2026年(食品生物工艺)食品发酵技术阶段测试卷及答案

2026年(食品生物工艺)食品发酵技术阶段测试卷及答案一、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备选项中，只有一个是符合题目要求的）1.在微生物生长曲线中，如果以发酵生产菌体为目的，最适的收获时期是（）。A.延滞期B.对数生长期C.稳定期D.衰亡期2.下列微生物中，属于单细胞蛋白（SCP）生产主要菌种的是（）。A.黑曲霉B.酿酒酵母C.枯草芽孢杆菌D.乳酸乳球菌3.在啤酒酿造过程中，主要产生高级醇（杂醇油）的代谢途径是（）。A.EDP途径B.氨基酸代谢的Ehrlich途径C.TCA循环D.磷酸戊糖途径4.柠檬酸发酵生产中，为了阻断TCA循环，通常采用（）。A.限制氮源B.限制磷酸盐C.使用产柠檬酸黑曲霉并限制铁、锰等金属离子D.限制氧气5.下列哪种灭菌方法属于化学灭菌法？（）A.干热灭菌B.湿热灭菌C.过滤除菌D.甲醛熏蒸6.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.促进谷氨酸向谷氨酰胺转化C.改变细胞膜通透性，使谷氨酸外泄D.抑制杂菌生长7.乳酸发酵中，同型乳酸发酵与异型乳酸发酵的主要区别在于产物中（）。A.是否有乙醇B.是否有乙酸C.是否有二氧化碳D.乳酸的旋光性8.发酵罐搅拌器的类型中，适用于高黏度流体发酵的是（）。A.圆盘涡轮式搅拌器B.平桨式搅拌器C.螺旋桨式搅拌器D.锚式或框式搅拌器9.在分批发酵中，底物比消耗速率与比生长速率μ的关系通常描述为（）。A.=B.=C.=D.=10.酱油酿造中，制曲的主要目的是利用微生物产生的（）。A.酸性蛋白酶B.淀粉酶和蛋白酶C.脂肪酶D.纤维素酶11.双歧因子是指能促进双歧杆菌生长繁殖的物质，下列属于双歧因子的是（）。A.葡萄糖B.低聚果糖C.果糖D.乳糖12.在连续发酵中，当稀释率D等于比生长速率μ时，此时反应器处于（）。A.洗出状态B.稳定状态C.亚稳定状态D.停滞状态13.下列关于青霉素发酵工艺的描述，错误的是（）。A.是次级代谢产物发酵B.需要严格控制前体物质（如苯乙酸）的添加C.菌丝生长阶段和产物合成阶段对温度要求完全相同D.需要补料流加工艺14.下列哪个指标常用来衡量发酵过程中氧的供给情况？（）A.aB.C.D.15.食品防腐剂山梨酸钾在酸性条件下抑菌效果最好，其最适pH范围一般为（）。A.pH<4.5B.pH5.5-6.0C.pH7.0-7.5D.pH>8.016.在葡萄酒酿造中，苹果酸-乳酸发酵（MLF）的主要作用是（）。A.降低酸度，增加生物稳定性，改善风味B.提高酒精度C.产生乙醛D.增加单宁含量17.为了避免噬菌体污染，发酵工厂采取的措施中不包括（）。A.定期更换生产菌种B.使用药物抑制噬菌体C.严格的环境卫生控制D.选育抗噬菌体菌株18.在微生物培养基中，起缓冲作用的主要成分通常是（）。A.葡萄糖B.磷酸盐C.硫酸镁D.硫酸铵19.味精（谷氨酸钠）生产中，常用的提取方法是（）。A.离子交换法B.溶剂萃取法C.盐析法D.蒸馏法20.微生物发酵过程中的“碳氮比”（C/N）一般是指（）。A.碳源质量与氮源质量之比B.碳源摩尔数与氮源摩尔数之比C.碳源质量与氮源质量之比的倒数D.碳源体积与氮源体积之比二、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备选项中，有两个或两个以上是符合题目要求的）21.下列属于微生物次级代谢产物特征的有（）。A.具有种属特异性B.多在菌体生长稳定期产生C.一般非菌体生长所必需D.合成途径主要存在于初级代谢中22.影响微生物发酵过程中a（体积氧传递系数）的因素包括（）。A.搅拌转速B.通气量C.培养液的性质（黏度、表面张力）D.发酵罐的几何尺寸23.常见的酸奶发酵剂菌种组合包括（）。A.嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌B.双歧杆菌和嗜酸乳杆菌C.