1.3 发酵工程及其应用（分层作业）-【上好课】高二生物同步高效课堂（人教版2019选择性必修3）

1.3 发酵工程及其应用 【三层刷题，基础+提升+真题，步步高升】 班级：___________ 姓名：___________ 用时：___________（建议用时：35min） 1．发酵工程与农业、食品工业、医药工业等领域有着密切的联系。下列关于发酵工程的叙述、正确的是（    ） A．发酵工程具有原料来源丰富、产物混杂、对环境污染小等特点 B．利用乳酸菌、霉菌等发酵工业化生产啤酒可提高产品产量和质量 C．用嗜热菌、嗜盐菌发酵生产洗涤剂可提高产品的耐热性和耐盐性 D．从纤维素分解菌发酵纤维素的水解液中提取发酵产物获得单细胞蛋白 【答案】C 【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，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。 【详解】A、发酵工程具有原料来源丰富、产物单一、对环境污染小等特点，A错误； B、利用酵母菌发酵工业化生产啤酒可提高产品的产量和质量，B错误； C、嗜热菌耐高温，嗜盐菌耐盐，用嗜热菌、嗜盐菌发酵生产洗涤剂可提高产品的耐热性和耐盐性，C正确； D、单细胞蛋白是指纤维素分解菌菌体，D错误。 故选C。 2．下列关于发酵工程及其应用的叙述，正确的是（    ） A．酵母菌发酵产生的单细胞蛋白，可制成微生物饲料 B．啤酒发酵过程中糖的分解和代谢物的生成主要在后发酵阶段完成 C．菌种的选育是发酵工程的中心环节，优良菌种可从自然界筛选出来 D．酱油制作中利用黑曲霉将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸 【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、培养基的配置、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、用单细胞蛋白制成的微生物饲料，其中的单细胞蛋白是微生物菌体，并不是酵母菌发酵产生的单细胞蛋白，A错误； B、啤酒发酵过程中糖的分解和代谢物的生成主要在主发酵阶段完成，B错误； C、发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，C错误； D、黑曲霉可产生蛋白酶、脂肪酶等多种酶，酱油制作中利用黑曲霉将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，D正确。 故选D。 3．从传统发酵技术到发酵工程，经历了漫长的历史。下列关于两者的比较，正确的是（    ） A．传统发酵以混合菌种的液体发酵为主 B．传统发酵技术不需要控制发酵条件，发酵工程需严格控制发酵条件 C．两者都需要对发酵原料和发酵装置进行严格灭菌，以防止杂菌污染 D．通过发酵工程生产的苏云金杆菌可制成微生物农药，用来防治多种农林虫害 【答案】D 【分析】发酵工程是指采用现代化工程技术手段，利用微生物的某些功能，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；传统发酵技术是指直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。 【详解】A、传统发酵以混合菌种的固体发酵为主， A错误； B、传统发酵技术和发酵工程为了保证产品的品质，均需严格控制发酵条件，防止杂菌污染等，B错误； C、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，C错误； D、通过发酵工程生产的苏云金杆菌可制成微生物农药，用来防治多种农林虫害，这属于生物防治的实例，D正确。 故选D。 4．通过发酵工程能生产耐高温的脂肪酶，已知该工程菌为异养需氧型。下列叙述不合理的是（    ） A．为防止杂菌污染可直接向发酵罐内的培养基中加入多种抗生素 B．向发酵罐内适时补充营养物质有利于菌体生长和提高脂肪酶产量 C．选育出的工程菌需经扩大培养后才能用于发酵罐中的大量生产 D．发酵中应控制通气量和搅拌速度使发酵罐内的溶解氧保持在适宜浓度范围 【答案】A 【分析】现代发酵工程的基本操作过程为：菌种的选育→培养基的配制→灭菌→扩大培养和接种→发酵过程→产品的分离提纯。 【详解】A、向发酵罐培养基中加入抗生素应滤过除菌后再加入，加入多种抗生素可能会杀死菌种，有效避免杂菌的污染的方法是对培养基和发酵设备进行严格的灭菌，A错误； BD、控制通气量，向发酵罐内适时补充营养物质，控制搅拌速度可使发酵罐内的溶解氧保持在适宜浓度范围，有利于异养需氧型工程菌充分利用O2和营养物质、充分利用发酵罐空间生长繁殖，提高脂肪酶产量，BD正确； C、选育出的优良菌种需经过扩大培养后，增加菌种量，才能用于体积较大发酵罐中培养基的接种，用于大量生产，C正确。 