2026年发酵工艺测试题库及答案

2026年发酵工艺测试题库及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20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，最常用的灭菌方法是（）。A.紫外线灭菌B.化学药剂灭菌C.干热灭菌D.湿热灭菌2.Monod方程描述的是微生物比生长速率与（）之间的关系。A.菌体浓度B.限制性基质浓度C.产物浓度D.溶氧浓度3.在分批培养过程中，菌体的生长速率最大且菌体浓度对时间的变化率最大的时期是（）。A.延滞期B.对数生长期C.稳定期D.衰亡期4.衡量氧传递效率的重要参数是体积氧传递系数，其符号表示为（）。A.aB.C.D.5.青霉素发酵属于（）类型。A.初级代谢产物发酵B.次级代谢产物发酵C.能量偶联型发酵D.物质转化型发酵6.在发酵过程中，为了提高发酵罐的溶氧浓度，最直接且有效的方法通常是（）。A.降低搅拌转速B.降低罐压C.增加通气量或搅拌转速D.提高温度7.柠檬酸发酵生产中，常用的微生物菌种是（）。A.枯草芽孢杆菌B.黑曲霉C.啤酒酵母D.谷氨酸棒状杆菌8.在连续发酵中，当稀释率（D）等于微生物比生长速率（μ）时，发酵系统处于（）。A.洗出状态B.稳定状态C.亚稳态D.非稳态9.下列哪种物质常作为发酵过程中的消泡剂？（）A.葡萄糖B.聚醚类（如泡敌）C.硫酸镁D.磷酸二氢钾10.基质抑制动力学中，当基质浓度很高时，微生物的比生长速率（）。A.趋于最大B.为零C.下降D.保持不变11.在谷氨酸发酵中，控制生物素亚适量的目的是（）。A.促进菌体生长B.改变细胞膜通透性，有利于谷氨酸外排C.抑制杂菌生长D.提高溶氧效率12.发酵罐的几何尺寸中，高径比（H/D）通常选择在（）之间。A.1:1B.2:1至3:1C.5:1至10:1D.10:1以上13.灭菌过程中，灭菌温度和时间的关系遵循（）。A.温度越高，所需时间越长B.温度越低，所需时间越短C.温度升高，灭菌时间对数级缩短D.两者无关14.在发酵热衡算中，发酵过程中的主要热源是（）。A.搅拌热B.生物合成热C.蒸发散热D.辐射热15.用于表示微生物生长得率系数的符号是（）。A.B.C.D.16.气升式发酵罐的主要特点是（）。A.机械搅拌能耗高B.结构简单，剪切力小，适合植物细胞培养C.溶氧系数低D.适用于高粘度发酵液17.在分批补料发酵中，流加糖的主要目的是（）。A.稀释发酵液B.延长发酵周期，提高产物产量，解除底物抑制C.增加菌体浓度D.降低pH值18.下列关于呼吸商（RQ）的描述，错误的是（）。A.RQ=C生成速率/消耗速率B.RQ可以反映微生物的代谢途径C.RQ恒定不变D.利用RQ可以判断碳源利用情况19.在设计发酵罐搅拌器时，为了使罐内混合均匀，通常安装的搅拌器组合是（）。A.单个平叶涡轮B.多个平叶涡轮或圆盘涡轮C.螺旋桨D.桨式搅拌器20.发酵液过滤困难的主要原因是（）。A.菌体太小B.发酵液粘度大，菌体易变形，滤饼阻力大C.发酵液温度低D.空气中灰尘进入二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有二至四项是符合题目要求的。多选、少选、错选均不得分）1.影响微生物生长的主要环境因子包括（）。A.温度B.pH值C.溶氧D.渗透压2.发酵工艺过程的主要控制参数包括（）。A.温度B.pH值C.溶氧（DO）D.搅拌转速3.工业发酵常用的微生物类型有（）。A.细菌B.酵母菌C.霉菌D.放线菌4.关于连续发酵的优缺点，描述正确的有（）。A.设备利用率高B.容易发生杂菌污染C.容易发生菌种变异D.