生物工艺学复习题集答案.docx

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生物工艺学复习题集答案

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生物工艺学习题

一、填空题

1、酒精原料在蒸煮之前加α-淀粉酶的作用是降低蒸煮压力,缩短蒸煮时间，用量为粉碎原料的0.1%~0.2%。

2、乳酸细菌以葡萄糖为原料进行乳酸发酵的代谢途径有三条：

属于同型发酵的_____EMP途径_____、属于异型发酵的___双歧途径_____、属于异型发酵的__HMP_途径_____。

3、米根霉属于___好氧真菌______，其发酵类型属__混合酸发酵途径_______，L-乳酸的转化率能达到75%以上。

4、生物素影响谷氨酸发酵主要是影响细胞膜渗透性和代谢途径。

5、乳酸发酵一般要在__厌氧____条件下进行,它可分为_同型__和_异型__乳酸发酵。

6、壳聚糖酶降解部分乙酰化壳聚糖时，能得到一定聚合度的具有某些功能性的___壳寡糖_。

7、ω-3不饱和脂肪酸包括__EPA__、___DPA/DHA__；ω-6不饱和脂肪酸包括_亚油酸（十八碳二烯酸）____、γ-亚麻酸和花生四烯酸（AA）______。

8、大曲酒生产操作工艺一般可分为清渣法、续渣法、清蒸混烧法

9、α—淀粉酶任意水解淀粉分子内的α-1,4-糖苷键，不能水解α-1,6-糖苷键，作用于支链淀粉时，生成葡萄糖、麦芽糖、α-界限糊精。

10、β—淀粉酶作用于淀粉时，从淀粉分子非还原性末端的　第2个α-1,4-糖苷键开始，依次水解麦芽糖分子，并发生转位反应，将麦芽糖转变为β-构型。

11、β—淀粉酶作用于支链淀粉时，遇到α-1,6-糖苷键分支点即停止作用，最终产物为麦芽糖和β-界限糊精。

12、麦芽β—淀粉酶的最佳作用温度是62-65℃。

13、麦芽α—淀粉酶的最佳作用温度是72-75℃。

14、在麦汁煮沸、发酵、过滤过程中添加单宁的作用主要是沉淀蛋白质，以提高啤酒的非生物稳定性。

15、双乙酰的前驱体是α-乙酰乳酸，双乙酰被还原，经过乙偶姻，最终还原成2,3-丁二醇。

16双乙酰含量超过口味界限值0.1mg/L，会使啤酒产生馊饭味。

17、己醛是酵母代谢的中间产物，在醛类中，它对啤酒风味的影响是比较重要的。

18、啤酒中的高级醇，其含量最高、对啤酒风味影响最大的是异戊醇。

19、啤酒生产中最有害的四种污染菌是野生酵母、足球菌、果胶杆菌乳酸菌、。

20、啤酒的无菌过滤常用孔径为0.45μm薄膜过滤机。

21、啤酒发酵一般以双乙酰在发酵醪中的含量低于0.1mg/mL作为发酵成熟的标志。

22、葡萄洒酿造中，一般认为椭圆酵母是主发酵酵母，在主发酵期起主要作用，而球拟酵母是产酯酵母，在发酵结束后仍发挥作用。

23、啤酒花的品质与啤酒的质量密切相关，其用于啤酒酿造的主要作用成分有：

苦味物质、酒花精油、多酚物质。

24、葡萄酒酵母与啤酒酵母的主要区别是啤酒酵母能利用蜜二糖而葡萄酒酵母不能。

25、导致啤酒浑浊沉淀的原因主要有：

氧化浑浊、酵母浑浊、受寒浑浊、细菌浑浊。

/

26、葡萄酒发酵温度一般控制在25-30℃，在此范围内，温度越高，发酵开始越早，成品一般为甜型酒，温度越低，酒精产量越高，成品一般为干型酒。

27、我国传统酿造常用到曲，种曲作用是提供大量的孢子，而曲通常用来提供大量的菌体或酶。

28、葡萄酒酿造中所采用的降酸方式生物降酸、化学降酸、物理降酸。

29、由于SO2具有杀菌、抑菌、澄清，溶解与改善风味等作用，而被广泛用于葡萄酒生产中。

30、维生素C二步发酵中的第二步采用混合发酵法，将L-山梨糖转化为2-酮基-L-古龙酸（2-KLG），所用菌种为____小菌氧化葡萄糖酸杆菌_________和____大菌巨大芽孢杆菌/蜡状芽孢杆菌__________，其中不产酸而能促进产酸菌生长和产酸的是__大菌巨大芽孢杆菌/蜡状芽孢杆菌___________。

