第1章 第3节 发酵工程及其应用-【正禾一本通】2024-2025学年高中生物选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

第1章 发酵工程 第3节 发酵工程及其应用 任务一　发酵工程的基本环节 自主预习 诱变育种或基因工程育种 微生物数量、产物浓度 温度、pH和溶解氧 培养物或营养物质 排气管 温度 发酵液 搅拌叶轮 冷却水 进入口 空气入口 合作探究 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 任务二　发酵工程的应用 自主预习 合作探究 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 新情境命题 青霉素的生产(科学思维) 课堂小结　巩固提升 课下巩固训练(四) 发酵工程及其应用 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 【学习目标】1.生命观念：基于对啤酒生产过程的了解，阐明发酵工程的基本环节。 2.科学思维：运用分析与综合的科学思维，阐明发酵工程的概念，并概述从传统发酵到现代发酵工程的发展历程，认同发酵工程的发展离不开科技进步。 3.社会责任：基于发酵工程在食品工业、医药工业、工农业生产上的应用实例，阐明发酵工程的特点和应用价值。 分离 提纯 1.发酵工程的概念 (1)过程：利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。 (2)范围：它涉及菌种的 和培养、产物的 和 等方面。 2.发酵工程的基本环节 选育 (1)选育菌种 ①来源：性状优良的菌种可以从 中筛选出来，也可以通过 获得。 ②目的：加速发酵过程，缩短 。 ③实例：生产柠檬酸就需要筛选产酸量高的 。在啤酒生产中，使用基因工程改造的啤酒酵母。 (2)扩大培养 工业发酵罐的体积一般为几十立方米到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。 自然界 生产周期 黑曲霉 (3)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 才能确定。 (4)灭菌 ①原因：发酵工程中所用的菌种大多是 ，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。 ②要求： 都必须经过严格的灭菌。 ③实例：在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉。 反复试验 单一菌种 培养基和发酵设备 谷氨酸 谷氨酰胺 N­乙酰谷氨酰胺 溶解氧 营养 (5) ——发酵工程的中心环节 ①发酵时要求：在发酵过程中，要随时检测培养液中的 等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养成分，要严格控制 等发酵条件。 ②严格控制发酵条件的原因：环境条件不仅会影响微生物的 ，而且会影响微生物 的形成。例如，谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累 ；在酸性条件下则容易形成 和 。 ③大型发酵罐的优点：现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、 、罐压、通气量、搅拌、泡沫和 等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 发酵罐内发酵 生长繁殖 代谢物 (6)分离、提纯产物 ①如果发酵产品是微生物细胞本身：可在发酵结束之后，采用 等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。 ②如果发酵产品是代谢物：可根据产物的性质采取适当的 措施来获得产品。 过滤、沉淀 提取、分离和纯化 3.发酵工程中的发酵装置 【深挖教材·P22】 现代发酵工程和传统发酵技术所用菌种的来源有什么差异？ 提示：传统发酵技术用的菌种一般是原材料中天然存在的多种菌种，而现代发酵工程用的菌种是通过微生物培养技术获得的单一菌种。 2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 提示：要在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数目、产物浓度等以了解发酵进程，及时添加必需的培养基成分，以满足菌种的营养需要。同时，要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件。 1.微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素？ 提示：选择发酵工程用的菌种时需考虑：能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物；菌种改造的可操作性要强；遗传性能要相对稳定；生长速度快，不易感染其他微生物或噬菌体等。 3.在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？ 提示：传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。