2026年发酵工程考试题目及答案

2026年发酵工程考试题目及答案一、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.在工业规模好氧发酵中，决定最大供氧能力的关键设备参数是（）A.搅拌桨直径B.罐体高径比C.空气分布器孔径D.搅拌功率准数答案：A2.若某抗生素发酵过程采用补料分批操作，其比生长速率μ与稀释率D的关系为（）A.μ＝DB.μ＞DC.μ＜DD.无固定关系答案：B3.下列哪种碳源最容易引起“Crabtree效应”从而抑制酵母菌体得率（）A.甘油B.乳糖C.葡萄糖D.乙醇答案：C4.在青霉菌产青霉素发酵中，加入苯乙酸的主要作用是（）A.作为前体合成侧链B.抑制杂菌生长C.提高溶氧D.缓冲pH答案：A5.某发酵液经离心后菌体湿重为30g·L⁻¹，若菌体含水率80%，则干菌体浓度为（）A.6g·L⁻¹B.24g·L⁻¹C.30g·L⁻¹D.150g·L⁻¹答案：A6.关于连续发酵的“洗出”现象，下列描述正确的是（）A.稀释率低于μmax即发生B.菌体比生长速率大于稀释率时发生C.菌体被完全冲出罐外D.可通过降低底物浓度避免答案：C7.在机械搅拌发酵罐中，下列哪项最能直接反映“气液比表面积a”大小（）A.气泡平均直径B.溶氧系数kLaC.搅拌雷诺数D.功率消耗答案：A8.若某菌株的维持系数mS=0.15g·g⁻¹·h⁻¹，则其含义为（）A.每克菌体每小时维持代谢消耗0.15g底物B.每克底物可维持0.15g菌体生长C.每升发酵液每小时需0.15g底物D.每克菌体合成0.15g产物答案：A9.下列哪种检测方法最适合在线监测高密度酵母发酵液中的乙醇浓度（）A.红外光谱B.滴定法C.酶膜电极D.高效液相色谱答案：C10.在固态发酵中，下列哪项不是影响“温度梯度”的主要因素（）A.基质导热系数B.颗粒大小C.搅拌转速D.菌体产热速率答案：C11.若某发酵过程产物抑制常数Kp=2g·L⁻¹，当产物浓度为4g·L⁻¹时，比产率下降至原来的（）A.1/2B.1/3C.1/4D.1/5答案：B12.关于氧的亨利常数HO₂，下列说法正确的是（）A.温度升高HO₂增大B.HO₂与溶氧浓度成正比C.HO₂单位常用mol·L⁻¹·Pa⁻¹D.HO₂与罐压无关答案：A13.在发酵过程放大中，若保持P0/V（单位体积功率）不变，则下列哪项必然随罐径增大而下降（）A.搅拌桨尖线速度B.溶氧传质系数kLaC.混合时间D.空气表观气速答案：C14.下列哪种灭菌方式最适合热敏性动物细胞培养基（）A.高压蒸汽121℃30minB.0.1μm过滤除菌C.干热160℃2hD.紫外线照射答案：B15.若某菌株的Yx/s=0.5g·g⁻¹，则理论上每消耗10g葡萄糖可生成菌体（）A.5gB.10gC.20gD.2g答案：A16.在青霉素萃取中，调节pH至2.0的主要目的是（）A.使青霉素呈分子态溶于有机相B.破坏杂蛋白C.形成离子对D.抑制青霉素酶答案：A17.下列哪项不是发酵尾气CO₂浓度突然升高的直接原因（）A.染菌B.补糖速率过快C.溶氧骤降D.罐压突降答案：D18.若采用溶氧电极离线校准，下列哪项操作必须最后进行（）A.零点校准（无氧）B.斜率校准（饱和氧）C.温度补偿设定D.电极极化电压设定答案：B19.在重组大肠杆菌高密度发酵中，采用“DO-stat”补料策略，其本质是（）A.溶氧高于设定值时启动补料B.溶氧低于设定值时启动补料C.溶氧与pH串级控制D.溶氧与转速串级控制答案：A20.