发酵工程习题4.18

《发酵工程》复习资料

一、单项选择题

1、被现代誉为微生物学鼻祖、发酵学之父的巴斯德。

A、首次观察到大量活着的微生物； B、建立了单种微生物的分离和纯培养技术；

C、阐明了微生物产生的化学反应本质； D、首次证明酒精发酵是酵母菌所引起

的。

2、关于Pirt方程π＝a + bμ，不正确的有

A、a=0、b≠0： 可表示一类发酵； B、a≠0、b ≠ 0： 可表示二类发酵； C、a=0、

b≠0：可表示三类发酵； D、第二类发酵表明产物的形成和菌体的生长非偶联。

3、代谢参数按性质分可分。

A、物理参数、化学参数和间接参数； B、中间参数和间接参数； C、物理参数、

化学参数和生物参数； D、物理参数、直接参数和间接参数。

4、关于菌种低温保藏的原理正确的有。

A、低于最低温度，微生物很快死亡； B、低于最低温度，微生物代谢受到很大

抑制，并不马上死亡； C、高于最高温度，微生物很快死亡； D、低于最低温

度，微生物胞内酶均会变性。

5、下列不是利用热冲击处理技术提高发酵甘油产量的依据的有。

A、酵母在比常规发酵温度髙10~20℃的温度下经受一段时间刺激后，胞内海藻

糖的含量显著增加；B、Lewis发现热冲击能提高细胞对盐渗透压的耐受力； C、

Toshiro发现热冲击可使胞内3-磷酸甘油脱氢酶的活力提高15~25%，并导致甘油

产量提高； D、Lewis发现热冲击可使胞内3-磷酸甘油脂酶的活力提高15~25%，

并导致甘油产量提高。

6、霉菌生长pH为5左右，因此染为多。

A、细菌； B、放线菌； C、酵母菌； D、噬菌体。

7、放线菌由于生长的最适pH为7左右，因此染为多

A、细菌； B、酵母菌； C、噬菌体； D、霉菌。

8、不是种子及发酵液无菌状况检测方法的有。

A、酚红肉汤培养基检测； B、平板划线； C、显微镜观察； D、尘埃粒

子检测。

9、要实现重组大肠杆菌的高密度培养，最常用和最有效的方法就是。

A、反复分批培养； B、分批补料流加培养法； C、连续培养法； D、反复分

批流加培养法。

10、微生物菌种的筛选最关键的是要找到一个合适的“筛子”，在耐高酒精浓度

酿酒酵母的筛选中，这个“筛子”是 C 。

A、平板培养基中高葡萄糖含量； B、种子培养基中高酒精含量； C、平板培

养基中高酒精含量； D、发酵培养基中高酒精含量。

11、在摇瓶发酵法生产糖化酶实验中，糖化酶比酶活力单位应为。

A、U/mL粗酶液； B、U/g淀粉； C、U/g酶； D、U/mL培养基。

12、在反复分批发酵过程中，细胞回用操作必须在进行。

A、密闭条件下； B、无菌条件下； C、稳定条件下； D、任何条件下。

二、多项选择题

1、就产品的类型而言，发酵有下列几种主要类型：。

A、以微生物菌体为产物的微生物菌体发酵； B、以微生物酶（含蛋白）为产物

的酶发酵； C、以菌体代谢产物为目的的产物发酵； D、利用微生物酶修饰作

用的微生物转化发酵。

2、生物转化最明显的特点：。

A、反应特异性； B、结构位臵特异性； C、分子大小特异性； D、立体特

异性。

3、发酵工艺就其培养方式来看，基本上有二大类型的培养方法。

A、表面培养法； B、振荡培养法； C、深层培养法； D、固体发酵法。

3、下列属于好氧发酵技术的有。

A、速酿法从乙醇生产醋酸； B、通气法大量繁殖酵母； C、用米曲霉的麸曲代

替麦芽糖作糖化剂生产酒靖； D、用微小毛霉生产干酪。

4、抗杂菌污染的纯种培养技术包括。

A、无菌空气； B、培养基灭菌； C、无污染接种； D、大型发酵罐的密封与

抗污染设计制造。

5、关于微生物工程的三个基本假说是

A、细胞机器假说； B、生物能支撑假说； C、代谢网络假说； D、细胞经

济假说。

6、抗生素是次级代谢产物，需要生物体进行复杂的代谢，目前发现的生物来源

有 ABCD 。

A放线菌； B、真菌； C、一些产芽孢的细菌； D、植物或动物。

7、谷氨酸发酵的菌种有的棒型细菌。

A、棒杆菌属； B、短杆菌属； C、节杆菌属； D、小杆菌属

8、用于生产α-淀粉酶的工业生产菌株主要有。

A、黑曲霉； B、米曲霉； C、米根酶； D、某些芽孢杆菌。

9、按用途（从发酵生产应用考虑）培养基可分为。

A、孢子（斜面）培养基； B、种子培养基； C、发酵培养基； D、固体培养

基。

10、培养基成分选择的原则有。

A、菌种的同化能力； B、代谢的阻遏和诱导100:0.2~2.0； C、合适的C、N比；

D、pH的要求。

11、关于产物的理论转化率与实际转化率，描述正确的有。

A、理论转化率是指理想状态下根据微生物的代谢途径进行物料衡算，所得出的

转化率的大小； B、实际转化率是指实际发酵过程中转化率的大小； C、理论

转化率既可通过发酵动力学方程求解，也可通过发酵反应方程式求解； D、如

何使实际转化率接近于理论转化是发酵控制的一个目标。

12、种子扩培的目的有

A、接种量的需要； B、无菌操作的需要； C、菌种驯化； D、缩短发酵时

间、保证生产水平。