故选A。 5．发酵工程在工业生产上得到广泛的应用，下图是发酵工程生产产品的流程简图。下列叙述错误的是（　　）    A．若生产人胰岛素的工程菌是通过①获得的，则①是基因工程 B．在生产实践中，培养基的配方需要经过反复试验才能确定 C．发酵工程的中心环节是④，需严格控制温度、pH等条件 D．若⑥是微生物本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离 【答案】C 【分析】发酵工程一般包括菌体的选育、扩大培养、培养基的配制、灭菌、接种、发酵、产品的分离和提纯等。从自然界中分离菌体的方法有基因工程、诱变育种和细胞工程（①②③），④表示接种，⑤表示灭菌，⑥⑦分离提纯的产物可以是微生物细胞本身，也可以是代谢物。 【详解】A、从自然界中分离菌体的方法有基因工程、诱变育种等，若生产人生长激素的工程菌是通过①获得的，则①是基因工程，A正确； B、微生物培养需要适宜的条件，在生产实践中，培养基的配方需要经过反复试验才能确定，B正确； C、发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，而④是接种，C错误； D、发酵工程生产的产品有两类：一类是代谢产物，另一类是菌体本身，若⑥是微生物本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离，D正确。 故选C。 6．我国科研人员构建了一株嗜盐单胞菌H，并以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液）或餐厨垃圾为原料，生产PHA等新型可降解材料，工艺流程如下图。下列分析合理的是（　　） A．嗜盐单胞菌H的选育和扩大培养是该发酵工程的中心环节 B．搅拌器能使菌株H与培养液充分接触，提高原料利用率 C．PHA是一种单细胞蛋白，发酵结束后用过滤、沉淀等方法获取 D．嗜盐单胞菌H是厌氧菌，通过无氧呼吸过程获得PHA产品 【答案】B 【分析】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。环境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。 【详解】A、发酵工程的中心环节是发酵过程，而不是嗜盐单胞菌H的选育和扩大培养。选育和扩大培养是发酵工程的前期准备工作，A错误； B、搅拌器能使菌株H与培养液充分接触，有助于菌株更好地吸收培养液中的营养物质，从而提高原料利用率，B正确； C、PHA不是单细胞蛋白，单细胞蛋白是指通过发酵获得的微生物菌体。发酵结束后，获取PHA可能需要特定的提取和分离方法，而不是简单的过滤、沉淀，C错误； D、由图可知，该发酵过程是有氧条件，所以嗜盐单胞菌H应是好氧菌，通过有氧呼吸过程获得PHA产品，D错误。 故选B。 7．人造蛋白食品的生产可利用现代微生物发酵工程技术，食用真菌蛋白是人造蛋白的一种，真菌蛋白的制造过程如图所示。下列相关分析错误的是（    ）    A．糖类是培养真菌的主要能源物质，可用CO2替代 B．制造真菌蛋白时，发酵罐中的真菌的异化作用类型是需氧型 C．向发酵罐中注入少量氨水可为真菌提供合成蛋白质所需的氮源 D．向发酵罐中加入的物质需要灭菌，减少杂菌与真菌的竞争 【答案】A 【分析】真菌蛋白作为一种新的食品成分，由于它营养丰富；生产成本低，作为肉类替代品有得天独厚的优势和广阔的发展前途。从自然界中分离出的真菌菌种，用于制造真菌蛋白时，真菌蛋白的产量较低。要获得更多的真菌蛋白，培育优良的真菌菌种可采用人工诱变方法。 【详解】A、真菌是异养型生物，不能用CO2代替糖类作为能源物质，A错误； B、从图中看出，制造真菌蛋白时，通入了无菌空气，说明发酵罐中的真菌的异化作用类型是需氧型，B正确； C、氨水中含有氮元素，向发酵罐中注入少量氨水可为真菌提供合成蛋白质所需的氮源，C正确； D、发酵工程中，需要向发酵罐中加入的物质需要灭菌，减少杂菌与真菌的竞争，D正确。 故选A。 8．某工厂采用如图所示的发酵罐生产啤酒。下列有关叙述正确的是（    ） A．发酵罐消毒后就可以接种菌株进行酒精发酵 B．发酵中搅拌的主要目的是为了降低发酵温度 C．发酵过程中需从空气入口不断通入无菌空气 D．pH检测装置可监测发酵液pH以便适时调整 【答案】D 【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、产品的分离和提纯等方面。发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点，在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，形成了规模庞大的发酵工业。 