使糖液得到充分利用。
② 淀粉水解是在酶的作用下进行的，酶解反应条件较温和。因而不需要耐高温、耐高压、耐酸的设备。
③ 可以在较高的淀粉浓度下水解。
④ 可用粗原料，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，少加甚至不加维生素，有利于谷氨酸发酵的稳定，有利于提到糖酸转化率，也有利于后道提取。
⑤ 双酶法制得的糖液颜色浅、较纯净、无苦味、质量高，有利于糖液得充分的利用。
⑥ 双酶法工艺同样适用于大米或者粗淀粉原料，可避免淀粉在加工过程中的大量流失，减少粮食消耗。
⑦ 缺点：酶反应时间长，生长周期长，夏天糖液容易变质。酶本身是蛋白质，引起糖液过滤困难。另外要求设备较多。
6、简述谷氨酸发酵制糖工艺对淀粉质原料及最终产品（淀粉糖）的质量要求。
① 严格控制淀粉质量：对霉烂、变质的淀粉，一定要经过再精制处理后使用，否则会严重影响谷氨酸发酵。（因霉变淀粉一般酸度比较高，甚至存在一定数量的抑制物，有残留毒素，将会影响谷氨酸产生菌的的正常生长和产物积累。）
② 根据发酵粗糖浓度的要求，正确控制淀粉乳浓度高低（既要使糖液浓度符合发酵要求，又尽可能降低粉浆浓度，以提高糖液纯度。）
③ 糖液中不含糊精
④ 糖液要清，色泽要浅，保持一定透光率
⑤ 糖液要新鲜
⑥ 若淀粉中蛋白质含量高，当糖液中和过滤时除去不彻底，培养基中含蛋白质及其水解产物时，会使发酵液产生大量气泡，造成逃液和污染杂菌的危险，而且给后道的谷氨酸分离提取带来影响。
⑦ 水解糖液得质指标：
色泽：浅黄、杏黄色、透明液体
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
7、 谷氨酸发酵菌中生成谷氨酸的主要酶反应及其主导反应。
（1）谷氨酸脱氢酶催化的还原氨基化反应
（2）转氨酶催化的转氨反应
（3）谷氨酸合成酶的催化反应 (课本P35）
6、谷氨酸生物合成的理想途径及其理论糖酸转化率。（课本P36）
7、简述乙醛酸循环在谷氨酸发酵中的作用及其控制。（课本P38）
8、谷氨酸发酵的主要菌种。
棒杆菌属、短杆菌属、小杆菌属、节杆菌属
9、谷氨酸生物合成的调节机制及其高产菌株的育种策略。 谷氨酸生物合成的调节机制：（P39）
高产菌株的育种策略:
（1）日常菌种工作：
① 定期分纯。
② 小剂量诱变刺激
③ 高产菌制作安瓿管
（2）选育耐高渗透压菌种
（3）选育不分解利用谷氨酸的突变株
（4）选育细胞膜渗透性好的突变株
（5）选育强化CO 2固定反应的突变株
（6）选育减弱乙醛酸循环的突变株
（7）选育强化三羧酸循环中从柠檬酸到α-酮戊二酸代谢的突变株
（8）选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株
（9）选育强化能量代谢的突变株
（10）选育减弱HMP 途径后段酶活性的突变株
10、简述糖蜜原料强制谷氨酸发酵工艺原理。
谷氨酸发酵主要是以糖蜜为发酵原料，采用大种量、添加青霉素低糖流加工艺。
（1）表面活性剂：使用生物素过量的甜菜糖蜜发酵谷氨酸时，通过添加表面活性剂（如吐温-60）或是高级饱和脂肪酸（C 16~18）及其亲水聚醇酯类，都能清除渗透障碍物，使胞内的谷氨酸浓度不能积累到引起反馈调节的浓度，谷氨酸就会在细胞内继续不断的优先合成，又不断地透过细胞膜分泌于发酵培养基中，得以积累。
（2）青霉素：在发酵对数生长期早期，添加青霉素能抑制菌体细胞壁的合成，主要可抑制糖肽转化酶，影响细胞壁肽聚糖的生物合成，形成不完整的细胞壁，进而导致不完整的细胞膜，除去阻碍谷氨酸向外渗透的障碍物，使谷氨酸得以大量积累。
11、谷氨酸温度敏感突变株发酵生产谷氨酸的机理及优点。
12、低糖流加高糖谷氨酸发酵工艺的优点。
