專升本生物工程2025年發(fā)酵工程知識測試試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題1分，共20分。下列每小題備選答案中，只有一個是符合題意的，請將正確選項的代表字母填在題干后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均不得分。）1.發(fā)酵工程研究的核心對象是（）。A.發(fā)酵產(chǎn)品的市場銷售B.發(fā)酵設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計C.發(fā)酵微生物的代謝活動D.發(fā)酵產(chǎn)物的分離純化2.下列哪種微生物通常不作為工業(yè)發(fā)酵的菌種？（）A.釀酒酵母（Saccharomycescerevisiae）B.青霉菌（Penicilliumchrysogenum）C.乳酸桿菌（Lactobacillus）D.大腸桿菌（Escherichiacoli）3.在微生物培養(yǎng)基中，提供微生物生長所需碳源和能源的物質(zhì)通常是（）。A.無機鹽B.水分C.糖類D.生長因子4.發(fā)酵培養(yǎng)基中氮源的主要作用是（）。A.提供能量B.構(gòu)成細胞結(jié)構(gòu)C.維持pH穩(wěn)定D.促進氧化還原反應(yīng)5.滅菌是指殺死物體上所有微生物的方法，不包括（）。A.芽孢B.真菌菌絲體C.細菌營養(yǎng)細胞D.病毒6.適用于高溫、高壓滅菌，且能承受劇烈攪拌的發(fā)酵罐是（）。A.全自動發(fā)酵罐B.罐體采用不銹鋼材質(zhì)的發(fā)酵罐C.罐體具有夾套的發(fā)酵罐D(zhuǎn).罐體采用搪瓷內(nèi)壁的發(fā)酵罐7.發(fā)酵過程中，溶解氧是影響好氧微生物生長和代謝產(chǎn)物合成的重要因素，其供應(yīng)主要依靠（）。A.空氣吹入B.攪拌槳葉C.氣體噴射D.以上都是8.在發(fā)酵過程中，維持培養(yǎng)液pH穩(wěn)定通常需要加入（）。A.調(diào)節(jié)劑（如酸或堿）B.去離子水C.消泡劑D.氧化劑9.發(fā)酵過程中，溫度過高或過低都會影響微生物的生長和發(fā)酵效率，其最適宜溫度范圍通常在（）。A.0-20℃B.20-40℃C.40-60℃D.60-80℃10.發(fā)酵過程中產(chǎn)生的泡沫會阻礙氣體交換和熱量傳遞，常用（）方法進行控制。A.調(diào)整培養(yǎng)基配方B.改變通氣量C.加入消泡劑D.增大攪拌速度11.從混雜的微生物中篩選出具有優(yōu)良發(fā)酵性能的生產(chǎn)菌株，通常采用的方法是（）。A.直接從發(fā)酵產(chǎn)品中分離B.利用選擇培養(yǎng)基C.通過基因工程改造D.以上都是12.發(fā)酵工程中，將目標產(chǎn)物從發(fā)酵液中分離出來的過程稱為（）。A.發(fā)酵B.原料預(yù)處理C.下游工程D.菌種保藏13.下列哪種屬于初級代謝產(chǎn)物？（）A.酒精B.青霉素C.色素D.核酸14.發(fā)酵過程中，通過調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)速率來控制微生物生長和代謝途徑的方法稱為（）。A.補料分批培養(yǎng)B.連續(xù)培養(yǎng)C.固體培養(yǎng)D.間歇培養(yǎng)15.在某些次級代謝產(chǎn)物發(fā)酵中，產(chǎn)物合成常在生長階段后期出現(xiàn)，這種現(xiàn)象稱為（）。A.同化作用B.異化作用C.培養(yǎng)期遲滯D.