【详解】A、由于发酵工程用的菌种数量庞大，因此，发酵罐消毒后，在接种前需进行扩大培养，以获得足够多的菌种，A错误； B、发酵中搅拌的主要目的是使菌种与营养物质充分混合，B错误； C、生产啤酒利用的是酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理，前期通无菌空气能使酵母菌大量繁殖，而酒精发酵过程需要严格的无氧环境，此时不需要从空气入口不断通入无菌空气，C错误； D、生产啤酒过程中代谢产物会影响发酵液中的pH，通过检测发酵液中的pH来监测发酵进程，并便适时调节pH，保证发酵效率，D正确。 故选D。 9．发酵工程可实现发酵产品的大规模生产，下图为发酵工程的基本环节，相关叙述正确的是（　　） A．①、②依次是诱变育种、基因工程育种 B．③是发酵工程的中心环节，需要严格控制发酵条件 C．④需要在菌种确定之前选择原料并反复实验 D．产物浓度的检测必须在发酵结束后进行 【答案】A 【分析】发酵工程的基本环节有选育菌种、扩大培养、配制培养基、灭菌、接种、发酵、产品的分离和纯化。①、②可以是诱变育种或基因工程育种，③是灭菌，④是配制培养基。 【详解】A、发酵工程所用的优良菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得，因此①、②可以是诱变育种或基因工程育种，A正确； B、发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，③是灭菌，不是发酵工程的中心环节，B错误； C、④是配制培养基，在菌种确定之后，要选择原料制备培养基，在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定，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，D错误。 故选A。 10．谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌，下图为通过发酵工程生产谷氨酸的示意图。下列有关叙述错误的是（    ） A．生产用的菌种可以从自然界筛选出来，也可通过杂交育种或基因工程育种获得 B．发酵过程中应控制pH，中性和弱碱性条件有利于谷氨酸的生产和积累 C．扩大培养时应该用液体培养基，扩大培养可以增加菌种的数量 D．发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节，在此过程中要严格控制发酵条件 【答案】A 【分析】本题考查发酵工程的基本环节，包括菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等环节。 【详解】A、用于发酵的菌种可以从自然界中筛选，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得，A错误； B、谷氨酸的发酵生产，在中性或弱碱性的条件有利于谷氨酸的积累，B正确； C、液体培养基有利于菌种和营养物质的充分接触，有利于菌种的增殖，所以扩大培养时应该用液体培养基，扩大培养可以增加菌种的数量，C正确； D、发酵罐内的发酵是工厂化生产谷氨酸的中心环节，需严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，D正确。 故选A。 11．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．发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节 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．谷氨酸棒状杆菌培养时搅拌可以增加溶解氧、促进营养物质与菌体接触 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、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，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、谷氨酸棒状杆菌培养时搅拌一方面可以增加溶解氧，另一方面还能促进营养物质与菌体接触，有利于发酵的进行，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，保证所需代谢产物的生产，D正确。 故选B。 12．参与酱油酿造过程的微生物主要有米曲霉、酵母菌和乳酸菌等，在众多微生物及其酶系的作用下，分解大豆、小麦中的蛋白质、脂肪等有机物，最终形成具有特殊色泽和良好风味的酱油。