第1章 第3节 第2课时 发酵工程及其应用价值-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二生物学选择性必修第三册教师用书（浙科版2019）

第2课时　发酵工程及其应用价值 [学习目标]　1.概述发酵工程的基本过程。2.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。 1．发酵工程的基本过程 2．发酵工程的基本环节 3．发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值 判断正误 (1)菌种扩大培养时，常将菌种接种到固体培养基中培养(　　) (2)发酵过程中的pH、氧气、温度等影响发酵产物(　　) (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(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)× 任务：发酵工程的过程 1．选育发酵工业用的菌种需要考虑哪些因素？ 提示　发酵工业所使用的菌种与在实验室中培养的某种目标微生物不同，需要满足以下5个条件：第一，应选择高产的菌种，使菌种的发酵产物中，需要的产物多，不需要的产物少；第二，培养基来源充足且廉价，被转化的效率高；第三，菌种发酵产物易于分离；第四，菌种对环境没有明显或潜在的危害；第五，菌种的遗传特性和生产能力稳定。 2．如何对发酵条件进行调控以满足微生物生长的需要？ 提示　需要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，同时添加必要的营养组分，保证发酵生产高效顺利进行。 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，而是仅采用简单的沉淀、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。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；如果发酵产品是微生物的代谢产物，则可采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法进行提取。发酵工程产物无论是微生物的代谢产物还是菌体本身，都需要进一步提纯，经过质检合格后才能成为正式产品。 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。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢产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。 　发酵过程的影响因素及相应的调节和控制方法 温度 ①微生物分解有机物释放的能量会有一部分散发到培养液中，引起发酵温度升高；机械搅拌也会产生一部分热量引起温度升高； ②用冷却水进行温度的调节 pH ①pH发生变化的主要原因是培养液中营养成分的利用和代谢产物的积累。如当谷氨酸棒状杆菌利用糖类物质不断生成谷氨酸时，培养液的pH就会下降，而碱性物质的生成则会导致培养液的pH上升； ②在培养基中添加缓冲液，在发酵过程中添加酸或碱 溶解氧 ①对于好氧型微生物，发酵过程要保证充足的溶解氧；对于厌氧型微生物，要保证严格的无氧环境； ②利用发酵罐的通气口控制氧气的量 1．(2023·金华高二期末)以下关于传统发酵与现代发酵工程的说法中，错误的是(　　) A．影响传统发酵食品风味的因素包括菌种差异、代谢特点以及种间关系 B．现代发酵工业大多采用好氧、液体、深层、分批及单一纯种发酵的方式组合进行 C．选育优质、高产的菌种是发酵工业的前提条件 D．如果发酵产品是微生物菌体，则可以采用吸附发酵进行产品的分离与提纯 答案　D 解析　如果发酵产品是菌体本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来，D错误。 2．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．发酵工程生产的微生物菌体可以制作成微生物饲料 答案　C 解析　乙肝疫苗可用发酵工程的方法生产，这种方法生产乙肝疫苗的优点是酵母菌繁殖快，代谢旺盛，单位时间内乙肝疫苗的产量高，C错误。 课时对点练　[分值：100分] 第1～8题，每题5分；第9～11题，每题6分，共58分。 题组一　发酵工程的基本过程 1．发酵工程的正确操作过程是(　　) ①大型发酵　②发酵培养基的配制　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 答案　B 2．发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法不包括(　　) A．根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸 B．根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子 C．根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基 D．根据微生物对抗生素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗生素 答案　A 解析　根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)并不会直接影响到微生物自身的遗传组成，即使其被微生物利用，也是被分解为核苷酸后才能利用，所以培养基中加入不同比例的核酸，不会对微生物起选择作用，A符合题意。 3．