课时作业4 发酵工程及其应用（Word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物学选择性必修第三册（人教版2024）

课时作业(四)　发酵工程及其应用 题组一　发酵工程的基本环节 1．下列关于发酵工程的菌种的说法，错误的是(　　) A．发酵工程的菌种可以从自然界中筛选出来 B．发酵工程可以利用原材料中含有的菌种 C．发酵工程的菌种可以来自基因工程 D．发酵工程的菌种可以来自诱变育种 答案　B 解析　发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降，因此，培养基和发酵设备都必须经过严格灭菌，故发酵工程的菌种不可以利用原材料中含有的菌种；发酵工程的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和基因工程育种获得。 2．发酵工程在现代生物工程中的地位越来越重要。下列有关发酵过程的叙述，错误的是(　　) A．可以从自然界中选育出所需要的菌种 B．要随时取样，检测培养液的微生物数目、产物浓度等，以了解发酵进程 C．在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分 D．要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件 答案　C 解析　随着发酵的进行，培养液中必需的营养组分减少，因此在发酵过程中需要及时向装置中再添加必需的营养组分，C项错误。 3．下列关于发酵过程的叙述，错误的是(　　) A．对培养基灭菌是发酵生产中的一个很重要的环节 B．随时检测影响发酵过程的各种环境条件，并予以控制，才能保证发酵的正常进行 C．在发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶氧量、通气量与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢物的形成 D．发酵产品的分离方法是相同的 答案　D 解析　发酵过程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降，因此对培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌处理，A项正确；发酵过程中，由于微生物代谢过程中产生的热量和代谢产物的积累，发酵环境不断变化，需随时检测影响发酵过程的各种环境条件(如温度、pH、溶氧量、通气量与转速等)，并予以控制，以保证发酵的正常进行，否则不仅会影响微生物的生长繁殖，还会影响微生物代谢物的形成，B、C项正确；不同的发酵产品其分离方法各不相同，如果发酵的产品是微生物细胞本身，在发酵之后采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，而如果发酵产品是代谢物，则需根据产物的性质通过蒸馏、萃取或离子交换等措施提取、分离和纯化，D项错误。 4．发酵工程在现代生物工程中的地位越来越重要。下列有关发酵过程叙述错误的是(　　) A．首先要对发酵设备和培养基严格灭菌 B．要随时取样，检测培养液的细菌数目、产物浓度等，以了解发酵进程 C．在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分 D．要严格控制温度、pH、溶解氧等环境因素 答案　C 解析　首先要对发酵设备和培养基严格灭菌，A项正确；要随时取样，检测培养液的细菌数目、产物浓度等，以了解发酵进程，B项正确；在发酵过程中需要向装置中再添加必需的营养组分，C项错误；要严格控制温度、pH、溶解氧等环境因素，D项正确。 题组二　发酵工程的应用 5．下面是有关啤酒的工业化生产的流程。 发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮→发酵→消毒→终止 下列有关叙述不正确的是(　　) A．啤酒的发酵过程包括主发酵和后发酵两个阶段 B．发芽的过程中大麦会产生淀粉酶，便于将大麦中的淀粉分解为葡萄糖进行酒精发酵 C．发酵的过程就是酵母菌进行有氧呼吸的过程 D．消毒的目的是杀死啤酒中的大多数微生物，以延长它的保存期 答案　C 解析　发酵的过程是酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的过程，C项错误。 6．通过发酵罐发酵可大规模生产谷氨酸，生产中常用的菌种是好氧的谷氨酸棒状杆菌。下面有关谷氨酸发酵过程的叙述，正确的是(　　) A．溶解氧充足时，发酵液中有乳酸的积累 B．发酵液中碳源和氮源比例的变化不影响谷氨酸的产量 C．菌体中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和产量的提高 D．发酵液呈弱碱性时，有利于谷氨酸棒状杆菌生成N-乙酰谷氨酰胺和谷氨酰胺 答案　C 解析　谷氨酸棒状杆菌是好氧细菌，在氧气充足时，不会有乳酸的积累，A项错误；谷氨酸发酵过程中碳源与氮源之比影响谷氨酸的产量，B项错误；谷氨酸发酵过程中，当谷氨酸合成量过多时，就会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而使谷氨酸的合成过程中断，因此需要及时地排出谷氨酸，以便解除此抑制作用，C项正确；谷氨酸发酵过程中，当发酵液呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌会产生N-乙酰谷氨酰胺和谷氨酰胺，D项错误。 