氨基酸工艺学

3、谷氨酸发酵中，谷氨酸产生菌只有一条生物合成途径中，生成谷氨酸的前体物为α-酮戊二酸。而在赖氨酸发酵中，存在两条不同的生物合成途径，即二氨基庚二酸途径和α-氨基己二酸途径 4、谷氨酸制味精过程中，中和操作时一般应先加谷氨酸后加碱，否则会发生消旋化，生成DL-

谷氨酸钠。

5、在谷氨酸发酵中，溶解氧的大小对发酵过程有明显的影响。若通气不足，会生成乳酸或琥珀

酸，若通气过量，会生成ɑ－酮戊二酸

6、从发酵液中提取赖氨酸，目前一般采用离子交换方法。影响提取得率最大的是菌体和钙离子 7、谷氨酸的晶型分为α-型结晶和β-型结晶两种，等电点提取谷氨酸时，首先必须形成一定数量

的晶核，然后才能进行育晶。谷氨酸起晶有自然起晶和加晶种起晶两种方法。

8在谷氨酸发酵中，生成谷氨酸的主要酶有谷氨酸脱氢酶（GHD）、转氨酶（AT）和谷氨酸合成酶（GS）三种。

9、L–谷氨酸在水溶液中的等电点是3.22，L–赖氨酸的等电点是6.96

10、在谷氨酸发酵过程中，对生物素的要求是亚适量，而在赖氨酸发酵生产中要求生物素过量。 11、游离的赖氨酸具有很强的呈盐性，因此，一般工业制造产品是以赖氨酸盐酸盐形式存在，其化学性质相当稳定。 得分 评卷人 二、单项选择题（共10小题，每小题2分，共20分）

1、下列菌株中，_C_属于赖氨酸产生菌。

A．Hu7251 B．FM84-415 C．AS1.563 D．WTH-1 2、下列哪种氨基酸发酵是在供氧不足的条件下产酸最高？（ D ） A．精氨酸 B．赖氨酸 C．苏氨酸 D．亮氨酸 3、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为（ C ）。

A．30℃~32℃ B． 32℃~34℃ C．34℃~37℃ D．38℃~40℃

4、在谷氨酸（AS1.299菌）发酵中后期，为有利于促进谷氨酸合成，pH值维持在___C__范围为好。A．pH6.2~6.4 B．pH6.8~7.0

C．pH7.0~7.2 D．pH7.3~7.6

1

5、谷氨酸发酵培养基中碳氮比的控制，哪一个更合理（C ）。

A．1：1 B．100：2 C．100：25 D．100：40

6、谷氨酸发酵中后期，一般pH值控制在（ B ），若pH过低，会使ɑ－酮戊二酸积累而不转化为谷氨酸。 A．6.5~6.8 B．7.0~7.4 C．7.3~7.7 D．8.0以上 7、谷氨酸全中和操作中，谷氨酸一钠的pH值应控制（ C ）为宜？

