第1章 第三节 第2课时 发酵工程与应用（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（浙科版2019）

第2课时 发酵工程与应用 目 录 01 四层学习内容1 落实必备知识 02 03 04 四层学习内容2 融通关键能力 四层学习内容3·4 浸润学科素养和核心价值 课时跟踪检测 四层学习内容 落实必备知识 1 主干知识梳理 1.现代发酵工业的特点 大多采用好氧、液体、深层、分批及__________发酵的方式组合进行。其中好氧以及用单一纯种微生物生产单一产品是现代发酵工业的主流。 单一纯种 2.微生物工业发酵的过程 (1)选育___________的菌种：是发酵工业的前提条件。 (2)筛选并不断地___________菌种：保持菌种健壮旺盛的生命力。 (3)将菌种__________：缩短菌种在发酵罐中发酵的时间。 (4)对__________进行控制：保证发酵生产高效顺利进行的重要措施。 (5)分离或提纯__________。 (6)分离后的生物产品进一步______和质检。 高产、优质 选育或改良 扩大培养 发酵过程 发酵产品 提纯 3.发酵工业菌种需要满足的条件 项目 条件 菌种的选择 选择高产的菌种，使菌种的发酵产物中，需要的产物多，不需要的产物少 培养基的选择 培养基来源充足且廉价，被转化的________ 发酵产物的要求 易于______ 环境的要求 菌种对环境没有明显或潜在的危害 菌种的遗传特性 菌种的遗传特性和生产能力______ 效率高 分离 稳定 4.控制发酵过程和分离提纯发酵产品 (1)发酵环境不同，同种微生物的___________可能不同; __________________等会影响微生物的发酵产物。因此要严格控制发酵过程。 (2)如果发酵产品是菌体本身，可采用________、沉淀等方法分离菌体;如果发酵产品是微生物的代谢产物，可采用___________、吸附发酵、萃取发酵等方法提取。 代谢产物 pH、氧气、温度 过滤 真空发酵 5.发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上的应用价值 (1)微生物发酵的食品和饮料，品种多、数量大、产值高。 (2)绝大多数抗生素是微生物发酵的产物，或由微生物发酵产物加工而成。 (3)医药领域中的酶抑制剂、免疫调节剂、类激素、抗氧化剂、生物表面活性剂和抗辐射药物是微生物发酵的产物或衍生物。 (4)有广泛用途的氨基酸、有机酸、醇、维生素、核苷酸逐步转向通过发酵工程大量生产。 1.判断下列说法的正误 (1)菌种扩大培养时，常将菌种接种到固体培养基中培养。( ) 提示：菌种扩大培养时通常使用的是液体培养基。 预习效果自评 × (2)发酵过程中的pH、氧气、温度等均会影响发酵产物的生成。 ( ) (3)发酵工程生产条件温和、原料来源丰富，但废弃物对环境污染很大，不易处理。( ) 提示：发酵工程的废弃物对环境影响小且容易处理。 √ × (4)如果发酵的产品是菌体本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来。 ( ) (5)采用双水相萃取发酵产物α⁃淀粉酶时，淀粉酶被萃取到上相中，而发酵过程中同时产生的蛋白酶被萃取到下相中，避免了淀粉酶对蛋白酶的分解。( ) 提示：蛋白酶可以催化淀粉酶分解，但淀粉酶不能催化蛋白酶分解。 √ × 2.发酵工程的基本步骤是 (　　) ①选育菌种　②配制培养基　③扩大培养 ④灭菌　⑤产品的分离、提纯　⑥接种 ⑦发酵罐内发酵 A.②④①⑥③⑦⑤　　　 B.①③②④⑥⑦⑤ C.①②④⑥③⑦⑤ D.②④①③⑥⑦⑤ √ 解析：发酵工程的基本操作过程：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。 精要内容把握 一、知识体系建一建 二、核心语句背一背 1.发酵工程的三大特点 (1)生产条件温和;(2)原料丰富且价格低廉;(3)废弃物对环境影响小且容易处理。 2.发酵工程的应用 (1)绝大多数抗生素是微生物发酵的产物，或由微生物发酵产物加工而成。 (2)近年来，在医药领域开发的酶抑制剂、免疫调节剂、类激素、抗氧化剂、生物表面活性剂和抗辐射药物等许多新药是微生物发酵的产物或衍生物。 (3)采用发酵工程生产的酶制剂除了应用于食品工业生产中，还广泛应用于洗涤剂生产、纺织、皮革、造纸工业中。 四层学习内容 融通关键能力 2 提能点　现代发酵工程及其应用 任务驱动 如图是葡萄酒发酵过程中一种发酵罐的示意图，思考并回答以下问题： (1)家庭酿造葡萄酒时不需要添加酵母菌菌种，而在工业生产葡萄酒时，一般需添加一定的发酵菌种，两种操作的不同的原因是什么? 提示：家庭酿酒利用的是葡萄皮上附着的天然酵母菌;工业生产时，添加发酵菌种能使发酵时的菌种数量更多，纯度更高，提高发酵效率和产品品质。 (2)该装置中设计搅拌桨进行搅拌的意义是什么?工业上在进行酒精发酵时，进气口应如何处理? 提示：搅拌桨搅拌使菌种与发酵底物更能充分接触，提高发酵效率。酒精发酵为厌氧环境，因此发酵进行时，应保证进气口关闭。 (3)酒精发酵时发酵液中的葡萄皮等固体物质会上浮覆盖在发酵液表面，形成酒帽，酒帽的出现会降低发酵速度，试分析原因，并尝试提出解决的方法。 提示：酒帽的出现使葡萄皮上的菌种无法侵入发酵液，因此会降低发酵速度。工业生产中处理酒帽的方法是定期将其按压下去，浸入发酵液。 生成认知 1.发酵工程的工业化生产要点 (1)微生物发酵是一个复杂过程，菌种、原料、产物差异，发酵所需条件不同，因此需根据发酵特点设置不同的发酵体系。 (2)好氧、单一纯种微生物生产单一产品仍是现代发酵工业的主流。 (3)发酵体系构建过程中，减少菌种传代次数，筛选优良菌种进行留种。 (4)大规模发酵时，不能直接将菌种接种到发酵罐，而是将优良菌种多次扩大培养至一定数量，然后接种，这样可以减少发酵所需的时间及有效监控发酵菌种的变异。 (5)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，根据产品不同，分离提纯的方法一般不同： ①如果发酵产品是菌体，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来。 ②如果发酵产品是代谢产物，可采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法进行提取。 2.发酵工程的应用 项目 具体应用 在食品工业上的应用 生产传统的发酵产品 生产各种各样的食品添加剂 生产酶制剂 在医药工业上的应用 通过工程菌生产药物 通过改造菌种生产药物 续表 在农牧业上的应用 生产微生物肥料 生产微生物农药 生产微生物饲料 在其他方面的应用 解决资源短缺和环境污染问题 对极端微生物的利用 [例1]　影响发酵工程的因素很多，下列叙述错误的是 (　　) A.发酵工程需考虑培养基的来源和转化效率 B.培养基中各营养物质的比例也会影响微生物的生长 C.发酵生产中，需要随时监控影响发酵过程的各种环境条件 D.选育获得优良菌种后，可以长期传代并用于大规模发酵生产中 √ [解析]　发酵工程需考虑培养基的来源和转化效率，这样才能获得比较多的产物，A正确;培养基中各营养物质的比例合适时微生物才能生长良好，某种营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需，浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用，B正确;发酵过程中，由于微生物代谢过程中产生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，并予以控制，保证发酵的正常进行，C正确;选育获得优良菌种后，并不能长期传代使用，因为可能会发生变异，应将优良菌种多次扩大培养一定数量，然后接种，D错误。 [例2]　某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是 (　　) A.夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理 B.乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大 C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压 D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵 √ [解析]　果酒发酵的适宜温度为25 ℃左右，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确;乙醇是酵母菌厌氧呼吸的产物，因此发酵过程中不需要通入空气，B错误;发酵过程中酵母菌厌氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确;葡萄酒发酵的原料是糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。 跟踪训练 √ 1.下列关于发酵工程的说法，错误的是 (　　) A.选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件 B.减少菌种的传代次数能减小菌种发生自发突变的概率 C.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 D.在利用微生物发酵生产谷氨酸时，培养基中N/P为4∶1时菌体大量繁殖，当比值降为3∶1时繁殖减缓 解析：选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件，A正确;减少菌种的传代次数，可减少菌种发生自发突变的概率，防止菌种退化，有利于保持菌种优良性状，B正确;发酵过程中要严格控制温度、pH、溶解氧与转速等发酵条件，需要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正确;在利用微生物生产谷氨酸时，培养基中的C/N为4∶1时菌体大量繁殖，当比值降为3∶1时繁殖减缓，D错误。 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。下列叙述正确的是 (　　) 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.利用真空发酵或萃取发酵从培养液中分离微生物菌体 √ 解析：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;发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身，B正确;在发酵工程的发酵环节中，发酵条件不仅影响微生物的生长繁殖，也会通过影响酶的活性影响微生物的代谢途径，C错误;真空发酵或萃取发酵用于提取微生物的代谢产物，D错误。 3.酱油起源于我国，至今已有数千年历史。