第1章第3节 发酵工程及其应用-【举一反三】2024-2025学年高二生物下学期同步教学讲义（人教版2019选择性必修3）

第3节　发酵工程及其应用 【题型1 发酵工程的基本环节】 【题型2 发酵工程的应用】 【题型1 发酵工程的基本环节】 【紧扣教材】 发酵工程的基本环节 1.基本环节: (1)表示选育菌种的是[A],获取性状优良的菌种的方法有:从自然界中筛选出来、诱变育种或基因工程育种。 (2)发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种,为防止杂菌污染需要进行[ B]灭菌操作。  (3)发酵工程的中心环节是[ C]发酵罐内发酵,在发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等。及时添加必需的营养成分,要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。  (4)表示产物的分离、提纯的是[ D],常用方法:  ①若发酵产品是微生物细胞本身,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥。 ②若产品是代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。 2.发酵装置: 【题型突破】 【例1】 为保障粮食安全，我国科研人员以富含纤维素的农业残渣（秸秆）为原料，利用基因工程改造面包酵母使其表面携带相关酶，可同时高效生产人工淀粉和单细胞蛋白。部分生产工艺如下图，下列叙述正确的是（    ）    注：酵母增殖的适宜温度为28~32℃，适宜pH为4.0~5.0；酵母发酵的适宜温度为24~3℃，适宜pH为5.0~5.8。 A．面包酵母的增殖能促进纤维二糖水解及淀粉合成 B．生产单细胞蛋白时选择26℃、pH5.5的条件为宜 C．本生产过程最宜在不加通气和搅拌的啤酒发酵罐中进行 D．生产前可将培养基进行干热灭菌 【变式1-1】 谷氨酸棒状杆菌的发酵过程中会生成大量的谷氨酸，谷氨酸经加工可制成味精，下图是利用玉米淀粉作为材料制备谷氨酸的流程图。下列叙述错误的是（    ） A．谷氨酸棒状杆菌与醋酸菌的代谢类型相同 B．培养谷氨酸棒状杆菌和其他所有微生物时均需要添加维生素B C．发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节 D．在发酵罐内发酵需要严格控制溶解氧、温度和pH等条件 【变式1-2】 与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高，下列相关述正确的是（   ） A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物发酵 B．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 C．发酵工程要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌 D．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 【变式1-3】 啤酒、味精和胰岛素的工业化生产比传统发酵生产要复杂的多，需要通过发酵工程来实现。下列相关叙述错误的是（    ） A．利用酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可作为食品添加剂 B．以大豆为主要原料，利用黑曲霉水解其中的蛋白质，经淋洗、调制成酱油 C．青贮饲料中添加酵母菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力 D．传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，发酵工程则以单一菌种的液体发酵为主 【变式1-4】 下图是微生物工业发酵的基本流程，下列有关叙述错误的是（    ） A．过程①是发酵工业的前提条件，选育过程中要尽量减少菌种的传代次数 B．过程②需要进行多次，这样可以缩短菌种在发酵罐内的发酵时间 C．过程③所配置的培养基与实验室培养目的菌种所用的培养基一致 D．过程⑤是发酵的核心环节，控制该过程是保证发酵生产高效顺利进行的重要措施 【题型2 发酵工程的应用】 【紧扣教材】 发酵工程的应用 1.特点: (1)生产条件温和。 (2)原料来源丰富且价格低廉。 (3)产物专一。 (4)废弃物对环境的污染小和容易处理。 2.在食品工业上的应用: 连一连:将下列产品与使用的微生物连线。 3.在医药工业上的应用: 应用 实例 将植物或动物的基因转移到微生物中,获得具有某种药物生产能力的微生物 生长激素释放抑制激素 直接对菌种进行改造,再通过发酵技术大量生产所需要的产品 - 将病原体的抗原基因转入适当的微生物细胞,获得表达产物用来作为疫苗使用 乙型肝炎疫苗 4.在农牧业上的应用: 5.在其他方面的应用: (1)CO2资源化利用,将助力我国实现碳达峰、碳中和。 (2)极端微生物的应用。 (3)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域。 【题型突破】 【例2】 与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。下列相关表述正确的是（    ） A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵 B．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 C．在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化会影响微生物的生长繁殖，但不会影响微生物的代谢途径 D．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 【变式2-1】 黑茶是一种后发酵茶，通常用采摘的鲜茶经过数道工序制成，富含多肽、氨基酸、维生素等营养物质。黑茶刚制成时有酒香气，滑润甘甜，保存时间越久的老茶，茶香味越浓厚。下列叙述错误的是（　　） A．黑茶制作过程主要利用酵母菌等多种微生物进行发酵 B．发酵过程中发酵条件变化会影响微生物的生长繁殖和代谢途径 C．黑茶发酵可以将蛋白质、纤维素等大分子转化成小分子有机物 D．新茶发酵完成后要进行灭菌并密封，有利于茶的长期保存 【变式2-2】 下列对发酵工程的叙述，正确的是（　　） A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以利用微生物来进行发酵 B．利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可以促进植株生长 C．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 D．啤酒发酵过程中大部分糖的分解在主发酵阶段完成，代谢物的生成在后发酵阶段完成 【变式2-3】 习近平总书记指出：“发展新质生产力是推动高质量发展的内在要求和重要着力点。”发展新质生产力对加快推进农业现代化具有重要意义。根据以上精神，结合生物学知识，下列叙述错误的是（    ） A．农田生态系统中采用间作套种，充分利用空间和资源 B．合理使用吲哚丁酸等植物生长调节剂，提高作物产量 C．利用茎尖进行组织培养获得脱毒苗，提高农作物品质 D．