2026年发酵工程知识竞赛题库及答案

2026年发酵工程知识竞赛题库及答案一、单项选择题（每题1分，共40分）1.在工业上，用于大规模生产柠檬酸的微生物主要是A.黑曲霉 B.酿酒酵母 C.枯草芽孢杆菌 D.乳酸菌答案：A解析：黑曲霉（Aspergillusniger）具有高产柠檬酸能力，且耐低pH，是工业柠檬酸发酵的经典菌株。2.下列哪种碳源最适合用于谷氨酸棒杆菌发酵生产谷氨酸A.蔗糖 B.葡萄糖 C.乙酸 D.甘油答案：B解析：葡萄糖可被谷氨酸棒杆菌快速利用，代谢流偏向TCA循环，有利于α-酮戊二酸转化为谷氨酸。3.在好氧发酵中，溶氧系数KLa的单位通常为A.h⁻¹ B.g·L⁻¹·h⁻¹ C.mol·L⁻¹·s⁻¹ D.m·s⁻¹答案：A解析：KLa表示单位时间内氧从气相传递到液相的能力，单位为h⁻¹。4.连续发酵的稀释率D若大于最大比生长速率μmax，则A.菌体浓度上升 B.菌体被洗出 C.产物浓度升高 D.底物浓度升高答案：B解析：D>μmax时，菌体补充速度低于流出速度，导致“wash-out”现象。5.下列哪种灭菌方式对培养基中维生素B1破坏最小A.121℃、30min实罐灭菌 B.140℃、30s连消 C.100℃、60min巴氏 D.紫外照射答案：B解析：高温短时连消可显著减少热敏性维生素破坏，同时保证灭菌效率。6.在青霉素发酵中，加入苯乙酸的主要作用是A.提供能量 B.作为侧链前体 C.诱导β-内酰胺酶 D.抑制杂菌答案：B解析：苯乙酸作为青霉素G侧链前体，被整合到产物分子中。7.下列哪种传感器可在线监测发酵液中NH₄⁺浓度A.光学DO电极 B.离子选择电极 C.红外CO₂探头 D.压差液位计答案：B解析：NH₄⁺离子选择电极基于电位法，可实时反映氮源浓度变化。8.在酵母乙醇发酵中，若通入微量氧气，乙醇产率会A.升高 B.降低 C.不变 D.先升后降答案：B解析：微量氧激活酵母呼吸链，碳流转向CO₂和H₂O，乙醇合成受抑制。9.下列哪种发酵模式最适合生产次级代谢产物A.分批 B.补料分批 C.连续 D.透析答案：B解析：补料分批可在生长后期维持低比生长速率，有利于次级代谢产物如抗生素合成。10.在发酵放大中，保持P/V（单位体积功率）不变主要为了A.维持溶氧水平 B.降低剪切 C.节省能耗 D.提高KLa答案：A解析：P/V是搅拌罐溶氧的主要关联参数，放大时保持P/V可减少DO梯度。11.下列哪种表面活性剂常用于提高氧传质系数A.SDS B.Tween-80 C.CTAB D.PEG-2000答案：B解析：Tween-80可降低气液界面张力，稳定气泡，提高KLa约15–30%。12.在发酵过程中，若CO₂释放速率CER突然下降而OUR不变，最可能A.污染好氧杂菌 B.污染厌氧杂菌 C.碳源耗尽 D.通气过大答案：C解析：CER与碳源氧化直接相关，CER下降而OUR不变说明碳源不足，菌体开始内源呼吸。13.下列哪种基因工程策略可提高大肠杆菌耐乙酸能力A.敲除ackA-pta B.过表达pflB C.敲除ldhA D.过表达pgi答案：A解析：ackA-pta途径是乙酸生成主要路线，敲除可减少乙酸积累，缓解酸胁迫。14.在固态发酵中，下列哪种参数最能反映基质水活度A.含水量 B.水活度aw C.水分活度系数 D.相对湿度答案：B解析：aw决定微生物可利用水，固态发酵通常控制aw0.90–0.98。15.下列哪种发酵尾气分析技术可同时测定O₂、CO₂、乙醇和挥发性酸A.质谱 B.红外 C.顺磁 D.电化学答案：A解析：质谱仪通过多通道快速扫描，可一次性给出多种分子量组分浓度。16.在发酵过程中，若溶解氧电极读数突然归零，最先应检查A.电极膜是否破损 B.温度探头 C.搅拌转速 D.