有效電子轉(zhuǎn)移：物質(zhì)的氧化總伴隨著電子的轉(zhuǎn)移。在氧化過(guò)程中，每分子氧可以接受 4 個(gè)

電子。我們把物質(zhì)在氧化過(guò)程中伴隨著能量釋放所進(jìn)行的電子轉(zhuǎn)移稱為“有效電子轉(zhuǎn)移”。

呼吸商：呼吸商 RQ 表示在發(fā)酵過(guò)程中由于微生物代謝等產(chǎn)生的 CO2 ，排出速度與發(fā)酵

過(guò)程 0，的攝入速率的比值，即 RQ=Qco2 / Qo2 ，反應(yīng)了微生物的代謝途徑和產(chǎn)物積累

情況，有重要參考指導(dǎo)意義。

混合時(shí)間 tM：經(jīng)過(guò)攪拌時(shí)物料達(dá)到規(guī)定均勻程度所需的時(shí)間。在粉粒體的混合中，各成

分的顆粒已相互充分混合，混合作用和分離作用達(dá)到了動(dòng)平衡，成為統(tǒng)計(jì)的混合狀態(tài)。如

繼續(xù)進(jìn)行混合操作，混合狀態(tài)已經(jīng)不變化，這樣所需要的混合時(shí)間叫混合時(shí)間。

活塞流反應(yīng)器：反應(yīng)器內(nèi)完全不存在物料粒子之間的返混的流體形式。物料從反應(yīng)器進(jìn)口

處加入，在裝置內(nèi)部像活塞那樣平推移動(dòng)流向出口。在其橫截面上液體流動(dòng)速率完全相同，

而在流動(dòng)方向上無(wú)返混現(xiàn)象，沿流動(dòng)方向底物及產(chǎn)物的濃度是逐漸變化的，但同一橫切面

上濃度一致。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)形式是活塞流，稱為活塞流反應(yīng)器。

1、何為生化工程，生化過(guò)程地研究?jī)?nèi)容有哪些？

是生物反應(yīng)過(guò)程的一個(gè)部分，主要圍繞生物反應(yīng)器進(jìn)行研究研究，生物反應(yīng)過(guò)程中，有關(guān)

反應(yīng)器設(shè)計(jì)放大等具有共性的工程技術(shù)問(wèn)題，以達(dá)到在工業(yè)規(guī)模的反應(yīng)器中給生物反應(yīng)提

供一個(gè)最佳的反應(yīng)環(huán)境。研究?jī)?nèi)容包括四個(gè)部分：①原材料的預(yù)處理②生物催化劑的制備

③生化反應(yīng)器及反應(yīng)條件的選擇與監(jiān)控④產(chǎn)物的分離純化。

2、發(fā)酵產(chǎn)物動(dòng)力學(xué)分哪幾種，動(dòng)力學(xué)方程各是什么，舉例說(shuō)明。

（1）偶聯(lián)型(相關(guān)型)在該模式中產(chǎn)物形成速度與生長(zhǎng)速度的關(guān)系可表示為 dP/dt=α

(dX/dt)=αμX， P---------產(chǎn)物濃度 g/L α-------產(chǎn)物相對(duì)于細(xì)胞的生成速度 g 產(chǎn)物/g

細(xì)胞，即 YP/X

（2）非偶聯(lián)型(非相關(guān)型)dP/dt=βX β----------非生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)的產(chǎn)物形成常數(shù)(g 產(chǎn)物/g 細(xì)

胞.h)

（3）混合型(部分相關(guān)型)dP/dt=αμX+βX

3、發(fā)酵罐中最常用的機(jī)械攪拌槳是哪幾種？各有什么特點(diǎn)

（1）振動(dòng)混合器。盡管可以提供較高的氧傳遞效率，但剪切力較低。

（2）工業(yè)多采用的是平葉渦輪攪拌槳。國(guó)內(nèi)采用的大多數(shù)是六平葉式，其各部分尺寸比

例已規(guī)范化。這種攪拌槳具有很大的循環(huán)液體輸送量，功率消耗大。因此特別適用于絲狀

菌發(fā)酵。

（3）船用螺旋攪拌器。它具有比渦輪槳更為強(qiáng)烈的軸向流動(dòng)，但是氧傳遞效率低。

（4）多棒拌和槳。已用于粘稠的絲狀鏈霉菌發(fā)酵的發(fā)酵罐中。這種拌和槳具有較好的剪

切渙散才能和較低的功率消耗，在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中功率改變相對(duì)渦輪槳要小的多。

