2026年發(fā)酵工程知識(shí)競(jìng)賽題庫(kù)及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共40分）1.在工業(yè)上，用于大規(guī)模生產(chǎn)檸檬酸的微生物主要是A.黑曲霉?B.釀酒酵母?C.枯草芽孢桿菌?D.乳酸菌答案：A解析：黑曲霉（Aspergillusniger）具有高產(chǎn)檸檬酸能力，且耐低pH，是工業(yè)檸檬酸發(fā)酵的經(jīng)典菌株。2.下列哪種碳源最適合用于谷氨酸棒桿菌發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸A.蔗糖?B.葡萄糖?C.乙酸?D.甘油答案：B解析：葡萄糖可被谷氨酸棒桿菌快速利用，代謝流偏向TCA循環(huán)，有利于α-酮戊二酸轉(zhuǎn)化為谷氨酸。3.在好氧發(fā)酵中，溶氧系數(shù)KLa的單位通常為A.h?1?B.g·L?1·h?1?C.mol·L?1·s?1?D.m·s?1答案：A解析：KLa表示單位時(shí)間內(nèi)氧從氣相傳遞到液相的能力，單位為h?1。4.連續(xù)發(fā)酵的稀釋率D若大于最大比生長(zhǎng)速率μmax，則A.菌體濃度上升?B.菌體被洗出?C.產(chǎn)物濃度升高?D.底物濃度升高答案：B解析：D>μmax時(shí)，菌體補(bǔ)充速度低于流出速度，導(dǎo)致“wash-out”現(xiàn)象。5.下列哪種滅菌方式對(duì)培養(yǎng)基中維生素B1破壞最小A.121℃、30min實(shí)罐滅菌?B.140℃、30s連消?C.100℃、60min巴氏?D.紫外照射答案：B解析：高溫短時(shí)連消可顯著減少熱敏性維生素破壞，同時(shí)保證滅菌效率。6.在青霉素發(fā)酵中，加入苯乙酸的主要作用是A.提供能量?B.作為側(cè)鏈前體?C.誘導(dǎo)β-內(nèi)酰胺酶?D.抑制雜菌答案：B解析：苯乙酸作為青霉素G側(cè)鏈前體，被整合到產(chǎn)物分子中。7.下列哪種傳感器可在線監(jiān)測(cè)發(fā)酵液中NH??濃度A.光學(xué)DO電極?B.離子選擇電極?C.紅外CO?探頭?D.壓差液位計(jì)答案：B解析：NH??離子選擇電極基于電位法，可實(shí)時(shí)反映氮源濃度變化。8.在酵母乙醇發(fā)酵中，若通入微量氧氣，乙醇產(chǎn)率會(huì)A.升高?B.降低?C.不變?D.先升后降答案：B解析：微量氧激活酵母呼吸鏈，碳流轉(zhuǎn)向CO?和H?O，乙醇合成受抑制。9.下列哪種發(fā)酵模式最適合生產(chǎn)次級(jí)代謝產(chǎn)物A.分批?B.補(bǔ)料分批?C.連續(xù)?D.透析答案：B解析：補(bǔ)料分批可在生長(zhǎng)后期維持低比生長(zhǎng)速率，有利于次級(jí)代謝產(chǎn)物如抗生素合成。10.在發(fā)酵放大中，保持P/V（單位體積功率）不變主要為了A.維持溶氧水平?B.降低剪切?C.節(jié)省能耗?D.提高KLa答案：A解析：P/V是攪拌罐溶氧的主要關(guān)聯(lián)參數(shù)，放大時(shí)保持P/V可減少DO梯度。11.下列哪種表面活性劑常用于提高氧傳質(zhì)系數(shù)A.SDS?B.Tween-80?C.CTAB?D.PEG-2000答案：B解析：Tween-80可降低氣液界面張力，穩(wěn)定氣泡，提高KLa約15–30%。12.在發(fā)酵過(guò)程中，若CO?釋放速率CER突然下降而OUR不變，最可能A.污染好氧雜菌?B.污染厭氧雜菌?C.碳源耗盡?D.通氣過(guò)大答案：C解析：CER與碳源氧化直接相關(guān)，CER下降而OUR不變說(shuō)明碳源不足，菌體開(kāi)始內(nèi)源呼吸。13.下列哪種基因工程策略可提高大腸桿菌耐乙酸能力A.敲除ackA-pta?B.過(guò)表達(dá)pflB?C.敲除ldhA?D.過(guò)表達(dá)pgi答案：A解析：ackA-pta途徑是乙酸生成主要路線，敲除可減少乙酸積累，緩解酸脅迫。14.在固態(tài)發(fā)酵中，下列哪種參數(shù)最能反映基質(zhì)水活度A.