第一章 第3节 发酵工程及其应用-【创新教程】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程五维课堂课时作业word（人教版）

[知识点一]发酵工程的基本环节 1．利用生物工程生产啤酒、味精、胰岛素、酸奶的常用菌种分别是(　　 ) A．酵母菌、枯草杆菌、大肠杆菌、乳酸菌 B．酵母菌、大肠杆菌、青霉菌、乳酸菌 C．酵母菌、谷氨酸棒状杆菌、大肠杆菌、乳酸菌 D．黄色短杆菌、酵母菌、大肠杆菌、乳酸菌 解析：C　[啤酒的工业发酵使用的菌种是酵母菌；味精的生产可利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产出谷氨酸，再经处理得到谷氨酸钠便可制成味精；胰岛素的生产需要使用基因工程的方法将人的胰岛素基因转移至大肠杆菌，由大肠杆菌进行工业发酵获得胰岛素；酸奶的工业发酵使用的菌种是乳酸杆菌，故选C。] 2．严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，直接关系到是否能得到质量高，产量多的理想产物，通常所指的发酵条件不包括(　　) A．温度控制　　　　 B．溶氧控制 C．pH控制 D．酶的控制 解析：D　[微生物的生活需要适宜的温度和PH，溶氧量的多少直接影响到发酵产物的生成，都需要加以控制，酶由微生物细胞产生，对微生物细胞的代谢有催化作用，通常不需要加以控制，A、B、C三项均不符合题意，D项符合题意。] 3．分离提纯是制取发酵产品不可缺少的阶段，产品不同分离提纯的方法不同，对产品的代谢产物常采用的提取方法是(　　) ①蒸馏　②萃取　③过滤　④离子交换 ⑤沉淀 A．①③⑤ B．①②④ C．①②③ D．③④⑤ 解析：B　[分离提纯发酵产物的方法因产品不同而不同，对于微生物细胞常用过滤、沉淀法；对于代谢产物常用蒸馏、萃取和离子交换等方法。故选B。] 4．下列生物产品属于单细胞蛋白的是(　　) ①从微生物细胞中获得的蛋白质　②发酵产生的微生物菌体　③利用青霉菌生产的青霉素 ④通过培养获得的大量酵母菌 A．①② B．②③ C．①③ D．②④ 解析：D　[单细胞蛋白是指通过发酵获得的大量微生物菌体，由此可知，②④为单细胞蛋白。故选D。] 5．发酵工程的第一个重要工作是从混杂的微生物群体中选择优良的单一纯种，获得纯种的方法不包括(　　 ) A．根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基 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．利用高温高压消灭不需要的杂菌 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 解析：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，属于选择培养，可以富集纯化目的微生物，A正确；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也属于选择培养，可以富集纯化目的微生物，B正确；高温高压灭菌是没有选择性的，高温高压不仅消灭杂菌，同时也消灭了所需要的优良微生物，C错误；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属于选择培养，可以富集纯化目的微生物，D正确。] [知识点二] 发酵工程的应用 6．下列关于啤酒的工业化生产的叙述，不正确的是(　　 ) A．啤酒生产的主要原料是大麦 B．啤酒生产的发酵过程包括主发酵阶段和后发酵阶段 C．主发酵在低温、密闭条件下进行，发酵液澄清、成熟，可以饮用 D．发酵的温度和时间会影响啤酒的口味 解析：C　[主发酵结束后，发酵液不适合饮用，后发酵需要在低温、密闭条件下进行，发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种的口味要求的不同而有所差异，故选C。] 7．传统发酵技术和现代发酵工程都是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产，下列微生物在发酵生产产品过程中需要提供空气或氧气的是(　　 ) ①酵母菌　②醋酸菌　 ③乳酸菌　 ④毛霉 ⑤谷氨酸棒状杆菌 A．