若某发酵罐体积为100m³，装液系数75%，则实际工作体积为（）A.75m³B.100m³C.125m³D.70m³答案：A二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选少选均不得分）21.下列哪些措施可同时提高溶氧并降低搅拌功耗（）A.采用微气泡分布器B.提高罐压C.加入0.5%(v/v)正己烷D.采用变频调速答案：A、B、D22.关于Monod方程μ=μmaxS/(Ks+S)，下列说法正确的是（）A.当S=Ks时μ=μmax/2B.Ks越大菌体对底物亲和力越高C.适用于单一限制性底物D.可描述产物抑制答案：A、C23.下列哪些属于“下游提取”单元操作（）A.超滤B.离子交换C.溶氧控制D.结晶答案：A、B、D24.在固态发酵中，下列哪些参数可用作“水活度aw”间接测定（）A.平衡相对湿度B.基质含水率C.毛细管压力D.电导率答案：A、B25.下列哪些情况会导致“发酵泡沫”难以消除（）A.培养基含大量大豆蛋白胨B.溶氧过高C.罐压过低D.发酵液黏度大答案：A、D26.关于“代谢工程”，下列描述正确的是（）A.可通过敲除ldhA提高大肠杆菌琥珀酸产量B.需要系统生物学数据支持C.仅适用于真核微生物D.可使用CRISPR/Cas9技术答案：A、B、D27.下列哪些属于“在线检测”技术（）A.近红外光谱B.拉曼光谱C.酶电极D.离线HPLC答案：A、B、C28.在动物细胞灌流培养中，下列哪些措施可延长培养周期（）A.采用微载体B.细胞截留装置C.低温保存D.控制乳酸浓度＜2g·L⁻¹答案：B、D29.下列哪些因素会影响“氧传递速率OTR”（）A.气泡直径B.液相氧扩散系数C.菌体耗氧速率D.搅拌桨形式答案：A、B、D30.关于“固定化细胞”发酵，下列说法正确的是（）A.可提高菌体重复利用率B.扩散限制会降低表观产率C.载体强度越高越好D.适合连续操作答案：A、B、D三、填空题（每空1分，共20分）31.在通用式发酵罐中，若采用Rushton盘式涡轮，其功率准数Np的典型值为________（无量纲）。答案：5.032.若溶氧电极响应90%所需时间为8s，则其一级响应速率常数k=________s⁻¹。答案：0.2933.某菌株的μmax=0.35h⁻¹，Ks=0.2g·L⁻¹，当S=1g·L⁻¹时，μ=________h⁻¹。答案：0.29234.若发酵液表观黏度为0.05Pa·s，密度1000kg·m⁻³，搅拌转速N=2s⁻¹，桨径D=0.5m，则搅拌雷诺数Re=________。答案：1000035.在青霉素发酵中，苯乙酸添加量一般控制在________g·L⁻¹，以防止毒性。答案：0.3–0.536.采用过滤除菌时，常用孔径为________μm的聚醚砜膜。答案：0.2237.若空气流量为1vvm，罐体积为50m³，则标准状态空气体积流量为________m³·h⁻¹。答案：300038.在好氧发酵中，溶氧浓度低于________%饱和时，大多数微生物即受氧限制。答案：539.若Yp/s=0.4g·g⁻¹，底物浓度100g·L⁻¹，则理论最大产物浓度为________g·L⁻¹。答案：4040.在“双膜理论”中，气液传质总阻力等于气膜阻力与液膜阻力之________。答案：和41.若某发酵过程CO₂释放率CER=100mmol·L⁻¹·h⁻¹，则其呼吸商RQ=________（已知OUR=80mmol·L⁻¹·h⁻¹）。答案：1.2542.在动物细胞培养中，渗透压一般控制在________mOsm·kg⁻¹。