(2024·浙江四校高二联考)下列关于发酵工程的说法，错误的是(　　) A．将选育出的优良菌种经过扩大培养再接种可以缩短发酵时间 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．在谷氨酸发酵中，适量通气条件下菌种发酵生成乳酸或琥珀酸，通气不足则生成谷氨酸 答案　D 解析　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；在谷氨酸发酵中，适量通气条件下菌种发酵生成谷氨酸，通气不足则发酵生成乳酸或琥珀酸，D错误。 4．(2023·绍兴高二期末)影响发酵工程的因素有很多，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．培养基中各种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 答案　D 解析　选育获得优良菌种后，并不能长期传代使用，因为增加菌种的传代次数会增大菌种发生自发突变的概率，D错误。 5．(2024·宁波余姚中学高二月考)某同学采用如图所示的装置进行葡萄酒发酵，下列叙述错误的是(　　) A．发酵过程需检测发酵液温度 B．发酵初期罐内可能出现负压 C．需从进气口定期通入无菌空气 D．可以通过监测残余糖的浓度来决定终止发酵的时间 答案　C 解析　温度会影响酶的活性，从而影响发酵过程，故发酵过程需检测发酵液温度，A正确；发酵初期由于酵母菌进行需氧呼吸消耗氧气，而产生的二氧化碳又溶解在发酵液中，所以罐内可能出现负压，B正确；发酵过程中酵母菌进行厌氧发酵，故无需通气，C错误；果酒发酵的底物是糖类，故可以通过监测残余糖的浓度来决定终止发酵的时间，D正确。 题组二　发酵工程的应用 6．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 答案　C 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；生产啤酒、果酒和食醋，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；化学检测和水质监测不属于发酵工程的应用。故选C。 7．下列关于发酵工程应用的叙述，不正确的是(　　) A．所有抗生素都是微生物发酵的产物 B．微生物发酵的食品和饮料在生活中比比皆是，其产品的品种多、数量大、产值高 C．近年来，在医药领域开发的酶抑制剂、免疫调节剂等也是微生物发酵的产物或衍生物 D．发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值 答案　A 解析　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，A错误。 8．(2023·温州高二期中)下列有关发酵工程应用的叙述，不合理的是(　　) A．生产酱油、味精等食品添加剂和各种酶制剂 B．某些疫苗、动物激素是利用基因改造或转基因的酵母菌发酵生产的 C．利用微生物在发酵过程中的代谢产物生产微生物菌肥、农药、饲料酵母等 D．嗜热菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量 答案　C 解析　利用微生物在发酵过程中产生的有机酸、生物活性物质生产微生物菌肥，利用微生物或其代谢产物生产微生物农药，利用发酵获得的大量微生物菌体生产微生物饲料，C不合理。 9．(2024·丽水高二期末)黄原胶具有高黏弹性和良好的水溶性，常作为食品添加剂。工业上以蔗糖和黄豆饼粉培养好氧型的高产黄单胞杆菌，提取加工其发酵产物制备黄原胶。下列叙述错误的是(　　) A．应选择无叶轮和排气口的密封式发酵罐 B．蔗糖和黄豆饼粉在发酵过程均可作为碳源 C．高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐 D．发酵温度和时间均会影响黄原胶的产量 答案　A 解析　黄单胞杆菌属于好氧型微生物，发酵过程中应该通入无菌空气，所以应选择带叶轮和排气口的发酵罐，A错误；碳源是用于构成微生物细胞和代谢产物中碳素来源的营养物质，蔗糖和黄豆饼粉都含有碳元素，在发酵过程均可作为碳源，B正确；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，产品的分离、提纯等方面，因此高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐，C正确；影响发酵过程的主要因素有温度、pH、溶解氧、营养物质的浓度、发酵时间等，因此发酵温度和时间均会影响黄原胶的产量，D正确。 10．下列有关发酵工程的基本环节的叙述，正确的是(　　) A．优良菌种只能通过诱变育种或基因工程获得 B．扩大培养用液体培养基，目的是增加菌种数量 C．发酵产品若是微生物细胞本身，可以通过提取、分离和纯化获得 D．发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成都与搅拌速度无关 答案　B 解析　优良性状的菌种也可从自然界中筛选分离，A错误。如果发酵产品是菌体本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；如果发酵产品是微生物的代谢产物，可用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法进行提取，C错误。 11．(2024·浙江四校高二联考)某四联活菌片药理说明如下：本品中婴儿双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌为健康人体肠道正常菌群，直接补充可抑制肠道中某些致病菌，维持肠道正常蠕动，调整肠道菌群平衡。蜡样芽孢杆菌可在肠道中定植以消耗氧气。