2026年发酵工艺测试题及答案

2026年发酵工艺测试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.在发酵工业中，最常用的碳源是（）。A.蛋白质B.脂肪C.糖类（葡萄糖、蔗糖等）D.无机盐2.下列微生物中，属于极端微生物的是（）。A.大肠杆菌B.枯草芽孢杆菌C.嗜热菌D.酿酒酵母3.在分批发酵过程中，微生物的比生长速率μ随时间变化的趋势通常是（）。A.持续上升B.持续下降C.先上升后下降D.保持恒定4.Monod方程描述的是（）之间的关系。A.菌体浓度与底物浓度B.比生长速率与限制性底物浓度C.产物生成速率与菌体浓度D.底物消耗速率与时间5.氧在发酵液中的传递阻力主要存在于（）。A.气相主体B.气液界面C.液膜D.液相主体6.在发酵罐搅拌过程中，雷诺准数ReA.传质系数B.流动状态（层流或湍流）C.热传导效率D.粘度变化7.下列哪种灭菌方法适用于培养基的连续灭菌？（）A.巴氏消毒法B.间歇灭菌（实消）C.连续灭菌（连消）D.过滤除菌8.对于生长偶联型产物，其生成动力学类型属于（）。A.I型B.II型C.III型D.0型9.在发酵过程中，pH值通常通过添加（）来控制。A.酸或碱B.消泡剂C.营养物质C.水10.下列关于种子扩大培养的目的，叙述错误的是（）。A.增加菌体数量B.诱导发酵所需的酶系C.缩短发酵罐的延迟期D.消除杂菌污染11.搅拌器的功率准数是（）的函数。A.雷诺准数B.弗劳德准数C.普兰特准数D.舍伍德准数12.在通风发酵中，溶解氧浓度（DO）临界值是指（）。A.发酵液中的饱和溶氧浓度B.微生物呼吸不受限制的最低溶氧浓度C.微生物停止生长的溶氧浓度D.发酵结束时的溶氧浓度13.絮凝法在发酵下游处理中主要用于（）。A.细胞破碎B.细胞分离C.产品提纯D.产品结晶14.下列哪项不是补料分批发酵的优点？（）A.可以解除底物抑制C.可以解除产物抑制B.可以控制微生物的比生长速率D.设备利用率比分批发酵低15.培养基中的碳氮比（C/N）对发酵过程影响显著，一般来说，对于抗生素发酵，通常采用（）。A.高C/N比B.低C/N比C.C/N比为1:1D.不需要控制C/N比16.在发酵罐放大过程中，最常用的放大准则是（）。A.单位体积功率输入（P/B.搅拌转速相等C.体积相等D.搅拌桨叶直径相等17.下列哪种传感器用于在线检测发酵液的pH值？（）A.热电偶B.溶氧电极C.pH复合电极D.电导率探头18.微生物的热代谢活动主要来源于（）。A.基质消耗产生能量B.搅拌摩擦产生热量C.冷却水带走热量D.环境辐射热量19.对于好氧发酵，通气的主要目的是（）。A.提供碳源B.提供氧气并排出二氧化碳C.搅拌发酵液D.控制温度20.在基因工程菌发酵中，诱导表达通常发生在（）。A.对数生长期初期B.对数生长期中期或后期C.稳定期D.衰亡期二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有两项或两项以上是符合题目要求的）21.影响微生物生长的主要环境因子包括（）。A.温度B.pH值C.氧化还原电位D.渗透压22.发酵工业常用的灭菌方法有（）。A.热灭菌B.化学药剂灭菌C.辐射灭菌D.过滤除菌23.下列关于分批发酵的描述，正确的有（）。A.操作简单B.容易发生染菌C.存在非生产所需的接种、清洗等辅助时间D.适合研究微生物生长动力学24.提高氧传递系数a的措施包括（）。A.增加搅拌转速B.增加通气量C.改变搅拌桨类型D.降低发酵液粘度25.发酵过程中的主要代谢参数包括（）。A.温度、pH、溶解氧B.基质浓度、产物浓度C.菌体浓度D.搅拌功率、空气流速26.引起发酵液泡沫产生的原因主要有（）。A.培养基中蛋白质等表面活性物质的存在B.通气搅拌过于剧烈C.微生物代谢产生气体D.