13、发酵工业上对种子的要求有。

A、总量及浓度能满足要求； B、生理状况稳定，个体与群体； C、活力强，移

种至发酵后，能够迅速生长； D、无杂菌污染。

14、发酵级数确定的依据有。

A、级数受发酵规模、菌体生长特性、接种量的影响； B、级数大，难控制、易

染菌、易变异，管理困难； C、从发酵罐算起； D、在发酵产品的放大中，反

应级数的确定是非常重要的一个方面。

15、种子的质量要求有。

A、要求达到一定的浓度； B、形态 （生长处于某个阶段、均匀等）； C、合理

的理化指标（C、N、P的含量，pH，酶活等）； D、无污染。

16、发酵工程研究的内容有。

A、菌种的来源——找到一个好的菌种； B、发酵过程的工艺控制——最大限度

发挥菌种的潜力； C、发酵过程动力学； D、发酵设备。

17、影响需氧的因素有。

A、菌龄、菌体浓度； B、培养条件； C、营养成分及浓度； D、有害物质

积累。

18、Kla的测定方法有。

A、物料衡算法； B、亚硫酸盐类法； C、平衡法 D、动态法。

19、发酵过程中氧平衡的参数相关性分析正确的有。

A、当OUR(r)与DO反向变化时，表明其限制因素为细胞水平的菌体代谢问题；

B、当OUR(r)与DO同向变化时，表明其限制因素为细胞水平的菌体代谢问题；

C、当OUR(r)与DO反向变化时，表明其限制因素为工程水平的氧传递问题； B、

当OUR(r)与DO同向变化时，表明其限制因素为工程水平的氧传递问题。

20、目前国外发酵生产过程连续补料采用来实现连续补料控制。

A、流量计； B、小型电动调节阀； C、小型气动隔膜调节阀； D、控制

器

21、发挥菌种的最大生产潜力需考虑的有。

A、菌种本身的代谢特点； B、菌代谢与环境的相关性； C、质量守恒； D、

能量守恒。

22、pH的变化又是微生物代谢状况在

A、基质代谢； B、产物合成； C、细胞状态； D、营养状况； E、供氧

状况。

23、菌浓测定方法有。

A、测粘度、压缩体积法（离心）； B、静臵沉降体积法； C、光密度测定法；

D、干重法。

24、抗生素的效价表示方法有。

A、重量折算法； B、重量单位； C、类似重量单位； D、特殊单位。

25、发酵过程中pH的控制措施有。

A、调节好基础料的pH； B、在基础料中加入维持pH的物质，或具有缓冲能力

的试剂； C、通过补料调节pH； D、当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH。

26、关于发酵最适温度的选择，正确的说法有。

A、根据菌种及其生长阶段和培养条件综合考虑； B、通气条件差时可适当降低

温度，使菌呼吸速率降低些，溶氧浓度也可髙些； C、菌生长快，维持在较高

温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些； D、如营养丰富，通

气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。

27、与发酵热Q发酵计算有关的热有 ABCD 。

A、生物热Q生物； B、搅拌热Q搅拌； C、蒸发热Q蒸发； D、辐射热Q辐射。

28、单罐染菌可能是。

A、种子带菌； B、培养基灭菌不彻底； C、罐有渗漏； D、分过滤器失

效。

29、多罐染菌可能是。

A、空气过滤系统有问题，特别是总过滤器长期没有检查，可能受潮失效； B、

培养基灭菌不彻底； C、种子带菌； D、移种或补料的分配站有渗漏或灭菌不

彻底。

30、发酵染菌后的措施有。

A、染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道； B、凡染菌的罐要找染菌的原因，

对症下药，该罐也要彻底清洗，进行空罐消毒，才可进罐； C、染菌厉害时，

车间环境要用石灰消毒，空气用甲醛熏蒸； D、若染噬菌体，空气必须用甲醛

蒸汽消毒。

31、发酵过程中起泡的危害有。

A、降低生产能力； B、引起原料浪费； C、影响菌的呼吸； D、引起染菌。

32、发酵过程泡沫产生的原因有。

A、通气搅拌的强烈程度； B、培养基配比与原料组成； C、菌种、种子质量

和接种量； D、灭菌质量。

33、发酵工业中对消泡剂的要求有。

A、在起泡液中不溶或难溶； B、表面张力低于起泡液； C、与起泡液有一定程

度的亲和性； D、与起泡液不发生化学反应； E、挥发性小，作用时间长。

34、发酵工业中可用作消泡剂的有。

A、天然油脂； B、聚醚类消泡剂； C、高碳醇； D、硅酮类。

35、基因的不稳定性原因有。

A、生长速率占优势的不稳定性； B、分离丢失； C、结构不稳定性； D、

宿主细胞调节突变。

36、基因工程菌的产物表达需要诱导，诱因主要有。

A、温度诱导； B、乳糖或其结构类似物诱导； C、氧饥饿诱导； D、葡萄糖

饥饿诱导； E、甲醇诱导。

37、外源基因高表达的障碍是。

A、外源基因的不稳定，造成表达的下降； B、高生长速率与高表达之间的矛盾；