需要期16.下列關(guān)于發(fā)酵罐攪拌作用的敘述，錯誤的是（）。A.混合培養(yǎng)液，保證營養(yǎng)均勻B.增加溶解氧C.幫助散熱，防止局部過熱D.直接提供微生物生長所需的能量17.適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，能夠連續(xù)進行發(fā)酵過程的技術(shù)是（）。A.固體發(fā)酵B.液體發(fā)酵C.連續(xù)培養(yǎng)D.逐批式培養(yǎng)18.在發(fā)酵工程中，對發(fā)酵過程進行監(jiān)測和控制的重要參數(shù)包括（）。A.溫度、pH、溶氧B.菌體濃度、底物濃度C.發(fā)酵時間、產(chǎn)率D.以上都是19.利用基因工程技術(shù)改良發(fā)酵菌種，主要目的是（）。A.提高產(chǎn)率B.降低生產(chǎn)成本C.增強抗逆性D.以上都是20.發(fā)酵工程涉及的學(xué)科領(lǐng)域非常廣泛，不包括（）。A.微生物學(xué)B.化學(xué)工程C.食品科學(xué)D.天文學(xué)二、填空題（每空1分，共20分。請將正確答案填在題干橫線上。）1.發(fā)酵工程是利用微生物或其__________的特定功能，為人類生產(chǎn)__________的綜合性技術(shù)。2.培養(yǎng)基按成分可分為簡單培養(yǎng)基、__________培養(yǎng)基和__________培養(yǎng)基。3.發(fā)酵罐的滅菌通常在__________壓力和__________溫度下進行。4.好氧微生物進行有氧呼吸需要消耗氧氣，同時產(chǎn)生__________，這對維持發(fā)酵罐內(nèi)氣體平衡至關(guān)重要。5.發(fā)酵過程中，攪拌的主要目的是強化__________傳遞和__________傳遞。6.消泡劑的作用是__________，防止泡沫過多影響發(fā)酵。7.篩選優(yōu)良發(fā)酵菌種的基本原則是__________、__________和__________。8.產(chǎn)物分離純化的目的是__________和__________。9.次級代謝產(chǎn)物通常是在微生物生長的__________階段才開始大量合成。10.固體發(fā)酵是指微生物在__________上進行的發(fā)酵過程。11.為了防止雜菌污染，發(fā)酵過程必須采取嚴格的__________措施。12.補料分批培養(yǎng)是一種介于__________培養(yǎng)和__________培養(yǎng)之間的一種培養(yǎng)方式。13.微生物生長所需的碳源除了提供__________外，還提供__________。14.發(fā)酵過程中，pH的劇烈波動會對微生物的生長和代謝產(chǎn)生__________影響。15.利用生物反應(yīng)器進行發(fā)酵，可以實現(xiàn)對發(fā)酵過程的__________和__________。16.基因工程在發(fā)酵工程中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在__________菌株和__________菌株的構(gòu)建上。三、名詞解釋（每小題2分，共10分。請給出下列名詞的準確定義。）1.發(fā)酵工程2.選擇培養(yǎng)基3.攪拌4.下游工程5.次級代謝產(chǎn)物四、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述培養(yǎng)基滅菌常用的方法及其原理。2.