2025年生物发酵技术专业考试试题附答案

2025年生物发酵技术专业考试试题附答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.发酵工程中常用的生产菌种，其最适培养温度一般为：A.4-10℃B.25-37℃C.50-60℃D.70-80℃答案B2.下列哪种微生物属于真核微生物？A.大肠杆菌B.枯草芽孢杆菌C.酿酒酵母D.链霉菌答案C解析酿酒酵母属于真菌，为真核微生物；大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和链霉菌均为原核微生物。3.在分批发酵过程中，菌体生长速率最快的时期是：A.延迟期B.对数生长期C.稳定期D.衰亡期答案B4.发酵液中溶氧浓度通常用下列哪个参数表示？A.CODB.BODC.DOD.TOC答案C解析DO即溶解氧（DissolvedOxygen），是发酵过程中重要的在线监测参数。5.下列哪项不是发酵培养基中常用的碳源？A.葡萄糖B.蔗糖C.淀粉D.硫酸铵答案D解析硫酸铵是常用的无机氮源，不属于碳源。6.灭菌过程中，杀灭微生物的速率符合：A.零级反应动力学B.一级反应动力学C.二级反应动力学D.米氏方程答案B解析湿热灭菌时微生物死亡一般符合一级反应动力学，即N=7.下列哪种发酵产品属于次级代谢产物？A.乙醇B.乳酸C.青霉素D.谷氨酸答案C解析青霉素是青霉在稳定期合成的次级代谢产物；乙醇、乳酸、谷氨酸一般为初级代谢产物。8.发酵罐中常用消泡方法不包括：A.机械消泡B.化学消泡剂C.提高搅拌转速D.降低罐压答案D解析降低罐压不能有效消除泡沫，反而可能引起溶氧下降或染菌风险。9.谷氨酸发酵生产中，控制细胞膜通透性的关键因素是：A.溶氧水平B.生物素亚适量C.高浓度葡萄糖D.高浓度磷酸盐答案B解析生物素亚适量可使谷氨酸产生菌细胞膜磷脂合成受限，膜通透性增加，有利于谷氨酸向胞外分泌。10.连续发酵达到稳态时，下列哪个参数保持恒定？A.菌体浓度B.搅拌转速C.通气量D.消泡剂添加量答案A解析连续发酵稳态时，发酵液中的菌体浓度、底物浓度和产物浓度保持相对恒定。二、填空题（每空1分，共10分）1.发酵过程控制的物理参数主要包括温度、罐压、搅拌转速和______。答案通气量2.Monod方程表达式为______。答案μ解析式中μ为比生长速率，μmax为最大比生长速率，S为限制性底物浓度，K3.常用的湿热灭菌条件为______℃、30分钟。答案121解析即0.1MPa饱和蒸汽灭菌30min。4.发酵生产中用于调节pH的碱性物质常用______或氨水。答案氢氧化钠5.发酵液下游处理的第一步通常是固液分离，常用的方法有过滤和______。答案离心6.啤酒发酵的主要原料是麦芽、水、啤酒花和______。答案酵母7.青霉素发酵采用的补料方式主要是补加______和苯乙酸前体。答案葡萄糖8.发酵过程中，溶解氧浓度低于______值时，菌体代谢可能受到抑制。答案临界氧浓度9.淀粉质原料在糖化前需先经过______处理，使淀粉糊化。答案蒸煮10.发酵罐实罐灭菌时，罐内空气需通过______排出以保证灭菌温度均匀。答案排气阀三、判断题（每题1分，共10分）1.所有微生物发酵都需要氧气。答案错误解析厌氧发酵如丙酮丁醇发酵、酒精发酵不需要氧气。2.分批发酵中，稳定期菌体数量不再增加，但次级代谢产物可能大量合成。答案正确3.发酵罐的搅拌器既可以混合物料，又可以提高溶氧传递效率。答案正确4.培养基灭菌温度越高、时间越长越好。答案错误解析过度灭菌会破坏营养成分，如葡萄糖与氨基酸发生美拉德反应，降低发酵产率。5.连续发酵不易发生菌种退化。答案错误解析连续发酵周期长，菌种易发生退化、变异，也易染菌。6.发酵过程中泡沫过多会影响通气效果，增加染菌风险。答案正确7.λ噬菌体感染是谷氨酸发酵生产中常见的噬菌体污染问题。答案错误解析λ噬菌体主要侵染大肠杆菌，谷氨酸发酵中常见的是谷氨酸棒杆菌噬菌体。8.微生物发酵产物的分离纯化通常占生产成本的较大比例。答案正确9.发酵液中的溶解氧可以用极谱型溶氧电极在线测量。答案正确10.提高罐压可以无限提高发酵液中的溶氧浓度。