微生物考试重点

去年微生物重点

1、分类学：

（1）进化树；

（2）以前分类和现代分类差别

2、生态学：

（1）结构和信息的传递与交流；结构和功能；

（2）肠道生态学的安全性；

（3）极端生态环境：从分子机制上解释微生物怎么存活，机制上总结归纳，从角度上分析；（4）环境样品中怎么样认识它，微生物的结构（复杂体系中）；

（5）结构特征反应生态学效应。

3、代谢：

（1）代谢网络；

（2）NRPS模型：核糖体和非核糖体的形成机制；

（2）细胞的生理过程来考虑，代谢网络对微生物的影响。

4、生理学：

（1）微生物的发育，细菌的分裂（关键事件）；

（2）菌丝发育：内因子的影响；

（3）异核体和单孢子形成关系；

（4）孢子形成机制；

（5）表型联现象；

5、发酵过程控制：

（1）哪些因素对过程产生影响：泡沫，溶氧，染菌等；

（2）应用微生物的开发从哪些方面考虑。

一、分类学：

（1）进化树；

微生物的进化是指微生物与其生存环境相互作用过程中，其遗传系统随时间发生一系列不可逆的改变，在大多数情况下，导致微生物表型改变和对生存环境的相对适应。

系统发育是指生物进化的历史。

生物进化测量指征

一、能标示生物进化的指征分子

二、作为进化标尺的生物大分子的选择原则

三、16S rRNA是最佳的生物进化的指征分子，16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的“分子尺”

1、rRNA具有重要且恒定的生理功能。

2、在16S rRNA分子中，含有高度保守、中度保守序列区域和

高度变化的序列区域。

3、16S rRNA分子量大小适中，便于序列分析；

4、和真核生物中的18S rRNA同源

四. 16S rRNA序列的顺序和进化

微生物间16S rRNA序列变化量越大，亲缘关系越远。

进化树是由相互关联的分支线条做成的图形。进化树具有时空概念。分支线条代表着属或种等分类单位；分支末端代表着某种生活着的生物个体。树还有时间尺度，其分支长度代表着已经发生在两线条间的分子进化时间距离。进化树可以是有根树也可是无根树。

进化树在生物学中，用来表示物种之间的进化关系，又称“系统树”、“系谱树”。生物分类学家和进化论者根据各类生物间的亲缘关系的远近，把各类生物安置在有分枝的树状的图表上，简明地表示生物的进化历程和亲缘关系。在进化树上每个叶子结点代表一个物种，如果每一条边都被赋予一个适当的权值，那么两个叶子结点之间的最短距离就可以表示相应的两个物种之间的差异程度。从进化树中还可看出：生物进化有一个规律，都是从水生到陆生，从低等到高等，从简单到复杂。

（2）以前分类和现代分类差别

1、经典微生物分类鉴定手段

①形态学特征：形态学特征分为个体形态(细胞形状、大小、芽孢有无等)和群体形态（菌落形状、培养基中生长状态等）两个方面。

②生理生化特征：营养要求（能源、碳源、氮源、生长因子等）；酶（产酶种类和反应特性）；代谢产物（种类、产量等）；对药物敏感性；对O2的要求（好氧、厌氧或兼性）

③生态学特征：生长温度，酸碱度，嗜盐性，致病性，寄生、共生关系等

④血清学反应：用已知菌种或菌株制成抗血清，然后根据它们与待鉴定微生物是否发生特异性的血清学反应，来确定未知菌种或菌株。

⑤对噬菌体的敏感性

2、微生物分类鉴定中的现代方法

①DNA(G+C)mol%值的测定

DNA(G+C)mol%值是微生物(除少数以RNA为遗传物质的病毒)的一个基本遗传特征，对特定微生物来说，(G+C)mol%是恒定的

一般认为，种内菌株间(G+C)mol%相差不超过4%，属内菌株间相差不超过10%，相差低于2%时没有分类学意义

②DNA指纹技术

通常指那些以DNA为基础的分型方法，对微生物的种进行鉴别的技术。

（1）RFLP分析法：

最早的DNA分型方法是全细胞基因组限制性酶切片段分析。即提取全细胞基因组DNA，用限制性内切酶酶切后进行琼脂糖凝胶电泳分析限制性酶切片段长度多型性，缺点是DNA酶切片段往往较复杂，难以比较。