發(fā)酵過程中，為什么要控制溶解氧？主要有哪些方法可以增加溶解氧？3.簡述影響發(fā)酵過程的主要環(huán)境因素及其作用。4.與液體發(fā)酵相比，固體發(fā)酵有哪些優(yōu)缺點？五、論述題（10分。請就以下問題展開論述。）簡述發(fā)酵工程在現(xiàn)代生物工業(yè)中的重要地位和作用，并舉例說明其在醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域的應(yīng)用。試卷答案一、選擇題1.C解析：發(fā)酵工程的核心是研究微生物的代謝活動及其調(diào)控，以實現(xiàn)目標產(chǎn)物的高效生產(chǎn)。2.A解析：釀酒酵母主要用于釀酒和面包制作；青霉菌可產(chǎn)生抗生素；乳酸桿菌用于發(fā)酵乳制品；大腸桿菌是常用的基因工程宿主菌，但通常不作為傳統(tǒng)意義上的發(fā)酵菌種。3.C解析：糖類是微生物最常用的碳源和能源物質(zhì)。4.B解析：氮源主要用于合成細胞的各種含氮結(jié)構(gòu)，如蛋白質(zhì)、核酸等。5.D解析：滅菌是指殺死所有微生物，包括芽孢、營養(yǎng)細胞、真菌菌絲體，但通常指殺滅有生命活動的微生物，病毒是否被滅活取決于條件。6.B解析：不銹鋼材質(zhì)具有耐腐蝕、耐高壓、耐高溫和耐磨損等優(yōu)點，適合高溫高壓滅菌和劇烈攪拌。7.D解析：溶解氧主要通過空氣吹入、攪拌槳葉的攪拌和氣體噴射等方式供應(yīng)。8.A解析：發(fā)酵過程中需要加入酸或堿等調(diào)節(jié)劑來維持pH穩(wěn)定。9.B解析：大多數(shù)工業(yè)發(fā)酵微生物的最適生長溫度在20-40℃之間。10.C解析：消泡劑是專門用于破壞泡沫使其消失的物質(zhì)。11.B解析：選擇培養(yǎng)基通過特定成分的選擇性抑制非目標微生物，促進目標微生物生長，從而實現(xiàn)篩選。12.C解析：下游工程是指將目標產(chǎn)物從發(fā)酵液中分離、純化并制成成品的過程。13.A解析：初級代謝產(chǎn)物是微生物生長所必需的代謝產(chǎn)物，如氨基酸、核苷酸、酒精等。14.A解析：補料分批培養(yǎng)通過分批補充限制性營養(yǎng)物質(zhì)，控制微生物生長和代謝進程。15.D解析：需要期是指微生物生長到一定階段后才開始合成次級代謝產(chǎn)物的時期。16.D解析：攪拌主要提供混合動力，不直接提供微生物生長所需能量，能量主要來自底物氧化。17.C解析：連續(xù)培養(yǎng)是原料不斷進入，產(chǎn)品不斷流出的培養(yǎng)方式，可實現(xiàn)發(fā)酵過程的連續(xù)化。18.D解析：發(fā)酵過程需要監(jiān)測和控制溫度、pH、溶氧、菌體濃度、底物濃度、發(fā)酵時間、產(chǎn)率等多個參數(shù)。19.D解析：基因工程改良菌種可以提升產(chǎn)率、降低成本、增強抗逆性等。20.D解析：發(fā)酵工程涉及微生物學(xué)、化學(xué)工程、生物化學(xué)、遺傳育種、食品科學(xué)等多個學(xué)科，與天文學(xué)無關(guān)。二、填空題1.代謝；產(chǎn)品解析：發(fā)酵工程利用微生物的代謝功能生產(chǎn)產(chǎn)品。2.復(fù)合；天然解析：培養(yǎng)基按成分分為簡單（成分單一）、復(fù)合（成分多種）和天然（利用天然物質(zhì)）三類。3.絕對；高溫解析：高壓蒸汽滅菌通常在絕對壓力121kPa（1.05kg/cm2）和高溫100℃下進行。4.CO2解析：好氧呼吸消耗氧氣產(chǎn)生二氧化碳。5.熱量；物質(zhì)解析：攪拌強化了發(fā)酵液中的熱量和物質(zhì)傳遞。