而在发酵工程中，如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体从发酵液中分离出来，如果产品是代谢产物，可采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。 4.在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？ 提示：不能。要防止排出的气体和废弃培养液中的微生物或活性物质污染环境。 【归纳总结】　1.影响发酵过程的因素 温度 ①温度影响酶活性； ②温度影响生物合成的途径； ③温度影响发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收等 pH ①pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况； ②pH影响培养基中营养物质的分解等 溶解氧 氧的供应对需氧发酵来说，是一个关键因素。必须向发酵液中连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，这样可以提高氧在发酵液中的溶解度 营养物质 的浓度 发酵液中各种营养物质的浓度，特别是碳氮比、无机盐和维生素的浓度，会直接影响菌体的生长和代谢产物的积累 2.发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节 1.(2022·山东高考)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是(　　) A.发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖 B.可用深层通气液体发酵技术提高产量 C.选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中 D.青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌 解析：选D。提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的优良碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，A正确；青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确；选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确；为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。 2.(2024·湖北武汉高二期中)嗜盐单胞菌能够在高pH、高盐等极端条件下生长。聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由微生物利用多种碳源发酵产生的高分子聚酯的总称。它有许多优良特性，常用于工业生产。下图为实验室利用嗜盐单胞菌生产PHA的工艺流程，下列叙述错误的是(　　) A.在发酵罐内发酵为该工艺流程的中心环节 B.发酵结束后，采用过滤和沉淀等方法将PHA从发酵液中分离出来 C.通过调节图中叶轮的转速可使发酵罐内氧气含量适宜，有利于有氧发酵 D.使用嗜盐单胞菌能节约淡水资源，还能建立抗杂菌污染的开放式发酵系统 解析：选B。发酵工程的中心环节是在发酵罐内发酵，因此在发酵罐内发酵为该工艺流程的中心环节，A正确；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，采用过滤、沉淀等方法得到的是菌体，B错误；通过调节图中叶轮的转速可使发酵罐内氧气含量适宜，有利于需氧微生物的有氧发酵，C正确；嗜盐单胞菌是一类嗜盐微生物，能够在高pH、高盐等极端条件下生长，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，D正确。 3.(2024·河南南阳高二期中)固氮菌能固定氮气，提高土壤的氮含量，为植物生长提供充足的氮元素。科研人员从土壤中分离筛选出具有高效固氮能力的自生固氮细菌并进行发酵。根据发酵工程流程图及微生物相关知识，下列叙述错误的是(　　) A.高效固氮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 B.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 C.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 D.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身等 解析：选C。性状优良的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，A正确；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，B正确；发酵工程与传统发酵技术最大的区别是发酵工程利用的一般为单一菌种进行发酵，C错误；发酵工程的产品主要包括微生物的代谢产物、酶及菌体本身，D正确。 专一 1.发酵工程特点 (1)生产条件 。 (2)原料来源丰富且价格低廉。 (3)产物 。 (4)废弃物对环境的污染小和容易处理。 温和 主发酵 低温、密闭 后发酵 发酵的温度和发酵的时间 2.在食品工业上的应用 (1)生产传统的发酵产品 ①意义：使产品的 明显提高。 ②案例：啤酒的工业化生产流程 a．