生化工程习题

生化工程习题一、判断正误1、间歇培养微生物的减速生长期，微生物的比生长速率小于零。

（×）2、反混指不同物料间有混合的现象。

（×）3、PFR反应器中，沿轴向的反应速度是常数。

（×）4、单级连续培养中，如果调整成D（稀释速率）>μ（比生长速率），最终将发生“冲出”现象。

（√）5、一定温度下，微生物营养细胞的均相热死灭动力学符合化学反应的一级反应动力学。

（√）6、限制性底物指微生物的碳源。

（×）7、单级恒化器连续培养某种酵母达一稳态后，流出液中菌体浓度是培养时间的函数。

（×）8、CSTR反应器中物料的返混程度最小。

（×）9、微生物的比生长速率是指单位时间内菌体的增量。

（×）10、间歇培养好氧微生物时，菌体的对数生长期到来时，菌体的摄氧率大幅度增加。

（√）11亚硫酸盐氧化法可以用于测量真实发酵液的Kla。

（×）12、活塞流反应器中，沿径向的反应速度是常数。

（√）13、返混是指不同停留时间物料之间的混合。

（√）14、任何微生物培养过程的YATP均等于10g/mol左右。

（×）15、连续培养反应器中物料的平均停留时间和稀释速率互为倒数。

（√）16、间歇培养好氧微生物时，菌体耗氧速率是常数。

（×）17、对培养基进行热灭菌必须以霉菌的孢子为杀灭对象。

（×）18、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。

（×）19、在有细胞回流的单级恒化器中，总的出口处菌体浓度与恒化器中的菌体浓度完全相等。

（×）20、动态法测量Kla不能用于有菌体繁殖的发酵液。

（×）21、连续反应器中物料的平均停留时间用F/V来计算。

（×）22、在活塞流反应器中进行恒温热灭菌，沿物料流动方向菌体热死灭速率逐渐下降。

（√）23、单级恒化器的稀释速率可以任意调整大小。

（×）24、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。

（√）25、建立Kla与设备参数及操作变数之间关系式的重要性在于生物反应器的比拟放大。

（√）26、单级连续培养中，如果调整成μ（比生长速率）> D（稀释速率），最终将发生“冲出”现象。

（×）27、限制性底物是指培养基中浓度最小的物质。

（×）28、控制好氧发酵的溶氧浓度一定小于微生物的临界溶氧值。

（×）29、在活塞流反应器中进行恒温热灭菌，沿物料流动方向菌体热死灭速率逐渐下降。

（√）30、单级恒化器的稀释速率可以任意调整大小。

（×）31、微生物的比生长速率是指单位时间内菌体的增量。

（×）32、限制性底物是指培养基中浓度最小的物质。

（×）33、控制好氧发酵的溶氧浓度一定小于微生物的临界溶氧值。

（×）34、单级连续培养中，如果调整成D（稀释速率）>μ（比生长速率），最终将发生“冲出”现象。

（√）35、一定温度下，微生物营养细胞的均相热死灭动力学符合化学反应的一级反应动力学。

（√）36、任何微生物培养过程的YATP均等于10g/mol左右。

（×）37、连续培养反应器中物料的平均停留时间和稀释速率互为倒数。

（√）38、连续反应器中物料的稀释速率用F/V来计算。

（√）39、在微生物培养过程中有可能存在多种限制性底物。

（√）二、填空1、发酵罐的比拟放大中，空气流量放大常采用的三个原则是 VVM 相等、空截面气速Vs 相等和Kla 相等。

2、固定化酶的半衰期是指固定化酶活力降低一半的使用时间。

3、深层过滤器的设计中，最重要的设计参数是滤层厚度。

4、乳酸菌生长和乳酸生成之间的关系符合混合生长偶联型。

5、用CSTR反应器同时连续培养三种微生物A、B、C，已知μA<μB< μc，最后在反应器中存留的是微生物 C 。

6、微生物细胞的比耗氧速率QO2（呼吸强度）是指单位重量的细胞在单位时间内消耗氧的量，单位是molO2/kg 干细胞，QO2与溶氧浓度的关系为QO2= （QO2 ）max •C/（Ko+ C）。

