2025年考研生物工程發(fā)酵技術(shù)測(cè)試試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.用于培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基通常需要額外補(bǔ)充的是：(A)碳源和氮源(B)磷源和硫源(C)無(wú)機(jī)鹽和生長(zhǎng)因子(D)氨基酸和維生素2.在發(fā)酵過程中，維持最適宜pH范圍對(duì)于酶活性和代謝途徑至關(guān)重要。以下哪種調(diào)節(jié)方式最為常用且有效？(A)通過培養(yǎng)基初始pH值的精確控制(B)利用微生物自身代謝產(chǎn)物的緩沖能力(C)通過不斷補(bǔ)充強(qiáng)酸或強(qiáng)堿來(lái)即時(shí)調(diào)整(D)引入能夠分泌外源酸堿的輔助菌種3.熱力滅菌法中，最常用于發(fā)酵罐及附件滅菌的是：(A)間歇滅菌法（高壓蒸汽滅菌）(B)巴氏消毒法(C)閃蒸滅菌法(D)離心滅菌法4.下列關(guān)于生物反應(yīng)器的描述，錯(cuò)誤的是：(A)發(fā)酵罐屬于一種典型的生物反應(yīng)器(B)生物反應(yīng)器的主要功能是提供微生物生長(zhǎng)繁殖和代謝所需的微環(huán)境(C)所有生物反應(yīng)器都必須進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌處理(D)生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)需要考慮傳質(zhì)、傳熱、攪拌和混合等因素5.在分批補(bǔ)料（Fed-batch）發(fā)酵中，與連續(xù)培養(yǎng)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)通常不包括：(A)更高的底物利用率(B)更容易控制代謝流向(C)可以獲得更高的細(xì)胞濃度(D)操作簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的進(jìn)料系統(tǒng)6.限制性酶切位點(diǎn)是指：(A)DNA上容易發(fā)生斷裂的區(qū)域(B)特定限制性內(nèi)切酶能夠識(shí)別和切割的DNA序列(C)線粒體DNA上的特殊基因(D)運(yùn)載體上用于連接外源DNA的粘性末端7.在固定化酶或細(xì)胞技術(shù)中，以下哪種方法通常不會(huì)導(dǎo)致酶或細(xì)胞活力的顯著降低？(A)使用交聯(lián)劑進(jìn)行包埋(B)采用吸附法固定(C)將細(xì)胞包埋在半固態(tài)載體中(D)酶或細(xì)胞被包埋/吸附后失水嚴(yán)重8.影響發(fā)酵罐中氧氣傳遞效率的最主要因素是：(A)氣體流量(B)攪拌轉(zhuǎn)速(C)氧分壓(D)微生物耗氧率9.當(dāng)發(fā)酵液粘度顯著升高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致：(A)攪拌功率消耗增加(B)傳質(zhì)效率降低(C)熱量傳遞阻力增大(D)以上都是10.下列哪種發(fā)酵產(chǎn)物通常需要通過萃取或吸附等物理化學(xué)方法進(jìn)行分離？(A)某些氣體產(chǎn)物（如CO2）(B)水溶性色素(C)不溶性細(xì)胞體(D)固體培養(yǎng)基殘?jiān)⑻羁疹}（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線處）1.發(fā)酵過程通常需要嚴(yán)格的______控制，以防止雜菌污染影響產(chǎn)物質(zhì)量和發(fā)酵效率。2.培養(yǎng)基的______是指培養(yǎng)基加入微生物后，能在一定時(shí)間內(nèi)維持微生物正常生長(zhǎng)的最小濃度。3.在發(fā)酵工程中，傳質(zhì)通常指氧氣、二氧化碳等氣體以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物在______和______之間的轉(zhuǎn)移過程。4.根據(jù)操作方式不同，微生物培養(yǎng)可分為分批培養(yǎng)、______、______和連續(xù)培養(yǎng)四種主要類型。5.用于固定化酶或細(xì)胞的載體材料應(yīng)具備______、______、______和一定的機(jī)械強(qiáng)度等特性。6.生物反應(yīng)器中，通過調(diào)節(jié)攪拌速度和通氣量可以改變液相中的______和______，從而影響傳質(zhì)和傳熱效果。7.發(fā)酵過程中，pH值的變化往往與微生物的______代謝和______代謝密切相關(guān)。三、名詞解釋（每題3分，共12分。