答案错误解析提高罐压可增加氧分压从而提高溶氧，但过高的罐压会抑制微生物代谢，并增加CO₂溶解量，影响菌体生长。四、名词解释（每题4分，共20分）1.发酵工程答案发酵工程是利用微生物或离体酶的特定功能，通过现代工程技术手段规模化生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是生物工程的重要组成部分。2.次级代谢产物答案次级代谢产物是微生物在生长稳定期或衰亡期合成的、与其基本生命活动无直接关系的代谢产物，如抗生素、色素、毒素等。3.补料分批发酵答案补料分批发酵又称半连续发酵，是在分批发酵过程中间歇或连续地补加一种或多种营养物质，但发酵结束前不排出产物的操作方式。它可以解除底物抑制、产物反馈抑制和葡萄糖效应。4.比生长速率答案比生长速率μ表示单位菌体质量在单位时间内的菌体增量，定义式为μ=1X⋅d5.临界溶氧浓度答案临界溶氧浓度是指微生物呼吸不受影响时的最低溶解氧浓度。当发酵液中DO低于该值时，菌体比耗氧速率下降，代谢可能受抑制。五、简答题（每题6分，共18分）1.简述发酵培养基设计应遵循的基本原则。答案(1)营养成分满足微生物生长和产物合成的需要；(2)原料来源广泛、价格低廉、质量稳定；(3)碳氮比适当，利于目标产物积累；(4)物理性质良好，如黏度、渗透压适合发酵设备与工艺；(5)尽量减少副产物生成，便于后续分离提取。2.简述分批发酵过程中溶解氧变化的一般规律及其原因。答案(1)延迟期：菌体代谢缓慢，耗氧低，DO相对较高；(2)对数生长期：菌体快速生长，耗氧速率急剧增加，DO迅速下降至最低值；(3)稳定期：菌体生长趋缓，耗氧与供氧达到相对平衡，DO可维持在一定水平或缓慢回升；(4)衰亡期：菌体自溶、耗氧下降，DO逐渐回升。3.简述发酵过程中污染杂菌的主要原因及防控措施。答案原因：(1)菌种带菌；(2)培养基灭菌不彻底；(3)设备、管道、阀门存在死角或泄漏；(4)空气过滤系统失效；(5)接种、取样等无菌操作不当。防控措施：(1)严格进行空罐灭菌和实罐灭菌；(2)定期检查空气过滤器并保证空气无菌；(3)保持设备密封性，消除死角；(4)接种、取样严格无菌操作；(5)加强车间环境消毒与管理。六、论述与计算题（第1题10分，第2题12分，共22分）1.试论述温度对发酵过程的影响，以及在发酵生产中温度控制的策略。答案温度对发酵过程的影响主要表现在以下几个方面：(1)影响酶活性。微生物代谢中的每一步生化反应均由酶催化，温度直接影响酶的催化速率，超过最适温度后酶逐步变性失活。(2)影响菌体生长与产物合成。同一菌种的最适生长温度和最适产物合成温度往往不同。例如青霉素产生菌的最适生长温度为30℃，而青霉素合成的最适温度为20-25℃。(3)影响发酵液理化性质。温度变化会改变发酵液的黏度、溶氧系数、氧饱和浓度、基质传质效率等，从而间接影响发酵进程。(4)影响代谢方向。温度变化可能改变菌体代谢途径和产物组成，例如发酵温度偏高可促进副产物的生成。(5)影响批次稳定性与经济性。温度过高或波动过大可能降低产量，并增加冷却能耗。生产中常采用的温度控制策略包括：(1)分段变温控制。在菌体生长期采用最适生长温度，在产物合成期切换为最适产物合成温度。例如谷氨酸发酵先控制在32-34℃促生长，中期降温至34-37℃促产酸。(2)恒定温度控制。设定某一折中温度，适用于最适生长温度和产物合成温度相近的工艺。(3)动态温度优化。依据在线监测参数，如DO、CER、产酸速率等，对温度进行实时微调，实现发酵过程优化。(4)严格控温并防止局部过热。合理设计冷却系统、蛇管或夹套换热面积，保证温度均匀稳定。2.某企业采用补料分批发酵生产重组蛋白。已知发酵初期接种后菌体干重浓度X0=0.5(1)假设该阶段为指数生长，试推导并求出补料开始时刻的菌体浓度。(2)若补料阶段采用恒速补加葡萄糖，补料液浓度为SF=500 g答案(1)指数生长期菌体浓度满足：d分离变量并积分：X得：ln即：X代入X0=0.5 gX所以补料开始时刻的菌体浓度约为1.66 解析：指数增长模型是分批对数期最常用的描述方式，关键是正确进行分离变量积分，并注