含水量?B.水活度aw?C.水分活度系數(shù)?D.相對(duì)濕度答案：B解析：aw決定微生物可利用水，固態(tài)發(fā)酵通?？刂芶w0.90–0.98。15.下列哪種發(fā)酵尾氣分析技術(shù)可同時(shí)測(cè)定O?、CO?、乙醇和揮發(fā)性酸A.質(zhì)譜?B.紅外?C.順磁?D.電化學(xué)答案：A解析：質(zhì)譜儀通過(guò)多通道快速掃描，可一次性給出多種分子量組分濃度。16.在發(fā)酵過(guò)程中，若溶解氧電極讀數(shù)突然歸零，最先應(yīng)檢查A.電極膜是否破損?B.溫度探頭?C.攪拌轉(zhuǎn)速?D.罐壓答案：A解析：DO電極膜破損導(dǎo)致電解液泄漏，信號(hào)漂移直至歸零。17.下列哪種突變策略最可能獲得耐高滲的谷氨酸高產(chǎn)菌A.NTG誘變后篩選2-脫氧葡萄糖抗性?B.UV誘變后篩選利福平抗性C.基因組重排后篩選氯化鈉耐受?D.轉(zhuǎn)座子插入答案：C解析：高滲脅迫直接關(guān)聯(lián)產(chǎn)物積累，基因組重排結(jié)合NaCl篩選可獲耐滲高產(chǎn)菌。18.在發(fā)酵放大中，若保持?jǐn)嚢枥字Z數(shù)Re不變，則A.剪切率降低?B.混合時(shí)間延長(zhǎng)?C.功率輸入不變?D.溶氧不變答案：B解析：Re∝ND2，放大時(shí)N下降更快，混合時(shí)間延長(zhǎng)，需額外校正。19.下列哪種下游技術(shù)最適合從發(fā)酵液中回收分子量<500的有機(jī)酸A.膜過(guò)濾?B.離子交換?C.萃取?D.結(jié)晶答案：B解析：離子交換對(duì)低分子量極性酸具有高選擇性和濃縮比。20.在發(fā)酵過(guò)程控制中，若采用PID算法，積分時(shí)間Ti增大則A.響應(yīng)加快?B.超調(diào)減小?C.穩(wěn)態(tài)誤差減小?D.振蕩加劇答案：B解析：Ti增大，積分作用減弱，系統(tǒng)更保守，超調(diào)減小但響應(yīng)變慢。21.下列哪種碳源最適合用于微生物合成PHAA.葡萄糖酸?B.甘油?C.甘露醇?D.乙酸答案：B解析：甘油為還原性碳源，可在好氧條件下轉(zhuǎn)化為NADPH，促進(jìn)PHA合成酶活性。22.在發(fā)酵罐中，若泡沫位達(dá)到電極高度，最先觸發(fā)的聯(lián)鎖動(dòng)作是A.停攪拌?B.關(guān)通氣?C.加消泡劑?D.開(kāi)排氣答案：C解析：泡沫電極信號(hào)優(yōu)先觸發(fā)計(jì)量泵自動(dòng)補(bǔ)入消泡劑，避免逃液。23.下列哪種方式可提高乳酸菌在高密度發(fā)酵中的耐酸能力A.連續(xù)中和pH至7.0?B.脈沖補(bǔ)加CaCO??C.過(guò)表達(dá)ldh?D.降低溫度答案：B解析：CaCO?微溶，緩沖乳酸，避免局部pH驟降，減少產(chǎn)物抑制。24.在發(fā)酵過(guò)程中，若RQ（呼吸商）>1.2，說(shuō)明A.碳源過(guò)度?B.氧限制?C.產(chǎn)物還原性強(qiáng)?D.污染好氧菌答案：C解析：RQ=CO?產(chǎn)生/O?消耗，>1.2表示碳流部分生成還原性產(chǎn)物如乙醇、乳酸。25.下列哪種傳感器信號(hào)最適合用于估算菌體干重A.電容法?B.熒光法?C.光密度600?D.電導(dǎo)率答案：A解析：電容法測(cè)量活細(xì)胞膜極化，與生物量線性相關(guān)，不受氣泡和色素干擾。26.在發(fā)酵放大中，若采用恒定葉端速度策略，則A.剪切損傷減少?B.混合時(shí)間縮短?C.功率密度上升?D.溶氧下降答案：A解析：恒定葉端速度πND，可保持剪切強(qiáng)度一致，減少菌絲損傷。27.下列哪種發(fā)酵尾氣處理技術(shù)可同時(shí)去除VOC和異味A.生物濾池?B.活性炭吸附?C.冷凝回收?D.熱力焚燒答案：A解析：生物濾池利用微生物降解VOC，運(yùn)行成本低且無(wú)二次污染。28.在發(fā)酵過(guò)程中，若溶氧電極響應(yīng)時(shí)間從30s延長(zhǎng)到90s，最可能A.電解液老化?B.溫度升高?C.