发酵工程工艺流程评估试卷及答案

发酵工程工艺流程评估试卷及答案考试时长：120分钟满分：100分发酵工程工艺流程评估试卷及答案考核对象：发酵工程专业学生、行业从业者题型分值分布：-判断题（总共10题，每题2分）：总分20分-单选题（总共10题，每题2分）：总分20分-多选题（总共10题，每题2分）：总分20分-案例分析（总共3题，每题6分）：总分18分-论述题（总共2题，每题11分）：总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.发酵过程中，菌种的生长和产物合成阶段是同步进行的。2.糖蜜是工业发酵中最常用的碳源，其利用率通常高于葡萄糖。3.发酵罐的搅拌速度越高，溶氧传递效率越好。4.发酵过程中pH值的波动会对菌种活性产生显著影响。5.筛选高产菌株的主要方法包括平板划线法和显微镜观察法。6.发酵液的过滤通常采用板框过滤机或转鼓过滤机。7.发酵过程中产生的热量主要通过冷却系统进行散发。8.补料分批发酵（Fed-batch）可以提高目标产物的浓度。9.发酵过程中，无菌操作是防止杂菌污染的关键措施。10.发酵工艺优化主要关注产率和生产效率的提升。---二、单选题（每题2分，共20分）1.下列哪种培养基属于合成培养基？A.豆饼粉培养基B.麦芽汁培养基C.蛋白胨培养基D.玉米粉培养基2.发酵过程中，溶氧不足会导致哪种现象？A.菌种快速繁殖B.产物合成加速C.副产物生成增加D.菌种代谢活性降低3.下列哪种设备主要用于发酵液的固液分离？A.蒸发器B.离心机C.膜过滤机D.冷凝器4.发酵过程中，温度控制的主要目的是？A.提高设备利用率B.促进菌种生长C.减少能耗D.增加碳源利用率5.下列哪种方法不属于菌种筛选技术？A.筛选平板法B.液体发酵法C.显微镜计数法D.筛选摇瓶法6.发酵过程中，pH值过高会导致？A.菌种生长加速B.产物合成效率提高C.副产物生成增加D.菌种活性增强7.下列哪种设备主要用于发酵过程中的搅拌？A.冷凝器B.蒸发器C.搅拌器D.离心机8.发酵过程中，补料分批发酵的主要优点是？A.提高产率B.降低成本C.减少污染D.提高效率9.下列哪种培养基属于天然培养基？A.蛋白胨培养基B.豆饼粉培养基C.合成培养基D.玉米粉培养基10.发酵过程中，无菌操作的主要目的是？A.提高设备利用率B.防止杂菌污染C.减少能耗D.增加碳源利用率---三、多选题（每题2分，共20分）1.发酵过程中，影响菌种生长的因素包括？A.温度B.pH值C.溶氧D.碳源E.搅拌速度2.下列哪些设备属于发酵罐的辅助设备？A.冷却系统B.搅拌器C.空气压缩机D.过滤机E.蒸发器3.发酵过程中，常见的副产物包括？A.乙醇B.乳酸C.乙酸D.丙酮E.甲醇4.下列哪些方法可用于菌种筛选？A.平板划线法B.显微镜观察法C.液体发酵法D.筛选摇瓶法E.筛选平板法5.发酵过程中，温度控制的主要目的是？A.促进菌种生长B.提高产物产率C.减少能耗D.防止杂菌污染E.提高设备利用率6.下列哪些设备属于发酵罐的搅拌系统？A.搅拌器B.马达C.减速器D.传动轴E.冷凝器7.发酵过程中，pH值控制的主要目的是？A.促进菌种生长B.提高产物产率C.减少副产物生成D.防止杂菌污染E.提高设备利用率8.下列哪些方法可用于发酵过程的优化？A.菌种改造B.培养基优化C.工艺参数调整D.设备改进E.无菌操作9.发酵过程中，常见的分离纯化方法包括？A.过滤B.膜过滤C.萃取D.沉淀E.蒸发10.发酵过程中，无菌操作的主要目的是？A.防止杂菌污染B.提高设备利用率C.减少能耗D.增加碳源利用率E.提高产物产率---四、案例分析（每题6分，共18分）1.案例背景：某制药公司采用发酵法生产青霉素，发酵过程中发现青霉素产量低于预期，且发酵液粘稠度较高，过滤困难。请分析可能的原因并提出解决方案。2.案例背景：某食品公司采用发酵法生产乳酸，发酵过程中发现乳酸产量低于预期，且发酵液pH值波动较大。请分析可能的原因并提出解决方案。3.案例背景：某生物技术公司采用发酵法生产胰岛素，发酵过程中发现菌种生长缓慢，且发酵液中含有大量杂菌。请分析可能的原因并提出解决方案。---五、论述题（每题11分，共22分）1.请论述发酵过程中，温度、pH值和溶氧对菌种生长和产物合成的影响，并提出相应的控制措施。2.请论述发酵工艺优化的主要方法，并举例说明其在实际生产中的应用。---标准答案及解析---一、判断题1.