图示表示酱油发酵过程中主要微生物的数量变化。下列叙述错误的是（    ） A．米曲霉产生的蛋白酶能将蛋白质分解成小分子多肽及氨基酸 B．在发酵初期乳酸菌含量较高，能抑制部分有害微生物的生长 C．某些代谢产物的抑制作用是后期酵母菌数量下降的原因之一 D．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 【答案】D 【分析】霉菌等微生物产生的蛋白酶能将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸，脂肪酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸。 【详解】A、酶具有专一性，制作酱油时，米曲霉等微生物产生的蛋白酶能将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸，A正确； B、由题图可知，在发酵初期乳酸菌含量较高，乳酸菌产生的乳酸使发酵液呈酸性，可以抑制其它微生物的生长，B正确； C、随着发酵的进行，由于营养物质的消耗和代谢产物的积累，某些代谢产物会抑制酵母菌的生长繁殖，C正确； D、发酵工程与传统发酵技术都需要利用微生物来进行发酵，而发酵工程通常利用单一菌种来进行发酵，D错误。 故选D。 13．青贮饲料是指将新鲜秸秆、青草等通过乳酸菌发酵而制成的饲料。它气味酸香、柔软多汁、营养丰富、保存期长， 是家畜优良饲料。下列叙述错误的是（　　） A．选择糖类含量较高的植物作为青贮原料，保证乳酸菌生长所需的碳源 B．作为青贮的原料应适当切碎、搅拌并通入空气，有利于乳酸菌充分发酵 C．发酵过程中乳酸菌发酵生成乳酸， 使pH降低，抑制其它微生物生长 D．经过乳酸菌发酵，大分子有机物被分解为易于消化吸收的物质 【答案】B 【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。 【详解】A、乳酸菌为异养微生物，选择糖类含量较高的植物作为青贮原料，经过微生物发酵后，其富含的纤维素、半纤维素和果胶等物质被降解为小分子，保证乳酸菌生长所需的碳源，A正确； B、乳酸菌是厌氧微生物，在培养的过程中不能通入空气，否则会影响乳酸菌的无氧呼吸，B错误； C、发酵过程中乳酸菌发酵生成的产物是乳酸，使培养液的pH降低，会抑制其它微生物的生长，C正确； D、经过乳酸菌发酵，大分子有机物被相应的酶分解为多种小分子物质，易于消化吸收，D正确。 故选B。 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．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。 16．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。 一、单选题 1．（2024·福建·高考真题）虾酱是以虾为原料的传统发酵食品。在乳酸菌、芽孢杆菌等多种微生物共同作用下，原料中的蛋白质和脂肪发生水解，形成虾酱的特有风味。下列叙述错误的是（    ） A．虾酱特有风味的形成受发酵时间的影响 B．传统虾酱的制作过程需要严格执行无菌操作 C．原料中的蛋白质会被水解成小分子的肽和氨基酸 D．虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味 【答案】B 【分析】直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前子发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵制作食品的技术一般称为传统发酵技术。利用传统发酵技术制作的食品，还有酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。 【详解】A、虾酱是由微生物发酵形成的，虾酱特有风味的形成受发酵条件、发酵温度、发酵时间的影响，A正确； B、传统虾酱的制作过程利用原料中带有的微生物进行发酵，不需要经过严格无菌操作，B错误； C、原料中的蛋白质会被蛋白酶水解成小分子的肽和氨基酸，C正确； D、虾酱发酵由乳酸菌、芽孢杆菌等多种微生物共同参与，虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味，D正确。 故选B。 2．（2024·山东·高考真题）在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是（　　） A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品 【答案】D 【分析】发酵工程：（1）定义：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；主要为微生物细胞本身或者其代谢产物。