第1章 第3节 发酵工程及其应用-【优化探究】2025-2026学年新教材高中生物学选择性必修3同步导学案配套PPT课件（人教版）单选

　发酵工程 第1章　 第3节　发酵工程及其应用 [目标导学]　1.掌握发酵工程的基本环节。2.理解发酵工程在农业、食品工业、医药工业及其他工业生产上有重要的应用价值。 内容索引 NEIRONGSUOYIN 学习任务二　发酵工程的应用 学习任务一　发酵工程的基本环节 课时作业 巩固提升 备选题库 教师独具 发酵工程的基本环节 学习任务一 1．发酵工程概念：发酵工程是指利用____________的特定功能，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。 梳理 归纳教材知识 微生物 2．发酵工程的基本环节 溶解氧　 营养 反馈 产物浓度　 营养成分 溶解氧 过滤 干燥　 性质 纯化 [正误辨析] (1)发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。(　　) (2)发酵工程的中心环节是选育菌种。(　　) (3)发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。(　　) (4)谷氨酸的发酵生产在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺。(　　) × × × √ 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，为人类生产产品。常用谷氨酸棒状杆菌(好氧细菌)在如图所示的发酵罐中发酵来大量生产味精。回答下列问题。 探究 要点合作突破 (1)微生物菌种资源丰富，选择发酵工程所用的菌种时需要考虑哪些因素？ 提示：需要考虑的因素：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)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，同时及时添加必需的营养成分。 (3)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液能直接排放到外界环境中吗？为什么？ 提示：不能。发酵过程中产生的气体和废弃培养液需经过相应的净化设备，达到国家排放要求后才能排放到外界环境中。因为发酵过程中产生的某些气体和废弃培养液可能对人及其他生物或环境有害。 (4)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法较多，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、沉淀等方法将菌体分离和干燥。如果产品是代谢物，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。 1．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。发酵工程的 基本环节如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．菌种在发酵罐内发酵是整个过程的中心环节 B．若能生产人生长激素的工程菌是通过①培育 的，①应为诱变育种 C．环境条件会影响微生物的生长繁殖，也会影 响微生物代谢物的形成 D．⑥⑦过程中对发酵产品分离、提纯要根据产 品类型选择合适的方法 强化 题点对应训练 B 解析：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，产品分离、提纯等 方面，菌种在发酵罐内发酵是整个过程的中心环节， A正确；若能生产人生长激素的工程菌是通过①培育 的，①应为基因工程，实现两个物种之间的基因重组， B错误；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 必需的营养成分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵 条件，环境条件会影响微生物的生长繁殖，也会影响 微生物代谢物的形成，C正确；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、沉淀等方法将菌体分离和干燥得到产品；如果产品是代谢物，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，故⑥⑦过程中对发酵产品分离、提纯要根据产品类型选择合适的方法，D正确。 2．下列关于微生物发酵过程的说法，正确的是(　　) A．菌种选育是发酵的中心阶段 B．只要不断地向发酵罐中通入液体培养基，就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、溶解氧与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢产物的形成 D．在谷氨酸发酵过程中，当pH呈酸性时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸 C 解析：发酵罐内发酵过程是发酵工程的中心阶段，A错误；发酵过程中应随时检测培养液中的微生物数目、产物浓度等，同时应对发酵过程中的一些条件进行控制才能保证发酵的正常进行，B错误；微生物发酵过程中要严格控制温度、pH、溶解氧与转速等发酵条件，因为环境条件的变化不仅会影响菌种的生长和繁殖，还会影响代谢产物的形成，C正确；谷氨酸棒状杆菌在谷氨酸发酵的过程中，当pH呈酸性时，会生成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺，D错误。 