④⑤ B．①②④⑤ C．①②③ D．②④⑤ 解析：D　[酵母菌发酵产生酒精是在无氧条件下，乳酸菌为厌氧型，这两种微生物在发酵过程中需要无氧条件；醋酸菌、毛霉和谷氨酸棒状杆菌都是需氧型，其发酵过程中需要不断通入氧气或空气。] 8．下列不属于发酵工程应用的是(　　 ) A．利用工程菌生产人生长激素 B．利用啤酒酵母酿造啤酒 C．用培养的人细胞构建人造皮肤 D．用酵母菌生产作为食品添加剂的单细胞蛋白 解析：C　[利用工程菌生产人生长激素利用了发酵工程和基因工程技术，A不符合题意；利用啤酒酵母酿造啤酒属于发酵工程的应用，B不符合题意；用培养的人细胞构建人造皮肤利用了动物细胞工程技术，不属于发酵工程，C符合题意；用酵母菌生产作为食品添加剂的单细胞蛋白属于发酵工程在食品工业上的应用，D不符合题意。] 9．豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并定期取样观测发酵效果。以下推测不合理的是(　　 ) A．该实验的自变量是菌种，温度属于无关变量 B．大豆发酵过程中部分蛋白质转变为多肽，形成豆豉的独特风味 C．若容器内上层大豆发酵效果优于底层，则发酵菌为厌氧菌 D．煮熟大豆使蛋白质变性，有利于菌体分泌酶作用于蛋白质 解析：C　[该实验的自变量是菌种的种类(甲、乙两种菌种)，而温度属于无关变量，A正确；大豆发酵过程中部分蛋白质转变为多肽，形成豆豉的独特风味，B正确；若容器内上层大豆发酵效果优于底层，说明发酵菌为需氧型，C错误；煮熟大豆使蛋白质变性，有利于菌体分泌酶作用于蛋白质，D正确。] 10．某些农作物秸秆富含纤维素，纤维素经过水解可以形成葡萄糖，葡萄糖再经过发酵可以生产酒精。如图是利用农作物秸秆生产酒精的大致流程，请回答下列问题： 葡萄糖 (1)纤维素分解菌能合成纤维素酶，纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少含有三种组分，其中前两种酶使纤维素分解成　__________　，第三种酶将它分解成葡萄糖。 (2)图中发酵阶段常用的菌种是酵母菌，在酒精发酵时一般将温度控制在　_________　℃，方程式可表示为　___________　，发酵后是否有酒精产生可以用　_____________　来检验。 解析：(1)纤维素分解菌能合成纤维素酶，纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少含有三种组分，即C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶；C1酶、Cx酶使纤维素分解成纤维二糖，葡萄糖苷酶将它分解成葡萄糖；(2)图中发酵阶段常用的菌种是酵母菌，在酒精发酵时一般将温度控制在18－25℃；发酵后是否有酒精产生，可以用酸性重铬酸钾溶液来检验：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(酒精)发生化学反应，变成灰绿色。 答案：(1)纤维二糖　(2)18－25　 C6H12O6酶,2C2H5OH＋2CO2　酸性重铬酸钾 1．发酵工程进行过程中，选择优良单一菌种是非常重要的。下列措施对消灭杂菌、获得纯种不起作用的是(　　) A．根据微生物所需生长因子的不同，在培养基中增减不同的生长因子 B．利用抗生素消灭培养基中的细菌 C．通过添加特殊基因在培养基中，使某种微生物能够生长 D．通过高压蒸汽灭菌法消灭培养基中的微生物 解析：C　[在培养基中添加不同的生长因子，可选出需要特殊生长因子的微生物，A不符合题意；利用抗生素可以消灭细菌，可用来选择真菌类微生物，B不符合题意；在培养基中添加基因，不会引起微生物的状态改变，不能筛选微生物，C符合题意；使用高压蒸汽灭菌法对培养基灭菌后，有利于菌种的分离，D不符合题意。] 2．将从种植烟草的土壤里分离得到的尼古丁(C10H14N2)降解菌株SC接种到尼古丁培养基中，30℃摇床培养并定时取样，测定并计算发酵液中的尼古丁浓度和菌体浓度，得到的结果如下图所示。下列分析错误的是(　　 ) A．分离SC时可用稀释涂布平板法或平板划线法 B．培养36 h时SC的数量为该种群的环境容纳量 C．影响SC种群密度变化的主要因素是O2浓度和pH D．