攪拌加快?D.罐壓升高答案：A解析：電極膜微孔堵塞或電解液粘度增加導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)。29.下列哪種基因編輯工具最適合在放線菌中進(jìn)行多基因敲除A.CRISPR-Cas9?B.CRISPR-Cpf1?C.反義RNA?D.λ-Red答案：B解析：Cpf1識(shí)別富含T的PAM，更適合放線菌高GC基因組，脫靶率低。30.在發(fā)酵過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)溶氧回升、尾氣CO?下降、pH上升，最可能A.碳源耗盡?B.氮源耗盡?C.污染噬菌體?D.攪拌停轉(zhuǎn)答案：A解析：碳源耗盡導(dǎo)致菌體代謝減弱，耗氧和產(chǎn)CO?下降，因蛋白分解pH上升。31.下列哪種消泡劑對(duì)溶氧影響最小A.硅油乳液?B.聚醚L61?C.天然油脂?D.高碳醇答案：B解析：聚醚L61親水親油平衡值低，鋪展快，用量少，對(duì)KLa影響<5%。32.在發(fā)酵過(guò)程中，若采用指數(shù)補(bǔ)料，比生長(zhǎng)速率μ設(shè)為0.2h?1，則補(bǔ)料速率F與菌體量X的關(guān)系為A.F∝X^0.2?B.F∝e^0.2t?C.F∝X?D.F∝1/X答案：C解析：指數(shù)補(bǔ)料F=(μ/Yx/s+m)X，保持μ恒定，F(xiàn)與X成正比。33.下列哪種菌最適合在50℃下生產(chǎn)纖維素酶A.里氏木霉?B.黑曲霉?C.嗜熱子囊菌?D.釀酒酵母答案：C解析：嗜熱子囊菌最適45–55℃，可減少中溫雜菌污染，提高酶穩(wěn)定性。34.在發(fā)酵過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)菌體形態(tài)由短桿變成長(zhǎng)絲狀，產(chǎn)物合成下降，最可能A.溶氧過(guò)高?B.磷酸鹽限制?C.碳氮比過(guò)高?D.剪切過(guò)低答案：B解析：磷酸鹽限制導(dǎo)致細(xì)胞伸長(zhǎng)，次級(jí)代謝受阻，常見(jiàn)于放線菌抗生素發(fā)酵。35.下列哪種膜分離技術(shù)最適合從發(fā)酵液中脫除色素A.微濾?B.超濾?C.納濾?D.反滲透答案：C解析：納濾截留分子量200–1000Da，可去除色素小分子同時(shí)保留產(chǎn)物。36.在發(fā)酵過(guò)程中，若采用兩階段溶氧控制，前期DO=30%，后期DO=5%，主要目的A.降低能耗?B.減少雜酸?C.促進(jìn)還原性產(chǎn)物?D.提高生長(zhǎng)速率答案：C解析：低氧脅迫可激活還原性產(chǎn)物合成路徑，如乙醇、丁醇、乳酸。37.下列哪種在線技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)發(fā)酵液中銨離子而不需取樣A.拉曼光譜?B.近紅外?C.介電譜?D.聲發(fā)射答案：A解析：拉曼特征峰~1040cm?1對(duì)應(yīng)NH??，可透過(guò)玻璃罐壁原位檢測(cè)。38.在發(fā)酵過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)RQ從1.0降至0.8，說(shuō)明A.油脂合成增強(qiáng)?B.蛋白合成增強(qiáng)?C.糖原合成增強(qiáng)?D.核酸合成增強(qiáng)答案：A解析：油脂合成需大量NADPH，耗氧多于產(chǎn)CO?，RQ下降。39.下列哪種策略可提高固定化酵母的乙醇耐受性A.使用海藻酸鈣微球并交聯(lián)聚乙烯亞胺?B.提高溫度至42℃C.降低pH至3.0?D.增加通氣答案：A解析：交聯(lián)PEI可緩沖乙醇對(duì)膜的溶解作用，延長(zhǎng)半衰期至30批次。40.在發(fā)酵過(guò)程中，若采用在線介電譜測(cè)得電容值C=35pF，離線測(cè)得干重X=60g·L?1，則校準(zhǔn)系數(shù)α為A.0.58?B.1.71?C.0.83?D.1.20答案：B解析：X=αC，α=X/C=60/35≈1.71g·L?1·pF?1。