上海师范大学标准试卷2010 ~2011学年第一学期考试日期2011年月日科目《发酵工程》（A卷）答案生物技术专业本科08 年级班姓名学号我承诺，遵守《上海师范大学考场规则》，诚信考试。

签名：__ _____一、选择题（20分，每题1分）1、关于菌种的选育不正确的是（C）A、自然选育细胞不经过人工处理B、诱变育种的基础是基因突变C、通过有性杂交可形成工程细胞D、可构建基因工程菌2、糖类和脂肪都可以作碳源使用，但糖类和脂肪相比，微生物在代谢时需要（B）的溶解氧。

A、较多B、较少C、相等D、不确定3、营养缺陷型菌株是发酵菌种的来源之一，这是一种（C ）。

A、营养不良症的菌株B、在完全培养基上不能生长的菌株C、不能合成部分营养因子的菌株D、营养成分缺少时获得的菌株4、淀粉在水介质中,通过用化学试剂或升温等方法使淀粉发生膨胀和胶状扩散而形成的粘性物质的过程，称之为（A ）。

A、糊化B、胶凝化C、老化D、糖化5、酵母菌发酵需要一定浓度的葡萄糖，但当培养基中葡萄糖浓度过高时反而会抑制菌体的生长，其原因是（D）。

A、分解代谢阻遏B、细胞质壁分离C、细胞通透性减少D、Crabtree效应6、关于青霉素生产的叙述，正确的是（B）。

A．青霉素是青霉菌生长代谢中重要的初级代谢产物B．用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产菌种C．发酵罐接种后必须进行灭菌处理后发酵D．在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，青霉菌产量也不再增加7、有关谷氨酸棒杆菌的生长和谷氨酸发酵的叙述，错误的是（B）。

2A 、组成酶是维持菌体基本代谢的必要条件B 、谷氨酸棒杆菌是全基因型菌体，不需要从外界补充生长因子C 、发酵液pH 呈酸性时，就会生成乙酰谷氨酰胺D 、细胞膜透性的改变，可解除代谢产物对有关酶活性的抑制8、酿酒酵母厌氧发酵产生CO 2的摩尔数为N ，在好氧情况下，消耗同样数量的葡萄糖可以产生的CO 2量是（B ）。

A 、1/3N molB 、3N molC 、6N molD 、12N mol9、灭菌常数K 值反映了微生物在一定条件下的（B ）。

A 、耐热温度B 、耐热时间C 、传热能力D 、比热10、一发酵罐内有100立方米的培养基，121℃实罐灭菌，设耐热芽孢杆菌为107个/毫升培养基,该菌的耐热系数为0.02303s -，则按对数残留定律 tN N k t 0lg 303.2⋅=求灭菌失败机率为10-3时所需的灭菌时间为（C ）。

A 、16.7分钟 B 、21.4分钟 C 、30分钟 D 、45分钟11、实验型发酵罐操作程序最为合理的是（D ）。

（a 、加料；b 、1%碱溶液浸泡；c 、火焰封口接种；d 、发酵培养；e 、清水清洗；f 、实罐灭菌；g 、放罐;h 、空罐消毒）A 、efacdgbhB 、hacdfgbeC 、acfbdeghD 、ebeafcdgeh12、利用发酵工程大量生产酵母菌时，下列（D ）是恰当措施之一。

A 、 隔绝空气B 、添加适当浓度的淀粉基质C 、在对数期收获细胞D 、流加补料13、下图表示不同温度下酵母菌厌氧发酵时气体产生量与发酵时间的关系。

由图可知（C ）。

①有多种酶参与 ②最适合pH 是7 ③最适温度是40 ℃ ④50 ℃时酶逐渐失活 ⑤0 ℃时酶逐渐失活A 、①③B 、②⑤C 、③④D 、④⑤14、在分批培养过程中测试菌体生长规律时，（C ）是适当的操作。

