2026年中职(生物技术应用)发酵工程基础试题及答案

2026年中职(生物技术应用)发酵工程基础试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在工业发酵中，最常用作碳源的廉价原料是（）A.葡萄糖B.乳糖C.蔗糖D.糖蜜2.下列哪种灭菌方式属于连续灭菌（）A.高压蒸汽灭菌锅B.巴氏消毒C.连消塔D.紫外照射3.若发酵罐体积为50m³，装液系数为0.7，则实际装液量为（）A.35m³B.30m³C.42m³D.50m³4.在好氧发酵中，溶氧浓度低于临界溶氧时，最先受影响的代谢途径是（）A.EMP途径B.TCA循环C.氧化磷酸化D.ED途径5.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.浊度计6.若比生长速率μ=0.35h⁻¹，则代时t_d约为（）A.1.98hB.2.00hC.1.50hD.0.35h7.在青霉素发酵中，前体物质苯乙酸的最佳添加策略是（）A.一次性投加B.指数流加C.恒速流加D.滞后一次性投加8.下列哪种消泡剂属于聚醚类（）A.硅油B.豆油C.聚氧丙烯甘油醚D.矿物油9.若发酵液表观粘度为80mPa·s，搅拌功率准数Np=5，搅拌转速n=2r/s，桨径D=0.8m，则不通气时搅拌功率P为（）A.2.15kWB.3.28kWC.4.10kWD.5.12kW10.在酵母乙醇发酵中，若糖浓度过高导致产物抑制，其主要抑制机制是（）A.渗透压升高B.乙醇膜毒性C.ATP酶失活D.糖酵解酶变构抑制11.下列哪种补料方式最能维持恒比生长速率（）A.间歇补料B.指数补料C.恒速补料D.反馈补料12.若发酵尾气中O₂体积分数为20.9%，进口为21%，则氧摄取率OUR与尾气流量F的关系式为（）A.OUR=F·(0.21−0.209)/VB.OUR=F·0.21/VC.OUR=F·0.209/VD.OUR=F·(0.21+0.209)/V13.在固态发酵中，下列哪项不是影响传质的主要因素（）A.基质孔隙率B.颗粒大小C.搅拌转速D.基质含水率14.若采用管式离心机分离酵母，其分离因数Fr=8000，转鼓半径r=0.1m，则转速n约为（）A.6000r/minB.8000r/minC.9000r/minD.10000r/min15.下列哪种基因表达系统最适合分泌型重组蛋白的大规模发酵（）A.大肠杆菌BL21(DE3)B.毕赤酵母GS115C.枯草芽孢杆菌WB600D.链霉菌16.在发酵过程放大中，保持下列哪一参数不变最有利于维持溶氧水平（）A.P/VB.搅拌雷诺数ReC.叶尖速度πnDD.通气比vvm17.若某抗生素发酵单位从20000U/mL提高到28000U/mL，其相对提高率为（）A.28%B.40%C.80%D.140%18.下列哪种检测方法可在线估算菌体浓度（）A.高效液相色谱B.电容法C.琼脂平板计数D.紫外分光光度法离线19.在发酵废水中，COD∶BOD₅=2.5∶1，说明（）A.可生化性良好B.难降解有机物多C.氮磷不足D.悬浮物高20.若采用超滤膜回收酶，截留分子量100kDa，则下列哪种物质可透过（）A.牛血清白蛋白B.溶菌酶C.葡萄糖D.γ-球蛋白【答案】1D2C3A4C5B6A7C8C9B10B11B12A13C14C15B16A17B18B19B20C二、多项选择题（每题2分，共10分。每题有两个或两个以上正确答案，多选少选均不得分）21.下列属于次级代谢产物的是（）A.青霉素B.乙醇C.红霉素D.杆菌肽E.乳酸22.影响k_La的因素有（）A.搅拌功率B.通气速率C.发酵液粘度D.温度E.罐压23.下列关于连续培养的描述正确的是（）A.稀释率D可大于μ_maxB.稳态时D=μC.菌体浓度与稀释率无关D.产物浓度与稀释率无关E.洗出点D_c=μ_max24.下列属于发酵过程在线监控参数的是（）A.pHB.DOC.尾气CO₂D.菌体干重E.泡沫位25.下列措施可提高重组大肠杆菌可溶性表达的是（）A.降低诱导温度B.共表达分子伴侣C.提高IPTG浓度D.融合MBP标签E.