發(fā)酵工程測(cè)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種方法不屬于微生物菌種的定向選育技術(shù)？A.紫外線(xiàn)誘變育種B.原生質(zhì)體融合技術(shù)C.基因工程育種D.自然選育2.發(fā)酵培養(yǎng)基中，玉米漿主要提供的營(yíng)養(yǎng)成分是？A.碳源B.氮源C.生長(zhǎng)因子D.無(wú)機(jī)鹽3.以下發(fā)酵類(lèi)型中，微生物生長(zhǎng)與產(chǎn)物合成同步性最好的是？A.分批發(fā)酵B.補(bǔ)料分批發(fā)酵C.連續(xù)發(fā)酵D.半連續(xù)發(fā)酵4.高壓蒸汽滅菌時(shí)，若培養(yǎng)基體積為500mL，通常需要的滅菌條件是？A.100℃，30分鐘B.115℃，20分鐘C.121℃，20分鐘D.132℃，5分鐘5.發(fā)酵過(guò)程中，溶氧濃度的控制不依賴(lài)于以下哪個(gè)因素？A.攪拌轉(zhuǎn)速B.通氣量C.培養(yǎng)基黏度D.發(fā)酵罐體積6.發(fā)酵液pH值調(diào)節(jié)時(shí)，若因代謝產(chǎn)酸導(dǎo)致pH下降，通常優(yōu)先添加的物質(zhì)是？A.鹽酸B.氫氧化鈉C.碳酸鈣D.氨水7.下列屬于次級(jí)代謝產(chǎn)物的是？A.酒精（乙醇）B.谷氨酸C.青霉素D.乳酸8.發(fā)酵過(guò)程中，機(jī)械消泡與化學(xué)消泡相比，最大的缺點(diǎn)是？A.成本高B.消泡效率低C.可能影響菌體生長(zhǎng)D.易導(dǎo)致染菌9.種子擴(kuò)大培養(yǎng)的主要目的是？A.獲得大量高活性的接種物B.降低培養(yǎng)基成本C.縮短發(fā)酵周期D.提高產(chǎn)物純度10.判斷發(fā)酵終點(diǎn)時(shí)，不需要考慮的指標(biāo)是？A.產(chǎn)物濃度B.菌體形態(tài)C.殘?zhí)呛緿.發(fā)酵罐壓力二、填空題（每空1分，共20分）1.高壓蒸汽滅菌的原理是利用______破壞微生物的蛋白質(zhì)和核酸，常用的滅菌條件為_(kāi)_____℃、______分鐘。2.葡萄糖效應(yīng)（Crabtree效應(yīng)）是指微生物在______存在時(shí)，優(yōu)先利用該碳源并抑制其他碳源代謝的現(xiàn)象。3.次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成通常發(fā)生在微生物生長(zhǎng)的______期，其合成與菌體生長(zhǎng)______（填“偶聯(lián)”或“非偶聯(lián)”）。4.發(fā)酵過(guò)程中，溶氧濃度的臨界值是指______的最低溶氧濃度，通常用______（單位）表示。5.空氣除菌的常用方法是______，其核心介質(zhì)是______，預(yù)處理步驟包括______、______和______。6.機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐的攪拌槳主要有______式和______式兩種，前者適用于______（填“高黏度”或“低黏度”）培養(yǎng)基。7.工業(yè)上生產(chǎn)α-淀粉酶常用的菌種是______，其發(fā)酵類(lèi)型多為_(kāi)_____（填“好氧”或“厭氧”）。8.檸檬酸發(fā)酵的主要碳源是______或______，生產(chǎn)菌種多為_(kāi)_____。三、判斷題（每題1分，共10分）1.誘變育種中，致死率越高，獲得正突變菌株的概率越高。（）2.天然培養(yǎng)基（如玉米粉、豆餅粉）成分復(fù)雜但營(yíng)養(yǎng)全面，適合工業(yè)大規(guī)模發(fā)酵。（）3.連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物濃度高、設(shè)備利用率高，但易染菌且操作復(fù)雜。（）4.發(fā)酵過(guò)程中，溶氧濃度越高越有利于菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成。（）5.pH值不僅影響酶的活性，還會(huì)改變細(xì)胞膜的透性，從而影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。