2011成教发酵工程复习资料

1、发酵工程辅导练习题概念题1、发酵工程：利用微生物特定性状好功能，通过现代化工程技术生产有用物质或其直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵与 现代的 DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术结合并发展起来的发酵技术。2、富集培养：在发酵菌种分离过程中通过对采样样品实施理化作用使目的菌株在种群中占优势，使筛选变得可能。3、菌株分离及筛选：将样品中混杂的各种微生物通过分离技术区分开的过程，再从多株具备一定特征菌群中选择出符合标准的菌株的过 程。4、维持消耗： 指维持细胞最低活性所需消耗的能量， 一般来讲，单位重量的细胞在单位时间内用于维持消耗所需的基质的量是一个常数。5、双酶法水解：利用

2、-淀粉酶作用成糊精及低聚糖，称“液化”；利用 - 糖苷酶（糖化酶）进一步水解成为葡萄糖，称“糖化”。此 法也称。6、发酵培养基：指为发酵过程设计的符合不同阶段菌种代谢要求的营养基质的组合和理化指标设置。7、前体物质：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的提高。8、产物促进剂：指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂9、实罐灭菌：将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备加热至灭菌温度后维持一定时间，在冷却到接 种温度，这一工艺过

3、程称为实罐灭菌，也叫间歇灭菌。10、种子扩大培养：将处休眠状态的生产菌种活化后，再经过逐级扩大培养，最终获得一定数量和质量的纯种过程。11、菌体生长速率：指单位体积、单位时间里生长的菌体量；12、菌体比生长速率：菌体浓度除菌体的生长速率或菌体浓度除菌体的繁殖速率。13、分批培养：将发酵培养基一次性投入发酵罐，接种发酵后再一次性地将发酵液放出的一种间歇式发酵操作方式。14、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。15、连续培

4、养： 发酵过程中一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液，使发酵罐内的体积维持恒定。 达到稳态后， 整个过程中菌的浓度，产物浓度，限制性基质浓度都是恒定的。16、发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。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。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，温度上升慢。17、比耗氧速度：单位时间内单位体积重量的细胞所消耗的氧气，mmol O2?g菌-1 ?h-1。18、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。二、选择题1、发酵菌种大规模表达产物的特点之一是（）。A 、无

5、需前体物质参与合成 B 、无副产物C、同步合成 D、通过序列反应合成2、现代发酵工艺需要过程保持纯培养条件是要求发酵过程应该在（ ） 条件下进行。A 、培养系统严格无菌B 、确定性菌种要求C 、 生产环境要求无菌D 、严格的单一纯菌3、流加补料发酵要求在发酵过程中添加的营养物质（）。A 、必须是碳源 B 、必须成分单一C 、必须全程流加 D 、限定一定浓度4、“发酵”一词应用在发酵工程上是指 （ ） 。A、应用生物细胞进行生物产物的生产过程B、生物能量代谢的一种方式C、描述微生物液体培养过程中液体冒泡翻腾的现象D、微生物合成的一种代谢产物类型5、代谢控制发酵是指发酵过程中所选用的菌种（）。A

6、、必须是营养缺陷型 B 、必须是抗反馈突变株C 、必须是组成酶突变株 D 、必须是代谢受控制菌株6、代谢控制发酵技术的产生使人们可以利用（）手段进行氨基酸、核苷酸和部分有机酸的发酵生产。A 、纯培养 B 、同步培养 C 、基因克隆 D 、诱变育种7、次生代谢产物是很多微生物产生的一类具有重要作用的发酵产品，下列（）就是其中之一。A 、糖化酶 B 、丙酮 C、链霉素 D 、异戊醇8、流加补料培养并在发酵结束将部分发酵液留下作为下批发酵种子的发酵操作方式称之为（）。A 、分批操作 B 、连续操作C 、反复分批操作 D 、反复半分批操作9、灭菌常数 K值反映了微生物在一定条件下的（）。A 、耐热温度

7、B、比热C 、传热能力D、耐热时间10、一发酵罐内有 100立方米的培养基， 121实罐灭菌，设耐热芽孢杆菌为 107个/毫升培养基 ,该菌的耐热系数为 0.02303s -，则按对数残留定律 t2.303klgN0Nt求灭菌失败机率为 10-3 时所需的灭菌时间为（A 、16.7分钟 B 、45分钟 C 、21.4分钟 D 、30分钟11、以溶氧为限制性基质，当发酵液中溶氧浓度为0.007mmoL时，该生产菌种的比生长速率为 （ ）Monod方程maxks Smax=0.35 h -; o2=0.007 mmol ）A 、0.175 mmol/h B 、0.175个/h C 、 0.175

