课时梯级训练(4) 发酵工程及其应用（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 不定项）

课时梯级训练(4)　发酵工程及其应用 一、选择题 1．下列关于发酵工程的说法，正确的是(　　) A.菌种选育是发酵工程的中心环节 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、罐压与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢物的形成 D.发酵工程可以直接利用原材料中含有的菌种 C　解析：发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，A错误；发酵过程中应随时检测培养液中的微生物数量、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；传统发酵技术利用的是原材料中的菌种，发酵工程利用的是经过筛选或培育的菌种，D错误。 2．下列有关啤酒工业生产流程的叙述，错误的是(　　) A.适当添加赤霉素类调节剂，大麦无须发芽就可产生淀粉酶 B.焙烤温度不能过高，以防止淀粉酶失活 C.主发酵阶段包括大部分糖的分解和代谢物的生成 D.发酵后的啤酒需经巴氏消毒延长保存期 C　解析：使用赤霉素类调节剂处理可使大麦无须发芽就能产生淀粉酶，A正确；温度过高会使酶变性失活，从而不能发挥催化作用，B正确；主发酵阶段包括酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成，C错误；啤酒装瓶前要进行巴氏消毒，目的是杀死啤酒中的大多数微生物，以延长它的保存期，D正确。 3．(2024·衡水高二检测)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。下列相关叙述正确的是(　　) 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及微生物细胞本身 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.通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 B　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及微生物细胞本身，B正确；在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化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；单细胞蛋白是指利用发酵工程获得的大量的微生物菌体，D错误。 4．就当前的技术手段来说，利用基因工程培育的“工程菌”进行发酵，生产的产品有(　　) ①石油　②生长激素释放抑制激素　③磷脂 ④味精　⑤重组乙肝疫苗 A.④⑤ B．②⑤ C.①③ D．②④ B　解析：石油是从地层中获得的，①不符合题意；生长激素释放抑制激素的化学本质是蛋白质，可以通过基因工程培育的“工程菌”发酵获得，②符合题意；磷脂广泛存在于各种细胞中，无须专门用基因工程培育的“工程菌”生产，③不符合题意；谷氨酸棒状杆菌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，④不符合题意；重组乙肝疫苗的化学本质是蛋白质，可以通过基因工程培育的“工程菌”发酵获得，⑤符合题意。故选B。 5．近年来，通过发酵工程生产的微生物肥料、微生物农药和微生物饲料得到了广泛的应用。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、生物活性物质等来增进土壤肥力的 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制成的 D.用单细胞蛋白作为饲料，是因为微生物繁殖快且蛋白质含量高 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。 二、非选择题 6．发酵工程在工业生产上应用广泛，下图为发酵工程生产产品的流程图。据图回答问题： (1)微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时，若生产的是微生物自身能合成的产品，通常选择菌种的来源是______________；若生产的是微生物自身不能合成的产品，一般选择菌种的来源是________________________________。 (2)扩大培养的目的是_____________________________________________________。 (3)整个发酵过程的中心环节是__________________，在该时期要随时取样检测培养液中的微生物数量、产物浓度等；同时要严格控制________________等条件，原因是____________________________________________________________________。 (4)发酵产品分离、提纯时要根据产品的类型选择合适的方法。如果发酵产品是酵母菌单细胞蛋白，常常采用________________等方法分离、提纯。 答案：(1)诱变育种(自然界中筛选和诱变育种)　基因工程育种 (2)增加目的菌种的数量 (3)发酵罐内发酵　温度、pH和溶解氧　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 (4)过滤、沉淀 解析：(1)发酵工程的菌种可以是从自然界中筛选的菌种，也可以是通过诱变育种或基因工程育种获得的菌种。若生产的是微生物自身能合成的产品，通常选择从自然界中筛选和诱变育种获得目的菌种；若生产的是微生物自身不能合成的产品，一般选择菌种的来源是基因工程育种。(2)扩大培养的目的是增加目的菌种的数量。(3)发酵罐内发酵是整个发酵过程的中心环节，在该时期要随时取样检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以便随时调整发酵罐中营养基质的加入速度；同时，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，因为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。(4)发酵产品分离、提纯时要根据产品的类型选择合适的方法。如果发酵产品是酵母菌单细胞蛋白，常常采用过滤、沉淀等方法分离、提纯。 一、选择题 1．(2024·大连高二检测)发酵制氢技术是我国为早日实现“碳中和”开发的新能源技术之一。传统农业中，水稻、小麦的秸秆常被焚烧，既产生浓烟污染环境，又增加了CO2排放量，科研人员将秸秆制成发酵液培养某种细菌，进行发酵制氢。下列说法错误的是(　　) A.鉴定该细菌是否为纤维素分解菌，可在培养基中加入刚果红 B.水稻、小麦的秸秆中富含纤维素，可为产氢细菌提供碳源 C.底物浓度、温度、pH都是通过影响酶的活性进而影响发酵产氢的速率 D.