下列说法错误的是(　　) A．本品可用于治疗与肠胃菌群失调相关的腹泻、便秘、功能性消化不良 B．利用发酵工程生产双歧杆菌需要严格控制温度、pH、通入无菌空气并搅拌 C．添加蜡样芽孢杆菌是为了促进肠道厌氧菌的生长繁殖 D．本品不能用高于40 ℃的热水冲服，也不能与青霉素等抗生素联合使用 答案　B 解析　双歧杆菌是人体肠道正常菌群，肠道为缺氧环境，该菌为厌氧菌，培养该菌不应通入无菌空气，B错误。 12．(20分)(2023·杭州高二月考)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种。图1是工业化生产酵母菌的流程，图2是耐高糖和耐酸特性的酵母菌工业化生产装置示意图。回答下列问题： (1)(4分)图1中，a____________的操作目的是______________________________________；b________常用的方法是______________。 (2)实验室用高浓度葡萄糖筛选经诱变处理后的野生酵母菌，经多次传代培养以获得目标菌株。最常用的分离单菌落的方法是稀释涂布平板法和________________。培养过程中定期取样并用____________________(工具)进行菌落计数，评估菌株增殖状况。选育出来的菌种具有稳定的________________________。 (3)(6分)图2发酵罐通过传感器监测发酵液酒精浓度、温度、氧气、pH等物质、环境的变化，其中pH需控制在________(填“酸性”或“碱性”)环境下。图中③为搅拌器，可以加快酵母菌繁殖速率，其原理是__________________________________________________。 (4)工业化大规模生产通过发酵罐实现，如发酵产品是为了得到酵母菌，可通过_____________等方法将菌体从培养液中分离出来；如发酵产品是酒精，则可用____________法进行提取。 答案　(1)扩大培养　缩短菌种在发酵罐中发酵的时间　灭菌　高压蒸汽灭菌法　(2)平板划线法　培养皿和涂布器　遗传特性和生产能力　(3)酸性　搅拌能增加发酵液中的溶解氧，可使菌体与营养物质充分接触利于该菌增殖　(4)过滤、沉淀　真空发酵 解析　(1)菌种选育后需进行菌体的繁殖，故图1中a的操作是扩大培养，该操作目的是增加菌体数量从而缩短菌种在发酵罐中发酵的时间；配制培养基后需对培养基进行灭菌处理，故b的操作为灭菌，培养基灭菌的常用方法是高压蒸汽灭菌法。(2)最常用的分离单菌落的方法是稀释涂布平板法和平板划线法，稀释涂布平板法可用于活菌计数，该方法用的工具为培养皿和涂布器。最终选育出来的菌种具有稳定的遗传特性和生产能力，满足人们的需要。(3)选育的酵母菌具有耐高糖和耐酸特性，故发酵液应保持酸性环境；搅拌器搅拌能增加发酵液中的溶解氧，并使菌体与营养物质充分接触，使代谢增强，从而加快酵母菌繁殖。(4)工业化大规模生产通过发酵罐实现，如发酵产品是酵母菌，由于酵母菌质量和体积均较大，且不溶于发酵液，故可通过过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；如发酵产品是酒精，由于酒精易挥发，则可用真空发酵法进行提取。 13．(22分)(2024·宁波高二期末)味精的主要成分是谷氨酸的钠盐，目前主要利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸。为了提高谷氨酸产量，科研人员不断优化培养条件，以获得最佳发酵工艺。回答下列问题： (1)(2分)纯种菌株的获取：采集5 cm深的土壤样品，与适量的无菌水充分混合形成土壤稀释液，采用__________________法将菌液接种到细菌选择培养基平板上，通过观察菌落形态，从平板上挑取生长较好的谷氨酸棒状杆菌的______________，转入斜面培养基临时保存。 (2)菌株的培养：将斜面培养基上保存的谷氨酸棒状杆菌接种到______培养基中，32 ℃摇床培养，以达到______菌株的目的。每隔一段时间利用____________________在显微镜下计算样品中谷氨酸棒状杆菌的数量，了解菌株的生长周期，并通过初筛、复筛，确定谷氨酸棒状杆菌菌株具有高产谷氨酸的能力。 (3)(6分)发酵条件的优化：在基础发酵培养基的基础上，科研人员利用不同碳源种类(葡萄糖、蔗糖)、无机氮源种类(尿素、硝酸钾)、初始pH(5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5)探究谷氨酸棒状杆菌产生谷氨酸量的联合影响，实验结果如图。 根据实验结果，选择______________________________________________________________组合获得的谷氨酸产量最高，这可作为最优发酵条件。此外，温度对发酵的影响是多方面的，原因是_____________________________________________________(答出2点即可)。 (4)谷氨酸棒状杆菌的发酵：为了满足工业大规模发酵的需要，往往在接种发酵之前，对菌种进行__________________________________________________________________。根据菌株的生长周期及发酵进程，需要及时向发酵罐内添加__________________，满足谷氨酸棒状杆菌的生长需求，以提高谷氨酸产量。发酵90小时后，发酵罐内的谷氨酸浓度不再增加，可停止发酵。因此，合适的发酵周期是______小时。 (5)谷氨酸的获得：发酵结束后，需对发酵液的产物进行分离、______________，获得的谷氨酸需要进行质量检查，进一步加工合格后才能成为产品。 