C、乙酸的产生；D、蛋白的降解。

38、发酵工艺优化的内容有。

A、好氧发酵工艺优化； B、厌氧发酵工艺优化； C、固体发酵工艺优化； D、

其他发酵工艺优化。

39、超声波能广泛应用于发酵工程中，是因为。

A、可增加细胞膜的通透性和选择性，促进酶的变性或分泌； B、增强细胞代谢

过程，从而缩短发酵时间； C、改善生物反应条件，提高生物产品的质量和产

量； D、超声波的作用机制分为热作用、空化作用和机械传质作用。

40、在现代发酵过程优化理论中，有关跨尺度观察与操作的描述正确的有

A、工业规模的生物过程只能在反应器尺度上进行测量与操作； B、可以从低一

尺度层次的规律或性质，来预测研究另一尺度层次的规律或性质； C、多尺度

综合与各子过程的相互量化关系，澄清不同尺度间相互作用和耦合的原则和条

件； D、跨尺度操作是难题，分析跨尺度问题往往需要纳入跨学科和跨技术的

手段。

44、初级代谢产物高产菌株的筛选方法有。

A、筛选终产物营养缺陷型； B、筛选细胞膜透性改变的突变株； C、筛选氨

基酸结构类似物抗性突变株； D、利用回复突变筛选抗反馈突变菌株。

45、次级代谢产物高产菌株的筛选方法有。

A、筛选负突变的回复突变株； B、筛选去碳源分解代谢调节突变株； C、筛

选结构类似物突变株； D、筛选自身所产的抗生素抗性突变株。

46、一般说，设计的培养基应具备这样的效果。

A、要选用含有生长因子的复合培养基； B、菌体对数生长期开始时，利于有

生理功能的菌体的迅速生长繁殖； C、对数生长期末期能迅速转入代谢产物合

成的生产期； D、代谢产物合成期使产物合成速率保持一适宜的线性关系，且

能维持相当长时间。

47、关于培养基中碳氮比的描述，正确的有。

A、碳氮比偏小，能导致菌体旺盛生长，易造成菌体提前衰老自溶，影响产物积

累； B、碳氮比过大，菌体繁殖数量少，不利于产物积累； C、碳氮比较合适，

但碳、氮浓度高，仍能导致菌体大量繁殖，增大发酵液粘度，不利于产物积累；

D、碳氮比较合适，

48、

A、菌种生长发育缓慢或过快； B、菌丝结团； C、发酵液颜色变化； D、

菌丝粘壁。

49、影响微生物需氧量的因素很多，归纳起来有。

A、菌种的生理特性； B、培养基组成； C、培养液中溶解氧浓度； D、培

养液中CO2浓度。

50、微生物补料分批发酵的作用有。

A、可能控制抑制性底物的浓度； B、不能解除或减弱分解产物阻遏； C、可

能使发酵过程最佳化； D、可能解除或减弱分解产物阻遏。

51、在发酵过程中，起泡的方式被认为有。

A、整个发酵过程中，泡沫保持恒定的水平； B、发酵早期起泡后稳定地下降，

以后保持恒定； C、发酵前期，泡沫稍微降低后又开始回升； D、发酵开始

起泡能力低，以后上升； E、以上类型的综合方式。

52、在发酵工业中，确定放罐的指标有。

A、产物产量； B、发酵液过滤速度； C、菌体形态； D、发酵液的外观和

粘度、pH值。

53、与传统的分批发酵相比，反复分批发酵法具有

A、发酵周期短； B、不需反复培养种子； C、增加原料成本； D、形成副

产物少； E、可以实现高产量、高得率和高产率的相对统一。

54、采用反复分批发酵法生产某产品时，要获得高产量的产品，往往与 有关。

A、细胞回用时机； B、回用细胞洗涤与否； C、回用发酵培养基组成； D、

回用细胞量。

55、从酒精发酵过程中各种现象可看出，我们使用的酿酒酵母具有特性。

A、上面发酵； B、絮凝作用； C、好氧发酵产菌体； D、厌氧发酵产酒精。

57、在里氏木霉纤维素酶发酵工艺优化中，我们常采用的方法有。

A、单因素实验； B、正交实验； C、均一实验； D、响应面分析。

58、在大规模发酵工业中，多级种子培养的目的有

A、扩增细胞使达发酵所需生物量； B、杀死杂菌； C、驯化菌株； D、提

高产量。

三、判断题

3、开发一个新酶，都要经过一系列研究的毒理试验。 （ √ ）

4、前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利，使用时普遍采用流加的方

法。 （ √ ）

6、培养基的选择应该是有利于菌体的生长，对孢子培养基应该是有利于孢子的

生长。 （ √ ）

7、一般由菌丝体培养开始计算发酵级数，但有时，工厂从第一级种子罐开始计

算发酵级数。（ √ ）

8、种龄是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。

（ √ ）

9、接种量过大过小都不好，最终以实践定，如大多数抗生素为7%-15%。

（ √ ）

10、倒种是指一部分种子来源于种子罐，一部分来源于发酵罐。 （ √ ）

11、对于微生物生长，只要控制发酵过程中氧饱和度>1。 （ √ ）

12、发酵过程的控制一般前期有利于菌体生长，中后期有利用产物的合成。 （ √ ）

13、溶氧控制一般前期大于临溶氧浓度，中后期满足产物的形成。 （ √ ）

14、有时发酵初期采用小通风，停搅拌，不但有利于降低能耗，而且在工艺上也

是必须的。（ √ ）