发酵工程的应用 学习任务二 1．发酵工程的特点 梳理 归纳教材知识 温和 丰富　 低廉　 专一　 污染小　 容易处理 2．发酵工程的应用 (1)在食品工业上的应用 ①生产传统的发酵产品 a.以________为主要原料，利用产生__________的霉菌生产酱油。 b.以谷物或________等为原料，利用酿酒酵母发酵生产各种酒类。 大豆　 蛋白酶　 水果　 ②生产各种各样的食品添加剂 食品添加剂不仅可以增加食品的________，改善食品的________、色泽和品质，有时还可以延长食品的____________。 a.柠檬酸可以通过____________的发酵制得。 b.由____________________发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。 营养 口味　 保存期　 黑曲霉 谷氨酸棒状杆菌 ③生产酶制剂 常用酶制剂有α－淀粉酶、________________、果胶酶、____________和脂肪酶等。目前，已有50多种酶制剂成功用于食品的直接生产、改进____________、简化生产过程、改善产品的________和口味、延长食品储存期和提高产品________等方面。 β－淀粉酶　 氨基肽酶　 生产工艺　 品质　 产量 (2)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、____________工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。 多种氨基酸　 免疫调节剂　 蛋白质 ③应用实例 a.生长激素释放抑制激素最初从________中提取，远远不能满足需要，利用经过________改造的微生物进行发酵生产，产量大幅提升，价格降为原来的几百分之一。 b.将乙型肝炎病毒的抗原基因转入__________，再通过发酵生产乙型肝炎疫苗。 c.未来甚至还可能利用微生物来生产过去只能从植物中分离提取的____________、______________等化合物。 羊脑　 基因　 酵母菌　 紫杉醇 青蒿素前体 (3)在农牧业上的应用 ①生产微生物肥料 a.作用：利用微生物在代谢过程中产生的____________、________________等来增进土壤肥力，改良土壤________，促进植株生长。有的微生物肥料还可以抑制土壤中________________的生长，从而减少病害的发生。 b.类型：常见的有____________肥和__________肥等。 有机酸　 生物活性物质　 结构 病原微生物　 根瘤菌 　固氮菌 ②生产微生物农药 a.原理：微生物农药利用微生物或____________来防治病虫害。 b.实例：苏云金杆菌可以用来防治________多种农林虫害；利用____________可以防治玉米螟、松毛虫等虫害；一种放线菌产生的抗生素——____________可以用于防治水稻纹枯病。 其代谢物 　80　 白僵菌　 井冈霉素 ③生产微生物饲料 a.单细胞蛋白：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________。 b.在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料________，动物食用后还能提高____________。 菌体　 保鲜　 免疫力 (4)在其他方面的应用 ①利用纤维废料发酵生产酒精、________等能源物质。 ②极端微生物的利用，如____________、____________可以用来生产洗涤剂，____________有助于提高热敏性产品的产量。 乙烯　 嗜热菌 嗜盐菌 嗜低温菌 [正误辨析] (1)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。(　　) (2)生产柠檬酸需要筛选产酸量高的乳酸菌。(　　) (3)利用微生物农药防治农林虫害属于化学防治。(　　) (4)微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。(　　) (5)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量的微生物分泌蛋白。(　　) × × × √ × 1．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。思考并回答下列问题。 (1)分析下列产品需要利用发酵工程技术进行生产的有哪些？ ①生产单细胞蛋白饲料　②利用工程菌生产胰岛素 ③工厂化生产青霉素 提示：①②③。 探究 要点合作突破 (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)利用微生物进行纤维素发酵生产乙醇，然后和汽油按一定比例混合，可形成乙醇汽油。请结合乙醇的性质，分析乙醇汽油有哪些优点。 提示：乙醇可通过粮食发酵制得，是可再生能源，推广使用乙醇汽油可以节省石油资源；乙醇燃烧生成二氧化碳和水，能减少汽车尾气的污染等。 2．