答案　(1)稀释涂布平板　单菌落　(2)液体　活化　血细胞计数板　(3)葡萄糖＋尿素＋初始pH 6.5　温度会影响酶的活性、菌种的生长繁殖、代谢物质的形成(代谢途径和方向)和种类　(4)扩大培养　营养物质(或原料)　90　(5)纯化(或提纯) 解析　(1)将土壤样品与适量的无菌水充分混合形成土壤稀释液，常采用稀释涂布平板法将菌液接种到细菌选择培养基平板上。在稀释度足够大的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单菌落，故从平板上挑取生长较好的谷氨酸棒状杆菌的单菌落，转入斜面培养基临时保存。(4)为了满足工业大规模发酵的需要，必须接种足量的菌种才能保证其产量，故通常在发酵之前需要对菌种进行扩大培养。根据菌株的生长周期及发酵进程，需要及时向发酵罐内添加营养物质(或原料)，满足谷氨酸棒状杆菌的生长需求，以提高谷氨酸产量。(5)发酵的过程一般为选育菌种→扩大培养→发酵培养基的配制、灭菌→接种发酵→分离提纯→获得产品，故发酵结束后，需对发酵液的产物进行分离、纯化(或提纯)，获得的谷氨酸需要进行质量检查，进一步加工合格后才能成为产品。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一章 发酵工程 <<< 第2课时 发酵工程及其应用价值 学习目标 1.概述发酵工程的基本过程。 2.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。 梳理　教材新知 1.发酵工程的基本过程 扩大培养 灭菌 扩大培养 度 温 溶解氧 沉淀 萃取 蒸馏 提纯 加工 2.发酵工程的基本环节 高产、优质 缩短 控制发酵过程 pH、氧气、温度 不同 过滤 沉淀 易挥发 吸附剂 萃取 3.发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值 温和 丰富且价格低廉 废弃物 (1)菌种扩大培养时，常将菌种接种到固体培养基中培养(　　) (2)发酵过程中的pH、氧气、温度等影响发酵产物(　　) (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(　　) × √ × 判断正误 7 任务：发酵工程的过程 1.选育发酵工业用的菌种需要考虑哪些因素？ 探究　核心知识 提示　发酵工业所使用的菌种与在实验室中培养的某种目标微生物不同，需要满足以下5个条件：第一，应选择高产的菌种，使菌种的发酵产物中，需要的产物多，不需要的产物少；第二，培养基来源充足且廉价，被转化的效率高；第三，菌种发酵产物易于分离；第四，菌种对环境没有明显或潜在的危害；第五，菌种的遗传特性和生产能力稳定。 2.如何对发酵条件进行调控以满足微生物生长的需要？ 提示　需要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，同时添加必要的营养组分，保证发酵生产高效顺利进行。 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，而是仅采用简单的沉淀、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。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；如果发酵产品是微生物的代谢产物，则可采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法进行提取。发酵工程产物无论是微生物的代谢产物还是菌体本身，都需要进一步提纯，经过质检合格后才能成为正式产品。 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。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢产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。 核心归纳 发酵过程的影响因素及相应的调节和控制方法 温度 ①微生物分解有机物释放的能量会有一部分散发到培养液中，引起发酵温度升高；机械搅拌也会产生一部分热量引起温度升高； ②用冷却水进行温度的调节 pH ①pH发生变化的主要原因是培养液中营养成分的利用和代谢产物的积累。如当谷氨酸棒状杆菌利用糖类物质不断生成谷氨酸时，培养液的pH就会下降，而碱性物质的生成则会导致培养液的pH上升； ②在培养基中添加缓冲液，在发酵过程中添加酸或碱 溶解氧 ①对于好氧型微生物，发酵过程要保证充足的溶解氧；对于厌氧型微生物，要保证严格的无氧环境； ②利用发酵罐的通气口控制氧气的量 1.(2023·金华高二期末)以下关于传统发酵与现代发酵工程的说法中，错误的是 A.影响传统发酵食品风味的因素包括菌种差异、代谢特点以及种间关系 B.现代发酵工业大多采用好氧、液体、深层、分批及单一纯种发酵的方 　式组合进行 C.选育优质、高产的菌种是发酵工业的前提条件 D.如果发酵产品是微生物菌体，则可以采用吸附发酵进行产品的分离与 　提纯 √ 落实　思维方法 如果发酵产品是菌体本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来，D错误。 2.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.发酵工程生产的微生物菌体可以制作成微生物饲料 √ 乙肝疫苗可用发酵工程的方法生产，这种方法生产乙肝疫苗的优点是酵母菌繁殖快，代谢旺盛，单位时间内乙肝疫苗的产量高，C错误。 网络构建 课时对点练 17 题组一　发酵工程的基本过程 1.发酵工程的正确操作过程是 ①大型发酵　②发酵培养基的配制　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 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2.