生化出题

1绪论（3题）：

名词解析：生化工程biochemical engineering

生化工程是生物化学与化学工程相结合的交叉学科。它以生物化学为基础，运用化学工程的原理和方法，将实验是规模的以活的细胞或酶作催化剂的生物技术成果进行工程开发，使之成为工业规模的生物反应过程。

简答题：一般的生化反应工程主要由哪四个部分组成？:

答： 1 、原材料的预处理 2 、生物催化剂的制备

3 、生化反应器及反应条件的选择和监控 ４、产物的分离纯化（包括初提纯和精提纯） 判断题：

1、二十世纪50年代青霉素工业化生产是生物制药进入了现代生化工程产业化生产的标志，是现代生化工程的里程碑。（X）

2培养基的灭菌（9题）

多选

下列关系正确的是（ AC ）

A：温度越高，K值越大，微生物越容易死亡 B：温度越高，K值越小，微生物越容易死亡 C:：热阻越大，越耐热，微生物越不容易死亡 D：热阻越小，越耐热，微生物不易死亡 简答题

杀菌与灭菌的区别？

杀菌：用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物，不能杀死细菌芽孢 灭菌：用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物，包括营养细胞，芽孢和孢子

判断题：与连续灭菌相比，间歇灭菌有利于减少热敏性营养物质的破坏。（X） 简答题：芽孢或孢子的热阻要比营养细胞的热阻大的原因？ a.芽孢具有吡啶二羧酸，能增强对热抵抗力

b.芽孢厚而且结构致密，热不透过

c.芽孢的有利水分少，蛋白质含水量较营养细胞蛋白质含水量低。 简答题：湿热灭菌原理、灭菌条件、灭菌不利方面。

原理：由于蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会放出大量的冷凝热，很容易使蛋

白质凝固而杀死各种微生物。 灭菌条件：121摄氏度，30min

灭菌不利方面：会破坏培养基中的营养成分，甚至会产生不利于菌体生长的物质。因此，

在工业培养的过程中，除了尽可能杀死培养基中的杂菌外，还要尽可能减少培养基中营养成分的损失。

判断题：在一定温度下，各种不同微生物的比热死亡速率常数值相等。（×）

简答题:写出对培养基进行湿热灭菌时微生物营养细胞的热死灭动力学方程，说明方程中各符号的意义。

答：

- dN/dt =KN （2分）

N：培养基中任意时刻的活微生物浓度（个/升），（1分） t：灭菌时间，（1分）

K：菌体的比热死亡速率常数，1/min，（1分）

- dN/dt：菌体死亡速率。

判断题：微生物营养细胞易于受热死灭，其比热死亡速率常数K值很高（√） 简答题：高温快速杀菌的原理是什么？灭菌的控制参数是什么？

答：培养基被加热灭菌时，要求即达到灭菌的目的，同时又不破坏或较少破坏培养基中有用成分。由动力学分析知，微生物受热死亡时的活化能一般要比营养成分热分解的活化能大得多，这意味着当温度升高时，微生物死亡速率的增加，要比营养成分破坏速率的增加大得多。所以要采用高温短时的灭菌方法。灭菌的控制参数是温度和时间。

3、空气除菌（9题）

填空题：当相对湿度φ=100%，空气中的水蒸气已达饱和，这时的温度称为_______.(露点)

简答题：下图为空气预处理中的一级压缩、二级冷却、一级加热流程图，请按流程的顺序写出各组成部分的名称和主要作用。

答案：

1、粗过滤器：去除空气中较大的尘埃颗粒，减少进入压缩机的灰尘和微生物的数量，减轻主过滤器的负荷。

2、压缩机：①温度由进口是21℃上升到187~198℃，达到灭菌效果；②克服液体的静压头和发酵罐的背压。

3、贮罐：缓冲排气脉冲，稳定压力，同时有保温作用，使灭菌更充分。

4、冷却器：防止压缩后的高温空气引起过滤介质的碳化或燃烧，一般冷却到30~35℃。 5、旋风分离器：分离来自空气和压缩机中的水滴和油滴，主要分离10μm以上的微粒。 6、冷却器：使空气进一步冷却至20~25℃。

7、丝网分离器：分离二级冷却后析出的较小的水滴油滴，主要分离直径约5μm的滴液。 8、加热器：冷却后空气湿度可达100%，加热使之降低为50%~60%，防止空气通过过滤器时打湿过滤介质。

9、过滤器：用绝对过滤介质对空气进行最后的无菌过滤。

名词解析：absolute filtration： 绝对过滤：过滤介质的滤孔小于细胞和孢子。 简答题：空气除菌过程中除水除油旋风分离器和网丝分离器的工作原理？

答：旋风分离器工作原理：空气经上一级的冷却处理后水蒸气液化为小液滴，空气从切线方向进入旋风分离器，沿器内壁做圆周运动水滴和油滴体积质量比空气大，沿着器壁沉降下部排出，空气旋流后则由上部排出，从而达到分离目的。

网丝分离器工作原理：利用颗粒状介质、网状介质的拦截作用来分离空气中的水或油滴，并使之在介质上合并成大液滴最后从介质上落下达到分离效果。 选择题：过滤除菌的微孔滤膜的空隙直径是（ ）