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。制作酱油的流程示意图如图，下列说法正确的是 (　　) A.传统发酵技术必须选育菌种 B.大豆中的蛋白质和小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供氮源 C.发酵池发酵阶段加入食盐可以抑制杂菌生长，保证酱油质量 D.食品添加剂由于可以增加食品营养，还可以延长保存期，使用时应尽量多添加 √ 解析：传统发酵技术一般使用的是天然菌种，A错误;大豆中含有丰富的蛋白质，可为米曲霉的生长繁殖提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供碳源，B错误;抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，在发酵池中酵母菌产生的酒精能抑制杂菌的生长，乳酸菌产生的乳酸使发酵液呈酸性也能抑制杂菌的生长，同时往发酵池中添加的食盐也能抑制杂菌的生长，C正确;食品添加剂过量使用会对人体健康造成影响，甚至危及生命，不能过量使用，D错误。 四层学习内容 浸润学科素养和核心价值 3·4 科学思维——归纳总结现代发酵工程 1.发酵工业所需菌种需要满足的条件 大规模发酵生产中需要将选育出的优良菌种经过多次扩大培养，使其达到一定数量再接种，这样可以缩短菌种在发酵罐中的发酵时间。 2.对发酵工程中产物的分离 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产物还是菌体本身，都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。 3.对发酵生产时微生物及其代谢物的处理 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。 素养评价 √ 1.随着人们对发酵原理认识的不断深入，微生物纯培养技术的建立，以及密闭式发酵罐的成功设计，人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品。下列有关发酵工程的叙述，错误的是 (　　) A.好氧以及用单一纯种微生物生产单一产品是现代发酵工业的主流 B.选育菌种都是通过基因工程育种、诱变育种等方法获得的 C.扩大培养的目的是使优良菌种大量繁殖，便于得到足够多的菌种 D.产品的分离与提纯要根据产物的类型采用不同的分离方法 解析：好氧以及用单一纯种微生物生产单一产品是现代发酵工业的主流，A正确;选育菌种的方法总体上分为两种，一种是直接从自然界中筛选出常规菌种，另一种是通过基因工程育种或者诱变育种获得工程菌种，B错误;发酵工程的发酵装置足够大，必须接种足量的菌种才能保证其产量，因此接种前要进行扩大培养以增加菌种的数量和缩短菌种在发酵罐中的发酵时间，C正确;发酵工程的产品有两种类型，如果发酵产品是菌体本身，可以采用过滤、沉淀等方法将菌体分离，如果发酵产品是代谢产物，需要根据其性质采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法进行提取，D正确。 2.中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。 (1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为　　　　　，并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用　　　　　　　的接种方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。  唯一碳源 稀释涂布平板 解析：为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，在液体培养基中，可将蔗糖作为唯一碳源。培养过程中可定期取样并采用稀释涂布平板法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。 (2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是_________ _____________________________________________________________ ______________________________________________ (答出两点即可)。 解析：由题意可知，菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强的特性，在该系统中，杂菌会因盐浓度过高或pH不适宜而死亡，故不用灭菌。  培养基是高盐浓度的液体环境，杂菌会由于渗透失水而死亡;培养基的液体环境是碱性的，杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制 (3)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中　　　　可能是高密度培养的限制因素。  解析：由于产物中产生了少量乙醇，说明发酵液缺氧导致菌株H进行了厌(无)氧呼吸，最终菌株H由于能量供应不足而使得其细胞增殖和PHA的产量均未达到预期，所以发酵条件中氧气可能是高密度培养的限制因素。 氧气 (4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA，说明其能分泌___________________________________ 　　　　　　　。  