生物科技發酵工程案例分析題姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規定的位置填寫您的答案。一、填空題1.發酵工程是指通過對進行的過程。

答案：微生物或酶、生物物質、生物轉化

解題思路：發酵工程的核心是利用微生物或酶的作用，對生物物質進行生物轉化，從而生產出所需的生物產品。

2.發酵罐是進行的設備。

答案：微生物發酵

解題思路：發酵罐是專為微生物發酵過程設計的設備，它為微生物提供了適宜的生長環境，包括溫度、pH值、溶解氧等。

3.發酵過程中常用的微生物包括和。

答案：細菌和真菌

解題思路：在發酵過程中，細菌和真菌是最常用的微生物，它們分別在不同的發酵過程中發揮作用。

4.發酵工程中的生物反應器主要有和。

答案：好氧生物反應器和厭氧生物反應器

解題思路：根據發酵過程中對氧氣的需求，生物反應器可以分為好氧生物反應器和厭氧生物反應器，分別適用于好氧和厭氧發酵過程。

5.發酵過程中，pH值、溫度、溶解氧等參數對發酵過程有重要影響。

答案：是

解題思路：pH值、溫度、溶解氧等參數是發酵過程中的關鍵控制因素，它們直接影響到微生物的生長、代謝和發酵效率。因此，對這些參數的精確控制對于發酵過程的成功。二、選擇題1.以下哪種微生物不屬于發酵工程中常用的微生物？

A.酵母菌

B.腸道菌

C.酵母菌

D.畢赤酵母

答案：B

解題思路：酵母菌和畢赤酵母都是發酵工程中常用的微生物，用于生產酒精、啤酒等。腸道菌主要是人類和動物腸道中的微生物，通常不用于工業發酵。

2.以下哪個設備不屬于發酵工程中的生物反應器？

A.攪拌式發酵罐

B.流化床發酵罐

C.噴霧干燥塔

D.氣升式發酵罐

答案：C

解題思路：攪拌式發酵罐、流化床發酵罐和氣升式發酵罐都是發酵工程中常用的生物反應器，用于微生物的發酵過程。噴霧干燥塔則用于干燥過程，不屬于生物反應器。

3.發酵過程中，pH值控制在什么范圍內較為適宜？

A.25

B.48

C.510

D.812

答案：B

解題思路：發酵過程中的pH值對微生物的生長和代謝有重要影響。通常，pH值控制在48范圍內較為適宜，因為這個范圍的pH值適合大多數微生物的生長。

4.以下哪個因素不是影響發酵過程的主要因素？

A.溫度

B.溶解氧

C.光照

D.營養物質

答案：C

解題思路：溫度、溶解氧和營養物質是影響發酵過程的主要因素。光照對大多數微生物的發酵過程影響不大，因此不是主要因素。

5.發酵工程中，以下哪個階段不需要進行生物反應？

A.產前準備階段

B.發酵階段

C.收獲階段

D.處理階段

答案：C

解題思路：產前準備階段包括菌種的選育、培養基的制備等，發酵階段是微生物進行代謝反應的過程，處理階段是對發酵產物的提取和處理。收獲階段主要是收集發酵產物，不涉及微生物的代謝反應，因此不需要進行生物反應。三、判斷題1.發酵工程中的生物反應器是用來進行物質轉化的。

答案：正確

解題思路：生物反應器是發酵工程中用于微生物生長和代謝反應的設備，它能夠提供適宜的環境條件，如溫度、pH值、氧氣等，從而促進微生物進行物質轉化。

2.發酵過程中，pH值越低，發酵效果越好。

答案：錯誤

解題思路：發酵過程中，pH值對微生物的生長和代謝有重要影響。不同的微生物對pH值的要求不同，過低的pH值可能會抑制某些微生物的生長，從而影響發酵效果。

3.攪拌式發酵罐是一種常見的發酵設備。

答案：正確

解題思路：攪拌式發酵罐在發酵工業中應用廣泛，它能夠提供良好的混合和傳質條件，有助于微生物均勻分布和充分接觸營養物質。

4.發酵過程中的微生物培養對發酵效果。

答案：正確

解題思路：微生物培養是發酵過程的基礎，合適的微生物種類、數量和生長條件直接影響到發酵效率和產物質量。

5.發酵過程結束后，需要進行處理和回收。

答案：正確

解題思路：發酵過程結束后，通常會產生廢液、固體殘渣等副產物，這些都需要經過處理和回收，以減少環境污染，同時回收有價值的產品。

：四、簡答題1.簡述發酵工程的定義及分類。

答：發酵工程是一種利用微生物的代謝活動來生產有用物質的技術。它包括微生物的培養、發酵條件的優化、發酵過程的控制以及產品的提取和純化等步驟。發酵工程根據發酵目的和微生物類型的不同，可分為以下幾類：