31、抗生素的类型有大环内酯类、β-内酰胺类、四环类、氨基糖苷类和___多肽类______。

32、青霉素的母核部分由β-内酰胺环和噻唑环组成，称为6-氨基青霉烷酸。

33、根据淀粉酶水解淀粉的不同形式将淀粉酶分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、异淀粉酶。

34、纤维素酶指降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，其中能够分解天然纤维素的酶为C1，能分解羧甲基纤维素的酶为CX，能分解纤维二糖为β-葡萄糖苷酶。

35、生物冶金过程中，应用最广的浸矿细菌包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁小螺菌和嗜热氧化硫杆菌。

二、选择题

1．实验室常用的培养细菌的培养基是（A）

A　牛肉膏蛋白胨培养基　B　马铃薯培养基　

C　高氏一号培养基　D　麦芽汁培养基

2、下列物质属于生长因子的是（D）

A．葡萄糖B．蛋白胨C．NaClD．维生素

3、实验室常用的培养放线菌的培养基是（C）

A牛肉膏蛋白胨培养基　B　马铃薯培养基　

C　高氏一号培养基　D　麦芽汁培养基

4、酵母菌适宜的生长pH值为（A）

A　5.0-6.0　B　3.0-4.0　C　8.0-9.0　D　7.0-7.5

5、细菌适宜的生长pH值为（D）

A　5.0-6.0　B　3.0-4.0　C　8.0-9.0　D　7.0-7.5

6、下列物质中，不能为异养生物作碳源的是（C）

A．蛋白胨　　　B．含碳有机物　　C．含碳无机物　D．石油、花生饼

7．利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的最适原料和产生酒精阶段要控制的必要条件是（C）

A．玉米粉和有氧　B．大豆粉和有氧　C．玉米粉和无氧　D．大豆粉和无氧

8、用于谷氨酸发酵的培养基需添加的生长因子是（D）

A．氨基酸B．碱基C．核苷酸D．生物素

9、在发酵中有关氧的利用正确的是（B）

A．微生物可直接利用空气中的氧　　B．微生物只能利用发酵液中溶解氧

C．温度升高，发酵液中溶解氧增多　　D．需向发酵液中连续补充空气并不断地搅拌

10、不能以糖类作为碳源的细菌是（C）

　　A．假单胞菌　　B．乳酸菌　　C．甲基营养菌　D．固氮菌

11、下列关于生长因子的说法中，不正确的一项是（B）

A．是微生物生长不可缺少的微量有机物　　B．是微生物生长不可缺少的微量矿质元素

C．主要包括维生素、氨基酸和碱基等　　D．一般是酶和核酸的组成成分

12、下列营养物质中，不是同时含有碳源、氮源和生长因子的是（C）

　　A．牛肉膏B．蛋白胨　　C．生物素D．酵母粉

13、某些放线菌产生的抗生素，是它们的（B）

A初级代谢产物B次级代谢产物C代谢中间产物D代谢废物

14、微生物代谢的调节属于（C　）

　　A．神经调节　B.激素调节C．酶的调节　D.基因调节

15、关于微生物代谢产物的说法中不正确的是（D　）

　　A.初级代谢产物是微生物生长和繁殖所必须的

　　B.次级代谢产物并非是微生物生长和繁殖所必须的

　　C.次级代谢产物在代谢调节下产生

　　D.初级代谢产物的合成无需代谢调节

16、某药厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物没有谷氨酸而产生乳酸及琥珀酸，其原因是（　D）

