2025年食品生物技术专业知识考试题(附答案)

2025年食品生物技术专业知识考试题(附答案)一、单项选择题（每题2分，共30分）1.以下关于CRISPR-Cas9系统在食品生物技术中应用的描述，正确的是（）。A.主要用于食品中微生物的快速检测B.可实现食品相关微生物的精准基因编辑C.仅适用于植物性食品原料的品种改良D.无法在厌氧微生物中发挥作用2.发酵过程中，若检测到发酵液pH持续下降且溶氧量异常升高，最可能的原因是（）。A.碳源不足导致微生物代谢转向产酸B.氮源过量引发氨积累C.杂菌污染导致竞争性消耗营养D.搅拌转速过高引起溶氧过度摄入3.以下属于食品级安全宿主菌的是（）。A.大肠杆菌BL21（DE3）B.枯草芽孢杆菌168C.金黄色葡萄球菌ATCC25923D.沙门氏菌Typhimurium4.固定化酶与游离酶相比，优势不包括（）。A.重复利用率提高B.热稳定性增强C.底物特异性改变D.更易从反应体系中分离5.益生菌制剂的“活菌数”检测通常采用（）。A.比浊法测定OD600值B.平板菌落计数法（PCA）C.流式细胞术检测总菌数D.qPCR定量16SrRNA基因6.合成生物学中，“细胞工厂”构建的核心步骤是（）。A.筛选高产野生菌株B.设计并组装人工代谢途径C.优化发酵培养基成分D.提高产物提取效率7.以下关于食品级酶制剂生产的描述，错误的是（）。A.需使用非致病微生物作为生产菌株B.发酵过程中需严格控制抗生素添加C.最终产品需通过急性毒性试验（LD50）D.酶的纯化过程可采用有机溶剂沉淀法8.超高压处理（HPP）在食品生物技术中的主要应用是（）。A.促进微生物发酵产酶B.灭活致病菌同时保留营养成分C.诱导微生物发生基因突变D.加速淀粉的糊化过程9.植物基肉模拟动物肉质地的关键生物技术是（）。A.植物蛋白的定向酶解B.热机械加工（TMP）形成纤维结构C.添加血红素分子模拟肉香D.微生物发酵生产肌原纤维蛋白10.食品微生物代谢组学研究中，常用的检测技术是（）。A.扫描电子显微镜（SEM）B.气相色谱-质谱联用（GC-MS）C.实时荧光定量PCR（qPCR）D.激光共聚焦显微镜（CLSM）11.以下不属于食品生物安全风险的是（）。A.基因编辑作物的水平基因转移B.发酵罐泄漏导致工程菌扩散C.益生菌制剂中杂菌的污染D.超高温灭菌导致维生素损失12.酶法合成低聚果糖（FOS）的关键酶是（）。A.α-淀粉酶B.葡萄糖异构酶C.果糖基转移酶D.纤维素酶13.发酵过程中，“补料分批发酵”（Fed-batch）的主要目的是（）。A.减少初始培养基灭菌时间B.避免底物抑制或产物反馈抑制C.提高发酵罐的空间利用率D.降低发酵液黏度便于搅拌14.以下关于食品用合成色素生物合成的描述，正确的是（）。A.红曲色素可通过红曲霉液体发酵生产B.番茄红素只能从番茄中提取C.β-胡萝卜素无法通过微生物发酵获得D.合成栀子黄需使用基因工程大肠杆菌15.评价食品级生物防腐剂（如乳酸链球菌素）的关键指标是（）。A.对革兰氏阴性菌的抑制效果B.在酸性条件下的稳定性C.与其他防腐剂的协同作用D.对人体肠道菌群的影响二、填空题（每空1分，共20分）1.食品基因工程中，常用的植物转化方法包括农杆菌介导法和__________。2.发酵过程中，溶解氧（DO）通常控制在饱和浓度的__________（范围）以平衡微生物生长与产物合成。3.酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、共价结合法和__________。4.益生菌发挥功能的前提是“活菌到达肠道”，需耐受胃酸（pH__________）和胆汁盐（浓度约0.3%）的环境。5.合成生物学中，“标准化生物部件”的国际数据库是__________。6.食品级微生物代谢产物的安全性评价需遵循__________原则（GRAS）。7.超高压处理（HPP）的典型工艺参数为__________MPa、1-20分钟。