（2）分离、提纯产物：产品若是微生物细胞，在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥；产品若是微生物代谢物，则根据产物的性质采取 适当的提取、分离和纯化措施。 【详解】A、黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧，相同菌体密度下，菌球体越大越不利于菌体与氧气接触，柠檬酸产生速率越慢，A正确； B、菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制，发酵中期添加一定量的硫酸铵，提高铵离子浓度，菌体内可提高柠檬酸产量，B正确； C、发酵过程中pH下降导致细菌生命活动所必须的酶失活，可抑制大部分细菌的生长，C正确； D、发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行分离、纯化、浓缩、干燥等一系列操作后才能获得柠檬酸产品，D错误。 故选D。 二、非选择题 3．（2024·北京·高考真题）啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中，需从密闭的发酵罐中采集酵母菌用于再发酵，而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及相关调控，以优化采集条件。 (1)酵母菌是兼性厌氧微生物，在密闭发酵罐中会产生 和CO2。有氧培养时，酵母菌增殖速度明显快于无氧培养，原因是酵母菌进行有氧呼吸，产生大量 。 (2)本实验中，采集是指取样并培养4天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌，统计菌落数（图甲）。由结果可知，有利于保留占比很低菌种的采集条件是 。 (3)根据上述实验结果可知，采集酵母菌时O2浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者推测，酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的过氧化氢（H2O2）浓度会持续上升，使酵母菌受损。已知H2O2能扩散进出细胞。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至含不同浓度H2O2的培养基上，无氧培养后得到如图乙所示结果。请判断该实验能否完全证实上述推测，并说明理由 。 (4)上述推测经证实后，研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组，A组菌液直接滴加到H2O2溶液中，无气泡产生；B组菌液有氧培养4天后，取与A组活菌数相同的菌液，滴加到H2O2溶液中，出现明显气泡。结果说明，酵母菌可通过产生 以抵抗H2O2的伤害。 【答案】(1) 酒精/C2H5OH ATP (2)无氧取样，无氧培养 (3)不能，因为没有“接触 O2 后，酵母菌内源 H2O2 浓度上升”的证据 (4)过氧化氢酶/H2O2 酶 【分析】【关键能力】 （1）信息获取与加工 题干关键信息 所学知识 信息加工 酵母菌 兼性厌氧型微生物 无氧条件（密闭发酵罐）：酵母进进行无氧呼吸，产生酒精和CO2 有氧条件：酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖 研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及相关调控 自变量是不同氧气含量，因变量是酵母菌生长分支即相关调控情况 图甲中，无氧取样，无氧培养条件下，菌落数最多，说明该条件下，占比较低的菌种也会产生菌落，有利于保留占比很低菌种 （2）逻辑推理与论证 【详解】（1）酵母菌在密闭发酵罐中进行无氧呼吸，会产生酒精（C2H5OH）和CO2。有氧培养时，酵母菌进行有氧呼吸，有机物被彻底氧化分解，产生大量能量，而无氧呼吸中有机物不能彻底分解，只产生少量能量，故有氧培养时酵母菌增殖速度明显快于无氧培养。 （2）由图甲结果可知，无氧/无氧条件下，菌落数最多，因此有利于保留占比很低菌种的采集条件是无氧/无氧。 （3）依据图乙结果可知，随着H2O2浓度的持续上升，酵母菌存活率下降（酵母菌受损程度加深），但不能证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升，因为没有“接触 O2 后，酵母菌内源 H2O2 浓度上升”的证据。 （4）过氧化氢酶能催化H2O2分解出现明显气泡，因此实验结果说明，酵母菌可通过产生过氧化氢酶以抵抗H2O2的伤害。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.3 发酵工程及其应用 【三层刷题，基础+提升+真题，步步高升】 班级：___________ 姓名：___________ 用时：___________（建议用时：35min） 1．发酵工程与农业、食品工业、医药工业等领域有着密切的联系。下列关于发酵工程的叙述、正确的是（    ） A．发酵工程具有原料来源丰富、产物混杂、对环境污染小等特点 B．利用乳酸菌、霉菌等发酵工业化生产啤酒可提高产品产量和质量 C．用嗜热菌、嗜盐菌发酵生产洗涤剂可提高产品的耐热性和耐盐性 D．从纤维素分解菌发酵纤维素的水解液中提取发酵产物获得单细胞蛋白 2．下列关于发酵工程及其应用的叙述，正确的是（    ） A．酵母菌发酵产生的单细胞蛋白，可制成微生物饲料 B．啤酒发酵过程中糖的分解和代谢物的生成主要在后发酵阶段完成 C．菌种的选育是发酵工程的中心环节，优良菌种可从自然界筛选出来 D．酱油制作中利用黑曲霉将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸 3．从传统发酵技术到发酵工程，经历了漫长的历史。下列关于两者的比较，正确的是（    ） A．传统发酵以混合菌种的液体发酵为主 B．传统发酵技术不需要控制发酵条件，发酵工程需严格控制发酵条件 C．两者都需要对发酵原料和发酵装置进行严格灭菌，以防止杂菌污染 D．通过发酵工程生产的苏云金杆菌可制成微生物农药，用来防治多种农林虫害 4．通过发酵工程能生产耐高温的脂肪酶，已知该工程菌为异养需氧型。下列叙述不合理的是（    ） A．为防止杂菌污染可直接向发酵罐内的培养基中加入多种抗生素 B．向发酵罐内适时补充营养物质有利于菌体生长和提高脂肪酶产量 C．选育出的工程菌需经扩大培养后才能用于发酵罐中的大量生产 D．发酵中应控制通气量和搅拌速度使发酵罐内的溶解氧保持在适宜浓度范围 5．发酵工程在工业生产上得到广泛的应用，下图是发酵工程生产产品的流程简图。下列叙述错误的是（　　）    A．若生产人胰岛素的工程菌是通过①获得的，则①是基因工程 B．在生产实践中，培养基的配方需要经过反复试验才能确定 C．发酵工程的中心环节是④，需严格控制温度、pH等条件 D．若⑥是微生物本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离 6．我国科研人员构建了一株嗜盐单胞菌H，并以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液）或餐厨垃圾为原料，生产PHA等新型可降解材料，工艺流程如下图。下列分析合理的是（　　） A．嗜盐单胞菌H的选育和扩大培养是该发酵工程的中心环节 B．搅拌器能使菌株H与培养液充分接触，提高原料利用率 C．PHA是一种单细胞蛋白，发酵结束后用过滤、沉淀等方法获取 D．嗜盐单胞菌H是厌氧菌，通过无氧呼吸过程获得PHA产品 7．人造蛋白食品的生产可利用现代微生物发酵工程技术，食用真菌蛋白是人造蛋白的一种，真菌蛋白的制造过程如图所示。下列相关分析错误的是（    ）    A．糖类是培养真菌的主要能源物质，可用CO2替代 B．制造真菌蛋白时，发酵罐中的真菌的异化作用类型是需氧型 C．向发酵罐中注入少量氨水可为真菌提供合成蛋白质所需的氮源 D．向发酵罐中加入的物质需要灭菌，减少杂菌与真菌的竞争 8．某工厂采用如图所示的发酵罐生产啤酒。下列有关叙述正确的是（    ） A．发酵罐消毒后就可以接种菌株进行酒精发酵 B．发酵中搅拌的主要目的是为了降低发酵温度 C．发酵过程中需从空气入口不断通入无菌空气 D．pH检测装置可监测发酵液pH以便适时调整 9．发酵工程可实现发酵产品的大规模生产，下图为发酵工程的基本环节，相关叙述正确的是（　　） A．①、②依次是诱变育种、基因工程育种 B．③是发酵工程的中心环节，需要严格控制发酵条件 C．④需要在菌种确定之前选择原料并反复实验 D．产物浓度的检测必须在发酵结束后进行 10．谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌，下图为通过发酵工程生产谷氨酸的示意图。下列有关叙述错误的是（    ） A．生产用的菌种可以从自然界筛选出来，也可通过杂交育种或基因工程育种获得 B．发酵过程中应控制pH，中性和弱碱性条件有利于谷氨酸的生产和积累 C．扩大培养时应该用液体培养基，扩大培养可以增加菌种的数量 D．发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节，在此过程中要严格控制发酵条件 11．