　　A．温度控制不适B．通气量过多　C.pH呈酸性　　D.溶氧不足

17、下列可用于生产谷氨酸的菌种是（C　）

　　A.谷氨酸棒状杆菌、金黄色葡萄球菌　　B．链球菌、大肠杆菌

　　C.谷氨酸棒状杆菌，黄色短杆菌　　　　D．大肠杆菌、乳酸菌

18、发酵过程中，不会直接引起pH变化的是（　C）

　　A．营养物质的消耗　　　　B．微生物呼出的CO２

　　C．微生物细胞数目的增加　D．次级代谢产物的积累

19、（D）是生物技术产业化，发展大规模生产的最关键环节。

A细胞工程和基因工程B细胞工程和酶工程

C基因工程和酶工程D酶工程和发酵工程

20、构成葡萄酒干浸出物的是（B）

A色素B蛋白质C糖D硫酸钾

21、为了调节葡萄酒的pH值，最好采用（A）

A碳酸钙B碳酸氢钾C酒石酸钾D酒石酸氢钾

22、下列微生物用于生产实践中必须不断通氧并且搅拌的是（B）

A.用酵母菌生产酒精

B.利用链球菌发酵生产抗生素

C.产甲烷细菌进行沼气发酵

D.用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸

23、所有下列情况均是抗生素抑制微生物的方法，除了（C）之外。

A抗生素抑制细胞壁合成B抗生素干扰细胞膜功能

C抗生素阻止能量从ATP释放D抗生素抑制蛋白质合成

24、青霉素族的抗生素主要用于抗（C）。

A病毒B真菌C革兰氏阴性菌D革兰氏阳性菌

25、下列抗生素作用机制中，抑制细胞壁合成的是（D）

A　利福霉素　B　四环素　C　两性霉素　D　青霉素

26、青霉素的母核部分是以B为前体合成的。

A.半胱氨酸和α–氨基己二酸B.半胱氨酸和缬氨酸

C.α–氨基己二酸和缬氨酸D.缬氨酸和精氨酸

27、产氨短杆菌的嘌呤核苷酸的生物合成中，AMP与GMP的关系是D。

A、存在于两条环形路线中，可互相转换；

B、存在于两条单向分支中，可互相转换；

C、存在于两条环形路线中，不能互相转换；

D、存在于两条单向分支中，不能互相转换

28、枯草杆菌的嘌呤核苷酸的生物合成中，AMP与GMP的关系是A。

A、存在于两条环形路线中，可互相转换；

B、存在于两条单向分支中，可互相转换；

C、存在于两条环形路线中，不能互相转换；

D、存在于两条单向分支中，不能互相转换

三、名词解释：

1、制麦有原料大麦制成麦芽，它是啤酒生产的开始。

2、蛋白质休止啤酒酿造过程中，糖化阶段，利用麦芽中羧基肽酶分解多肽形成氨基酸（α-氨基氮）和利用内切肽酶分解蛋白质形成多肽和氨基酸

3、发酵度在一定温度下，以一定质量的啤酒酵母作用一定体积和一定浓度的麦芽汁，测定规定时间内麦芽汁失重或糖度改变或放出二氧化碳的体积，用以测定发酵力的强弱，称为发酵度。