解析：餐厨垃圾主要含有蛋白质、淀粉、油脂等，菌株H能利用餐厨垃圾来生产PHA，说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，还有与PHA合成相关的酶。 蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶以及与PHA 合成相关的酶 课后思考与练习参考答案(教材P36) 一、选择题 1.D　2.D　3.D　4.B　5.A 二、简答题 1.提示：对微生物代谢及生理特征的深入了解是现代发酵工业获得微生物产物的基础。 2.提示：传统发酵大多是几种微生物共同参与的发酵过程，生产技术相对简单，其产品也是多种物质混杂的。现代发酵工业所使用的菌种多为纯种，其生产的产品更加追求某种物质的纯度，生产技术自动化程度高，发酵条件控制更精准、生产效率更高。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ A级——基础综合练 1.下列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 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 解析：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、果酒和食醋等，生产各种各样的食品添加剂，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。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 2.发酵工程的内容包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵和产品的分离、提纯等方面。下列关于发酵工程的认识不科学的是 (　　) 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、酶和菌体本身 C.通常所指的发酵条件包括温度控制、溶氧量控制、pH控制 D.发酵工程生产中，使用的原料相同，产物一定相同 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：发酵工程具有条件温和、原料丰富且价格低廉、产物单一、污染小和容易处理的特点，A不符合题意;发酵工程的产品包括微生物的代谢产物、酶和菌体本身，应用于食品工业、医药工业和农牧业等领域，B不符合题意;通常所指的发酵条件包括温度控制、溶氧量控制、pH控制等，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，C不符合题意;发酵工程生产中，发酵产品是由多种因素决定的，除了原料还有微生物种类、环境条件等，故使用的原料相同，产物不一定相同，D符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 3.下列有关发酵工程及其应用的叙述，正确的是 (　　) A.发酵工程生产用的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微生物代谢产物 C.利用发酵工程可以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 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：发酵工程生产用的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种、基因工程育种获得，A错误;发酵工程生产的单细胞蛋白是蛋白质含量高的微生物菌体，B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正确;微生物代谢物的提取，采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法进行，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 4.常在发酵罐中利用好氧菌谷氨酸棒杆菌来大量生产味精。下列叙述正确的是 (　　) A.发酵中所使用的谷氨酸棒杆菌菌种可从自然界筛选也可通过诱变育种、杂交育种或者基因工程育种获得 B.为了保证发酵产品的产量和品质，发酵配料及发酵罐需经过严格的灭菌 C.在发酵过程中，通过加料口取样，随时监测产物浓度和微生物数量 D.发酵过程需通入无菌空气，并通过搅拌使培养液与菌种充分接触后关闭通气口 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：谷氨酸棒杆菌属于原核生物，其繁殖方式是无性繁殖，故无法通过杂交育种获得，A错误;无菌技术是微生物发酵成功的关键，为了保证发酵产品的产量和品质，发酵配料及发酵罐需经过严格的灭菌，防止杂菌污染，B正确;在发酵过程中，应通过放料口取样，随时监测产物浓度和微生物数量，而不能通过加料口取样，否则可能会导致杂菌污染，C错误;谷氨酸棒杆菌属于好氧菌，在发酵过程中需要不断地通入无菌空气，不能关闭通气口，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 5.下列关于发酵工程的说法，错误的是 (　　) A.