发酵过程分为 和 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 阶段完成，主发酵结束后，发酵液不适合饮用，要在 的环境下储存一段时间进行 ，才能形成澄清、成熟的啤酒。 b． 随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异。 产量和质量 主发酵 后发酵 过滤、调节、分装 c．工业化生产流程 淀粉酶 灭菌 酒精和CO2 【深挖教材·P24】　 啤酒工业生产过程中的糖化阶段，温度低影响啤酒的品质，温度高会使麦芽产生的淀粉酶等失活，可以在此阶段使用发酵工程生产的耐高温的淀粉酶制剂解决此问题。 (2)生产各种各样的食品添加剂 添加剂类型 举例 L­苹果酸、柠檬酸、乳酸 5′­肌苷酸二钠、谷氨酸钠 着色剂 β­胡萝卜素、红曲黄色素 增稠剂 黄原胶、β­环状糊精、结冷胶 防腐剂 乳酸链球菌素、 酸度调节剂 增味剂 溶菌酶 免疫调节剂 【点拨】　关于谷氨酸发酵的提醒 (1)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乙酰谷氨酰胺。 (2)由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，再经过一系列处理就能制成味精。 (3)生产酶制剂：如α­淀粉酶、 、果胶酶、 和脂肪酶等。 3.在医药工业上的应用 (1)发酵工程可以生产抗生素、 、激素和 等。 (2)基因工程与发酵技术相结合生产所需要的产品。 β­淀粉酶 氨基肽酶 氨基酸 酒精、乙烯 嗜热菌、嗜盐菌 嗜低温菌 4.在农牧业上的应用 (1)生产微生物肥料，如根瘤菌肥、 等。 (2)生产微生物农药，如苏云金杆菌、 、井冈霉素等。 (3)生产 ，如单细胞蛋白。 5.在其他方面的应用 (1)利用纤维废料发酵生产 等能源物质。 (2) 可以用来生产洗涤剂。 (3) 有助于提高热敏性产品的产量。 【深挖教材·P27】　 微生物农药防治害虫与化学农药防治相比较，微生物农药防治是利用微生物或其代谢物进行防治，成本低、无污染，且可以维持生态平衡。 固氮菌肥 白僵菌 微生物饲料 ①③④ 1.下列产品需要利用发酵工程技术进行生产的有 。 ①生产单细胞蛋白饲料 ②通过生物技术快速繁育兰花等花卉 ③利用工程菌生产胰岛素 ④工厂化生产青霉素 2.酱油、各种酒类、柠檬酸和谷氨酸的生产分别利用了哪种微生物的发酵？ 提示：酱油、各种酒类、柠檬酸和谷氨酸的发酵生产利用的微生物分别是霉菌(如黑曲霉)、酿酒酵母、黑曲霉和谷氨酸棒状杆菌。 3.与传统发酵技术相比，在啤酒的工业化生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？ 提示：接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。 1.青霉菌是一种广泛存在于自然界中的霉菌，是生产青霉素的重要工业菌种。下列相关叙述错误的是(　　) A.利用发酵工程生产青霉素的中心环节是高产青霉菌的选育 B.工业生产青霉素过程中需要对温度、pH和溶解氧等进行监测和控制 C.由于工业发酵罐容积大，在发酵之前需要对菌种进行扩大培养 D.发酵过程中若受到杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解 解析：选A。利用发酵工程生产青霉素的中心环节是发酵罐内的发酵，A错误；工业生产青霉素过程中需要对温度、pH和溶解氧等进行监测和控制，B正确；由于工业发酵罐容积大，在发酵之前需要对菌种进行扩大培养，C正确；发酵过程中若受到杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解，D正确。 2.啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，主要工艺流程如图所示，其中糖化主要是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子物质。下列叙述错误的是(　　) A.发酵开始前，需要对发酵罐及各种连接管道进行灭菌处理 B.糖化过程中，温度会影响淀粉的水解速度 C.煮沸可以终止酶的进一步作用，也可以对糖浆进行灭菌 D.在酿造啤酒过程中，酵母菌只进行了无氧呼吸 解析：选D。发酵开始前，对于发酵罐以及各种连接管道都需要进行彻底灭菌，以防杂菌污染，A正确；糖化过程是利用大麦发芽时产生的淀粉酶对淀粉进行水解，温度会影响淀粉酶活性，因此会影响淀粉的水解速度，B正确；煮沸过程中淀粉酶的活性丧失，因此煮沸过程可以终止淀粉酶的进一步作用，并对糖浆灭菌，C正确；在酿造啤酒过程中，刚开始时酵母菌进行有氧呼吸以繁殖增加数量，后来酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，D错误。 3.(2024·河北邢台高二期中)黄桃精酿啤酒的制作工艺与普通啤酒的有所不同，生产工艺流程为：大麦发芽→粉碎→糖化→煮沸→主发酵→后发酵(添加黄桃汁)→低温冷藏→成品→罐装。下列叙述正确的是(　　) A.粉碎有利于麦芽中的淀粉与淀粉酶充分接触，缩短糖化过程时间 B.后发酵阶段完成酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成等 C.分离、提纯获得酒精等代谢产物是发酵工程的中心环节 D.黄桃精酿啤酒不添加食品添加剂、不消毒、不过滤，比传统工业啤酒的品质更稳定 解析：选A。