（2）LFRFA（low-frequency restriction fragment analysis）：

即选用专一识另6-8个碱基序列的限制酶内切，则DNA片段数量大大减少，称为低频限制性本科切片段分析。

（3）核酸分子印记（ribotyping）分析：

DNA酶切后电泳，然后转移到膜上与标记的rDNA探针进行杂交的一种方法。特点是简便快速。

（4）PCR技术：

应用：随机引物PCR分析、随机扩增的多型性DNA分析，DNA扩增指纹分析，DNA 扩增与限制性酶切分析相结合的扩增rDNA限制性酶切片段分析（ARDRA），扩增片段长度多型性分析AFLP。

③RNA同源性分析

（1）16S rRNA：

其所代表的信息量即能反映生物界的进化关系，又较容易进行操作，适用于各级分析单元，因此是目前进行系统和进化研究的最理想材料。主要有两种方法：一种是16S rRNA提纯后用反转录酶和保守引物进行测序；另一种是扩增16S rRNA基因的16S rDNA，然后与特定质粒连接进行克隆测序或用PCR产物直接测序。16S rDNA已成为研究细菌系统发育，建立发育分类系统的主要依据之一。

（2）构建进化树：

进化树是由相互关联的分支线条做成的图形。进化树具有时空概念。分支线条代表着属或种等分类单位；分支末端代表着某种生活着的生物个体。

（3）rDNA转录间隔区序列分析：

转录间隔区序列（Internally Transcribed Spacer SequencesmITSs）是指rRNA 操纵子中位于16S rRNA和23S rRNA以及23S rRNA与5S rRNA之间的序列。不同间隔区所含tRNA 数目和类型不同，具有长度和序列上的多型性，而且较16S rDNA具有更强的变异性，因而可以作为菌种鉴定的一种分子指征。

（4）随机扩增的多型性DNA（ARDRA）：

用高保真的16S rRNA基因来研究生物体间进化关系。ARDRA与16S rDNA测序的不同之处在于16S rDNA的切割和片段在凝胶上的分离，可用于属内分类。

二、生态学：

（1）结构和信息的传递与交流；结构和功能；

微生物以群落的形式存在于各种环境中,发挥着重要的生态功能。微生物群落的种群结构组成决定其生态功能。例如:活性污泥的微生物群落的种群组成特征在很大程度上决定着废水处理的效果。用微生物处理、净化污水的过程，实际上就是在污水处理装置这一小型人工生态系统内，利于不同生理、生化功能微生物间的协同作用而进行的一种物质循环过程。当高BOD的污水进入污水处理系统后，其中的自然菌群在好氧条件下，根据污水这一“选择培养基”的性质和成分，随时间的推延，发生着有规律的群落演替，从而使污水中的有机物或毒物不断被降解、氧化、分解、转化或吸附、沉降，进而达到消除污染和降解、分层效果。