从微生物中提取单细胞蛋白制成饲料，提高家畜产量 【变式2-4】 嗜盐单胞菌是一类嗜盐好氧微生物，能够在高pH、高盐和高温等极端条件下生长，可利用餐厨垃圾等多种碳源发酵生产高分子聚酯（PHA）。PHA具有类似于合成塑料的物化特性及合成塑料所不具备的生物可降解性等许多优良性能。下列说法错误的是（　　） A．使用嗜盐单胞菌发酵可建立抗杂菌污染的开放式发酵系统 B．实验室用嗜盐单胞菌生产PHA时需要提供无氧等发酵条件 C．可采用分离和提纯等方法将PHA从发酵液中分离出来 D．利用嗜盐单胞菌生产PHA有利于对自然环境的保护 一、单选题 1．啤酒的工业化生产主要流程为发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮（同时加啤酒花）→发酵→消毒→终止，发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。下列叙述错误的是（    ） A．大麦种子发芽有利于释放淀粉酶 B．利用高温焙烤使种子胚失活，并对种子进行灭菌 C．主发酵阶段主要完成酵母菌的繁殖以及大部分糖的分解和代谢 D．加入的啤酒花具有调节啤酒风味、抑制杂菌的作用 2．乳链菌肽是由某类乳酸菌产生的一种多肽，是天然抑菌剂。某工厂生产该类乳酸菌用于工业发酵乳链菌肽，当发酵液中菌体的浓度为2×1011个/L时发酵过程结束，经处理后分装、质检后可上市。下列有关说法错误的是（    ） A．培养菌株之前宜采用湿热灭菌的方法对培养基进行灭菌处理 B．为保证培养的活菌数符合产品要求不宜采用显微镜直接计数 C．发酵结束前取0.2mL发酵液涂布平板计数时稀释度为10-7最合适 D．发酵结束后可采用过滤、沉淀等方法将发酵液中菌体分离和干燥 3．在本学期开展的“湘”见传统发酵食品视频制作大赛中，同学们展示了制作“泡菜”、“甜酒”以及“腐乳”等多种承载了中华民族悠久的历史文化内涵的传统风味食物的过程。下列有关传统发酵过程的描述正确的是（    ） A．传统发酵以混合菌种的液体发酵为主 B．传统发酵技术生产泡菜时，发酵坛内发酵液表面出现的白膜可能是由于乳酸菌大量繁殖而引起的 C．葡萄酒发酵过程中，每隔12h左右打开瓶盖一次，放出CO2 D．当氧气充足和缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸 4．我国是名副其实的发酵大国，发酵工程在食品工业、医院工业及农牧业等许多领域得到了广泛的应用。下列相关叙述错误的是（　　） A．发酵产品既可以是微生物的代谢产物，也可以是微生物细胞本身 B．啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生积累主要在主发酵阶段完成 C．将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵可生产乙型肝炎疫苗 D．利用发酵工程生产的微生物农药，作为化学防治的重要手段，可用于防治病虫害 5．黄瓜枯萎病是由尖镰孢菌引起的。研究表明，芽孢杆菌能产生几丁质酶等物质分解尖镰孢菌的细胞壁而被广泛用于黄瓜枯萎病的防治。实验室对抑菌率在69%以上的3株芽孢杆菌进行复筛，结果如下图所示。下列叙述正确的是（　　）    N1、N2和N3菌株（四周）对尖镰孢菌（中心）的抑制效果模式图 A．该实验的对照组设置是平板上只接种芽孢杆菌 B．实验结果表明N2菌株抑制尖镰孢菌的效果最好 C．挑选出抑制效果最强的菌株后，需要对其进行纯化培养 D．利用尖镰孢菌发酵生产几丁质酶等物质，可用于防治枯萎病 6．从传统发酵技术到现代发酵工程技术，劳动人民的智慧结晶在不断凝聚。下列相关说法错误的是（　　） A．传统发酵技术与现代发酵工程技术的发酵菌种均为单一菌种 B．现代发酵工程技术的灭菌力度要大于传统发酵技术的 C．在利用传统发酵技术酿酒的过程中，密封不严可能导致酒变酸 D．发酵工程进行发酵之前，一般要对目的菌种进行筛选和扩大培养等操作 7．中药双向发酵技术是以含有活性成分的中草药作为发酵的药性基质，以有益的药用真菌作为发酵的菌种。药用真菌在药性基质上的生长过程中，通过一系列复杂的代谢反应过程产生新的活性成分和生理功能。下列有关叙述错误的是（    ） A．中药基质为真菌提供生长需要的碳源、氮源等养分 B．优良药用真菌可通过诱变育种或基因工程育种获得 C．发酵产品中新的活性成分可能是真菌的某代谢产物 D．温度、通气状况等环境条件不影响发酵产品的药效 8．青霉素是临床上广泛应用的一种抗生素。利用发酵工程生产青霉素的流程如图所示，图中①～⑤代表相应过程。下列叙述错误的是（    ）    A．接种前的过程①②都属于扩大培养环节 B．发酵罐中的发酵是该发酵工程的中心环节 C．过程③可选择干热灭菌法对培养基进行灭菌 D．过程④可用过滤、沉淀的方法将菌体分离干燥 9．菌落特征常用来鉴定微生物的种类。下列关于菌落的叙述，错误的是（　　） A．一个菌落就是单个微生物在液体培养基上迅速生长繁殖形成的子细胞集团 B．一般来说，在一定的培养条件下（相同的培养基、温度及培养时间），同种微生物表现出稳定的菌落特征 C．菌落的特征包括菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等方面 D．不同种类的微生物所表现出来的菌落差异是个体细胞形态差异的反映 10．味精的主要成分是谷氨酸钠，其生产工艺流程如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．谷氨酸棒状杆菌的主要碳源、氮源分别是淀粉、尿素 B．谷氨酸棒状杆菌的呼吸方式和乳酸菌相同 C．发酵过程中应控制发酵液的pH 为弱碱性或中性 D．发酵结束后的发酵液经过滤、离心、纯化、结晶可得到味精 二、多选题 11．下列有关发酵工程及其相关应用的说法，正确的是（    ） A．在青贮饲料中添加乳酸菌，可以使饲料保鲜，动物食用后可增强免疫力 B．啤酒的工业化生产过程中，焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌 C．用纤维素的水解液为原料，通过发酵工程从微生物菌体中提取单细胞蛋白 D．发酵过程中，要随时取样检测培养液中的微生物数目、产物浓度 12．北京传统小吃“豆汁”是一种以酸味为主、掺杂着些许臭味的糊状流体食品，其主要的制作工艺流程如下图所示，主要产酸微生物为乳酸菌。下列叙述错误的是（    ）    A．乳酸发酵的过程中，绿豆乳中的蛋白质仅能为乳酸菌的生长和繁殖提供碳源和能源 B．酸浆I中的可溶性蛋白含量比混合浆低得多，可能的原因之一是可溶性蛋白变性沉淀 C．欲测定混合浆中乳酸菌含量多少，应采用的接种方法平板划线法或稀释涂布平板法 D．评估豆汁安全性可将豆汁在固体培养基上培养，观察菌落的特征判断是否有致病菌 13．利用传统发酵技术制作的食品是我国传统文化饮食的重要组成部分。下列相关叙述正确的是（　　） A．传统发酵以混合菌种的液体发酵为主 B．家庭制作腐乳时，豆腐发酵的主要菌种是毛霉 C．制作馒头时，加入发酵过的面团的过程相当于接种菌种 D．通过发酵工程能提高某些传统发酵产品的产量和质量 14．普洱茶分为生普和熟普，熟普茶叶需后发酵（人为加水提温，加速茶叶熟化去除生茶苦涩以达到入口纯、回甘、汤色红浓）形成的。熟普的香味会随着陈化的时间而越发浓郁。下列相关叙述正确的是（    ） A．人为加水，温度不宜过高，促进微生物繁殖，延长发酵的时间 B．熟普后发酵过程应控制发酵环境条件，调节微生物的代谢途径 C．熟普发酵一段时间后要进行灭菌并密封，有利于茶的长期保存 D．饮用熟普后回甘，可能因为发酵后茶叶中单糖、二糖含量增加 15．