13、谷氨酸污染噬菌体及杂菌后的挽救措施。
14、谷氨酸等电点提取法与离子交换法的基本原理
15、单柱法、双柱法提取谷氨酸的概念及其优缺点。
16、简述谷氨酸发酵液的综合利用。
17、味精的化学名称及其等电点。
18、谷氨酸制味精为何要除铁？除铁的主要方法及其原理。
19、谷氨酸中和液脱色的方法与原理。
20、简述影响味精结晶质量和速度的主要因素。
21、 味精结晶操作分哪几个过程。
22、简述味精结晶末道母液的主要回收方法。
23、简述细胞的经济性、细胞经济系数、竞争型经济细胞、导向型经济细胞的含义。
24、简述酶反馈抑制和反馈阻遏的主要类型。
25、氨基酸生物合成的调节机制有哪几种。
26、简述氨基酸高产菌株的育种策略，并以例说明。
29、 简述 L-赖氨酸、L-蛋氨酸、L-异亮氨酸、L-苏氨酸、L-色氨酸高产菌株的育种策略及 其主要出发菌株。
范文四：氨基酸工艺学
1
2、国内味精厂所使用的谷氨酸生产菌株主要有北京棒杆菌AS1.299和天津短杆菌T 6-13三类。
3、谷氨酸发酵中，谷氨酸产生菌只有一条生物合成途径中，生成谷氨酸的前体物为α-酮戊二酸。而在赖氨酸发酵中，存在两条不同的生物合成途径，即二氨基庚二酸途径和α-氨基己二酸途径
4、谷氨酸制味精过程中，中和操作时一般应先加谷氨酸后加碱，否则会发生消旋化，生成DL-
谷氨酸钠。
5、在谷氨酸发酵中，溶解氧的大小对发酵过程有明显的影响。若通气不足，会生成乳酸或琥珀
酸，若通气过量，会生成ɑ－酮戊二酸
6、从发酵液中提取赖氨酸，目前一般采用离子交换方法。影响提取得率最大的是菌体和钙离子
7、谷氨酸的晶型分为α-型结晶和
β-型结晶两种，等电点提取谷氨酸时，首先必须形成一定数量
的晶核，然后才能进行育晶。谷氨酸起晶有自然起晶和加晶种起晶两种方法。
8在谷氨酸发酵中，生成谷氨酸的主要酶有谷氨酸脱氢酶（GHD ）谷氨酸合成酶（GS ）三种。
9、L –谷氨酸在水溶液中的等电点是3.22，L –赖氨酸的等电点是6.96
10、在谷氨酸发酵过程中，对生物素的要求是亚适量，而在赖氨酸发酵生产中要求生物素过量。
11、游离的赖氨酸具有很强的呈盐性，因此，一般工业制造产品是以赖氨酸盐酸盐形式存在，其化学性质相当稳定。
二、单项选择题（共10小题，每小题2分，共20分）
1、下列菌株中，_C_属于赖氨酸产生菌。
A ．Hu7251 B ．FM84-415 C ．AS1.563 D ．WTH-1
2、下列哪种氨基酸发酵是在供氧不足的条件下产酸最高？（ D ）
A ．精氨酸 B ．赖氨酸 C ．苏氨酸 D ．亮氨酸
3、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为（ C ）。
A ．30℃~32℃ B ． 32℃~34℃ C ．34℃~37℃ D ．38℃~40℃
4、在谷氨酸（AS1.299菌）发酵中后期，为有利于促进谷氨酸合成，pH 值维持在___C__范围为好。A ．pH6.2~6.4 B ．pH6.8~7.0
C ．pH7.0~7.2 D ．pH7.3~7.6
5、谷氨酸发酵培养基中碳氮比的控制，哪一个更合理（C ）。
A ．1：1 B ．100：2 C ．100：25 D ．100：40
6、谷氨酸发酵中后期，一般pH 值控制在（ B ），若pH 过低，会使ɑ－酮戊二酸积累而不转化为谷氨酸。 A ．6.5~6.8 B ．7.0~7.4 C ．7.3~7.7 D ．8.0以上
7、谷氨酸全中和操作中，谷氨酸一钠的pH 值应控制（ C ）为宜？
A ．2.4 B ．3.22 C ．6.96 D ．9.59
8、在采用锌盐法提取谷氨酸的工艺中，下列____D___物质对谷氨酸锌盐析出有显著的影响？
