生物科技發(fā)酵工程案例分析題

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

答案：微生物或酶、生物物質(zhì)、生物轉(zhuǎn)化

解題思路：發(fā)酵工程的核心是利用微生物或酶的作用，對生物物質(zhì)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，從而生產(chǎn)出所需的生物產(chǎn)品。

2.發(fā)酵罐是進(jìn)行的設(shè)備。

答案：微生物發(fā)酵

解題思路：發(fā)酵罐是專為微生物發(fā)酵過程設(shè)計(jì)的設(shè)備，它為微生物提供了適宜的生長環(huán)境，包括溫度、pH值、溶解氧等。

3.發(fā)酵過程中常用的微生物包括和。

答案：細(xì)菌和真菌

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

4.發(fā)酵工程中的生物反應(yīng)器主要有和。

答案：好氧生物反應(yīng)器和厭氧生物反應(yīng)器

解題思路：根據(jù)發(fā)酵過程中對氧氣的需求，生物反應(yīng)器可以分為好氧生物反應(yīng)器和厭氧生物反應(yīng)器，分別適用于好氧和厭氧發(fā)酵過程。

5.發(fā)酵過程中，pH值、溫度、溶解氧等參數(shù)對發(fā)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(shù)是發(fā)酵過程中的關(guān)鍵控制因素，它們直接影響到微生物的生長、代謝和發(fā)酵效率。因此，對這些參數(shù)的精確控制對于發(fā)酵過程的成功。二、選擇題1.以下哪種微生物不屬于發(fā)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(fā)酵工程中常用的微生物，用于生產(chǎn)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(yè)發(fā)酵。

2.以下哪個(gè)設(shè)備不屬于發(fā)酵工程中的生物反應(yīng)器？

A.攪拌式發(fā)酵罐

B.流化床發(fā)酵罐

C.噴霧干燥塔

D.氣升式發(fā)酵罐

答案：C

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

3.發(fā)酵過程中，pH值控制在什么范圍內(nèi)較為適宜？

A.25

B.48

C.510

D.812

答案：B

解題思路：發(fā)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(nèi)較為適宜，因?yàn)檫@個(gè)范圍的pH值適合大多數(shù)微生物的生長。

4.以下哪個(gè)因素不是影響發(fā)酵過程的主要因素？

A.溫度

B.溶解氧

C.光照

D.營養(yǎng)物質(zhì)

答案：C

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

5.發(fā)酵工程中，以下哪個(gè)階段不需要進(jìn)行生物反應(yīng)？

A.產(chǎn)前準(zhǔn)備階段

B.發(fā)酵階段

C.收獲階段

D.處理階段

答案：C

解題思路：產(chǎn)前準(zhǔn)備階段包括菌種的選育、培養(yǎng)基的制備等，發(fā)酵階段是微生物進(jìn)行代謝反應(yīng)的過程，處理階段是對發(fā)酵產(chǎn)物的提取和處理。收獲階段主要是收集發(fā)酵產(chǎn)物，不涉及微生物的代謝反應(yīng)，因此不需要進(jìn)行生物反應(yīng)。三、判斷題1.發(fā)酵工程中的生物反應(yīng)器是用來進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的。

答案：正確

解題思路：生物反應(yīng)器是發(fā)酵工程中用于微生物生長和代謝反應(yīng)的設(shè)備，它能夠提供適宜的環(huán)境條件，如溫度、pH值、氧氣等，從而促進(jìn)微生物進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化。

2.發(fā)酵過程中，pH值越低，發(fā)酵效果越好。

答案：錯(cuò)誤

解題思路：發(fā)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(fā)酵效果。

3.攪拌式發(fā)酵罐是一種常見的發(fā)酵設(shè)備。

答案：正確

解題思路：攪拌式發(fā)酵罐在發(fā)酵工業(yè)中應(yīng)用廣泛，它能夠提供良好的混合和傳質(zhì)條件，有助于微生物均勻分布和充分接觸營養(yǎng)物質(zhì)。

4.發(fā)酵過程中的微生物培養(yǎng)對發(fā)酵效果。

答案：正確

解題思路：微生物培養(yǎng)是發(fā)酵過程的基礎(chǔ)，合適的微生物種類、數(shù)量和生長條件直接影響到發(fā)酵效率和產(chǎn)物質(zhì)量。

