2026年食品发酵工程技术学习试卷及答案

2026年食品发酵工程技术学习试卷及答案一、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.在酒精发酵过程中，酵母菌将葡萄糖转化为乙醇和CO₂的主要代谢途径是（）A.EMP途径B.TCA循环C.ED途径D.HMP途径答案：A2.下列哪种微生物属于典型的同型乳酸发酵菌（）A.LeuconostocmesenteroidesB.LactobacillusplantarumC.StreptococcusthermophilusD.Bifidobacteriumlongum答案：C3.酱油高盐稀态发酵中，起主要蛋白质水解作用的酶系来自（）A.米曲霉B.酵母菌C.乳酸菌D.枯草芽孢杆菌答案：A4.在啤酒糖化阶段，限制糊精化的关键酶是（）A.α-淀粉酶B.β-淀粉酶C.极限糊精酶D.普鲁兰酶答案：C5.醋酸菌将乙醇氧化为乙酸的膜结合酶是（）A.乙醇脱氢酶B.乙醛脱氢酶C.乙醇氧化酶D.乙酸激酶答案：B6.发酵罐中“氧的体积传质系数”常用符号表示为（）A.KLaB.OURC.CERD.qO₂答案：A7.下列哪种灭菌方式属于连续灭菌（）A.高压蒸汽锅灭菌B.巴氏杀菌C.HTSTD.火焰灭菌答案：C8.在柠檬酸深层发酵中，提高糖浓度导致产物抑制时，可采取的有效策略是（）A.一次性投糖B.连续流加葡萄糖C.降低pH至2.0D.提高溶氧至100%答案：B9.红曲色素发酵中，促进Monascuspigment合成的最佳碳氮比（C/N）约为（）A.5:1B.15:1C.30:1D.50:1答案：C10.在双歧杆菌培养基中，常添加低聚果糖（FOS）的主要目的是（）A.提供速效氮源B.作为双歧因子选择性增殖C.调节渗透压D.抑制革兰氏阴性菌答案：B11.发酵尾气中CO₂浓度在线检测常用的传感器原理是（）A.红外吸收B.电化学C.热导D.光学荧光答案：A12.在干酪成熟过程中，产生“坚果风味”的挥发性物质主要是（）A.丁酸B.2-甲基丁醛C.乙偶姻D.甲硫醇答案：B13.下列哪项不是固态发酵相对于液态发酵的优点（）A.水活度低，杂菌污染小B.产物浓度高，下游成本低C.传热传质均匀D.可利用廉价农副产品答案：C14.在青霉素发酵中，前体苯乙酸的最佳流加策略是（）A.0h一次性加入B.对数期一次性加入C.稳定期脉冲流加D.全程低浓度连续流加答案：D15.发酵过程放大时，保持“单位体积功率输入”不变，主要解决（）A.溶氧限制B.剪切损伤C.温度梯度D.泡沫答案：A16.下列哪种微生物可以固定N₂并用于发酵豆制品（）A.BacillussubtilisB.RhizopusoligosporusC.KlebsiellapneumoniaeD.Aspergillusoryzae答案：C17.在葡萄酒苹果酸-乳酸发酵中，降解苹果酸的酶是（）A.苹果酸脱氢酶B.苹果酸酶C.苹果酸乳酸酶D.苹果酸脱羧酶答案：C18.发酵液中泡沫稳定的根本原因是（）A.表面张力高B.存在表面活性大分子C.溶氧高D.温度高答案：B19.下列哪项属于下游处理中的“初级分离”单元（）A.超滤浓缩B.离子交换C.离心除菌体D.结晶答案：C20.在发酵过程控制图中，若出现“连续7点上升”则判断为（）A.正常波动B.系统偏差C.趋势失控D.随机误差答案：C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、错选均不得分）21.下列哪些因素会促进酵母菌产生甘油（）A.高渗透压B.亚硫酸盐存在C.碱性pHD.厌氧条件答案：ABD22.下列属于传统发酵豆制品的有（）A.纳豆B.天贝C.腐乳D.味噌答案：ACD23.在发酵动力学中，Monod方程的假设包括（）A.单一限制性底物B.恒化培养C.比生长速率与底物浓度呈双曲线关系D.产物抑制可忽略答案：ACD24.下列哪些方法可用于在线监测菌体浓度（）A.光密度（OD）B.电容法C.流式细胞仪D.近红外光谱答案：ABD25.下列关于乳酸菌耐酸机制的描述正确的有（）A.F₀F₁-ATPase泵出H⁺B.谷氨酸脱羧酶消耗胞内H⁺C.生物膜形成D.碱休克蛋白答案：ABD26.下列哪些属于发酵食品中的生物胺（）A.组胺B.酪胺C.腐胺D.丙氨酸答案：ABC27.在固态发酵反应器中，影响O₂传递的因素有（）A.基质孔隙率B.水活度C.