阅读教材“发酵工程的应用”相关内容，结合“思考·讨论”啤酒的工业化生产流程，探究下列问题。 (1)与传统的手工发酵相比，在啤酒的工厂化生产中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？ 提示：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)啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸，你知道这是发生了什么变化吗？ 提示：醋酸菌是一种好氧细菌，若发酵罐密封不严，酒精就会在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为乙酸。 (3)抗生素、氨基酸、酶制剂等产品能通过微生物发酵来生产，这与微生物的生长和代谢特点有什么关系？ 提示：某些微生物因争夺生存环境或营养物质，会产生抗生素将其他种类的微生物杀死；微生物会通过合成或分解代谢生产它必需的物质，包括氨基酸、核苷酸等；微生物会产生蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶，以便将营养物质水解成可吸收的小分子的肽或氨基酸、葡萄糖。 [归纳总结] 1．啤酒发酵过程的分析比较 (1)啤酒发酵的过程及内容 (2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别 2．发酵工程和传统发酵技术的比较 项目 发酵工程 传统发酵技术 不同点 菌种 通过微生物纯培养技术筛选或其他技术生产的优良菌种，大多是单一菌种 原材料中天然存在的混合菌种 发酵方式 液体发酵为主 固体发酵或半固体发酵为主 对发酵条件的控制 严格无菌操作，防止杂菌污染。通过现代工程技术对发酵条件进行精确地控制，使发酵条件处于最佳状态 不是无菌操作，容易受到杂菌污染。对发酵条件不能严格控制，易受外界条件影响 项目 发酵工程 传统发酵技术 不同点 生产规模和产品 生产规模大，实现了工业化生产。原料来源丰富，成本低，产物多样，产量高 通常是家庭式或作坊式的，产量低，生产往往受季节和原料限制，产品风味品种比较单一，质量不稳定 相同点 ①都是利用了微生物的作用 ②发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的 3．下列有关发酵工程应用的说法，错误的是(　　) A．发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵食品 B．柠檬酸、乳酸等食品添加剂可以通过发酵工程生产 C．发酵工程可以生产多种药物，但是不能生产疫苗 D．发酵工程生产的单细胞蛋白可以制成微生物饲料 强化 题点对应训练 C 解析：乙型肝炎疫苗可用发酵工程的方法生产，这种方法生产乙型肝炎疫苗的优点是酵母菌繁殖快，代谢旺盛，单位时间内表达产物的产量高，C错误。 4．啤酒的工厂化生产流程中，涉及发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒和终止等若干工艺流程。下列相关说法错误的是(　　) A．焙烤可以杀死大麦种子的胚，并使淀粉酶变性失活 B．糖化过程中淀粉酶将淀粉分解成为糖浆 C．蒸煮可以杀死糖浆中的微生物，避免杂菌污染 D．消毒可以杀死啤酒中的大多数微生物，从而延长其保存期 A 解析：焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，A错误；糖化过程中淀粉酶将淀粉分解成为糖浆，B正确；蒸煮可以杀死糖浆中的微生物，避免杂菌污染，C正确；消毒可以杀死啤酒中的大多数微生物，从而延长其保存期，D正确。 课堂小结 备选题库 教师独具 1．下列有关发酵工程的叙述，正确的是(　　) A．单细胞蛋白就是从人工培养的微生物菌体中提取的蛋白质 B．可通过诱变育种、基因工程等方法选育出性状优良的菌种进行扩大培养 C．发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以用微生物进行发酵 D．通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧、pH和酶的控制等 2 3 1 4 B 解析：单细胞蛋白是指利用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，A错误；工程菌多为原核生物，可通过诱变育种、基因工程等方法，选育出性状优良的工程菌并进行扩大培养，B正确；传统发酵技术和现代发酵工程最大的相同之处是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产，C错误；通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧、pH等的控制，D错误。 2 3 1 4 2．某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒发酵 过程的研究。下列叙述正确的是(　　) A．为加快发酵速度，应使发酵液保持35 ℃的恒温 B．给发酵罐适时排气，后期可缩短排气间隔时间 C．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．