（）6.次級(jí)代謝產(chǎn)物（如抗生素）的合成基因通常位于染色體上，而初級(jí)代謝產(chǎn)物的合成基因多位于質(zhì)粒。（）7.空氣預(yù)處理中，冷卻除水的主要目的是降低空氣濕度，防止過(guò)濾介質(zhì)受潮失效。（）8.種子罐的級(jí)數(shù)越多，越有利于控制接種量，但會(huì)增加染菌風(fēng)險(xiǎn)和成本。（）9.發(fā)酵終點(diǎn)的判斷只需關(guān)注產(chǎn)物濃度是否達(dá)到最大值，無(wú)需考慮菌體自溶等因素。（）10.膜分離技術(shù)（如微濾、超濾）可用于發(fā)酵液的澄清和濃縮，其原理是利用膜的選擇性透過(guò)性。（）四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述菌種選育的主要方法及其原理。2.設(shè)計(jì)發(fā)酵培養(yǎng)基時(shí)需遵循哪些原則？請(qǐng)舉例說(shuō)明碳源和氮源的選擇依據(jù)。3.比較分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵的特點(diǎn)（從操作方式、產(chǎn)物濃度、染菌風(fēng)險(xiǎn)、適用場(chǎng)景等方面分析）。4.發(fā)酵過(guò)程中溶氧不足可能由哪些原因引起？可采取哪些措施提高溶氧濃度？5.發(fā)酵過(guò)程中染菌的常見(jiàn)檢測(cè)方法有哪些？如何預(yù)防染菌？五、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中，發(fā)酵液pH值從初始的7.0逐漸降至6.0，且產(chǎn)物合成速率顯著下降。請(qǐng)分析可能的原因，并提出具體的解決措施。2.青霉素（次級(jí)代謝產(chǎn)物）發(fā)酵過(guò)程中，若溶氧濃度持續(xù)低于臨界值（5%空氣飽和度），會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成哪些影響？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一套溶氧調(diào)控策略（需考慮設(shè)備、培養(yǎng)基、菌種等多方面因素）。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.D（自然選育無(wú)定向性）2.C（玉米漿富含氨基酸、維生素等生長(zhǎng)因子）3.A（分批發(fā)酵中菌體生長(zhǎng)與產(chǎn)物合成同步性高）4.C（500mL培養(yǎng)基需121℃滅菌20分鐘）5.D（溶氧控制與體積無(wú)關(guān)）6.D（氨水可中和酸且提供氮源）7.C（青霉素為次級(jí)代謝產(chǎn)物）8.B（機(jī)械消泡效率低于化學(xué)消泡）9.A（種子擴(kuò)大培養(yǎng)核心是獲得高活性接種物）10.D（發(fā)酵罐壓力非終點(diǎn)判斷指標(biāo)）二、填空題1.高溫高壓；121；20-302.葡萄糖3.穩(wěn)定；非偶聯(lián)4.維持菌體正常代謝；ppm（或mg/L）5.過(guò)濾除菌；玻璃纖維/活性炭；冷卻；除水；加熱6.渦輪；推進(jìn)；高黏度7.枯草芽孢桿菌；好氧8.薯干；玉米淀粉；黑曲霉三、判斷題1.×（致死率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致存活菌少，正突變概率未必提高）2.√（天然培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)全面且成本低）3.×（連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低）4.×（溶氧過(guò)高可能導(dǎo)致氧化損傷）5.√（pH影響酶活性和膜透性）6.×（次級(jí)代謝基因多位于質(zhì)粒）7.√（冷卻除水保護(hù)過(guò)濾介質(zhì)）8.√（級(jí)數(shù)多增加風(fēng)險(xiǎn)）9.×（需綜合考慮菌體自溶等）10.√（膜分離利用選擇性透過(guò)）四、簡(jiǎn)答題1.