大肠杆菌和枯草芽孢杆菌D.酒酒酵母和乳酸乳球菌24.发酵工业中常用的补料策略有（）。A.恒速补料B.指数补料C.间歇补料D.pH反馈补料25.关于淀粉水解糖的制备，下列说法正确的有（）。A.液化酶是α-淀粉酶B.糖化酶主要是糖化型淀粉酶（glucoamylase）C.液化温度通常在90-100°CD.糖化温度通常在60-65°C26.下列物质中，常作为发酵工工艺中消泡剂的有（）。A.聚醚类（如泡敌）B.天然油脂（如豆油、玉米油）C.硅油D.乙醇27.微生物诱变育种中，常用的物理诱变剂有（）。A.紫外线（UV）B.亚硝酸C.X射线D.快中子28.发酵液预处理的目的包括（）。A.改变发酵液的物理性质B.去除杂蛋白C.去除固体悬浮物D.提高产物浓度29.基因工程菌发酵过程中，导致质粒不稳定的原因有（）。A.分离缺陷B.结构缺陷C.宿主细胞内的重组D.表达产物对宿主的毒性30.下列关于（GMP）在发酵食品生产中的应用，描述正确的有（）。A.要求生产环境符合卫生标准B.建立严格的质量控制体系C.对生产人员进行健康检查D.仅关注最终产品的检验三、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“×”）31.所有微生物的发酵过程都需要严格的无菌条件，厌氧发酵也不例外。（）32.在分批补料发酵中，发酵液的总体积随时间增加而增加。（）33.Monod方程描述的是底物浓度对微生物比生长速率的影响，仅适用于底物浓度较高的情况。（）34.乙醇发酵是典型的厌氧发酵，因此整个过程中完全不需要氧气。（）35.青霉素发酵属于初级代谢产物发酵。（）36.发酵罐的冷却夹套或蛇管主要是为了移除微生物代谢产生的热量和搅拌热。（）37.在白酒酿造中，大曲不仅提供糖化发酵剂，还提供风味物质的前体。（）38.增加发酵罐的搅拌转速总是能提高氧的传递速率。（）39.诱变育种后的菌株必须经过筛选才能获得高产变异株。（）40.固态发酵是指微生物在潮湿固体基质上进行发酵，没有游离水存在。（）四、填空题（本大题共20空，每空1分，共20分）41.微生物发酵一般按培养基物理性状分为______发酵和______发酵。42.测定微生物生长量的方法中，通过测定培养液中含氮量来推算菌体量的方法称为______。43.在谷氨酸发酵中，常用的呼吸商（RQ）约为______。44.发酵罐中的搅拌器作用包括______、______和______。45.啤酒发酵的典型工艺流程包括：麦芽制造→______→______→发酵→过滤→包装。46.常见的四大生物制品是指：抗生素、氨基酸、______和______。47.在微生物代谢调节中，______酶和______酶的合成主要受终产物的阻遏或诱导。48.柠檬酸发酵主要通过______途径积累柠檬酸，关键酶是______。49.灭菌的目的是杀死或消灭培养基中的______，以保证纯种发酵。50.发酵工程下游加工过程一般包括：固液分离、______、______和成品精制。51.在微生物生长曲线中，如果延长______期，可以获得大量的菌体，这称为连续发酵的恒浊器原理。52.酵母菌的无性繁殖方式主要是______。53.我国传统食醋酿造中，主要利用______菌进行酒精发酵，利用______菌进行醋酸发酵。54.基因工程菌发酵的高密度培养通常采用______流加策略。五、名词解释（本大题共5小题，每小题3分，共15分）55.发酵工程56.莫诺方程57.次级代谢产物58.稀释率59.临界溶氧浓度六、简答题（本本大题共5小题，每小题6分，共30分）60.简述在微生物发酵过程中，温度对微生物生长和产物合成的影响及其控制策略。61.简述工业发酵中种子制备的过程及其质量要求。62.比较分批发酵、补料分批发酵和连续发酵的优缺点。63.简述代谢控制发酵的基本原理，并举例说明如何通过营养缺陷型菌株积累中间代谢产物。64.在氨基酸发酵（如赖氨酸）中，如何解除代谢调节机制以实现过量生产？