采用T7启动子【答案】21ACD22ABCDE23BE24ABCE25ABD三、填空题（每空1分，共20分）26.若发酵液初始体积为30m³，流加葡萄糖溶液浓度为500g/L，流加速率为0.6m³/h，则葡萄糖比补料速率σ=________g/(L·h)。27.在Monod方程中，当基质浓度S≪K_s时，比生长速率μ≈________。28.若氧传质速率OTR=100mmol/(L·h)，OUR=80mmol/(L·h)，则溶氧浓度变化率dC_L/dt=________mmol/(L·h)。29.某发酵罐直径1.8m，液高3.6m，则高径比H/D=________。30.若采用双酶法制糖，液化酶最适温度为________℃，糖化酶最适pH为________。31.在青霉素生物合成途径中，酰基转移酶催化6-APA与________生成青霉素G。32.若离心分离因数Fr=5000，则离心机转速n与转鼓直径D的关系式为n=________r/s。33.若发酵尾气中CO₂体积分数为4%，进口为0.03%，则CO₂释放率CER与尾气流量F的关系为CER=________。34.在酵母乙醇发酵中，理论得率Y_(P/S)=________g乙醇/g葡萄糖。35.若采用管式连消，物料停留时间τ=________s，灭菌度∇=ln(N_0/N)=________。36.若发酵液粘度μ=0.05Pa·s，密度ρ=1050kg/m³，搅拌桨直径D=0.6m，转速n=3r/s，则搅拌雷诺数Re=________。37.在重组蛋白纯化中，采用Ni²⁺亲和层析，其配基为________。38.若采用膜面积为20m²的超滤，通量J=50L/(m²·h)，则处理量Q=________L/h。39.在固态发酵中，基质水活度a_w应控制在________以上，才能保证菌体生长。40.若发酵废水中NH₃-N浓度为200mg/L，采用A/O工艺，理论需氧量O_c=________mg/L。【答案】26.1027.μ_max·S/K_s28.2029.230.90；4.231.苯乙酰辅酶A32.√(Fr·g/D)/2π33.F·(0.04−0.0003)/V34.0.5135.V/Q；k·τ36.ρnD²/μ=1134037.亚氨基二乙酸38.100039.0.9040.4.57×200=914四、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.在相同P/V条件下，大罐比小罐更易维持高溶氧。（）42.次级代谢产物的合成与菌体生长严格偶联。（）43.若稀释率D>μ_max，连续培养系统将发生“洗出”。（）44.在好氧发酵中，提高罐压可同时提高溶氧和CO₂溶解，故越高越好。（）45.采用指数补料可维持菌体比生长速率恒定，因而重组蛋白表达量一定提高。（）46.在离心分离中，颗粒沉降速度与密度差成正比，与液体粘度成反比。（）47.超滤膜污染后，通量下降可用碱洗+次氯酸钠清洗恢复。（）48.固态发酵中，基质颗粒越小，比表面积越大，故越有利于传质和生长。（）49.若发酵液泡沫稳定，可加入亲水硅油作为消泡剂，其机制为降低表面粘度。（）50.在废水处理中，BOD₅/COD>0.3即可认为可生化性良好。（）【答案】41×42×43√44×45×46√47√48√49√50√五、简答题（共30分）51.（封闭型，6分）写出Monod方程，并说明各参数含义。【答案】μ=μ_max·S/(K_s+S)μ：比生长速率，h⁻¹；μ_max：最大比生长速率，h⁻¹；S：限制性基质浓度，g/L；K_s：半饱和常数，g/L。52.（开放型，8分）试述在重组大肠杆菌高密度发酵中，如何控制乙酸积累，并给出至少三种策略及其机理。【答案】（1）降低比生长速率：通过指数补料使μ<0.2h⁻¹，减少糖酵解通量，降低乙酰-CoA溢出；（2）甘油替代葡萄糖：甘油进入糖酵解速率低，减少乙酸前体；（3）溶氧控制：提高k_La>0.15s⁻¹，保证呼吸链饱和，减少混合酸发酵；（4）基因工程：敲除ackA-pta，阻断乙酸合成路径；（5）pH-STAT补料：当pH上升>0.05时脉冲补糖，避免一次性高糖脉冲。