A．0.01~0.05μm B．0.05~0.1μm C．0.1~0.5μm D．0.5~1μm 正确答案C

选择题：下列哪些是空气除菌的方法？（ ）

① 过滤除菌 ② 加热除菌 ③ 辐射除菌 ④ 高压除菌 ⑤静电除菌 A ②③④⑤ B ①③④⑤ C ①②③⑤ D ①②③④ 答案：C

判断题：一级压缩、一级冷却空气预处理流程适用于沿海气候湿润的地区。（ X ） 填空题：

典型空气预处理流程包括空气的_____、______、__________和__________。 答案：压缩，冷却，除水除油，加热过程

填空题：深层过滤器的设计中，最重要的设计参数是深层厚度

8、生物反应过程的质量和能量衡算（2题）

计算题：以葡萄糖的为碳源，NH3为氮源，进行某种细菌好氧培养，小号的葡萄糖仲有2/3的碳源转化为细胞中的碳。反应式：C6H12O6 + aO2 + bNH3 = c(C4.4OH7.3N0.86O1.2) + d H2O +eCO2 。试确定此化学反应计量式的计量系数。 解： 1mol底物中碳的量为72g，则转换成细胞物质的碳为72×2/3=48g，因此有4.4c×12=48，则c=0.909，则转化成CO2 的碳的量为72-48=24g，则有12e=24，则e=2。

根据氮衡算：14b=0.86c×14，则b=0.782 根据氢衡算：12+3b=7.3c+2d，d=3.854

根据氧衡算：6×16+2×16 ×a=1.2×16×c+2×16×e+16d，则a=1.47 因此可以写出此反应过程的化学计量式：

C6H12O6 + 1.47O2 + 0.782NH3 = 0.909(C4.4OH7.3N0.86O1.2) + 3.854H2O +2CO2

填空题：有机物的还原度γ定义是（ ）碳原子可利用的电子的摩尔数，即化合物氧化成（ ）、（ ）和（ ）是所传递给氧的电子数。 答案：1mol, CO2, H2O, NH3

第四章：通气和搅拌

比耗氧速率(呼吸强度，QO2)（respiration rate）：单位质量的细胞(干重)在单位时间内消耗氧的量。mol O2/(kg干细胞?s)。

填空题：氧在水中的溶解度很低，实际培养液与水相比，饱和溶氧浓度更低了，所以机械搅拌的更重要功能在于: 1）打碎通入空气的气泡 2）增加气液接触面积 3）减少气液膜厚度 4) 阻挡气泡使慢些排出，以提高溶氧效率 选择题：发酵罐中挡板与罐壁应该留有的空隙为（B）

A．（1／3-1／2）b B. (1/5-1/8)b C.(1/7-1/8) b D.(1/4-1/3) b

简答：机械搅拌通风式发酵罐中搅拌器，挡板和消泡器的作用分别是什么？ 搅拌器：打碎气泡，是空气与溶液均匀接触，提高溶氧速率；是生物细胞悬浮分散与发酵体系中；强化传热过程。

挡板：改变液流方向，由径向流改为轴向流，消除液面中心漩涡，提高搅拌混合效果。

消泡器：打碎气泡，防止逃逸。

填空题：空气中的氧气能否进入发酵液里，取决于两个因素： （1）、空气中氧气的分压。（2）、培养液中氧气的浓度。

填空题：氧的溶解过程本质上是 气体吸收过程 。氧的传递过程可分为 供氧过程 和 耗氧过程 两个方面。 名词解释：气体吸收（gas absorption）：是指气体从气相到液相单方向溶解的物质传递过程。 名词解释：Critical Oxygen Concentration：临界溶氧浓度是指当培养基中不存在其他限制细胞生长的基质时，不影响需氧微生物细胞生长繁殖的最低溶氧浓度。

第五章：培养技术与理论

简答题：分批培养包括哪些阶段，各有何特点？

答：①延迟期 为了适应新环境，细胞基本不繁殖，但代谢活跃，细胞体积增大；

②指数增长期 细胞达到最大繁殖速度；

③减速期 随着营养物质的消耗和有害物质的积累，细胞生长速率开始下降； ④静止期 生长速率为0，细胞浓度达到最大并且保持不变； ⑤衰亡期 生长速率为负值。

多选题：以下哪一个方程程式是Monod方程（μ：比生长速率，h-1；μmax：最大比生长速率，h-1；S：限制性底物浓度，mol/L；Ks：半饱和常数，mol/L；Kis：基质抑制常数，mol/L） A．μ=μmaxSn/（Ks+Sn） B. μ=μmaxS/（Ks+S） C．μ=μmaxS/（Ks+S+S2/Kis） D.S/μ=Ks/μmax+S/μmax 答案：BD

名词解释：batch culture ：分批培养是指在一封闭培养系统内含有初始限制量基质的发酵

方式。

简答题：与分批培养相比，连续培养有哪些优点？

答案：1、操作人员少。2、可实现有规律的机械、自动化操作。3、反应器体积小，非生产时间少。4、产品质量稳定。5、操作人员接触毒害物质的可能性小。6、测量仪器使用寿命长。

（选择题）微生物培养中，随着培养温度的升高，菌体生长的倍增时间缩短，延迟期相应：（ ）

A.增长 B.不变 C.缩短 D.不受影响

答案：C 名词解释：

（指数生长期）Exponential phase ：在培养基中营养物质较充分，细胞生长不受限制，细胞浓度快速增长，在一段时间内菌体的比生长速率μ保持不变，此段时间为指数生长期

第六章：生物反应器与比拟放大

简答题：生化反应器通气与搅拌的目的？

答案：一 供给微生物生长和代谢所需的氧气；二 使发酵液充分混合，以形成均匀的微生物悬浮液，促进底物从发酵液向菌体内及代谢产物从菌体内向发酵液的