糖化的目的是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子物质，故粉碎有利于麦芽中的淀粉与淀粉酶充分接触，缩短糖化过程时间，A正确；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，B错误；发酵工程的中心环节是发酵罐内的发酵过程，C错误；由于黄桃精酿啤酒不添加食品添加剂，不消毒，不过滤，品质没有传统工业啤酒稳定，D错误。 发酵工程在医药上的应用非常广泛，其中青霉素的发现和产业化生产进一步推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。青霉菌是一种广泛存在于自然界中的霉菌，是生产青霉素的重要工业菌种。工业上生产青霉素的发酵工程流程如图所示。 【命题设计】 1.考查知识迁移能力及生命观念 (1)在制备发酵罐中的培养液时，除了添加 、 、水和无机盐等主要的营养成分外，还需要将pH调至 性。 2.考查对过程的理解分析能力 (2)整个发酵过程的中心环节是 。为保证产品质量，需要随时检测培养液中的微生物数量、 等，以了解发酵进程。过程④可采用 方法将菌体分离干燥。 3.考查对信息的分析解读能力及科学思维 (3)支原体肺炎是一种常见的传染病，其病原体是一种称为肺炎支原体的单细胞生物。支原体可能是最小、最简单的单细胞生物，没有细胞壁，遗传物质是DNA。临床发现，大环内酯类药物如罗红霉素、阿奇霉素对支原体有很好的疗效，而青霉素类药物能有效抑制其他细菌生长繁殖而对支原体并不起作用。尝试从细胞结构方面解释，青霉素药物对支原体引起的肺炎治疗无效的原因可能是 。 答案：(1)碳源　氮源　酸　(2)发酵罐中发酵　产物浓度　过滤、沉淀　(3)青霉素药物的作用机理主要是抑制细菌细胞壁的形成导致细菌细胞破裂死亡，而支原体无细胞壁 【教材答疑】 从社会中来 P22 工业上生产青霉素的流程为： P22 我国幅员辽阔，地理生态环境多样，为各种微生物的生长繁殖提供了条件，这有利于发酵工程选育菌种。优良的菌种不仅具有健壮，不易退化，其发酵产品的产量高、质量稳定等优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此菌种选育环节很大程度上决定了生产发酵产品的成败。 思考·讨论 P23 1.需要考虑的因素包括：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。 2.要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养组分。 3.传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检査，合格后才能成为正式产品。 4.不能。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。 P25 1.菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等，都有助于提高啤酒的产量和品质。 2.应该辩证地看待这一产品。一方面，这类产品具有多样化的特点，能够满足一些人对独特口感的需求，或者满足一些人的时尚追求。另一方面，这类产品是手工作坊式生产的，存在啤酒品质不稳定、价格昂贵的问题。 [练习与应用·P28] 一、概念检测 (1)×　(2)√　(3)√　(4)× 二、拓展应用 1.(1)可以用基因工程的方法，将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对氧的吸收和利用率。 (2)可以对两种酶的基因进行改造或敲除其中一种酶的基因，从而使青霉素生产菌只生产一种产物。 2.这一风险是存在的。在生产燃料乙醇时，为了规避这一风险，应该使用陈化粮食(如陈化的稻谷等)或者非粮食生物材料(如秸秆等)。使用陈化粮食来生产燃料乙醇，还有利于防止问题粮食流入市场。 【体系构建】 【核心语句】 1.发酵工程是指利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。 2.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，产物的分离、提纯等方面。其中在发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。 3.发酵工程的应用主要体现在食品工业、医药工业和农牧业等方面。 【基础巩固练】 一、选择题 1.用发酵工程生产的产品，如果是菌体，则进行分离提纯时可采用的方法是(　　) A.蒸馏、过滤 B.过滤、沉淀 C.萃取、离子交换 D.沉淀、萃取 解析：选B。发酵工程生产的如果是菌体，可采用过滤、沉淀等方法分离提纯；如果产品是代谢物，则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.下列与发酵工程有关的叙述，错误的是(　　) A.发酵罐中必须通入无菌空气 B.不经处理排放的废弃培养液是一种污染物 C.培育新菌种，可用于分解更多种类的有机污染物 D.发酵工程在医药工业、食品工业和环境保护等方面均有广泛应用 解析：选A。发酵罐中的微生物如果是需氧型微生物，则必须通入无菌空气，如果是厌氧型微生物，则不能通入无菌空气，A错误；不经处理排放的废弃培养液中含有大量的发酵微生物，是一种污染物，B正确；培育新菌种，增加了分解者的种类，可用于分解更多种类的有机污染物，C正确；发酵工程广泛应用于医药工业、食品工业和环境科学等方面，D正确。 