A 、保持基质浓度B 、稳定pHC 、定期检测菌体浓度D 、及时排除产物15、用蔗糖、牛奶和酶解玉米胚芽液为原料通过乳酸菌发酵可生产新型酸奶，下列相关叙述错误的是（A）。

A、只有牛奶为乳酸菌发解提供氮源B、酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染C、应选择处于对数期的乳酸菌接种D、蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关16、连续发酵培养酵母菌过程中不合理的操作是（C）。

A、及时补充营养物质B、以青霉素杀灭细菌C、以酒精浓度测定生长状况D、以缓冲液控制pH在5.0～6.0之间17、在连续发酵过程中下图表示培养基的稀释率与发酵罐中营养物质浓度、菌种代时、菌体密度的关系。

下列相关叙述不正确的是（C）。

A、在稀释率很低的情况下，稀释率的增加会导致菌体密度增加B、稀释率从 a 到 b 的变化过程中，菌体生长速率不断提高C、稀释率超过 b 点后导致菌体死亡率增大，菌体密度降低D、为持续高效地获得发酵产品，应将稀释率控制在 b 点附近18、下列可以进行直接测量的参数为（A ）。

A、溶解氧浓度B、摄氧率C、呼吸商D、比生长速率19、下列（B）属于发酵产品中可变成本的项目。

A、生产工人工资B、原料采购费C、设备使用折旧费D、产品研发经费20、 Monod方程是一种（A）。

A、假设状态下的描述细胞生长规律的数学模型。

B、微生物死亡的动力学模型。

C、培养基质消耗规律的数学模型。

D、描述生物反应器中产物形成规律的数学模型。

二、填空（25格，每格1分，共25分）1、发酵过程工艺控制中物理参数包括：温度、压力、搅拌转速和质量等。

2、介质过滤除菌机理主要有：惯性碰撞，拦截作用，静电吸引，布朗运动和重力沉降等。

3、液体发酵反应器种类主要包括：酒精发酵罐；啤酒发酵罐；机械搅拌通气式发酵罐；3自吸式发酵罐；循环式发酵罐和排管式发酵罐等。

4、实验室使用的发酵系统基本组成可分解为：罐体系统，包括罐体等装置；灭菌系统，包括：蒸汽发生器等装置；温度控制系统，包括：罐内温度传感器等装置；无菌空气制备系统，包括：空气压缩机等装置；控制系统，包括：电源开关等装置。

三、简答题（6题，每题4分，共24分）1、简述现代发酵过程应该具备的环境条件有哪些？答：严格的生长条件：温度、pH、DO、营养等条件适宜、发酵原料和发酵罐连接管道灭菌；纯种培养条件：无菌空气、正压运行、严谨的操作、完善的设备等；恰当的控制条件：灵巧的参数调节、合理的时段设置、经济的成本消耗；合理的操作方式（条件）：种子培养方式、发酵操作方式。

2、试列举4条菌种选育要实现的目标？答：提高有效产物的产量；增加前体物的浓度；减少无用副产品的生成；提高菌种对高浓度的代谢产物的耐受力。

改善菌种特性，提高产品质量；简化工艺条件；开发新品种。

3、简述发酵培养基配制的一般步骤？答：（1）确定培养基配方；（2）选择培养基配制原料；（3）原料预处理（除杂、粉碎或转化）；（4）原料组分的称量；（5）各部分原料按次序加水混合；（6）必需的发酵理化状态调整；（7）培养基灭菌；（8）投入发酵使用。

（4点以上给全分）4、简述种子制备过程中种子级数对发酵过程的影响？答：过多会增加发酵操作环节，造成衰退菌体细胞过多，发酵过程控制难度增大。

过少会使种子菌体数量偏少，发酵启动慢，种子液中旺盛细胞比例下降。

级数过发酵种子制备周期长，发酵设备多，菌种代数多，活跃细胞比例少；过小，菌体数量少，发酵迟缓，产物转化率低，周期长。

5、简述搅拌对发酵过程的意义？答：增加气液接触面积；延长气泡运动路线，增加气液接触时间(使液体作涡流运动) ；减少气泡周围液膜厚度，增大k Lα值(使发酵液呈湍流运动) ；避免菌体结团，增加菌体对氧气的吸收。