搅拌转速D.基质层厚度答案：ABCD28.下列哪些属于基因工程改造酵母提高乙醇耐受的策略（）A.过表达HSP104B.敲除ADH2C.过表达FPS1D.过表达INO1答案：ABD29.下列哪些属于发酵过程智能控制算法（）A.PIDB.模糊控制C.神经网络D.模型预测控制（MPC）答案：BCD30.下列哪些措施可降低发酵罐染菌概率（）A.罐体无死角设计B.采用富氧空气C.严格CIP/SIPD.使用抗污染噬菌体菌株答案：ACD三、填空题（每空1分，共20分）31.酒精发酵中，1mol葡萄糖理论上可生成________mol乙醇和________molCO₂。答案：2；232.在柠檬酸发酵中，黑曲霉通过________调节机制抑制TCA循环，使柠檬酸大量积累。答案：葡萄糖效应（或碳代谢阻遏）33.发酵液流变特性常用________模型描述假塑性流体，其表达式为τ=Kγⁿ，其中n<1。答案：幂律（或Power-law）34.红曲霉产生的莫纳可林K是________合成抑制剂，可用于降胆固醇。答案：HMG-CoA还原酶35.在双酶法制糖中，淀粉首先经α-淀粉酶液化至DE值________，再经糖化酶糖化至DE值≥95。答案：10–1536.发酵尾气分析中，RQ（呼吸商）=________/________。答案：CER；OUR37.在干酪成熟中，Plasmin属于________酶，主要降解β-酪蛋白。答案：丝氨酸蛋白酶38.酱油发酵中，鲁氏接合酵母（Zygosaccharomycesrouxii）耐高渗透压主要依赖________积累。答案：甘油39.发酵放大时，若保持P/V不变，则搅拌转速N与罐径D的关系为N∝D^________。答案：-2/340.在青霉素提取中，pH调至2.0时青霉素以________形式溶于水相，pH7.5时以________形式溶于有机相。答案：酸；盐41.超临界CO₂萃取酵母油脂时，常用压力________MPa，温度________℃。答案：30–50；35–5542.发酵过程无菌取样阀常用________与________双重保护。答案：蒸汽屏障；膜过滤43.在葡萄酒中，Brettanomyces产生的________和________导致“马厩味”。答案：4-乙基苯酚；4-乙基愈创木酚44.发酵罐夹套传热系数K受________、________和流速共同影响。答案：流体物性；壁面材质45.固态发酵水活度aw一般控制在________范围，既保证生长又抑制杂菌。答案：0.90–0.98四、简答题（每题6分，共30分）46.简述高浓度乙醇发酵中酵母菌受抑制的主要机制，并提出两种工程改造策略。答案：（1）抑制机制：①乙醇在膜上积累，改变磷脂双分子层流动性，导致膜透性增加，质子梯度崩溃，F₀F₁-ATPase能耗升高；②乙醇与胞内水分子形成氢键，降低水活度，引起蛋白质变性，关键酶（如糖酵解酶、HSP）失活；③乙醇诱导ROS升高，氧化损伤DNA、脂质和蛋白质。（2）改造策略：①过表达膜脂合成基因（如OLE1、ERG1）提高不饱和脂肪酸比例，增强膜稳定性；②引入或强化NADH氧化酶（NOX）途径，降低胞内NADH/NAD⁺比，减轻氧化应激；③定向进化转录因子Spt15p，全局提高胁迫响应基因表达。47.说明液态深层发酵生产柠檬酸的工艺控制要点，并给出数学模型描述菌体生长与产物合成的关系。答案：（1）控制要点：①菌种：黑曲霉（Aspergillusniger）高产菌株，孢子接种量10⁵–10⁶个/mL；②培养基：蔗糖或葡萄糖120–160g/L，NH₄NO₃2g/L（低氮），KH₂PO₄0.5g/L，MgSO₄·7H₂O0.2g/L；③条件：pH2.5–3.0（自动流加H₂SO₄），温度30℃，溶氧≥30%（KLa>100h⁻¹），周期120–140h；④流加：糖浓度降至20g/L时开始连续流加，维持5–10g/L，降低渗透抑制；⑤终点：酸度≥120g/L，糖酸转化率≥85%。（2）模型：采用Luedeking-Piret方程产物生成速率：=其中α=0.8g柠檬酸/g菌体（生长偶联），β=0.05g柠檬酸/g菌体·h（非生长偶联）。48.比较传统泡菜与直投式乳酸菌发酵剂泡菜的优劣，并说明直投式菌剂的关键质量指标。答案：（1）传统泡菜：优：风味复杂，地域特色；劣：批次差异大，易含亚硝酸盐、生物胺，发酵周期长（7–15d），杂菌风险高。