請(qǐng)給出簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確的定義）1.營(yíng)養(yǎng)缺陷型（Nutritionalmutant）2.分批補(bǔ)料發(fā)酵（Fed-batchfermentation）3.無(wú)菌操作（Asepticoperation）4.生物反應(yīng)器（Bioreactor）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題）1.簡(jiǎn)述培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的基本原則。2.列舉并簡(jiǎn)述至少三種常用的滅菌方法及其原理。3.簡(jiǎn)述發(fā)酵過程中影響攪拌效果的主要因素及其作用。4.簡(jiǎn)述代謝工程在發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用目標(biāo)。五、論述題（10分。請(qǐng)結(jié)合具體實(shí)例或原理，深入闡述下列問題）試述發(fā)酵過程中無(wú)菌保障體系建立的重要性，并簡(jiǎn)述其主要措施及其相互關(guān)系。試卷答案一、選擇題1.(C)2.(A)3.(C)4.(C)5.(D)6.(B)7.(B)8.(B)9.(D)10.(B)二、填空題1.無(wú)菌2.最小營(yíng)養(yǎng)3.微生物群體；培養(yǎng)基液相4.連續(xù)流培養(yǎng)；流加培養(yǎng)（或補(bǔ)料培養(yǎng)）5.多孔性；生物相容性；穩(wěn)定性6.攪拌液速；混合程度（或液相循環(huán)）7.有機(jī)；無(wú)機(jī)三、名詞解釋1.營(yíng)養(yǎng)缺陷型：指因基因突變導(dǎo)致無(wú)法合成某種必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（如氨基酸、維生素等）的微生物菌株。2.分批補(bǔ)料發(fā)酵：指在分批培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，在發(fā)酵過程中向培養(yǎng)液中按一定方式逐步補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基（通常不含細(xì)胞）的發(fā)酵方式。3.無(wú)菌操作：指在嚴(yán)格控制的條件下，防止一切外來(lái)微生物侵入操作區(qū)域和培養(yǎng)基的技術(shù)措施，是保證發(fā)酵成功的關(guān)鍵。4.生物反應(yīng)器：指為微生物或酶提供適宜的生長(zhǎng)或催化環(huán)境，并通過人為控制條件（如溫度、pH、通氣、攪拌等）以優(yōu)化生物過程、高效獲得目標(biāo)產(chǎn)物的專用設(shè)備或系統(tǒng)。四、簡(jiǎn)答題1.培養(yǎng)基設(shè)計(jì)原則：*營(yíng)養(yǎng)全面、適宜：滿足微生物生長(zhǎng)和代謝所需的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，種類和比例恰當(dāng)。*理化性質(zhì)適宜：pH、滲透壓、氧氣需求等適應(yīng)微生物生長(zhǎng)要求。*經(jīng)濟(jì)合理：原料來(lái)源廣、價(jià)格低廉、易于滅菌，成本經(jīng)濟(jì)。*穩(wěn)定可靠：配方固定，性質(zhì)穩(wěn)定，重現(xiàn)性好。*針對(duì)性：根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物和生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。2.常用滅菌方法及其原理：*高壓蒸汽滅菌（巴氏消毒法變種）：利用高溫高壓蒸汽的強(qiáng)大熱能破壞微生物的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)和核酸，使其死亡。原理是高溫和蒸汽壓導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞。*干熱滅菌：利用高溫干熱空氣（如160-180°C，2小時(shí)）使微生物死亡。原理是干熱使蛋白質(zhì)變性、細(xì)胞膜脂質(zhì)氧化、核酸降解。*離子輻射滅菌：利用γ射線、X射線或電子束等電離輻射，破壞微生物的DNA和RNA結(jié)構(gòu)，使其失去繁殖能力。原理是電離輻射打斷DNA鏈、形成DNA損傷。3.影響攪拌效果的主要因素及其作用：*攪拌轉(zhuǎn)速：是影響攪拌效果最直接的參數(shù)。轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的軸向流和徑向流越強(qiáng)，液相混合越快越均勻，但能耗也越大。