发酵工程所使用的菌种应选用遗传特征和生产能力稳定的类型 B.可以通过人工诱变选育新菌株 C.培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌 D.环境条件的变化既影响菌种的生长繁殖又影响菌体代谢产物的形成 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：优质的菌种是发酵工业的前提条件，而遗传特性和生产能力稳定是优质菌种具备的条件之一，A正确;发酵工程可以从自然界中筛选优良菌种，也可以通过诱变育种或基因工程选育新菌株，B正确;培养基、发酵设备必须经过严格的灭菌，菌种是经选育而获得的，灭菌会杀死菌种，C错误;环境条件如培养温度、pH改变，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢产物的形成，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 6.(2024·丽水质检)果啤以浓郁突出的啤酒醇香和水果风味，倍受广大消费者青睐。以下是以库尔勒香梨为主要原料，利用啤酒酵母，结合啤酒工艺工业生产果啤的基本工艺流程图。下列叙述正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 A.图中两种原料的预处理方式不同，按比例混合后可直接作为发酵培养基 B.保存在斜面培养基中的菌种，可以直接接种于发酵培养基中进行发酵 C.为了让CO2更易排出，发酵过程中空气的进气量不宜太大 D.影响果啤风味的因素除了菌种外，还有原料、pH、温度等 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：图中两种原料的预处理方式不同，按比例混合后不可直接作为发酵培养基，混合物需要进行蒸煮以终止酶的进一步作用，并对果汁灭菌，A错误;保存在斜面培养基中的菌种，需要经过活化后才应用于生产，B错误;发酵利用的是酵母菌的厌(无)氧呼吸，不需要通入空气，C错误;影响果啤风味的因素除了不同的菌种外，还有不同的原料、pH、温度、氧气等环境因素，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 7.(2024·宁海中学检测)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 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌，所以发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，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;青霉素具有杀菌作用，但不能杀死所有类型的微生物，因此为获得纯净的青霉素，发酵罐需严格灭菌，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 8.黑曲霉发酵可以产生木聚糖酶，该酶可以将木聚糖(植物细胞壁中的主要成分之一)降解为木糖。木聚糖酶是一种很有应用价值的发酵产品，如图表示生产该酶的连续发酵设置。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (1)根据物理性质，该发酵过程使用的培养基属于_____________。根据工艺流程可知，黑曲霉的新陈代谢类型属于　　　　　型。  解析：据图分析：发酵过程需要搅拌器搅拌说明黑曲霉发酵产生木聚糖酶属于液体发酵，其培养基为液体培养基，有无菌空气通入说明黑曲霉属于异养需氧型微生物。 液体培养基 异养需氧 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)从加料口输入的培养基必须经过严格的　　　处理。根据图示可知，发酵过程需要严格控制　　　　　　　　　与搅拌速度等条件。  解析：微生物发酵的培养基必须进行严格的灭菌处理，发酵过程需要严格控制温度、pH、溶解氧与搅拌速度等无关变量条件。 灭菌 温度、pH、溶解氧 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (3)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的　　　　　，当达到一定数量后再接种。接种的菌种最好处于生长的转折期。  解析：优良菌种经过多次扩大培养可以应用于大规模的发酵生产中，转折期的菌种生长速率最快，是菌种接种的最好时期。 扩大培养 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (4)此工艺流程(连续培养)以一定的速度不断添加新的培养基，同时又以同样的速度放出旧的培养基，可大大提高生产效率，道理在于___________________________________________________________ ________________________ (答出3点)。  解析：连续培养的主要原理是保证微生物对营养物质的需求，排出部分代谢产物，使微生物保持较长时间的快速生长。 ①保证微生物对营养物质的需求;②排出部分代谢产物;③使微生物保持较长时间的快速生长 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 B级——应用创新练 9.如图是酱油发酵过程中主要微生物的数量变化。