3.下列选项不属于发酵工程的应用的是(　　) A.生产抗生素、维生素、药用氨基酸等 B.生产啤酒、果酒和食醋等 C.化学检测和水质监测 D.生产各种各样的食品添加剂 解析：选C。生产抗生素、维生素、药用氨基酸等为发酵工程在医药工业上的应用，A不符合题意；生产啤酒、果酒、食醋以及各种各样的食品添加剂等，都是发酵工程在食品工业上的应用，B、D不符合题意；化学检测和水质监测不属于发酵工程的应用，C符合题意。 4.下列关于啤酒的工业化生产的叙述，不正确的是(　　) A.加入的啤酒花能使啤酒产生泡沫和特殊的苦味 B.啤酒生产的发酵过程包括主发酵阶段和后发酵阶段 C.主发酵在低温、密闭条件下进行，发酵液澄清、成熟可以饮用 D.发酵的温度和时间会影响啤酒的口味 解析：选C。啤酒生产的后发酵阶段酵母菌进行无氧呼吸，将糖分解产生酒精，故啤酒生产的后发酵阶段要在低温和密闭环境下进行，主发酵结束后，发酵液不适合饮用，C错误。 5.下列关于温度对发酵过程的影响的叙述，不正确的是(　　) A.温度过高，发酵周期缩短，产量降低 B.温度不影响生物合成的途径 C.温度能影响菌种对营养物质的吸收 D.菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同 解析：选B。发酵过程需要适宜的温度，如果温度过高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期就会缩短，产量也会降低，A正确；温度能影响生物合成的途径，这是因为生物合成过程需要酶，酶的活性受温度影响，B错误；菌种通过主动运输或胞吞吸收营养物质时，需要呼吸作用提供能量，呼吸作用受温度影响，C正确；菌体生长和产物合成需以体内旺盛的代谢作为基础，而用于生长繁殖和代谢物生成的酶不同，因此所需的最适宜的温度也不一定相同，D正确。 6.下列与单细胞蛋白有关的叙述，正确的是(　　) A.单细胞蛋白是从微生物细胞中提取的蛋白质，一般不含其他成分 B.利用发酵工程技术生产微生物蛋白所用的菌种可以是一种或多种菌种 C.在青贮饲料中添加乳酸菌可提高饲料的品质，可以使饲料保鲜 D.发酵工程的中心环节是菌种的选育，在发酵之前还需进行扩大培养 解析：选C。单细胞蛋白是微生物菌体，不仅含有丰富的蛋白质，还含有糖类、脂质等物质，A错误；发酵过程中所用的菌种大多是单一菌种，B错误；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，同时提高动物免疫力，C正确；发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节，D错误。 7.产黄青霉菌是一种好氧真菌，其生长繁殖的适宜温度是30 ℃，但在20 ℃的条件下才会大量合成分泌青霉素。工业上采用玉米浆、棉籽饼等作为原料，通过合理设计，进行青霉素的生产。已知青霉素在碱性条件下易水解，下列叙述错误的是(　　) A.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 B.发酵过程中需要对发酵罐及时加热或降温处理，还要及时调节pH、通入无菌空气 C.发酵过程采用单一菌种进行发酵，有助于提高青霉素的产量和品质 D.发酵结束后，应将发酵液进行离心取菌体并进行破碎处理，从中提取青霉素 解析：选D。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，A正确。发酵过程中需要严格控制发酵条件，维持产黄青霉菌的适宜代谢环境，包括及时加热或降温，保持适宜的温度；及时调节pH，保证菌种的生长，避免青霉素水解；通入无菌空气，使其进行有氧呼吸，B正确。发酵过程采用单一菌种进行发酵，有助于提高青霉素的产量和品质，C正确。青霉素是分泌到细胞外的代谢产物，提取之前不需要破碎处理，D错误。 8.(2024·四川南充高二期中)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法不正确的是(　　) A.用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α­淀粉酶 B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌 C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵 D.酿酒时糖未耗尽，酵母菌发酵也会停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多 解析：选B。用赤霉素处理大麦，可诱导α­淀粉酶相关基因的表达，促进α­淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α­淀粉酶，A正确；焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误；糖浆经蒸煮(产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌)、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确；酿酒过程中，即使糖类未耗尽，发酵过程也会停止，原因最可能是随着发酵的进行，酒精含量逐渐增加、pH逐渐降低，不利于酵母菌生存，最终导致酵母菌死亡，D正确。 二、非选择题 9.(2024·山东菏泽高二期中)黄原胶是由野油菜黄单胞杆菌(好氧菌)以碳水化合物为主要原料，经发酵工程生产的一种作用广泛的微生物胞外多糖。