A．2.4 B．3.22 C．6.96 D．9.59

8、在采用锌盐法提取谷氨酸的工艺中，下列____D___物质对谷氨酸锌盐析出有显著的影响？

A．NH4+ B．乳酸 C．残糖 D．酮酸

9、赖氨酸发酵需要丰富的生物素和有机氮，应用____B___来制备淀粉水解糖。 A．酸解法 B．双酶法 C．酶酸法 D．酸酶法

10、在实际生产中，当发酵液谷氨酸含量在（ ）之间，温度在（ A ）范围时，可避免出

现β-型结晶，等电点提取容易，收率高。

A．4.5%~6.5%；25℃~30℃ B．4.5%~6.5%；30℃~60℃ C．10%~15%；25℃~30℃ D．10%~15%；30℃~60℃

得分 评卷人

三、解释概念题（共4小题，每小题3分，共12分）

1、强力味精:又称新味精或特鲜味精。它是由味精以适量的5’-肌苷酸钠（G）、5’-鸟苷酸钠（I）

或各占一半的5’-肌苷酸钠和5’-鸟苷酸钠的混合物精制而成。

2、尿素中毒:就是在以尿素为氮源的谷氨酸发酵中，菌体长时间处在pH8.0以上，严重影响到菌

体的生长和谷氨酸的积累。

3、连续等电点：是指在大量谷氨酸晶种存在的条件下，一边连续等量添加发酵液(或谷氨酸锌盐

溶液)与盐酸(或硫酸)，使溶液始终在结晶点pH3.0(或pH2.4)，一边连续从底部打出谷氨酸结晶液，送入育晶罐(池)继续育晶的工艺。

4.代谢控制发酵就是用遗传学或其它生物化学的方法，人为的改变、 控制微生物的代谢，使有

用产物大量生成、积累的发酵。

得分 评卷人 2

四、简答题（共5小题，每小题6分，共30分）

1、发酵液pH值过低或过高对谷氨酸发酵过程有什么危害？

答：发酵前期由于幼龄细胞对PH值较敏感，如果控制PH值过低，菌体生长旺盛，营养成分消

耗大，发酵转入正常代谢，长菌不产酸；如果发酵前期PH值过高，虽有利于抑制杂菌生长，但对菌体生长不利，糖代谢缓慢，发酵时间延长。由于谷氨酸脱氢酶最适PH为7.0－7.2，转氨酶最适PH值为7.2－7.4，所以在发酵中后期，为了促进谷氨酸的生长，应尽可能保持发酵液PH值7.2左右。

2、什么叫“双酶法”？该方法有什么优缺点？

答：双酶法是用淀粉酶和糖化酶将淀粉水解成葡萄糖的工艺。双酶法水解可分为两步：第一步

是液化过程，利用ɑ－淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糠，使淀粉的可溶性增加。第二步是糖化，利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖。 优点：①酶专一性高，副产物少，糖液纯度高；

②反应条件温和，不需要耐高温高压、耐酸的设备； ③可在较高的淀粉浓度下水解；

④制取的水解糖液营养丰富，可简化培养基，提高糖酸转化率， 利于后道提取； ⑤糖液质量高，可被充分利用；⑥适用于大米或粗淀粉原料，避免淀粉大量流失，减少粮

耗。

缺点：是生产周期长，夏天糖液容易变质，发酵生产不正常时，给生产调度带来困难。 3、简述由谷氨酸制味精的工艺流程。

无离子水

↓

纯碱或液碱→谷氨酸→谷氨酸中和液→脱色→除铁→过滤→活性炭柱→浓缩结晶→离心分离→湿味精→干燥→筛分→味精成品 ↓

3

母液回收

4、怎样计算淀粉水解糖转化率和谷氨酸发酵糖酸转化率？

答：①淀粉水解的化学反应

（C6H10O5）n + nH2O ─→ nC6H12O6 162 18 180 淀粉水解的理论转化率

180162×100%=111%

②葡萄糖生成谷氨酸的总化学反应式 C6H12O6 + NH4+ +

32O2 ─→C5H9O4N + CO2 ↑+3H2O

180 147.13 糖酸理论转化率

147.13180×100%=81.7%

五、论述题（共1小题，共10分）

1. 试述当前我国氨基酸生产行业存在的问题和解决对策，并说明氨基 如何？

答：一、存在的问题：

①菌种性能较差，产酸水平低；

②工艺与过程控制相对落后，发酵周期长； ③粮耗大，成本高，原料受限；

④分离提纯技术落后，产品收率低，产品质量不高。 二、解决的对策：

①寻找开发新菌种，提高糖质发酵的产酸率； ②开发新资源； ③开发新工艺； ④优化操作控制；

4

酸发酵工业发展的趋势 ⑤有关分离提取氨基酸新技术的研究。 三、发展趋势：

①新技术和工艺的开发应用：A、遗传工程 B、生物化工技术

②新产品的开发，新应用领域的拓展：A、医药中间体 B、肽类（乳链菌肽、谷胱甘肽） C、多聚氨基酸 D、氨基酸系表面活性剂

生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷B

1、氨基酸除了在饲料、食品、医药等方面的应用之外，近年来又拓展了新应用领域、开发出了新产品，主要有医药中间体、多聚氨基酸、肽类、氨基酸系表面活性剂等。 2、现有谷氨酸生产菌的细胞形态多为球形、棒型或短杆形。 3、D110菌株是一种耐高糖谷氨酸生产菌，该菌种适合于以 甜菜糖蜜为原料的生产。