5.發(fā)酵過程結(jié)束后，需要進(jìn)行處理和回收。

答案：正確

解題思路：發(fā)酵過程結(jié)束后，通常會產(chǎn)生廢液、固體殘?jiān)雀碑a(chǎn)物，這些都需要經(jīng)過處理和回收，以減少環(huán)境污染，同時(shí)回收有價(jià)值的產(chǎn)品。

：四、簡答題1.簡述發(fā)酵工程的定義及分類。

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

酶制劑生產(chǎn)

生物制藥

食品發(fā)酵

生物能源生產(chǎn)

環(huán)境生物處理

2.簡要介紹發(fā)酵工程中常用的生物反應(yīng)器及其特點(diǎn)。

答：發(fā)酵工程中常用的生物反應(yīng)器有：

恒溫發(fā)酵罐：特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適用于實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模生產(chǎn)。

好氧發(fā)酵罐：特點(diǎn)是能夠滿足好氧微生物生長的需要，適用于好氧發(fā)酵過程。

惡氧發(fā)酵罐：特點(diǎn)是能夠滿足厭氧微生物生長的需要，適用于厭氧發(fā)酵過程。

離心式發(fā)酵罐：特點(diǎn)是發(fā)酵過程中可進(jìn)行攪拌和加熱，適用于對攪拌和溫度要求較高的發(fā)酵過程。

3.簡述發(fā)酵過程中的關(guān)鍵控制參數(shù)及其作用。

答：發(fā)酵過程中的關(guān)鍵控制參數(shù)有：

溫度：影響微生物的生長、代謝和酶活性，是發(fā)酵過程中的重要控制參數(shù)。

pH值：影響微生物的生長和酶活性，是發(fā)酵過程中的重要控制參數(shù)。

氧氣濃度：影響好氧微生物的生長和代謝，是發(fā)酵過程中的重要控制參數(shù)。

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

4.簡述發(fā)酵工程在生物制藥、食品加工等領(lǐng)域的應(yīng)用。

答：發(fā)酵工程在生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括：

抗生素生產(chǎn)

生物活性物質(zhì)生產(chǎn)

生物疫苗生產(chǎn)

在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括：

發(fā)酵食品生產(chǎn)

發(fā)酵飲料生產(chǎn)

發(fā)酵調(diào)味品生產(chǎn)

5.簡述發(fā)酵過程中可能遇到的常見問題及解決方法。

答：發(fā)酵過程中可能遇到的常見問題及解決方法

發(fā)酵失敗：可能原因是培養(yǎng)基配方不當(dāng)、菌種不純、發(fā)酵條件控制不嚴(yán)格等。解決方法是優(yōu)化培養(yǎng)基配方、選擇合適的菌種、嚴(yán)格控制發(fā)酵條件。

發(fā)酵速率低：可能原因是發(fā)酵條件不適宜、營養(yǎng)物質(zhì)不足等。解決方法是調(diào)整發(fā)酵條件、增加營養(yǎng)物質(zhì)。

產(chǎn)品質(zhì)量不合格：可能原因是發(fā)酵過程中出現(xiàn)污染、發(fā)酵條件控制不當(dāng)?shù)?。解決方法是加強(qiáng)發(fā)酵過程中的質(zhì)量控制、嚴(yán)格控制發(fā)酵條件。

答案及解題思路：

1.解題思路：根據(jù)發(fā)酵工程的定義，解釋其利用微生物代謝活動生產(chǎn)有用物質(zhì)的過程；根據(jù)發(fā)酵目的和微生物類型，分類發(fā)酵工程。

2.解題思路：列舉發(fā)酵工程中常用的生物反應(yīng)器，并簡要介紹其特點(diǎn)。

3.解題思路：列舉發(fā)酵過程中的關(guān)鍵控制參數(shù)，并闡述其作用。

4.解題思路：分別介紹發(fā)酵工程在生物制藥和食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用。

5.解題思路：列舉發(fā)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(jié)合實(shí)際，論述發(fā)酵工程在生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用及重要性。