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．发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节 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．谷氨酸棒状杆菌培养时搅拌可以增加溶解氧、促进营养物质与菌体接触 D．在发酵罐内发酵需要严格控制溶解氧、温度和pH等条件 12．参与酱油酿造过程的微生物主要有米曲霉、酵母菌和乳酸菌等，在众多微生物及其酶系的作用下，分解大豆、小麦中的蛋白质、脂肪等有机物，最终形成具有特殊色泽和良好风味的酱油。图示表示酱油发酵过程中主要微生物的数量变化。下列叙述错误的是（    ） A．米曲霉产生的蛋白酶能将蛋白质分解成小分子多肽及氨基酸 B．在发酵初期乳酸菌含量较高，能抑制部分有害微生物的生长 C．某些代谢产物的抑制作用是后期酵母菌数量下降的原因之一 D．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 13．青贮饲料是指将新鲜秸秆、青草等通过乳酸菌发酵而制成的饲料。它气味酸香、柔软多汁、营养丰富、保存期长， 是家畜优良饲料。下列叙述错误的是（　　） A．选择糖类含量较高的植物作为青贮原料，保证乳酸菌生长所需的碳源 B．作为青贮的原料应适当切碎、搅拌并通入空气，有利于乳酸菌充分发酵 C．发酵过程中乳酸菌发酵生成乳酸， 使pH降低，抑制其它微生物生长 D．经过乳酸菌发酵，大分子有机物被分解为易于消化吸收的物质 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．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 16．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 一、单选题 1．（2024·福建·高考真题）虾酱是以虾为原料的传统发酵食品。在乳酸菌、芽孢杆菌等多种微生物共同作用下，原料中的蛋白质和脂肪发生水解，形成虾酱的特有风味。下列叙述错误的是（    ） A．虾酱特有风味的形成受发酵时间的影响 B．传统虾酱的制作过程需要严格执行无菌操作 C．原料中的蛋白质会被水解成小分子的肽和氨基酸 D．虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味 2．（2024·山东·高考真题）在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是（　　） A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品 二、非选择题 3．（2024·北京·高考真题）啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中，需从密闭的发酵罐中采集酵母菌用于再发酵，而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及相关调控，以优化采集条件。 (1)酵母菌是兼性厌氧微生物，在密闭发酵罐中会产生 和CO2。有氧培养时，酵母菌增殖速度明显快于无氧培养，原因是酵母菌进行有氧呼吸，产生大量 。 (2)本实验中，采集是指取样并培养4天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌，统计菌落数（图甲）。由结果可知，有利于保留占比很低菌种的采集条件是 。 (3)根据上述实验结果可知，采集酵母菌时O2浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者推测，酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的过氧化氢（H2O2）浓度会持续上升，使酵母菌受损。已知H2O2能扩散进出细胞。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至含不同浓度H2O2的培养基上，无氧培养后得到如图乙所示结果。请判断该实验能否完全证实上述推测，并说明理由 。 (4)上述推测经证实后，研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组，A组菌液直接滴加到H2O2溶液中，无气泡产生；B组菌液有氧培养4天后，取与A组活菌数相同的菌液，滴加到H2O2溶液中，出现明显气泡。结果说明，酵母菌可通过产生 以抵抗H2O2的伤害。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 / 学科网（北京）股份有限公司 $$