（5）氣體導(dǎo)入式拌和器。是由一個(gè)空心的拌和槳組成，安裝在空心的拌和軸上。拌和槳

上至少有一個(gè)暴露在液體中的開口。由于拌和槳滾動(dòng)，開口處的壓力隨之減少，使導(dǎo)入的

氣體沿著拌和軸向下流動(dòng)。它適應(yīng)于低粘度的發(fā)酵液。

4、簡(jiǎn)述反應(yīng)器攪拌功率和攪拌轉(zhuǎn)數(shù)放大時(shí)所要遵循基本原則和校正原則。

（1）基本原則： ①以單位體積培養(yǎng)液所消耗的功率相同原則放大。

②以單位培養(yǎng)液體積所消耗的通氣功率相同原則放大。

③以氣液接觸中體積傳質(zhì)系數(shù) KL 相等的原則放大。

（2）校正原則： ①以恒定攪拌葉輪尖端線速度作為放大原則或者校正原則。

②以恒定混合時(shí)間作為放大或者校正基準(zhǔn)。

5、論述動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)和微生物培養(yǎng)有哪些區(qū)別。

（1）動(dòng)物細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞壁，大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞需要附壁（固體或半固體）生長(zhǎng)。

（2）對(duì)培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)要求相當(dāng)苛刻，要求含有多種氨基酸、維生素、無(wú)機(jī)鹽、血清等物

料。

（3）對(duì)培養(yǎng)環(huán)境十分敏感，對(duì)溫度、pH、溶氧濃度等條件都比微生物培養(yǎng)要嚴(yán)格得多。

（4）動(dòng)物細(xì)胞對(duì)流體剪切力十分敏感，強(qiáng)烈的機(jī)械與通氣鼓泡所引起的過(guò)大剪切力都會(huì)

損傷細(xì)胞，使細(xì)胞破裂。植物細(xì)胞雖然有細(xì)胞壁，但對(duì)流體剪切力的耐受程度也要比微生

物差：

（5）由于動(dòng)植物細(xì)胞的生長(zhǎng)要比微生物緩慢得多，一般只有在高細(xì)胞密度下，才能得到

一定濃度的產(chǎn)物。

（6）生長(zhǎng)慢，又非常容易染菌，因此需要嚴(yán)格的無(wú)菌防范措施。

6、提高體積溶氧系數(shù)和溶氧速率的方法有哪些？

（1）增加攪拌器轉(zhuǎn)速 N，以提高 Pg，可以有效的提高 KLa。

（2）加大通氣量 Q，以提高 Vs。在低通氣量時(shí)，提高 Q 可以顯著增大 kLa。但當(dāng)通氣量

已經(jīng)很高時(shí)，進(jìn)一步提高 Q , Pg 也將隨之劇烈降低，其綜合效果將不會(huì)使 kLa 增加，甚至

可能下降。只有在增大 Q 的同時(shí)也相應(yīng)提高 N，使 Pg 不致過(guò)分降低的情況下，才能最有

效地提高 kLa。

（3）為提高 Nv，除了提高 kLa 之外，提高 C＊也是可行的方法之一。在空氣中通入純氧，

或在可能時(shí)提高罐內(nèi)操作壓力，均可使 C＊增高，從而提高了氧的傳遞推動(dòng)力。

（4）高徑比調(diào)節(jié)。增加高徑比 H / D，另一方面液相中的平均壓力增高，傳質(zhì)推動(dòng)力（ C

*- C ）增大，從而提高溶氧速率；另一方面在通風(fēng)比 Q / V 一定的情況下，高徑比大，反

應(yīng)器截面積小，空截面上的空氣線速度 Vs 將增大，從而提高溶氧速率。增加 H / D 還有

利于降低單位溶解氧功耗即提高傳氧效率。

（5）絲狀真菌的繁殖導(dǎo)致發(fā)酵液粘度的急劇上升和 kLa 的急劇下降。過(guò)分地提高

轉(zhuǎn)速及通氣速率可能導(dǎo)致菌絲體的機(jī)械破壞及液泛。在這種情況下可重復(fù)地放出一部分發(fā)