其表示方法一般有真实发酵度和表观发酵度。

4、定型麦汁麦芽经粉碎、糊化、糖化后，加酒花煮沸、糖度标准化后用以发酵的麦汁

5、大曲和小曲大曲是以大麦、稻壳等为原料或载体，接种曲霉、酵母等经培养、成型、干燥后制成的砖块状发酵剂，一般用于白酒发酵。

小曲是以米粉等为原料，接种根霉等菌种，经培养后成型、干燥后制成的粉状、块状、球形发酵剂，一般用于米酒、白酒等产品发酵。

6、凝聚性酵母凝聚性过强的酵母，沉降早、快，酒液中酵母细胞数少，发酵缓慢，发酵度低；

7、苹果酸—乳酸发酵就是在乳酸细菌作用下将苹果酸分解为乳酸和CO2的过程

8、生物需氧量（BOD）水中有机污染物在好氧微生物作用下，进行好氧分解过程中所消耗水中溶解氧的量

9、化学需氧量（COD）氧化剂氧化水中有机污染物时所需的含氧量

9、抗体能与相应抗原（表位）特异性结合的具有免疫功能的球蛋白

10、单克隆抗体高度均质性的特异性抗体，由一个识别单一抗原表位的B细胞克隆所分泌。

一般来自杂交瘤细胞。

11、免疫球蛋白具有抗体活性或化学结构上与抗体相似的球蛋白。

是一类重要的免疫效应分子，多数为丙种球蛋白，由两条相同的轻链和两条相同的重链所组成，在体内以两种形式存在：

可溶性免疫球蛋白存在于体液中，具抗体活性，参与体液免疫；膜型免疫球蛋白是B细胞抗原受体。

四、简答题

1、细菌和米根霉生产乳酸的比较

答：

乳酸细菌以葡萄糖为原料进行乳酸发酵的代谢途径有三条：

属于同型乳酸发酵的糖酵解途径（EMP），属于异性乳酸发酵的分叉代谢途径（双歧途径）和6-磷酸葡萄糖酸途径（HMP）

米根霉是好氧真菌，其发酵类型属于混合酸发酵。

特点：

（1）细菌营养要求复杂，而米根霉营养要求简单。

（2）米根霉菌丝体比细菌的大，易于分离，有利于制得高质量的乳酸产品。

（3）尤其重要的是根霉属发酵可得到光学纯度很高的L-乳酸，而细菌发酵常因消旋作用而得到的是DL-乳酸。

2、大曲酒续渣法工艺的优点？

答：

（1）粮食本身特有自己的香味物质，会随着酒气带入白酒。

（2）原料酒醅混合后，吸收酒醅中的酸和水，有利于原料的糊化；

（3）在酒醅中混入新料，可减少填充料（小米或米糠）的用量。

3、试说明白葡萄酒酿造过程中防止氧化的技术。

答：

（1）前发酵阶段严格控制品温。

（2）后发酵期控制较低的温度；避免酒液接触空气。

（3）添加0.02%-0.03%皂土以减少氧化物质和降低氧化酶的活性。

（4）在发酵期罐内充入氮气或CO2。

（5）将铁、铜等金属工具及设备涂以食品级防腐材料

4、简述废水生物处理的优点。

答：

废水生物处理是指利用微生物的新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化。

（1）好氧生物处理污水优点：

不产生臭气；处理周期短；在适当的条件下，一般可除去BOD580-90%

（2）厌氧生物处理污水优点：

操作不消耗动力；可以处理高浓度有机废水；副产物甲烷可以作燃料。

5、常用的废水生物处理方法主要有哪几种？

常用的废水生物处理方法主要有：

（1）好氧生物法（活性污泥法、生物膜法）：

适用于处理溶解的和胶体的有机物。

不能直接沉淀，可使有机物转化为无机物。

（2）厌氧生物法：

厌氧生物处理是在缺氧条件下，利用厌氧微生物来进行污水处理。

包括三个阶段：

水解、产氢产乙酸、产甲烷。

（3）自然生物处理法：