5、葡萄糖生成谷氨酸的理论转化率为81.7％，葡萄糖生成赖氨酸盐酸盐的理论转化率为67.65％。

6、利用温度敏感型突变株进行谷氨酸发酵时，影响产酸的关键是在生长的什么阶段转换温度 7、在采用锌盐法提取谷氨酸的工艺中，酮酸物质对谷氨酸锌盐析出有显著的影响。在pH＝6.3下，生成谷氨酸锌沉淀，然后在酸性条件下溶解沉淀，调pH到2.4，谷氨酸析出。 8、在谷氨酸发酵过程中，溶解氧大小主要由通气量和搅拌两大因素决定。

9、强力味精又称新味精或特鲜味精，它的鲜味相当于味精鲜味的5倍。它是由味精配以适量的5’－肌苷酸钠和5’－鸟苷酸钠或两种物质各占一半的混合物精制而成。

10、糖蜜原料发酵生产谷氨酸应添加青霉素或表面活性剂，其最适添加时间在生长对数期的初期。

12、在赖氨酸的提取精制过程中，对洗脱液进行真空浓缩的目的是 提高赖氨酸浓度和浓缩驱氨。

得分 评卷人

二、判断题（共10小题，每小题1分，共10分）

1、菌株FM84-415属于赖氨酸产生菌。（ ）

2、如果培养条件不适宜，会出现“发酵转换”现象。若谷氨酸形成过程中NH4+过量，则生成的谷氨酸又会转变为乳酸。（ ）

5

3、谷氨酸制味精过程中，中和操作时一般应先加谷氨酸后加碱。（ ) 4、大多谷氨酸生产菌其ɑ－酮戊二酸氧化能力缺失或微弱。（ ） 5、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为30℃~32℃。（ ） 6、谷氨酸菌都是需氧型微生物，因此在长菌阶段应加大通气量。（ )

7、赖氨酸结晶具有多晶型性质，分为α-型结晶和β-型结晶。其中是α-型结晶等电提取的理想结晶。（ ）

8、谷氨酸发酵中后期，一般pH值控制在7.0~7.4，若pH过低，会使 ɑ－酮戊二酸积累而不转化为谷氨酸。（ ）

9、赖氨酸、异亮氨酸和苏氨酸等天冬氨酸族氨基酸在供氧不足的情况下，菌呼吸受抑制，产酸能力显著下降。（ ）

10、糖浓度对赖氨酸发酵的影响不大，可以采用高糖发酵。（ ） 四、简答题（共5小题，每小题7分，共35分） 1、什么叫“连续等电点法”？其工艺有什么特点？

答：连续等电点结晶，是指在大量谷氨酸晶种存在的条件下，一边连续等量添加发酵液(或谷氨酸锌盐溶液)与盐酸(或硫酸)，使溶液始终在结晶点pH3.0(或pH2.4)，一边连续从底部打出谷氨酸结晶液，送入育晶罐(池)继续育晶。由于该工艺溶液始终控制在起晶点pH3.0(或2.4)，这样使发酵液(或谷氨酸锌盐液)中的谷氨酸突然变为过饱和状态，即将析出的谷氨酸可被原有的大量晶种表面所吸附，这样在同样的结晶速率下，单位时间内总结晶量就会使溶液浓度降低，而形成的新晶核就相对地减少，使结晶处于稳定状态，这样就能获得良好的型谷氨酸结晶。

由于连续等电点，溶液pH值始终比较稳定越过某些蛋白质的等电点，减少某些蛋白质的析出，提高谷氨酸质量。归纳起来，连续等电点有其溶液中谷氨酸浓度变化不大，温度变化小，pH变化小，罐内溶液pH保持3.0(或2.4)，生产周期短，成本低，操作简单，谷氨酸质量好等优点，是目前比较理想的提取工艺。

2、以甘蔗糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时，添加青霉素或头孢霉素C的作用是什么？

答：以甘蔗糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时，因原料生物秦已过量，不能再用控制生物素亚适量的方法来调节细胞膜的渗透性，但通过添加青霉素或头孢霉素C也可改变细胞的通透性，使