酵液，補(bǔ)充新鮮滅菌的等體積培養(yǎng)基，這樣可以使 kLa 大幅度回升。

（6）向發(fā)酵液中加少量的水不溶另一液相，氧在這一液相中具有比在水中高得多的溶解

度，如正十二烷，氧在其中的溶解度為 35℃,105Pa 壓力時(shí)為 54.9mg/ L ,故這類液體稱為

氧載體。

（7）傳氧效率單位溶解氧功耗 kLa 值的大小是評(píng)價(jià)生化反應(yīng)器的重要指標(biāo)，但不是唯一

指標(biāo)。一個(gè)性能良好的反應(yīng)器不僅應(yīng)具有較高的溶氧系數(shù) kLa 值，而且其能量消耗是最低

的。作為評(píng)價(jià)通氣生化反應(yīng)器的另一個(gè)重要指標(biāo)是單位溶解氧功耗，即溶解 1kg 或 lkmolO2

所需要的功率，它反映該反應(yīng)器傳氧效率的高低。

7、穩(wěn)態(tài)法推導(dǎo)米氏方程

8、酶和細(xì)胞的固定化有哪些方法，分別有哪些方法

(1）載體結(jié)合法：將酶或細(xì)胞利用共價(jià)鍵或離子鍵、物理吸附等方法結(jié)合于水不溶性載體

上的一種固定化方法。

水不溶性載體：纖維素、瓊脂糖等多糖類或多孔玻璃、離子交換樹脂等。

（2）交聯(lián)法：利用雙功能試劑的作用，在酶分子之間發(fā)生交聯(lián)、凝聚成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成

固定化酶（細(xì)胞）。

（3）包埋法：將酶包埋在微細(xì)網(wǎng)格或半透性的聚合膜中，使酶分子不能從凝膠的網(wǎng)格中

漏出，而小分子的底物和產(chǎn)物可自由通過(guò)凝膠網(wǎng)格。

包埋法使用的載作主要有聚丙烯酰胺、卡拉膠、瓊脂糖和海藻酸鈉等。

9、以 P0/V 相等為準(zhǔn)則的比擬放大步驟

10、微生物間歇培養(yǎng)過(guò)程各階段的比生長(zhǎng)速率如何變化？

A ：遲緩期：μ=0。

B ：加速生長(zhǎng)期：μ增加，μ2 大于 u 。

C ：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期：μ達(dá)到最大值，為常數(shù)。

D ：減速生長(zhǎng)期：μ減小，W2 小于 u 。

E ：平衡期：μ=0。

11、簡(jiǎn)述動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的特點(diǎn)。

（1）細(xì)胞的貼壁依賴性

來(lái)自動(dòng)物實(shí)體組織的大多數(shù)細(xì)胞是貼壁依賴性的。必須貼附在合適的固體介質(zhì)上并鋪開，

才能開始生長(zhǎng)。

（2）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)對(duì)培養(yǎng)基要求嚴(yán)格往往需要多種氨基酸、維生素、輔酶、核酸、嘌呤、

嘧啶、激素和生長(zhǎng)因子等，其中很多成分系用血清、胚胎浸出液等提供，在很多情況下還

需加入 10％的胎?；蛐律Ｑ?。

（3）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的另一個(gè)突出特點(diǎn)，是對(duì)環(huán)境條件要求嚴(yán)格。

12、簡(jiǎn)述溶氧雙膜理論的內(nèi)容。

氣泡和包圍著氣泡的液體之間存在著界面，在界面的氣泡一側(cè)存在著一層氣膜，在界面液

體一側(cè)存在著一層液膜：氣膜內(nèi)氣體分子和液膜內(nèi)液體分子都處于層流狀態(tài)，氧以濃度差

方式透過(guò)雙膜：氣泡內(nèi)氣膜以外的氣體分子處于對(duì)流狀態(tài)，稱為氣體主流，任一點(diǎn)氧濃度，

氧分壓相等；液膜以外的液體分子處于對(duì)流狀態(tài)，稱為液體主流，任一點(diǎn)氧濃度、氧分壓

相等。在雙膜之間界面上，氧分壓與溶于液體中氧濃度處于平衡關(guān)系氧傳遞過(guò)程處于穩(wěn)定

狀態(tài)時(shí)，傳質(zhì)途徑上各點(diǎn)的氧濃度不隨時(shí)間而變化。

13、兩個(gè)計(jì)算題：