答案：280–32043.若采用管式离心机，其分离因数Z=________（公式Z=ω²r/g）。答案：计算值保留公式即可，示例：ω²r/g44.在“干燥速率曲线”中，恒速干燥阶段去除的是________水。答案：游离45.若某酶在50℃下半衰期为10h，则其一级热失活速率常数kd=________h⁻¹。答案：0.06946.在“超滤”中，截留分子量10kDa的膜对________kDa以上蛋白截留率＞90%。答案：2047.若采用“双水相萃取”，PEG/磷酸盐系统，相比R=1，则分配系数K=1时，上下相体积相等，产物收率Y=________%。答案：5048.在“喷雾干燥”中，进风温度一般比出风温度高________℃。答案：50–8049.若某发酵罐空消后残留芽孢数为10³个·罐⁻¹，要求灭菌后概率≤10⁻³，则所需灭菌杀灭因子∇=________。答案：1250.在“代谢流分析”中，稳态假设下胞内代谢物浓度随时间变化率为________。答案：0四、简答题（共6题，每题8分，共48分）51.（封闭型）写出Monod方程，并说明Ks的物理意义及单位。答案：μ=μmaxS/(Ks+S)；Ks为半饱和常数，数值等于μ=μmax/2时的底物浓度，单位与S相同，如g·L⁻¹。52.（开放型）试列举并解释三种“氧限制”在线判断方法，并比较其优缺点。答案：1.DO-stat：溶氧电极实时监测，低于设定值即判氧限制，优点简单，缺点滞后；2.OUR：尾气质谱计算氧摄取速率，OUR突降即限氧，优点灵敏，缺点设备昂贵；3.代谢指示：乙醇、乳酸等还原副产物突然积累，优点无需额外探头，缺点非特异。53.（封闭型）简述“Crabtree效应”机制及其对酵母高密度发酵的影响。答案：高糖浓度下酵母通过糖酵解产生乙醇，抑制TCA循环，降低菌体得率并消耗碳源，导致高密度发酵失败。54.（开放型）请给出“溶氧电极”离线校准的完整步骤，并指出常见误差来源。答案：步骤：1.极化≥6h；2.零点校准：用饱和Na₂SO₃溶液（无氧）；3.温度补偿输入；4.斜率校准：空气饱和水（100%）；5.记录斜率百分比。误差：膜老化、电解液干涸、温度补偿不准、气泡附着、极化不足。55.（封闭型）写出“氧传质速率”OTR与kLa、C、CL关系的标准公式，并注明单位。55.（封闭型）写出“氧传质速率”OTR与kLa、C、CL关系的标准公式，并注明单位。答案：OTR=kLa(C−CL)，单位：OTR[mmol·L⁻¹·h⁻¹]，kLa[h⁻¹]，C、CL[mmol·L⁻¹]。答案：OTR=kLa(C−CL)，单位：OTR[mmol·L⁻¹·h⁻¹]，kLa[h⁻¹]，C、CL[mmol·L⁻¹]。56.（开放型）某厂100m³青霉素发酵罐放大至200m³，拟保持kLa不变，请给出两种放大准则并讨论其可行性。答案：1.保持P0/V不变：P0∝N³D⁵，V∝D³，则N₂=N₁(D₁/D₂)^(2/3)，转速下降，混合时间延长，可行但需验证；2.保持kLa∝(P0/V)^0.7(us)^0.3，同时调整气速us，需增加空气流量，但受压缩机限制，可能不可行。五、计算与分析题（共6题，共92分）57.（计算类，15分）某好氧发酵过程参数：μmax=0.4h⁻¹，Ks=0.3g·L⁻¹，Yx/s=0.45g·g⁻¹，mS=0.15g·g⁻¹·h⁻¹，初始菌体X₀=0.5g·L⁻¹，底物S₀=30g·L⁻¹，采用分批操作。求：1.达到μ=0.3h⁻¹时的底物浓度S；2.此时比底物消耗速率qs；3.