发酵工程利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠（C5H8NaO4）。图示为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸并进一步生产谷氨酸钠的途径。下列叙述正确的是（    ）    注: “+”表示促进， “-”表示抑制 A．谷氨酸的形成过程体现了基因与生物性状之间的一一对应关系 B．培养基中的葡萄糖提供碳源，NH₄⁺提供氮源 C．葡萄糖浓度越高，谷氨酸棒状杆菌合成的谷氨酸就越多 D．发酵过程中不断的搅拌有助于菌种与营养物质充分接触 三、非选择题 16．柑橘酸腐病是由白地霉引起的柑橘贮藏期常见的病害之一。抗菌肽是一种抑菌活性强、无环境污染的生物多肽，目前已用于多种农业病菌的防治。研究人员研究了抗菌肽对白地霉的抑菌效果，并且对其作用机制进行了探究。回答下列问题： 利用基因工程合成抗菌肽时，基本流程为：克隆目的基因→导入枯草杆菌→筛选菌种→诱导抗菌肽表达→分离纯化→功能研究。 (1)白地霉从柑橘中获得其生长繁殖所需的水、无机盐、 和 等营养物质。 (2)为研究抗菌肽对白地霉的抑菌效果，现用无菌打孔器在果实相同部位打孔，每个打孔处接种相同体积的处理液，比较15天后的病斑直径。各组处理及结果见表。 组别 1 2 3 4 5 接种处理方式 接种一定体积的病原菌孢子悬浮液 抗菌肽溶液与病原菌孢子悬浮液混合后直接接种 先加入抗菌肽溶液，2h后接种病原菌孢子悬浮液 X 抗菌肽溶液与病原菌孢子悬浮液混合，培养2h后接种 15天后病斑直径/mm 41.3 13.9 29.3 28.7 11.2 表中数据表明抗菌肽对白地霉有一定的抑菌效果，且抑菌效果与抗菌肽、病原菌孢子悬浮液接种顺序有关，表中X为 。与第2组相比，第5组抑菌效果更好的可能原因是 。 (3)一般情况下，电导率和离子浓度呈正相关，通过测量溶液电导率可以反映出溶液中离子浓度的大小。研究人员将白地霉孢子与抗菌肽在无菌水中混合，测定电导率，培养一段时间后，再次测定电导率，结果发现电导率明显升高，据此推测抗菌肽抑制白地霉孢子的作用机制可能是 。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3节　发酵工程及其应用 【题型1 发酵工程的基本环节】 【题型2 发酵工程的应用】 【题型1 发酵工程的基本环节】 【紧扣教材】 发酵工程的基本环节 1.基本环节: (1)表示选育菌种的是[A],获取性状优良的菌种的方法有:从自然界中筛选出来、诱变育种或基因工程育种。 (2)发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种,为防止杂菌污染需要进行[ B]灭菌操作。  (3)发酵工程的中心环节是[ C]发酵罐内发酵,在发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等。及时添加必需的营养成分,要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。  (4)表示产物的分离、提纯的是[ D],常用方法:  ①若发酵产品是微生物细胞本身,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥。 ②若产品是代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。 2.发酵装置: 【题型突破】 【例1】 为保障粮食安全，我国科研人员以富含纤维素的农业残渣（秸秆）为原料，利用基因工程改造面包酵母使其表面携带相关酶，可同时高效生产人工淀粉和单细胞蛋白。部分生产工艺如下图，下列叙述正确的是（    ）    注：酵母增殖的适宜温度为28~32℃，适宜pH为4.0~5.0；酵母发酵的适宜温度为24~3℃，适宜pH为5.0~5.8。 A．面包酵母的增殖能促进纤维二糖水解及淀粉合成 B．生产单细胞蛋白时选择26℃、pH5.5的条件为宜 C．本生产过程最宜在不加通气和搅拌的啤酒发酵罐中进行 D．生产前可将培养基进行干热灭菌 【答案】A 【分析】分析图中过程，可知改造的面包酵母表面携带帮助纤维二糖水解和淀粉合成的酶，通过其繁殖可以协助利用纤维素合成人工淀粉。 【详解】A、面包酵母表面携带促进纤维二糖水解的酶和促进淀粉合成的酶，因此其增殖能促进纤维二糖水解及淀粉合成，A正确； B、生产单细胞蛋白需要酵母菌增殖，适宜温度为28~32℃，适宜pH为4.0~5.0，B错误； C、本生产过程要使面包酵母增殖，应当先在有氧环境下进行，C错误； D、培养基常用的灭菌方法为高压蒸汽灭菌，干热灭菌会导致培养基的营养物质被破坏，水分流失，D错误。 故选A。 【变式1-1】 谷氨酸棒状杆菌的发酵过程中会生成大量的谷氨酸，谷氨酸经加工可制成味精，下图是利用玉米淀粉作为材料制备谷氨酸的流程图。下列叙述错误的是（    ） A．谷氨酸棒状杆菌与醋酸菌的代谢类型相同 B．培养谷氨酸棒状杆菌和其他所有微生物时均需要添加维生素B C．发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节 D．在发酵罐内发酵需要严格控制溶解氧、温度和pH等条件 【答案】B 【分析】培养基中一般含有水、碳源、氮源、无机盐。在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。 发酵是利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。发酵过程：菌种选育→菌种的扩大培养→培养基的配制→灭菌和接种→发酵条件的控制→分离和提纯。 【详解】A、谷氨酸棒状杆菌与醋酸菌的代谢类型相同，都是异养需氧型细菌，A正确； B、能合成维生素B的微生物，其培养基中不需要添加维生素B，B错误； C、发酵工程的中心环节是接种菌种之后在发酵罐中的发酵过程，C正确； D、在发酵罐内发酵需要严格控制溶解氧、温度和pH等条件，以利于发酵全过程处于最佳状态，D正确。 故选B。 【变式1-2】 与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高，下列相关述正确的是（   ） A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物发酵 B．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 C．发酵工程要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌 D．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 【答案】D 【分析】1、发酵工程生产的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身； 2、产品不同，分离提纯的方法一般不同。（1）如果产品是菌体，可采用过滤，沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；（2）如果产品是代谢产物，可用萃取、蒸馏、离子交换等方法进行提取； 【详解】A、发酵工程与传统发酵技术都需要利用微生物来进行发酵，A错误； B、单细胞蛋白是指利用发酵工程获得的大量的微生物菌体，B错误； C、发酵工程要对培养基、发酵设备灭菌，C错误； D、发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身，D正确。 