另外，对于自然水体的自净作用，除包含物理性的沉淀、扩散、稀释作用和化学性的氧化作用外，起关键作用的则是生物学和生物化学作用，例如好养性细菌对有机物的降解和分

解作用，原生动物对细菌的吞噬作用，噬菌体对细菌的裂解作用，细胞糖被（荚膜物质）对污染物的吸附、沉淀作用，以及藻类的光合作用。

（2）肠道生态学的安全性；

肠道生态学安全性主要是考虑肠道中益生菌的安全性。

肠道益生菌的安全性：

（一）副作用：

①毒力

②毒性

③过敏性

到目前为止，还没有证据表明用于食品发酵的乳酸菌种中存在任何危害，但有必要指出的是：

A. 目前公布的部分临床感染牵涉到乳酸菌的病倒都来自于处于患病状态的人群；

B. 在健康人群中还没能观察到乳酸菌与临床感染有关的病例；

C. 与正常人群相比，还没有在那些长期接触高剂量乳酸菌的人群中观察到更多的与乳酸菌相关的感染情况。

D. 还没有发现食用发酵食品、益生菌或含乳酸菌的药物导致由乳酸菌引起感染的病例。

毒力、毒性、过敏性

（二）安全性和耐受性

①对益生菌安全性的忧虑

a) 人体试验

b) 动物模型

c) 体外试验

d) 市场调查

②益生菌的安全性

a) 致病性和感染性

b) 代谢活性

c) 血小板凝集活力与粘膜降解活性

d) 粘膜降解活力

e) 抗药性

（3）极端生态环境：从分子机制上解释微生物怎么存活，机制上总结归纳，从角度上分析：

极端微生物通常可分成五个类群：嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜盐微生物、嗜碱微生物、嗜酸微生物。

1、嗜热微生物的高温分子适应性

最适生长温度在45℃以上的微生物称为嗜热微生物；最适生长温度在80℃以上的称为超嗜热微生物。

①基于细胞内分子的结构变化所造成的分子相互综合作用是决定耐热的直接原因。tRNA分子内G-C相对增加而变得稳定，平均3个A-U对碱基换成G-C对时，Tm值就会升高7-8℃左右。另一方面，嗜热菌内的许多酶蛋白与细菌的耐热性有直接关系。

②外界环境中的诱导型和组成型的保护因子：a. 组成型保护因子：特定金属离子或低分子物质与细胞内分子相结合时会导致细菌的耐热性。如Ca2+对于蛋白和淀粉酶；Mg2+可以保持细菌的tRNA稳定性。b. 诱导型的保护因子：多胺，对于高度嗜热菌的蛋白质合成系统的保护作用，在高温条件下由于四胺的量增加了，蛋白质合成系统变得更耐热。

③通过生物化学修饰反应获得耐热性：（1）酶分子中一个或几个关键氨基酸的变化即可形成不同的折叠方式从而对热环境产生适应性。（2）研究表明嗜热蛋白的热稳定性可能通过蛋白中氨基酸上的负电荷与环境中的Na+等正离子之间形成盐桥数目的增加而得到改善。（3）膜脂具有高饱和度的脂肪酸，形成更强的疏水键，使细胞膜可在高温下保持稳定性和功能性。（4）某些小分子量相容性溶质的积累也有利于加强超嗜热蛋白的稳定性。（5）另外，某些特殊蛋白对于上限高温时的生长也是必须的。（6）其它耐热机制还有：尽量减少蛋白与环境接触的表面积、增加蛋白的堆积密度从而减少疏水核心的空腔、增加蛋白核心的疏水性、多亚基的蛋白更有利于热稳定的维持等。

2、嗜冷微生物的低温分子适应性

嗜冷菌产生一些在低温下行使功能而在正常温和条件下却变性或失活的酶类；另一特征就是在低温下嗜冷菌的主动运输系统运行良好，

这归功于其细胞膜的特殊结构组成：

①冷激蛋白和冷激响应

当一些微生物从其最适生长温度迁移接近最低生长温度时，细胞内多聚核糖体数目暂时减少，同时伴随70S单核糖体和50S、30S核糖体亚基数目的增加。由于翻译起始的暂时受阻，细胞内绝大多数蛋白质的合成暂时关闭，细胞生长暂时停止或延迟。这一时期称为适应期，此时冷激响应被诱导，产生一组冷激蛋白，其中有些冷激蛋白对细胞在低温下恢复生长是必需的。最迫切的问题有二种：一是细胞膜流动性降低从而阻碍一引起与细胞膜有关的生理功能，可以通过增加脂肪酸不饱和度、降低链长或改变脂肪酸结构和组成、缩短链长来解

决。二是RNA和DNA的二级结构被固定，从而影响mRNA翻译、转录和DNA复制的效率。可通过CspA蛋白的RNA伴娘功能，防止mRNA分子中二级结构的形成。

②蛋白质结构

还存在一引起具有特殊活性的“冷”稳定酶。它们在温度的适应性方面通常比相应的中温菌的酶要低20-30℃，有些酶的最适温度在15-20℃。嗜冷性的基础主要是在于蛋白质的结构。

③嗜冷菌的核糖体蛋白特别适合于在低温下行使功能。

④冷激后，“管家”基因表达受抑制，但冷激蛋白的基因增加了合成。

⑤当细菌长期处于低温环境时，另一套蛋白将被合成，称为冷适应蛋白，它们响应低温下的等温生长而连续合成，它们可能是有效低温表达系统的主要成分。

3、嗜酸微生物的分子适应性

嗜酸微生物pH：1.0~5.0，上限5.5

极端嗜酸微生物pH：1.0~2.5，上限3.0.

