2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——微生物發(fā)酵技術(shù)在食品添加劑制造中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在括號內(nèi)）1.下列哪種微生物通常不用于生產(chǎn)檸檬酸？()A.黑曲霉(Aspergillusniger)B.乳酸菌(Lactobacillus)C.假絲酵母(Candidautilis)D.釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)2.微生物發(fā)酵過程中，溶氧不足通常會抑制哪種代謝途徑的進(jìn)行？()A.有氧呼吸B.無氧發(fā)酵（如酒精發(fā)酵）C.發(fā)酵產(chǎn)物合成D.微生物生長3.下列哪種食品添加劑主要通過微生物轉(zhuǎn)化玉米中的淀粉生產(chǎn)？()A.乳酸B.乙酸C.谷氨酸D.丙酮酸4.在谷氨酸發(fā)酵過程中，為了提高谷氨酸得率，常采取的措施之一是()。A.限制氮源供應(yīng)B.提高培養(yǎng)基中糖濃度C.維持中性偏堿的pH環(huán)境D.在發(fā)酵中期通入大量空氣5.從發(fā)酵液中提取目標(biāo)產(chǎn)物時，下列哪種方法主要利用了不同物質(zhì)在水中溶解度的差異？()A.萃取B.過濾C.蒸餾D.電滲析6.下列哪種維生素常通過微生物發(fā)酵法生產(chǎn)？()A.維生素CB.維生素DC.生物素D.維生素A7.下列關(guān)于分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵的說法，正確的是()。A.分批發(fā)酵操作簡單，但培養(yǎng)基利用率低B.連續(xù)發(fā)酵設(shè)備復(fù)雜，但不易染菌C.分批發(fā)酵適用于產(chǎn)物易被微生物分解的情況D.連續(xù)發(fā)酵中，微生物種群結(jié)構(gòu)保持不變8.紅曲色素的生產(chǎn)主要利用哪種微生物？()A.乳酸菌B.釀酒酵母C.紅曲霉(Monascuspurpureus)D.黑曲霉9.影響微生物生長和代謝產(chǎn)物合成的最關(guān)鍵環(huán)境因素通常是()。A.溫度B.pHC.溶氧D.以上都是10.代謝工程通過什么手段來改造微生物，使其能更高效地生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物？()A.篩選天然高產(chǎn)菌株B.優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基C.調(diào)控發(fā)酵過程參數(shù)D.修飾微生物的代謝網(wǎng)絡(luò)二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.微生物發(fā)酵生產(chǎn)食品添加劑的主要優(yōu)勢包括原料來源廣、生產(chǎn)條件溫和、生產(chǎn)過程環(huán)境友好等。與化學(xué)合成法相比，其突出的優(yōu)點是__________和__________。2.構(gòu)成微生物細(xì)胞的基本物質(zhì)包括水、碳源、氮源、無機(jī)鹽和__________。3.在檸檬酸發(fā)酵中，為了抑制雜菌生長，常在培養(yǎng)基中添加__________。4.發(fā)酵過程中，維持適宜的__________和__________是保證微生物正常生長和產(chǎn)物合成的重要因素。5.從黑曲霉發(fā)酵液中提取檸檬酸，常用的分離純化方法是__________和__________。6.某些氨基酸（如賴氨酸）的生產(chǎn)需要特定的前體物質(zhì)，例如賴氨酸的生產(chǎn)常需要補(bǔ)充__________。7.生物轉(zhuǎn)化是指利用微生物或酶對底物進(jìn)行__________或__________，以獲得有用產(chǎn)物或改善現(xiàn)有產(chǎn)物品質(zhì)的過程。8.酶制劑在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛，例如，用于生產(chǎn)酸奶的__________就是一種由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的酶。9.在連續(xù)發(fā)酵中，為了維持穩(wěn)定的發(fā)酵狀態(tài)，進(jìn)料速率必須與__________速率相匹配。10.利用基因工程手段，可以將外源高效合成目標(biāo)產(chǎn)物的基因?qū)氲轿⑸镏?，從而獲得高產(chǎn)菌株，這一技術(shù)被稱為__________。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述影響微生物生長速率的主要環(huán)境因素及其作用。2.簡述從發(fā)酵液中分離提取目標(biāo)有機(jī)酸（如檸檬酸）的一般步驟。3.與化學(xué)合成法相比，簡述微生物發(fā)酵法生產(chǎn)食品添加劑的主要優(yōu)缺點。4.簡述生物素是如何通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)的。