故选D。 【变式1-3】 啤酒、味精和胰岛素的工业化生产比传统发酵生产要复杂的多，需要通过发酵工程来实现。下列相关叙述错误的是（    ） A．利用酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可作为食品添加剂 B．以大豆为主要原料，利用黑曲霉水解其中的蛋白质，经淋洗、调制成酱油 C．青贮饲料中添加酵母菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力 D．传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，发酵工程则以单一菌种的液体发酵为主 【答案】C 【分析】发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程；人们可以通过传统发酵技术或发酵工程来进行发酵生产；传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，发酵工程一般包括菌种的选育和培养物、产物的分离和提纯等环节，且发酵工程以单一菌种的液体发酵为主。 【详解】A、用酵母菌等生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂，甚至制成“人造肉”供人们直接食用，A正确； B、酱油产品的生产，以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌（如黑曲霉）进行发酵，霉菌产生的蛋白酶和肽酶将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后经淋洗、调制成的酱油产品，B正确； C、在青贮饲料中添加乳酸菌，通过乳酸菌的发酵，可以提高饲料品质，使饲料保鲜，同时动物食用后还能提高动物免疫力，C错误； D、发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程，传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，发酵工程则以单一菌种的液体发酵为主，D正确。 故选C。 【变式1-4】 下图是微生物工业发酵的基本流程，下列有关叙述错误的是（    ） A．过程①是发酵工业的前提条件，选育过程中要尽量减少菌种的传代次数 B．过程②需要进行多次，这样可以缩短菌种在发酵罐内的发酵时间 C．过程③所配置的培养基与实验室培养目的菌种所用的培养基一致 D．过程⑤是发酵的核心环节，控制该过程是保证发酵生产高效顺利进行的重要措施 【答案】C 【分析】1、发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配置、火菌，接种，发酵、产品的分离、提纯等方面。发酵过程一般来说都是在常温常压下进行，条件温和、反应安全，原料简单、污染小，反应专一性强，因而可以得到较为专一的产物。2、发酵过程中要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。 【详解】A、选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件，减少菌种的传代次数能减小菌种发生自发突变的概率，A正确； B、在大规模的发酵生产中，需要将选育出的优良菌种经过多次扩大培养，让它们达到一定数量再进行接种，这样可以缩短菌种在发酵罐中发酵的时间，B正确； C、过程③所配置的培养基与实验室培养目的菌种所用的培养基不一致，发酵工业所配置的培养基来源充足且廉价，被转化的效率高，C错误； D、发酵罐内发酵时是发酵的核心环节，控制发酵过程是保证发酵生产高效顺利进行的重要措施，D正确。 故选C。 【题型2 发酵工程的应用】 【紧扣教材】 发酵工程的应用 1.特点: (1)生产条件温和。 (2)原料来源丰富且价格低廉。 (3)产物专一。 (4)废弃物对环境的污染小和容易处理。 2.在食品工业上的应用: 连一连:将下列产品与使用的微生物连线。 3.在医药工业上的应用: 应用 实例 将植物或动物的基因转移到微生物中,获得具有某种药物生产能力的微生物 生长激素释放抑制激素 直接对菌种进行改造,再通过发酵技术大量生产所需要的产品 - 将病原体的抗原基因转入适当的微生物细胞,获得表达产物用来作为疫苗使用 乙型肝炎疫苗 4.在农牧业上的应用: 5.在其他方面的应用: (1)CO2资源化利用,将助力我国实现碳达峰、碳中和。 (2)极端微生物的应用。 (3)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域。 【题型突破】 【例2】 与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。下列相关表述正确的是（    ） A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵 B．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 C．在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化会影响微生物的生长繁殖，但不会影响微生物的代谢途径 D．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 【答案】B 【分析】1、发酵工程生产的产品主要包括微生物的代谢产物、酶及菌体本身。产品不同，分离提纯的方法一般不同：（1）如果产品是菌体，可采用过滤，沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；（2）如果产品是代谢产物，可用萃取、蒸馏、离子交换等方法进行提取。 2、发酵过程中要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。 【详解】A、发酵工程与传统发酵技术都必须利用微生物进行发酵，A错误； B、微生物的代谢物、酶及菌体本身都属于发酵工程的产品，B正确； C、营养成分、温度、pH和溶解氧等发酵条件变化均可能影响微生物的生存、繁殖和代谢途径，C错误； D、通过发酵工程可以获得微生物菌体即为单细胞蛋白，用单细胞蛋白可以制成微生物饲料，D错误。 故选B。 【变式2-1】 黑茶是一种后发酵茶，通常用采摘的鲜茶经过数道工序制成，富含多肽、氨基酸、维生素等营养物质。黑茶刚制成时有酒香气，滑润甘甜，保存时间越久的老茶，茶香味越浓厚。下列叙述错误的是（　　） A．黑茶制作过程主要利用酵母菌等多种微生物进行发酵 B．发酵过程中发酵条件变化会影响微生物的生长繁殖和代谢途径 C．黑茶发酵可以将蛋白质、纤维素等大分子转化成小分子有机物 D．新茶发酵完成后要进行灭菌并密封，有利于茶的长期保存 【答案】D 【分析】酒精发酵是在无氧条件下，微生物（如酵母菌）分解葡萄糖等有机物，产生酒精、二氧化碳等不彻底氧化产物，同时释放出少量能量的过程。 【详解】A、黑茶刚制成时有酒香气，说明黑茶制作过程中有酵母菌（无氧呼吸可以产生酒精）的参与，A正确； B、发酵一般为微生物的无氧呼吸（部分为有氧呼吸），温度、pH、氧气含量等等发酵条件，都会影响到微生物的生长繁殖和代谢途径，B正确； C、黑茶富含多肽、氨基酸、维生素等营养物质，说明黑茶发酵可以将蛋白质、纤维素等大分子转化成小分子有机物，C正确； D、老茶保存过程中仍在发酵，因此新茶发酵完成后进行灭菌并密封不利于进一步发酵，D错误。 