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生化反应工程试题

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（1）微生物的热阻：微生物对热的抵抗力称为热阻。是指微生物在某一特
定条件(主要是温度和加热方式)下的致死时间。表征不同微生物对热
抵抗能力强弱的指标。
（2）有效电子数：1摩尔碳源完全氧化时，所需的氧的摩尔数的4倍，称
为该基质的有效电子数。

（3）kLa：以(C*-C)为推动力的体积溶氧系数(h-1)
（4）混合：指的是相同停留时间、不同空间位置的物料之间的一种以达到
均匀状态为目的过程。
（5）停留时间：指反应物料从进入反应器时算起，至离开反应器时为止所
经历的时间。）
（6）写出定义式：

细胞生长得率Yx/s=生成细胞的质量（干重）/消耗底物的质量
选择性

1.何为生化工程，生化工程的研究内容有哪些？
生化工程全称是生物化学工程（Biochemical Engineering)，是为生
物技术服务的化学工程。它是利用化学工程原理和方法对实验室所取得的
生物技术成果加以开发，使之成为生物反应过程的一门学科，是生物化学
与工程学相互渗透所形成的一门新学科。它应用工程学这一实践技术，以
生物体细胞（包括微生物细胞、动物细胞、植物细胞）作为研究的主角、
生物化学作为理论基础，从动态、定量、微观的角度，广泛而深刻地揭示
了生物工业的过程。所以生化工程是化学工程的一个分支，也是生物工程
的一个重要组成部分。
具体的研究内容：
① 原料预处理：即底物（酶催化反应中的作用物）或培养基(发酵过
程中的底物及营养物，也称营养基质)的制备过程，包括原料的物理、化学
加工和灭菌过程。
②生物催化剂的制备：生物催化剂是指游离或固定化的活细胞或酶，
微生物是最常用的活细胞催化剂，酶催化剂则从细胞中提取出来。
③生物反应的主体设备：即生物反应器，凡反应中采用整体微生物细
胞时，反应器则称发酵罐；凡采用酶催化剂时，则称为酶反应器。另还有
适用于动植物细胞大量培养的装置。

④生物化工产品的分离和精制：这一部分常称下游加工，是生化分离工程

的主要内容。主要探讨生化工业中生物制品分离和纯化的工程技术，以及
生化分离过程中一些主要的分离单元操作和分离工程领域的新技术。
2 请采用稳态法推导米氏方程。
答：对单底物酶促反应 PS，根据酶－底物中间复合物假说，其反应

机制可表示为：PEESSEkkk211
下面采用稳态法推导其动力学方程。
几点假设：
（1）CS>>CE，中间复合物ES的形成不会降低CS。
（2）不考虑EPPE这个可逆反应。
（3）CS>>CE中间复合物ES一经分解，产生的游离酶立即与底物结

合，使中间复合物ES浓度保持衡定，即0dtdCES。
根据稳态法假设建立动力学方程：

ESCkr2

0211ESESSEESCkCkCCk
dt

dC

ESEECCC0
解之，得

S
SECkkkCCkr12102

令02maxECkr，121kkkKm
则SmSCKCrrmax
3 简述双膜理论的基本观点。
答：双膜理论的基本观点为：
(1) 在气液两个流体相间存在界面，界面两旁具有两层稳定的薄膜，
即气膜和液膜，这两层稳定的薄膜在任何流体动力学条件下，均呈滞流状
态；
(2) 在气液界面上，两相的浓度总是相互平衡，空气中氧的浓度与溶
解在液体中的氧的浓度处于平衡状态，即界面上不存在氧传递阻力。
(3) 在两膜以外的气液两相的主流中，由于液体充分流动，氧的浓度

基本上是均匀的，也就是说无任创传质阻力，因此，氧由气相主体到液相
主体所遇到阻力存在于两层滞流膜中。
4
在某种水解酶的作用下葡萄糖-6-硫酸可以分解为葡萄糖和硫
酸。在一定的酶浓度下，测得M-M方程中的参数Km=×10-4mol/l，
rmax=3×10-7mol/(l·min)。对该反应，半乳糖-6-硫酸是一竞争性
抑制剂。当CS=2×10-5mol/l ，CI=1×10-5mol/l时，测得反应速率
rSI=×10-9mol/(l·min)。试求KmI和K I值。
解：由题意可得：

mol/L1098.3102102103105.135579maxmImIsImsSIk
k
Ck
Cr
r

mol/L1002.21098.3)1011(107.6)1(7354IIIImmIk
KK
C
kk


5 乙醇为基质，好氧培养酵母，反应式为
OeHdCOONcCHbNHaOOHHC225.015.075.13252
呼吸商6.0RQ。求系数a、b、c、d、e。
解：已知6.0adRQ
根据元素平衡式，有
C： dc2
H： ecb275.136
O： edca25.021
N： Cb15.0
联立(1)~(5)式求解，得
a
=

b
=

c
=

d
=

e
=

所以，反应式为
OHCOONCHNHOOHHC225.015.075.13252634.2436.1564.0085.03944.2

6 采用合成培养基，在31m生物反应器中进行大肠杆菌分批培养，菌体的
生长变化可利用Monod方程描述，已知
31max/71.0,935.0mkgKhS
，基质初始浓度为3/50mkg，菌体