利用天然的（或经一定人工整修）池塘或土地对废水进行生物处理的过程。

6、简述活性污泥法污水处理的原理及影响处理效果的因素。

过程：

向有机废水中不断地充入空气，使水中有足够的溶解氧，为好氧微生物生长繁殖创造良好的条件，经过一定时间后，就会产生一种褐色絮状泥粒，其中含有大量的微生物。

原理由污水中繁殖的大量微生物凝絮而成的绒絮状泥柱，具有很强的吸附和氧化分解有机物的能力。

菌胶团的大小影响活性污泥的吸附和絮凝能力。

一种废水处理中可以有一种菌占主要地位，但多种微生物配合才能大幅度降低BOD。

7、简述厌氧生物处理法的基本原理及影响因素。

在无氧的条件下，利用厌氧微生物的生命活动过程，使污水中的有机物转化成较简单有机物和无机物的处理过程，在工程上称为污水的厌氧生物处理。

包括1水解阶段2产氢产乙酸阶段3产甲烷阶段。

影响厌氧处理的因素：

1温度2PH3氧化还原电位4营养5有机负荷6有毒物质

8、阐述戊糖乙醇发酵途径？

答：

细菌利用木糖发酵生产酒精的途径：

首先木糖在木糖异构酶作用下转化为木酮糖，然后在木酮糖激酶的作用下转化为磷酸木酮糖，继而进入磷酸戊糖途径，生成丙酮酸，代谢生成乙醇。

酵母利用木糖发酵生产酒精的途径：

首先在依赖NADP的木糖还原酶的做作用下还原为木糖醇。

然后再依赖NAD+的木糖醇脱氢酶的作用下氧化形成木酮糖。

再经木酮糖激酶磷酸化形成5—磷酸木酮糖，进入磷酸戊糖途径，生成丙酮酸，代谢生成乙醇。

9、简述在改变细胞的通透性方法中，生物素、油酸和青霉素各自的作用机制？

答：

生物素作为催化脂肪酸生物合成限速反应的关键酶--乙酰辅酶A羧化酶的辅酶，参与脂肪酸合成，从而影响到磷酸合成、细胞膜的形成。

如果生物素缺乏或亚适量，会引起细胞膜的变化，改变细胞膜的通透性。

油酸的缺乏或亚适量使磷脂含量降低，其作用机制和产生的结果与生物素类似。

青霉素的作用机制和生物素、油酸不同，主要是抑制细胞壁肽聚糖合成中肽链的交联，从而改变细胞壁的通透性。

10、柠檬酸发酵和IMP发酵都与Mn2+有关，Mn2+在这两个过程中的作用有何区别？

答：

（1）在柠檬酸发酵中，Mn2+离子对柠檬酸的合成有重要的影响，因为Mn2+离子是催化核酸合成的酶所必需的，Mn2+离子不足将影响某些蛋白质、核酸的合成，使NH4+离子浓度上升，激活PFK酶或消除柠檬酸和ATP的抑制作用，使EMP代谢流畅通，故Mn2+离子要以亚适量存在。

（2）在肌苷酸（IMP）发酵中，Mn2+过量将促使菌体生长，而IMP的产量明显降低，也就是说，只有在限制Mn2+水平的条件下，才能达到最大的IMP产量，其原因在于限制Mn2+水平将使菌的形态由正常的小球状变化为伸长、膨胀的异常形态，这种异常形态使生物合成IMP的前体和酶无阻碍地分泌到细胞外，Mn2+的这种作用与谷氨酸发酵中的生物素的作用十分类似，均是改变了细胞膜透性。

五、论述题

1、柠檬酸发酵是典型的好氧发酵过程，过程中对氧要求非常高，即使有短暂的供气停止也会造成产品生产的严重下降，为什么？

（讨论氧在柠檬酸发酵中的作用）

答：

（1）氧是柠檬酸发酵的理论底物之一

（2）发酵中生成的NADH在重新氧化时还需要氧气作为底物

（3）柠檬酸产生菌黑曲霉中除存在正常（标准）呼吸链外，还存在一条呼吸活动性强的侧系呼吸链，该链的功能是在氧化NADH的同时不产生ATP，减轻了ATP对PFK酶、CS酶的反馈抑制，该侧系呼吸链与正常（标准）的呼吸链不同，对氧敏感，缺氧对其损伤是不可逆的。