发酵液中的尼古丁为SC提供碳源和氮源 解析：C　[微生物分离可使用稀释涂布平板法或平板划线法，A正确；曲线中SC菌体的种群数量呈S形曲线增长，培养36 h时SC的数量为该种群的环境容纳量，B正确；培养过程中“30℃摇床培养”，因此氧气浓度不是限制因素，影响SC种群密度变化的主要因素是尼古丁含量，C错误；根据尼古丁的分子式可知，发酵液中的尼古丁为SC提供碳源和氮源，D正确。] 3．人们将蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液按适当比例混合后，经乳酸菌发酵可生产新型酸奶。下列相关叙述错误的是(　　 ) A．蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关 B．乳酸菌是一种异养厌氧型的细菌 C．酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染 D．只有奶粉为乳酸菌发酵提供氮源 解析：D　[蔗糖作为乳酸菌的碳源被乳酸菌利用产生乳酸，蔗糖消耗量多，乳酸生成量多，A正确；乳酸菌以有机物作为碳源，无氧呼吸产生乳酸，属于异养厌氧菌，B正确；乳酸菌是厌氧菌，呼吸作用不产生二氧化碳，若酸奶出现气泡，说明有需氧菌存在，即有杂菌污染，C正确；经蛋白酶水解后的玉米胚芽液也可以为乳酸菌提供氮源，D错误。] 4．发酵酿造苹果醋正成为果醋市场新贵，该产品由苹果汁经“两次发酵”而成。以下关于“两次发酵”的叙述正确的是(　　 ) A．第一次发酵指乳酸发酵，第二次发酵指醋酸发酵 B．第一次发酵指酒精发酵，第二次发酵指醋酸发酵 C．两次发酵均为真菌所为 D．两次发酵均为细菌所为 解析：B　[苹果醋由苹果汁经“两次发酵”而成，第一次发酵指酒精发酵，即酵母菌无氧呼吸产生酒精，第二次发酵指醋酸发酵，即醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，故A错误，B正确；酵母菌是真核生物，属于真菌，醋酸菌是原核生物，属于细菌，故C、D错误。] 5．(多选)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不正确的是(　　 ) 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、溶氧、pH 和酶的控制 D．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 解析：CD　[发酵工程由于在发酵罐中进行，具备条件温和、产物单一和污染小的特点，A正确；发酵工程的产品包括微生物代谢产物(包括酶)和微生物菌体，B正确；发酵工程通常所指的条件有温度、pH、溶解氧等。微生物本身有酶，发酵条件一般不包括酶的控制，C错误；发酵工程与传统发酵技术的最大区别是前者使用的微生物较纯，后者使用天然的微生物，种类较多，D错误。] 6．(多选)野生型大肠杆菌菌株能在基本培养基上生长，氨基酸营养缺陷型菌株由于发生基因突变而无法合成某种氨基酸只能在完全培养基上生长，下图为纯化某氨基酸营养缺陷型突变株的部分流程图，数字代表培养基，ABC表示操作步骤。有关说法错误的是(　　 ) A．①②为完全培养基，③④为基本培养基 B．A操作的目的是提髙突变菌株的浓度 C．B操作可用涂布器蘸取菌液均匀的涂布在②表面 D．经C过程影印及培养后，可从④培养基中挑取D菌落进行纯化培养 解析：AC　[①②④为完全培养基，③为基本培养基，A错误；紫外线可以提高突变的频率，A操作的目的是提高突变菌株的浓度，B正确；B操作是将菌液滴加到培养基表面，再用涂布器将菌液均匀的涂布在②表面，C错误；从图中可看出，D在基本培养基中无法生长，在完全培养基中可生长，说明D是氨基酸缺陷型菌落，故经C过程影印及培养后，可从④培养基中挑取D菌落进行纯化培养，D正确。故选AC。] 7．(多选)下列操作能防止发酵液被污染的是(　　 ) A．榨汁机要清洗干净，并晾干 B．发酵瓶要清洗干净，用无水酒精消毒 C．葡萄汁装入发酵瓶后，要密封充气口 D．发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连 解析：ACD　[在制作葡萄酒和葡萄醋的过程中，防止发酵液被污染的措施有：榨汁机要清洗干净，并晾干；发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤；装入葡萄汁后，封闭充气孔；发酵装置的排气口要通过长而弯曲的胶管与瓶身相连，以保证空气进入的同时不会有较多杂菌进入。] 