二、判斷題（每題1分，共20分）41.在青霉素發(fā)酵中，苯乙酸濃度越高，青霉素G產(chǎn)量越高。答案：錯(cuò)解析：苯乙酸>0.3%對(duì)菌絲有毒，產(chǎn)物反而下降。42.溶氧電極的響應(yīng)時(shí)間與溫度呈負(fù)相關(guān)。答案：對(duì)解析：溫度升高，氧擴(kuò)散系數(shù)增大，響應(yīng)加快。43.在固態(tài)發(fā)酵中，基質(zhì)厚度越大，溫度梯度越小。答案：錯(cuò)解析：厚度越大，中心散熱困難，梯度越大。44.采用CRISPRi技術(shù)可逆抑制靶基因表達(dá)而不改變DNA序列。答案：對(duì)解析：dCas9-sgRNA阻斷轉(zhuǎn)錄，撤除誘導(dǎo)后表達(dá)恢復(fù)。45.在發(fā)酵放大中，若保持P/V不變，則剪切率一定不變。答案：錯(cuò)解析：剪切率∝N，放大時(shí)N下降，剪切率降低。46.乳酸菌在pH4.5時(shí)停止生長(zhǎng)主要由于ATP合成受阻。答案：對(duì)解析：F?F?-ATPase耗竭，無(wú)法維持質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力。47.在乙醇發(fā)酵中，CO?氣泡的上升速度隨糖濃度升高而降低。答案：對(duì)解析：糖濃度升高，粘度上升，氣泡上升受阻。48.采用納濾回收乳酸時(shí)，操作壓力越高，截留率越低。答案：錯(cuò)解析：壓力升高，濃差極化加劇，但截留率略升后趨于平穩(wěn)。49.在發(fā)酵過(guò)程中，若尾氣氧濃度突然升高，說(shuō)明菌體耗氧增加。答案：錯(cuò)解析：應(yīng)為耗氧減少或通氣過(guò)大。50.基因組規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)模型GEM可用于預(yù)測(cè)基因敲除后的產(chǎn)物得率。答案：對(duì)解析：通過(guò)FBA算法計(jì)算通量分布，評(píng)估敲除影響。三、填空題（每空1分，共30分）51.在好氧發(fā)酵中，溶氧濃度低于________%飽和時(shí)，青霉素合成酶受抑制。答案：20解析：DO<20%時(shí)，acyl-CoA氧化酶活性下降，側(cè)鏈供應(yīng)不足。52.工業(yè)上谷氨酸發(fā)酵的碳氮比一般控制在________:1。答案：100:15解析：高碳低氮利于谷氨酸外排，減少菌體蛋白合成。53.在發(fā)酵過(guò)程中，若RQ=________，說(shuō)明碳源完全氧化為CO?和H?O。答案：1.0解析：碳水化合物完全氧化時(shí)RQ理論值1.0。54.采用海藻酸鈣固定化酵母時(shí)，CaCl?濃度常用________%（w/v）。答案：2解析：2%CaCl?可形成穩(wěn)定凝膠球，濃度過(guò)高易脆。55.在發(fā)酵罐中，若裝液系數(shù)為0.7，罐體積100m3，則工作體積為_(kāi)_______m3。答案：70解析：100×0.7=70m3。56.在發(fā)酵過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)溶氧電極斜率從-60mV降至-45mV，應(yīng)更換________。答案：電解液解析：斜率下降表明陰極Ag/AgCl參考電位漂移。57.在固態(tài)發(fā)酵中，常用________法測(cè)定基質(zhì)水活度aw。答案：露點(diǎn)解析：露點(diǎn)儀快速平衡，精度±0.003aw。58.在發(fā)酵過(guò)程中，若采用指數(shù)補(bǔ)料，比生長(zhǎng)速率μ=0.15h?1，則倍增時(shí)間td=________h。答案：4.62解析：td=ln2/μ=0.693/0.15≈4.62h。59.在發(fā)酵過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)菌體比耗氧速率qO?從2.0降至1.0mmol·g?1·h?1，而OUR不變，說(shuō)明________。答案：菌體濃度翻倍解析：OUR=qO?