综上所述，柠檬酸发酵时需要高通氧强度。

2、试从酿造原理及工艺角度比较啤酒、葡萄酒、白酒酿造的差别。

答：

（1）、酿造原理：

①　啤酒由小麦或大麦加啤酒花酿造

②　葡萄酒是用新鲜采摘的葡萄榨汁后通过天然发酵而成。

③　大曲是通过高粱等主要物质发酵后在次蒸馏的方式所得。

（2）、工艺角度：

①　白酒是蒸馏酒，发酵后再经过蒸馏，酒度比较高。

葡萄酒和啤酒是酿造酒，即只经过发酵得的酒精度比较低的酒。

②　啤酒和大曲白酒都要需要糖化，而葡萄酒不需要糖化

（3）、发酵微生物：

①　啤酒由单菌种液体发酵：

啤酒酵母

②　葡萄酒由多菌种发酵：

多种不同的酵母细菌

③　大曲白酒是由多种不同菌种发酵而成：

如霉菌，细菌

3、以你对发酵工程、工艺的理解，你认为目前发酵工业中急待解决的工程问题有哪些？

研究热点是什么？

从工艺、菌种、新技术、发酵设备等方面分析。

4、比较同型和异型乳酸发酵，说明两者在代谢途径和培养条件上的差别。

答：

乳酸细菌利用葡萄糖为原料进行乳酸发酵有两种类型：

同型乳酸发酵：

葡萄糖经糖酵解途径（EMP）降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下还原为乳酸，

异型乳酸发酵：

有葡萄糖-6-磷酸途径和双歧途径两种。

葡萄糖-6-磷酸途径：

葡萄糖经磷酸戊糖途径（HMP）途径生成5-磷酸木酮糖，再经磷酸酮解酶催化裂解，生成3-磷酸-甘油醛和乙酰磷酸，乙酰磷酸进一步生成乙酸或乙醇，3-磷酸-甘油醛经糖酵解途径（EMP）后半部分转化为乳酸。

双歧途径：

葡萄糖经糖酵解途径（EMP）生成果糖-6-磷酸，再经6-磷酸-果糖磷酸酮解酶催化裂解，生成赤藓糖-4-磷酸和乙酰磷酸，以及5-磷酸木酮糖，其中赤藓糖-4-磷酸可再转化为5-磷酸木酮糖；5-磷酸木酮糖经磷酸酮解酶催化裂解，生成3-磷酸-甘油醛和乙酰磷酸，乙酰磷酸进一步生成乙酸或乙醇，3-磷酸-甘油醛经糖酵解途径（EMP）后半部分转化为乳酸。

两者在培养条件上的差别主要体现在最是生长温度上：

同型乳酸发酵的种根据最适生长温度有高（37-45℃）和低（28-32℃）两群；异型乳酸发酵的种都以28-32℃为适温，工业生产乳酸用高温发酵菌，一般食品工业（乳制品、发酵植物食品）、青贮饲料的菌种多用低温发酵菌。

5、从微生物、微生物的代谢途径和培养条件等方面讨论以木糖为碳源和以葡萄糖为碳源进行乙醇发酵时的差别？

天然半纤维素水解产物的85-90%是木糖。

以植物纤维素原料中的木糖发酵生产酒精，能使纤维素原料的酒精发酵的产量在原有的基础上增加25%。

因此，木糖发酵生产酒精是决定植物纤维资源生产酒精经济可行的关键因素。

酵母木糖代谢的途径比葡萄糖代谢的途径复杂得多。

在代谢的过程中部分木糖转化为其它副产物。

因此，酵母木糖代谢产生酒精的理论得率为0.46克酒精/克木糖，低于葡萄糖酒精发酵的理论得率为0.51克酒精/克葡萄糖。

代谢葡萄糖和木糖产生乙醇的总反应式如下：

Glucose+ADP+Pi->2Ethnanol+2Co2+ATP3Xylose+3ADP+3Pi->5Ethnanol+5Co2+3ATP理论上1吨葡萄糖可生产539公斤的酒精（180份C6H10O6在酶的作用下生成88份CO2和92份C2H5OH）

6、说明末端代谢产物阻遏与分解代谢产物阻遏的区别

答：

由于某代谢途径末端产物的过量积累而引起酶合成的（反馈）阻遏称为末端代谢产物阻遏。

通常发生在合成代谢中，特别是在氨基酸、核苷酸和维生素的合成途径中十分常见。

生物合成末端产物阻遏的特点是同时阻止合成途径中所有酶的合成。

当细胞内同时存在两种可利用底物（碳源或氮源）时，利用快的底物会阻遏与利用慢的底物有关的酶合成，现在知道，这种阻遏并不是由于快速利用底物直接作用的结果，而是由这种底物分解过程中产生的中间代谢物引起的，所以称为分解代谢物阻遏。

7、比较反馈阻遏和反馈抑制的异同？

答：

在微生物合成代谢过程中，反馈阻遏和反馈抑制往往共同对代谢起着调节作用，他们通过对酶的合成和酶的活性进行调节，使细胞内各种代谢物浓度保持在适当的水平。

反馈阻遏是转录水平的调节，产生效应慢；反馈抑制是酶活性水平调节，产生效应快。

此外，前者的作用往往会影响催化一系列反应的多个酶，而后者往往只是对一系列反应中的第一个酶起作用。