53.（封闭型，6分）给出氧传质系数k_La的亚硫酸盐氧化法测定步骤与计算公式。【答案】步骤：1.配制0.5mol/LNa₂SO₃+0.1mol/LCu²⁺，30℃，pH8.0；2.通空气，定时取样，用I₂标准液滴定未反应SO₃²⁻；3.记录溶氧=0，反应速率r=−dC_s/dt；4.计算k_La=r/(C·V_L)，其中C=0.21mmol/L（30℃）。步骤：1.配制0.5mol/LNa₂SO₃+0.1mol/LCu²⁺，30℃，pH8.0；2.通空气，定时取样，用I₂标准液滴定未反应SO₃²⁻；3.记录溶氧=0，反应速率r=−dC_s/dt；4.计算k_La=r/(C·V_L)，其中C=0.21mmol/L（30℃）。54.（开放型，10分）某抗生素发酵进入生产期后单位不再上升，分析可能原因，并提出系统诊断与优化方案。【答案】原因：1.前体不足；2.产物反馈抑制；3.溶氧<临界；4.菌体老化；5.蛋白酶降解。诊断：1.测前体浓度、产物胞内外分布；2.测溶氧、OUR、CER；3.镜检菌丝形态；4.取发酵液+前体摇瓶验证。优化：1.指数流加前体，维持0.5g/L；2.提高罐压0.05MPa，增k_La20%；3.添加0.1%蛋白胨延缓老化；4.采用两阶段温度，前期28℃，后期24℃减少蛋白酶；5.原位萃取发酵，降低产物抑制。六、计算与分析题（共40分）55.（计算题，10分）某50m³发酵罐，装液系数0.75，培养毕赤酵母，μ=0.25h⁻¹，Y_(X/S)=0.45g/g，初始甘油浓度40g/L，采用指数补料维持μ恒定，补料液甘油500g/L。求：（1）初始可支持菌体浓度；（2）当菌体达80g/L时所需补料速率F(t)（L/h）；（3）此时比甘油消耗速率q_s。【答案】（1）X_max=40×0.45=18g/L；（2）V(t)=37.5m³，X=80g/L，由X·V=X_0·V_0·e^(μt)得t=ln(80/18)/0.25=6.19h；F(t)=μ·X·V/(Y_(X/S)·S_f)=0.25×80×37.5/(0.45×500)=3.33m³/h=3330L/h；（3）q_s=μ/Y_(X/S)=0.25/0.45=0.556g甘油/(g菌体·h)。56.（综合题，15分）某好氧发酵尾气数据：F=120m³/h（标准状态），V=2m³，进口O₂=21%，出口O₂=19.5%，CO₂进口=0.03%，出口=2.5%，温度30℃，罐压0.05MPa。求：（1）OUR；（2）CER；（3）呼吸商RQ；（4）若目标溶氧30%空气饱和，已知k_La=0.18s⁻¹，C=7.5mg/L，求临界OUR_max；（5）若菌体浓度升至60g/L，OUR实测200mmol/(L·h)，判断是否供氧不足，并提出改进措施。（1）OUR；（2）CER；（3）呼吸商RQ；（4）若目标溶氧30%空气饱和，已知k_La=0.18s⁻¹，C=7.5mg/L，求临界OUR_max；（5）若菌体浓度升至60g/L，OUR实测200mmol/(L·h)，判断是否供氧不足，并提出改进措施。【答案】（1）OUR=F·(0.21−0.195)·1000/(22.4·V)=120×0.015×1000/(22.4×2)=40.2mmol/(L·h)；（2）CER=F·(0.025−0.0003)×1000/(22.4×2)=66.3mmol/(L·h)；（3）RQ=CER/OUR=1.65；（4）OTR_max=k_La·(C−C_L)=0.18×(7.5×0.3)×3.6=1.46mg/(L·s)=195mmol/(L·h)；（4）OTR_max=k_La·(C−C_L)=0.18×(7.5×0.3)×3.6=1.46mg/(L·s)=195mmol/(L·h)；（5）200>195，不足。改进：提高搅拌转速10%，增k_La20%；或纯氧富集30%，C提高至12mg/L；或降低温度至26℃，减少OUR10%。（5）200>195，不足。改进：提高搅拌转速10%，增k_L