A ．NH 4+ B ．乳酸 C ．残糖 D ．酮酸
9、赖氨酸发酵需要丰富的生物素和有机氮，应用____B___来制备淀粉水解糖。
A ．酸解法 B ．双酶法 C ．酶酸法 D ．酸酶法
10、在实际生产中，当发酵液谷氨酸含量在（ ）之间，温度在（ A ）范围时，可避免出
现β-型结晶，等电点提取容易，收率高。
A ．4.5%~6.5%；25℃~30℃ B ．4.5%~6.5%；30℃~60℃
C ．10%~15%；25℃~30℃ D ．10%~15%；30℃~60℃
三、解释概念题（共4小题，每小题3分，共12分）
1、强力味精:又称新味精或特鲜味精。它是由味精以适量的5’-肌苷酸钠（G ）、5’-鸟苷酸钠（I ）
或各占一半的5’-肌苷酸钠和5’-鸟苷酸钠的混合物精制而成。
2、尿素中毒:就是在以尿素为氮源的谷氨酸发酵中，菌体长时间处在pH8.0以上，严重影响到菌
体的生长和谷氨酸的积累。
3、连续等电点：是指在大量谷氨酸晶种存在的条件下，一边连续等量添加发酵液(或谷氨酸锌盐
溶液) 与盐酸(或硫酸) ，使溶液始终在结晶点pH3.0(或pH2.4) ，一边连续从底部
打出谷氨酸结晶液，送入育晶罐(池) 继续育晶的工艺。
4. 代谢控制发酵就是用遗传学或其它生物化学的方法，人为的改变、 控制微生物的代谢，使有
用产物大量生成、积累的发酵。
四、简答题（共5小题，每小题6分，共30分）
1、发酵液pH 值过低或过高对谷氨酸发酵过程有什么危害？
答：发酵前期由于幼龄细胞对PH 值较敏感，如果控制PH 值过低，菌体生长旺盛，营养成分消
耗大，发酵转入正常代谢，长菌不产酸；如果发酵前期PH 值过高，虽有利于抑制杂菌生长，但对菌体生长不利，糖代谢缓慢，发酵时间延长。由于谷氨酸脱氢酶最适PH 为7.0－7.2，转氨酶最适PH 值为7.2－7.4，所以在发酵中后期，为了促进谷氨酸的生长，应尽可能保持发酵液PH 值7.2左右。
2、什么叫“双酶法”？该方法有什么优缺点？
答：双酶法是用淀粉酶和糖化酶将淀粉水解成葡萄糖的工艺。双酶法水解可分为两步：第一步
是液化过程，利用ɑ－淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糠，使淀粉的可溶性增加。第二步是糖化，利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖。
优点：①酶专一性高，副产物少，糖液纯度高；
②反应条件温和，不需要耐高温高压、耐酸的设备；
③可在较高的淀粉浓度下水解；
④制取的水解糖液营养丰富，可简化培养基，提高糖酸转化率， 利于后道提取； ⑤糖液质量高，可被充分利用；⑥适用于大米或粗淀粉原料，避免淀粉大量流失，减少粮
耗。
缺点：是生产周期长，夏天糖液容易变质，发酵生产不正常时，给生产调度带来困难。
3、简述由谷氨酸制味精的工艺流程。
无离子水
↓
纯碱或液碱→谷氨酸→谷氨酸中和液→脱色→除铁→过滤→活性炭柱→浓缩结晶→离心分离→湿味精→干燥→筛分→味精成品
↓
母液回收
4、怎样计算淀粉水解糖转化率和谷氨酸发酵糖酸转化率？
答：①淀粉水解的化学反应
（C 6H 10O 5）n + nH 2O ─→ nC 6H 12O 6
162 18 180 淀粉水解的理论转化率180
162×100%=111%
②葡萄糖生成谷氨酸的总化学反应式
C 6H 12O 6 + NH 4+ + 3
2O 2 ─→C 5H 9O 4N + CO2 ↑+3H2O
180 147.13 糖酸理论转化率147. 13
180×100%=81.7%
五、论述题（共1小题，共10分）
1. 试述当前我国氨基酸生产行业存在的问题和解决对策，并说明氨基
如何？
答：一、存在的问题：
