微生物发酵工程复习试题答案版

微生物发酵工程复习试题答案版一、选择题1.下列不属于微生物发酵工程特点的是（）A.条件温和，能耗低B.设备简单，投资少C.产物单一，纯度高D.原料来源丰富，价格低廉答案：C解析：微生物发酵工程可生产多种产物，并非产物单一。其特点包括条件温和、能耗低，设备简单、投资少，原料来源丰富、价格低廉等。

2.发酵工程中常用的微生物不包括（）A.细菌B.放线菌C.霉菌D.噬菌体答案：D解析：噬菌体是病毒，不是发酵工程常用的微生物。细菌、放线菌、霉菌在发酵工程中广泛应用。

3.下列关于培养基的说法正确的是（）A.合成培养基成分明确，重复性强B.天然培养基营养丰富，成本低C.固体培养基常用于菌种的扩大培养D.液体培养基常用于微生物的分离和鉴定答案：AB解析：合成培养基成分明确、重复性强；天然培养基营养丰富、成本低。固体培养基常用于微生物的分离和鉴定，液体培养基常用于菌种的扩大培养，故C、D错误。

4.发酵过程中，溶解氧的控制非常重要，下列哪种方法不能有效提高溶解氧（）A.增加通气量B.提高搅拌速度C.降低发酵罐压力D.加入表面活性剂答案：C解析：降低发酵罐压力会使溶解氧降低，增加通气量、提高搅拌速度、加入表面活性剂都可提高溶解氧。

5.下列关于微生物代谢调节的说法错误的是（）A.酶合成的调节是一种快速、精细的调节方式B.酶活性的调节可以改变酶分子的结构C.组成酶的合成只受遗传物质的控制D.诱导酶的合成需要特定的诱导物答案：A解析：酶活性的调节是一种快速、精细的调节方式，酶合成的调节是一种较为缓慢的调节方式，A错误。酶活性的调节可改变酶分子结构，组成酶合成只受遗传物质控制，诱导酶合成需特定诱导物，B、C、D正确。

二、填空题1.微生物发酵工程的主要内容包括菌种的选育、培养基的配制、__________、发酵过程的控制、产品的分离提纯等。答案：灭菌与接种解析：这是微生物发酵工程的基本流程环节。

2.根据培养基的用途，可将其分为基础培养基、__________、鉴别培养基等。答案：选择培养基解析：选择培养基用于筛选特定微生物。

3.发酵罐的主要部件包括罐体、搅拌器、__________、空气分布装置等。答案：挡板解析：挡板可防止搅拌时液体产生漩涡，利于混合均匀。

4.微生物的代谢产物可分为初级代谢产物和__________。答案：次级代谢产物解析：这是微生物代谢产物的两种类型。

5.酶活性调节的方式主要有共价修饰调节和__________。答案：别构调节解析：这是酶活性调节的常见方式。

三、简答题1.简述微生物发酵工程的一般工艺流程。答案：微生物发酵工程的一般工艺流程如下：首先是菌种的选育，通过各种方法获得优良的发酵菌种。然后进行培养基的配制，根据菌种特性选择合适的营养物质组成培养基。接着进行灭菌与接种，对培养基等进行灭菌处理后接入选育好的菌种。之后进入发酵过程的控制阶段，要控制好温度、pH、溶解氧等发酵条件。最后是产品的分离提纯，采用合适的方法将发酵产物从发酵液中分离出来并进行提纯，得到符合要求的产品。

2.简述培养基的类型及各自的特点。答案：培养基类型及特点如下：合成培养基：成分明确，重复性强，便于对微生物代谢和生长条件进行精确研究和控制，但成本较高，营养相对单一。天然培养基：营养丰富，含有多种生长因子等，能满足大多数微生物生长需求，成本低，但成分不明确，重复性差。半合成培养基：综合了合成培养基和天然培养基的优点，既有明确的成分，又含有一定天然成分，应用广泛。基础培养基：能满足一般微生物生长的基本营养需求。选择培养基：根据某种或某类微生物的特殊营养需求或对某些化学物质的抗性而设计，用于筛选特定微生物。鉴别培养基：在培养基中加入某种试剂或化学物质，使培养后发生某种变化，从而区别不同类型的微生物。

3.简述发酵过程中温度对微生物生长和发酵的影响。答案：温度对微生物生长和发酵有重要影响：影响微生物生长速度：不同微生物有其最适生长温度，在最适温度下微生物生长繁殖速度最快。温度过高或过低都会抑制微生物生长，甚至导致微生物死亡。影响发酵酶活性：发酵过程中的酶促反应受温度影响，温度改变会影响酶的活性，进而影响发酵产物的合成。一般在最适温度附近，酶活性较高，发酵反应速度较快。影响发酵产物合成：不同温度可能导致发酵产物的种类和产量不同。例如，某些抗生素在较低温度下可能主要合成一种类型，而在较高温度下可能合成另一种类型或产量发生变化。影响发酵液的物理性质：温度改变会影响发酵液的黏度、溶氧等物理性质，从而间接影响微生物生长和发酵过程。