与传统农业相比，发酵制氢技术既能减少CO2的排放量又能获得新能源 C　解析：刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素分解菌降解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，因此鉴定该细菌是否为纤维素分解菌，可在培养基中加入刚果红，A正确；纤维素的组成元素为C、H、O，可以为产氢细菌提供碳源，B正确；温度、pH都是通过影响酶的活性进而影响发酵产氢的速率，而底物浓度是通过影响底物与酶的接触面积进而影响酶促反应速率，不影响酶的活性，C错误；与传统农业相比，发酵制氢技术通过将秸秆中的含碳有机物转换成有机酸等工业原料，减少了CO2的排放量，又获得了新能源(H2)，D正确。 2．(2024·广州高二检测)黑茶是一种后发酵茶，通常用采摘的鲜茶经过数道工序制成，富含多肽、氨基酸、维生素等营养物质。黑茶刚制成时有酒香气，滑润甘甜。黑茶制成后常用牛皮纸、皮纸等包装材料进行包装储存，保存时间越久的老茶，茶香味越浓厚。下列相关叙述正确的是(　　) A.发酵过程涉及多种酶催化，发酵后饮用有利于营养物质的吸收 B.黑茶发酵需要在开放装置中进行，有利于微生物的快速繁殖 C.黑茶的制作需利用包括酵母菌在内的多种细菌进行发酵 D.新茶发酵完成后要进行灭菌并密封，有利于茶的长期保存 A　解析：发酵过程涉及多种酶催化，大分子物质转化成了小分子物质，发酵后饮用有利于营养物质的吸收，A正确；黑茶刚制成时有酒香气，说明黑茶发酵时有酵母菌(无氧呼吸可以产生酒精)的参与，酵母菌发酵时需无氧条件，故不能置于开放装置中进行，B错误；黑茶发酵过程用到的酵母菌属于真菌，不属于细菌，C错误；黑茶保存要通风忌密闭，通风有助于茶品的自然氧化，同时可适当吸收空气中的水分(水分不能过高，否则容易发生霉变)，加速茶体的湿热氧化过程，也为微生物代谢提供水分和氧气，可用牛皮纸、皮纸等通透性较好的包装材料进行包装储存，D错误。 3．(2024·济南高二检测)柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂，工业上可以以玉米为原料，通过黑曲霉发酵制得，工艺流程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.种子培养是在发酵前对菌种进行扩大培养 B.蒸煮有利于酶的进一步作用并对糖浆灭菌 C.发酵液pH降低到一定值后可进行过滤纯化 D.利用废渣为原料可进一步获得单细胞蛋白 B　解析：种子培养是在发酵前对菌种进行扩大培养，增加菌体的数量，A正确；蒸煮的作用是终止酶的作用，并进一步对糖浆灭菌，B错误；发酵产物为柠檬酸，呈酸性，故发酵液pH降低到一定值后可进行过滤纯化，C正确；微生物含有丰富的蛋白质，废渣中含有大量的发酵菌体，故利用废渣为原料可进一步获得单细胞蛋白，D正确。 4．（不定项）(2024·长沙高二检测)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(嗜盐单胞菌H的代谢产物)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。下列叙述正确的是(　　) A.发酵工程的中心环节是嗜盐单胞菌 H 菌种的选育 B.发酵罐内发酵要严格控制温度、pH 和溶解氧等条件 C.为避免杂菌污染，可适当提高发酵液中盐的浓度 D.发酵结束之后，采取适当的过滤、沉淀等方法直接获得产品 PHA BC　解析：发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，A错误；在发酵过程中，需随时监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，严格控制温度、pH和溶解氧等条件，B正确；嗜盐单胞菌H需要一定的盐浓度，其他微生物则不能在较高的盐浓度下生长，提高发酵液中盐的浓度，一定程度上可以避免杂菌污染，C正确；发酵结束之后，对于菌体可采取适当的过滤、沉淀措施来分离；而对于菌体的代谢物(PHA)，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，D错误。 二、非选择题 5．啤酒于十九世纪末、二十世纪初传入中国，属于外来酒种。啤酒是以大麦、啤酒花、水为主要原料，经酵母菌发酵制成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。下图表示啤酒工业化生产流程，据图回答有关问题： (1)啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其发酵过程分为________和________两个阶段，酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢产物的生成都在________阶段完成。 (2)大麦适于酿造啤酒的原因是便于发芽，释放________，其次，大麦种植普遍，化学成分适合酿造啤酒，且大麦非人类食用主粮。图中②焙烤的目的是 ________________________________________________________________________。 (3)图中⑦的作用是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)对比传统发酵技术与现代发酵工程生产啤酒，现代发酵工程有哪些方法能使啤酒产量和质量明显提高？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(答出两点)。 (5)请写出两条发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等领域得到广泛应用的原因： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)主发酵　后发酵　主发酵 (2)淀粉酶　加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活 (3)杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期 (4)随时检查培养液中的酵母菌数量和酒精浓度；严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件 (5)生产条件温和；原料来源丰富且价格低廉；产物专一；废弃物对环境污染小和易处理 解析：(1)啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其发酵过程分为主发酵和后发酵，酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢产物的生成都在主发酵阶段完成。(2)大麦发芽会产生淀粉酶，所以大麦适于酿造啤酒的原因是便于发芽，释放淀粉酶，其次，大麦种植普遍，化学成分适合酿造啤酒，且大麦非人类食用主粮。为了不让大麦继续发芽消耗淀粉，图中②焙烤可以加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。(3)图中⑦是消毒，作用是杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。(4)现代发酵工程可随时检查培养液中酵母菌数量和酒精浓度；及时添加发酵所需的营养物质，严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，使啤酒产量和质量明显提高。(5)发酵工程的优点有生产条件温和、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。 学科网（北京）股份有限公司 $$