发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法不包括 A.根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸 B.根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子 C.根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基 D.根据微生物对抗生素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗生素 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 对点训练 根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)并不会直接影响到微生物自身的遗传组成，即使其被微生物利用，也是被分解为核苷酸后才能利用，所以培养基中加入不同比例的核酸，不会对微生物起选择作用，A符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3.(2024·浙江四校高二联考)下列关于发酵工程的说法，错误的是 A.将选育出的优良菌种经过扩大培养再接种可以缩短发酵时间 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.在谷氨酸发酵中，适量通气条件下菌种发酵生成乳酸或琥珀酸，通气 　不足则生成谷氨酸 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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； 在谷氨酸发酵中，适量通气条件下菌种发酵生成谷氨酸，通气不足则发酵生成乳酸或琥珀酸，D错误。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4.(2023·绍兴高二期末)影响发酵工程的因素有很多，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.培养基中各种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 对点训练 √ 选育获得优良菌种后，并不能长期传代使用，因为增加菌种的传代次数会增大菌种发生自发突变的概率，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5.(2024·宁波余姚中学高二月考)某同学采用如图所示的装置进行葡萄酒发酵，下列叙述错误的是 A.发酵过程需检测发酵液温度 B.发酵初期罐内可能出现负压 C.需从进气口定期通入无菌空气 D.可以通过监测残余糖的浓度来决定终止发酵的时间 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 对点训练 温度会影响酶的活性，从而影响发酵过程，故发酵过程需检测发酵液温度，A正确； 发酵初期由于酵母菌进行需氧呼吸消耗氧气，而产生的二氧化碳又溶解在发酵液中，所以罐内可能出现负压，B正确； 发酵过程中酵母菌进行厌氧发酵，故无需通气，C错误； 果酒发酵的底物是糖类，故可以通过监测残余糖的浓度来决定终止发酵的时间，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 题组二　发酵工程的应用 6.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 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 对点训练 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；生产啤酒、果酒和食醋，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；化学检测和水质监测不属于发酵工程的应用。故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7.下列关于发酵工程应用的叙述，不正确的是 A.所有抗生素都是微生物发酵的产物 B.微生物发酵的食品和饮料在生活中比比皆是，其产品的品种多、数量 　大、产值高 C.近年来，在医药领域开发的酶抑制剂、免疫调节剂等也是微生物发酵 　的产物或衍生物 D.发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 对点训练 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，A错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8.(2023·温州高二期中)下列有关发酵工程应用的叙述，不合理的是 A.生产酱油、味精等食品添加剂和各种酶制剂 B.某些疫苗、动物激素是利用基因改造或转基因的酵母菌发酵生产的 C.利用微生物在发酵过程中的代谢产物生产微生物菌肥、农药、饲料酵 　母等 D.嗜热菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 对点训练 利用微生物在发酵过程中产生的有机酸、生物活性物质生产微生物菌肥，利用微生物或其代谢产物生产微生物农药，利用发酵获得的大量微生物菌体生产微生物饲料，C不合理。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9.