若定期对培养液中酵母菌进行计数，只能采用稀释涂布平板法 2 3 1 4 C 解析：酵母菌发酵的适宜温度为18～30 ℃，A错误；在发酵过程中需要给发酵罐适时排气，随着发酵过程的进行，产生的二氧化碳越来越少，后期可延长排气间隔时间，B错误；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，C正确；对酵母菌进行计数还可以采用显微镜直接计数法，D错误。 2 3 1 4 3．下列有关发酵工程应用的叙述，错误的是(　　) A．发酵完成后分离出的菌体不一定都可作为动物饲料 B．发酵工程也能用于传统发酵食品的生产 C．利用基因工程选育的菌种可用于酶制剂、疫苗、激素等的生产 D．将发酵液中的微生物分离出来就是微生物肥料，可大大增进土壤肥力 2 3 1 4 D 解析：微生物肥料是指微生物代谢产生的有机酸、生物活性物质等，D错误。 2 3 1 4 4．发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，回答下列相关问题。 2 3 1 4 (1)图中①表示的育种方法是__________________。 (2)人工控制微生物代谢的措施包括________________和__________________。 (3)在生产过程中，常需增加通氧量，据此判断赖氨酸或谷氨酸发酵菌种为____________细菌。 2 3 1 4 (4)当发酵生产的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。产品是代谢物时，可根据产物的性质采取适当的__________________和纯化措施来获得产品。 2 3 1 4 答案：(1)诱变育种 (2)改变微生物遗传特性　控制生产过程中的各种条件 (3)好氧 (4)过滤、沉淀　提取、分离 2 3 1 4 解析：(1)基因工程、细胞工程和诱变育种是发酵工程中菌种的来源。 (2)人工控制微生物代谢的措施包括两个方面：一方面是改变微生物的遗传特性，另一方面是控制微生物的生长繁殖条件。 (3)在生产过程中，常需增加通氧量，据此判断赖氨酸或谷氨酸发酵菌种为好氧细菌。 2 3 1 4 5 (4)当发酵生产的产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，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 3 1 4 课时作业 巩固提升 [基础巩固练] 1．发酵工程的正确操作过程是(　　) ①发酵　②培养基的配制　③灭菌　④产品的分离与提纯　⑤菌种的选育　⑥扩大培养　⑦接种 A．⑤②⑥⑦①③④　　　　 B．⑤⑥②③⑦①④ C．②⑤③⑦①⑥④ D．⑦⑥⑤②③①④ 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 解析：发酵工程的基本操作过程为⑤菌种的选育→⑥扩大培养→②培养基的配制→③灭菌→⑦接种→①发酵→④产品的分离提纯，因此正确的操作过程是⑤⑥②③⑦①④，B正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 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．密闭式发酵罐的设计成功使大规模生产发酵产品得以实现 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成分 D．要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 解析：密闭式发酵罐的成功设计，能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品，A正确；为了解发酵进程，要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，B正确；在发酵过程中微生物代谢、繁殖会消耗营养组分，因此需要向装置中添加必需的营养组分，C错误；为保证发酵过程的顺利正常进行，要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 3．如图所示为面包霉体内合成氨基酸的途径，若在发酵工程中利用面包霉来大量合成氨基酸A，应采取的最佳措施是(　　) A．改变面包霉的细胞膜通透性 B．进行高温、高压的发酵 C．对面包霉进行诱变处理， 选育出不能合成酶③的新菌种 D.对面包霉进行诱变处理， 选育出不能合成酶①的新菌种 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 解析：改变面包霉的细胞膜通透性，这样氨基酸A和B都可以及时排出，进而解除对中间产物的抑制作用，提高氨基酸A和B的产生量，但不是最佳措施，A错误；高温、高压不利于面包霉的代谢活动，B错误；面包霉被诱变成不能合成酶③的新菌种，这样中间产物只能通过酶②催化为氨基酸A，可以大量生产氨基酸A，C正确；面包霉被诱变成不能合成酶①的新菌种，这样底物不能生成中间产物，进而不能生成氨基酸A和B，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 4．燃料乙醇是一种绿色燃料。研究人员利用酵母菌以霉变的木薯和小麦为原料，混合发酵生产燃料乙醇，流程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．Ⅰ阶段是该发酵生产的中心环节 B．Ⅰ阶段的淀粉酶不需进行灭菌处理 C．Ⅱ阶段步骤①是接种酵母菌 D．