温度过高27.常用的消泡方法包括（）。A.机械消泡B.化学消泡（添加消泡剂）C.物理消泡D.生物消泡28.发酵罐的类型按结构可分为（）。A.机械搅拌发酵罐B.气升式发酵罐C.自吸式发酵罐D.固态发酵罐29.在发酵下游加工中，初步分离常用的方法有（）。A.沉淀B.离心C.过滤D.萃取30.微生物发酵的产物类型主要包括（）。A.微生物菌体B.微生物酶C.初级代谢产物D.次级代谢产物三、填空题（本大题共20空，每空1分，共20分）31.发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过________工程技术手段，生产有用产品的技术过程。32.微生物生长曲线主要包括延滞期、________期、稳定期和衰亡期四个阶段。33.在Monod方程μ=中，表示________，表示________。34.氧从气相传递到液相细胞的总推动力是________，总阻力是________。35.发酵罐的几何尺寸常用符号表示，其中H表示罐高，D表示罐径，通常H/36.常用的pH电极是基于________原理工作的。37.培养基的设计原则包括营养均衡、________、来源广泛和经济节约。38.灭菌动力学符合________规律，通常用De39.在发酵过程中，搅拌的作用是________、________和打碎气泡。40.补料分批发酵是指在分批发酵过程中，________间歇或连续地加入新鲜培养基，但不取出发酵液。41.对于牛顿型流体，其粘度与________无关；对于非牛顿型流体，其表观粘度随________的变化而变化。42.基因工程菌发酵中，为了防止质粒丢失，通常在培养基中加入________。43.发酵热主要包括生物合成热、________和搅拌热。44.在发酵罐放大设计中，若以a相等为准则，则主要考虑________的传递。四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）45.所有的微生物都是严格好氧的，发酵过程必须通气搅拌。（）46.诱导期长短主要与接种龄、接种量及培养基成分有关。（）47.连续发酵可以达到较高的设备利用率，但容易发生菌种变异和杂菌污染。（）48.溶氧电极测量的数值是发酵液中氧的分压，而不是氧的绝对浓度。（）49.在发酵过程中，温度越高，微生物生长越快，因此应始终保持最高温度。（）50.丝状菌发酵液通常属于非牛顿型流体，具有很高的粘度。（）51.过滤除菌只能用于除菌，不能去除噬菌体。（）52.代谢产物生成速率与菌体生长速率无关的模型称为生长偶联型。（）53.发酵罐内的搅拌功率输入与发酵液的体积成正比。（）54.离子交换法既可以用于分离提纯，也可以用于脱盐。（）五、简答题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）55.简述微生物分批发酵中各生长阶段的特点及控制策略。56.什么是氧传递系数a？影响a的主要因素有哪些？57.简述补料分批发酵相较于分批发酵的优点。58.在发酵过程中，引起pH变化的原因有哪些？如何进行有效控制？59.简述发酵罐放大过程中，以单位体积功率输入（P/60.什么是次级代谢产物？它与初级代谢产物有何区别？六、计算与分析题（本大题共3小题，共40分。第61题10分，第62题15分，第63题15分）61.某发酵罐在发酵过程中测得数据如下：进气流量Q=1.0/min（标准状态下），发酵液体积V=10，搅拌功率P=50kW。已知经验公式a=K62.在分批培养中，某微生物的生长符合Monod方程。已知=0.8，=2.0g/L。初始底物浓度=50g/L(1)求当底物浓度S降至10g/L时的比生长速率μ(2)若忽略维持代谢，求此时的菌体浓度X。63.