适合于非生长偶联型产物生产5.提高发酵罐溶氧传质系数a的措施包括（）。A.增加搅拌转速B.增加通气量C.在通气中引入纯氧D.降低发酵液粘度6.发酵过程中的碳源主要包括（）。A.葡萄糖B.糖蜜C.淀粉D.尿素7.发酵工业中，种子制备的目的是（）。A.增加菌体数量B.诱导发酵所需的酶系C.使菌体处于良好的生长状态D.彻底灭菌8.常见的发酵罐类型包括（）。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9.引起发酵液泡沫产生的原因有（）。A.培养基中蛋白质等表面活性物质B.通气搅拌C.菌体代谢产生气体D.发酵液温度过低10.次级代谢产物的特点包括（）。A.具有物种特异性B.多数在菌体生长稳定期产生C.一般不是菌体生长所必需的D.合成途径复杂三、填空题（本大题共20空，每空1分，共20分）1.发酵工程是指利用微生物的__________功能，通过现代工程技术手段，生产有用产品或直接服务于工业化生产的技术过程。2.微生物生长曲线主要包括延滞期、__________、稳定期和衰亡期四个阶段。3.在微生物生长动力学中，Monod方程的表达式为μ=4.灭菌时间的计算公式通常参考ln()=5.氧从气相传递到液相细胞的阻力主要存在于__________和液膜。6.发酵罐内的搅拌器兼有__________、混合和分散气体的作用。7.在谷氨酸发酵中，控制__________的浓度是关键，通常采用亚适量控制。8.分批补料发酵又称__________发酵。9.衡量发酵过程经济效率的重要指标是__________得率。10.在发酵过程中，pH值的控制通常通过添加__________或碱来实现。11.青霉素是典型的__________代谢产物，其合成途径通常分为初级代谢和次级代谢两个阶段。12.发酵热的移除通常采用__________和冷却水通过夹套或蛇管进行热交换。13.在发酵罐放大设计中，常用的准数包括雷诺数、__________等。14.溶氧电极测定的是发酵液中的__________浓度。15.为了防止染菌，空气过滤系统通常采用__________过滤器作为终端过滤。16.柠檬酸发酵菌种黑曲霉属于__________微生物。17.发酵液的流变特性通常分为牛顿流体、__________流体等类型。18.在连续发酵中，当稀释率D>19.理想发酵罐的假设条件之一是罐内液体处于__________状态。20.产物形成模型包括生长偶联型、__________和非生长偶联型。四、判断题（本大题共15小题，每小题1分，共15分。正确的打“√”，错误的打“×”）1.所有的灭菌操作都必须达到绝对无菌，即杀灭包括芽孢在内的所有微生物。（）2.延滞期的长短与接种量、接种龄以及培养基成分有关。（）3.次级代谢产物通常在菌体生长的对数生长期大量积累。（）4.搅拌转速越高，溶氧效果一定越好。（）5.分批补料发酵可以有效解除底物抑制和产物抑制。（）6.呼吸商（RQ）等于1时，说明微生物只利用葡萄糖进行有氧呼吸。（）7.机械搅拌发酵罐的搅拌功率计算与发酵液的粘度无关。（）8.种子扩大培养的级数越多，最终发酵效果越好。（）9.在发酵过程中，温度恒定不变是最优的控制策略。（）10.气升式发酵罐没有机械搅拌装置，因此没有剪切力。（）11.过滤除菌属于热灭菌法。（）12.发酵罐的几何相似是指发酵罐的形状和大小完全相同。（）13.在高密度发酵中，氧传递往往是限制因素。（）14.乙醇发酵属于好氧发酵。（）15.发酵下游加工过程主要包括细胞分离、细胞破碎、产物提取和精制。（）五、简答题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）1.