故选D。 【变式2-2】 下列对发酵工程的叙述，正确的是（　　） A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以利用微生物来进行发酵 B．利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可以促进植株生长 C．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 D．啤酒发酵过程中大部分糖的分解在主发酵阶段完成，代谢物的生成在后发酵阶段完成 【答案】B 【分析】1、微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。 2、微生物含有丰富的蛋白质。以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白，用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。 【详解】A、发酵工程与传统发酵技术都需要利用微生物来进行发酵，A错误； B、根瘤菌肥作为微生物肥料，可以通过根瘤菌的固氮作用，增加土壤中的氮肥量，促进植物生长，B正确； C、单细胞蛋白即微生物菌体，不需要从微生物细胞中提取，C错误； D、啤酒发酵过程分为主发酵和后发酵；大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，D错误。 故选B。 【变式2-3】 习近平总书记指出：“发展新质生产力是推动高质量发展的内在要求和重要着力点。”发展新质生产力对加快推进农业现代化具有重要意义。根据以上精神，结合生物学知识，下列叙述错误的是（    ） A．农田生态系统中采用间作套种，充分利用空间和资源 B．合理使用吲哚丁酸等植物生长调节剂，提高作物产量 C．利用茎尖进行组织培养获得脱毒苗，提高农作物品质 D．从微生物中提取单细胞蛋白制成饲料，提高家畜产量 【答案】D 【分析】发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。 【详解】A、农田生态系统中采用间作套种，可以充分利用空间和资源（光照），A正确； B、吲哚丁酸等植物生长调节剂可以促进植物生长，因此合理使用吲哚丁酸等植物生长调节剂，提高作物产量，B正确； C、茎尖病毒含量少，利用利用茎尖进行组织培养可以获得脱毒苗，脱毒苗的培育可以提高农作物品质，C正确； D、单细胞蛋白是微生物本身，不是从微生物中获取的，D错误。 故选D。 【变式2-4】 嗜盐单胞菌是一类嗜盐好氧微生物，能够在高pH、高盐和高温等极端条件下生长，可利用餐厨垃圾等多种碳源发酵生产高分子聚酯（PHA）。PHA具有类似于合成塑料的物化特性及合成塑料所不具备的生物可降解性等许多优良性能。下列说法错误的是（　　） A．使用嗜盐单胞菌发酵可建立抗杂菌污染的开放式发酵系统 B．实验室用嗜盐单胞菌生产PHA时需要提供无氧等发酵条件 C．可采用分离和提纯等方法将PHA从发酵液中分离出来 D．利用嗜盐单胞菌生产PHA有利于对自然环境的保护 【答案】B 【分析】 发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配置、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。 【详解】A、嗜盐单胞菌是一类嗜盐微生物，能够在高pH、高盐和高温等极端条件下生长，所以使用嗜盐单胞菌能够节约淡水资源，即便在没有灭菌的情况下也很难感染杂菌，使用嗜盐单胞菌发酵可建立抗杂菌污染的开放式发酵系统，A正确； B、嗜盐单胞菌是一类嗜盐好氧微生物，需要提供有氧发酵条件，B错误； C、PHA是嗜盐单胞菌的代谢产物，在发酵后应采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，C正确； D、PHA具有类似于合成塑料的物化特性及合成塑料所不具备的生物可降解性等许多优良性能，利用嗜盐单胞菌生产PHA有利于对自然环境的保护，D正确。 故选B。 一、单选题 1．啤酒的工业化生产主要流程为发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮（同时加啤酒花）→发酵→消毒→终止，发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。下列叙述错误的是（    ） A．大麦种子发芽有利于释放淀粉酶 B．利用高温焙烤使种子胚失活，并对种子进行灭菌 C．主发酵阶段主要完成酵母菌的繁殖以及大部分糖的分解和代谢 D．加入的啤酒花具有调节啤酒风味、抑制杂菌的作用 【答案】B 【分析】啤酒发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段，酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都是在主发酵阶段完成，主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒，发酵温度和发酵时间随着啤酒品种和口味要求的不同而有所差异。 【详解】A、大麦种子萌发过程中，受细胞分裂素、赤霉素等激素的影响，可增加促进淀粉酶的形成，A正确； B、焙烤可以杀死大麦种子的胚，但其温度还达不到灭菌所需的温度，B错误； C、啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，C正确； D、啤酒花不仅赋予啤酒特有的苦味和芳香，还具有天然的防腐剂特性，可以帮助抑制杂菌的生长，保持啤酒的稳定性，D正确。 故选B。 2．乳链菌肽是由某类乳酸菌产生的一种多肽，是天然抑菌剂。某工厂生产该类乳酸菌用于工业发酵乳链菌肽，当发酵液中菌体的浓度为2×1011个/L时发酵过程结束，经处理后分装、质检后可上市。下列有关说法错误的是（    ） A．培养菌株之前宜采用湿热灭菌的方法对培养基进行灭菌处理 B．为保证培养的活菌数符合产品要求不宜采用显微镜直接计数 C．发酵结束前取0.2mL发酵液涂布平板计数时稀释度为10-7最合适 D．发酵结束后可采用过滤、沉淀等方法将发酵液中菌体分离和干燥 【答案】C 【分析】发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配置、灭菌、接种，发酵、产品的分离、提纯等方面。发酵过程一般来说都是在常温常压下进行，条件温和、反应安全，原料简单、污染小，反应专一性强，因而可以得到较为专一的产品。 【详解】A、培养基一般采用湿热灭菌法进行灭菌处理，不能用干热灭菌法处理，A正确； B、显微镜直接计数时死菌和活菌均包含在内，且无法区分，导致统计结果偏大，不符合产品要求，B正确； C、符合生产标准的发酵液中菌体的浓度为2×1011个/L，发酵结束前取0.2mL发酵液涂布平板计数时稀释度为10-7时平板上的菌落数约为2×1011个/L×0.2ml×10-7×10-3=4个，不在30~300范围内，影响结果的准确性，因此稀释度为10-7不合适，C错误； D、发酵产品不同，分离提纯的方法一般不同，如果产品是菌体，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离和干燥，D正确。 故选C。 3．在本学期开展的“湘”见传统发酵食品视频制作大赛中，同学们展示了制作“泡菜”、“甜酒”以及“腐乳”等多种承载了中华民族悠久的历史文化内涵的传统风味食物的过程。