15、同样的菌种，同样的培养基在不同工厂，不同批次会得到不同的结果。 （ √ ）

16、连续补料控制目前采用有反馈控制和无反馈控制两种方式。 （ √ ）

17、对发酵过程的了解要从细胞代谢水平和反应工程水平全面的认识。 （ √ ）

18、发酵过程的控制具有不确定性和复杂性。 （ √ ）

19、单因素实验一次可以进行多种条件的实验，可以在较快时间内得到的结果。

（ √ ）

20、数理统计学方法可同时进行多因子试验。 （ √ ）

21、一般来说微生物在不同体积的反应器中的生长速率是不同的。 （ √ ）

22、排气氧的大小反映了菌生长的活性，通过计算可以求得摄氧率（OUR）。 （ √ ）

23、一般在发酵中后期为保证产生次级代谢产物，有意使菌体处于半饥饿状态，

在营养限制的条件下，维持产生次级代谢产物的速率在较高水平。 （ √ ）

24、CER表示单位体积发酵液单位时间内释放的二氧化碳的量。 （ √ ）

25、氮源太多会促使菌体大量生长。 （ √ ）

26、发酵后期氨基氮回升，这时需要放罐，否则影响提取过程。 （ √ ）

27、菌浓度测定是衡量产生菌在整个培养过程中菌体量变化，一般前期菌浓增长

很快，中期菌浓基本恒定。 （ √ ）

28、发酵过程中pH是不断变化的，通过观察pH变化规律可以了解发酵的正常

与否。 （ √ ）

29、pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响。 （ √ ）

30、微生物的生长温度与细胞膜的液晶温度范围相一致。 （ √ ）

31、嗜热菌细胞膜内只含饱和脂肪酸，而嗜冷菌细胞膜内含有较高的不饱和脂肪酸。 （√ ）

32、发酵热是引起发酵过程温度变化的原因。 （ √ ）

33、培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。 （ √ ）

34、灭菌时产生大量泡沫或发酵罐中有污垢堆积，就会窝藏大量杂菌，造成灭菌不彻底。 （ √ ）

35、灭菌时还会因设备安装或污垢堆积造成一些“死角”，这些死角蒸汽不能有效达到，常会窝藏耐热芽孢杆菌。 （ √ ）

36、染菌后的培养基必须灭菌后才可放下水道。 （ √ ）

37、染菌厉害时，车间环境要用石灰消毒，空气用甲醛熏蒸。 （ √ ）

38、在生产实践中，空气管道大多与其它物料管道相接，要装上止逆阀防止其它物料窜入空气管道污染过滤器，导致过滤介质失效。 （ √ ）

39、发酵工业用消泡剂有选择性。 （ √ ）

40、C7~C9的醇是最有效的消泡剂。 （√ ）

41、啤酒花油中含有消泡活性的物质有石竹烯、荷兰芹萜烯、香叶烯和蒎烯等。 （√ ）

43、在.0中，通过在后期调整pH可以减少DCPC的含量，给提取工序带来很大的好处。（ √ ）

44、在氨基酸的发酵中，通常在微生物的培养中加入前体，生产氨基酸。 （ √ ）

45、在花生四烯酸的发酵中，通过增加前体物或是加强糖代谢的途径，均有助于提高花生四烯酸的产量。 （ √ ）

46、去除代谢终产物改变细胞膜的通透性，把属于反馈控制因子的终产物迅速不断地排出细胞外，不使终产物积累到可引起反馈调节的浓度，即可以预防反馈控制。 （ √ ）

47、所需营养物限量的补加，常用来控制营养缺陷型突变菌种，使代谢产物积累到最大。（ √ ）

48、由于生物反应过程的多容量性和严重非线性特征，表现在过程测量参数的离散性。 （ √ ）

四、名词解释

1、发酵： 通过微生物（或动植物细胞）的生长培养和化学变化，大量产生和积累专门的代谢产物的反应过程。

2、初级代谢产物：微生物合成主要供给细胞生长的一类物质，如氨基酸、核苷酸等。

3、次级代谢产物：对细胞的代谢功能没有明显的影响，一般是在稳定期形成，如抗生素等。

4、微生物转化：就是利用微生物细胞的一种或多种酶把一种化合物转变成结构

相关的更有经济价值的产物的生化反应。

5、生物细胞发酵：利用生物技术所获得的生物细胞，如DNA重组的“工程菌”，细胞融合所得的“杂交”细胞，以及动、植细胞或固定化活细胞等，进行培养的新型发酵。

6、代谢控制发酵： 用人工诱变的方法，有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积累产物。

7、培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长 繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。

8、合成培养基： 原料其化学成分明确、稳定，适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化规律，培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业生产。

9、天然培养基：采用天然原料，原料来源丰富（大多为农副产品）、价格低廉、适于工业化生产，原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性。