四、論述題（每小題10分，共30分）1.論述提高微生物發(fā)酵液中目標(biāo)產(chǎn)物（如氨基酸）得率的途徑。2.結(jié)合實例，論述現(xiàn)代生物技術(shù)（如基因工程、代謝工程）在微生物發(fā)酵生產(chǎn)食品添加劑中的應(yīng)用及其意義。3.試述在食品添加劑的微生物發(fā)酵生產(chǎn)過程中，如何控制染菌風(fēng)險，并說明常用的染菌控制措施。試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在括號內(nèi)）1.B*解析：乳酸菌主要進(jìn)行乳酸發(fā)酵，不用于大規(guī)模生產(chǎn)檸檬酸。檸檬酸主要由黑曲霉、假絲酵母等生產(chǎn)。2.A*解析：有氧呼吸是大多數(shù)微生物獲取能量的主要方式，需要氧氣提供電子最終受體。溶氧不足會阻斷有氧呼吸，迫使微生物轉(zhuǎn)向效率較低的無氧代謝途徑，從而影響生長和目標(biāo)產(chǎn)物的合成。3.C*解析：谷氨酸主要通過微生物（如谷氨酸棒桿菌）發(fā)酵玉米等淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)。淀粉是玉米的主要成分。4.A*解析：在谷氨酸發(fā)酵中，限制氮源供應(yīng)（特別是抑制天冬氨酸的合成）可以按照反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，使碳源得到有效利用，從而促進(jìn)谷氨酸的積累。5.A*解析：萃取是利用目標(biāo)產(chǎn)物在不同溶劑中溶解度的差異，將其從水相（發(fā)酵液）轉(zhuǎn)移到有機(jī)相（萃取劑）中，實現(xiàn)分離純化的過程。6.C*解析：生物素是重要的B族維生素，可以通過微生物（如某些酵母菌、霉菌）發(fā)酵生產(chǎn)。維生素C、維生素D、維生素A主要來源是植物或動物，或通過化學(xué)合成。7.A*解析：分批發(fā)酵操作簡單、設(shè)備要求低，但培養(yǎng)基中底物不能得到有效利用，且發(fā)酵周期相對較短。連續(xù)發(fā)酵培養(yǎng)基利用率高、生產(chǎn)周期長，但操作復(fù)雜、易染菌、系統(tǒng)穩(wěn)定性要求高。8.C*解析：紅曲色素是由紅曲霉（Monascuspurpureus）產(chǎn)生的天然色素，常用于食品著色。9.D*解析：溫度、pH、溶氧等環(huán)境因素都會深刻影響微生物的酶活性、生長速率和代謝方向，它們是相互關(guān)聯(lián)且共同起關(guān)鍵作用的。10.D*解析：代謝工程的核心是人為修飾微生物的基因組或代謝途徑，打破原有的平衡，優(yōu)化代謝流向，以高效生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物。二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.成本低，效率高*解析：與化學(xué)合成相比，微生物發(fā)酵法通常條件溫和、能耗較低、環(huán)境友好，且能生產(chǎn)化學(xué)合成難以得到的復(fù)雜產(chǎn)物，具有更高的整體效率和經(jīng)濟(jì)性。2.生長因子*解析：生長因子如維生素、氨基酸、輔酶等，雖然需求量少，但對微生物的生長至關(guān)重要。3.環(huán)氧乙烷*解析：環(huán)氧乙烷是一種廣譜殺菌劑，加入培養(yǎng)基中可以有效抑制雜菌污染。4.溫度，pH*解析：溫度和pH是微生物生長和代謝最敏感的環(huán)境因素，需要精確控制。5.萃取，結(jié)晶*解析：檸檬酸等水溶性有機(jī)酸常用有機(jī)溶劑萃取富集，然后通過結(jié)晶方法進(jìn)行純化。6.乙酰輔酶A*解析：乙酰輔酶A是生物合成賴氨酸等某些氨基酸的重要前體。7.降解，轉(zhuǎn)化*解析：生物轉(zhuǎn)化包括對現(xiàn)有底物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾（降解或轉(zhuǎn)化）以獲得新物質(zhì)的過程。8.淀粉酶*解析：淀粉酶能夠水解淀粉為小分子糖，是酸奶發(fā)酵前期糖化的關(guān)鍵酶，常由米曲霉等微生物產(chǎn)生。9.出料*解析：連續(xù)發(fā)酵要求進(jìn)料速率與培養(yǎng)液從發(fā)酵罐中流出（出料）的速率相等，以維持系統(tǒng)體積和菌體濃度的穩(wěn)定。10.代謝工程*解析：通過基因工程手段改造微生物代謝途徑以提高目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)量，屬于代謝工程的范疇。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述影響微生物生長速率的主要環(huán)境因素及其作用。*解析：主要環(huán)境因素包括營養(yǎng)物質(zhì)（碳源、氮源、生長因子等）、溫度、pH、溶氧、水分活度等。營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生長的基礎(chǔ)；溫度影響酶活性和代謝速率，有最適范圍；pH影響酶和細(xì)胞膜的穩(wěn)定性；溶氧是好氧微生物獲取能量的必需條件；水分活度影響物質(zhì)擴(kuò)散和代謝活動。