2025年食品生物技術專業(yè)知識考試題(附答案)一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.以下關于CRISPR-Cas9系統(tǒng)在食品生物技術中應用的描述，正確的是（）。A.主要用于食品中微生物的快速檢測B.可實現(xiàn)食品相關微生物的精準基因編輯C.僅適用于植物性食品原料的品種改良D.無法在厭氧微生物中發(fā)揮作用2.發(fā)酵過程中，若檢測到發(fā)酵液pH持續(xù)下降且溶氧量異常升高，最可能的原因是（）。A.碳源不足導致微生物代謝轉向產酸B.氮源過量引發(fā)氨積累C.雜菌污染導致競爭性消耗營養(yǎng)D.攪拌轉速過高引起溶氧過度攝入3.以下屬于食品級安全宿主菌的是（）。A.大腸桿菌BL21（DE3）B.枯草芽孢桿菌168C.金黃色葡萄球菌ATCC25923D.沙門氏菌Typhimurium4.固定化酶與游離酶相比，優(yōu)勢不包括（）。A.重復利用率提高B.熱穩(wěn)定性增強C.底物特異性改變D.更易從反應體系中分離5.益生菌制劑的“活菌數(shù)”檢測通常采用（）。A.比濁法測定OD600值B.平板菌落計數(shù)法（PCA）C.流式細胞術檢測總菌數(shù)D.qPCR定量16SrRNA基因6.合成生物學中，“細胞工廠”構建的核心步驟是（）。A.篩選高產野生菌株B.設計并組裝人工代謝途徑C.優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基成分D.提高產物提取效率7.以下關于食品級酶制劑生產的描述，錯誤的是（）。A.需使用非致病微生物作為生產菌株B.發(fā)酵過程中需嚴格控制抗生素添加C.最終產品需通過急性毒性試驗（LD50）D.酶的純化過程可采用有機溶劑沉淀法8.超高壓處理（HPP）在食品生物技術中的主要應用是（）。A.促進微生物發(fā)酵產酶B.滅活致病菌同時保留營養(yǎng)成分C.誘導微生物發(fā)生基因突變D.加速淀粉的糊化過程9.植物基肉模擬動物肉質地的關鍵生物技術是（）。A.植物蛋白的定向酶解B.熱機械加工（TMP）形成纖維結構C.添加血紅素分子模擬肉香D.微生物發(fā)酵生產肌原纖維蛋白10.食品微生物代謝組學研究中，常用的檢測技術是（）。A.掃描電子顯微鏡（SEM）B.氣相色譜-質譜聯(lián)用（GC-MS）C.實時熒光定量PCR（qPCR）D.激光共聚焦顯微鏡（CLSM）11.以下不屬于食品生物安全風險的是（）。A.基因編輯作物的水平基因轉移B.發(fā)酵罐泄漏導致工程菌擴散C.益生菌制劑中雜菌的污染D.超高溫滅菌導致維生素損失12.酶法合成低聚果糖（FOS）的關鍵酶是（）。A.α-淀粉酶B.葡萄糖異構酶C.果糖基轉移酶D.纖維素酶13.發(fā)酵過程中，“補料分批發(fā)酵”（Fed-batch）的主要目的是（）。A.減少初始培養(yǎng)基滅菌時間B.避免底物抑制或產物反饋抑制C.提高發(fā)酵罐的空間利用率D.降低發(fā)酵液黏度便于攪拌14.以下關于食品用合成色素生物合成的描述，正確的是（）。A.紅曲色素可通過紅曲霉液體發(fā)酵生產B.番茄紅素只能從番茄中提取C.β-胡蘿卜素無法通過微生物發(fā)酵獲得D.合成梔子黃需使用基因工程大腸桿菌15.評價食品級生物防腐劑（如乳酸鏈球菌素）的關鍵指標是（）。A.對革蘭氏陰性菌的抑制效果B.在酸性條件下的穩(wěn)定性C.與其他防腐劑的協(xié)同作用D.對人體腸道菌群的影響二、填空題（每空1分，共20分）1.食品基因工程中，常用的植物轉化方法包括農桿菌介導法和__________。2.發(fā)酵過程中，溶解氧（DO）通?？刂圃陲柡蜐舛鹊腳_________（范圍）以平衡微生物生長與產物合成。3.酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、共價結合法和__________。4.益生菌發(fā)揮功能的前提是“活菌到達腸道”，需耐受胃酸（pH__________）和膽汁鹽（濃度約0.3%）的環(huán)境。5.合成生物學中，“標準化生物部件”的國際數(shù)據庫是__________。6.食品級微生物代謝產物的安全性評價需遵循__________原則（GRAS）。7.超高壓處理（HPP）的典型工藝參數(shù)為__________MPa、1-20分鐘。