10、生长因子： 凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。

11、前体：某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。

12、产物促进剂： 那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。

13、种子扩大培养：将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。

14、比耗氧速度或呼吸强度（QO2）：单位时间内单位重量的细胞所消耗的氧气，mmol O2·g菌-1·h-1

16、补料分批培养： 指在分批培养过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法

17、在线检测参数： 不经取样直接从发酵罐上安装的仪表上得到的参数，如温度、pH、搅拌转速；指取出样后测定得到的参数，如残糖、NH2-N、菌体浓度。

18、离线检测参数：指取出样后测定得到的参数，如残糖、NH2-N、菌体浓度。

19、发酵热： 发酵过程中释放出来的净热量。即在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。

20、液晶状态：某些有机物在发生固相到液相转变时的过渡状态称为液晶态

21、生物热： 在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，其余一部分以热的形式散发出来，这散发出来的热叫生物热。

22、染菌时间：指用无菌检测方法确准的污染时间，不是杂菌窜入培养液的时间。

23、染菌：发酵过程中除了生产菌以外，还有其它菌生长繁殖：

24、总率染菌：年发酵染菌的批（次）数与总投料批（次）数之比的百分率。

25、泡沫：泡沫是气体在液体中的粗分散体，属于气液非均相体系。

26、破泡剂：加到已形成的泡沫中，使泡沫破灭的添加剂。

27、抑泡剂：发泡前预先添加而阻止发泡的添加剂。

28、参数耦合相关：指各种直接参数、间接参数以及实验室手工参数随着生物反应过程的进行而变化，并且参数间发生某种耦合相关。

29、生物相关： 指通过生活细胞的生命活动所引起的参数之间的耦合相关。

30、理化相关：由于纯粹的物质理化性质变化所引起的参数相关。

31、种子制备：是将固体培养基上培养出的孢子或菌体转到液体培养基中培养，使其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。

32、补料分批发酵：又称半连续培养或半连续发酵，是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法。

33、维持因数：单位质量干菌体在单位时间内维持代谢消耗的基质量。

34、生产得率：菌体的生长量相对于基质消耗量的收得率。

35、反复补料分批发酵：

五、简答题

1、请简述发酵工程发展史上的四个转折点。

答：第一个转折点：非食品工业；

第二个转折点：青霉素→抗菌素发酵工业；

第三个转折点：切断支路代谢:酶的活力调控,酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏),解除菌体自身的反馈调节, 突变株的应用,前体、终产物、副产物等； 近代转折点：基因、动物、海洋

2、请简述20世纪70年代现代生物技术取得的标志性进展有哪些？

答：细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物；基因组与基因组功能；细胞大规模培养──微生物、动植物细胞、藻类细胞等。

3、请简述工业化生产对菌种的要求有哪些？

答：能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物；有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强；遗传性能要相对稳定；不易感染它种微生物或噬菌体；生产菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）；生产特性要符合工艺要求。

4、请简述菌种选育与分子改造的目的与方法。

答：目的：防止菌种退化；解决生产实际问题；提高生产能力；提高产品质量；开发新产品。

方法： 基因突变：自然选育、诱变育种；

基因重组：杂交、原生质体融合、基因工程；

基因的直接进化：点突变、易错PCR、同序法DNA Shuffling等.

5、请简述工业生产对发酵培养基的要求。

答：1.培养基能够满足产物最经济的合成。

2.发酵后所形成的副产物尽可能的少。

3.培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应。

4. 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。

6、请解释在发酵培养基中添加产物促进剂为什么能够提高产量？

答：促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方面的。

有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产；也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用；有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。

7、请简述培养基设计的步骤。

答：① 根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题，初步确定可能的培养基成分；

② 通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分；

③ 当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适； 的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。

④ 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。

8、请简述实验室种子制备阶段培养物选择的原则。

答：１.菌体的纯种培养物总是适宜，从保证在发酵罐中有适当的接种量；２.微生物菌种的生命力旺盛，移接到发酵罐中后能迅速生长，利于缩短延滞期，提高设备利用率；３.菌种能保持稳定的生产性能、生理状态稳定。４.无杂菌和噬菌体的污染。

9、请简述生产车间种子制备阶段培养基选择的原则。

答：种子罐的培养基因菌种不同而异，但从采用容易被菌体所利用的成分为原则，如葡萄糖玉米浆的培养条件，最捂 次种子罐的培养应与发酵罐的培养基基本一致。

10、请简述发酵过程自动控制过程对传感器有何特殊要求？

答：由于微生物培养过程是纯培养过程，无菌要求高，因此对传感器有特殊要求：

插入罐内的传感器必须能经受高压蒸汽灭菌（材料、数据）

传感器结构不能存在灭菌不透的死角，以防染菌（密封性好）

传感器对测量参数要敏感，且能转换成电信号。（响应快、灵敏）

传感器性能要稳定，受气泡影响小。

11、请简述pH对林可霉素发酵的影响。

答：林可霉素发酵开始，葡萄糖转化为有机酸类中间产物，发酵液pH下降，待有机酸被生产菌利用，pH上升。若不及时补糖、(NH4)2SO4或酸，发酵液pH可迅速升到8.0以上，阻碍或抑制某些酶系，使林可霉素增长缓慢，甚至停止。对照罐发酵66小时pH达7.93，以后维持在8.0以上至115小时，菌丝浓度降低，NH2-N升高，发酵不再继续。