4.简述微生物代谢调节的意义。答案：微生物代谢调节具有重要意义：保证代谢途径的协调进行：微生物细胞内的代谢途径众多且相互关联，代谢调节可使各代谢途径按照细胞的需求协调运行，避免资源浪费和代谢紊乱。适应环境变化：通过代谢调节，微生物能根据环境中营养物质的种类、浓度等变化，调整自身代谢方式，以更好地适应环境，维持生存和生长。提高代谢效率：精确的代谢调节可使微生物在有限的资源条件下，高效地合成自身生长和繁殖所需的物质，提高能量利用效率，增强竞争力。控制发酵产物合成：在发酵工业中，了解微生物的代谢调节机制，可通过人为手段调控发酵过程，使微生物按照人们的意愿合成特定的发酵产物，提高产量和质量。

四、论述题1.论述如何提高微生物发酵工程中产品的产量和质量。答案：要提高微生物发酵工程中产品的产量和质量，可从以下多个方面入手：优良菌种的选育：通过诱变育种、基因工程等方法获得高产、优质的菌种。诱变育种可提高菌种的基因突变频率，筛选出性能优良的突变株；基因工程技术则可定向改造菌种的遗传特性，导入有利于产物合成的基因，或敲除不利基因。对菌种进行复壮，防止菌种退化，保持其优良性能。定期进行菌种的传代培养和筛选，去除退化菌株。优化培养基配方：深入研究菌种的营养需求，根据其代谢特点，合理调整培养基中碳源、氮源、无机盐、生长因子等营养成分的种类和比例。例如，对于某些需要大量能量进行产物合成的菌种，适当增加碳源浓度；对于以合成蛋白质类产物为主的菌种，保证充足的氮源供应。选择合适的碳源和氮源种类。不同的碳源和氮源对微生物的生长和产物合成有不同影响，如葡萄糖是常用的速效碳源，而淀粉等多糖类碳源可缓慢提供能量，有利于维持较长时间的发酵过程；有机氮源如蛋白胨、酵母粉等含有丰富的氨基酸和维生素，对微生物生长和产物合成有促进作用。添加适量的无机盐和生长因子，满足微生物生长和代谢的需要。某些金属离子如镁离子、铁离子等是酶的激活剂，对代谢反应有重要作用；维生素、氨基酸等生长因子可促进微生物的生长和产物合成。控制发酵条件：温度：根据菌种的最适生长温度和产物合成温度，精确控制发酵过程中的温度。在不同的发酵阶段，设置合适的温度，使微生物生长和产物合成处于最佳状态。例如，在菌体生长阶段，可采用略高于最适生长温度的条件，促进菌体快速生长；在产物合成阶段，调整到最适产物合成温度，提高产物产量。pH：维持发酵过程中合适的pH值。pH值会影响微生物细胞内酶的活性、细胞膜的通透性等，从而影响微生物的生长和代谢。通过添加酸碱调节剂或缓冲剂，使发酵液pH稳定在适宜范围内。不同微生物和发酵产物对pH的要求不同，需根据具体情况进行调整。溶解氧：对于好氧发酵，保证充足的溶解氧供应至关重要。通过增加通气量、提高搅拌速度等方式，提高发酵液中的溶解氧水平。但过高的通气量和搅拌速度可能会导致泡沫产生，影响发酵过程，可添加消泡剂进行控制。同时，要根据发酵进程和微生物对氧的需求变化，合理调整通气和搅拌强度。罐压：适当控制发酵罐的压力，可影响溶解氧和二氧化碳的含量。较高的罐压可增加溶解氧，但也会影响二氧化碳的排出，可能对微生物生长和产物合成产生不利影响。需综合考虑各种因素，确定合适的罐压。发酵过程的优化控制：补料分批发酵：在发酵过程中，根据微生物的生长和代谢需求，适时补加营养物质，避免营养物质的过早耗尽，维持微生物的生长和产物合成能力。补料的种类、时间和量可根据发酵过程的监测数据进行调整，以实现发酵过程的优化控制。连续发酵：通过连续流加培养基和排出发酵液，使发酵过程在稳定的状态下持续进行。连续发酵可提高设备利用率，降低生产成本，但需要严格控制发酵条件，保证发酵过程的稳定性和产物质量。在线监测与控制：利用传感器等技术，实时监测发酵过程中的各种参数，如温度、pH、溶解氧、生物量、产物浓度等，并通过控制系统自动调整发酵条件，实现发酵过程的精确控制，及时发现和解决发酵过程中出现的问题。产品的分离提纯：选择合适的分离提纯方法，根据发酵产物的性质和发酵液的组成，采用多种分离技术相结合的方式，提高产品的纯度和收率。常见的分离提纯方法包括过滤、离心、沉淀、萃取、蒸馏、离子交换、色谱分离等。优化分离提纯工艺，通过改进操作条件、选择合适的分离介质和设备等，提高分离效率，降低杂质含量，保证产品质量。例如，在萃取过程中，选择合适的萃取剂和萃取条件，提高目标产物的萃取率；在色谱分离中，选择合适的固定相和流动相，实现高效分离。