8.植物基肉的核心原料是__________，需通過熱機械加工形成類似肌肉的纖維結構。9.食品微生物組學研究中，16SrRNA基因測序主要用于分析__________，而宏基因組測序可解析功能基因。10.酶法改性淀粉時，常用的酶包括α-淀粉酶、__________和葡萄糖異構酶。11.發(fā)酵罐的“臨界溶氧濃度”是指微生物進行__________時所需的最低溶解氧濃度。12.食品級工程菌的構建需避免使用__________（如氨芐青霉素抗性基因），以防止抗性基因水平轉移。13.低聚半乳糖（GOS）的生產通常以乳糖為底物，利用__________催化轉半乳糖基反應。14.微生物油脂（單細胞油脂）的主要成分是__________，可替代動植物油脂用于食品工業(yè)。15.食品生物技術中，“代謝通量分析”（MFA）的核心是通過__________追蹤代謝物的流向。16.益生菌制劑的“貨架期”需保證在儲存條件下活菌數(shù)不低于__________CFU/g（或mL）。17.植物細胞培養(yǎng)生產次生代謝物（如人參皂苷）時，常用的生物反應器類型是__________。18.食品級酶制劑的純度要求通常以__________（如≥95%）和酶活（U/g）為指標。19.發(fā)酵過程中，“代謝副產物積累”（如乙酸、乙醇）會抑制微生物生長，可通過__________（如控制葡萄糖補加速率）緩解。20.食品生物安全的“風險評估”包括危害識別、__________、暴露評估和風險特征描述四個步驟。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述傳統(tǒng)發(fā)酵技術與現(xiàn)代發(fā)酵工程的主要區(qū)別。2.基因工程食品的安全評價需重點關注哪些方面？請列舉至少5項。3.請說明固定化酶在食品工業(yè)中的應用優(yōu)勢，并舉例2個具體應用場景。4.簡述益生菌制劑“耐消化性”評價的關鍵實驗步驟。5.合成生物學在食品原料生產中的應用已取得哪些突破？請舉例說明。四、論述題（每題15分，共30分）1.某企業(yè)擬開發(fā)一款高活性乳酸菌飲料，要求常溫下貨架期6個月且飲用后活菌數(shù)≥10^6CFU/mL。請設計技術方案（包括菌種篩選、加工工藝、包埋技術、儲存條件等）并說明原理。2.結合當前技術進展，論述食品生物技術在應對“糧食安全”與“營養(yǎng)健康”雙重挑戰(zhàn)中的作用。五、綜合應用題（20分）某食品廠采用枯草芽孢桿菌發(fā)酵生產納豆激酶（NK），但近期發(fā)酵產量顯著下降（僅為正常水平的40%）。經檢測，發(fā)酵液pH在對數(shù)期后快速升至8.5（正常為7.0-7.5），溶氧量（DO）在穩(wěn)定期低于10%（正常為20%-30%），且鏡檢發(fā)現(xiàn)部分菌體形態(tài)異常（出現(xiàn)空泡）。請分析可能的原因，并提出針對性解決方案。參考答案一、單項選擇題1.B2.C3.B4.C5.B6.B7.B8.B9.B10.B11.D12.C13.B14.A15.B二、填空題1.基因槍法（或粒子轟擊法）2.30%-50%3.交聯(lián)法4.1.5-3.55.iGEMRegistry6.一般認為安全7.400-6008.大豆分離蛋白（或豌豆蛋白）9.微生物群落組成10.糖化酶（或β-淀粉酶）11.好氧代謝12.抗生素抗性標記基因13.β-半乳糖苷酶14.三酰甘油（或甘油三酯）15.同位素標記16.10^617.氣升式反應器（或攪拌式反應器）18.蛋白質純度19.流加控制20.危害特征描述三、簡答題1.傳統(tǒng)發(fā)酵技術與現(xiàn)代發(fā)酵工程的主要區(qū)別：（1）菌種：傳統(tǒng)發(fā)酵依賴自然篩選或馴化的野生菌株，現(xiàn)代發(fā)酵采用基因工程菌（如敲除代謝支路、過表達關鍵酶）；（2）控制：傳統(tǒng)發(fā)酵通過經驗調節(jié)溫度、pH，現(xiàn)代發(fā)酵利用在線傳感器（如DO、pH、生物量）和計算機系統(tǒng)實現(xiàn)精準控制；（3）產物：傳統(tǒng)發(fā)酵產物單一（如酒精、醬油），現(xiàn)代發(fā)酵可生產高附加值產物（如功能肽、酶制劑）；（4）規(guī)模：傳統(tǒng)發(fā)酵以小批量為主，現(xiàn)代發(fā)酵采用大型發(fā)酵罐（100-500噸）實現(xiàn)工業(yè)化生產；（5）安全性：傳統(tǒng)發(fā)酵可能存在雜菌污染風險，現(xiàn)代發(fā)酵通過無菌操作和工程菌生物安全設計降低風險。