8.植物基肉的核心原料是__________，需通过热机械加工形成类似肌肉的纤维结构。9.食品微生物组学研究中，16SrRNA基因测序主要用于分析__________，而宏基因组测序可解析功能基因。10.酶法改性淀粉时，常用的酶包括α-淀粉酶、__________和葡萄糖异构酶。11.发酵罐的“临界溶氧浓度”是指微生物进行__________时所需的最低溶解氧浓度。12.食品级工程菌的构建需避免使用__________（如氨苄青霉素抗性基因），以防止抗性基因水平转移。13.低聚半乳糖（GOS）的生产通常以乳糖为底物，利用__________催化转半乳糖基反应。14.微生物油脂（单细胞油脂）的主要成分是__________，可替代动植物油脂用于食品工业。15.食品生物技术中，“代谢通量分析”（MFA）的核心是通过__________追踪代谢物的流向。16.益生菌制剂的“货架期”需保证在储存条件下活菌数不低于__________CFU/g（或mL）。17.植物细胞培养生产次生代谢物（如人参皂苷）时，常用的生物反应器类型是__________。18.食品级酶制剂的纯度要求通常以__________（如≥95%）和酶活（U/g）为指标。19.发酵过程中，“代谢副产物积累”（如乙酸、乙醇）会抑制微生物生长，可通过__________（如控制葡萄糖补加速率）缓解。20.食品生物安全的“风险评估”包括危害识别、__________、暴露评估和风险特征描述四个步骤。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述传统发酵技术与现代发酵工程的主要区别。2.基因工程食品的安全评价需重点关注哪些方面？请列举至少5项。3.请说明固定化酶在食品工业中的应用优势，并举例2个具体应用场景。4.简述益生菌制剂“耐消化性”评价的关键实验步骤。5.合成生物学在食品原料生产中的应用已取得哪些突破？请举例说明。四、论述题（每题15分，共30分）1.某企业拟开发一款高活性乳酸菌饮料，要求常温下货架期6个月且饮用后活菌数≥10^6CFU/mL。请设计技术方案（包括菌种筛选、加工工艺、包埋技术、储存条件等）并说明原理。2.结合当前技术进展，论述食品生物技术在应对“粮食安全”与“营养健康”双重挑战中的作用。五、综合应用题（20分）某食品厂采用枯草芽孢杆菌发酵生产纳豆激酶（NK），但近期发酵产量显著下降（仅为正常水平的40%）。经检测，发酵液pH在对数期后快速升至8.5（正常为7.0-7.5），溶氧量（DO）在稳定期低于10%（正常为20%-30%），且镜检发现部分菌体形态异常（出现空泡）。请分析可能的原因，并提出针对性解决方案。参考答案一、单项选择题1.B2.C3.B4.C5.B6.B7.B8.B9.B10.B11.D12.C13.B14.A15.B二、填空题1.基因枪法（或粒子轰击法）2.30%-50%3.交联法4.1.5-3.55.iGEMRegistry6.一般认为安全7.400-6008.大豆分离蛋白（或豌豆蛋白）9.微生物群落组成10.糖化酶（或β-淀粉酶）11.好氧代谢12.抗生素抗性标记基因13.β-半乳糖苷酶14.三酰甘油（或甘油三酯）15.同位素标记16.10^617.气升式反应器（或搅拌式反应器）18.蛋白质纯度19.流加控制20.危害特征描述三、简答题1.传统发酵技术与现代发酵工程的主要区别：（1）菌种：传统发酵依赖自然筛选或驯化的野生菌株，现代发酵采用基因工程菌（如敲除代谢支路、过表达关键酶）；（2）控制：传统发酵通过经验调节温度、pH，现代发酵利用在线传感器（如DO、pH、生物量）和计算机系统实现精准控制；（3）产物：传统发酵产物单一（如酒精、酱油），现代发酵可生产高附加值产物（如功能肽、酶制剂）；（4）规模：传统发酵以小批量为主，现代发酵采用大型发酵罐（100-500吨）实现工业化生产；（5）安全性：传统发酵可能存在杂菌污染风险，现代发酵通过无菌操作和工程菌生物安全设计降低风险。