8．某种老醋历史悠久，独具风味，其生产工艺流程如下图： (1)在糖化阶段，添加酶制剂需要控制反应温度，这是因为酶　________________________________　。 (2)在酒精发酵阶段，需添加的菌种是　________　。发酵过程中通常需要采取　________________　的措施。 (3)在醋酸发酵阶段，该种老醋采用独特的分层固体发酵法，发酵30天。工艺如下： ①发酵过程中，定期取样测定醋酸杆菌密度变化，趋势如下图。据图分析，与颠倒前相比，B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是　______________________________　，由此推测，影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是　______________________________　。 ②乳酸含量高是该种老醋风味独特的重要成因。发酵过程中，发酵缸中　________________________　层醋醅有利于乳酸菌繁殖，积累乳酸。 ③若发酵过程中始终未添加淀粉类原料，预测发酵后期发酵缸中三种微生物在数量变化上的共同特点是：　____________　。 解析：(1)酶的活性受温度影响，在最适温度条件下酶的活性最高、催化能力最强，因此在糖化阶段，添加酶制剂需要控制反应温度。 (2)在酒精发酵阶段，需添加的菌种是酵母菌。在发酵过程中通常先通气，让酵母菌早期进行有氧呼吸，快速繁殖，以增加酵母菌的数量；然后密闭，以便氧气消耗完后让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。 (3)①曲线图显示：B层醋酸杆菌在颠倒后，其密度先快速增长后趋于稳定。醋酸菌是一种好氧菌，A、B层颠倒后，B层醋酸杆菌获得的氧气较为充足，进行旺盛的生命活动，使其密度快速增长；随着营养物质不断被消耗，溶液的pH降低，醋酸杆菌密度的增长变缓最后趋于稳定，因此氧气、营养物质、pH都是影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素。 ②乳酸菌为厌氧菌，颠倒前的B层和颠倒后的A层含氧量均很低，有利于乳酸菌的繁殖。 ③随着发酵时间的推移，营养物质不断被消耗，代谢产物的积累等环境因素的变化，加剧了微生物间的竞争，因此发酵后期发酵缸中三种微生物在数量上都会逐渐减少。 答案：(1)在最适温度条件下催化能力最强　(2)酵母菌　先通气，后密闭　(3)①先快速增长后趋于稳定　氧气、营养物质、pH　②颠倒前的B层和颠倒后的A　③(逐渐)减少 发酵条件的控制 谷氨酸发酵工程中，发酵罐发酵是其中心环节。下列有关发酵罐的监测装置作用及目的的叙述，不正确的是(　　 ) A．检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等 B．监控pH并及时添加碱性物质或氨水以提高产量 C．监控溶氧量、温度、通气量和转速等条件，以免影响其代谢途径和产量 D．此过程需要控制无氧和恒温条件以利于谷氨酸棒状杆菌和谷氨酸的生成 解析：D　[A.发酵罐的监测装置，可以方便检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等，以了解发酵进程，A正确；B.在谷氨酸发酵过程中， 随着谷氨酸的不断生物，发酵液的pH值不断的减小，对谷氨酸产生抑制，为了维持发酵的最佳条件，要监控pH并及时添加碱性物质或氨水以维持pH稳定，提高谷氨酸的产量，B正确；C.谷氨酸发酵过程需要严格控制温度、pH、溶氧、通气量等，以免影响其代谢途径和产量，例如溶氧不足，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸，C正确；D.谷氨酸棒状杆菌是一种异养兼性厌氧细菌，扩大培养应在有氧条件下进行，有利于谷氨酸棒状杆菌的生成，在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质(如尿素、硫酸铵、氨水)合成为谷氨酸，D错误。故选D。] 学科网（北京）股份有限公司 $