罐压答案：A解析：DO电极膜破损导致电解液泄漏，信号漂移直至归零。17.下列哪种突变策略最可能获得耐高渗的谷氨酸高产菌A.NTG诱变后筛选2-脱氧葡萄糖抗性 B.UV诱变后筛选利福平抗性C.基因组重排后筛选氯化钠耐受 D.转座子插入答案：C解析：高渗胁迫直接关联产物积累，基因组重排结合NaCl筛选可获耐渗高产菌。18.在发酵放大中，若保持搅拌雷诺数Re不变，则A.剪切率降低 B.混合时间延长 C.功率输入不变 D.溶氧不变答案：B解析：Re∝ND²，放大时N下降更快，混合时间延长，需额外校正。19.下列哪种下游技术最适合从发酵液中回收分子量<500的有机酸A.膜过滤 B.离子交换 C.萃取 D.结晶答案：B解析：离子交换对低分子量极性酸具有高选择性和浓缩比。20.在发酵过程控制中，若采用PID算法，积分时间Ti增大则A.响应加快 B.超调减小 C.稳态误差减小 D.振荡加剧答案：B解析：Ti增大，积分作用减弱，系统更保守，超调减小但响应变慢。21.下列哪种碳源最适合用于微生物合成PHAA.葡萄糖酸 B.甘油 C.甘露醇 D.乙酸答案：B解析：甘油为还原性碳源，可在好氧条件下转化为NADPH，促进PHA合成酶活性。22.在发酵罐中，若泡沫位达到电极高度，最先触发的联锁动作是A.停搅拌 B.关通气 C.加消泡剂 D.开排气答案：C解析：泡沫电极信号优先触发计量泵自动补入消泡剂，避免逃液。23.下列哪种方式可提高乳酸菌在高密度发酵中的耐酸能力A.连续中和pH至7.0 B.脉冲补加CaCO₃ C.过表达ldh D.降低温度答案：B解析：CaCO₃微溶，缓冲乳酸，避免局部pH骤降，减少产物抑制。24.在发酵过程中，若RQ（呼吸商）>1.2，说明A.碳源过度 B.氧限制 C.产物还原性强 D.污染好氧菌答案：C解析：RQ=CO₂产生/O₂消耗，>1.2表示碳流部分生成还原性产物如乙醇、乳酸。25.下列哪种传感器信号最适合用于估算菌体干重A.电容法 B.荧光法 C.光密度600 D.电导率答案：A解析：电容法测量活细胞膜极化，与生物量线性相关，不受气泡和色素干扰。26.在发酵放大中，若采用恒定叶端速度策略，则A.剪切损伤减少 B.混合时间缩短 C.功率密度上升 D.溶氧下降答案：A解析：恒定叶端速度πND，可保持剪切强度一致，减少菌丝损伤。27.下列哪种发酵尾气处理技术可同时去除VOC和异味A.生物滤池 B.活性炭吸附 C.冷凝回收 D.热力焚烧答案：A解析：生物滤池利用微生物降解VOC，运行成本低且无二次污染。28.在发酵过程中，若溶氧电极响应时间从30s延长到90s，最可能A.电解液老化 B.温度升高 C.搅拌加快 D.罐压升高答案：A解析：电极膜微孔堵塞或电解液粘度增加导致响应时间延长。29.下列哪种基因编辑工具最适合在放线菌中进行多基因敲除A.CRISPR-Cas9 B.CRISPR-Cpf1 C.反义RNA D.λ-Red答案：B解析：Cpf1识别富含T的PAM，更适合放线菌高GC基因组，脱靶率低。30.在发酵过程中，若发现溶氧回升、尾气CO₂下降、pH上升，最可能A.碳源耗尽 B.氮源耗尽 C.污染噬菌体 D.搅拌停转答案：A解析：碳源耗尽导致菌体代谢减弱，耗氧和产CO₂下降，因蛋白分解pH上升。31.下列哪种消泡剂对溶氧影响最小A.硅油乳液 B.聚醚L61 C.天然油脂 D.高碳醇答案：B解析：聚醚L61亲水亲油平衡值低，铺展快，用量少，对KLa影响<5%。32.在发酵过程中，若采用指数补料，比生长速率μ设为0.2h⁻¹，则补料速率F与菌体量X的关系为A.F∝X^0.2 B.F∝e^0.2t C.F∝X D.F∝1/X答案：C解析：指数补料F=(μ/Yx/s+m)X，保持μ恒定，F与X成正比。33.下列哪种菌最适合在50℃下生产纤维素酶A.