8、h- D 、0.175mmol12、在发酵生产中一旦发现种子被污染，可采取（）。A 、提前转入发酵罐发酵 B 、灭菌后重新接种生产C 、灭菌后放排污管道 D 、加抑制剂控制培养13、下列引起发酵过程升温的因素是（）。A 、蒸发 B、通风 C、搅拌 D 、罐热辐射14、谷氨酸生产菌通常是一类（）营养缺陷型菌种。A 、氨基酸 B 、生物素 C 、 - 酮戊二酸脱氢酶 D 、核苷酸15、下列（ ）属于发酵产品中可变成本的项目。A、生产工人工资B 、产品研发经费C、原料采购费D 、设备使用折旧费16、流加补料发酵要求在发酵过程中添加的营养物质（）。A 、必须是碳源 B 、必须成分单一C 、必须全程流加

9、 D 、限定一定浓度17、发酵工程的一个重要的特点是（）。A 、原料成分确定 B 、可在发酵过程中完成多步反应C 、发酵设备无需承压 D 、必须有确定的前体物质18、深层通风发酵技术的产生来源于（）的发酵生产。A 、丙酮、丁醇 B 、乙醇 C 、青霉素 D 、氨基酸19、放线菌抗生素生产中，发酵种子扩培阶段的接种量应减小，这是为了（）。A 、减少菌种变异 B 、缩短种子培养时间C、使新生菌体细胞占优势 D 、减少营养基质消耗20、实验型发酵罐操作程序最为合理的是（）。（a、加料； b、1%碱溶液浸泡； c、火焰封口接种； d、发酵培养； e、清水清洗； f 、实罐灭菌； g、放罐 ;h 、空罐

10、消毒）A 、efacdgbh B 、hacdfgbe C 、 acfbdegh D 、ebeafcdgeh21、下列关于青霉素生产的叙述正确的是 （ B ） 。A青霉素是青霉菌生长代谢中重要的初级代谢产物B用紫外线、化学诱变剂处理青霉菌可以选育高产菌种C发酵罐接种后必须进行灭菌处理D在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，青霉素产量也不增加22、利用发酵工程大量生产酵母菌产物时，下列（）是正确措施之一。A. 隔绝空气 B. 在对数期获得菌种C. 过滤，沉淀进行分离D. 使菌体长期处于稳定期23、某药厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物没有谷氨酸而产生乳酸及琥珀酸，其原因是（ ）A温度控

11、制不适 B 通气量过多C. pH 呈酸性D.溶氧不足24、棒状杆菌谷氨酸发酵生产中，叙述正确的是（ ）。A.溶氧充足时，发酵液中有乳酸的积累B. 发酵液中碳源和氮源比例的变化不影响谷氨酸的产量C. 菌体中谷氨酸的快速分泌，有利于谷氨酸的合成和产量的提高D. 发酵液 pH值呈偏碱性时，有利于棒状杆菌生成乙酰谷氨酰胺25、下图表示不同温度下酵母菌厌氧发酵时气体产生量与发酵时间的关系。由图可知（）。A最适合 pH是7B最适温度是 40C50时酵母菌产量最高D 0 时乙醇产量最高26、在连续发酵过程中下图表示培养基的稀释率与发酵罐中营养物质浓度、菌种代时、菌体密度的关系。下列相关叙述不正确的是A在稀释

12、率很低的情况下，稀释率的增加会导致菌体密度增加B稀释率从 a 到 b 的变化过程中，菌体生长速率不断提高C稀释率超过 b 点后导致菌体死亡率增大，菌体密度降低D 为持续高效地获得发酵产品，应将稀释率控制在b 点附近27、用相同剂量、不同波长的紫外线处理两组等量的酵母菌，结果见下表。据表推断，在选育优良菌种时，应采用的紫外线波长及依据 是（ ）。紫外线波长 （nm）存活率 （%）突变数（ 个）260605010028010001A260nm；酵母菌存活率较低B 260nm；酵母菌突变数多C280nm；酵母菌存活率高D 280nm；酵母菌突变数少28、有关谷氨酸棒杆菌的生长和谷氨酸发酵的叙述，错误

13、的是（）。A、组成酶是维持菌体基本生活的必要条件B、谷氨酸棒杆菌是使基因型菌体，不需要从外界补充生长因子C、发酵液 pH 呈酸性时，就会生成乙酰谷氨酰胺D、细胞膜透性的改变，可解除代谢产物对有关酶活性的抑制29、在分批培养过程中测试菌体生长规律时， （ ）是适当的操作。A、保持基质浓度 B 、稳定 pHC 、及时排除产物 D 、定期检测菌体浓度30、用蔗糖、牛奶和酶解玉米胚芽液为原料通过乳酸菌发酵可生产新型酸奶，下列相关叙述错误的是（）。A、蔗糖消耗与乳酸生成量呈正相关 B 、 酸奶出现气泡说明有杂菌污染C、应选择处于对数期的乳酸菌接种D 、只有牛奶为乳酸菌发解提供氮源31、通过选择培养基可以