发酵15小时左右，pH值可以从消后的6.5左右下降到5.3，调节这一段的pH值至7.0左右，以后自控pH，可提高发酵单位。

12、请简述发酵过程中污染不同种类和性质的微生物的影响。

答：（1）污染噬菌体：噬菌体的感染力很强，传播蔓延迅速，也较防治，故危害极大。污染噬菌体后，可使发酵产量大幅度下降，严重的造成断种，被迫停产。 （2）污染其它杂菌：有些杂菌会使生产菌自溶产生大量泡沫，即使添加消泡剂也无法控制逃液，影响发酵过程的通气搅拌。有的杂菌会使发酵液发臭、发酸，致使pH下降，使不耐酸的产品破坏。特别是染芽孢杆菌，由于芽孢耐热，不易杀死，往往一次染菌后会反复染菌。

13、为什么蒸汽灭菌时会产生大量泡沫呢？

答：培养基和水的传热系数比空气的传热系数大，如果灭菌时升温太快，培养基急剧膨胀，发酵罐内的空气排出较慢，就会产生大量泡沫，泡沫上升到发酵罐顶，泡沫中的耐热菌就不能与蒸汽直接接触，未被杀死。

14、为什么工程菌存在生长障碍？

答：重组菌携带外源基因，加重代谢负担，生长缓慢重组蛋白不能分泌到胞外，外源蛋白在菌体内合成后就会造成积累。高表达的外源蛋白尤其是高度疏水性蛋白对菌体有害，对细胞生长有抑制作用，甚至会导致细胞中毒或死亡, 因此工程菌的比生长速率往往远小于宿主菌。

15、试简述发酵工艺优化技术的类别。

答：发酵工艺优化技术可归纳为如下几类：⑴基于微生物反应原理的培养环境优化技术；⑵基于微生物代谢特性的分阶段培养技术；⑶基于反应动力学和人工智能的优化和控制技术；⑷基于代谢通量分析的过程优化技术；⑸基于系统观点的生物反应系统优化技术；⑹基于胁迫条件下微生物生理应答特性的发酵过程优化技术。

16、简述造成不利于发酵的菌种生理状况改变的原因有哪些？

答：1.一个菌种不是纯的群体，而是由一些变异株混合组成，这些变异株所占的比例决定菌种的特性。２.菌种培养基可通过影响菌种的生理状况而影响发酵产量。３.在某些培养条件下，菌株的某些基因处于活化状态或阻碍状态，而使菌株的生理状态改变。

（不对）17、请简述补料分批发酵的优点有哪些？

答：在这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应；可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件；还可以利用计算机控制合理的补料速率，稳定最佳生产工艺。

18、作为理想消泡剂应具有哪些条件？

答：答：①在起泡液中不溶或难溶；②表面张力低于起泡液；③与起泡液有一定程度的亲和性；④与起泡液不发生化学反应；⑤挥发性小，作用时间长.

19、简述对微生物生长过程进行优化的一般原理。

答：１.在起泡液中不溶或难溶；２.是表面活性剂表面张力低于起泡液，消泡作用迅速、效率高。３.与起泡液有一定程度的亲合性；４.与起泡液不发生化学反应；５；挥发性小，作用时间长。不干扰活性氧、ＰＨ等测定仪的使用，不影响氧的传递。来源方便、价格便宜，不会在使用和运输中引起任何危害，能受高温灭菌，对各物均无影响。

20、用于在线检测的传感器必须满足哪些特殊要求？

答：插入罐内的传感器必须能经受高压蒸汽灭菌（材料、数据）

传感器结构不能存在灭菌不透的死角，以防染菌（密封性好）

传感器对测量参数要敏感，且能转换成电信号。（响应快、灵敏）

传感器性能要稳定，受气泡影响小

六、论述题

1、发酵过程有哪几个研究层次，各有什么特点？

答：１.初级层次的研究：摇瓶试验。

２.代谢工程参数层次的研究，小型反应器试验，活氧、搅拌、最佳条件与方式。 ３.生产规模放大：大型发酵罐试验，产业化生产。

2、与传统的分批集中补料培养相比，补料分批培养有哪些优点？

答：⑴可以避免在分批发酵中因—次投料过多造成发酵液环境突变，造成菌丝大量生长等问题，改善发酵液流变等性质，使得发酵过程泡沫得以控制，节省消泡剂，并提高了装罐系数。

⑵可以控制细胞质量，以提高芽抱的比例，并使pH得以稳定。

⑶可以解除底物抑制，产物反馈抑制和分解阻遏。

⑷可以使“放料和补料”方法得以实施。该方法在发酵后期、产生了一定数量代谢产物后，在发酵液体积测量监控下，放出一部分发酵液，同时连续补充——部分新鲜营养液，实现连续带放、既有利于提高产物产量．又可降低成本，使得发酵指数得以大幅度提高。

⑸利用FBC技术、可以使菌种保持最大的生产力状态。随着传感技术以及对发酵过程动力学理沦深入研究、用模拟复杂的数学模型使在线方式实最优控制成为可能。

3、试述发酵过程pH变化的原因是什么？

答：1、基质代谢：（1）糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、

醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一（2）氮代谢 当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。（3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降

2、产物形成 ：某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升 3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。

4、请论述pH对发酵的影响。

答：（1）pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻;