（1）發(fā)酵工程在生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用

生產(chǎn)抗生素，如青霉素、鏈霉素等。

生產(chǎn)疫苗，如乙肝疫苗、流感疫苗等。

生產(chǎn)單克隆抗體，用于治療癌癥、自身免疫疾病等。

生產(chǎn)干擾素，用于治療病毒感染、腫瘤等。

（2）發(fā)酵工程在生物制藥領(lǐng)域的重要性

提高生物制藥的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

提高生物制藥的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

促進(jìn)生物制藥的創(chuàng)新和發(fā)展。

2.論述發(fā)酵過程中pH值對發(fā)酵效果的影響及控制方法。

（1）pH值對發(fā)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(chǎn)物形成。

（2）pH值控制方法

使用緩沖溶液。

調(diào)節(jié)培養(yǎng)基成分。

調(diào)節(jié)發(fā)酵條件。

3.論述發(fā)酵工程中微生物培養(yǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及注意事項(xiàng)。

（1）微生物培養(yǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

培養(yǎng)基配制。

接種技術(shù)。

發(fā)酵設(shè)備的選擇和操作。

培養(yǎng)條件控制。

（2）微生物培養(yǎng)的注意事項(xiàng)

防止污染。

控制溫度、pH值、溶氧等培養(yǎng)條件。

注意微生物的生理特征和代謝需求。

4.結(jié)合實(shí)際案例，分析發(fā)酵過程中可能遇到的常見問題及應(yīng)對策略。

（1）實(shí)際案例

某抗生素發(fā)酵過程中，發(fā)酵液pH值波動大，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）常見問題及應(yīng)對策略

pH值波動：調(diào)整培養(yǎng)基成分，使用緩沖溶液，控制發(fā)酵條件。

微生物污染：加強(qiáng)無菌操作，使用消毒劑，定期更換培養(yǎng)基。

5.論述發(fā)酵工程在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用及對食品安全的影響。

（1）發(fā)酵工程在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用

生產(chǎn)酸奶、酸菜等發(fā)酵食品。

生產(chǎn)醬油、醋等調(diào)味品。

生產(chǎn)味精、酵母抽提物等食品添加劑。

（2）發(fā)酵工程對食品安全的影響

提高食品質(zhì)量和穩(wěn)定性。

防止食品腐敗變質(zhì)。

減少食品添加劑的使用。

答案及解題思路：

1.發(fā)酵工程在生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，包括抗生素、疫苗、單克隆抗體和干擾素的生產(chǎn)。發(fā)酵工程的重要性在于提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高質(zhì)量和穩(wěn)定性，并促進(jìn)生物制藥的創(chuàng)新和發(fā)展。

2.發(fā)酵過程中pH值對微生物生長、酶活性和產(chǎn)物形成有重要影響。pH值控制方法包括使用緩沖溶液、調(diào)節(jié)培養(yǎng)基成分和發(fā)酵條件。

3.微生物培養(yǎng)的關(guān)鍵技術(shù)包括培養(yǎng)基配制、接種技術(shù)、發(fā)酵設(shè)備操作和培養(yǎng)條件控制。注意事項(xiàng)包括防止污染、控制培養(yǎng)條件和注意微生物生理特征。

4.發(fā)酵過程中可能遇到的問題有pH值波動和微生物污染。應(yīng)對策略包括調(diào)整培養(yǎng)基成分、使用緩沖溶液、加強(qiáng)無菌操作和定期更換培養(yǎng)基。

5.發(fā)酵工程在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用包括生產(chǎn)發(fā)酵食品、調(diào)味品和食品添加劑。發(fā)酵工程對食品安全的影響包括提高食品質(zhì)量和穩(wěn)定性、防止腐敗變質(zhì)和減少添加劑使用。六、計(jì)算題1.原料轉(zhuǎn)化率計(jì)算

若某發(fā)酵罐中，原料濃度為10g/L，發(fā)酵時(shí)間為12小時(shí)，發(fā)酵結(jié)束時(shí)，原料濃度降至2g/L，請計(jì)算發(fā)酵過程中原料的轉(zhuǎn)化率。

2.pH緩沖容量計(jì)算

若發(fā)酵過程中，pH值從5.0降至4.5，求pH值變化所對應(yīng)的pH緩沖容量。

3.氧氣需求量計(jì)算

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

4.營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化率計(jì)算

設(shè)發(fā)酵罐中初始營養(yǎng)物質(zhì)濃度為100g/L，發(fā)酵結(jié)束時(shí)降至30g/L，請計(jì)算發(fā)酵過程中營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。

5.氫離子濃度變化量計(jì)算

若某發(fā)酵過程，pH值由6.0降至4.0，求發(fā)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(zhuǎn)化率計(jì)算