七、计算与分析题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）65.某发酵罐在进行分批培养，初始菌体浓度=0.5g/L，经过(1)求该菌体的比生长速率μ(单位)。(2)求倍增时间(单位h)。(3)若继续培养到15h66.在一个100的发酵罐中进行某抗生素的发酵生产。已知发酵液的密度为1000kg/，比热容为4.18kJ/((1)计算该发酵罐总的发酵热生成速率(单位kW)。(2)若发酵温度控制在C，冷却水进口温度为C，计算所需的冷却水质量流量W(单位kg/s八、综合论述题（本大题共2小题，每小题15分，共30分）67.试述谷氨酸发酵的代谢控制机制与工艺控制要点。请从菌种特性、代谢途径调节（如细胞膜通透性、关键酶活性）、发酵条件控制（如pH、溶解氧、生物素）等方面进行详细阐述。68.请设计一套完整的年产5万吨啤酒的工艺流程方案。要求包括：原料选择与处理、麦汁制备（糖化）工艺要点、发酵工艺（主酵与后酵）控制参数、酵母管理以及成品啤酒的澄清与稳定性控制措施。参考答案及解析一、单项选择题1.B[解析]对数生长期菌体生长速率最快，代谢旺盛，是生产菌体或作为种子的最佳时期。2.B[解析]酿酒酵母富含蛋白质，且通常被认为是安全的（GRAS），是生产单细胞蛋白的主要菌种。3.B[解析]高级醇主要通过氨基酸代谢的Ehrlich途径生成，即氨基酸转氨生成α-酮酸，再脱羧、还原生成高级醇。4.C[解析]黑曲霉生产柠檬酸时，需要限制铁、锰等金属离子以阻断顺乌头酸水合酶，使TCA循环在柠檬酸处中断。5.D[解析]甲醛熏蒸属于化学灭菌法，常用于环境灭菌。A、B为物理法，C为除菌法。6.C[解析]生物素是乙酰CoA羧化酶的辅酶，控制生物素亚适量可以改变细胞膜通透性，使谷氨酸泄漏到胞外，解除反馈抑制。7.B[解析]同型乳酸发酵（如德氏乳杆菌）只产生乳酸；异型乳酸发酵（如肠膜明串珠菌）除产乳酸外，还产乙醇、乙酸和CO2。8.D[解析]高黏度流体需要低转速、大直径的搅拌器，锚式或框式搅拌器适合此类流体，以保证混合效果。9.A[解析]根据物料衡算，底物消耗用于细胞生长和维持代谢，即=+10.B[解析]酱油制曲主要利用米曲霉分泌淀粉酶（分解淀粉为糖）和蛋白酶（分解蛋白质为氨基酸）。11.B[解析]低聚果糖等功能性低聚糖不能被人体消化吸收，但能选择性促进肠道双歧杆菌增殖，称为双歧因子。12.B[解析]连续发酵达到稳定状态时，稀释率D等于比生长速率μ，菌体浓度恒定。13.C[解析]青霉素是次级代谢产物，菌体生长阶段和产物合成阶段对温度要求不同，通常产物合成阶段温度较低。14.A[解析]a是体积氧传递系数，衡量氧从气相传递到液相的能力，是评价供氧的关键指标。15.A[解析]山梨酸钾未解离分子抑菌效果好，酸性环境（pH<4.5）有利于其存在。16.A[解析]苹果酸-乳酸发酵将尖锐的苹果酸转化为柔和的乳酸，降低总酸，提升风味和生物稳定性。17.B[解析]药物通常无法在发酵过程中杀死噬菌体而不伤害菌体，主要依靠物理隔离、轮换菌种和抗性菌株。18.B[解析]磷酸盐（如HP19.A[解析]谷氨酸在pH等电点附近溶解度小，但工业上常用离子交换法从发酵液中提取分离。20.A[解析]碳氮比通常指培养基中碳源质量与氮源质量之比，是影响微生物生长和产物合成的重要参数。二、多项选择题21.ABC[解析]次级代谢产物具有种属特异性（A），多在稳定期产生（B），非生长必需（C）。其合成途径常衍生自初级代谢，但并非主要存在于初级代谢中（D错误）。22.ABCD[解析]搅拌、通气、液体的物理性质以及反应器结构均影响氧传递系数a。23.AB[解析]传统酸奶常用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌（A）；益生菌酸奶常添加双歧杆菌和嗜酸乳杆菌（B）。C、D不是酸奶发酵剂。24.ABCD[解析]补料策略多种多样，包括恒速、指数、间歇及基于pH、DO等参数反馈的补料。25.ABCD[解析]液化用α-淀粉酶（A），糖化用糖化酶（B）；液化温度高（90-100°C，C），糖化温度低（60-65°C，D）。