2.论述微生物发酵工程在食品工业中的应用及发展前景。答案：微生物发酵工程在食品工业中有着广泛的应用，并具有广阔的发展前景：

应用发酵乳制品：利用乳酸菌发酵牛奶等原料生产酸奶、奶酪等发酵乳制品。乳酸菌在发酵过程中可将乳糖分解为乳酸，降低牛奶的pH值，使蛋白质凝固，同时产生多种风味物质，赋予产品独特的口感和风味。不同种类的乳酸菌发酵产生的产品各具特色，如保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌共同发酵可制成酸奶，多种乳酸菌和霉菌共同发酵可制成风味独特的奶酪。发酵乳制品富含益生菌，对人体健康有益，如调节肠道菌群、增强免疫力等，受到消费者的青睐。发酵豆制品：大豆经过米曲霉、毛霉等霉菌发酵制成豆豉、腐乳等豆制品。发酵过程中，霉菌分泌的蛋白酶、淀粉酶等酶类可分解大豆中的蛋白质、淀粉等大分子物质，产生小分子的肽、氨基酸、糖类等，增加产品的风味和营养价值。例如，腐乳在发酵过程中形成了独特的香味物质，口感细腻，易于消化吸收。发酵豆制品还具有一定的保健功能，如豆豉中的大豆异黄酮等生物活性成分具有抗氧化、预防心血管疾病等作用。发酵调味品：酱油、醋、味精等是常见的发酵调味品。酱油由米曲霉等霉菌发酵大豆和小麦等原料制成，在发酵过程中，原料中的蛋白质被分解为氨基酸，淀粉被分解为糖类，形成了酱油独特的风味和色泽。醋是通过醋酸菌发酵酒精或糖类制成，不同的原料和发酵工艺可产生不同风味的醋，如米醋、陈醋、果醋等。味精则是利用谷氨酸棒杆菌发酵淀粉等原料生产谷氨酸，再经过加工制成。这些发酵调味品为食品增添了丰富的味道，是人们日常生活中不可或缺的调味品。发酵面食：酵母菌发酵面团可使面团膨胀发酵，制作出馒头、面包等蓬松可口的面食。酵母菌在发酵过程中分解面团中的糖类，产生二氧化碳气体，使面团体积增大，同时产生酒精等风味物质，赋予面食独特的香气。随着生物技术的发展，还可通过基因工程手段改良酵母菌，提高其发酵性能和对面团品质的改善效果，开发出更优质的发酵面食产品。发酵功能性食品：利用微生物发酵生产具有特定功能的食品成分，如发酵生产γ氨基丁酸（GABA）、辅酶Q10、膳食纤维等。GABA具有降血压、改善睡眠等功能；辅酶Q10是一种抗氧化剂，对心脏健康有益；膳食纤维可促进肠道蠕动，预防便秘等。通过微生物发酵工程可将这些功能性成分添加到食品中，开发出具有保健功能的功能性食品，满足消费者对健康食品的需求。

发展前景开发新型发酵食品：随着人们对食品品质和功能需求的不断提高，微生物发酵工程将不断开发出新型的发酵食品。例如，利用微生物发酵技术开发具有特殊风味、营养丰富且具有特定保健功能的发酵肉类制品、发酵蔬菜制品等。探索利用新型微生物资源进行发酵，发现和挖掘具有独特代谢产物和功能的微生物，开发出新颖的发酵食品品种，满足市场多样化的需求。提升发酵食品品质和安全性：运用现代生物技术手段，对发酵微生物进行基因改造和优化，提高发酵效率和产品质量。例如，通过基因工程技术增强乳酸菌的益生功能，改善发酵乳制品的品质和保健效果。加强发酵过程的监控和控制技术研究，采用先进的传感器和自动化控制系统，实时监测发酵过程中的参数，确保发酵过程的稳定性和产品安全性，减少微生物污染和有害物质的产生。拓展发酵食品原料来源：除了传统的粮食、豆类等原料，开发利用农业废弃物、工业废渣等可再生资源作为发酵食品的原料。例如，利用玉米芯、秸秆等农业废弃物发酵生产生物活性物质或