某抗生素发酵采用连续发酵工艺，稀释率D=0.2。在稳态下，测得发酵罐流出液中菌体浓度X=10g/L(1)计算该条件下的菌体比生长速率μ。(2)计算菌体对底物的得率系数。(3)若产物生成属于生长偶联型，产物得率系数=0.2g/g，求产物生产速率（单位：g/(L七、综合应用题（本大题共1小题，共20分）64.结合谷氨酸发酵工艺，论述从菌种选育、培养基设计、发酵过程控制（包括温度、pH、溶解氧、补料策略）到下游提取的全流程关键工艺技术。重点分析如何通过代谢调控手段提高谷氨酸产量。【参考答案及解析】一、单项选择题1.C2.C3.C4.B5.C6.B7.C8.A9.A10.D11.A12.B13.B14.D15.A16.A17.C18.A19.B20.B二、多项选择题21.ABCD22.ABCD23.ACD24.ABCD25.ABCD26.ABC27.AB28.ABC29.BC30.ABCD三、填空题31.现代生物32.对数生长期（或指数）33.最大比生长速率、半饱和常数34.气相与液相主体中的氧浓度差、气膜、液膜及液相阻力的总和35.2、4（或2-4）36.电位测定（或原电池）37.目的产物产率高38.一级死亡39.混合、溶氧40.以一定方式41.剪切速率、剪切速率42.抗生素43.生物氧化热（或代谢热）44.氧四、判断题45.×46.√47.√48.√49.×50.√51.×52.×53.×54.√五、简答题5555.简述微生物分批发酵中各生长阶段的特点及控制策略。延滞期：特点为菌体不生长，数目不增加，但细胞内在合成活跃。控制策略：接种适龄菌种，加大接种量，培养基成分与种子培养基一致。对数生长期：特点为菌体以最大比生长速率生长，代谢旺盛，酶系活跃。控制策略：提供充足的营养，良好的环境条件，促进生长。稳定期：特点为生长速率下降，菌体浓度达到最大，次级代谢产物开始大量合成。控制策略：对于初级代谢产物应在此期前结束；对于次级代谢产物，应延长此期，补充前体，控制溶解氧。衰亡期：特点为菌体死亡，自溶，释放胞内产物，细胞变形。控制策略：及时放罐，进行提取。56.什么是氧传递系数a？影响a的主要因素有哪些？定义：a是体积氧传递系数，是氧传递系数（单位：m/h）与比表面积a（单位：/）的乘积，单位为或。它表征了发酵设备氧传递能力的强弱，是评价发酵罐溶氧效率的关键参数。影响因素：1.操作变量：搅拌转速（增加转速增加a）、通气量（在一定范围内增加通气量增加a）、罐压。2.流体物性：发酵液粘度（粘度增加，a降低）、表面张力、扩散系数。3.设备结构：搅拌桨类型、挡板设置、空气分布器形式。57.简述补料分批发酵相较于分批发酵的优点。解除底物抑制：通过流加限制性底物，维持低浓度，避免高浓度底物对菌体生长或产物合成的抑制。解除产物抑制：可以通过流加水或溶剂稀释产物浓度，或通过控制生长速率减少副产物生成。控制比生长速率：可以将菌体控制在最佳生长状态，有利于次级代谢产物的合成。延长发酵周期：增加了产物合成时间，提高最终产量。提高转化率：避免了高浓度底物导致的副反应，提高了底物向产物的转化效率。58.在发酵过程中，引起pH变化的原因有哪些？如何进行有效控制？变化原因：1.基质代谢：如糖代谢产生有机酸（pH下降），或利用有机酸（pH上升）；蛋白质分解产生氨（pH上升）。2.产物形成：产物本身呈酸性或碱性。3.生理酸碱性盐：如(N控制方法：1.基础培养基配方优化：选择具有缓冲能力的物质（如磷酸盐、碳酸钙）。2.流加酸碱：在线监测pH，通过流加氨水、NaOH或S、HC3.补料控制：通过流加碳源或氮源来调节pH，如流加糖使pH下降，流加氮源使pH上升。59.简述发酵罐放大过程中，以单位体积功率输入（P/依据：对于大多数好氧发酵，搅拌功率输入是混合和溶氧的主要能量来源。