①菌种性能较差，产酸水平低；
②工艺与过程控制相对落后，发酵周期长；
③粮耗大，成本高，原料受限；
④分离提纯技术落后，产品收率低，产品质量不高。
二、解决的对策：
①寻找开发新菌种，提高糖质发酵的产酸率；
②开发新资源；
③开发新工艺；
④优化操作控制；
酸发酵工业发展的趋势
⑤有关分离提取氨基酸新技术的研究。
三、发展趋势：
①新技术和工艺的开发应用：A 、遗传工程 B 、生物化工技术
②新产品的开发，新应用领域的拓展：A 、医药中间体 B 、肽类（乳链菌肽、谷胱甘肽）
C 、多聚氨基酸 D 、氨基酸系表面活性剂
生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷B
1、氨基酸除了在饲料、食品、医药等方面的应用之外，近年来又拓展了新应用领域、开发出了新产品，主要有医药中间体
肽类、氨基酸系表面活性剂等。
2、现有谷氨酸生产菌的细胞形态多为球形、棒型或短杆形。
3、D110菌株是一种耐高糖谷氨酸生产菌，该菌种适合于以
甜菜糖蜜为原料的生产。
5、葡萄糖生成谷氨酸的理论转化率为81.7％，葡萄糖生成赖氨酸盐酸盐的理论转化率为67.65％。
6、利用温度敏感型突变株进行谷氨酸发酵时，影响产酸的关键是在生长的什么阶段转换温度
7、在采用锌盐法提取谷氨酸的工艺中，酮酸物质对谷氨酸锌盐析出有显著的影响。在pH ＝6.3下，生成谷氨酸锌沉淀，然后在酸性条件下溶解沉淀，调pH 到2.4，谷氨酸析出。
8、在谷氨酸发酵过程中，溶解氧大小主要由通气量和搅拌两大因素决定。
9、强力味精又称新味精或特鲜味精，它的鲜味相当于味精鲜味的5倍。它是由味精配以适量的5’－肌苷酸钠和5’－鸟苷酸钠或两种物质各占一半的混合物精制而成。
10、糖蜜原料发酵生产谷氨酸应添加青霉素或表面活性剂，其最适添加时间在生长对数期的初期。
12、在赖氨酸的提取精制过程中，对洗脱液进行真空浓缩的目的是
提高赖氨酸浓度和浓缩驱氨。
二、判断题（共10小题，每小题1分，共10分） 1、菌株FM84-415属于赖氨酸产生菌。（ ）
2、如果培养条件不适宜，会出现“发酵转换”现象。若谷氨酸形成过程中NH4+过量，则生成的谷氨酸又会转变为乳酸。（ ）
3、谷氨酸制味精过程中，中和操作时一般应先加谷氨酸后加碱。（ )
4、大多谷氨酸生产菌其ɑ－酮戊二酸氧化能力缺失或微弱。（ ）
5、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为30℃~32℃。（ ）
6、谷氨酸菌都是需氧型微生物，因此在长菌阶段应加大通气量。（ )
7、赖氨酸结晶具有多晶型性质，分为α-型结晶和β-型结晶。其中是α-型结晶等电提取的理想结晶。（ ）
8、谷氨酸发酵中后期，一般pH 值控制在7.0~7.4，若pH 过低，会使
ɑ－酮戊二酸积累而不转化为谷氨酸。（ ）
9、赖氨酸、异亮氨酸和苏氨酸等天冬氨酸族氨基酸在供氧不足的情况下，菌呼吸受抑制，产酸能力显著下降。（ ）
10、糖浓度对赖氨酸发酵的影响不大，可以采用高糖发酵。（ ）
四、简答题（共5小题，每小题7分，共35分）
1、什么叫“连续等电点法”？其工艺有什么特点？
答：连续等电点结晶，是指在大量谷氨酸晶种存在的条件下，一边连续等量添加发酵液(或谷氨酸锌盐溶液) 与盐酸(或硫酸) ，使溶液始终在结晶点pH3.0(或pH2.4) ，一边连续从底部打出谷氨酸结晶液，送入育晶罐(池) 继续育晶。由于该工艺溶液始终控制在起晶点pH3.0(或2.4) ，这样使发酵液(或谷氨酸锌盐液) 中的谷氨酸突然变为过饱和状态，即将析出的谷氨酸可被原有的大量晶种表面所吸附，这样在同样的结晶速率下，单位时间内总结晶量就会使溶液浓度降低，而形成的新晶核就相对地减少，使结晶处于稳定状态，这样就能获得良好的型谷氨酸结晶。