7、动物细胞培养的反应器主要有悬浮培养反应器、贴壁培养反应器和微载体悬浮培养反应器。

8、多级连续培养中，第二级反应器的菌体浓度和底物浓度分别大于和小于第一级反应器的菌体浓度和底物浓度。

9、酶反应器的操作参数有空间时间、转化率和生产率。

10、缩短混合时间的最有效方法是增加反应器不同部位的进液点。

11、单纤维捕集效率中，重要的三个机制是惯性冲撞、拦截和布朗扩散。

12、反应器的D/H越大，越接近全混流型反应器。

13、单纤维捕集效率中，重要的三个机制是惯性冲撞拦截和布朗扩散。

14、评价好氧发酵罐最重要的两个指标是Kla 和溶氧效率指标。

15、经验和半经验的发酵罐比拟放大方法中，模型罐和生产罐一般以几何相似原则为前提。

16、用CSTR反应器同时连续培养两种微生物A和B，已知μA>μB，最后在反应器中存留的是微生物A。

17、酶或细胞的固定化方法有吸附法、交联法和载体结合法。

18、发酵产物的生成速率与菌体生长速率之间大致存在三种不同类型的关联，它们是生长偶联型、混合生长偶联型和非生长偶联型。

19、Monod方程中动力学常数的求算常采用双倒数作图或线性回归方法。

20、丝状菌培养用的发酵罐比拟放大后，常需校核搅拌叶轮尖端线速度指标。

21、流加式操作特别适合于有底物抑制的培养过程。

22、工程上广泛采用的培养基灭菌方法有间歇灭菌和连续灭菌。

23、发酵罐比拟放大时需要确定的操作参数主要是空气流量、搅拌功率和搅拌转数，需要确定的罐几何尺寸主要是直径和高度。

24、生物反应器设计的主要目标是产品成本底，质量高。

25、微生物的比热死亡速率常数由微生物菌体的抗热性能和灭菌温度两个因素决定。

26、传氧速率指标是指每溶解1kg溶氧消耗的电能。

27、Monod模型的数学表达式为μ=μmS/（Ks+S）。

28、发酵罐通气条件下的搅拌功率通常小于不通气条件下的搅拌功率。

29、当发生底物抑制时，要获得同样的底物转化率，PFR的反应时间比CSTR的长。

30、用载体结合法固定化细胞是指把细胞通过共价键、离子键或吸附作用结合到水不溶性载体上的方法。

31、微生物代谢产物的生成速率与菌体生长速率之间存在三种不同类型的关联，它们是生长偶联型、混合生长偶联型和非生长偶联型。

32、发酵罐比拟放大时，搅拌功率及转数放大常采用的三个原则是 Po/V相等、 Pg/V 相等和 Kla 相等。

三、解释下列名词1、包埋法固定化酶：将酶包在凝胶微小格子内，或是将酶包裹在半透性聚合物膜内的固定化方法。

2、氧的满足度：溶解氧浓度与临界溶氧浓度之比。

3、均衡生长：在细胞的生长过程中，细胞内各组分均以相同的比例增加时称为均衡生长。

4、基质消耗比速率：单位时间内单位菌体对基质的消耗量。

5、反复分批补料培养法：在间歇培养的基础上，流加一种或几种底物或前体物进行培养，培养结束时不取出全部的发酵液，留下一部分发酵液作为种子，然后开始下一个补料培养过程的发酵方法。