(2024·丽水高二期末)黄原胶具有高黏弹性和良好的水溶性，常作为食品添加剂。工业上以蔗糖和黄豆饼粉培养好氧型的高产黄单胞杆菌，提取加工其发酵产物制备黄原胶。下列叙述错误的是 A.应选择无叶轮和排气口的密封式发酵罐 B.蔗糖和黄豆饼粉在发酵过程均可作为碳源 C.高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐 D.发酵温度和时间均会影响黄原胶的产量 √ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 综合强化 黄单胞杆菌属于好氧型微生物，发酵过程中应该通入无菌空气，所以应选择带叶轮和排气口的发酵罐，A错误； 碳源是用于构成微生物细胞和代谢产物中碳素来源的营养物质，蔗糖和黄豆饼粉都含有碳元素，在发酵过程均可作为碳源，B正确； 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，产品的分离、提纯等方面，因此高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 综合强化 影响发酵过程的主要因素有温度、pH、溶解氧、营养物质的浓度、发酵时间等，因此发酵温度和时间均会影响黄原胶的产量，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10.下列有关发酵工程的基本环节的叙述，正确的是 A.优良菌种只能通过诱变育种或基因工程获得 B.扩大培养用液体培养基，目的是增加菌种数量 C.发酵产品若是微生物细胞本身，可以通过提取、分离和纯化获得 D.发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成都与搅拌速度无关 √ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 综合强化 优良性状的菌种也可从自然界中筛选分离，A错误。 如果发酵产品是菌体本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；如果发酵产品是微生物的代谢产物，可用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法进行提取，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11.(2024·浙江四校高二联考)某四联活菌片药理说明如下：本品中婴儿双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌为健康人体肠道正常菌群，直接补充可抑制肠道中某些致病菌，维持肠道正常蠕动，调整肠道菌群平衡。蜡样芽孢杆菌可在肠道中定植以消耗氧气。下列说法错误的是 A.本品可用于治疗与肠胃菌群失调相关的腹泻、便秘、功能性消化不良 B.利用发酵工程生产双歧杆菌需要严格控制温度、pH、通入无菌空气并搅拌 C.添加蜡样芽孢杆菌是为了促进肠道厌氧菌的生长繁殖 D.本品不能用高于40 ℃的热水冲服，也不能与青霉素等抗生素联合使用 综合强化 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 综合强化 双歧杆菌是人体肠道正常菌群，肠道为缺氧环境，该菌为厌氧菌，培养该菌不应通入无菌空气，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12.(2023·杭州高二月考)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种。图1是工业化生产酵母菌的流程，图2是耐高糖和耐酸特性的酵母菌工业化生产装置示意图。回答下列问题： 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 综合强化 (1)图1中，a__________的操作目的是______________________________ ________；b______常用的方法是________________。 扩大培养 扩缩短菌种在发酵罐中发酵的时间 大培养 灭菌 高压蒸汽灭菌法 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 菌种选育后需进行菌体的繁殖，故图1中a的操作是扩大培养，该操作目的是增加菌体数量从而缩短菌种在发酵罐中发酵的时间；配制培养基后需对培养基进行灭菌处理，故b的操作为灭菌，培养基灭菌的常用方法是高压蒸汽灭菌法。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)实验室用高浓度葡萄糖筛选经诱变处理后的野生酵母菌，经多次传代培养以获得目标菌株。最常用的分离单菌落的方法是稀释涂布平板法和____________。培养过程中定期取样并用_________________(工具)进行菌落计数，评估菌株增殖状况。选育出来的菌种具有稳定的___________ ___________。 综合强化 平板划线法 培养皿和涂布器 遗传特性和 生产能力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 最常用的分离单菌落的方法是稀释涂布平板法和平板划线法，稀释涂布平板法可用于活菌计数，该方法用的工具为培养皿和涂布器。最终选育出来的菌种具有稳定的遗传特性和生产能力，满足人们的需要。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (3)图2发酵罐通过传感器监测发酵液酒精浓度、温度、氧气、pH等物质、环境的变化，其中pH需控制在______(填“酸性”或“碱性”)环境下。