保持P/V相等，可以保证大罐和小罐具有同样的流体剪切强度和类似的涡流尺度，从而保证相近的溶氧系数局限性：1.当几何尺寸不完全相似时，该准则误差较大。2.对于高粘度（非牛顿流体）发酵，仅靠P/3.没有考虑搅拌桨叶尖速度的影响，可能导致剪切力过大损伤菌体。60.什么是次级代谢产物？它与初级代谢产物有何区别？定义：次级代谢产物是指微生物在生长停止期（稳定期），利用初级代谢产物进一步合成的、对自身生长繁殖非必需的微量有机化合物。区别：1.合成时期：初级代谢产物在生长对数期大量合成；次级代谢产物在稳定期合成。2.功能：初级代谢产物是维持生命必需的（如氨基酸、核酸）；次级代谢产物通常具有种属特异性，如抗生素、毒素、生长因子，非生命必需。3.特异性：初级代谢产物具有广泛的物种相似性；次级代谢产物具有种、属甚至菌株特异性。4.调控：初级代谢受严格反馈调节；次级代谢受诱导调节、碳/氮代谢调节等复杂调控。六、计算与分析题61.解：首先计算空塔气速。假设发酵罐截面积为A，体积V=题目未直接给出截面积，但=。我们需要先计算单位体积功率P/=计算空塔气速（单位需转换为m/h）：Q假设发酵罐为标准几何尺寸，H=2D实际上，题目未给出罐径D，无法直接计算几何空塔气速。修正思路：题目可能隐含了利用与通气强度的关系，或者这里我们假设公式中的指的是单位体积通气量（vvm）转换而来的线性速度。若按常规计算，需假设D。但在此类题目中，若未给D，通常利用∝Q/V为了解题完整性，我们假设公式中的代表的是通气线速度，且假设发酵罐直径D使得截面积A=V如果无法计算，我们重新审视题目。补充假设：通常经验公式a=K(让我们假设为单位体积通气速率的一种表征，或者题目意在考察公式代入。若无法计算，我们设定为Q/V的某种转换，或者假设题目意在考察P/另一种可能：题目中的指的是单位体积通气量（vvm）对应的数值？不，单位不匹配。最合理的补全：假设发酵罐高径比H/D=3，则10=A===代入公式计算：a((a答：该发酵条件下的体积氧传递系数a约为5.09。62.解：(1)根据Monod方程μ=已知=0.8，=2.0g/Lμ(2)根据物料衡算，底物消耗量ΔSΔ菌体增长量ΔXΔ当前菌体浓度X=X答：(1)比生长速率为0.667；(2)此时菌体浓度为20.1g/L63.解：(1)在连续发酵稳态下，稀释率D等于比生长速率μ。μ(2)根据菌体得率系数定义==假设进料中不含菌体，=0=(3)产物生成速率（即单位体积、单位时间的产物生成量）。对于连续发酵，稳态下产物浓度变化率为0，故：产物生成速率首先求产物浓度P。因为是生长偶联型，=（在稳态下相对于进料增量）。P则产物生产速率（生产强度）：=答：(1)比生长速率为0.2；(2)菌体对底物的得率系数为0.22g/g；(3)产物生产速率为0.4七、综合应用题64.论述谷氨酸发酵全流程关键工艺技术及代谢调控。谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵，其核心是通过人工调控手段，打破微生物正常的代谢调节机制，使其大量积累中间代谢产物——谷氨酸。1.菌种选育谷氨酸生产菌主要为棒杆菌属或短杆菌属。选育目标：解除反馈调节：选育谷氨酸脱氢酶（GDH）对谷氨酸不敏感的菌株，或利用生物素缺陷型、油酸缺陷型等营养缺陷型菌株，改变细胞膜通透性，使谷氨酸外排，解除细胞内浓度反馈抑制。切断支路代谢：选育缺失α-酮戊二酸脱氢酶活性的菌株，阻断TCA循环，使α-酮戊二酸转化为谷氨酸后不再进一步氧化。强化合成途径：增强柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶等关键酶活性。2.培养基设计碳源：通常使用葡萄糖或淀粉水解糖，提供能量和碳架。氮源：常用铵盐（如硫酸铵、液氨）。氮源不仅提供底物（铵离子与α-酮戊二酸结合生成谷氨酸），还调