一般来说极端微生物对酸碱环境的适应性不需要象对高温、高盐环境那样广范围或全细胞的适应，因为这种环境影响只涉及细胞外部分成分，即细胞只需要通过膜蛋白和离子泵通道即可达到适应的目的。大量研究表明，虽然嗜酸菌生长的外部环境呈酸性，但细胞内部的pH接近中性，胞内酶系和代谢过程通常与中性菌相似。

对于常温型G-嗜酸菌，其细胞周质中酶蛋白含量较高，这些酶的定位对于酸性环境的适应性有重要作用。相对低的电荷密度导致了在酸性pH环境的稳定性。专一嗜酸性的最关键的因子就是细胞膜，当pH上升到中性时，专性嗜酸菌的质膜会裂解。嗜酸机制可能是细胞壁和细胞膜具有排阻外来H+和从细胞中排出H+的能力，且它们的细胞壁和细胞膜还需高H+浓度才能维持其正常结构。

4、嗜碱微生物的分子适应性

除了碱性环境外，几乎所有嗜碱芽孢杆菌的生长、发芽以及芽孢形成都需要钠离子的存在。Na+对这些极端嗜碱细菌的生理有重要作用。当细胞质的pH维持在正常生长范围时，Na+/H+逆向运输泵的排Na+摄H+的活性很低；当细胞质的pH高于正常生理范围时，Na+/H+逆向运输泵变得非常活跃，排Na+摄H+的活性也变得非常高。这一循环的结果导致细胞质pH的稳定。

5、嗜盐微生物的分子适应性

生长在高盐环境中的微生物必需具有一些避免由于渗透作用而丢失水分的机制。存在二个层次水平上的响应：一是细胞水平，二是分子水平。

在细胞水平上，（I）嗜盐古菌和少数几种嗜盐细菌是采取“以毒攻毒”的策略。为保住胞内水，在细胞内积累大量盐离子（主要是钾离子，约4mol/L），同时排出钠离子。（II）耐盐菌和耐盐藻类通过在细胞内产生或积累大量的小分子有机物质（即相容性溶质，compatible solutes）进行响应，即抵消高盐环境外部渗透压。

在分子水平上，涉及嗜盐菌蛋白质的性质：盐对蛋白质具有直接影响，除非这些菌种特别适应高盐浓度，否则它们将排水，增强疏水键，导致大分子构象崩溃。嗜盐古菌需要高离子浓度来维持细胞形态和完整性。其细胞质膜这外具有一层六角形亚单位的排列（称S-层）。S-层由硫酸化的糖蛋白组成，因此带有负电荷，细胞完整性需要高盐离子浓度的性质与糖蛋白亚基排斥力的电荷屏蔽作用有关。嗜盐古菌的酶和其它蛋白质中，除脂肪酸合成酶及个别酶外，细胞质酶及核糖体一般都需要高盐浓度来维持其活性和稳定性，通常是对钾离子表现专一依赖性。

应用：能在低水活度下行使功能的酶类。

（4）环境样品中怎么样认识它，微生物的结构（复杂体系中）：

在自然界中，存在着一些绝大多数生物都无法生存的极端环境，诸如高温、低温、高酸、高盐、高毒、高渗、高压、干旱或高辐射强度等环境。凡依赖于这些极端环境才能正常生长繁殖的微生物，称为嗜极菌或极端微生物。由于它们在细胞结构、生命活动（生理、生化、遗传）和种系进化上的突出特点，因而在实际应用中很容易区别。譬如极端微生物的极端酶，根据其在极端环境下酶的活性的不同来区别极端菌的种系。另外也可从微生物的结构的不同来区别它们，譬如嗜冷菌的细胞膜含有大量不饱和脂肪酸，以保证在低温下膜的流动性和通透性；