黄原胶作为增稠剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂，可广泛应用于食品、石油、医药等20多个行业，是目前世界上生产规模较大且用途极为广泛的微生物多糖。 (1)培养黄原胶的培养基中含有的营养物质有 等，用 法对培养基灭菌。 (2)实验室内测定野油菜黄单胞杆菌数量的方法有显微镜计数法和 ，后者统计的菌落数目往往比活菌的实际数目 (填“多”或“少”)，原因是 。 (3)生产黄原胶的发酵罐内的pH需调至 ，并通入无菌空气。 (4)用发酵工程工业化生产黄原胶时，若要获得黄原胶可根据其性质采取适当的 措施来获得产品。 答案：(1)水、碳源、氮源和无机盐　湿热灭菌(或高压蒸汽灭菌)　(2)稀释涂布平板法　少　当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落　(3)中性或弱碱性　(4)提取、分离和纯化 【综合提升练】 一、选择题 1.(2024·湖北恩施高二期中)下列关于传统发酵技术与发酵工程的比较,错误的是(　) 选项 比较项目 传统发酵技术 发酵工程 A 规模 通常为家庭、作坊式生产 工业化的大规模生产 B 菌种 选育的单一优良菌种 天然的混合菌种 C 发酵形式 固体、半固体为主 液体、半固体为主 D 产量品质 发酵时间更长，产量较小 品质更高，更符合食品安全标准 解析：选B。传统发酵技术所利用的菌株是原料中的自带菌株，多是混合菌种发酵，而发酵工程是利用人工培育的菌株进行发酵，菌株多为人工分离、选择和培育所得，一般为单一菌种，B错误。 2.高酒精度啤酒由于其高酒精度、高发酵度、低残糖等特点，受到越来越多消费者的青睐，其酿造工艺如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A.生产啤酒用的发酵罐和大麦汁等原料都需要经过灭菌、消毒 B.多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母细胞代谢的影响 C.主发酵过程中还原糖主要用于有氧呼吸，其产生的CO2会使pH下降 D.发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期可以延长排气时间间隔 解析：选C。生产啤酒用的发酵罐和大麦汁等原料都需要经过灭菌、消毒，防止原料自带的杂菌污染发酵，A正确；多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母细胞代谢的影响，B正确；主发酵过程中还原糖主要用于无氧呼吸产生酒精，同时无氧呼吸也会产生CO2会使pH下降，C错误；发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期由于糖类物质不充足，产生的气体较少，可以延长排气时间间隔，D正确。 3.(2023·湖南高考)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是(　　) A.干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长 B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖 C.低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利 D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类 解析：选C。干制能降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，进而延长食品保存时间，A正确；腌制过程中添加食盐、糖等可制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖，B正确；低温保存可以抑制微生物的生命活动，但不是温度越低越好，一般果蔬的保存温度为零上低温，C错误；高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并通过破坏食品中的酶类，降低食品中有机物的分解，有利于食品保存，D正确。 二、非选择题 4.(2024·江苏徐州高二期中)啤酒是以大麦芽、啤酒花、水为主要原料，经酵母菌的发酵作用酿制而成的。图1是啤酒生产工艺流程简图。 (1)图中焙烤的目的是降低麦芽水分，并 ，然后去根制成成品麦芽。将粉碎的麦芽等原料用温水分别在糊化罐、糖化罐中混合，调节温度以制造麦汁，加水糊化之前粉碎成品麦芽的目的是 。 (2)发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节。麦汁冷却后再加入啤酒酵母使其发酵，冷却的目的是 。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；并及时添加必需的营养物质组分，其目的是 ；还要严格控制 (至少写出2个)等发酵条件，以获得所需的发酵产物。 (3)图2为大型发酵罐示意简图，酵母菌酒精发酵过程中要“先通气后密封”，通过空气入口 (填数字)来控制溶解氧。 答案：(1)加热杀死大麦种子胚但不使淀粉酶失活　破碎有利于淀粉酶与淀粉充分接触　(2)防止接种时酵母菌被杀死　延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物　温度、pH、溶解氧、通气量与搅拌　(3)⑤ $$