答案：轉(zhuǎn)化率=(初始濃度結(jié)束濃度)/初始濃度=(10g/L2g/L)/10g/L=80%

解題思路：通過計(jì)算初始原料濃度與發(fā)酵結(jié)束時(shí)原料濃度的差值，再除以初始濃度，得出轉(zhuǎn)化率。

2.pH緩沖容量計(jì)算

答案：pH緩沖容量=(初始pH結(jié)束pH)/2

解題思路：使用初始pH值和結(jié)束pH值的平均值來估算緩沖容量。

3.氧氣需求量計(jì)算

答案：氧氣需求量=(初始摩爾濃度結(jié)束摩爾濃度)×轉(zhuǎn)化系數(shù)

解題思路：需要知道發(fā)酵過程中氧氣摩爾濃度的變化和相應(yīng)的轉(zhuǎn)化系數(shù)。

4.營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化率計(jì)算

答案：轉(zhuǎn)化率=(初始濃度結(jié)束濃度)/初始濃度=(100g/L30g/L)/100g/L=70%

解題思路：同原料轉(zhuǎn)化率計(jì)算，只是應(yīng)用在營養(yǎng)物質(zhì)濃度上。

5.氫離子濃度變化量計(jì)算

答案：氫離子濃度變化量=10^(pH初始)10^(pH結(jié)束)

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

成功經(jīng)驗(yàn)：

1.選擇了高產(chǎn)的菌種；

2.優(yōu)化了培養(yǎng)基配方；

3.控制了發(fā)酵條件；

4.采用高效的提取和純化工藝。

存在問題：

1.菌種穩(wěn)定性有待提高；

2.培養(yǎng)基成本較高；

3.發(fā)酵過程中能耗較高；

4.產(chǎn)品純度有待提升。

2.案例二：某食品企業(yè)利用發(fā)酵工程生產(chǎn)酸奶的過程及關(guān)鍵技術(shù)

生產(chǎn)過程：

1.培養(yǎng)乳酸菌；

2.將牛奶與乳酸菌混合；

3.控制發(fā)酵溫度和時(shí)間；

4.離心分離酸奶。

關(guān)鍵技術(shù)：

1.乳酸菌選育和優(yōu)化；

2.發(fā)酵條件的控制；

3.酸奶的分離純化。

3.案例三：某生物技術(shù)公司利用發(fā)酵工程生產(chǎn)酶制劑的技術(shù)路線及優(yōu)勢

技術(shù)路線：

1.菌種選育和基因工程改造；

2.優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基；

3.發(fā)酵過程中酶的提取和純化；

4.產(chǎn)品應(yīng)用。

優(yōu)勢：

1.高效、穩(wěn)定的生產(chǎn)；

2.產(chǎn)品質(zhì)量好；

3.應(yīng)用范圍廣。

4.案例四：某生物制藥公司利用發(fā)酵工程生產(chǎn)生物疫苗的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對措施

風(fēng)險(xiǎn)：

1.菌種變異；

2.生產(chǎn)過程中的污染；

3.產(chǎn)品純度不足；

4.應(yīng)對措施：

1.加強(qiáng)菌種管理和質(zhì)量控制；

2.嚴(yán)格執(zhí)行無菌操作；

3.優(yōu)化生產(chǎn)工藝；

4.采用先進(jìn)的檢測技術(shù)。

5.案例五：某食品企業(yè)利用發(fā)酵工程生產(chǎn)發(fā)酵豆制品的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)

生產(chǎn)工藝：

1.豆類原料預(yù)處理；

2.添加菌種；

3.發(fā)酵；

4.后處理。

質(zhì)量控制要點(diǎn)：

1.菌種選擇和優(yōu)化；

2.發(fā)酵條件控制；

3.污染防控；

4.產(chǎn)品檢測。

答案及解題思路：

1.成功經(jīng)驗(yàn)方面，可以從菌種選育、培養(yǎng)基優(yōu)化、發(fā)酵條件控制等方面進(jìn)行分析；存在問題方面，可以從菌種穩(wěn)定性、成本、能耗、純度等方面進(jìn)行闡述。

2.生產(chǎn)過程和關(guān)鍵技術(shù)方面，需要描述乳酸菌的培養(yǎng)、發(fā)酵條件的控制、酸奶的分離純化等