6.破碎解析：消泡劑的作用是破壞已形成的泡沫。7.高產(chǎn)；優(yōu)質(zhì)；抗逆性強解析：篩選菌種的基本原則是要求其產(chǎn)量高、品質(zhì)好、對環(huán)境條件適應(yīng)性強。8.濃縮；純化解析：下游工程的目的是將目標產(chǎn)物濃縮并去除雜質(zhì)，達到純化要求。9.生長后期解析：次級代謝產(chǎn)物的合成通常發(fā)生在微生物生長進入穩(wěn)定期或衰亡期。10.固體基質(zhì)解析：固體發(fā)酵是在固體基質(zhì)上進行的發(fā)酵。11.無菌解析：為防止雜菌污染，發(fā)酵過程必須嚴格無菌操作。12.逐批式；連續(xù)解析：補料分批培養(yǎng)介于逐批式培養(yǎng)（分批補料）和連續(xù)培養(yǎng)（無補料）之間。13.能量；碳骨架解析：碳源既是微生物的能源，也為合成細胞物質(zhì)提供碳骨架。14.惡劣解析：pH劇烈波動會對微生物生長和代謝產(chǎn)生惡劣影響。15.自動化；控制解析：生物反應(yīng)器可以實現(xiàn)對發(fā)酵過程的自動化監(jiān)測和控制。16.耐高濃度底物；高產(chǎn)目標產(chǎn)物解析：基因工程可構(gòu)建耐高濃度底物脅迫和高產(chǎn)目標產(chǎn)物的菌株。三、名詞解釋1.發(fā)酵工程：是指利用微生物或其酶的特定功能，在適宜的條件下，通過生物反應(yīng)器進行大規(guī)模培養(yǎng)，以獲得大量代謝產(chǎn)物或利用微生物特定功能為人類生產(chǎn)服務(wù)的綜合性技術(shù)。2.選擇培養(yǎng)基：是一種根據(jù)特定微生物的營養(yǎng)要求或?qū)δ承┗瘜W(xué)物質(zhì)的抗性而設(shè)計的培養(yǎng)基，能夠抑制非目標微生物的生長，促進目標微生物的選擇性繁殖。3.攪拌：在發(fā)酵罐中，通過攪拌器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生能量，使發(fā)酵液混合均勻，強化傳質(zhì)傳熱，提高溶解氧供應(yīng)和散熱效率。4.下游工程：是指將發(fā)酵液中目標產(chǎn)物分離、純化，并進一步加工制成最終產(chǎn)品的所有單元操作和技術(shù)過程的總稱。5.次級代謝產(chǎn)物：是指微生物在生長到一定階段（通常是穩(wěn)定期或衰亡期）才開始產(chǎn)生，不直接參與細胞生長和繁殖，但對微生物生存有利或具有特殊生理功能的代謝產(chǎn)物。四、簡答題1.簡述培養(yǎng)基滅菌常用的方法及其原理。答：常用的滅菌方法有：*高溫蒸汽滅菌法：利用高壓蒸汽（通常121℃，1.05kg/cm2）高溫短時處理，原理是高溫能使微生物的蛋白質(zhì)變性失活，細胞膜破壞，DNA降解。*熱空氣滅菌法：利用高溫干熱空氣（通常160-180℃，2小時）處理，原理是高溫干熱能使微生物的蛋白質(zhì)和酶變性，細胞結(jié)構(gòu)破壞。*間歇滅菌法：對于含有不易被熱破壞物質(zhì)（如淀粉、明膠）的培養(yǎng)基，先常壓蒸汽加熱滅菌（如60-80℃，1小時），冷卻后放氣，再高壓蒸汽滅菌，重復(fù)2-3次，原理是逐步破壞復(fù)雜成分，最終達到滅菌目的。*離心過濾：利用離心力將微生物從液體中分離出來，常用于對熱敏感的培養(yǎng)基或維持細胞活性的場合，原理是利用顆粒大小和密度差異進行分離。2.發(fā)酵過程中，為什么要控制溶解氧？主要有哪些方法可以增加溶解氧？答：控制溶解氧至關(guān)重要，因為：*好氧微生物進行有氧呼吸合成ATP，需要氧氣作為最終電子受體，提供能量。