×（菌种的生长和产物合成阶段并非同步进行，通常存在生长阶段和产物合成阶段。）2.√（糖蜜是工业发酵中最常用的碳源，其利用率通常高于葡萄糖。）3.×（搅拌速度过高会导致剪切力过大，反而降低溶氧传递效率。）4.√（pH值的波动会影响酶的活性，进而影响菌种活性。）5.√（筛选高产菌株的主要方法包括平板划线法和显微镜观察法。）6.√（发酵液的过滤通常采用板框过滤机或转鼓过滤机。）7.√（发酵过程中产生的热量主要通过冷却系统进行散发。）8.√（补料分批发酵可以提高目标产物的浓度。）9.√（发酵过程中，无菌操作是防止杂菌污染的关键措施。）10.√（发酵工艺优化主要关注产率和生产效率的提升。）---二、单选题1.C（蛋白胨培养基属于合成培养基。）2.C（溶氧不足会导致副产物生成增加。）3.B（离心机主要用于发酵液的固液分离。）4.B（发酵过程中，温度控制的主要目的是促进菌种生长。）5.C（显微镜计数法不属于菌种筛选技术。）6.C（pH值过高会导致副产物生成增加。）7.C（搅拌器主要用于发酵过程中的搅拌。）8.A（补料分批发酵的主要优点是提高产率。）9.B（豆饼粉培养基属于天然培养基。）10.B（发酵过程中，无菌操作的主要目的是防止杂菌污染。）---三、多选题1.A,B,C,D,E（温度、pH值、溶氧、碳源和搅拌速度均会影响菌种生长。）2.A,B,C,D,E（冷却系统、搅拌器、空气压缩机、过滤机和蒸发器均属于发酵罐的辅助设备。）3.A,B,C,D,E（乙醇、乳酸、乙酸、丙酮和甲醇均为常见的副产物。）4.A,B,C,D,E（平板划线法、显微镜观察法、液体发酵法、筛选摇瓶法和筛选平板法均可用于菌种筛选。）5.A,B,D,E（温度控制的主要目的是促进菌种生长、提高产物产率、防止杂菌污染和提高设备利用率。）6.A,B,C,D（搅拌器、马达、减速器和传动轴均属于发酵罐的搅拌系统。）7.A,B,C,D,E（pH值控制的主要目的是促进菌种生长、提高产物产率、减少副产物生成、防止杂菌污染和提高设备利用率。）8.A,B,C,D,E（菌种改造、培养基优化、工艺参数调整、设备改进和无菌操作均可用于发酵过程的优化。）9.A,B,C,D,E（过滤、膜过滤、萃取、沉淀和蒸发均为常见的分离纯化方法。）10.A,B,C,D,E（无菌操作的主要目的是防止杂菌污染、提高设备利用率、减少能耗、增加碳源利用率和提高产物产率。）---四、案例分析1.可能原因：-青霉素产量低于预期可能是由于菌种代谢途径受阻、培养基营养不均衡或发酵条件不适宜。-发酵液粘稠度较高可能是由于菌种生长过快导致胞外多糖等物质积累。解决方案：-优化培养基配方，增加必需的营养物质，如氮源、磷源和微量元素。-调整发酵条件，如温度、pH值和溶氧，以促进菌种生长和产物合成。-采用新型过滤材料或预处理技术，降低发酵液粘稠度。2.可能原因：-乳酸产量低于预期可能是由于菌种代谢途径受阻、培养基营养不均衡或发酵条件不适宜。-发酵液pH值波动较大可能是由于菌种代谢产物积累或培养基缓冲能力不足。解决方案：-优化培养基配方，增加必需的营养物质，如氮源、磷源和微量元素。-调整发酵条件，如温度、pH值和溶氧，以促进菌种生长和产物合成。-增加缓冲物质，如磷酸盐，以稳定发酵液pH值。3.可能原因：-菌种生长缓慢可能是由于培养基营养不均衡或发酵条件不适宜。-发酵液中含有大量杂菌可能是由于无菌操作不严格或发酵罐密封不严。解决方案：-优化培养基配方，增加必需的营养物质，如氮源、磷源和微量元素。-调整发酵条件，如温度、pH值和溶氧，以促进菌种生长和产物合成。-加强无菌操作，确保发酵罐和培养基的无菌性。---五、论述题1.温度、pH值和溶氧对菌种生长和产物合成的影响及控制措施：-温度：温度是影响菌种生长和产物合成的重要因素。过高或过低的温度都会影响酶的活性，进而影响菌种生长和产物合成。控制措施包括：采用恒温发酵罐，根据菌种生长特性设定适宜的温度范围。-pH值：pH值会影响酶的活性，进而影响菌种生长和产物合成。过高或过低的pH值都会影响菌种活性。控制措施包括：采用pH自动控制系统，根据菌种生长特性设定适宜的pH值范围。-溶氧：溶氧是影响好氧菌生长和产物合成的重要因素。溶氧不足会导致菌种生长缓慢，产物合成受阻。控制措施包括：采用搅拌系统，增加发酵液的溶氧量。2.发酵工艺优化的主要方法及实际应用：-菌种改造：通过基因工程、诱变育种等方法，提高菌种的产率和生产效率。例如，通过基因工程改造大肠杆菌，提高其生产胰岛素的效率。