（2）直投式菌剂泡菜：优：安全可控，亚硝酸盐峰值低（<5mg/kg），周期短（2–3d），可标准化；劣：风味单一，成本略高。（3）关键指标：①活菌数≥10¹¹CFU/g（真空冷冻干燥）；②耐盐性：能在6%NaCl生长；③耐酸性：pH3.5存活率>90%；④亚硝酸盐还原酶活性≥50U/g；⑤发酵剂无抗生素耐药基因。49.绘制典型分批发酵中菌体浓度X、底物S、产物P、溶氧DO随时间变化曲线，并标注四个典型阶段。答案：（图示文字描述）横轴：时间t（h）；纵轴：浓度或饱和度%。①延滞期：X略升，S略降，DO缓慢降；②对数期：X指数上升，S快速降，DO陡降；③稳定期：X平台，S低，DO最低；④衰亡期：X略降，S维持低，DO回升。产物P：在对数后期快速上升，稳定期达最大。50.说明发酵食品中生物胺的危害及控制措施，给出检测方法原理。答案：（1）危害：组胺、酪胺引起头痛、高血压、过敏反应；腐胺、尸胺与亚硝酸盐反应生成致癌亚硝胺。（2）控制：①选用不产生胺的乳酸菌（如LactobacillusplantarumWCFS1）；②低温发酵（<15℃）抑制脱羧酶活性；③添加0.5%葡萄糖降低pH<4.0；④使用胺氧化酶（MAO）基因工程菌。（3）检测：HPLC-丹磺酰氯柱前衍生，C18柱分离，荧光检测器λ_ex=340nm，λ_em=515nm，检出限0.1mg/L。五、计算题（共30分）51.（10分）某50m³机械搅拌发酵罐，装液量35m³，通风比1vvm，空气流量为多少m³/h？若氧利用率25%，求OUR。已知进气氧摩尔分数21%，T=30℃，P=0.15MPa（绝压）。答案：空气流量Q=1vvm×35m³=35m³/min=2100m³/h；标准状态流量Q₀=Q×(273/303)×(0.15/0.101325)=2100×0.901×1.48=2800Nm³/h；氧摩尔流量=2800/22.4×0.21=26.25kmolO₂/h；OUR=26.25×0.25=6.56kmolO₂/h=1.87molO₂/(m³·h)。52.（10分）某酵母乙醇连续发酵，稀释率D=0.15h⁻¹，进料葡萄糖浓度S₀=150g/L，出料残糖S=5g/L，菌体浓度X=8g/L，产物浓度P=60g/L。求：（1）菌体得率Y_X/S；（2）产物得率Y_P/S；（3）比产物生成速率q_P。答案：（1）底物消耗ΔS=150-5=145g/LY_X/S=X/ΔS=8/145=0.055g/g（2）Y_P/S=P/ΔS=60/145=0.414g/g（3）q_P=D·P/X=0.15×60/8=1.125g乙醇/(g菌体·h)53.（10分）某固态发酵反应器，基质层厚度0.3m，孔隙率ε=0.4，氧扩散系数D_e=2×10⁻⁵m²/s，比耗氧速率r_O₂=0.01kgO₂/(m³·s)。求临界厚度L_c，使中心氧浓度不低于表面浓度的10%。已知C_s=8.5g/m³。答案：对零级反应，临界厚度公式：=代入：=实际厚度0.3m>0.184m，需减小厚度或强制通风。六、综合应用题（共30分）54.（15分）某工厂计划将10m³啤酒主酵周期从7d缩短至5d，请提出系统方案，包括菌种、工艺、设备、质量控制，并评估风险。答案：（1）菌种：选用絮凝性强、α-乙酰乳酸脱羧酶（ALDC）高表达的拉格酵母重组株，减少双乙酰前体。（2）工艺：①提高接种量：从15×10⁶个/mL提至25×10⁶个/mL；②温控：12℃→14℃主酵，压力维持0.08MPa，CO₂抑制杂味；③充氧：冷麦汁溶氧10–12mg/L，促进初始生长；④酶法：添加0.05%脯氨酸内肽酶，降低敏感蛋白，提高胶体稳定性；⑤后酵：降温至2℃，保持2d，快速沉降酵母。（3）设备：①采用锥形罐内置清洗球，CIP周期30min；②在线溶氧、比重、CO₂检测，PLC闭环控制；③酵母离心回收，活率>95%，减少代数<4。（4）质量控制：①每日检测双乙酰，目标<0.05mg/L；②风味谱GC-MS：乙醛<8mg/L，高级醇<80mg/L；③泡沫稳定性（NIBEM）>220s。（5）风险评估：①酵母沉降差→离心负荷大，成本↑10%；②酯香减弱→调整发酵温度曲线，14℃维持24h后降至12℃；③能耗增加→采用氨直接冷却，节能15%。结论：周期缩短2d，产能提升40%，啤酒风味与对照差异<5%，消费者盲测接受度>90%。55.（15分）某企业拟利用玉米