2025年发酵生物技术专业笔试试卷及答案

2025年发酵生物技术专业笔试试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.发酵工业中最常用的微生物营养类型是（）A.光能自养型B.化能异养型C.化能自养型D.光能异养型答案B解析绝大多数工业发酵微生物（如细菌、酵母菌、霉菌）均为化能异养型，以有机物作为碳源和能源。2.下列哪种微生物常用于柠檬酸发酵生产？（）A.枯草芽孢杆菌B.黑曲霉C.啤酒酵母D.大肠杆菌答案B解析黑曲霉（Aspergillusniger）是柠檬酸工业发酵的经典菌种，产酸率高且发酵条件易于控制。3.发酵过程中，pH下降通常表明（）A.氮源被大量利用B.碳源被大量利用并产生有机酸C.溶解氧浓度升高D.菌体进入衰亡期答案B解析微生物代谢碳水化合物产生有机酸（如乳酸、乙酸、柠檬酸），使发酵液pH下降。4.连续发酵与分批发酵相比，最主要的优点是（）A.设备投资更低B.可长期维持指数生长阶段，提高设备利用率C.杂菌污染风险更低D.产物浓度更高答案B解析连续发酵中微生物持续处于对数生长期，细胞浓度和产物生成速率稳定，设备利用率高，但染菌风险和菌种退化风险较大。5.青霉素发酵生产采用的方式是（）A.连续发酵B.分批补料发酵C.固态发酵D.同步发酵答案B解析青霉素发酵中，葡萄糖过量会抑制产青霉素酰基转移酶，故采用分批补料方式控制底物浓度，延长抗生素合成期。6.下列哪一项不属于发酵下游加工（分离纯化）的操作单元？（）A.离心分离B.膜过滤C.离子交换层析D.无菌空气制备答案D解析无菌空气制备属于发酵上游工程的组成部分，服务于通风发酵的气体供应；其余选项均为下游分离纯化工序。7.发酵培养基中，玉米浆的主要作用是（）A.碳源B.消泡剂C.天然氮源及生长因子D.缓冲剂答案C解析玉米浆富含氨基酸、维生素和微量元素，是青霉素、链霉素等抗生素发酵中常用的天然有机氮源。8.在机械搅拌通风发酵罐中，保证气液传质效果的关键部件是（）A.夹套B.搅拌叶轮与挡板C.消泡器D.空气分布管单独作用答案B解析搅拌叶轮将通入的空气打碎成细小气泡，挡板改善罐内流型，二者协同作用显著提高体积溶氧系数kL9.固定化细胞发酵技术最突出的优势是（）A.菌体浓度一定低于游离发酵B.可实现高密度培养和连续操作，便于产物分离C.不需要无菌操作D.完全消除传质阻力答案B解析固定化使细胞在载体内高密度聚集，可反复或连续使用，且产物与催化剂（细胞）易于分离；但固定化颗粒内部存在传质阻力。10.代谢工程中，对目标代谢途径进行改造时，常用到的主要技术手段不包括（）A.基因敲除B.基因过表达C.启动子工程D.化学诱变剂随机处理答案D解析化学诱变随机处理属于传统诱变育种手段，改造方向不确定；代谢工程强调对已知代谢途径的定向、精准改造。二、多项选择题（每题2分，共10分）1.下列哪些因素会影响发酵过程中的溶氧浓度？（）A.通气量B.搅拌转速C.罐压D.发酵液黏度答案ABCD解析提高通气量、搅拌转速和罐压均可增大氧的传质推动力或传质系数；发酵液黏度增大则增大液膜阻力，降低kL2.关于分批发酵，下列说法正确的有（）A.在整个发酵过程中既不补料也不放料B.菌体生长一般经历延迟期、对数期、稳定期和衰亡期C.发酵结束时一次性放罐D.产物合成速率始终与菌体生长速率正相关答案ABC解析分批发酵中营养物一次性投入、产物一次性放罐，菌体生长呈现典型的四阶段。产物合成可分为生长偶联型、部分生长偶联型和非生长偶联型，故D错误。3.常用的发酵工业无菌灭菌方法包括（）A.湿热灭菌B.干热灭菌C.辐射灭菌D.化学药剂灭菌答案ABCD解析工业上根据对象不同（培养基、空气、设备等）选择不同的灭菌手段：培养基多用湿热灭菌，金属器械可用于热或化学法，空气常用过滤除菌，部分设备可用辐射或化学药剂处理。