下列有关传统发酵过程的描述正确的是（    ） A．传统发酵以混合菌种的液体发酵为主 B．传统发酵技术生产泡菜时，发酵坛内发酵液表面出现的白膜可能是由于乳酸菌大量繁殖而引起的 C．葡萄酒发酵过程中，每隔12h左右打开瓶盖一次，放出CO2 D．当氧气充足和缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸 【答案】D 【分析】1、泡菜主要是靠乳酸菌的发酵生成大量乳酸而不是靠盐的渗透压来抑制腐败微生物的。泡菜使用低浓度的盐水，或用少量食盐来腌渍各种鲜嫩的蔬菜，再经乳酸菌发酵，制成一种带酸味的腌制品，只要乳酸含量达到一定的浓度，并使产品隔绝空气，就可以达到久贮的目的。 2、参与腐乳制作的微生物主要是毛霉，其新陈代谢类型是异养需氧型．腐乳制作的原理：毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。 3、参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型。 4、参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型。果醋制作的原理：当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 【详解】A、传统发酵是以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主；A错误； B、泡菜在发酵过程中出现的白膜可能是由于氧气进入发酵罐内，导致酵母菌在发酵液面大量繁殖而引起的，而乳酸菌是厌氧呼吸，不会在发酵液表面出现该情况；B错误； C、在葡萄酒发酵过程中，每隔12h左右柠松瓶盖一次，放出CO2，而不能打开瓶盖，否则容易引起杂菌污染，C错误； D、当氧气充足和缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，D正确。 故选D。 4．我国是名副其实的发酵大国，发酵工程在食品工业、医院工业及农牧业等许多领域得到了广泛的应用。下列相关叙述错误的是（　　） A．发酵产品既可以是微生物的代谢产物，也可以是微生物细胞本身 B．啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生积累主要在主发酵阶段完成 C．将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵可生产乙型肝炎疫苗 D．利用发酵工程生产的微生物农药，作为化学防治的重要手段，可用于防治病虫害 【答案】D 【分析】发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配制、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。 【详解】A、发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，主要包括微生物的代谢产物、酶及菌体本身，A正确； B、啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，但酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，即酒精的产生积累主要在主发酵阶段完成，B正确； C、可以将乙肝病毒的抗原基因转入酵母菌通过发酵工程制备乙肝疫苗，可以大大提高生成效率，C正确； D、微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的，微生物农药作为生物防治的重要手段，将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用，D错误。 故选D。 5．黄瓜枯萎病是由尖镰孢菌引起的。研究表明，芽孢杆菌能产生几丁质酶等物质分解尖镰孢菌的细胞壁而被广泛用于黄瓜枯萎病的防治。实验室对抑菌率在69%以上的3株芽孢杆菌进行复筛，结果如下图所示。下列叙述正确的是（　　）    N1、N2和N3菌株（四周）对尖镰孢菌（中心）的抑制效果模式图 A．该实验的对照组设置是平板上只接种芽孢杆菌 B．实验结果表明N2菌株抑制尖镰孢菌的效果最好 C．挑选出抑制效果最强的菌株后，需要对其进行纯化培养 D．利用尖镰孢菌发酵生产几丁质酶等物质，可用于防治枯萎病 【答案】C 【分析】题图分析：据图可知，N1菌株组中对应的尖廉孢菌的菌落最小，说明N1菌株的抑制效果最佳，其次是N3菌株。N2菌株组中对应的尖廉孢菌的菌落最大，说明N2菌株抑制效果最差。 【详解】A、该实验研究的是芽孢杆菌对尖镰孢菌的抑制作用，因此对照组设置与图中实验组的区别是平板上只接种尖镰孢菌或在接种芽孢杆菌处接种等量的蒸馏水，A错误； B、据图可知，这三组实验中，N1菌株组中平板中央的尖镰孢菌菌落最小，说明N1菌株抑制尖镰孢菌增殖的效果最强，B错误； C、为了确保所使用的菌株是纯净的，不含有其他杂菌，挑选出抑制效果最强的菌株后，需对其进行纯化培养，C正确； D、依题意，芽孢杆菌主要是通过产生几丁质酶等物质来抑制尖镰孢菌的增殖，因此可利用芽孢杆菌发酵生产几丁质酶等物质，利用这些物质防治枯萎病，D错误。 故选C。 6．从传统发酵技术到现代发酵工程技术，劳动人民的智慧结晶在不断凝聚。下列相关说法错误的是（　　） A．传统发酵技术与现代发酵工程技术的发酵菌种均为单一菌种 B．现代发酵工程技术的灭菌力度要大于传统发酵技术的 C．在利用传统发酵技术酿酒的过程中，密封不严可能导致酒变酸 D．发酵工程进行发酵之前，一般要对目的菌种进行筛选和扩大培养等操作 【答案】A 【分析】1、发酵工程生产的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。 2、产品不同，分离提纯的方法一般不同。（1）如果产品是菌体，可采用过滤，沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来。（2）如果产品是代谢产物，可用萃取、蒸馏、离子交换等方法进行提取。 3、发酵过程中要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。 4、发酵过程一般来说都是在常温常压下进行，条件温和、反应安全，原料简单、污染小，反应专一性强，因而可以得到较为专一的产物。 【详解】A、传统发酵以混合菌种为主，发酵工程多是单一菌种，A错误； B、传统发酵技术通常仅做简单消毒处理，未严格灭菌，发酵工程则需严格灭菌，因此现代发酵工程技术的灭菌力度要大于传统发酵技术的，B正确； C、酿酒的过程应在无氧条件下进行，若密封不严，会导致醋酸菌在有氧条件下发酵产生醋酸而使酒变酸，C正确； D、工业发酵之前需要对目的菌种进行筛选和扩大培养，以保证获得足够数量的目的菌，D正确。 故选A。 7．中药双向发酵技术是以含有活性成分的中草药作为发酵的药性基质，以有益的药用真菌作为发酵的菌种。药用真菌在药性基质上的生长过程中，通过一系列复杂的代谢反应过程产生新的活性成分和生理功能。下列有关叙述错误的是（    ） A．中药基质为真菌提供生长需要的碳源、氮源等养分 B．优良药用真菌可通过诱变育种或基因工程育种获得 C．发酵产品中新的活性成分可能是真菌的某代谢产物 D．温度、通气状况等环境条件不影响发酵产品的药效 【答案】D 【分析】培养基的概念及营养构成 （1）概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。 （2）营养构成：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求．例如，培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素，培养霉菌时需将培养基的pH调至酸性，培养细菌时需将pH调至中性或微碱性，培养厌氧微生物时则需要提供无氧的条件。 【详解】A、中药基质作为药用真菌生长的培养基，为其生长提供水、无机盐、碳源和氮源等，A正确； B、优良药用真菌可以从自然 界中筛选出，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得，B正确； C、药用真菌在药性基质上的生长过程中，通过一系列复杂的代谢反应过程产生新的活性成分，新的活性成分为真菌代谢过程中产生的物质，C正确； D、在发酵过程中，温度、pH 和溶解氧等发酵条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成，D错误。 故选D。 8．青霉素是临床上广泛应用的一种抗生素。利用发酵工程生产青霉素的流程如图所示，图中①～⑤代表相应过程。下列叙述错误的是（    ）    A．接种前的过程①②都属于扩大培养环节 B．发酵罐中的发酵是该发酵工程的中心环节 C．过程③可选择干热灭菌法对培养基进行灭菌 D．过程④可用过滤、沉淀的方法将菌体分离干燥 【答案】C 【分析】发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。具体包括：菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等环节。 【详解】A、图中的过程①、②都属于扩大培养，该过程需要进行培养液的更换，这样有利于增加菌种的数量，A正确； B、 发酵罐中的发酵是该发酵工程的中心环节，通过该环节可以获得人类所需要的产品，B正确； C、过程③是配制培养基，需要利用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，以防止培养基中掺杂其他微生物，不能利用干热灭菌法灭菌，C错误； D、 过程④是获得菌种，即微生物本身，常采用过滤和沉淀等方法将菌体分离和干燥，分离出的菌种可以再使用，D正确。 故选C。 9．菌落特征常用来鉴定微生物的种类。下列关于菌落的叙述，错误的是（　　） A．一个菌落就是单个微生物在液体培养基上迅速生长繁殖形成的子细胞集团 B．一般来说，在一定的培养条件下（相同的培养基、温度及培养时间），同种微生物表现出稳定的菌落特征 C．菌落的特征包括菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等方面 D．不同种类的微生物所表现出来的菌落差异是个体细胞形态差异的反映 【答案】A 【分析】菌落是指细菌或真菌在固体培养基上由一个细胞生长繁殖而形成的能被肉眼识别的子细胞群体。菌落形态包括菌落的大小、形状、边缘、光泽、质地、颜色和透明程度等。每一种细菌在一定条件下形成固定的菌落特征。不同种或同种在不同的培养条件下，菌落特征是不同的。这些特征对菌种识别、鉴定有一定意义。 【详解】A、菌落是指细菌或真菌在固体培养基上由一个细胞生长繁殖而形成的能被肉眼识别的子细胞群体，而不是液体培养基，A错误； B、一般来说，在相同的培养基、温度及培养时间等条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征，B正确； C、菌落的特征有菌落的形状、大小、隆起程度、和颜色等方面，同种微生物菌落特征相对稳定，C正确； D、单个微生物肉眼不可见，所以在一定程度上不同种类的微生物所表现出来的菌落差异是个体细胞形态差异的反映，D正确。 故选A。 10．味精的主要成分是谷氨酸钠，其生产工艺流程如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．谷氨酸棒状杆菌的主要碳源、氮源分别是淀粉、尿素 B．谷氨酸棒状杆菌的呼吸方式和乳酸菌相同 C．发酵过程中应控制发酵液的pH 为弱碱性或中性 D．发酵结束后的发酵液经过滤、离心、纯化、结晶可得到味精 【答案】C 【分析】发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 【详解】A、根据题意，谷氨酸棒状杆菌发酵的过程中，将小麦预处理以后，再用淀粉水解酶处理获得葡萄糖，与谷氨酸棒状杆菌混合进行发酵，因此谷氨酸棒状杆菌的主要碳源、氮源分别是葡萄糖、尿素，A错误； B、谷氨酸棒状杆菌的呼吸方式为有氧呼吸，与乳酸菌不同，乳酸菌是进行的是无氧呼吸，B错误； C、谷氨酸的发酵生产在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺，C正确； D、味精是发酵产物谷氨酸和碳酸氢钠反应经过结晶得到的，而谷氨酸是谷氨酸棒状杆菌的代谢产物，可通过提取、分离和纯化获得，D错误。 故选C。 二、多选题 11．下列有关发酵工程及其相关应用的说法，正确的是（    ） A．在青贮饲料中添加乳酸菌，可以使饲料保鲜，动物食用后可增强免疫力 B．啤酒的工业化生产过程中，焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌 C．用纤维素的水解液为原料，通过发酵工程从微生物菌体中提取单细胞蛋白 D．发酵过程中，要随时取样检测培养液中的微生物数目、产物浓度 【答案】AD 【分析】发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术，发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配置、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯(生物分离工程)等方面。 【详解】A、青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力，A正确； B、焙烤的目的是杀死种子的胚但不使淀粉酶失活，B错误； C、单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵，获得的大量的微生物菌体，不是从微生物菌体中提取单细胞蛋白，C错误； D、在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程，还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，D正确。 故选AD。 12．北京传统小吃“豆汁”是一种以酸味为主、掺杂着些许臭味的糊状流体食品，其主要的制作工艺流程如下图所示，主要产酸微生物为乳酸菌。下列叙述错误的是（    ）    A．乳酸发酵的过程中，绿豆乳中的蛋白质仅能为乳酸菌的生长和繁殖提供碳源和能源 B．酸浆I中的可溶性蛋白含量比混合浆低得多，可能的原因之一是可溶性蛋白变性沉淀 C．欲测定混合浆中乳酸菌含量多少，应采用的接种方法平板划线法或稀释涂布平板法 D．评估豆汁安全性可将豆汁在固体培养基上培养，观察菌落的特征判断是否有致病菌 【答案】AC 【分析】微生物常见的接种的方法：平板划线法：把混杂在一起的微生物或同一微生物群体中的不同细胞用接种环在平板培养基，通过分区划线稀释而得到较多独立分布的单个细胞，经培养后生长繁殖成单菌落，通常把这种单菌落当作待分离微生物的纯种。