当然也可以通过控制环境条件来识别，譬如控制温度来识别嗜冷菌与嗜热菌，控制pH 值来识别嗜酸、嗜碱菌等。

（5）结构特征反应生态学效应：

微生物(细菌、放线菌、真菌)作为生态系统中的主要分解者和消费者，作为生源元素生物地球化学循环的推动者之一，在生态系统中起着重要的作用；其群落多样性的改变直接影响着生态系统的结构和功能。

以16S rDNA研究土壤中微生物种群结构变化为例，这些降解菌在形态、生理生化特征、降解谱、16S rDNA相似性、ERIC指纹图谱等方面存在广泛的多样性，使得最终产生的生

态学效应也不统一。

三、代谢：

（1）代谢网络；

代谢网络的组成取决于微生物的遗传性状和细胞所存在的环境。由中心代谢途径、指向中心代谢途径、发散途径组成。可在一定范围内对代谢网络的遗传进行人为修饰，从而有可能实现代谢途径的延伸和剪接。

（2）NRPS模型：核糖体和非核糖体的形成机制；

非核糖体合成酶（NRPS）由氨基酸激活功能域(负责氨基酸腺苷化) 、氨酰载体功能域(负责运载氨基酸) 和缩合功能域(负责肽键形成) 组成。氨基酸激活功能域与氨酰载体功能域耦合在一起而与缩合功能域分开。

通常情况下, 相关的缩合功能域在空间位置上按它们合成的多肽序列排列, 但也有混排或者分散的情况。各种多肽的氨基酸序列特异性由不同缩合功能域上模具结构( mo dular st ructure, 具有特定构象的空间结构域)特异性决定。因此, 这些缩合功能域具有模板功能。每一个NRPS 缩合功能域编辑一个肽键, 决定组成该肽键氨基酸的特异性。。每一个NRPS 缩合功能域编辑一个肽键, 决定组成该肽键氨基酸的特异性。不同的NRPS 缩合功能域组成一个酶系, 共同决定一种多肽的特异顺序。缩合功能域通过构象识别与载体蛋白结合, 而载体与底物又是一一对应的, 故缩合功能域的模板功能是间接通过载体而实现的。缩合功能域是多肽合成模板, 通过非核糖体合成酶系整体而实现, 所以, NRPS 又称为蛋白质模板。

（3）细胞的生理过程来考虑，代谢网络对微生物的影响。

理论上，代谢网络把微生物细胞内的生化反应看作是一个整体而不是孤立的来考虑。微生物细胞的代谢网络是由上万种酶催化的一系列反应系统、信号传递系统以及膜传递系统构成的，并且既相互协调同时又受到精密的条件。

在微生物的不同生理状态下，代谢流在代谢网络各个部分的分布不同，在不同代谢途径上的相对流量不同。在停止生长的生理状态下的代谢途径的延伸（次生代谢的途径诱导），以及不同细胞空间对途径的分隔，使代谢网络更加复杂化。

在一定的变化范围内，微生物细胞随环境条件的变化随时调节有关的蛋白质、酶的合成和活性，以及细胞壳层结构的通透性和选择性输送性，代谢网络的变动性和适应性因此而得

到实现。

四、生理学：

（1）微生物的发育，细菌的分裂（关键事件）；

大肠杆菌的分裂关键事件

1. 确立细胞分裂位置的最早事件是确定一个GTP结合蛋白（FtsZ）在膜内表面，赤道面上的定位。

2. Min蛋白被认为与位置选择有关。Min系统防止细胞分裂在赤道面以外位置发生，SOS 系统监视DNA复制，并通过SulA蛋白防止没有完成染色体复制的细胞进行分裂。

3. FtsZ蛋白作为细胞分裂抑制物的靶点,形成环形FtsZ环是协调DNA复制和细胞分裂的关键事件。

4. FtsZ蛋白催化隔膜处肽聚糖的合成，FtsA在隔膜形成的整个过程中是必须的，并且与FtsI蛋白发生作用。

5. 新细胞壁物质添加到已存在的壁物质的外侧形成带状结构，这个生长的带状结构代表下一次细胞分裂横隔壁形成的位点。

（2）菌丝发育：内因子的影响；

链霉菌是微生物发育分化研究的良好模式系统。首先，需要一个系统控制孢子萌发为菌丝，菌丝的伸长，及产生分枝和孢子的形成；其次，产生次级代谢产物-抗生素。以天蓝色链霉菌为例：