這些因素共同決定微生物的生長速率。2.簡述從發(fā)酵液中分離提取目標(biāo)有機(jī)酸（如檸檬酸）的一般步驟。*解析：一般步驟包括：①預(yù)處理（如滅活酶活性、去除部分雜質(zhì)）；②萃?。ɡ糜袡C(jī)溶劑萃取檸檬酸，提高濃度，與水溶性雜質(zhì)分離）；③中和與結(jié)晶（調(diào)節(jié)pH使檸檬酸沉淀，控制溫度和晶種誘導(dǎo)，獲得晶體）；④洗滌（去除母液中的雜質(zhì)，洗滌晶體）；⑤干燥（如烘干或冷凍干燥，得到最終產(chǎn)品）。3.與化學(xué)合成法相比，簡述微生物發(fā)酵法生產(chǎn)食品添加劑的主要優(yōu)缺點。*解析：優(yōu)點：①原料來源廣泛且廉價（如農(nóng)副產(chǎn)品）；②生產(chǎn)條件溫和，能耗低，環(huán)境友好；③能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜或化學(xué)合成困難的食品添加劑；④工藝相對簡單，易控制。缺點：①產(chǎn)品純化步驟可能較多，成本較高；②發(fā)酵周期相對較長；③產(chǎn)品得率和穩(wěn)定性可能受多種因素影響；④易受雜菌污染。4.簡述生物素是如何通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)的。*解析：生物素主要通過微生物（如乳酸菌、醋酸鈣不動桿菌、某些酵母菌）發(fā)酵特定底物（如葡萄糖、糖蜜）生產(chǎn)。微生物利用底物通過代謝途徑（如丙二酰輔酶A途徑或甲羥戊酸途徑）合成生物素，隨后分泌到發(fā)酵液中，可通過萃取、純化等步驟獲得產(chǎn)品。四、論述題（每小題10分，共30分）1.論述提高微生物發(fā)酵液中目標(biāo)產(chǎn)物（如氨基酸）得率的途徑。*解析：提高氨基酸得率可以從多個方面入手：①菌種選育與改造：篩選高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)的菌株，或利用基因工程、代謝工程改造菌株，使其代謝流向更傾向于目標(biāo)氨基酸的合成。②優(yōu)化發(fā)酵條件：精確控制溫度、pH、溶氧等，使其始終處于最適狀態(tài)；優(yōu)化培養(yǎng)基組成，特別是碳氮源比例和前體物質(zhì)供應(yīng)。③過程控制：采用合適的發(fā)酵方式（如分批、連續(xù)、補(bǔ)料分批），及時去除副產(chǎn)物或通過反饋抑制機(jī)制促進(jìn)目標(biāo)產(chǎn)物積累。④減少代謝消耗：通過調(diào)控代謝途徑或添加抑制劑，減少能量和前體物質(zhì)的無效消耗。⑤改善分離純化工藝：減少目標(biāo)產(chǎn)物在提取過程中的損失，提高回收率。2.結(jié)合實例，論述現(xiàn)代生物技術(shù)（如基因工程、代謝工程）在微生物發(fā)酵生產(chǎn)食品添加劑中的應(yīng)用及其意義。*解析：現(xiàn)代生物技術(shù)極大地推動了微生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?；蚬こ掏ㄟ^克隆外源基因并導(dǎo)入微生物，使其獲得新的代謝能力。例如，將編碼植酸酶的基因轉(zhuǎn)入玉米等作物中，生產(chǎn)低植酸飼料；將編碼某些維生素的基因轉(zhuǎn)入微生物中實現(xiàn)高效生產(chǎn)。代謝工程則是在基因工程基礎(chǔ)上，系統(tǒng)性地對微生物的代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修飾和優(yōu)化。例如，通過敲除或過量表達(dá)關(guān)鍵酶基因，改變代謝流分布，提高目標(biāo)產(chǎn)物（如賴氨酸、蘇氨酸、檸檬酸、有機(jī)酸）的產(chǎn)量。合成生物學(xué)則更進(jìn)一步，旨在構(gòu)建具有全新功能的人工生物系統(tǒng)或重新設(shè)計現(xiàn)有微生物。例如，設(shè)計微生物工廠生產(chǎn)生物基化學(xué)品或藥物。這些技術(shù)的應(yīng)用意義重大：①顯著提高了目標(biāo)食品添加劑的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率；②使得生產(chǎn)成本降低；③使得微生物能夠生產(chǎn)化學(xué)合成難以或無法獲得的復(fù)雜結(jié)構(gòu)食品添加劑；④推動了綠色生物制造的發(fā)展，減少了對環(huán)境的壓力。3.試述在食品添加劑的微生物發(fā)酵生產(chǎn)過程中，如何控制染菌風(fēng)險，并說明常用的染菌控制措施。*解析：控制染菌風(fēng)險對于保證發(fā)酵成功至關(guān)重要。染菌會導(dǎo)致發(fā)酵失敗、產(chǎn)物被分解、雜菌污染產(chǎn)品等?？刂拼胧┴灤┌l(fā)酵全過程：①菌種保藏與篩選：使用純凈、優(yōu)良的菌種母種和工作種，確保種源純正。②培養(yǎng)基制備與滅菌：嚴(yán)格按規(guī)程配制培養(yǎng)基，確保所有組分溶解均勻；采用高壓蒸汽滅菌等方法徹底殺滅培養(yǎng)基中的雜菌。③發(fā)酵設(shè)備