由于连续等电点，溶液pH 值始终比较稳定越过某些蛋白质的等电点，减少某些蛋白质的析出，提高谷氨酸质量。归纳起来，连续等电点有其溶液中谷氨酸浓度变化不大，温度变化小，pH 变化小，罐内溶液pH 保持3.0(或2.4) ，生产周期短，成本低，操作简单，谷氨酸质量好等优点，是目前比较理想的提取工艺。
2、以甘蔗糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时，添加青霉素或头孢霉素C 的作用是什么？
答：以甘蔗糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时，因原料生物秦已过量，不能再用控制生物素亚适量的方法来调节细胞膜的渗透性，但通过添加青霉素或头孢霉素C 也可改变细胞的通透性，使
谷氨酸能够从胞内渗透到胞外。其作用机制是，添加青霉素或头孢霉素C 来抑制谷氨酸生产菌细胞壁的后期合成，主要抑制糖肽转肽酶，影响细胞壁糖肽的生物合成。因为青霉素或头孢霉素C 的立体结构和革兰氏阳性的谷氨酸菌所特有的糖肽的D －A ∣a －D －A ∣a 末端结构类似，因而它取代合成糖肽的底物而和酶的活性中心结合，使五肽末端丙氨酸不能被转肽酶移去，甘氨酸桥一头无法与它前面一个丙氨酸相接，因此网状结构连接不起来，糖肽合成就不能完成，结果形成不完全细胞壁。这样细胞膜处于无保护状态，又由于膜内外的渗透压差，进而导致细胞膜的物理损伤，增大了谷氨酸向胞外漏出的渗透性。
3、简述以糖蜜为原料生产谷氨酸工艺的特点。
答：（1）优点：
①省去淀粉糖化工序。降低成本、缩短周期、简化设备、
节省能源和原料；
②含糖量高，利于提高产酸率，便于实施高糖发酵。
（2）缺（难）点：
①需要添加物（吐温等），工艺复杂；
②需加强精制脱色环节（含黑褐色色素多）；
③需水解脱除胶体物质或使其含量降低；
④需进行脱钙处理。
生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷A
一、填空题（共12小题，每小题2分，共24分）
2、双酶法淀粉的水解通常使用α-淀粉酶和糖化酶两种酶，其作用特点分别是内酶、只能水解α-1，4糖苷键
3、谷氨酸等电点提取工艺是根据等电点时，正负电荷相等，总静电荷等于零，谷氨酸溶解度最小的原理确定的。
4、赖氨酸的生物合成途径与其他氨基酸不同，存在两条不同的途径，即二氨基庚二酸途径和
α-氨基己二酸途径，前者存在于细菌、绿藻、原生虫和高等植物中，后者存在于酵母、霉菌中。
5、发酵过程中泡沫的多少，既与搅拌和通气强度有关，又与培养基性质有关
6、DE 值，即葡萄糖值，表示淀粉水解程度及糖化程度，是指糖化液中还原糖含量占干物质的百分率。
7、氨基酸生物合成调节机制的两种基本模式是反馈抑制和反馈阻遏。
8、在味精生产中，成品往往会出现各种质量问题，出现色黄的原因是脱色不彻底、离心分离时未用水淋洗、干燥时间长，出现色灰青的原因是混有活性炭细粉、含有硫化钠。
二、单项选择题（共10小题，每小题2分，共20分）
1、好气性发酵需要大量无菌空气，在工程设计上，一般要求过滤后空气的无菌程度为（ ）。
A ．N=10-2 B ．N=10-3 C ．N=10-4 D ．N=10-5
2、下列哪种氨基酸发酵是在供氧不足的条件下产酸最高？（ ）
A ．精氨酸 B ．赖氨酸 C ．苏氨酸 D ．亮氨酸
3、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为（ ）。
A.30℃~32℃ B.32℃~34℃ C ．34℃~37℃ D ．38℃~40℃
4、糖蜜原料谷氨酸发酵中，若添加青霉素，添加时间应该在菌种生长的（ ）期？