里氏木霉 B.黑曲霉 C.嗜热子囊菌 D.酿酒酵母答案：C解析：嗜热子囊菌最适45–55℃，可减少中温杂菌污染，提高酶稳定性。34.在发酵过程中，若发现菌体形态由短杆变成长丝状，产物合成下降，最可能A.溶氧过高 B.磷酸盐限制 C.碳氮比过高 D.剪切过低答案：B解析：磷酸盐限制导致细胞伸长，次级代谢受阻，常见于放线菌抗生素发酵。35.下列哪种膜分离技术最适合从发酵液中脱除色素A.微滤 B.超滤 C.纳滤 D.反渗透答案：C解析：纳滤截留分子量200–1000Da，可去除色素小分子同时保留产物。36.在发酵过程中，若采用两阶段溶氧控制，前期DO=30%，后期DO=5%，主要目的A.降低能耗 B.减少杂酸 C.促进还原性产物 D.提高生长速率答案：C解析：低氧胁迫可激活还原性产物合成路径，如乙醇、丁醇、乳酸。37.下列哪种在线技术可用于监测发酵液中铵离子而不需取样A.拉曼光谱 B.近红外 C.介电谱 D.声发射答案：A解析：拉曼特征峰~1040cm⁻¹对应NH₄⁺，可透过玻璃罐壁原位检测。38.在发酵过程中，若发现RQ从1.0降至0.8，说明A.油脂合成增强 B.蛋白合成增强 C.糖原合成增强 D.核酸合成增强答案：A解析：油脂合成需大量NADPH，耗氧多于产CO₂，RQ下降。39.下列哪种策略可提高固定化酵母的乙醇耐受性A.使用海藻酸钙微球并交联聚乙烯亚胺 B.提高温度至42℃C.降低pH至3.0 D.增加通气答案：A解析：交联PEI可缓冲乙醇对膜的溶解作用，延长半衰期至30批次。40.在发酵过程中，若采用在线介电谱测得电容值C=35pF，离线测得干重X=60g·L⁻¹，则校准系数α为A.0.58 B.1.71 C.0.83 D.1.20答案：B解析：X=αC，α=X/C=60/35≈1.71g·L⁻¹·pF⁻¹。二、判断题（每题1分，共20分）41.在青霉素发酵中，苯乙酸浓度越高，青霉素G产量越高。答案：错解析：苯乙酸>0.3%对菌丝有毒，产物反而下降。42.溶氧电极的响应时间与温度呈负相关。答案：对解析：温度升高，氧扩散系数增大，响应加快。43.在固态发酵中，基质厚度越大，温度梯度越小。答案：错解析：厚度越大，中心散热困难，梯度越大。44.采用CRISPRi技术可逆抑制靶基因表达而不改变DNA序列。答案：对解析：dCas9-sgRNA阻断转录，撤除诱导后表达恢复。45.在发酵放大中，若保持P/V不变，则剪切率一定不变。答案：错解析：剪切率∝N，放大时N下降，剪切率降低。46.乳酸菌在pH4.5时停止生长主要由于ATP合成受阻。答案：对解析：F₀F₁-ATPase耗竭，无法维持质子驱动力。47.在乙醇发酵中，CO₂气泡的上升速度随糖浓度升高而降低。答案：对解析：糖浓度升高，粘度上升，气泡上升受阻。48.采用纳滤回收乳酸时，操作压力越高，截留率越低。答案：错解析：压力升高，浓差极化加剧，但截留率略升后趋于平稳。49.在发酵过程中，若尾气氧浓度突然升高，说明菌体耗氧增加。答案：错解析：应为耗氧减少或通气过大。50.基因组规模代谢网络模型GEM可用于预测基因敲除后的产物得率。答案：对解析：通过FBA算法计算通量分布，评估敲除影响。三、填空题（每空1分，共30分）51.在好氧发酵中，溶氧浓度低于________%饱和时，青霉素合成酶受抑制。答案：20解析：DO<20%时，acyl-CoA氧化酶活性下降，侧链供应不足。52.工业上谷氨酸发酵的碳氮比一般控制在________:1。答案：100:15解析：高碳低氮利于谷氨酸外排，减少菌体蛋白合成。53.在发酵过程中，若RQ=________，说明碳源完全氧化为CO₂和H₂O。答案：1.0解析：碳水化合物完全氧化时RQ理论值1.0。54.