14、从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。在培养基中加入青霉素可能从混杂的微生物群体中分离出（）A大肠杆菌B 霉菌C放线菌D固氮细菌32、利用酵母菌酿酒时，间隙通入空气，会产生（ ）结果。A酵母菌大量死亡，酒精减产B 酵母菌数量不变，酒精增产C酵母菌数量增多，酒精减产D 酵母菌数量增多，不产生酒精三、填空1、发酵工业上常用的糖类主要有 葡萄糖、蔗糖、糖蜜 等。2、微生物生长一般可以分为：调整期、对数生长期、稳定期和衰亡期。3、形成发酵工业的必要条件有适宜的微生物， 保证或控制微生物进行代谢的各种条件 和发酵设备以及产物分离提取设备等4、发酵工业常用菌种：谷氨酸生产常用棒杆菌、淀粉酶生产常用枯草杆

15、菌、酒精生产常用酵母，柠檬酸生产常用黑曲霉。5、发酵操作方式主要有 分批 发酵、补料分批 发酵、连续 发酵等三种。6、为了保证纯菌种发酵过程的正常进行，发酵过程中必须注意培养基， 空气， 菌种纯净和 设备严密等几个环节的无菌操作。7、介质过滤除菌的机理主要有惯性碰撞，拦截作用，静电吸引，布朗运动，和重力沉降等。发酵染菌原因主要有：种子带菌、无菌空气 带菌、设备渗漏、灭菌不彻底、操作失误和技术管理不善等。8、发酵罐通常是由罐体、温度探头、溶氧电极、pH 电极、溶氧控制系统、温度控制系统、酸碱平衡装置、接种 口、取样口、进气口、排料口、仪表口、搅拌机构等部件组成。四、简答题1、从环境中分离目的微生

16、物时为什么要进行富集培养？ 答：自然界中目的微生物含量很少，非目的微生物种类繁多，进行富集培养，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加， 由原来自然条件下的劣势种变成人工环境下的优势种，使筛选变得可能。2、什么是生理性酸性物质？什么是生理性碱性物质？ 答：经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的营养物叫生理酸性物质，若菌体代谢后能产生碱性物质的营养物称为生理碱性物质。3、简述发酵菌种的基本性能要求？答：（ 1）能在廉价原料上迅速生长； （2）生长条件易于控制； （ 3）菌株对设备和生产过程适应性强； （4）菌株生产性能稳定性强； （5） 生成的代谢产物产量高，在发酵液中浓度高；

17、（ 6 ）产物的回收容易； （ 7）抗噬菌体能力强； （ 8）菌体不是病原菌。4、简述搅拌对发酵过程的意义？答：增加气液接触面积；延长气泡运动路线，增加气液接触时间 （使液体作涡流运动 ） ；减少气泡周围液膜厚度，增大 kL值 （使发酵液 呈湍流运动 ） ；避免菌体结团，增加菌体对氧气的吸收。改善发酵传热、传质。5、简述种子制备过程中接种量对种子质量的影响？ 答：过大会使溶氧消耗速率加快，造成菌体细胞过早衰退，影响种子质量。 过小会使种子级数增加，种子液中旺盛细胞比例下降，影响种子质量。6、简述原料转化的目的及意义？ 答：大多数发酵菌种消耗的直接碳源是可发酵的还原糖，须将不同来源的淀粉质原料转

18、化为还原糖；发酵培养基原料大多为可食用粮食， 发酵工业规模与人类对粮食的需求存在矛盾；寻找和扩大发酵替代原料，节约粮食原料，减少发酵成本是发酵工业可持续发展的重要途 径之一。7、简述发酵过程引起温度波动的原因？ 答：发酵过程中，菌体进行氧化代谢所释放的能量一部分被利用，其余则变成热能放出。一般发酵初期释放的热量较少，而中期较多； 发酵过程中， 随着菌体对培养基的利用， 以及机械搅拌的作用， 将产生一定热量。 同时因罐壁散热， 水分蒸发等也带走部分热量。 。因此， 在整个发酵过程中需密切注意温度的变化。8、简述谷氨酸发酵菌种选育的机理？答： 1、生物素营养缺陷型； 2、- 酮戊二酸脱氢酶缺失型；