A ．适应期 B ．对数生长期早期 C ．对数生长期末期 D ．衰亡期
5、谷氨酸发酵培养基中碳氮比的控制，哪一个更合理（ ）。
A ．1：1 B ．100：2 C ．100：25 D ．100：40
6、在实际生产中，当发酵液谷氨酸含量在（ ）之间，温度在（ ）范围时，可避免出现β-型结晶，等电点提取容易，收率高。
A ．4.5%~6.5%；25℃~30℃ B ．4.5%~6.5%；30℃~60℃
C ．10%~15%；25℃~30℃ D ．10%~15%；30℃~60℃
7、谷氨酸全中和操作中，谷氨酸一钠的pH 值应控制（ ）为宜？
A ．2.4 B ．3.22 C ．6.96 D ．9.59
8、下列方法中，哪一种方法不适合从发酵液中提取赖氨酸？（ ）
A ．沉淀法 B ．有机溶剂抽提法
C ．离子交换树脂吸附法 D ．金属盐法
9、谷氨酸发酵中后期，一般pH 值控制在（ ），若pH 过低，会使ɑ－酮戊二酸积累而不转化为谷氨酸。
A ．6.5~6.8 B ．7.0~7.4 C ．7.3~7.7 D ．8.0以上
10、为了调整味精的含量规格，通常在味精中添加一定量的精制食盐。下列四种规格的味精中，（ ）种不加食盐？
A ．80％ B ．90％ C ．95％ D ．99％
三、判断题（共10小题，每小题1分，共10分）
1、淀粉乳糖化进料时，水解锅内要先加“底水”预热，并保持正压进料, 目的是为了使进入锅内的淀粉乳越过糊化温度。 （ ）
2、在生产实践中，发酵液含L-谷氨酰胺0.25%时，就会明显地影响谷氨酸的提取，L-谷氨酰胺含量越高，谷氨酸结晶β-型的出现就越严重。 （ ）
3、谷氨酸产生菌的重要特征之一就是谷氨酸脱氢酶活力很强，同时还原型辅酶Ⅱ（NADPH 2）进入呼吸链再氧化能力弱。 （ ）
4、从发酵液中提取赖氨酸一般选用强酸性阳离子交换树脂为好。 （ ）
5、和谷氨酸发酵一样，降低发酵的糖浓度，可降低渗透压，有利于菌体生长和代谢产物的排出。所以赖氨酸也宜采用低糖发酵，高糖流加的工艺。 （ ）
6、液化程度的控制应该是在碘试本色的前提下，液化液的DE 值越高越好。（ ）
7、WTH-1菌株是一种耐高糖的谷氨酸生产菌，该菌种适合于淀粉料
8、在谷氨酸发酵中适当增加用磷量、降低用钾量可以提高谷氨酸的产量。 （ ）
9、强力味精的主要成分是味精、呈味核苷酸及氯化钠，其中呈味核苷酸主要是3’-鸟苷酸钠或3’-肌苷酸钠。
10、在赖氨酸发酵过程中，对生物素的要求是亚适量。
四、简答题（共6小题，每小题5分，共30分）
1、何谓“强制控制”发酵方法？有什么优点？
答：“强制控制”发酵，就是人为强制控制生物素含量和菌体生长量的方法，如采取“高生物素、高吐温、高接种量”或“高生物素、高青霉素、高种量”的方法。即在发酵培养基中预先配加一定量
(大过量) 的纯生物素，大大削弱原每批发酵培养基中生物素含量变化的影响；高生物素能激活丙酮酸羧化酶，促进菌体迅速增殖；再在菌体对数生长期的早期，加入相对高一些的吐温或青霉素，人为控制所需净增OD 值，以充分形成控制量的产酸型细胞。
优点：①可以克服因发酵培养基中重要营养成分(如生物素的含量) 不易控制所造就的影响；
②因高生物素能激活丙酮酸羧化酶，强化CO 2固定反应，因而有利于提高发酵转化率； ③有利于寻找最佳控制条件，确保稳产、高产。
2、如何通过化学方法控制谷氨酸细胞膜的通透性？
答：化学控制方法：
（1）控制磷脂合成，导致形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜
①生物素缺陷型；
②添加表面活性剂或饱和脂肪酸；
③油酸缺陷型；
④甘油缺陷型