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谷氨酸能够从胞内渗透到胞外。其作用机制是，添加青霉素或头孢霉素C来抑制谷氨酸生产菌细胞壁的后期合成，主要抑制糖肽转肽酶，影响细胞壁糖肽的生物合成。因为青霉素或头孢霉素C的立体结构和革兰氏阳性的谷氨酸菌所特有的糖肽的D－A∣a－D－A∣a末端结构类似，因而它取代合成糖肽的底物而和酶的活性中心结合，使五肽末端丙氨酸不能被转肽酶移去，甘氨酸桥一头无法与它前面一个丙氨酸相接，因此网状结构连接不起来，糖肽合成就不能完成，结果形成不完全细胞壁。这样细胞膜处于无保护状态，又由于膜内外的渗透压差，进而导致细胞膜的物理损伤，增大了谷氨酸向胞外漏出的渗透性。 3、简述以糖蜜为原料生产谷氨酸工艺的特点。

答：（1）优点：

①省去淀粉糖化工序。降低成本、缩短周期、简化设备、 节省能源和原料；

②含糖量高，利于提高产酸率，便于实施高糖发酵。 （2）缺（难）点：

①需要添加物（吐温等），工艺复杂； ②需加强精制脱色环节（含黑褐色色素多）； ③需水解脱除胶体物质或使其含量降低； ④需进行脱钙处理。

生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷A

一、填空题（共12小题，每小题2分，共24分）

2、双酶法淀粉的水解通常使用α-淀粉酶和糖化酶两种酶，其作用特点分别是内酶、只能水解α-1，4糖苷键和外酶、水解非还原末端，专一性差。

3、谷氨酸等电点提取工艺是根据等电点时，正负电荷相等，总静电荷等于零，谷氨酸溶解度最小的原理确定的。

7

4、赖氨酸的生物合成途径与其他氨基酸不同，存在两条不同的途径，即二氨基庚二酸途径和

α-氨基己二酸途径，前者存在于细菌、绿藻、原生虫和高等植物中，后者存在于酵母、霉菌中。

5、发酵过程中泡沫的多少，既与搅拌和通气强度有关，又与培养基性质有关

6、DE值，即葡萄糖值，表示淀粉水解程度及糖化程度，是指糖化液中还原糖含量占干物质的百分率。

7、氨基酸生物合成调节机制的两种基本模式是反馈抑制和反馈阻遏。

8、在味精生产中，成品往往会出现各种质量问题，出现色黄的原因是脱色不彻底、离心分离时未用水淋洗、干燥时间长，出现色灰青的原因是混有活性炭细粉、含有硫化钠。 得分 评卷人 二、单项选择题（共10小题，每小题2分，共20分）

1、好气性发酵需要大量无菌空气，在工程设计上，一般要求过滤后空气的无菌程度为（ ）。

A．N=10-2 B．N=10-3 C．N=10-4 D．N=10-5 2、下列哪种氨基酸发酵是在供氧不足的条件下产酸最高？（ ）

A．精氨酸 B．赖氨酸 C．苏氨酸 D．亮氨酸 3、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为（ ）。

A.30℃~32℃ B.32℃~34℃ C．34℃~37℃ D．38℃~40℃

4、糖蜜原料谷氨酸发酵中，若添加青霉素，添加时间应该在菌种生长的（ ）期？

A．适应期 B．对数生长期早期 C．对数生长期末期 D．衰亡期 5、谷氨酸发酵培养基中碳氮比的控制，哪一个更合理（ ）。

A．1：1 B．100：2 C．100：25 D．100：40

6、在实际生产中，当发酵液谷氨酸含量在（ ）之间，温度在（ ）范围时，可避免出现β-型结晶，等电点提取容易，收率高。

A．4.5%~6.5%；25℃~30℃ B．4.5%~6.5%；30℃~60℃ C．10%~15%；25℃~30℃ D．10%~15%；30℃~60℃ 7、谷氨酸全中和操作中，谷氨酸一钠的pH值应控制（ ）为宜？