（2）pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变，从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行;

（3）pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用

5、请论述微生物与温度相关性的原理。

答:1、微生物对温度的要求不同与它们的膜结构物理化学性质有密切关系: 根据细胞膜的液体镶嵌模型，细胞在正常生理条件下，膜中的脂质成分应保持液晶状态，只有当细胞膜处于液晶状态，才能维持细胞的正常生理功能，使细胞处于最佳生长状态, 微生物生长温度与细胞膜液晶温度范围相一致。

2、蛋白质结构: 人们采用二种方案来研究酶在低温条件下的结构完整性和催化功能：(1)通过自然或诱导突变，将特定残基发生改变的蛋白与其天然结构进行对比；(2)对比同属嗜热、嗜温及嗜冷菌的蛋白结构, 通过对嗜冷酶的蛋白质模型和x一射线衍射分析表明，嗜冷酶分子间的作用力减弱，与溶剂的作用加强，酶结构的柔韧性增加，使酶在低温下容易被底物诱导产生催化作用。

3、蛋白质合成: 嗜冷菌具有在0℃合成蛋白质的能力。这是由于其核糖体、酶类以及细胞中的可溶性因子等对低温的适应，蛋白质翻译的错误率最低。许多中温菌不能在O0C合成蛋白质，一方面是由于其核糖体对低温的不适应，翻译过程中不能形成有效的起始复合物，另一方面是由于低温下细胞膜的破坏导致氨基酸等内容物的泄露。

4、合成冷休克蛋白:低温微生物适应低温的另一机制是合成冷休克蛋白将大肠杆菌从370C突然转移到100C条件时细胞中会诱导合成一组冷休克蛋白，它们对低温的生理适应过程中发挥着重要作用，检测嗜冷酵母的冷休克反应，发现冷刺激后冷休克蛋白在很短时间内大量产生。耐冷菌由于生活在温度波动的环境中，它们必须忍受温度的快速降低，这与它们产生的冷休克蛋白密切相关

6、请论述不同时间染菌对发酵的影响。

答：（1）种子培养期染菌: 由于接种量较小，生产菌生长一开始不占优势，而且培养液中几乎没有抗生素（产物）或只有很少抗生素（产物）。因而它防御杂菌能力低，容易污染杂菌。如在此阶段染菌，应将培养液全部废弃。

（2）发酵前期染菌: 发酵前期最易染菌，且危害最大。

原因 发酵前期菌量不很多，与杂菌没有竞争优势；且还未合成产物（抗生素）或产生很少，抵御杂菌能力弱。在这个时期要特别警惕以制止染菌的发生。 染菌措施 可以用降低培养温度，调整补料量，用酸碱调pH值，缩短培养周期等措施予以补救。如果前期染菌，且培养基养料消耗不多，可以重新灭菌，补加一些营养，重新接种再用。

（3）发酵中期染菌 : 发酵中期染菌会严重干扰产生菌的代谢。杂菌大量产酸，培养液pH下降；糖、氮消耗快，发酵液发粘，菌丝自溶，产物分泌减少或停止，有时甚至会使已产生的产物分解。有时也会使发酵液发臭，产生大量泡沫。 措施 降温培养，减少补料，密切注意代谢变化情况。如果发酵单位到达一定水平可以提前放罐，或者抗生素生产中可以将高单位的发酵液输送一部分到染菌罐，抑制杂菌。

（4）发酵后期染菌: 发酵后期发酵液内已积累大量的产物，特别是抗生素，对杂菌有一定的抑制或杀灭能力。因此如果染菌不多，对生产影响不大。如果染菌严重，又破坏性较大，可以提前放罐。

7、请论述发酵染菌对提炼和产品质量的影响。

答：1、发酵染菌对过滤的影响: 染菌的发酵液一般发粘，菌体大多数自溶，所以在发酵液过滤时不能或很难形成滤饼，导致过滤困难。即使采取加热、冷却、添加助滤剂等措施，使部分蛋白质凝聚，但效果并不理想.

污染杂菌的种类对过滤的影响程度有差异，如污染霉菌时，影响较小，而污染细菌时很难过滤。由于过滤困难，过滤时间拉长，影响发酵液储罐和过滤设备的周转使用，破坏了生产平衡。染菌发酵液还会因过滤困难而大幅度降低过滤收率，直接影响提炼总收率。

2、发酵染菌对提炼的影响: 染菌发酵液中含有比正常发酵液更多的水溶性蛋白和其它杂质。

采用有机溶剂萃取的提炼工艺，则极易发生乳化，很难使水相和溶剂相分离，影响进一步提纯。采用直接用离子交换树脂的提取工艺，如链霉素、庆大霉素，染菌后大量杂菌黏附在离子交换树脂表面，或被离子交换树脂吸附，大大降低离子交换树脂的交换容量，而且有的杂菌很难用水冲洗干净，洗脱时与产物一起进入洗脱液，影响进一步提纯。