简述微生物分批培养中延滞期产生的原因及如何缩短延滞期。2.简述发酵过程中控制pH值的重要性及常用控制方法。3.简述氧传递理论的双膜理论的主要内容。4.简述分批发酵、补料分批发酵和连续发酵的优缺点比较。5.简述发酵过程中泡沫产生的原因及其危害，以及常用的消泡方法。6.简述发酵罐放大的主要准则及其适用范围。六、计算与分析题（本大题共4小题，共45分）1.（10分）某发酵罐在灭菌过程中，已知培养基中初始杂菌数为个/mL，培养基体积为10。要求灭菌后残存杂菌数为个（即无菌度）。该菌在121℃下的比死亡速率常数k=0.5mi。假设加热和冷却阶段灭菌效果忽略不计，仅计算维持阶段。试求所需的维持灭菌时间2.（10分）在50机械搅拌发酵罐中进行某好氧发酵，已知发酵液的密度ρ=1000kg/，粘度μ=0.1P（1）试计算该搅拌器的搅拌功率P（单位为kW）。（2）若通气后搅拌功率下降为不通气功率的60%，求通气搅拌功率。3.（10分）某微生物在连续培养反应器中进行生长。Monod方程参数为：=0.8，=1.0g/L（1）当稀释率D=0.4时，反应器出口处的菌体浓度X和残糖浓度（2）该反应器的临界稀释率（即开始发生洗出时的稀释率）。4.（15分）某抗生素发酵过程，通过实验测得不同比生长速率μ下的产物比生成速率如下：当μ=0.10时，当μ=0.20时，当μ=0.30时，当μ=0.40时，（1）试分析该产物形成属于哪种模型（生长偶联型、部分生长偶联型或非生长偶联型），并说明理由。（2）若采用Luedeking-Piret方程=αμ+β来描述，请利用前两组数据估算系数（3）若在分批培养中，菌体浓度从=0.1g/L指数生长至X=参考答案及解析一、单项选择题1.D2.B3.B4.A5.B6.C7.B8.B9.B10.C11.B12.B13.C14.B15.B16.B17.B18.C19.B20.B二、多项选择题1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABC5.ABD6.ABC7.ABC8.ABCD9.ABC10.ABCD三、填空题1.代谢2.对数生长期（指数期）3.4.比死亡速率常数（或反应速率常数）5.气膜6.打碎气泡（或气液分散）7.生物素8.流加（或半连续）9.产物10.酸11.次级12.冷却水13.弗劳德数（或其它如功率准数等）14.溶解氧15.微孔（或绝对）16.好气（或好氧）17.非牛顿（或塑性、假塑性）18.洗出（或冲洗掉）19.理想混合（或全混）20.部分生长偶联型四、判断题1.√（工业上追求无菌，理论上绝对无菌指杀灭所有生命形式，包括芽孢）2.√3.×（次级代谢产物通常在稳定期大量积累）4.×（转速过高可能形成空穴，反而降低效率，且剪切力过大伤菌）5.√6.×（RQ=1可能是碳水化合物有氧氧化，但也受代谢途径影响，如产生乙醇等有机酸时RQ会变化）7.×（功率准数在层流和湍流下不同，且与粘度有关）8.×（级数过多可能导致种子老化，适宜即可）9.×（通常采用变温控制，不同阶段最优温度不同）10.×（气升式有液体循环产生的剪切力，只是通常比机械搅拌小）11.×（过滤除菌属于除菌，非热灭菌）12.×（几何相似指对应尺寸成比例，大小不一定相同）13.√14.×（乙醇发酵通常是厌氧发酵，酵母菌兼性厌氧）15.√五、简答题1.简述微生物分批培养中延滞期产生的原因及如何缩短延滞期。答：原因：(1)接种物中微生物处于衰老状态，体内缺乏某些酶或代谢产物，需要时间合成新的酶系。(2)接种后，微生物需要适应新的环境条件（如培养基成分、pH、温度等）。(3)接种物所处的培养环境与发酵罐环境差异过大。缩短方法：(1)使用对数生长期的健壮菌种作为种子。