酶制劑生產

生物制藥

食品發酵

生物能源生產

環境生物處理

2.簡要介紹發酵工程中常用的生物反應器及其特點。

答：發酵工程中常用的生物反應器有：

恒溫發酵罐：特點是結構簡單，操作方便，適用于實驗室和小規模生產。

好氧發酵罐：特點是能夠滿足好氧微生物生長的需要，適用于好氧發酵過程。

惡氧發酵罐：特點是能夠滿足厭氧微生物生長的需要，適用于厭氧發酵過程。

離心式發酵罐：特點是發酵過程中可進行攪拌和加熱，適用于對攪拌和溫度要求較高的發酵過程。

3.簡述發酵過程中的關鍵控制參數及其作用。

答：發酵過程中的關鍵控制參數有：

溫度：影響微生物的生長、代謝和酶活性，是發酵過程中的重要控制參數。

pH值：影響微生物的生長和酶活性，是發酵過程中的重要控制參數。

氧氣濃度：影響好氧微生物的生長和代謝，是發酵過程中的重要控制參數。

營養物質：提供微生物生長和代謝所需的能量和物質，是發酵過程中的重要控制參數。

4.簡述發酵工程在生物制藥、食品加工等領域的應用。

答：發酵工程在生物制藥領域的應用主要包括：

抗生素生產

生物活性物質生產

生物疫苗生產

在食品加工領域的應用主要包括：

發酵食品生產

發酵飲料生產

發酵調味品生產

5.簡述發酵過程中可能遇到的常見問題及解決方法。

答：發酵過程中可能遇到的常見問題及解決方法

發酵失敗：可能原因是培養基配方不當、菌種不純、發酵條件控制不嚴格等。解決方法是優化培養基配方、選擇合適的菌種、嚴格控制發酵條件。

發酵速率低：可能原因是發酵條件不適宜、營養物質不足等。解決方法是調整發酵條件、增加營養物質。

產品質量不合格：可能原因是發酵過程中出現污染、發酵條件控制不當等。解決方法是加強發酵過程中的質量控制、嚴格控制發酵條件。

答案及解題思路：

1.解題思路：根據發酵工程的定義，解釋其利用微生物代謝活動生產有用物質的過程；根據發酵目的和微生物類型，分類發酵工程。

2.解題思路：列舉發酵工程中常用的生物反應器，并簡要介紹其特點。

3.解題思路：列舉發酵過程中的關鍵控制參數，并闡述其作用。

4.解題思路：分別介紹發酵工程在生物制藥和食品加工領域的應用。

5.解題思路：列舉發酵過程中可能遇到的常見問題，并分析解決方法。五、論述題1.結合實際，論述發酵工程在生物制藥領域的應用及重要性。

（1）發酵工程在生物制藥領域的應用

生產抗生素，如青霉素、鏈霉素等。

生產疫苗，如乙肝疫苗、流感疫苗等。

生產單克隆抗體，用于治療癌癥、自身免疫疾病等。

生產干擾素，用于治療病毒感染、腫瘤等。

（2）發酵工程在生物制藥領域的重要性

提高生物制藥的生產效率，降低生產成本。

提高生物制藥的質量和穩定性。

促進生物制藥的創新和發展。

2.論述發酵過程中pH值對發酵效果的影響及控制方法。

（1）pH值對發酵效果的影響

影響微生物的生長和代謝。

影響酶的活性。

影響產物形成。

（2）pH值控制方法

使用緩沖溶液。

調節培養基成分。

調節發酵條件。

3.論述發酵工程中微生物培養的關鍵技術及注意事項。

（1）微生物培養的關鍵技術

培養基配制。

接種技術。

發酵設備的選擇和操作。

培養條件控制。

（2）微生物培養的注意事項

防止污染。

控制溫度、pH值、溶氧等培養條件。

注意微生物的生理特征和代謝需求。

4.結合實際案例，分析發酵過程中可能遇到的常見問題及應對策略。

（1）實際案例

某抗生素發酵過程中，發酵液pH值波動大，影響產品質量。

（2）常見問題及應對策略

pH值波動：調整培養基成分，使用緩沖溶液，控制發酵條件。

微生物污染：加強無菌操作，使用消毒劑，定期更換培養基。

5.論述發酵工程在食品加工領域的應用及對食品安全的影響。

（1）發酵工程在食品加工領域的應用

生產酸奶、酸菜等發酵食品。

生產醬油、醋等調味品。

生產味精、酵母抽提物等食品添加劑。

（2）發酵工程對食品安全的影響

提高食品質量和穩定性。

防止食品腐敗變質。

減少食品添加劑的使用。

答案及解題思路：

1.發酵工程在生物制藥領域的應用廣泛，包括抗生素、疫苗、單克隆抗體和干擾素的生產。發酵工程的重要性在于提高生產效率、降低成本、提高質量和穩定性，并促進生物制藥的創新和發展。