A．2.4 B．3.22 C．6.96 D．9.59 8、下列方法中，哪一种方法不适合从发酵液中提取赖氨酸？（ ）

A．沉淀法 B．有机溶剂抽提法

8

C．离子交换树脂吸附法 D．金属盐法

9、谷氨酸发酵中后期，一般pH值控制在（ ），若pH过低，会使ɑ－酮戊二酸积累而不转化为谷氨酸。

A．6.5~6.8 B．7.0~7.4 C．7.3~7.7 D．8.0以上

10、为了调整味精的含量规格，通常在味精中添加一定量的精制食盐。下列四种规格的味精中，（ ）种不加食盐？

A．80％ B．90％ C．95％ D．99％

得分 评卷人 三、判断题（共10小题，每小题1分，共10分）

1、淀粉乳糖化进料时，水解锅内要先加“底水”预热，并保持正压进料,目的是为了使进入锅内的淀粉乳越过糊化温度。 （ ）

2、在生产实践中，发酵液含L-谷氨酰胺0.25%时，就会明显地影响谷氨酸的提取，L-谷氨酰胺含量越高，谷氨酸结晶β-型的出现就越严重。 （ ）

3、谷氨酸产生菌的重要特征之一就是谷氨酸脱氢酶活力很强，同时还原型辅酶Ⅱ（NADPH2）进入呼吸链再氧化能力弱。 （ ）

4、从发酵液中提取赖氨酸一般选用强酸性阳离子交换树脂为好。 （ ） 5、和谷氨酸发酵一样，降低发酵的糖浓度，可降低渗透压，有利于菌体生长和代谢产物的排出。所以赖氨酸也宜采用低糖发酵，高糖流加的工艺。 （ ）

6、液化程度的控制应该是在碘试本色的前提下，液化液的DE值越高越好。（ ） 7、WTH-1菌株是一种耐高糖的谷氨酸生产菌，该菌种适合于淀粉料

8、在谷氨酸发酵中适当增加用磷量、降低用钾量可以提高谷氨酸的产量。 （ ） 9、强力味精的主要成分是味精、呈味核苷酸及氯化钠，其中呈味核苷酸主要是3’-鸟苷酸钠或3’-肌苷酸钠。

10、在赖氨酸发酵过程中，对生物素的要求是亚适量。 四、简答题（共6小题，每小题5分，共30分） 1、何谓“强制控制”发酵方法？有什么优点？

答：“强制控制”发酵，就是人为强制控制生物素含量和菌体生长量的方法，如采取“高生物素、高吐温、高接种量”或“高生物素、高青霉素、高种量”的方法。即在发酵培养基中预先配加一定量

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(大过量)的纯生物素，大大削弱原每批发酵培养基中生物素含量变化的影响；高生物素能激活丙酮酸羧化酶，促进菌体迅速增殖；再在菌体对数生长期的早期，加入相对高一些的吐温或青霉素，人为控制所需净增OD值，以充分形成控制量的产酸型细胞。

优点：①可以克服因发酵培养基中重要营养成分(如生物素的含量)不易控制所造就的影响；

②因高生物素能激活丙酮酸羧化酶，强化CO2固定反应，因而有利于提高发酵转化率； ③有利于寻找最佳控制条件，确保稳产、高产。 2、如何通过化学方法控制谷氨酸细胞膜的通透性？ 答：化学控制方法：

（1）控制磷脂合成，导致形成磷脂合成不足的不完全的细胞膜 ①生物素缺陷型；

②添加表面活性剂或饱和脂肪酸； ③油酸缺陷型； ④甘油缺陷型

（2）阻碍谷氨酸细胞壁的合成，形成不完全的细胞壁，进而导致形成不完全的细胞膜： ①添加青霉素或头孢菌素C等抗生素。

3、在谷氨酸结晶过程中，若出现β-型结晶应该如何解决？

答：当生产上出现β-型型结晶，其解决方法有：

①加盐酸调至pH0.5~1.0左右，使谷氨酸结晶全部溶解，供下批发酵液提取时，代替盐酸

用。

②将β-型结晶加碱调至pH4.5左右，使谷氨酸全部溶解，选择已做好结晶的等电点罐（池）作为起晶罐，将溶解液采用连续等电点工艺提取，始终控制溶液pH3.0（或锌盐法pH为2.4），析出谷氨酸。该工艺可以越过蛋白质的等电点，有利于谷氨酸α-型结晶。