图中③为搅拌器，可以加快酵母菌繁殖速率，其原理是_____________________________ _______________________________________。 综合强化 酸性 搅拌能增加发酵液中的溶解氧， 可使菌体与营养物质充分接触利于该菌增殖 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 选育的酵母菌具有耐高糖和耐酸特性，故发酵液应保持酸性环境；搅拌器搅拌能增加发酵液中的溶解氧，并使菌体与营养物质充分接触，使代谢增强，从而加快酵母菌繁殖。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (4)工业化大规模生产通过发酵罐实现，如发酵产品是为了得到酵母菌，可通过____________等方法将菌体从培养液中分离出来；如发酵产品是酒精，则可用__________法进行提取。 综合强化 过滤、沉淀 真空发酵 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 工业化大规模生产通过发酵罐实现，如发酵产品是酵母菌，由于酵母菌质量和体积均较大，且不溶于发酵液，故可通过过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；如发酵产品是酒精，由于酒精易挥发，则可用真空发酵法进行提取。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13.(2024·宁波高二期末)味精的主要成分是谷氨酸的钠盐，目前主要利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸。为了提高谷氨酸产量，科研人员不断优化培养条件，以获得最佳发酵工艺。回答下列问题： (1)纯种菌株的获取：采集5 cm深的土壤样品，与适量的无菌水充分混合形成土壤稀释液，采用______________法将菌液接种到细菌选择培养基平板上，通过观察菌落形态，从平板上挑取生长较好的谷氨酸棒状杆菌的________，转入斜面培养基临时保存。 综合强化 稀释涂布平板 单菌落 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 综合强化 将土壤样品与适量的无菌水充分混合形成土壤稀释液，常采用稀释涂布平板法将菌液接种到细菌选择培养基平板上。在稀释度足够大的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单菌落，故从平板上挑取生长较好的谷氨酸棒状杆菌的单菌落，转入斜面培养基临时保存。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)菌株的培养：将斜面培养基上保存的谷氨酸棒状杆菌接种到______培养基中，32 ℃摇床培养，以达到______菌株的目的。每隔一段时间利用______________在显微镜下计算样品中谷氨酸棒状杆菌的数量，了解菌株的生长周期，并通过初筛、复筛，确定谷氨酸棒状杆菌菌株具有高产谷氨酸的能力。 综合强化 液体 活化 血细胞计数板 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (3)发酵条件的优化：在基础发酵培养基的基础上，科研人员利用不同碳源种类(葡萄糖、蔗糖)、无机氮源种类(尿素、硝酸钾)、初始pH(5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5)探究谷氨酸棒状杆菌产生谷氨酸量的联合影响，实验结果如图。 综合强化 根据实验结果，选择__________________________组合获得的谷氨酸产量最高，这可作为最优发酵条件。此外，温度对发酵的影响是多方面的，原因是___________________________________________________________________________(答出2点即可)。 葡萄糖＋尿素＋初始pH 6.5 温度会影响酶的活性、菌种的生长繁殖、代谢物质的形成(代谢途径和方向)和种类 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (4)谷氨酸棒状杆菌的发酵：为了满足工业大规模发酵的需要，往往在接种发酵之前，对菌种进行__________。根据菌株的生长周期及发酵进程，需要及时向发酵罐内添加__________________，满足谷氨酸棒状杆菌的生长需求，以提高谷氨酸产量。发酵90小时后，发酵罐内的谷氨酸浓度不再增加，可停止发酵。因此，合适的发酵周期是____小时。 综合强化 扩大培养 营养物质(或原料) 90 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 综合强化 为了满足工业大规模发酵的需要，必须接种足量的菌种才能保证其产量，故通常在发酵之前需要对菌种进行扩大培养。根据菌株的生长周期及发酵进程，需要及时向发酵罐内添加营养物质(或原料)，满足谷氨酸棒状杆菌的生长需求，以提高谷氨酸产量。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (5)谷氨酸的获得：发酵结束后，需对发酵液的产物进行分离、________ _______，获得的谷氨酸需要进行质量检查，进一步加工合格后才能成为产品。 综合强化 纯化(或 提纯) 发酵的过程一般为选育菌种→扩大培养→发酵培养基的配制、灭菌→接种发酵→分离提纯→获得产品，故发酵结束后，需对发酵液的产物进行分离、纯化(或提纯)，获得的谷氨酸需要进行质量检查，进一步加工合格后才能成为产品。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 第一章 发酵工程 <<< $$