（2）阻碍谷氨酸细胞壁的合成，形成不完全的细胞壁，进而导致形成不完全的细胞膜： ①添加青霉素或头孢菌素C 等抗生素。
3、在谷氨酸结晶过程中，若出现β-型结晶应该如何解决？
答：当生产上出现β-型型结晶，其解决方法有：
①加盐酸调至pH0.5~1.0左右，使谷氨酸结晶全部溶解，供下批发酵液提取时，代替盐酸
用。
②将β-型结晶加碱调至pH4.5左右，使谷氨酸全部溶解，选择已做好结晶的等电点罐（池）作为起晶罐，将溶解液采用连续等电点工艺提取，始终控制溶液pH3.0（或锌盐法pH 为
2.4），析出谷氨酸。该工艺可以越过蛋白质的等电点，有利于谷氨酸α-型结晶。
③加入适量氢氧化钠，使谷氨酸溶解，按比例投入硫酸锌，重新制谷氨酸锌盐，弃去上层废液，按锌盐法工艺制成谷氨酸。该方法需耗用部分氢氧化钠、硫酸锌和损失部分谷氨酸
4、简述发酵法生产赖氨酸浓缩饲料混合培养新工艺。
答：赖氨酸发酵液直接浓缩制造饲料时，由于发酵液中残糖高，发生糖氨反应，致使赖氨酸受破
坏，制造固体浓缩饲料时，还因为残糖高，使产品容易吸湿而粘结。为了克服这些缺点，可在发酵过程中接种不同量的酵母，以消耗残糖，同时增加蛋白质含量，但为了使酵母不利用赖氨酸，应在培养基中添加一定量的无机氮源。这样处理后，浓缩饲料的相对营养价值有了提高。
五、论述题（共2小题，每小题8分，共16分）
1、谷氨酸发酵过程中，菌体形态会发生什么变化？生物素含量与菌体形态以及谷氨酸产量之间
有什么关系？
答：谷氨酸生产菌在发酵过程中会发生明显的菌体形态的变化。大致可以分为长菌型细胞、转移
期细胞和产酸型细胞三种不同时期的细胞形态。
众所周知，生物素是控制L －谷氨酸积累量高低的重要因素。生物素作为催化脂肪酸生物合成限速反应的关键酶——乙酰CoA 羧化酶的辅酶，参与脂脂酸的合成，从而影响到磷脂合成，细胞膜的形成，所以为了形成有利于谷氨酸向外渗透的细胞膜，希望磷脂合成不足，因而必须控制生物素亚适量。
当生物素亚适量时，谷氦酸产生菌在发酵过程中能完成从生长型细胞向产酸型细胞的转变，产酸高，糖酸转化率高。当生物素逐渐增加时，谷氨酸产生菌在发酵过程中从生长型细胞向产酸型细胞的转变越来越不明显，菌体量增加，产酸量逐渐降低。当生物素量增加到30微克／升以
上时，基本上不存在产酸型细胞，细胞形态与种子相似，几乎不分泌谷氨酸，而细胞内却含有比较高的谷氨酸，说明细胞存在着对谷氨酸通透性的严重障碍，出现只长菌，耗糖，不产酸的现象。
2、以谷氨酸发酵过程中pH 值的变化规律为例，说明为什么发酵液pH 值的变化是反应过程中
菌体生长、微生物代谢和产物合成的综合性指标？
答：在发酵过程中，因于细菌对营养物质的不断吸收、利用和代谢物的不断积累，发酵液的pH 值会不断起变化。当尿素被脲酶分解放出氨和有机氮源被利用产生氨时，会使发酵液的pH 值上升。当氨被菌体利用及糖被利用生成有机酸等中间代谢产物时，又会使发酵液的pH 值下降。而谷氨酸的合成，要耗用大量的氨，也会使pH 值下降。因此，在发酵过程中需要不断地补充氮源和调节pH 值。当流加尿素后，尿素分解放出氨，又使发酵掖pH 值上升，氨被利用，形成代谢产物，又使pH 治下降，如此反复进行，直至发酵结束。由此可见发酵液pH 值的变化是微生物代谢的综合结果。
生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷A
试题参考答案及评分标准
二、判断题（共10小题，每小题1分，共10分）
1、× 2、× 3、√ 4、√ 5、×
6、× 7、× 8、√ 9、× 10、×
生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷A
试题参考答案及评分标准
二、单项选择题（共10小题，每小题2分，共20分）
1、B 2、D 3、C 4、B 5、C