4.在发酵过程中，泡沫过多可能带来哪些危害？（）A.导致染菌概率上升B.降低发酵罐有效装液量C.引起产物酶失活D.阻碍CO₂排出答案ABCD解析泡沫上升逸出罐外易造成逃液，增大染菌风险；泡沫占据罐内空间，降低有效装液量；大量稳定泡沫还会影响气体交换，使代谢产生的CO₂积聚，且部分剪切力敏感的酶或产物易在泡沫界面失活。5.下列关于基因工程菌发酵生产外源蛋白的表述，正确的有（）A.常采用诱导型启动子实现生长与产物的阶段分离B.质粒稳定性是影响产量稳定性的关键因素C.大肠杆菌表达系统可将外源蛋白分泌到胞外，通常无需破碎细胞D.包涵体的形成有利于保护蛋白免受蛋白酶降解答案ABD解析大肠杆菌系统外源蛋白多以胞内不溶性包涵体形式存在，虽有利于减少蛋白酶降解和保护细胞，但需经变复性处理；并非通常直接分泌到胞外，因此C错误。ABD均是对基因工程菌发酵特征的正确描述。三、判断题（每题1分，共10分）1.发酵工业中所用的菌种在使用前必须进行纯化和性能确认。答案正确2.在好氧发酵中，溶解氧浓度越高，对微生物生长越有利。答案错误解析过高的溶氧浓度（如超过临界氧浓度）不会再促进生长，反而可能引发氧中毒或氧化损伤，应控制在适宜范围内。3.补料分批发酵可以缓解底物抑制和代谢阻遏效应。答案正确4.种子罐的级数越多，越有利于降低染菌风险。答案错误解析种子罐级数越多，繁殖周期和操作环节越多，染菌概率反而相应增加；在满足接种量要求的前提下应尽量减少级数。5.发酵终点的判断仅以产物浓度达到最高为准，无需考虑成本因素。答案错误解析发酵终点需综合权衡产物浓度、过滤收率、后续提取成本及动力消耗等，总成本最低点往往不是产物浓度最高点。6.酵母菌既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧发酵，因而被称为兼性厌氧微生物。答案正确7.采用固定化技术后，发酵过程中可以完全忽略杂菌污染的防控。答案错误解析固定化不能代替无菌操作。高密度细胞体系一旦染菌，后果更为严重，仍须严格执行染菌防控措施。8.抗生素属于微生物的次级代谢产物，一般在菌体生长对数期大量合成。答案错误解析次级代谢产物通常在稳定期（即对数期末期至稳定期）合成，与菌体生长不同步。9.工业发酵中常用的黑曲霉和米曲霉均属于真核微生物。答案正确10.发酵罐灭菌时，必须先通入蒸汽将罐内空气彻底排净，再升压至规定温度。答案正确解析若罐内残留空气，会导致蒸汽分压不足、温度达不到灭菌要求，因此必须排净空气后再升压保温。四、填空题（每空1分，共20分）1.发酵工程的三个核心组成部分是____、__和____。答案优良菌种；发酵工艺；下游加工（后处理）2.微生物典型的生长曲线包括____、__、__和____四个阶段。答案延迟期（调整期）；对数期（指数期）；稳定期；衰亡期3.培养基中常用的碳源主要有____、__等，常用的无机氮源主要有__、____等。答案葡萄糖；蔗糖（淀粉、糖蜜等，任填两种即可）；硫酸铵；尿素（硝酸铵、氨水等，任填两种即可）4.高压蒸汽灭菌常用条件是____℃、____min。答案121；20～305.发酵罐的溶氧传质方程可以表示为：dCdt=K答案饱和溶解氧浓度（与气相氧分压平衡时的溶解氧浓度）；体积溶氧传质系数6.乳酸发酵属于典型的____厌氧发酵，常用的生产菌种为____。答案厌氧（同型）；乳酸菌（乳酸乳球菌、德氏乳杆菌等）7.基因工程菌发酵时，常使用IPTG诱导，其原理是解除______对目标基因转录的阻遏作用。答案lac阻遏蛋白（乳糖操纵子阻遏蛋白）五、名词解释（每题4分，共20分）1.