26.ABC[解析]聚醚类、天然油脂、硅油均为常用消泡剂。乙醇虽可降低表面张力但一般不用作工业发酵消泡剂。27.ACD[解析]紫外线、X射线、快中子属于物理诱变剂；亚硝酸属于化学诱变剂。28.ABC[解析]预处理旨在改变流体性质、去除杂蛋白和固形物，利于后续提取分离，而不是直接提高产物浓度（D是提取的目的）。29.ABCD[解析]分离缺陷、结构缺陷、重组以及产物毒性均可导致质粒不稳定。30.ABC[解析]GMP强调全过程控制（环境、人员、体系），而不仅仅是最终检验（D错误）。三、判断题31.×[解析]厌氧发酵虽然不需要氧气，但仍需严格的无菌条件以防止杂菌污染。32.√[解析]补料分批发酵中不断加入底物，发酵液体积随时间增加。33.×[解析]Monod方程适用于底物浓度限制的情况（S<34.×[解析]乙醇发酵虽为厌氧过程，但酵母菌生长繁殖阶段需要微量氧气（甾醇、不饱和脂肪酸合成），即“需氧发酵，厌氧产酒”。35.×[解析]青霉素是典型的次级代谢产物。36.√[解析]搅拌热和代谢热是发酵过程主要热源，需通过冷却系统移除。37.√[解析]大曲中含有多种微生物和酶，既是糖化发酵剂，也是白酒风味物质的重要来源。38.×[解析]增加转速虽能提高搅拌和剪切，但转速过高会打碎菌丝（对丝状菌不利），且可能形成漩涡降低气液接触效率，存在临界点。39.√[解析]诱变只是产生变异，必须通过高效筛选才能获得优良菌株。40.×[解析]固态发酵虽然没有游离水流动，但基质中含有足够的水分（通常含水量在50%左右），并非完全无水。四、填空题41.液态；固态（或半固态）42.凯氏定氮法43.1.0左右（或1）44.打碎气泡；混合罐内物料；强化传热45.麦汁制备（糖化）；麦汁冷却46.酶制剂；有机酸（或核苷酸、维生素，任填两个）47.诱导；阻遏（或共价修饰，此处主要指合成调节）48.糖酵解（EMP）；磷酸果糖激酶（PFK）49.杂菌（或所有微生物）50.细胞破碎（或提取）；初步纯化（或精制）51.对数生长期（或指数）52.芽殖53.酵母；醋酸54.指数五、名词解释55.发酵工程：指利用微生物的特定性状，通过现代化工程技术（包括生物反应器设计、过程控制、下游加工等），在生物反应器中大规模培养微生物以生产有用代谢产物或生物制品的技术过程。56.莫诺方程：是描述微生物比生长速率μ与限制性底物浓度S之间关系的经验公式，即\(μ=57.次级代谢产物：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、对微生物自身生长繁殖非必需的一类物质，如抗生素、毒素、色素等。58.稀释率：在连续发酵中，单位时间内加入的新鲜培养基体积占发酵罐内培养液总体积的比值，即D=F/V，单位为59.临界溶氧浓度：指微生物的呼吸速率不再随溶氧浓度增加而增加时的最低溶氧浓度，即维持微生物正常呼吸所需的最低氧浓度水平。六、简答题60.答：影响：生长：温度影响酶活性，存在最适生长温度。温度过高导致酶失活、菌体衰老甚至死亡；温度过低代谢缓慢。产物：产物合成往往有最适温度，可能与生长最适温度不同。温度还影响发酵方向（如啤酒发酵温度高产酯，温度低产醇）和副产物比例。控制策略：分段控制：根据生长阶段和产物合成阶段的不同需求，采用变温发酵。例如，前期适于生长的温度，后期降低温度以促进产物积累或减少副产物。强化散热：通过冷却夹套、蛇管和调节冷却水流量，及时移除代谢热和搅拌热，维持恒温。优化选种：选育耐高温菌株以减少冷却成本。61.答：过程：1.孢子制备：将斜面菌种接种到小米或大米培养基上扩大培养，制备大量孢子。2.摇瓶种子培养：将孢子接入液体摇瓶培养基，在恒温摇床上培养，获得菌丝体或活跃的菌体。3.种子罐扩大培养：将摇瓶液接入种子罐，逐级扩大（一级罐、二级罐），直到菌体量满足发酵罐接种需求。质量要求：1.无杂菌：种子必须绝对纯种，无任何污染。2.旺盛生长：菌体生长力强，代谢旺盛，菌体形态正常。3.适当的菌龄：处于对数生长期，接种后能迅速适应发酵环境。