Ⅲ阶段步骤②是产品的分离、提纯 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 A 解析：分析题图可知，Ⅱ阶段是该发酵生产的中心环节，A错误；灭菌会使淀粉酶失活不能发挥作用，所以Ⅰ阶段的淀粉酶不需进行灭菌处理，B正确；步骤①是接种酵母菌，对淀粉分解产生的糖浆进行发酵，C正确；Ⅲ阶段步骤②是产品的分离、提纯，最终获得产品，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 5．味精的主要成分是谷氨酸钠，一般通过谷氨酸棒状杆菌发酵生产。谷氨酸棒状杆菌是一种好氧菌，依靠细胞膜上的转运蛋白分泌谷氨酸。下列措施不利于提高谷氨酸钠产量的是(　　) A．筛选谷氨酸高产菌株 B．抑制谷氨酸转运蛋白基因的表达 C．适当通气并搅拌 D．适当增加谷氨酸棒状杆菌接种量 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 解析：筛选谷氨酸高产菌株，可以提高谷氨酸产量，A不符合题意；根据题意“谷氨酸棒状杆菌是一种好氧菌，依靠细胞膜上的转运蛋白分泌谷氨酸”，可知抑制谷氨酸转运蛋白基因的表达，不利于谷氨酸的分泌，不利于提高谷氨酸产量，B符合题意；谷氨酸棒状杆菌的代谢类型是异养需氧型，适当通气并搅拌，有利于谷氨酸的生成，C不符合题意；适当增加谷氨酸棒状杆菌接种量，可以提高谷氨酸产量，D不符合题意。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 6．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．生产酶制剂，少数酶制剂由动植物生产，绝大多数通过发酵工程生产 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 解析：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，B错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 7．近年来，在农牧业生产上微生物肥料、微生物农药和微生物饲料得到广泛应用。下列相关叙述错误的是(　　) A．微生物肥料是利用微生物代谢产生的有机酸、生物活性物质等发挥作用 B．微生物农药指的是微生物的代谢物，而不是微生物本身 C．微生物饲料主要是利用微生物大量繁殖产生的高蛋白菌体来生产饲料的 D．单细胞蛋白被作为饲料使用，是因为微生物的蛋白质含量高，繁殖快 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 解析：微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的，B错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 8．下列关于微生物及其应用的叙述，正确的是(　　) A．在啤酒生产的主发酵阶段和后发酵阶段，需将温度保持在酵母菌的最适生长温度 B．醋酸菌在O2、糖源都缺少时，可将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转变为醋酸 C．利用原核生物黑曲霉进行发酵，在蛋白酶等作用下可获得酱油和柠檬酸 D．乳酸链球菌在无氧条件下产生的乳酸链球菌素可以作为天然的防腐剂 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 D 解析：为了防止酒精形成乙醛和醋酸，啤酒生产的后发酵阶段要在低温和密闭环境下进行，A错误；醋酸菌在O2、糖源都充足时，将糖分解成醋酸，缺少糖源、O2充足时，将乙醇转变为乙醛，再转化为醋酸，B错误；黑曲霉是真核生物，C错误；乳酸链球菌在无氧条件下产生的乳酸链球菌素可以作为天然的防腐剂，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 [素能培优练] 9．γ－聚谷氨酸(γ－PGA)是由枯草芽孢杆菌分泌的一种多肽分子，可广泛用于医药、食品等领域。科学家利用芦苇水解液对枯草芽孢杆菌进行有氧发酵生产γ－PGA，添加谷氨酸钠会提高γ－PGA的产量，但会造成发酵液黏度增大，溶氧量降低。下列有关说法错误的是(　　) A．发酵过程中可根据发酵进程适时补充芦苇水解液 B．芦苇水解液加入发酵罐中之前可采用高压蒸汽灭菌 C．添加谷氨酸钠后因菌体生长速率加快而产生更多γ－PGA D．筛选的性状优良的枯草芽孢杆菌在发酵生产前应进行扩大培养 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 解析：根据题意，芦苇水解液作为液体培养基可以为枯草芽孢杆菌进行有氧发酵提供营养物质，因此，发酵过程中可根据发酵进程适时补充芦苇水解液，A正确；为了防止杂菌污染，可以在芦苇水解液加入发酵罐中之前，采用高压蒸汽灭菌，B正确；根据题意，添加谷氨酸钠会提高γ－PGA的产量，但会造成发酵液黏度增大，溶氧量降低，进而影响枯草芽孢杆菌的繁殖，因此不会因菌体生长速率加快而产生更多γ－PGA，C错误；为了更快获得更多的γ－PGA，因此筛选的性状优良的枯草芽孢杆菌在发酵生产前应进行扩大培养，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 10．