天蓝色链霉菌中σwhiG对孢子形成具有重要作用，主要控制气生菌丝到孢子形成时的发育转变。当whiG基因被阻断或破坏时，相应的突变不能发育成灰色孢子，而仍然保持白色气生菌丝的表型。

σF的编码基因与链霉菌的形态分化有关，特别对形态分化后期相关基因的控制作用有关。气生菌丝形成孢子的过程至少和四个调节蛋白有关，包括一个sigma因子和一个不常见的小蛋白。

（3）异核体和单孢子形成关系；

异核体（hetero caryon）：两不同GT，体细胞融合，形成同时含有两个细胞核的细胞称异核体。当带有不同遗传性状的两个单倍体细胞或菌丝相互融合时，会导致在一个细胞或菌

丝中并存有两种以上不同遗传型的核，这样的细胞或菌丝就叫异核体。这种由菌丝融合导致形成异核体的现象叫异核现象。

异核现象产生方式有两种：（i）在一个多核的同核体菌丝中，其中一个细胞核发生突变，突变核生存下来并与野生型核一起增殖。（ii）两个具有不同基因型的菌株间发生菌丝接触融合，使各自细菌核进入同一细胞质内。同样，不同基因型的细胞核需要在生长菌丝顶端增殖以产生稳定的异核体。

打破异核方式有两种:（i）产生只含有一种类型细胞核的菌丝分枝；（ii）产生单核的孢子。

异核体和单孢子形成的关系是：当一种单孢子单独存在时，因为只具有单核，因而不能形成异核体；而当多个单核孢子相互融合后，导致一个细胞中并存有两种以上不同遗传类型的核，因而可以形成异核体。

（4）孢子形成机制；

以枯草芽孢杆菌为例：处于饥饿时枯草芽孢杆菌进行不对称分裂产生两种形态不同的细胞。大的称为母细胞，小的称为前孢子，各含一套染色体。随后前孢子不断被母细胞吞噬，形成大细胞中含有小细胞的芽孢囊。这一全过程通过基因转录调节实现，共有125以上的基因4个DNA结合蛋白和5个RNA聚合酶σ因子参与过程。