稀释涂布平板法：将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。 【详解】A、北京传统小吃“豆汁”是传统发酵食品，在乳酸发酵过程中，除了起到主要作用的乳酸菌，还存在一些其他的微生物，绿豆乳中的蛋白质可以为乳酸菌和其他微生物的生长和繁殖提供碳源、氮源和能源，A错误； B、乳酸菌发酵产生的乳酸使pH值下降，导致可溶性蛋白质变性沉淀；（乳酸菌分泌的）蛋白酶分解了部分可溶性蛋白质，导致酸浆Ⅰ中的可溶性蛋白含量比混合浆低得多，B正确； C、欲测定混合浆中乳酸菌的含量多少，可采用的接种方法是稀释涂布平板法，C错误； D、评估制得的豆汁安全性可将豆汁接种到固体培养基上培养，若豆汁中含有致病菌，在固体培养基可观察菌落的特征加以判断，D正确。 故选AC。 13．利用传统发酵技术制作的食品是我国传统文化饮食的重要组成部分。下列相关叙述正确的是（　　） A．传统发酵以混合菌种的液体发酵为主 B．家庭制作腐乳时，豆腐发酵的主要菌种是毛霉 C．制作馒头时，加入发酵过的面团的过程相当于接种菌种 D．通过发酵工程能提高某些传统发酵产品的产量和质量 【答案】BCD 【分析】传统发酵食品所用的是自然菌种，没有进行严格的灭菌，以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主。 【详解】A、传统发酵以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主，A错误； B、腐乳发酵不是纯种发酵，需要毛霉、曲霉、酵母菌等多种微生物作用，主要菌种是毛霉，B正确； C、做馒头时，往面粉里面放一块发酵过的面团，相当于培养微生物过程中的接种，C正确； D、发酵工程能实时监测和控制使发酵过程处于最佳状态，因此与传统发酵相比，发酵工程产品的产量和质量往往明显提高，D正确。 故选BCD。 14．普洱茶分为生普和熟普，熟普茶叶需后发酵（人为加水提温，加速茶叶熟化去除生茶苦涩以达到入口纯、回甘、汤色红浓）形成的。熟普的香味会随着陈化的时间而越发浓郁。下列相关叙述正确的是（    ） A．人为加水，温度不宜过高，促进微生物繁殖，延长发酵的时间 B．熟普后发酵过程应控制发酵环境条件，调节微生物的代谢途径 C．熟普发酵一段时间后要进行灭菌并密封，有利于茶的长期保存 D．饮用熟普后回甘，可能因为发酵后茶叶中单糖、二糖含量增加 【答案】BD 【分析】人为加水提温，温度适当提高可以提高相应酶的活性进而可以促进微生物繁殖，进而缩短原料发酵的时间。 【详解】A、人为加水提温，温度适当提高可以提高相应酶的活性进而可以促进微生物繁殖，进而缩短原料发酵的时间，A错误； B、发酵过程需要适宜的温度和pH，调节微生物的代谢途径，因为环境条件的变化会对微生物的生长繁殖和发酵产品产生一定的影响，B正确； C、熟普的香味会随着陈化时间而变得越来越柔顺、浓郁，说明熟普保存过程中仍在发酵，因此新茶发酵完成后进行灭菌并密封不利于进一步发酵，C错误； D、饮用熟普后回甘，可能是因为发酵后茶叶中单糖、二糖含量增加，导致甜味增加，D正确。 故选BD。 15．发酵工程利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠（C5H8NaO4）。图示为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸并进一步生产谷氨酸钠的途径。下列叙述正确的是（    ）    注: “+”表示促进， “-”表示抑制 A．谷氨酸的形成过程体现了基因与生物性状之间的一一对应关系 B．培养基中的葡萄糖提供碳源，NH₄⁺提供氮源 C．葡萄糖浓度越高，谷氨酸棒状杆菌合成的谷氨酸就越多 D．发酵过程中不断的搅拌有助于菌种与营养物质充分接触 【答案】BD 【分析】在谷氨酸生产过程中，谷氨酸在细胞内大量积累，会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而导致谷氨酸合成受阻。在发酵过程中，应采用一定手段（如控制磷脂的合成或使细胞膜受损）改变细胞膜的通透性，使谷氨酸迅速排放到细胞外面，从而解除谷氨酸对谷氨酸脱氧酶的抑制作用，提高谷氨酸产量。 【详解】A、谷氨酸的形成过程体现了多对基因控制同一性状的控制方式，即多对一的关系，A错误； B、培养基中，提供碳源的物质为碳源，提供氮源的物质为氮源，所以，培养基中的葡萄糖提供碳源，NH₄⁺提供氮源，B正确； C、若葡萄糖的浓度过高，可能会导致谷氨酸棒状杆菌失水，降低其合成谷氨酸的能力，C错误； D、发酵过程中，不断的搅拌有助于菌种与营养物质的接触，D正确。 故选BD。 三、非选择题 16．柑橘酸腐病是由白地霉引起的柑橘贮藏期常见的病害之一。抗菌肽是一种抑菌活性强、无环境污染的生物多肽，目前已用于多种农业病菌的防治。研究人员研究了抗菌肽对白地霉的抑菌效果，并且对其作用机制进行了探究。回答下列问题： 利用基因工程合成抗菌肽时，基本流程为：克隆目的基因→导入枯草杆菌→筛选菌种→诱导抗菌肽表达→分离纯化→功能研究。 (1)白地霉从柑橘中获得其生长繁殖所需的水、无机盐、 和 等营养物质。 (2)为研究抗菌肽对白地霉的抑菌效果，现用无菌打孔器在果实相同部位打孔，每个打孔处接种相同体积的处理液，比较15天后的病斑直径。各组处理及结果见表。 组别 1 2 3 4 5 接种处理方式 接种一定体积的病原菌孢子悬浮液 抗菌肽溶液与病原菌孢子悬浮液混合后直接接种 先加入抗菌肽溶液，2h后接种病原菌孢子悬浮液 X 抗菌肽溶液与病原菌孢子悬浮液混合，培养2h后接种 15天后病斑直径/mm 41.3 13.9 29.3 28.7 11.2 表中数据表明抗菌肽对白地霉有一定的抑菌效果，且抑菌效果与抗菌肽、病原菌孢子悬浮液接种顺序有关，表中X为 。与第2组相比，第5组抑菌效果更好的可能原因是 。 (3)一般情况下，电导率和离子浓度呈正相关，通过测量溶液电导率可以反映出溶液中离子浓度的大小。研究人员将白地霉孢子与抗菌肽在无菌水中混合，测定电导率，培养一段时间后，再次测定电导率，结果发现电导率明显升高，据此推测抗菌肽抑制白地霉孢子的作用机制可能是 。 【答案】(1) 碳源 氮源 (2) 先接种病原菌孢子悬浮液，2h后再加入抗菌肽溶液 相比第2组，第5组混合后培养2h，使抗菌肽与病原菌孢子充分接触，更有效发挥作用 (3)抗菌肽破坏病原菌孢子的细胞膜，细胞内容物释放 【分析】虽然各种培养基的配方不同，但一般都含有水、碳源 （提供碳元素的物质）、氮源（提供氮元素的物质）和无机盐等营养物质。 【详解】（1）微生物生长一般都需要水、无机盐、氮源、碳源等营养物质。 （2）根据表中接种处理方式可知，1组只接种病原菌，为对照组，2、3、5组均接种了等量且适量的抗菌肽溶液与病原菌孢子悬浮液，但每组的接种顺序不同，说明自变量为抗菌肽溶液与病原菌孢子悬浮液的接种顺序，2组与5组均为二者先混和，但2组混合后直接接种，5组混合后先培养2h再接种，则结合第3组先加入抗菌肽2h后接种病原菌孢子可分析得出，4组应与3组接种顺序相反，即先接种病原菌孢子2h后再加入抗菌肽溶液；抗菌肽直接作用于病原体，因此先混合培养2h可使二者充分接触，使抗菌肽充分发挥抑菌作用，再接种后，病原菌孢子数量大大减少，引起的病斑直径下降。 （3）白地霉孢子与抗菌肽在无菌水中混合培养一段时间后，溶液电导率明显上升，说明溶液中离子浓度增大，增加的离子只能来源于白地霉孢子细胞中，因此推测推测抗菌肽抑制白地霉孢子的作用机制可能是抗菌肽破坏病原菌孢子的细胞膜，使细胞内容物释放，杀死细胞。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$