分批发酵答案将灭菌后的培养基一次性投入发酵罐，接种后在适宜条件下培养，发酵过程中不再补加或取出发酵液（除调节pH、消泡等少量添加外），待发酵结束后一次性放罐的发酵方式。2.次级代谢产物答案微生物在稳定期合成的一类与该菌生长繁殖无明显关系的代谢产物，其合成通常受营养条件、诱导物和反馈调节等严格控制，抗生素、色素、生物碱等均属于次级代谢产物。3.临界溶氧浓度答案不影响微生物呼吸比耗氧速率（OUR）的最低溶解氧浓度，即当溶解氧浓度低于此值时，微生物的呼吸速率随溶氧下降而下降；高于此值时，呼吸速率不随溶氧升高而变化。4.体积溶氧传质系数（KL答案表示发酵罐中氧从气相转移到液相的总体传质能力的参数，KL为液膜传质系数，a5.代谢工程答案利用重组DNA技术对细胞的代谢途径和代谢网络进行定向改造，以实现提高目标产物产量、拓宽底物利用范围、引入新代谢途径或改善细胞性能等目的的学科。六、简答题（共20分）1.（5分）简述发酵培养基设计的基本原则。答案（1）根据菌种营养需求，满足微生物生长和产物合成的碳源、氮源、无机盐、生长因子和水等基本营养要求；（2）根据代谢调控机制，合理配比碳氮比（C/N），避免底物抑制和分解代谢物阻遏；（3）原料来源广泛、价格低廉，且供应稳定；（4）尽量有利于下游分离纯化，避免引入难去除的杂质；（5）考虑发酵工艺条件，如pH缓冲能力、渗透压、灭菌稳定性等。2.（5分）简述发酵过程中温度控制的依据。答案（1）菌种的最适生长温度；（2）目标产物合成的最适温度（两者往往不一致，需权衡选择）；（3）温度影响酶活性和代谢途径，进而影响产物合成速率和产率；（4）温度影响发酵液的物理性质（如溶氧、黏度），间接影响传质效果；（5）实际生产中应根据菌种特性、发酵阶段和能耗成本综合确定控温策略。3.（5分）什么是染菌？简述发酵过程中防治杂菌污染的主要措施。答案染菌指发酵系统中侵入并繁殖了非目的微生物，导致产量下降、产物变质或发酵失败的现象。主要防治措施：（1）保证菌种纯度和种子无污染；（2）培养基、空气、设备和管道严格灭菌；（3）维持罐压为正压，防止外界空气倒灌；（4）确保搅拌轴封、阀门和法兰等密封可靠；（5）合理使用消泡剂，减少泡沫逃液导致的污染风险；（6）加强发酵过程的无菌监测和定期镜检。4.（5分）简述发酵过程中pH变化的原因及常用调节手段。答案原因：糖类代谢产生有机酸使pH下降；蛋白质和氨基酸分解代谢产生氨使pH上升；无机盐的利用（如NH（1）在培养基中添加缓冲盐（如磷酸盐、碳酸钙）；（2）流加酸（如H2（3）通过调节碳源（补糖）或氮源（补氨水、尿素）比例进行代谢调节；（4）选用代谢产酸或产碱特性不同的碳氮源搭配原料。七、综合应用题（10分）1.某企业采用50m³机械搅拌通风发酵罐进行谷氨酸分批补料发酵，生产过程中多次出现产酸率低于预期的问题。请从菌种、培养基、发酵工艺、设备与操作四个方面，分析可能导致产酸率降低的因素，并针对每一方面提出相应的解决措施。答案（1）菌种方面因素：菌种退化或杂菌污染，导致产酸能力下降。措施：定期进行菌种纯化和性能验证；建立严格的斜面、种子罐逐级扩大培养的无菌操作规程；通过单菌落分离和摇瓶复筛，淘汰退化菌株；必要时进行原生质体融合或基因工程改造，提高菌株产酸能力。（2）培养基方面因素：碳氮比失调、生物素浓度不当（谷氨酸产生菌需要生物素限量，过量则丧失产酸能力）；原料批次差异导致营养不均衡。措施：根据菌种特性优化碳氮比，控制生物素亚适量浓度；对原料进行批次检测，稳定成分；适当添加金属离子（如Mg2+（3）发酵工艺方面因素：溶氧不足或供氧过度、温度偏离最适产酸温度、pH控制不当、补糖时机与补料量不合理。措施：通过调整搅拌转速、通气量和罐压，维持溶氧在临界值以上；将温度控制在谷氨酸合成的