2.基因工程食品的安全評價重點：（1）毒性：檢測外源基因表達產物（如蛋白）是否具有急性/慢性毒性；（2）致敏性：分析外源蛋白與已知過敏原的序列同源性及IgE結合能力；（3）營養(yǎng)成分：比較基因工程食品與傳統(tǒng)食品的主要營養(yǎng)物質（如蛋白質、脂肪、維生素）含量；（4）抗營養(yǎng)因子：評估是否因基因改造導致植酸、胰蛋白酶抑制劑等含量升高；（5）水平基因轉移：分析外源基因（如抗生素抗性基因）是否可能轉移至腸道微生物；（6）非預期效應：通過組學技術（轉錄組、代謝組）檢測未預測的代謝變化。3.固定化酶的應用優(yōu)勢及場景：優(yōu)勢：①重復使用（降低成本）；②穩(wěn)定性提高（熱、pH耐受性增強）；③易與產物分離（簡化下游工藝）；④可連續(xù)化生產（適合工業(yè)化）。應用場景：①高果糖漿生產（固定化葡萄糖異構酶將葡萄糖轉化為果糖）；②干酪加工（固定化凝乳酶替代小牛皺胃酶，提高凝乳效率）；③果汁澄清（固定化果膠酶降低果汁黏度，提高澄清度）。4.益生菌耐消化性評價的關鍵實驗步驟：（1）模擬胃酸處理：將益生菌懸浮于pH1.5-3.5的模擬胃液（含胃蛋白酶0.3%），37℃孵育1-2小時；（2）模擬腸液處理：離心收集胃酸處理后的菌體，重懸于pH6.5-8.0的模擬腸液（含膽鹽0.3%、胰酶0.1%），37℃孵育2-4小時；（3）活菌計數(shù)：分別在處理前、胃酸處理后、腸液處理后取樣，用平板計數(shù)法（PCA）測定活菌數(shù)；（4）計算存活率：存活率=（處理后活菌數(shù)/處理前活菌數(shù)）×100%，通常要求存活率≥10%。5.合成生物學在食品原料生產中的突破：（1）人工合成肉：通過工程菌（如大腸桿菌、酵母菌）發(fā)酵生產動物肌肉蛋白（如肌紅蛋白），例如ImpossibleFoods公司利用工程酵母生產血紅素；（2）功能性成分：改造釀酒酵母合成蝦青素（抗氧化劑）、改造大腸桿菌生產γ-氨基丁酸（GABA，神經調節(jié)物質）；（3）替代油脂：通過產油微生物（如破囊壺菌）發(fā)酵生產DHA（二十二碳六烯酸），替代深海魚油；（4）無動物源明膠：利用工程枯草芽孢桿菌表達膠原蛋白，經酶解制備明膠，避免動物源病毒風險。四、論述題1.高活性乳酸菌飲料技術方案設計：（1）菌種篩選：選擇耐酸耐膽鹽的菌株（如鼠李糖乳桿菌LGG、植物乳桿菌P-8），通過體外模擬消化實驗驗證存活率≥50%；（2）包埋技術：采用海藻酸鈉-殼聚糖復合包埋（微膠囊粒徑100-300μm），利用離子交聯(lián)法固定菌體，提高胃酸耐受性；（3）加工工藝：采用低溫巴氏殺菌（65℃/30分鐘）減少活菌損失，發(fā)酵后立即冷卻至4℃抑制過度代謝；（4）保護劑添加：在發(fā)酵液中加入5%海藻糖、2%乳清蛋白作為凍干保護劑（若為凍干制劑），或添加0.5%果膠作為懸浮穩(wěn)定劑（液態(tài)飲料）；（5）儲存條件：采用充氮包裝（降低氧氣含量），常溫（25℃）儲存時控制pH4.0-4.5（抑制雜菌生長），貨架期內定期檢測活菌數(shù)（每2周取樣）。原理：包埋技術通過物理屏障保護菌體免受胃酸破壞；低溫處理和保護劑可維持細胞膜完整性；酸性環(huán)境抑制雜菌并減緩乳酸菌代謝速率，延長存活時間。2.食品生物技術應對糧食安全與營養(yǎng)健康的作用：（1）提高糧食產量：通過基因編輯技術（如CRISPR）培育抗逆作物（耐旱、抗蟲），減少因自然災害和病蟲害導致的減產；利用固氮工程菌（如改造根瘤菌）減少化肥使用，降低農業(yè)成本；（2）開發(fā)替代蛋白：通過微生物發(fā)酵（如產朊假絲酵母）生產單細胞蛋白（SCP），利用昆蟲細胞培養(yǎng)生產動物蛋白，緩解畜牧業(yè)對土地和水資源的壓力；（3）改善營養(yǎng)品質：通過代謝工程提高作物中微量營養(yǎng)素（如鐵、維生素A）含量（如“黃金大米”合成β-胡蘿卜素）；利用酶法改性生產低GI（升糖指數(shù)）淀粉，滿足糖尿病患者需求；（4）減少食物浪費：通過高效降解酶（如果膠酶、纖維素酶）處理果蔬加工副產物（如果皮、果渣），提取膳食纖維、多酚等功能成分；利用工程菌發(fā)酵廚余垃圾生產生物燃料或飼料蛋白；（5