我国是啤酒生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成，其工业化生产的简要流程如图所示，下列叙述正确的是 (　　) A．大麦萌发时仅产生淀粉酶，几乎不产生蛋白酶 B．赤霉素处理大麦可诱导淀粉酶合成，促进糖化发生 C．酵母菌的发酵适宜在30～35 ℃、无氧的环境下进行 D．消毒过滤可杀死所有微生物，延长啤酒的保存期 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 解析：大麦萌发时不仅产生淀粉酶，还会产生其他蛋白酶，A错误；赤霉素处理大麦可诱导淀粉酶合成，淀粉酶催化淀粉分解，促进糖化发生，B正确；酵母菌的发酵适宜在18～30 ℃、无氧的环境下进行，C错误；消毒过滤只能杀死部分微生物，对发酵后的啤酒进行消毒，可以延长啤酒保质期，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 11．食品工业是微生物发酵应用最早最广泛的领域，工业上常用微生物发酵产物生产味精，发酵部分流程如图，下列选项正确的是(　　)   A．第①步碾磨前需对大米和酿造器具预先进行消毒 B．直接对微生物培养液沉淀过滤来生产②所需的酶制剂 C．第③步发酵产谷氨酸过程中需发酵液pH维持在中性和弱碱性 D．第③步向发酵罐中补充尿素的主要目的是补充发酵液中的碳源 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 解析：工业生产谷氨酸需要对酿造器具灭菌，A错误；酶制剂属于细胞代谢产物，需要提取、分离和纯化培养液来获取酶制剂，B错误；谷氨酸棒状杆菌在中性和弱碱性的发酵液中才能产谷氨酸，C正确；尿素含氮量高，补充尿素的主要目的是补充氮源，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 12．镇江陈醋具有“色、香、酸、醇、浓”之特色，其主要工艺流程如图。下列相关叙述正确的是(　　)   A．镇江陈醋的酿制过程需要做到严格无菌 B．“淋饭”有助于提高发酵原料的透气性，有助于霉菌的糖化等过程 C．接种醋酸菌后的固态发酵需要“翻缸”，主要目的是抑制杂菌 D．后发酵时间越长，醋体中风味物质的不断堆积导致醋品更佳 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 解析：参与陈醋制作的微生物是醋酸菌，传统发酵技术是通过控制某些条件抑制其他微生物的繁殖，做不到严格无菌，A错误；“淋饭”有助于提高发酵原料的透气性，为霉菌的糖化等过程提供氧气，B正确；醋酸发酵过程中利用的微生物是醋酸菌，发酵需要充足的氧气，所以“翻缸”目的是提供氧气，C错误；后发酵时间不能太长，发酵时间太长可能会产生其他有害的物质或者滋生其他杂菌，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 13．谷氨酸棒状杆菌是一种好氧菌，它是谷氨酸发酵的常用菌种。细菌内合成的生物素参与细胞膜的合成，不能合成生物素的细菌细胞膜存在缺陷。如图为通过发酵工程生产谷氨酸的生产流程，请回答下列问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 (1)从自然界分离的菌种往往达不到生产要求，从改变微生物遗传特性的角度出发，培育出优良菌种的育种方法主要有________________、基因工程育种等。 (2)扩大培养时所用的培养基，从物理性质来看是________(填“固体”或“液体”)培养基，从用途来看是______(填“鉴别”或“选择”)培养基。 (3)对谷氨酸代谢的控制，除了改变微生物的遗传特性外，还需要控制生产过程中的发酵条件，比如________、________。为了从发酵液中分离提纯谷氨酸，可将发酵液灭菌后进行萃取→过滤→浓缩，然后用一定手段进行结晶，可得到纯净的谷氨酸晶体。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 (4)谷氨酸棒状杆菌在合成谷氨酸的过程中，当细胞中谷氨酸积累过多时会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而减少谷氨酸的合成，这是一种________调节机制。在生产上一般选用生物素合成____________(填“高表达”“正常”或“缺陷”)型细菌作为菌种，可以在一定程度上解除谷氨酸合成过量对谷氨酸脱氢酶活性的抑制，从而大量生产谷氨酸。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 答案：(1)诱变育种 (2)液体　选择 (3)溶解氧　温度(pH等) (4)负反馈　缺陷 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 解析：(1)在微生物的菌种培育上，改变微生物遗传特性的优良菌种的育种方法主要有诱变育种、基因工程育种等。 (2)扩大培养时，使用的培养基是液体培养基，这种培养基有助于所选择的菌种的生长，从用途来看是选择培养基，获得目的菌种。 (3)谷氨酸棒状杆菌是一种好氧菌，因此培养基中需严格控制溶解氧、通气量等发酵条件，以保证谷氨酸棒状杆菌代谢正常进行，同时还需要控制好温度、pH等。