一系列环境生理信号可触发枯草芽孢杆菌进入芽孢形成阶段，这些信号包括营养物质耗竭、细胞密度、Krebs循环、DNA合成和DNA损伤。

a) 关键步骤是SpoOA的磷酸化。一个未知基因可能触发母细胞由中间分裂转向极性分裂。

b) 然后是染色体跨过极隔膜进入前孢子，由spoIIE基因控制下完成。

c) σF：细胞不对称分裂转录因子，其作用限制在前孢子并且在极隔膜形成以后。

d) σE是一个较持殊的σ因子，它首先以无活性的前体形式存在(前-σE)，其通过蛋白酶水解去掉其N端27个氨基酸残基后转变为活性形式。

e) σG激活前孢子内吞过程中一系列基因的表达。

σK母细胞中后期基因的表达是在σK控制下进行的

（5）表型联现象；

五、发酵过程控制：

（1）哪些因素对过程产生影响：泡沫，溶氧，染菌等；

1、培养基对发酵的影响

每一种代谢产物有其最适的培养基配比和生产条件。

C源+N源+矿物质+O2→细胞量+产物+CO2+H2O+ΔH

①从浓度、种类、碳氮比、补加的方式、易获得、廉价、农副产品下脚料等方面考虑每一种营养物的目的

②考虑生长能量学对产物形成的影响，主要包括新细胞材料的净合成、维持细胞完整与存活的能量需求以及能量溢出反应

解决：碳与能量限制；氮或硫限制、钾限制

2、温度对发酵的影响

①微生物的生长和产物合成均需在其各自适合的温度下进行。

②在过程优化中应了解温度对生长和生产的影响是不同的：

③发酵温度高，酶反应速率增大，生长代谢加快，生产期提前。但酶本身易因热而失活，表现在菌体容易衰老，发酵周期短，影响最终产量。

④温度还可改变发酵液的物理性质，如溶解氧等。

⑤温度还影响生物合成的方向。

⑥温度还有对代谢的调节作用

最适温度的选择：在整个发酵周期内仅选择一个最适温度不一定好。

3、pH的影响：

选择最适pH的准则是获得最大比生产速率和适当的菌量，以获得最高产量。——pH采用分段控制，是一种较常用的工艺。

PH的监控：

首先是培养基的配方，然后是加酸碱或中间体补料来控制。如：在青霉素发酵中，调节加糖速率来控制pH；采用通NH3来控制pH。要防止微生物中毒的发生。

4、氧的供应对发酵的影响

溶氧（DO）是需氧微生物生长所必需的，往往是最易成为控制因素。其在水中溶解度只有7mg/L。从DO值可以反应菌的生长生理状况。

溶氧的控制应从供需两方着手，即供氧和消耗两个方面。

（A）供氧方面

增加C*的办法：

①通入纯氧或富氧，提高氧分压；

②提高罐压；

③改变通气速率

④添加氧载体等

提高设备供氧能力的办法：

①搅拌器；②通气量；③搅拌转速④黏度⑤温度

（B）耗氧方面：适当控制菌的摄氧率。如控制加糖或补料速率、改变发酵温度、液化培养基、补水、添加表面活性剂等。

①改变搅拌转速或通气量，以改变溶解氧浓度，控制有机酸的积累量及其代谢速度；

②改变温度，以控制微生物代谢速度；

③改变罐压及通气量，降低CO2的溶解量；

④改变加油或加糖量等，调节有机酸的积累量；

5、泡沫对发酵的影响

1）降低生产能力。在发酵罐中，为了容纳泡沫，防止溢出而降低装料系数。

2）引起原料浪费。如果设备容积不能留有容纳泡沫的余地，气泡会引起“逃液”，造成浪费。3）影响菌的呼吸。如果气泡稳定，不破碎，那么随着微生物的呼吸，气泡中充满二氧化碳，而且又不能与空气中氧进行交换，这样就影响了菌的呼吸。

4）引起染菌。由于泡沫增多而引起逃液，于是在排气管中粘上培养基，就会长菌,慢慢地会爬入发酵罐而造成染菌。

5）增加了菌群的非均一性，消泡剂的加入有时会给后提取带来麻烦。

泡沫的控制

机械消沫：消泡桨、旋风分离器、喷射

化学消泡剂：有天然油脂类、聚醚类、高级醇类和硅树脂类

采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。

（2）应用微生物的开发从哪些方面考虑。

1）菌种选择方面：为了获得适合大规模工业生产所需的优良生产菌种，一般首先是从自然界分离筛选具有产生目标产物能力的菌种，但这样获得的菌种的生产能力往往较低，生理生化特性不一定能满足生产要求，还需要进行大量的诱变选育，进一步提高其生产能力，改善性能；也可以对现有的生产菌种进行改造，即经诱变育种，选育出符合实际生产需要的菌株。2）菌种分离方面：菌种的分离，不仅是把混杂的各类微生物有效地分开，得到纯种，更重要的是依着生产实际的要求，有的放矢、快速、准确地将能产生所需产物，或具有某种生化反应性能的菌种，从大量的微生物中挑选出来。有时是设计一种在分离阶段便能识别所需菌

种的方法，更多的是利用特定的方法分离，获得所需菌种后，再进行识别。为了使获得的菌种能满足工业生产的需要，须考虑各种性能指标。因此，菌种分离和筛选的方法和策略就十分重要。

3）发酵培养基的配置：首先需了解微生物需要的营养物质。