8、试论述国内外抗生素工厂发酵染菌的原因有哪些？

答：1、设备渗漏: 设备渗漏包括夹套穿孔、盘管穿孔、接种管穿孔、阀门渗漏、搅拌轴渗漏、罐盖漏和其它设备漏等。

2、空气带菌：国内外空气除菌技术虽已有较大改善，但仍然没有使染菌率降低到理想的程度。因为空气除菌系统较为复杂，环节多，偶遇不慎便会导致空气除菌失败。

3、种子带菌：种子带菌又分为种子本身带菌和种子培养过程中染菌。加强种子管理，严格无菌操作，种子本身带菌是可以克服的。种子培养过程染菌与发

酵一样有许多因素造成。

4、灭菌不彻底：灭菌技术的好坏与灭菌质量很有关系

蒸汽通入培养基，升温快慢、保温时间——产生过多泡沫；蒸汽总压是否达到要求标准；环境中的杂菌数量因季节而有很大差别。

9、试论述污染噬菌体对发酵的影响及其产生的原因。

答：发酵过程中如果受噬菌体的侵染，一般发生溶菌，随之出现发酵迟缓或停止，而且受噬菌体感染后，往往会反复连续感染，使生产无法进行，甚至使种子全部丧失。

产生噬菌体的原因:通常在工厂投产初期并不感到噬菌体的危害，经过1~2年以后，主要是由于生产和试验过程中不断不加注意地把许多活菌体排放到环境中去，自然界中的噬菌体就在活菌体中大量生长，造成了自然界中噬菌体增殖的好机会。这些噬菌体随着风沙尘土和空气流动传播，以及人们的走动、车辆的往来也携带着噬菌体到处传播，使噬菌体有可能潜入生产的各个环节，尤其是通过空气系统进入种子室、种子罐、发酵罐。

10、请论述发酵工业上噬菌体污染的防治措施。

答：1、必须建立工厂环境清洁卫生制度，定期检查、定期清扫，车间四周有严重污染噬菌体的地方应及时撒石灰或漂白粉。

2、车间地面和通往车间的道路尽量采取水泥地面。

3、种子和发酵工段的操作人员要严格执行无菌操作规程，认真地进行种子保管，不使用本身带有噬菌体的菌种。感染噬菌体的培养物不得带入菌种室、摇瓶间。

4、认真进行发酵罐、补料系统的灭菌。严格控制逃液和取样分析和洗罐所废弃的菌体。对倒罐所排放的废液应灭菌后才可排放。

5、选育抗噬菌体的菌种，或轮换使用菌种。

6、发现噬菌体停搅拌、小通风，将发酵液加热到70~800C杀死噬菌体，才可排放。发酵罐周围的管道也必须彻底灭菌.

11、请叙述从摇瓶试验到中试发酵罐试验的不同之处。

答：1.消毒方式不同，摇瓶是外流蒸汽静态加热（大部分是这样的），发酵罐是直接蒸汽动态加热，部分的是直接和蒸汽混合，会因此影响发酵培养基的质量，体积，pH，透光率等指标。扩大时要考虑。

2.接种方式不同，摇瓶是吸管加入，发酵罐是火焰直接接种（当然有其他的接种方式），要考虑接种时的菌株损失和菌种的适应性等。

3.空气的通气方式不同，摇瓶是表面直接接触。发酵罐是和空气混合接触，考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解情况。

4.蒸发量不同，摇瓶的蒸发量不好控制，湿度控制好的话，蒸发量会少。发酵罐蒸发量大，但是可以通过补料解决的。

5.搅拌方式不同，摇瓶是摇转方式进行混合搅拌，对菌株的剪切力较小。发酵罐是直接机械搅拌，注意剪切力的影响和无菌的影响。

6.pH的控制，摇瓶一般通过碳酸钙和间断补料控制pH，发酵罐可以直接流加控制pH，比较方便。

7.温度控制，摇瓶是空气直接接触或者传热控制温度，但是发酵罐是蛇罐或者夹套水降温控制，注意降温和加热的影响。

8.注意染菌的控制方法不一样，发酵罐根据染菌的周期和染菌的类型等可以采取一些必要的措施减少损失。

9.发酵罐可以取样或者仪表时时检测，但是摇瓶因为量小不能方便的进行控制和检测。

10.原材料不一样，发酵所用原材料比较廉价而且粗旷，工艺控制和摇瓶区别很大等等。

12、请叙述连续发酵的优缺点及应用。

答：其优点是：① 设备的体积可以减小；② 操作时间短，总的操作管理方便，便于自动化控制；③ 产物稳定，人力物力节省，生产费用低。缺点是： ① 对设备的合理性和加料设备的精确性要求甚高； ② 营养成分的利用较分批发酵差，产物浓度比分批发酵低； ③ 杂菌污染的机会较多，菌种易因变异而发生退化。

连续发酵的应用：1906年已有啤酒连续发酵的方案，但直到1967年才得到工业化的应用。主要应用国家有新西兰、英国等。由于菌种易变异和杂菌的污染以及啤酒的风味等问题，使啤酒连续发酵工艺的推广受到限制。

传统与现代发酵工程的区别

答：１.前操作对象是微生物，现代发酵的加工对象生物除此外还有动植物细胞等。２.无菌概念已由原来的将杂菌排除在发酵系统外的单向概念转变为同时要求发酵系统内的生物体不能逸出系统外的双向概念。３.发酵的培养技术由简单的通气搅拌技术发展到根据生物的类型、目的产物的特征不同而采用更复杂的培养技术，并引用了生化工程放大概念。４.发酵培养装臵已不仅是标准发酵罐，而是形式多样结构各异的新型生物反应器。