2.基因工程食品的安全评价重点：（1）毒性：检测外源基因表达产物（如蛋白）是否具有急性/慢性毒性；（2）致敏性：分析外源蛋白与已知过敏原的序列同源性及IgE结合能力；（3）营养成分：比较基因工程食品与传统食品的主要营养物质（如蛋白质、脂肪、维生素）含量；（4）抗营养因子：评估是否因基因改造导致植酸、胰蛋白酶抑制剂等含量升高；（5）水平基因转移：分析外源基因（如抗生素抗性基因）是否可能转移至肠道微生物；（6）非预期效应：通过组学技术（转录组、代谢组）检测未预测的代谢变化。3.固定化酶的应用优势及场景：优势：①重复使用（降低成本）；②稳定性提高（热、pH耐受性增强）；③易与产物分离（简化下游工艺）；④可连续化生产（适合工业化）。应用场景：①高果糖浆生产（固定化葡萄糖异构酶将葡萄糖转化为果糖）；②干酪加工（固定化凝乳酶替代小牛皱胃酶，提高凝乳效率）；③果汁澄清（固定化果胶酶降低果汁黏度，提高澄清度）。4.益生菌耐消化性评价的关键实验步骤：（1）模拟胃酸处理：将益生菌悬浮于pH1.5-3.5的模拟胃液（含胃蛋白酶0.3%），37℃孵育1-2小时；（2）模拟肠液处理：离心收集胃酸处理后的菌体，重悬于pH6.5-8.0的模拟肠液（含胆盐0.3%、胰酶0.1%），37℃孵育2-4小时；（3）活菌计数：分别在处理前、胃酸处理后、肠液处理后取样，用平板计数法（PCA）测定活菌数；（4）计算存活率：存活率=（处理后活菌数/处理前活菌数）×100%，通常要求存活率≥10%。5.合成生物学在食品原料生产中的突破：（1）人工合成肉：通过工程菌（如大肠杆菌、酵母菌）发酵生产动物肌肉蛋白（如肌红蛋白），例如ImpossibleFoods公司利用工程酵母生产血红素；（2）功能性成分：改造酿酒酵母合成虾青素（抗氧化剂）、改造大肠杆菌生产γ-氨基丁酸（GABA，神经调节物质）；（3）替代油脂：通过产油微生物（如破囊壶菌）发酵生产DHA（二十二碳六烯酸），替代深海鱼油；（4）无动物源明胶：利用工程枯草芽孢杆菌表达胶原蛋白，经酶解制备明胶，避免动物源病毒风险。四、论述题1.高活性乳酸菌饮料技术方案设计：（1）菌种筛选：选择耐酸耐胆盐的菌株（如鼠李糖乳杆菌LGG、植物乳杆菌P-8），通过体外模拟消化实验验证存活率≥50%；（2）包埋技术：采用海藻酸钠-壳聚糖复合包埋（微胶囊粒径100-300μm），利用离子交联法固定菌体，提高胃酸耐受性；（3）加工工艺：采用低温巴氏杀菌（65℃/30分钟）减少活菌损失，发酵后立即冷却至4℃抑制过度代谢；（4）保护剂添加：在发酵液中加入5%海藻糖、2%乳清蛋白作为冻干保护剂（若为冻干制剂），或添加0.5%果胶作为悬浮稳定剂（液态饮料）；（5）储存条件：采用充氮包装（降低氧气含量），常温（25℃）储存时控制pH4.0-4.5（抑制杂菌生长），货架期内定期检测活菌数（每2周取样）。原理：包埋技术通过物理屏障保护菌体免受胃酸破坏；低温处理和保护剂可维持细胞膜完整性；酸性环境抑制杂菌并减缓乳酸菌代谢速率，延长存活时间。2.食品生物技术应对粮食安全与营养健康的作用：（1）提高粮食产量：通过基因编辑技术（如CRISPR）培育抗逆作物（耐旱、抗虫），减少因自然灾害和病虫害导致的减产；利用固氮工程菌（如改造根瘤菌）减少化肥使用，降低农业成本；（2）开发替代蛋白：通过微生物发酵（如产朊假丝酵母）生产单细胞蛋白（SCP），利用昆虫细胞培养生产动物蛋白，缓解畜牧业对土地和水资源的压力；（3）改善营养品质：通过代谢工程提高作物中微量营养素（如铁、维生素A）含量（如“黄金大米”合成β-胡萝卜素）；利用酶法改性生产低GI（升糖指数）淀粉，满足糖尿病患者需求；（4）减少食物浪费：通过高效降解酶（如果胶酶、纤维素酶）处理果蔬加工副产物（如果皮、果渣），提取膳食纤维、多酚等功能成分；利用工程菌发酵厨余垃圾生产生物燃料或饲料蛋白；（5