2.發酵過程中pH值對微生物生長、酶活性和產物形成有重要影響。pH值控制方法包括使用緩沖溶液、調節培養基成分和發酵條件。

3.微生物培養的關鍵技術包括培養基配制、接種技術、發酵設備操作和培養條件控制。注意事項包括防止污染、控制培養條件和注意微生物生理特征。

4.發酵過程中可能遇到的問題有pH值波動和微生物污染。應對策略包括調整培養基成分、使用緩沖溶液、加強無菌操作和定期更換培養基。

5.發酵工程在食品加工領域的應用包括生產發酵食品、調味品和食品添加劑。發酵工程對食品安全的影響包括提高食品質量和穩定性、防止腐敗變質和減少添加劑使用。六、計算題1.原料轉化率計算

若某發酵罐中，原料濃度為10g/L，發酵時間為12小時，發酵結束時，原料濃度降至2g/L，請計算發酵過程中原料的轉化率。

2.pH緩沖容量計算

若發酵過程中，pH值從5.0降至4.5，求pH值變化所對應的pH緩沖容量。

3.氧氣需求量計算

計算在一定溫度和溶解氧條件下，發酵罐中單位體積發酵液的氧氣需求量（以氧氣摩爾濃度為指標）。

4.營養物質轉化率計算

設發酵罐中初始營養物質濃度為100g/L，發酵結束時降至30g/L，請計算發酵過程中營養物質的轉化率。

5.氫離子濃度變化量計算

若某發酵過程，pH值由6.0降至4.0，求發酵過程中pH值下降的氫離子濃度變化量。

答案及解題思路：

1.原料轉化率計算

答案：轉化率=(初始濃度結束濃度)/初始濃度=(10g/L2g/L)/10g/L=80%

解題思路：通過計算初始原料濃度與發酵結束時原料濃度的差值，再除以初始濃度，得出轉化率。

2.pH緩沖容量計算

答案：pH緩沖容量=(初始pH結束pH)/2

解題思路：使用初始pH值和結束pH值的平均值來估算緩沖容量。

3.氧氣需求量計算

答案：氧氣需求量=(初始摩爾濃度結束摩爾濃度)×轉化系數

解題思路：需要知道發酵過程中氧氣摩爾濃度的變化和相應的轉化系數。

4.營養物質轉化率計算

答案：轉化率=(初始濃度結束濃度)/初始濃度=(100g/L30g/L)/100g/L=70%

解題思路：同原料轉化率計算，只是應用在營養物質濃度上。

5.氫離子濃度變化量計算

答案：氫離子濃度變化量=10^(pH初始)10^(pH結束)

解題思路：使用pH值與氫離子濃度的關系（pH=log[H]）來計算變化量。七、案例分析1.案例一：某生物制藥公司利用發酵工程生產某抗生素的成功經驗及存在的問題

成功經驗：

1.選擇了高產的菌種；

2.優化了培養基配方；

3.控制了發酵條件；

4.采用高效的提取和純化工藝。

存在問題：

1.菌種穩定性有待提高；

2.培養基成本較高；

3.發酵過程中能耗較高；

4.產品純度有待提升。

2.案例二：某食品企業利用發酵工程生產酸奶的過程及關鍵技術

生產過程：

1.培養乳酸菌；

2.將牛奶與乳酸菌混合；

3.控制發酵溫度和時間；

4.離心分離酸奶。

關鍵技術：

1.乳酸菌選育和優化；

2.發酵條件的控制；

3.酸奶的分離純化。

3.案例三：某生物技術公司利用發酵工程生產酶制劑的技術路線及優勢

技術路線：

1.菌種選育和基因工程改造；

2.優化發酵培養基；

3.發酵過程中酶的提取和純化；

4.產品應用。

優勢：

1.高效、穩定的生產；

2.產品質量好；

3.應用范圍廣。

4.案例四：某生物制藥公司利用發酵工程生產生物疫苗的風險及應對措施

風險：

1.菌種變異；

2.生產過程中的污染；

3.產品純度不足；

4.應對措施：

1.加強菌種管理和質量控制；

2.嚴格執行無菌操作；

3.優化生產工藝；

4.采用先進的檢測技術。

5.案例五：某食品企業利用發酵工程生產發酵豆制品的生產工藝及質量控制要點

生產工藝：

1.豆類原料預處理；

2.添加菌種；

3.發酵；

4.后處理。

質量控制要點：

1.菌種選擇和優化；

2.發酵條件控制；

3.污染防控；

4.產品檢測。

答案及解題思路：

1.成功經驗方面，可以從菌種選育、培養基優化、發酵條件控制等方面進行分析；存在問題方面，可以從菌種穩定性、成本、能耗、純度等方面進行闡述。

2.生產過程和關鍵技術方面，需要描述乳酸菌的培養、發酵條件的控制、酸奶的分離純化等