若此时开始指数补料，求补料速率F（设罐体积V=10L，X=10g·L⁻¹）。答案：1.由Monod：0.3=0.4S/(0.3+S)⇒S=0.9g·L⁻¹2.qs=μ/Yx/s+mS=0.3/0.45+0.15=0.817g·g⁻¹·h⁻¹3.指数补料：F=μXV/S₀=0.3×10×10/30=1L·h⁻¹58.（分析类，15分）某50m³罐青霉素发酵，尾气分析得OUR=90mmol·L⁻¹·h⁻¹，CER=110mmol·L⁻¹·h⁻¹，RQ=1.22。已知菌体耗氧Yx/o=1.2g·g⁻¹，维持耗氧mO=0.02g·g⁻¹·h⁻¹，求：1.比生长速率μ；2.若μ需降至0.15h⁻¹，应如何调节OUR（假设菌体浓度X=20g·L⁻¹不变）？答案：1.OUR=X(μ/Yx/o+mO)⇒90=20(μ/1.2+0.02)⇒μ=0.24h⁻¹2.目标OUR′=20(0.15/1.2+0.02)=2.9mmol·g⁻¹·h⁻¹=58mmol·L⁻¹·h⁻¹，需降低35%，可通过降糖、降转速或降罐压实现。59.（综合类，20分）某厂拟将10L小试（D=0.3h⁻¹，X=60g·L⁻¹，Yx/s=0.35g·g⁻¹）放大至10m³连续发酵，要求X、μ不变，底物为葡萄糖。请：1.计算所需新鲜培养基流量F；2.若采用微滤细胞回流，回流比R=3，求实际排出流量W及底物消耗量；3.讨论放大后kLa需满足的最小值（设OUR=μX/Yx/o，Yx/o=1.0g·g⁻¹，C=0.25mmol·L⁻¹，CL≥0.05mmol·L⁻¹）。某厂拟将10L小试（D=0.3h⁻¹，X=60g·L⁻¹，Yx/s=0.35g·g⁻¹）放大至10m³连续发酵，要求X、μ不变，底物为葡萄糖。请：1.计算所需新鲜培养基流量F；2.若采用微滤细胞回流，回流比R=3，求实际排出流量W及底物消耗量；3.讨论放大后kLa需满足的最小值（设OUR=μX/Yx/o，Yx/o=1.0g·g⁻¹，C=0.25mmol·L⁻¹，CL≥0.05mmol·L⁻¹）。答案：1.F=DV=0.3×10×1000=3000L·h⁻¹=3m³·h⁻¹2.总流量Ftot=F(1+R)=12000L·h⁻¹，W=F=3000L·h⁻¹，底物消耗：qs=(μ/Yx/s+mS)X≈(0.3/0.35+0.1)×60=57.1g·L⁻¹·h⁻¹，总消耗=57.1×10000=571kg·h⁻¹3.OUR=μX/Yx/o=0.3×60/1=18mmol·g⁻¹·h⁻¹=1080mmol·L⁻¹·h⁻¹，OTR≥OUR⇒kLa≥OTR/(C−CL)=1080/(0.25−0.05)=5400h⁻¹，需采用高功率搅拌+微气泡。3.OUR=μX/Yx/o=0.3×60/1=18mmol·g⁻¹·h⁻¹=1080mmol·L⁻¹·h⁻¹，OTR≥OUR⇒kLa≥OTR/(C−CL)=1080/(0.25−0.05)=5400h⁻¹，需采用高功率搅拌+微气泡。60.（计算类，15分）某酶发酵后采用硫酸铵沉淀，已知酶比活为200U·mg⁻¹，目标回收率90%，纯化倍数2倍，初始蛋白浓度8g·L⁻¹，体积50L。求：1.所需硫酸铵饱和度；2.沉淀后应达到的蛋白浓度；3.若硫酸铵加入量为300g·L⁻¹，验证是否满足要求（硫酸铵饱和度表：50%饱和度=313g·L⁻¹）。答案：1.纯化倍数2⇒终比活400U·mg⁻¹，回收90%⇒总活不变，蛋白量需减半，初始蛋白=400g，终蛋白=180g，饱和度约45–50%，查表需313g·L⁻¹×0.5≈156g·L⁻¹，实际加300g·L