(2)增加接种量。(3)使种子培养基的成分与发酵培养基尽量接近。(4)在种子培养基中加入发酵培养基中的某些成分进行诱导。2.简述发酵过程中控制pH值的重要性及常用控制方法。答：重要性：(1)pH值影响微生物酶的活性，进而影响代谢途径和产物合成。(2)pH值影响培养基中营养物质的解离状态，从而影响微生物对营养物质的吸收。(3)pH值影响细胞膜的电荷状态，影响通透性。(4)不适宜的pH可能导致菌体自溶或产生杂菌。控制方法：(1)基础培养基配方设计：在配比时考虑生理酸碱物质的平衡。(2)添加酸碱：在线监测pH，通过流加酸（如硫酸）或碱（如氨水、NaOH）进行调节。(3)补料控制：通过流加碳源或氮源来调节pH（例如流加氨水既提供氮源又调节pH）。3.简述氧传递理论的双膜理论的主要内容。答：双膜理论是气液传质的基本理论，主要内容包括：(1)在气液两相界面处，存在一对静止的薄膜（气膜和液膜），氧的传递阻力主要集中在这两层膜内。(2)在气膜和液膜之外，气相和液相主体中由于湍流作用，浓度是均匀的。(3)在气液相界面上，气液两相处于平衡状态，符合亨利定律。(4)氧的传递推动力是相界面处的浓度与主体浓度之差，传递速率与推动力成正比，与膜厚成反比。传质方程为：OT4.简述分批发酵、补料分批发酵和连续发酵的优缺点比较。答：(1)分批发酵：优点：操作简单，周期短，染菌几率低，适合非生长偶联型产物生产前期。缺点：存在底物抑制或产物抑制，设备利用率低（非生产时间较长）。(2)补料分批发酵：优点：可解除底物抑制，延长产物合成期，提高产量，可控制菌体生长速率。缺点：操作控制较复杂，需检测参数控制流加。(3)连续发酵：优点：设备利用率高，生产效率高，产品质量稳定，易于自动化控制。缺点：菌种容易发生变异，容易染菌，对连续性控制要求高，不适合次级代谢产物生产（周期长易变异）。5.简述发酵过程中泡沫产生的原因及其危害，以及常用的消泡方法。答：原因：(1)培养基中含有蛋白质、多肽等表面活性物质。(2)通气搅拌导致气体在液体中分散。(3)代谢产生气体（如C）。危害：(1)降低发酵罐的有效装液系数。(2)泡沫过多可能溢出，导致跑料和增加染菌风险。(3)气泡阻碍气液接触，影响氧传递。消泡方法：(1)物理消泡：机械消泡（耙式消泡、离心式消泡等），不引入外来物质。(2)化学消泡：加入消泡剂（如天然油脂、聚醚类、硅酮类），降低表面张力。6.简述发酵罐放大的主要准则及其适用范围。答：主要放大准则：(1)单位体积功率消耗（P/(2)氧传递系数（a）相等：适用于好氧发酵，特别是受氧限制的发酵过程，是最常用的放大准则之一。(3)搅拌器叶尖线速度（πN(4)雷诺数（Re(5)混合时间相等：适用于对混合均匀度要求极高的反应过程。六、计算与分析题1.解：根据对数残留定律公式：ln已知=

个/mL，体积V初始总菌数=×要求灭菌后残存菌数=个。代入公式：lnln151534.545t答：所需的维持灭菌时间约为69.1分钟。2.解：（1）计算搅拌功率P。搅拌功率计算公式：P单位换算：N=代入数据：P计算各项：==PPP（2）计算通气搅拌功率。=答：(1)搅拌功率约为194.4kW；(2)通气搅拌功率约为116.6kW。3.解：（1）求出口处的菌体浓度X和残糖浓度S。在稳态下，D=由Monod方程μ=D0.4=S根据物料衡算求X：XX（2）求临界稀释率。临界稀释率即当S→时，或者理论上当所有基质被消耗完且菌体不再积累时的极限稀释率，通常定义为=但在简单的CSTR模型中，洗出发生在D>严格来说，对于CSTR，当D>也有教材定义临界稀释率为=。或者考虑最大菌体产量时的稀释率。此处按最通用的定义：=（即理论上能维持操作的最大稀释率）。=（