6、A 7、C 8、D 9、B 10、D
三、判断题（共10小题，每小题1分，共10分）
1、√ 2、√ 3、√ 4、√ 5、√
6、× 7、× 8、 9、× 10、×
范文五：氨基酸工艺学
《氨基酸工艺学》教学大纲
一、课程基本信息
二、课程性质和目的
氨基酸工艺学是一门新型发酵的技术科学，以探讨氨基酸发酵工厂的生产技术为主要目的。 学习”氨基酸工艺学”的目的是使学生能运用已学过的微生物学、生物化学、化工原理和分析化学等基础知识，进一步深化与提高，来认识与解决氨基酸发酵工业生产中的具体问题。
三、课程教学的基本要求
通过本课程的学习是学生掌握选育氨基酸生产菌的基本原理，了解氨基酸代谢与代谢控制发酵的基本理论、发酵控制的关键及分离精制氨基酸的一般原理与方法，从而使学生初步具有选育新菌种、探求新工艺、新装备和从事氨基酸发酵研究的能力。
四、课程教学基本内容
1. 绪论 ⑴ 概述
⑵ 氨基酸发酵的历史与发展动向
⑶ 我国氨基酸行业存在的问题和解决措施 2. 淀粉水解糖的制备 ⑴ 淀粉的组成及其特性 ⑵ 淀粉水解糖的制备方法 ⑶ 双酶法制糖工艺 3. 谷氨酸发酵机制
⑴ 谷氨酸生产菌、谷氨酸生物合成的调节机制 ⑵ 谷氨酸发酵过程中细胞渗透性的控制 4. 谷氨酸生产菌的特征、育种及扩大培养
⑴ 谷氨酸生产菌的主要特征、国内谷氨酸生产菌及其比较、谷氨酸生产菌及其比较、
⑵ 谷氨酸发酵的代谢控制育种策略、生物工程新技术育种、菌种的扩大培养及种子的质量要求 5. 谷氨酸发酵过程控制
⑴ 发酵培养基、培养条件对谷氨酸发酵的影响
⑵ 发酵过程中主要变化及中间代谢控制，泡沫的消除 ⑶ 糖蜜原料强制发酵工艺、低糖流加工艺及后期补糖工艺
⑷ 提高发酵产率的主要措施 6. 噬菌体与杂菌的防治
⑴ 谷氨酸发酵中的噬菌体的污染与防治 ⑵ 杂菌的污染与防治 7. 谷氨酸的提取 ⑴ 概论
⑵ 谷氨酸发酵液的性质
⑶ 等电点法提取谷氨酸、离子交换法提取谷氨酸、等电点－离子交换法提取谷氨酸、深缩连续等电点法提取谷氨酸
⑷ 谷氨酸发酵液的综合利用 8. 谷氨酸制味精 ⑴ 味精的性质
⑵ 谷氨酸制味精的工艺流程
⑶ 谷氨酸的中和与除铁，谷氨酸中和液的脱色、浓缩、结晶 ⑷ 味精生产中异常现象及其处理 9. 谷氨酸清洁生产工艺 ⑴ 谷氨酸清洁生产工艺概述 ⑵ 提取谷氨酸闭路循环工艺
⑶ 发酵废母液提取菌体蛋白工艺、生产饲料酵母工艺、发酵母液浓缩生产复合有机肥工艺、发酵废水生物处理工艺
10. 氨基酸发酵机制 ⑴ 概述
⑵ 酶活性的调控、酶合成的调控 ⑶ 氨基酸生物合成的调节机制
11. 氨基酸产生菌的选育与发酵技术
⑴ 氨基酸产生菌的选育与定向育种策略、用细胞内基因重组手段选育氨基酸产生菌、用重组DNA 技术构建氨基酸工程菌、氨基酸产生菌的稳定化
⑵ 发酵条件对氨基酸发酵的影响 ⑶ 氨基酸的提取与精制 12. 天冬氨酸族氨基酸发酵
⑴ 天冬氨酸族氨基酸生物合成途径
⑵ 天冬氨酸族氨基酸生产菌的选育及发酵机制 ⑶ 影响天冬氨酸族氨基酸发酵的主要因素
⑷ 赖氨酸发酵、苏氨酸发酵、蛋氨酸发酵、高丝氨酸发酵、天冬氨酸发酵 13. 鸟氨酸、瓜氨酸和精氨酸发酵 14. 异亮氨酸、亮氨酸与缬氨酸发酵 15. 色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸发酵
16. 丙氨酸、脯氨酸、谷氨酸胺和组氨酸发酵
五、学时分配表
六、建议教材与教学参考书
1. 《氨基酸工艺学》，陈宁，中国轻工业出版社，2007年1月
七、课程考核方式与成绩评定
本课程采取的考核方式如：考试、考查、论文等。
课程总评成绩= 课堂考勤×10%+论文成绩20%+考试成绩70%。
转载请注明出处范文大全网 » 氨基酸工艺学期末考试