改善发酵传热、传质。

6、简单概述发酵产物浓度的表示方法？答：①效价表示法：有效成分的多少，大小用单位（U）来表示：重量折算单位：以最低抑菌浓度为一个单位，如青霉素0.6微克＝1U。

②酶活力的表示法：酶活力用单位来表示。

由于酶通常不是很纯，不能用重量来表示酶的量。

③浓度表示法。

四、应用题（2题，每题10分，共20 分）1、设计一套“苯酚降解菌株的分离筛选”实验方案。

（要求写出分离步骤及相应的分离原理）答：1.确定实验方案：首先查阅果胶酶生产资料，了解所需菌种的生长培养特性。

452. 采样：选择富含果胶物质的果园等环境挖取离地面5～15 cm 处的土样。

将采集到的土样盛入聚乙烯袋或玻璃瓶中。

3. 增殖：适度稀释后，取0.1 m1涂布于已添加及未添加果胶底物的土浸出汁平板。

4. 分离：利用目的菌株产果胶酶特性选取能分解果胶的透明菌落的纯种菌株。

（1）初筛：向固体真菌培养基中加入一定的果胶，使培养基形成混浊半透明状态根据菌体产果胶酶溶解果胶出现透明圈大小，初步筛选出产酶高的菌种。

（2）复筛：将初筛菌种在斜面培养纯化后，接到真菌液体培养基中30℃深层培养24 h 后，进行酶活力比较实验，确定果胶酶的具体生成量。

选择出高产酶菌株即为分离菌株.2、在实验培养条件下发酵面包酵母，测定发酵曲线如下图，假设发酵过程满足Monod 方程适用的条件。

求在该培养条件下面包酵母的最大比生长速率μMAX （1/h ）,饱和常数K S 。

酵母发酵曲线12345670481216202428发酵时间（h ）蔗糖浓度（%）00.20.40.60.811.2μ（1/h )解：由图可知：μmax =1[][]S K S S +⋅=max μμ 0.88=1×1.2÷（K S +1.2）K S =0.164答：面包酵母的最大比生长速率μMAX =1（1/h ）,饱和常数K S =0.164（%）五、分析题（1题，11分）某发酵车间连续数批多只发酵罐出现染菌，染菌发现时间一般在18-20小时左右，经镜检确认所染杂菌为单一的芽孢杆菌，请分析导致染菌的可能原因并说明理由，同时请提出解决措施。

答：（1）原因分析早期18-20小时左右发现染菌，其原因可能有：种子带菌、发酵罐内有死角、设备泄漏、培养基灭菌不彻底、空气带菌。

由于所染杂菌为单一的芽孢杆菌，因此可将设备泄漏的原因排除。

在剩余的原因中，只有空气带菌才有可能导致整个车间连续数批出现染菌。

种子带菌、发酵罐内有死角、培养基灭菌不彻底等原因导致的染菌一般都出现在个别发酵罐，而且不具有连续性。

虽然从理论上分析，空气带菌造成的染菌，所染杂菌的类型应该不会是单一菌型，但由于空气压缩机的出口温度高达140℃左右，因此在实际生产过程中，由于空气过滤器失效导致的染菌，在绝大部分情况下，所观察到的杂菌一般为单一的芽孢杆菌。

根据以上分析，基本可以断定染菌的原因为空气带菌。

（2）措施首先对所有发酵罐进行熏罐或煮罐处理，然后通过空培养进一步确证染菌的原因。

在确证染菌原因为空气带菌，更换空气过滤器。

本题评分原则：能分析早期染菌的原因但没包含空气带菌（2分）；能完整分析早期染菌的原因（3分）；能分析出染菌的原因并适当进行解释（4分）；能分析出染菌的原因并适当进行解释，提出的解决措施合理（3分）。

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