*溶解氧影響微生物的代謝途徑選擇，低氧可能導(dǎo)致無氧發(fā)酵產(chǎn)生副產(chǎn)物。*溶解氧影響細胞膜系統(tǒng)的功能，如電子傳遞鏈。*溶解氧不足會限制好氧微生物的生長。增加溶解氧的主要方法有：*強制通入無菌空氣：通過空氣泵將無菌空氣泵入發(fā)酵罐底部，利用氣液接觸面積和攪拌產(chǎn)生的上升流增加氧的溶解。*攪拌強化傳質(zhì)：通過攪拌器旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋流和湍流，增大氣液接觸面積，加速氧的溶解和傳遞。*采用高效氣液接觸設(shè)備：如增加噴嘴數(shù)量、改變噴嘴類型或采用特殊設(shè)計的發(fā)酵罐（如塔式發(fā)酵罐）。*降低發(fā)酵液粘度：適當調(diào)節(jié)培養(yǎng)基成分或控制溫度可以降低粘度，有利于傳質(zhì)。3.簡述影響發(fā)酵過程的主要環(huán)境因素及其作用。答：主要環(huán)境因素及其作用：*溫度：影響酶的活性，過高或過低都會降低酶活和代謝速率，甚至導(dǎo)致死亡。需嚴格控制在其最適范圍內(nèi)。*pH：影響酶的構(gòu)象和活性，以及微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。需通過添加酸堿緩沖物質(zhì)進行控制，維持在最適pH范圍。*溶解氧：好氧微生物生長和代謝必需，影響能量產(chǎn)生和代謝途徑。通過通氣和攪拌控制。*營養(yǎng)物質(zhì)：包括碳源、氮源、無機鹽、生長因子等，是微生物生長和合成產(chǎn)物的物質(zhì)基礎(chǔ)。需按比例配制并適時補充（補料）。*攪拌：促進混合，保證營養(yǎng)均勻，強化傳質(zhì)傳熱，提高溶解氧供應(yīng)和散熱效率。*壓力：主要影響溶解氧的溶解度，對好氧發(fā)酵有一定影響。*初始接種量：影響發(fā)酵啟動速度和染菌風(fēng)險。*培養(yǎng)時間：不同階段微生物生長狀態(tài)和代謝產(chǎn)物不同。4.與液體發(fā)酵相比，固體發(fā)酵有哪些優(yōu)缺點？答：固體發(fā)酵的優(yōu)缺點：*優(yōu)點：*原材料來源廣泛，成本較低，易于利用農(nóng)業(yè)廢棄物等。*設(shè)備簡單，投資小，操作管理相對容易。*可利用自然能源（如光照、溫度），能耗低。*產(chǎn)物易與基質(zhì)分離，后處理相對簡單。*對某些酶的分泌有利。*缺點：*傳質(zhì)傳熱效率低，易產(chǎn)生局部濃度和溫度梯度，導(dǎo)致發(fā)酵不均勻。*微生物生長速度較慢，發(fā)酵周期較長。*純種維持困難，易受雜菌污染。*產(chǎn)物分離純化難度較大，尤其當產(chǎn)物在基質(zhì)中分布不均時。*難以實現(xiàn)連續(xù)化和自動化控制。五、論述題簡述發(fā)酵工程在現(xiàn)代生物工業(yè)中的重要地位和作用，并舉例說明其在醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域的應(yīng)用。答：發(fā)酵工程在現(xiàn)代生物工業(yè)中占據(jù)著極其重要的地位和作用，它是利用微生物或其酶的特定功能，通過生物反應(yīng)器進行大規(guī)模培養(yǎng)，以獲取有用產(chǎn)品或提供服務(wù)的核心技術(shù)之一。其重要地位和作用體現(xiàn)在：1.提供豐富的產(chǎn)品種類：發(fā)酵工程能夠生產(chǎn)多種人類必需或具有重要價值的產(chǎn)品，包括抗生素、氨基酸、維