下列说法错误的是(　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 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.在酱油发酵过程中，乳酸菌和酵母菌的关系表现为相互促进 D.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 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：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多肽和氨基酸，A正确;由题图可知，在发酵初期乳酸菌含量较高，乳酸菌产生的乳酸可以抑制其他微生物的生长，B正确;分析题图可知，发酵过程中，乳酸菌含量减少时，酵母菌的数量增加，由此可知乳酸菌和酵母菌的关系不为相互促进，C错误;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，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 10.(2024·嘉兴月考)在工业发酵中广泛应用补料分批发酵。补料分批发酵是指在微生物发酵过程中，补加新鲜培养基的发酵方式。下列叙述正确的是 (　　) A.与分批发酵相比，补料分批发酵过程中微生物体内的酶种类变化较小 B.与分批发酵相比，补料分批发酵杂菌污染的概率更小 C.若采用补料分批发酵生产抗生素，补料量和补料频率越大，则产量越高 D.由于发酵罐中可以补料，发酵初期只需加入不经扩大培养的菌种 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：补料分批发酵过程中微生物可以处于某一代谢阶段，而不是像分批发酵细胞会完成一个完整的周期，因此微生物体内的酶种类变化较小，A正确;补料分批发酵是在发酵过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的发酵方式，增加了染菌污染的危险，故与分批发酵相比，补料分批发酵杂菌污染的概率更大，B错误;若采用补料分批发酵生产抗生素，补料量和补料频率越大，其产量并不一定越高，还需考虑微生物的繁殖和代谢情况，C错误;补料发酵在发酵初期仍需加入经扩大培养的菌种，以便缩短发酵时间，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 11.(2024·湖丽衢质检)苹果醋是一种酸性发酵健身饮料，含有丰富的维生素、无机盐、氨基酸和有机酸类，风味独特，深受广大消费者欢迎。在苹果醋生产中，醋酸菌的性能对产品质量、发酵效率有很大影响。研究者为了从醋酸菌中选出优势高产的菌种，做了相关实验，部分实验结果如下表所示。醋酸菌因产生醋酸溶解了培养基中的碳酸钙，而使菌落周围产生透明圈。回答下列问题。 菌株编号 透明圈直径/mm 菌落直径/mm A1 3.5 1.5 A2 1.5 0.9 A3 7.0 1.8 A4 6.5 3.2 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (1)菌株培养过程中需要对各种用具进行灭菌，置于超净工作台上的用具可利用　　　　　　　　灭菌30分钟。  解析：菌株培养过程中需要对各种用具进行灭菌，置于超净工作台上的用具可打开紫外灯并开启过滤风，灭菌30分钟。 紫外灯和过滤风 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)依据菌落的　　　　　　　　 　　　　　　　　　　(答出2点)等特征筛选出四株可能是优势高产的菌株(A1、A2、A3和A4)，并采用　　　　　　　　　　　　　法来进一步纯化这些菌株。筛选的菌株接种于斜面培养基后，置于　　　　　　中临时保存。根据表中实验结果，可以选取　　　　菌株用于生产。  大小、形状、颜色、边缘与表面光滑与否 平板划线法或稀释涂布平板 4 ℃的冰箱 A3 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：每一种细菌在一定条件下都会形成固定的菌落特征，可依据菌落的大小、形状、颜色、边缘与表面光滑与否等特征筛选出四株可能是优势高产的菌株(A1、A2、A3和A4)，并采用平板划线法或稀释涂布平板法来进一步纯化这些菌株。筛选的菌株接种于斜面培养基后，置于4 ℃的冰箱中临时保存。根据表中实验结果，表格中透明圈直径与菌落直径比值最大的菌株是A3，故可以选取A3菌株用于生产。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (3)用筛选出的高产醋酸菌制作苹果醋，当苹果酸和醋酸等总酸浓度不再增加时，其原因可能是_________________________________ __________(答出2点)。  解析：用筛选出的高产醋酸菌制作苹果醋，当苹果酸和醋酸等总酸浓度不再增加时，其原因可能是乙醇消耗完毕或酸度过高抑制醋酸菌的代谢活动。 乙醇消耗完毕;酸度过高抑制醋酸菌的 代谢活动 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (4)在苹果醋工业生产过程中，除考虑上述条件外，还需考虑温度、pH和　　　　等外界因素。  解析：醋酸菌是好氧菌，在苹果醋工业生产过程中，除考虑上述条件外，还需考虑温度、pH和溶解氧等外界因素。 溶解氧 阶段验收评价（一） (单击进入电子文档) $$