*攪拌槳形式：不同的槳形式（如渦輪槳、錨式槳、推進(jìn)式槳）具有不同的混合特性和適用范圍。渦輪槳混合效果好，但易產(chǎn)生剪切力；錨式槳適用于高粘度液體。*發(fā)酵罐幾何形狀：罐體直徑、高度、擋板設(shè)置等都會(huì)影響流體流動(dòng)和混合效率。擋板可增加湍流，強(qiáng)化徑向混合，但也會(huì)增加攪拌功率消耗。*罐內(nèi)附件：如擋板、導(dǎo)流筒等的設(shè)計(jì)影響流體流型。*轉(zhuǎn)子直徑與罐徑比：影響功率消耗和混合效果。4.代謝工程在發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用目標(biāo)：*提高產(chǎn)物的產(chǎn)量和濃度：通過基因改造或調(diào)控，強(qiáng)化目標(biāo)代謝途徑，降低副產(chǎn)物途徑的代謝flux，從而提高目標(biāo)產(chǎn)物合成速率和最終積累量。*改變產(chǎn)物的種類或結(jié)構(gòu)：通過引入新基因或改造現(xiàn)有基因，使微生物能夠產(chǎn)生原本不產(chǎn)生或結(jié)構(gòu)不同的有用物質(zhì)，如生產(chǎn)手性藥物、新型聚合物等。*降低生產(chǎn)成本：通過優(yōu)化代謝網(wǎng)絡(luò)，減少高成本中間代謝物的消耗，或利用廉價(jià)、非傳統(tǒng)原料進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。*提高發(fā)酵過程的穩(wěn)定性：改造菌株對(duì)環(huán)境脅迫（如高溫、高濃度底物）的耐受性，延長(zhǎng)穩(wěn)定發(fā)酵周期。*實(shí)現(xiàn)特定功能：使微生物產(chǎn)生具有特定生物活性的蛋白質(zhì)或多糖等。五、論述題發(fā)酵過程中無(wú)菌保障體系建立的重要性及其主要措施：無(wú)菌保障體系是確保發(fā)酵過程不受外來(lái)微生物污染，從而保證發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定的根本措施。其重要性體現(xiàn)在：*保證產(chǎn)品純度與質(zhì)量：污染會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品被雜菌代謝物污染，失去活性或產(chǎn)生毒性，影響藥效、食品風(fēng)味等。*確保發(fā)酵過程穩(wěn)定：雜菌競(jìng)爭(zhēng)會(huì)消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，改變代謝環(huán)境，導(dǎo)致目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)量下降，甚至使發(fā)酵過程失敗。*符合法規(guī)要求：許多發(fā)酵產(chǎn)品（特別是醫(yī)藥、食品）對(duì)純度有嚴(yán)格規(guī)定，無(wú)菌生產(chǎn)是法規(guī)的強(qiáng)制性要求。*提高經(jīng)濟(jì)效益：避免因污染導(dǎo)致發(fā)酵失敗、產(chǎn)品報(bào)廢或降級(jí)造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。主要措施及其相互關(guān)系：無(wú)菌保障體系是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及從原料到成品的全過程，主要措施包括：1.嚴(yán)格的環(huán)境控制：保持生產(chǎn)車間、無(wú)菌室等區(qū)域的潔凈度（如達(dá)到百級(jí)或千級(jí)），通過空氣凈化、壓差控制、空氣過濾（初效、中效、高效過濾器）等措施防止空氣污染。這是基礎(chǔ)，為后續(xù)操作提供潔凈環(huán)境。2.原料與輔料的無(wú)菌處理：對(duì)培養(yǎng)基成分（尤其是水、糖、維生素等易被污染的物料）進(jìn)行徹底滅菌（如過濾除菌或滅菌罐處理）。確保進(jìn)入發(fā)酵罐的物料無(wú)菌是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。3.設(shè)備與器皿的無(wú)菌處理：發(fā)酵罐、培養(yǎng)基配制罐、管路、接種工具、取樣器等所有接觸發(fā)酵液的設(shè)備器皿必須徹底清洗和滅菌（常用高壓蒸汽滅菌），并確保操作過程中不被污染。4.嚴(yán)格的操作無(wú)菌技術(shù)：在無(wú)菌條件下進(jìn)行培養(yǎng)基配制、分裝、滅菌、接種、取樣、補(bǔ)料等所有操作。關(guān)鍵在于減少暴露時(shí)間、防止空氣擾動(dòng)（如使用超凈工作臺(tái)、酒精燈火焰滅菌）、穿戴無(wú)菌操作服和