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 (4)负反馈调节是指某一成分的变化所引起的一系列变化抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化，因此当细胞中谷氨酸积累过多时会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而降低谷氨酸的合成，这是一种负反馈调节机制。菌体进入产物合成期时，有谷氨酸产生，如果能够大量的把产物及时的排到细胞膜外，则可以在一定程度上解除谷氨酸合成过量对谷氨酸脱氢酶活性的抑制，由此可见，应该选择细胞膜通透性大的细菌作为菌种。结合题干可知，不能合成生物素的细菌细胞膜存在缺陷，即细胞膜通透性大，因此在生产上一般选用生物素合成缺陷型细菌作为菌种，可以在一定程度上解除谷氨酸合成过量对谷氨酸脱氢酶活性的抑制，从而大量生产谷氨酸。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 14．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。产黄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1所示。回答下列相关问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 (1)对产黄青霉菌进行分离纯化并计数采用了稀释涂布平板法，其可以用来计数的原理为__________________。 在制备该培养基时，除了添加必要的营养成分外，还需要将pH调至____________性。 (2)接种之前的过程①②都属于______。整个发酵过程的中心环节是_____________。 (3)过程③需要严格的灭菌，否则由于______________，可能会导致青霉素产量下降。过程④可采用______________方法将菌体分离干燥。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 (4)研究发现，某些青霉菌属于维生素营养缺陷型菌株，失去合成某种维生素的能力，只有在基本培养基中补充所缺乏的维生素后才能生长。某研究小组筛选出某种维生素营养缺陷型菌株，为了进一步确定该菌株的具体类型，他们把15种维生素按照不同组合分为5个小组，用5个滤纸片分别蘸取不同小组的维生素，然后覆于接种后的琼脂平板上培养一段时间。结果如下： 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 组别 维生素组合 1 维生素A 维生素B1 维生素B2 维生素B6 维生素B12 2 维生素C 维生素B1 维生素D2 维生素E 烟酰胺 3 叶酸 维生素B2 维生素D2 胆碱 泛酸钙 4 对氨基苯甲酸 维生素B6 维生素E 胆碱 肌醇 5 生物素 维生素B12 烟酰胺 泛酸钙 肌醇 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 实验结果显示1组和2组滤纸片周围产生生长圈(图2)，则该营养缺陷型大肠杆菌不能合成的维生素是______________________。若该菌株为叶酸和生物素的双营养缺陷型大肠杆菌，则其在培养基上形成菌落的位置是______________________。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 答案：(1)当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌　酸 (2)扩大培养　发酵罐中发酵 (3)某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉　过滤、沉淀 (4)维生素B1　3与5的交界处 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 解析：(1)对产黄青霉菌进行分离纯化并计数采用了稀释涂布平板法，其可以用来计数，原理是当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。在培养霉菌时，除了添加必要的营养成分外，一般还需要将培养基调至酸性。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 (2)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，所以在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养，图1中过程①②都属于扩大培养过程。发酵罐中发酵是发酵工程的中心环节。 (3)过程③配制的培养基需要严格的灭菌，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，导致青霉素的产量大大下降。过程④获得的发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 (4)实验结果显示1组和2组滤纸片周围产生生长圈，比较表格中各种维生素组合，1组和2组含有而其他组不含有的维生素是维生素B1，所以该营养缺陷型大肠杆菌不能合成的维生素是维生素B1。只有3组含有叶酸，只有5组含有生物素，所以若菌株为叶酸和生物素的双营养缺陷型大肠杆菌，则其在培养基上形成菌落的位置是3与5的交界处。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 $$