19、 3、异柠檬酸裂解酶活性低； 4、L-谷氨酸脱氢酶活力强； 5、细胞渗透性强 等。9、简述液体发酵反应器的主要类型？答：（ 1）、机械搅拌通风式发酵罐： （2）、自吸式发酵罐： （3）、循环式发酵罐； （4）塔式发酵罐等10、简述影响发酵种子质量的因素？ 答：培养基：成分、浓度需因菌种和生产目的的不同而异。种龄与接种量：应取对数期为宜。一般一级种子罐的接种量不超过1%，大多数约为 0.1%-0.5% 。温度； pH值；溶解氧浓度：分批培养过程中，不同时期有不同的最佳溶解氧浓度；泡沫；染菌的控制11、简述分批发酵过程中菌种代谢的特点？答：菌体生长阶段 : 菌体生长快速， 溶解氧水平随之下降。 菌

20、体生长速度随基质浓度下降而减慢； 菌体内部分中间代谢产物迅速积累 ; 后 期出现与产物合成有关的新酶。产物合成阶段产物生成速率最快。菌体量增加趋向稳定，呼吸强度无显著变化。营养物质消耗与产物 合成成对应关系。 发酵液的 pH、温度和溶氧浓度影响代谢变化明显。 菌体自溶阶段菌体衰老， 细胞开始自溶； 合成产物能力衰退； NH2-N 增加， pH上升。12、依图简述发酵终点判断的依据及必要的检测指标？答：发酵终点的判断应兼顾生产能力和经济效益， 即产量与成本两者关系。要确定合理的放罐时间， 必须考虑以下几点： （ 1）经济因素： （ 2）产品质量因素：（ 3）其它因素：如染菌、代谢异常等。因此，确

21、定放罐指标有：产物产量、过滤速度、氨基酸含量、菌丝形态、 pH值、发酵液外观和粘度。 分批发酵产量、产率、成本、利润与发酵时间的关系。五、综合题1、设计分离筛选一株降解油脂的微生物菌株的实验方案。（要求写出分离步骤及相应的分离原理） 答案要求： 1、 4个基本过程：采样、富集、分离和性能测试；2 、每个过程能联系题目要求进行阐述2、写出从斜面保藏面包酵母细胞开始的三级好氧发酵工艺流程图，并指出每一操作环节操作目的。 答案要求：（ 1）菌种斜面（菌种保藏方式）（ 2）斜面活化（使休眠恢复活力）（ 3）摇瓶（一级种子，液体条件下，使菌种细胞增殖） （4）种子罐（二级种子） ，大型种子罐（三级种子）

22、 （进一步扩大培养，得到足够数量、代谢旺盛、纯种菌体细胞） （ 5）发酵罐（三级发 酵）（控制适当发酵条件，使菌体细胞增殖并获得较高的酵母细胞）3、解说无菌空气制备流程高空吸气口 1空气粗滤 2空压机3（0.2Mpa,120-150 ）空气冷却器 4、5（冷却至20-25）分水器 6-空气贮罐7旋风分离器8 加热器 10（至 30-35 ）总过滤器 11分过滤器 12如： 1：高空吸气可提高空气洁净度，提高空气净化效率；2：去尘、砂等颗粒，保护空气压缩机3、 使空气达到一定压力，使空气温度升高可在一定程度上杀菌4、5、 冷却使空气湿度下降便于除湿6、析出油、水，采用油水分离器与去雾器相除7、使

23、气流稳定 ，有利于过滤效果的提高8、9 除进一步除湿除油和捕集颗粒10、 加热空气使空气湿度下降，达到干燥状态，有利于介质过滤11、12、 介质过滤除菌，分过滤保证各罐之间不受影响六、论述题1、试述代谢调控发酵技术对菌种产物合成能力的影响？ 答：微生物能通过改变自己的组成和代谢来顺应环境的变化。也容易在外因的作用下改变自己的遗传组成。因此运用代谢调控理论可指 导生产，使菌种生产的产物种类更加丰富和产量进一步提高。常用代谢调节的控制方法（ 1）克服反馈抑制和阻遏的调控：降低未端产物的浓度；营养缺陷型的利用，如大肠杆菌的精氨酸缺陷型 生产瓜氨酸：鸟氨酸瓜氨酸精氨酸；渗漏缺陷型利用；提高细胞通透性。如谷氨酸生产菌的代谢控制发酵。抗反馈突变株的利用： 酶或阻遏物不能与未端产物结合。 （2）克服分解代谢阻遏的调控：避免使用有阻遏作用的碳源和氮源；流加碳源或氮源；利用抗分解代 谢阻遏突变株。 （3）对诱导调节的控制：添加诱导类似物；添加辅酶或辅助因子；利用组成酶突变株。代谢调控方法对菌种产物的合成会产生显著作用，对发酵工业产生重大影响。2、试述发酵过程污染控制的策略？ 答：工业发酵染菌的危害：染菌对不同品种发酵的影响；感染不同种类和性质的杂菌对发酵的影响；不同污染时间对发酵的影响：种子 培养期染菌、发酵前期染菌、发酵中期