初始浓度kgkgYmkgXSX/6.0,/1.0/30（以细胞／基质计），求当
80％的基质已反应时所需时间。
解：根据菌体得率的定义

SSXXYSX

0
0

/

80％基质已反应时菌体浓度
)/(1.24%80506.01.0)(30/0mkgSSYXXSX
80％基质已反应时基质浓度
)/(10%)801(50)1(30mkgSS

所以在整个反应过程中，SKS，所以Monod方程可写为
max

Xdt

dX

边界条件：0t，30/1.0mkgX
对上式积为，得：tXXmax0ln
所以，80％基质已反应时所需时间
)(87.51.01.24ln935.01ln10maxhXXt

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生化反应工程原理习题答案

生化反应工程原理习题答案

生化反应工程原理习题答案生化反应工程原理习题答案生化反应工程是一门研究生物化学反应在工业生产中应用的学科，它涉及到生物反应的原理、工艺、设备等方面。

在学习生化反应工程的过程中，习题是不可或缺的一部分。

下面将为大家提供一些生化反应工程原理习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。

1. 什么是生化反应工程？答：生化反应工程是将生物化学反应应用于工业生产中的一门学科。

它研究的是如何利用生物体内的酶、微生物等生物催化剂，通过控制反应条件和优化工艺流程，实现高效、可持续的生物化学反应。

2. 生化反应工程的应用领域有哪些？答：生化反应工程广泛应用于食品、制药、化工等领域。

例如，生化反应工程可以用于生产食品添加剂、药物、酶制剂等。

此外，生化反应工程还可以应用于环境保护领域，例如利用微生物降解有机废水、废弃物等。

3. 生化反应工程中常用的反应器有哪些？答：生化反应工程中常用的反应器有批式反应器、连续流动反应器和固定床反应器等。

批式反应器适用于小规模实验室研究，连续流动反应器适用于大规模工业生产，固定床反应器适用于催化剂固定在固定床上的反应。

4. 生化反应工程中的反应条件有哪些因素？答：生化反应工程中的反应条件包括温度、pH值、反应物浓度、反应时间等。

这些因素会影响反应速率、产物选择性和产量等。

5. 什么是生化反应工程中的产物选择性？答：生化反应工程中的产物选择性是指在反应过程中产生的不同产物之间的选择性。

通过调节反应条件和优化催化剂等，可以控制产物的选择性，从而实现高效、经济的生化反应。

6. 生化反应工程中的酶催化反应有什么特点？答：生化反应工程中的酶催化反应具有高效、特异性和温和的特点。

酶作为生物催化剂，能够在相对较低的温度和中性条件下催化反应，具有较高的选择性和活性。

7. 生化反应工程中的微生物反应有什么特点？答：生化反应工程中的微生物反应具有较高的底物适应性和底物转化能力。

微生物通过代谢途径将底物转化为产物，具有较高的效率和产物选择性。

生化反应工程原理

生化反应工程原理

填空题1理想的酶反应器主要有两种：CPFR和CSTR2养的传递有串联模型和并联模型（不好这样说）3KLa中a大小取决于所设计的空气分布器，空气流动速率，反应器的体积和空气泡的直径等且空气泡的直径越小，越有利于传递4的物理意义是最大反应速率和最大传质速率之比。

Da准数越小，固定化酶表面浓度[S]s越是接近主题浓度[S],辨明最大传质速率越是大于最大反应速率，为反应控制。

Da准数越小，越好。

5内部扩散与催化反应是同时进行的，二者相互影响，外扩散通常是先于反应。

6影响固定化酶促反应的蛀牙因素是：分子构象的改变，位阻效应，微扰效应，分配效应和扩散效应7有效电子数：当1mol碳源完全氧化时，所需要氧的摩尔系数的4倍称为基质的有效电子数若碳源为葡萄糖，其完全燃烧是每摩尔葡萄糖需要6mol，所以有效电子数是24，氧化一个有效电子伴随着焓值变化109.0KJ.即8通过对细胞和环境之间能量的交换关系的研究，为培养基中（组分）的选择提供参考9影响酶催化反应的环境因素有（温度），（pH），浓度等。