采用海藻酸钙固定化酵母时，CaCl₂浓度常用________%（w/v）。答案：2解析：2%CaCl₂可形成稳定凝胶球，浓度过高易脆。55.在发酵罐中，若装液系数为0.7，罐体积100m³，则工作体积为________m³。答案：70解析：100×0.7=70m³。56.在发酵过程中，若发现溶氧电极斜率从-60mV降至-45mV，应更换________。答案：电解液解析：斜率下降表明阴极Ag/AgCl参考电位漂移。57.在固态发酵中，常用________法测定基质水活度aw。答案：露点解析：露点仪快速平衡，精度±0.003aw。58.在发酵过程中，若采用指数补料，比生长速率μ=0.15h⁻¹，则倍增时间td=________h。答案：4.62解析：td=ln2/μ=0.693/0.15≈4.62h。59.在发酵过程中，若发现菌体比耗氧速率qO₂从2.0降至1.0mmol·g⁻¹·h⁻¹，而OUR不变，说明________。答案：菌体浓度翻倍解析：OUR=qO₂·X，qO₂减半则X翻倍。60.在发酵过程中，若采用在线拉曼监测葡萄糖，特征峰位于________cm⁻¹。答案：1125解析：1125cm⁻¹对应C-O伸缩，强度与浓度线性相关。四、简答题（每题6分，共30分）61.简述在青霉素发酵中，如何通过溶氧-补料联动策略提高青霉素G产量。答案：1)设定DO串级控制，DO<30%自动提高搅拌和通气；2)当DO>60%且持续10min，触发指数补料，以μ=0.02h⁻¹补加葡萄糖和苯乙酸；3)通过RQ反馈，若RQ>1.1则降低补糖速率，防止碳溢流；4)在120h后切换至低DO（15%）胁迫，激活侧链合成酶，提高青霉素G侧链整合效率；5)结果：青霉素G效价由28g·L⁻¹提高至38g·L⁻¹，糖转化率提高15%。62.说明在高密度大肠杆菌发酵中，如何采用代谢流分析（MFA）降低乙酸积累。答案：1)构建¹³C标记葡萄糖实验，测定胞内代谢物同位素异构体分布；2)建立包含糖酵解、TCA、乙酸合成途径的化学计量矩阵；3)计算通量分布，发现56%碳流通过磷酸转乙酰酶（pta）生成乙酸；4)敲除pta并过表达acs（乙酰CoA合成酶），使乙酸重新同化；5)再次MFA验证，乙酸浓度由8g·L⁻¹降至0.5g·L⁻¹，菌体密度达150g·L⁻¹，蛋白产量提高2倍。63.阐述固态发酵与深层液态发酵在产酶效率上的差异及原因。答案：固态发酵（SSF）酶活高原因：1)水分活度低，蛋白水解酶少，产物稳定；2)菌丝附着基质，氧扩散距离短，qO₂高；3)基质界面效应诱导纤维素酶基因高表达，cbh1转录水平提高5–7倍；4)无游离水，产物浓缩，下游提取能耗低30%。深层液态发酵（SmF）优势：1)参数易控，pH、DO可在线闭环；2)放大容易，500m³罐已实现；3)适合分泌型蛋白，糖化酶产量高。综合：SSF适合粗酶制剂，SmF适合高纯度食品级酶。64.描述如何利用CRISPR-Cas9技术构建一株耐高渗的酿酒酵母，用于高糖乙醇发酵。答案：1)设计gRNA靶向hog1基因启动子区，引入GAL1强启动子替换；2)供体DNA含GAL1-hog1-PGKt表达盒，两侧各500bp同源臂；3)电转化Cas9蛋白和gRNA-供体DNA复合体，筛选G418抗性；4)验证：hog1表达量提高3倍，胞内甘油增加40%，可在350g·L⁻¹葡萄糖下生长；5)发酵结果：乙醇浓度达18.2%（v/v），比野生型提高22%，残糖<2g·L⁻¹。65.说明在发酵放大中，如何结合计算流体力学（CFD）优化搅拌桨组合以提高溶氧并降低剪切。答案：1)建立3D罐体模型，采用多重参考系法（MRF）模拟Rushton+斜叶桨组合；2)设定边界条件：空气进口0.1vvm，搅拌转速150rpm，菌体粘度50mPa·s；3)计算KLa