菌種選育方法及原理：（1）自然選育：利用微生物自發(fā)突變，篩選優(yōu)良菌株（無(wú)需人工干預(yù)，突變率低）；（2）誘變育種：通過(guò)物理（如紫外線(xiàn)）或化學(xué)（如亞硝基胍）因素誘導(dǎo)突變，擴(kuò)大變異范圍（提高突變率，但需大量篩選）；（3）原生質(zhì)體融合：去除細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體，通過(guò)PEG等誘導(dǎo)融合，實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)重組（打破種屬界限，定向性強(qiáng)）；（4）基因工程育種：通過(guò)重組DNA技術(shù)導(dǎo)入目的基因，構(gòu)建工程菌（定向改造，精準(zhǔn)性高）。2.培養(yǎng)基設(shè)計(jì)原則及碳氮源選擇：原則：①滿(mǎn)足菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的營(yíng)養(yǎng)需求；②成本低廉，來(lái)源穩(wěn)定；③pH和滲透壓適宜；④便于后續(xù)分離純化。碳源選擇：如酒精發(fā)酵選葡萄糖（易利用），檸檬酸發(fā)酵選淀粉（緩慢釋放葡萄糖，避免葡萄糖效應(yīng)）；氮源選擇：谷氨酸發(fā)酵用氨水（提供氮源并調(diào)節(jié)pH），青霉素發(fā)酵用玉米漿（提供生長(zhǎng)因子和氮源）。3.三種發(fā)酵類(lèi)型比較：-分批發(fā)酵：操作簡(jiǎn)單（一次性投料），產(chǎn)物濃度高，染菌風(fēng)險(xiǎn)低，適用于次級(jí)代謝產(chǎn)物（如青霉素）；-補(bǔ)料分批發(fā)酵：中期補(bǔ)加營(yíng)養(yǎng)，延長(zhǎng)產(chǎn)物合成期，平衡菌體生長(zhǎng)與產(chǎn)物積累，適用于需控制碳氮比的發(fā)酵（如氨基酸）；-連續(xù)發(fā)酵：連續(xù)進(jìn)料出料，設(shè)備利用率高，但產(chǎn)物濃度低、易染菌，適用于菌體生產(chǎn)（如單細(xì)胞蛋白）。4.溶氧不足原因及解決措施：原因：通氣量不足、攪拌轉(zhuǎn)速低、培養(yǎng)基黏度高（傳氧阻力大）、菌體密度過(guò)高（耗氧增加）。措施：提高通氣量（如增加空氣流量）、提高攪拌轉(zhuǎn)速（增強(qiáng)混合）、降低培養(yǎng)基黏度（如補(bǔ)加水分）、控制菌體濃度（如調(diào)整接種量）、使用富氧空氣（提高氧分壓）。5.染菌檢測(cè)與預(yù)防：檢測(cè)方法：①鏡檢（觀(guān)察菌體形態(tài)異常）；②pH異常波動(dòng)（染菌菌代謝產(chǎn)酸/堿）；③溶氧突然升高（雜菌消耗營(yíng)養(yǎng)，原菌死亡）；④產(chǎn)物濃度下降（雜菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)）。預(yù)防措施：①?lài)?yán)格滅菌（培養(yǎng)基、設(shè)備、空氣）；②規(guī)范操作（接種、取樣無(wú)菌）；③定期檢測(cè)（環(huán)境、種子無(wú)菌）；④使用抗噬菌體菌株（針對(duì)噬菌體污染）。五、綜合分析題1.谷氨酸發(fā)酵pH下降原因及解決：可能原因：①菌體代謝產(chǎn)酸（如乳酸、乙酸積累）；②氮源不足（無(wú)法中和代謝酸）；③菌種退化（產(chǎn)酸能力增強(qiáng)，產(chǎn)谷氨酸能力下降）；④溫度過(guò)高（加速酸代謝）。解決措施：①補(bǔ)加氨水或尿素（提供氮源并中和酸）；②檢測(cè)殘?zhí)呛浚籼荚催^(guò)量則減少葡萄糖補(bǔ)加；③鏡檢菌體形態(tài)，若退化則更換菌種；④降低發(fā)酵溫度至30-32℃（最適谷氨酸合成溫度）；⑤添加碳酸鈣（緩沖pH，但需避免影響后續(xù)提?。?。2.青霉素發(fā)酵溶氧不足影響及調(diào)控：影響：①菌體生長(zhǎng)受抑制（青霉素合成依賴(lài)旺盛代謝）；②次級(jí)代謝關(guān)鍵酶（如異青霉素N合成酶）活性下降；③可能誘導(dǎo)菌體轉(zhuǎn)向初級(jí)代謝（如產(chǎn)酸），降低青霉素產(chǎn)量；④溶氧過(guò)低可能導(dǎo)致菌體自溶，釋放蛋白酶破壞產(chǎn)物。調(diào)控策略：（1）設(shè)備層面：提高攪拌轉(zhuǎn)速（增加剪切力促進(jìn)傳氧）、增加通氣量（空氣流量從1vvm提升