影响酶催化反应的浓度因素有（底物浓度）和（效应物浓度）。

影响酶催化反应的最基本的因素是（浓度）。

10反应器放大的目的是使产品的（质优）和（成本低效益好）；必须使菌体在大中小型反应器中所处的外界环境（相同）。

11若要消除外扩散限制效应，最常用的方法是（）；若是要消除内扩散限制效应，最常用的方法是（）。

12影响机械通气搅拌发酵过程中体系溶氧系数的因素有（操作变量），（培养液的理化性质），（反应器的结构）。

13根据Garden模型，如果产物和细胞的速率-时间曲线的变化趋势同步，则该产物的生成模型是（）。

15对米氏方程的讨论当CS<<Km时，，属一级反应。

当CS>>Km时，，属零级反应。

当CS＝Km 时，。

Km在数量上等于反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。

16K m值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。

生化反应工程原理简答题

生化反应工程原理简答题

1补料分批培养主要应用在哪些情况中？①生长非偶联型产物的生产②高密度培养③产物合成受代谢物阻遏控制④利用营养缺陷型菌株合成产物⑤补料分批培养还适用于底物对微生物具有抑制作用等情况。

⑥此外，如果产物黏度过高或水分蒸发过大使传质受到影响时，可以补加水分降低发酵液黏度或浓度。

2比较理想酶反应器CSTR型与CPFR型的性能？A停留时间的比较：在相同的工艺条件下进行同一反应，达到相同转化率时，两者所需的停留时间不同，CSTR型的比CPFR型反应器的要长，也就是前者所需的反应器体积比后者大。

另外，以对两反应器的体积比作图可知，随反应级数的增加，反应器的体积比急剧增加。

B酶需求量的比较：对一级动力学：转化率越高，CSTR中所需酶的相对量也就越大。

另外，比值还依赖于反应级数，一级反应时其比值最大，0级反应时其比值最小。

C酶的稳定性：0级反应时，CSTR与CPFR内酶活力的衰退没有什么区别。

但如果反应从0级增至一级，那么，两种反应器转化率下降的差别就变得明显。

CPFR产量的下降要比CSTR快得多，因而CPFR中酶的失活比CSTR中更为敏感。

但是，如上所述，在某些场合，操作条件相同，要得到同样的转化率，CSTR所需酶的数量远大于CPFR所需的量。

D反应器中的浓度分布：CSTR与CPFR中的底物浓度分布。

由图可知，在CPFR中，虽然出口端浓度较低，但在进口端，底物浓度较高；CSTR中底物总处于低浓度范围。

如果酶促反应速率与底物的浓度成正比，那么对于CSTR而言，由于整个反应器处于低反应速率条件下，所以其生产能力也低。

3试着分析目前连续式操作难以大规模应用的原因？连续培养的工业生产应用的受限原因(连续培养的应用主要集中在研究领域)。

⑴杂菌污染问题。

因连续培养以长期、稳定连续运转为前提，在整个培养过程中，必需不断地供给无菌的新鲜培养基，好氧发酵时，必需同时供给大量的无菌空气，这两种供给的过程中极易带来杂菌的污染，长期保持连续培养的无菌状态非常困难。

生化工程期末考试题及答案

生化工程期末考试题及答案

生化工程期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 生化工程中的“酶”通常指的是：A. 蛋白质B. 核酸C. 脂质D. 糖类2. 下列哪项不是酶催化反应的特点：A. 高效性B. 特异性C. 需要高温D. 可逆性3. 以下哪个不是生化工程中常用的固定化酶技术：A. 吸附法B. 交联法C. 包埋法D. 溶解法4. 生物反应器中，细胞培养的目的是：A. 提高酶活性B. 产生代谢产物C. 增加细胞数量D. 以上都是5. 以下哪个不是生化工程中常用的生物反应器类型：A. 搅拌槽式反应器B. 填充床反应器C. 膜反应器D. 离心机二、填空题（每空1分，共10分）6. 生化工程涉及的学科包括_________、_________和_________。

答案：生物学、化学工程、医学7. 固定化酶技术的优点包括_________、_________和_________。

答案：重复使用、稳定性高、易于分离8. 生物反应器的设计需要考虑的因素包括_________、_________和_________。

答案：温度、pH值、氧气供应9. 酶的催化机制通常涉及到_________和_________的相互作用。

答案：酶活性中心、底物10. 细胞培养技术在医药领域中的应用包括_________和_________。

答案：生产药物、生产疫苗三、简答题（每题10分，共20分）11. 简述固定化酶技术在工业生产中的应用及其优点。

答案：固定化酶技术在工业生产中广泛应用于食品加工、制药、环境治理等领域。

其优点包括：提高酶的稳定性和重复使用性，降低生产成本；易于实现酶与反应物的分离，简化工艺流程；提高反应效率，缩短生产周期。

12. 描述生物反应器在生物制药过程中的作用及其重要性。

答案：生物反应器在生物制药过程中起到至关重要的作用，它为细胞或酶提供了适宜的生长和催化环境，确保了药物生产的高效性和稳定性。

生物反应器的设计和操作直接影响到药物的产量和质量，是实现工业化生产的关键环节。