4.足够的数量：菌体浓度和体积达到接种量要求（通常5%-20%）。62.答：分批发酵：优点*：操作简单，周期短，染菌风险低，适合小规模或多品种生产。缺点*：非生长伴随型产物产率低，存在底物抑制和产物抑制，设备利用率低（非生产时间长）。补料分批发酵：优点*：解除底物抑制，延长产物合成期，提高产量和转化率；可控制菌体生长速率。缺点*：操作控制较复杂，需检测参数反馈，仍为间歇操作。连续发酵：优点*：设备利用率高，生产效率高，产品质量稳定（处于稳态），易于自动化控制。缺点*：菌种易退化，长时间运行染菌风险极大，适用范围有限（主要用于菌体生产）。63.答：基本原理：利用微生物代谢调节机制（如反馈抑制、反馈阻遏），通过遗传学手段（诱变、基因工程）改变菌种特性，或通过环境条件控制（如控制营养成分），打破正常代谢平衡，使代谢流向积累目标产物。举例：利用营养缺陷型菌株积累中间产物。例如，在赖氨酸生产中，选育高丝氨酸缺陷型（Ho64.答：解除反馈抑制：选育抗结构类似物突变株，使关键酶（如天冬氨酸激酶）对终产物反馈抑制不敏感。解除反馈阻遏：选育营养缺陷型或调节突变株，使关键酶的合成不再受终产物阻遏。增加前体供应：通过强化前体代谢途径（如增加TCA循环中草酰乙酸的供应）来提供更多合成原料。切断支路代谢：利用营养缺陷型阻断竞争性支路（如切断合成苏氨酸、异亮氨酸的支路），迫使代谢流向目标产物。改进膜通透性：控制生物素或添加表面活性剂，增加细胞膜通透性，使产物外泄，解除胞内产物的反馈抑制。七、计算与分析题65.解：(1)根据指数生长规律=代入数据：4.08两边取自然对数：lnμ(2)倍增时间==(3)继续培养到15h，即总时间=0.208≈=答：(1)比生长速率为0.208；(2)倍增时间约为3.33h；(3)15h后菌体浓度约为11.3366.解：(1)计算总发酵热生成速率发酵热=搅拌热==(2)计算冷却水质量流量W根据热平衡：=已知==Δ代入公式：800WW答：(1)该发酵罐总发酵热生成速率为800kW；(2)所需冷却水质量流量约为19.14kg/s。八、综合论述题67.答：谷氨酸（味精）发酵是典型的代谢控制发酵，其核心在于通过调节细胞膜通透性和关键酶活性，使代谢流定向积累谷氨酸。1.菌种特性：主要使用谷氨酸棒杆菌、北京棒杆菌或黄色短杆菌等生物素缺陷型菌株。2.代谢途径调节机制：细胞膜通透性控制：谷氨酸棒杆菌通常是生物素缺陷型。生物素是乙酰CoA羧化酶的辅酶，参与脂肪酸合成。在发酵初期，控制生物素处于“亚适量”状态，导致细胞膜合成不完整（脂肪酸合成受阻），通透性增加。这使得胞内积累的谷氨酸能顺利泄漏到胞外，从而解除了谷氨酸对谷氨酸脱氢酶（GDH）和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）的反馈抑制，实现持续合成。关键酶活性调节：谷氨酸合成途径的关键酶包括磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）和谷氨酸脱氢酶（GDH）。正常情况下，它们受终产物反馈抑制。通过控制膜通透性，胞内谷氨酸浓度降低，从而解除抑制。此外，添加青霉素或表面活性剂（如吐温-60）也能破坏细胞壁/膜，增加通透性。3.发酵条件控制：生物素：严格控制生物素浓度（通常在2-5μg溶解氧：谷氨酸发酵是好氧过程。溶氧不足会导致乳酸积累（转向乳酸发酵），溶氧过高则可能产生α-酮戊二酸。需维持适宜的临界溶氧浓度。pH值：最适pH一般在7.0-7.8。通过流加尿素或氨水控制pH，同时提供氮源。氨离子浓度过高会抑制菌体生长。磷酸盐：作为能源和缓冲剂，浓度需适中。过高会促进菌体生长，转向缬氨酸发酵；过低则代谢受阻。糖酵解速率（EMP途径）：必须保证EMP途径畅通，提供充足的α-酮戊二酸前体。总结：谷氨酸发酵是通过限制生物素（或添加表面活性剂）改变膜通透性，解除反馈抑制，并配合适宜的溶氧、pH和磷酸盐浓度，使碳源流向α-酮戊二酸并经还原氨基化生成谷氨酸。68.答：年产5万吨啤酒工艺流程设计方案1.原料