6、呼吸商RQ ：细胞每消耗1mol O 所产生的CO 的量。

或，RQ＝CO 的产生速率/O 的消耗速率。

（二者任意）7、流加培养：在间歇培养的基础上，流加一种或几种底物或前体物进行培养的过程。

8、结构模型：在考虑细胞组成变化基础上建立的微生物生长或相关的动力学模型。

9、细胞回流的单级恒化器：在反应器的出口处安装细胞分离器，分离出一部分细胞，进行浓缩后打回到反应器中的单级恒化器。

10、微生物的生长速率：单位时间内单位体积发酵液中菌体的增量。

11、细胞的比生长速率:单位细胞浓度下的细胞生长速率。

12、非结构细胞反应动力学：将细胞看作是具有单一组分、均一的细胞反应体系，所建立的动力学称非结构细胞反应动力学。

13、联法固定化酶：使酶与具有两个以上功能团的试剂进行反应，应用化学键把酶固定的方法。

14、补料培养法：在间歇培养的基础上，流加一种或几种底物或前体物进行培养的过程。

15、酶反应过程中的反竞争抑制抑制剂不能与游离酶直接相结合，而只能与复合物[ES]相结合。

这种抑制作用叫反竞争性抑制。

16、氧的满足度：溶解氧浓度与临界溶氧浓度之比。

17、返混 :不同停留时间的微元流体之间的混合称返混。

CSTR返混程度最大，CPFR返混程度最小。

18、 k L a:体积传氧系数。

体积传质系数。

（二者任意）19、限制性底物 :某种底物浓度的增加会影响生长速率,而其它营养组分浓度的变化对生长速率没有影响作用，这种底物称限制性底物。

或者：微生物生长过程中环境条件会发生改变，当一种底物耗尽时，导致细胞生长停止，否则细胞继续生长，而此时其它营养成分均处于富余状态并且不影响细胞生长，那么这种底物称限制性底物。

20、临界稀释率:当稀释率达到DC时，出口处细胞浓度为0，反应器处于“洗出”操作状态。

21、Thiele模数：表示了以固定化酶外表面的浓度为基准的反应速率与内扩散传质速率的相对大小。

可以通过φ值大小来判断内扩散阻力对催化反应的影响程度。

22、本征反应动力学：指在没以传递等工程因素影响时，生物反应固有的速率，该速率除与反应本身特性有关外，只与各反应组分的浓度、温度、催化剂及溶剂的性质有关，而与传递因素无关。

23、酶的非竞争性抑制：抑制剂既能与酶结合又能与 ES 复合物结合导致酶反应速率下降的抑制作用称非竞争性抑制。

四、回答下列问题1、与通用式机械搅拌罐相比，塔式生物反应器的优点是什么？答题要点：A：省去了轴封，从根本上排除了因轴封造成的污染。

B：反应器结构简单。

C：功率消耗小。

D：减少了剪切作用对细胞的损害。

2、有细胞回流的单级连续培养是怎样的操作方式？与单级恒化器相比有什么优点？答题要点：进行单级连续培养时，把从反应器流出的培养液进行分离，经浓缩的细胞悬浮液被送回反应器中，即成为细胞回流的连续培养。

这种连续培养的优点是反应器可以在稀释速率大于最大比生长速率的情况下操作，反应器中的细胞浓度较高。

3、主要有哪几种测量Kla的方法，说明它们的适用场合。

答题要点：要有亚硫酸盐氧化法、溶氧电极法和氧的衡算法。

亚硫酸盐氧化法不能用于测定真实发酵液的Kla，但具有参比价值。

溶氧电极法用于测量真实发酵液的Kla，大、小反应器均可用该法测量Kla。

氧的衡算法适合体积大的反应器Kla的测定。

4、酶和细胞的固定化有哪几种方法，举出两个应用实例。

答题要点：酶和细胞的固定化有载体结合法、交联法和包埋法。

DL-氨基酸的光学拆分是工业化应用固定化酶的成功例子。

利用固定化的氨基酰化酶实现DL-氨基酸的不对称水解，利用D-型和L-型氨基酸的溶解度不同和外削旋化反应来生产L-氨基酸。

酶电极是利用固定化酶的成功例子。