7．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。下列叙述错误的是(　　) A．传统发酵技术多是混合菌种发酵，发酵工程一般为纯种发酵 B．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 C．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 D．发酵工程通常可以采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品 答案　B 解析　单细胞蛋白是指以淀粉或纤维素的水解液、 制糖工业的废料等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体，而并非微生物的代谢产物，B项错误。 8．下列关于发酵工程在食品工业上的应用的叙述，错误的是(　　) A．生产传统发酵产品，如利用产生蛋白酶的霉菌酿造酱油 B．生产各种各样的食品添加剂，可以改善食品的口味，但不能增加食品的营养 C．生产食品酸度调节剂，如柠檬酸，可以通过黑曲霉的发酵制得 D．少数酶制剂由动植物生产，绝大多通过发酵工程生产 答案　B 解析　生产各种各样的食品添加剂，不仅可以增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保存期。 9．下列有关发酵工程及其应用的叙述中，正确的是(　　) A．发酵工程生产用菌种是对自然界分离的菌种进行定向改造后获得的 B．发酵工程生产的单细胞蛋白是从微生物菌体细胞中提取出来的 C．可以利用发酵工程生产微生物肥料来增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长，如根瘤菌肥、固氮菌肥等 D．利用发酵工程生产微生物的代谢物可以用蒸馏、过滤、沉淀等方法提取 答案　C 解析　发酵工程生产用的菌种可通过自然界分离、诱变育种、基因工程获得，A项错误；发酵工程生产的单细胞蛋白本身就是含蛋白高的微生物菌体，B项错误；发酵工程在农牧业上的应用有生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等，微生物肥料可以增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长，C项正确；微生物代谢物的提取，采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行，D项错误。 10．发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。下列关于发酵工程的认识错误的是(　　) A．发酵工程具有条件温和、产物单一、污染小的特点 B．发酵工程的产品包括微生物的代谢产物和菌体本身 C．通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧和pH等 D．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进行发酵 答案　D 解析　发酵工程和传统发酵技术都是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产的，D项错误。 11．由于发酵工程生产条件温和、原料来源丰富、价格低廉等，在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用，下列有关发酵工程在食品工业上应用的描述，正确的是(　　) A．日常生活中食用的酱油的制作以大麦为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌的作用，将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸 B．啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，其中，酵母菌的繁殖在主发酵阶段完成，大部分糖的分解和代谢物的生成在后发酵阶段完成 C．味精是谷氨酸棒状杆菌在无氧条件下发酵产生谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理而获得的 D．由于酶制剂催化效率高、专一性强、作用条件温和，因此在使用时要考虑酶制剂的使用量、底物的种类以及适宜的温度和pH 答案　D 解析　制作酱油的主要原料是大豆，A项错误；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，主发酵结束后在低温、密闭环境下储存一段时间属于后发酵，B项错误；味精的生产是谷氨酸棒状杆菌在有氧条件下发酵产生谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理而获得的，C项错误；酶制剂是从生物体内提取出来的具有酶特性的一类化学物质，因此使用时要考虑酶制剂的使用量、底物的种类、适宜的温度和pH，D项正确。 12．人造蛋白食品是现代微生物工程的杰作之一，食用的真菌蛋白是人造蛋白的一种。真菌蛋白制造过程的图解如图所示，请根据图解回答下列问题： (1)制造食用的真菌蛋白时，要向发酵罐中通入空气，由此可知，发酵罐中的真菌的细胞呼吸方式是________。 (2)往发酵罐中加入的一切物品都需要______________，从生态学的角度进行分析，其目的是避免因其他杂菌与真菌之间的________而降低真菌蛋白的产量。 (3)添加的糖被真菌利用，糖转化成真菌蛋白的过程是淀粉葡萄糖氨基酸蛋白质，其中过程①由真菌产生的酶来催化，这种酶按其作用部位分类应该属于________，②过程发生的场所是________。 (4)从自然界中分离的真菌菌种，用于制造真菌蛋白时，蛋白质的产量很低。要获得更多的真菌蛋白，培育优良的真菌菌种可采用______________________方法。获得的少量优良菌种在正式用于发酵生产之前，还需要进行________。 解析　(1)制造真菌蛋白时向发酵罐内通入空气，说明发酵罐内真菌的异化作用类型为需氧型，进行有氧呼吸。(2)发酵罐及添加物都须经过消毒或灭菌，都是为了避免杂菌与真菌之间的种间竞争，避免由种间竞争导致的真菌蛋白产量降低。(3)淀粉是大分子物质，不能进入细胞，所以过程①发生在细胞外，催化过程①的酶是由真菌合成并分泌的，按其作用部位分类应该属于胞外酶。②过程为脱水缩合，发生的场所是核糖体。(4)从自然界中分离的真菌菌种，用于制造真菌蛋白时，蛋白质的产量很低。要获得更多的真菌蛋白，培育优良的真菌菌种可采用诱变育种或基因工程育种。获得的少量优良菌种在正式用于发酵生产之前，还需要进行扩大培养，以获得更多的优良菌种。 答案　(1)有氧呼吸　(2)消毒或灭菌　种间竞争　(3)胞外酶　核糖体　(4)诱变育种或基因工程育种　扩大培养 13．谷氨酸棒状杆菌可用于微生物发酵工程生产谷氨酸， 从而制取谷氨酸钠(味精)。下图为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径，通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。回答下列问题： (1)与酵母菌相比，谷氨酸棒状杆菌在结构上的显著特点是_______________；谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁和生物素等，从物理性质看，该培养基属于__________培养基。 (2)测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和____________，前者计数的结果比后者计数的结果偏______(填“大”或“小”)，原因是________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)由图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸，则会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是__________________ ________________________________________。 (4)谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要不断地通入无菌空气，并通过搅拌使空气形成细小的气泡，迅速溶解在培养液中，当培养基中碳氮质量比为4∶1时，菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少；当碳氮质量比为3∶1时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌代谢物是乳酸或琥珀酸。由此说明谷氨酸棒状杆菌的代谢类型是________________，由上述探究可知，通过发酵得到大量谷氨酸的发酵思路是_________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析　(1)与酵母菌相比，谷氨酸棒状杆菌属于原核生物，原核生物在结构上的显著特点是无以核膜为界限的细胞核(无核膜包被的细胞核)；谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁和生物素等，从物理性质看，该培养基属于液体培养基。(2)测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和稀释涂布平板法，由于前者死菌和活菌一起计数，后者只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落，所以前者计数的结果比后者计数的结果偏大。(3)由题图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸，则会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是负反馈调节。(4)由于谷氨酸棒状杆菌可以在有氧和无氧条件下生存，且需要培养基中的营养物质提供碳源，所以其代谢类型是异养兼性厌氧型；要想通过发酵得到大量谷氨酸，根据题意信息可知，可不断向发酵液中通入无菌空气，发酵液中碳氮质量比为4∶1时培养一段时间，使菌种大量繁殖后，将发酵液的碳氮质量比改为3∶1。 答案　(1)无有以核膜为界限的细胞核(无核膜包被的细胞核)　液体　(2)稀释涂布平板法　大　前者死菌和活菌一起计数，后者只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落　(3)负反馈调节　(4)异养兼性厌氧型　不断向发酵液中通入无菌空气，发酵液中碳氮质量比为4∶1时培养一段时间，使菌种大量繁殖后，将发酵液的碳氮质量比改为3∶1(改变细胞膜的通透性，使谷氨酸迅速排放到细胞外) 学科网（北京）股份有限公司 $$