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③加入适量氢氧化钠，使谷氨酸溶解，按比例投入硫酸锌，重新制谷氨酸锌盐，弃去上层废液，按锌盐法工艺制成谷氨酸。该方法需耗用部分氢氧化钠、硫酸锌和损失部分谷氨酸

4、简述发酵法生产赖氨酸浓缩饲料混合培养新工艺。

答：赖氨酸发酵液直接浓缩制造饲料时，由于发酵液中残糖高，发生糖氨反应，致使赖氨酸受破

坏，制造固体浓缩饲料时，还因为残糖高，使产品容易吸湿而粘结。为了克服这些缺点，可在发酵过程中接种不同量的酵母，以消耗残糖，同时增加蛋白质含量，但为了使酵母不利用赖氨酸，应在培养基中添加一定量的无机氮源。这样处理后，浓缩饲料的相对营养价值有了提高。

五、论述题（共2小题，每小题8分，共16分）

1、谷氨酸发酵过程中，菌体形态会发生什么变化？生物素含量与菌体形态以及谷氨酸产量之间

有什么关系？

答：谷氨酸生产菌在发酵过程中会发生明显的菌体形态的变化。大致可以分为长菌型细胞、转移

期细胞和产酸型细胞三种不同时期的细胞形态。

众所周知，生物素是控制L－谷氨酸积累量高低的重要因素。生物素作为催化脂肪酸生物合成限速反应的关键酶——乙酰CoA羧化酶的辅酶，参与脂脂酸的合成，从而影响到磷脂合成，细胞膜的形成，所以为了形成有利于谷氨酸向外渗透的细胞膜，希望磷脂合成不足，因而必须控制生物素亚适量。

当生物素亚适量时，谷氦酸产生菌在发酵过程中能完成从生长型细胞向产酸型细胞的转变，产酸高，糖酸转化率高。当生物素逐渐增加时，谷氨酸产生菌在发酵过程中从生长型细胞向产酸型细胞的转变越来越不明显，菌体量增加，产酸量逐渐降低。当生物素量增加到30微克／升以

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上时，基本上不存在产酸型细胞，细胞形态与种子相似，几乎不分泌谷氨酸，而细胞内却含有比较高的谷氨酸，说明细胞存在着对谷氨酸通透性的严重障碍，出现只长菌，耗糖，不产酸的现象。

2、以谷氨酸发酵过程中pH值的变化规律为例，说明为什么发酵液pH值的变化是反应过程中

菌体生长、微生物代谢和产物合成的综合性指标？

答：在发酵过程中，因于细菌对营养物质的不断吸收、利用和代谢物的不断积累，发酵液的pH值会不断起变化。当尿素被脲酶分解放出氨和有机氮源被利用产生氨时，会使发酵液的pH值上升。当氨被菌体利用及糖被利用生成有机酸等中间代谢产物时，又会使发酵液的pH值下降。而谷氨酸的合成，要耗用大量的氨，也会使pH值下降。因此，在发酵过程中需要不断地补充氮源和调节pH值。当流加尿素后，尿素分解放出氨，又使发酵掖pH值上升，氨被利用，形成代谢产物，又使pH治下降，如此反复进行，直至发酵结束。由此可见发酵液pH值的变化是微生物代谢的综合结果。

生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷A

试题参考答案及评分标准

二、判断题（共10小题，每小题1分，共10分） 1、× 2、× 3、√ 4、√ 5、× 6、× 7、× 8、√ 9、× 10、×

生物工程专业《氨基酸工艺学》课程试卷A

试题参考答案及评分标准

二、单项选择题（共10小题，每小题2分，共20分）

1、B 2、D 3、C 4、B 5、C

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6、A 7、C 8、D 9、B 10、D 三、判断题（共10小题，每小题1分，共10分）

1、√ 2、√ 3、√ 4、√ 5、√ 6、× 7、× 8、 9、× 10、×

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