·X，qO?減半則X翻倍。60.在發(fā)酵過(guò)程中，若采用在線拉曼監(jiān)測(cè)葡萄糖，特征峰位于________cm?1。答案：1125解析：1125cm?1對(duì)應(yīng)C-O伸縮，強(qiáng)度與濃度線性相關(guān)。四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）61.簡(jiǎn)述在青霉素發(fā)酵中，如何通過(guò)溶氧-補(bǔ)料聯(lián)動(dòng)策略提高青霉素G產(chǎn)量。答案：1)設(shè)定DO串級(jí)控制，DO<30%自動(dòng)提高攪拌和通氣；2)當(dāng)DO>60%且持續(xù)10min，觸發(fā)指數(shù)補(bǔ)料，以μ=0.02h?1補(bǔ)加葡萄糖和苯乙酸；3)通過(guò)RQ反饋，若RQ>1.1則降低補(bǔ)糖速率，防止碳溢流；4)在120h后切換至低DO（15%）脅迫，激活側(cè)鏈合成酶，提高青霉素G側(cè)鏈整合效率；5)結(jié)果：青霉素G效價(jià)由28g·L?1提高至38g·L?1，糖轉(zhuǎn)化率提高15%。62.說(shuō)明在高密度大腸桿菌發(fā)酵中，如何采用代謝流分析（MFA）降低乙酸積累。答案：1)構(gòu)建13C標(biāo)記葡萄糖實(shí)驗(yàn)，測(cè)定胞內(nèi)代謝物同位素異構(gòu)體分布；2)建立包含糖酵解、TCA、乙酸合成途徑的化學(xué)計(jì)量矩陣；3)計(jì)算通量分布，發(fā)現(xiàn)56%碳流通過(guò)磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶（pta）生成乙酸；4)敲除pta并過(guò)表達(dá)acs（乙酰CoA合成酶），使乙酸重新同化；5)再次MFA驗(yàn)證，乙酸濃度由8g·L?1降至0.5g·L?1，菌體密度達(dá)150g·L?1，蛋白產(chǎn)量提高2倍。63.闡述固態(tài)發(fā)酵與深層液態(tài)發(fā)酵在產(chǎn)酶效率上的差異及原因。答案：固態(tài)發(fā)酵（SSF）酶活高原因：1)水分活度低，蛋白水解酶少，產(chǎn)物穩(wěn)定；2)菌絲附著基質(zhì)，氧擴(kuò)散距離短，qO?高；3)基質(zhì)界面效應(yīng)誘導(dǎo)纖維素酶基因高表達(dá)，cbh1轉(zhuǎn)錄水平提高5–7倍；4)無(wú)游離水，產(chǎn)物濃縮，下游提取能耗低30%。深層液態(tài)發(fā)酵（SmF）優(yōu)勢(shì)：1)參數(shù)易控，pH、DO可在線閉環(huán)；2)放大容易，500m3罐已實(shí)現(xiàn)；3)適合分泌型蛋白，糖化酶產(chǎn)量高。綜合：SSF適合粗酶制劑，SmF適合高純度食品級(jí)酶。64.描述如何利用CRISPR-Cas9技術(shù)構(gòu)建一株耐高滲的釀酒酵母，用于高糖乙醇發(fā)酵。答案：1)設(shè)計(jì)gRNA靶向hog1基因啟動(dòng)子區(qū)，引入GAL1強(qiáng)啟動(dòng)子替換；2)供體DNA含GAL1-hog1-PGKt表達(dá)盒，兩側(cè)各500bp同源臂；3)電轉(zhuǎn)化Cas9蛋白和gRNA-供體DNA復(fù)合體，篩選G418抗性；4)驗(yàn)證：hog1表達(dá)量提高3倍，胞內(nèi)甘油增加40%，可在350g·L?1葡萄糖下生長(zhǎng)；5)發(fā)酵結(jié)果：乙醇濃度達(dá)18.2%（v/v），比野生型提高22%，殘?zhí)?lt;2g·L?1。65.說(shuō)明在發(fā)酵放大中，如何結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)（CFD）優(yōu)化攪拌槳組合以提高溶氧并降低剪切。答案：1)建立3D罐體模型，采用多重參考系法（MRF）模擬Rushton+斜葉槳組合；2)設(shè)定邊界條件：空氣進(jìn)口0.1vvm，攪拌轉(zhuǎn)速150rpm，菌體粘度50mPa·s；3)計(jì)算KLa