课时测评4 发酵工程及其应用-【金版新学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步课堂高效讲义配套练习word（人教版，单选）

课时测评4　发酵工程及其应用 (时间：40分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－8题，每小题2分，共16分) 知识点一　发酵工程的基本环节 1.(2025·山东日照高三模拟)柠檬酸的工业化生产中主要以玉米为原料通过黑曲霉发酵制得。下列叙述错误的是(　　) A.发酵罐内发酵是通过发酵工程制备柠檬酸的中心环节 B.工业化生产柠檬酸所用的菌种是以黑曲霉为主的混合菌种 C.发酵过程中需随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等 D.发酵后可以采用适当的提取、分离和纯化等措施获取柠檬酸 答案：B 解析：发酵工程中，发酵罐内发酵过程是整个柠檬酸制备过程的中心环节，A正确；柠檬酸的工业化生产中主要以玉米为原料通过黑曲霉发酵制得，说明工业化生产柠檬酸所用的菌种仅为黑曲霉，而非混合菌种，B错误；发酵过程中，随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，有利于及时了解发酵进程，对发酵条件进行调控，以保证发酵的顺利进行和目标产物的高效生产，C正确；发酵完成后，发酵液中除了目标产物柠檬酸外，还有一些其他成分，所以需要采用适当的提取、分离和纯化等措施获取柠檬酸，D正确。 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.可以通过检测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵 答案：B 解析：果酒发酵的适宜温度为18～30 ℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，因此发酵过程中不需要通入空气，B错误；发酵过程中酵母菌无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，因此可以通过检测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。 3.(2024·山东济宁高二期末)利用发酵技术生产味精的主要过程为原料→淀粉糖化→通气发酵→发酵产物提取→味精制造→包装。下列说法错误的是(　　) A.生产味精需要的谷氨酸棒状杆菌是需氧型生物 B.淀粉的糖化分解有利于发酵过程的充分进行 C.发酵时需将发酵液的pH调节为中性或弱酸性 D.从发酵液中获得谷氨酸需要采取提取、分离和纯化措施 答案：C 解析：常用的谷氨酸棒状杆菌为好氧菌，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，A正确。淀粉的糖化作用是在发酵过程中继续利用微生物所分泌的淀粉酶将碳水化合物分解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等，淀粉的糖化分解有利于发酵过程的充分进行，B正确。谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要严格控制发酵液的pH。在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，C错误。发酵结束后，应采取提取、分离和纯化等措施来从发酵液中获得谷氨酸，D正确。 4.(2025·北京通州模拟预测)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。关于青霉素的工业化生产过程叙述错误的是(　　) A.青霉素有杀菌作用发酵罐不需灭菌 B.深层通气液体发酵技术可提高产量 C.高产菌株扩大培养后接种到发酵罐中 D.发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖 答案：A 解析：青霉素只能抑制细菌的生长，不能抑制其他真菌的生长，发酵罐仍需严格灭菌，A错误；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后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确；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，提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，D正确。 知识点二　发酵工程的应用 5.(2025·福建厦门一模)下图为某种啤酒的工业化生产流程。下列叙述错误的是(　　) A.麦芽粉碎有利于糖化过程中淀粉酶发挥作用 B.啤酒花可为该产品提供风味物质，提升感官评价 C.后发酵过程应控制合适温度和较高溶解氧以保证酵母菌繁殖 D.可通过调整麦汁浓度控制啤酒中的酒精含量 答案：C 解析：麦芽粉碎后，增大了与淀粉酶的接触面积，更有利于糖化过程中淀粉酶发挥作用，从而促进淀粉等物质的分解，A正确；啤酒花能赋予啤酒独特的香气和风味，可为产品提供风味物质，从而提升感官评价，B正确；后发酵阶段主要是进行一些风味物质的形成以及使啤酒成熟等过程，此时应控制合适温度，但不能有较高溶解氧，因为酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸大量繁殖，而在后发酵阶段主要是无氧呼吸产生酒精等代谢物，较高溶解氧不利于该过程，C错误；麦汁浓度影响酵母菌发酵的底物浓度，进而可通过调整麦汁浓度控制啤酒中的酒精含量，D正确。 6.(2024·北京东城高三期末)我国利用微生物发酵制作酱油的历史悠久，如图是通过发酵制作酱油的流程示意图，相关叙述错误的是(　　) A.制曲过程中小麦、大豆可为米曲霉提供碳源和氮源 B.为利于发酵的进行，应将大豆蒸熟后趁热立即加入米曲霉 C.米曲霉分泌的蛋白酶将蛋白质分解为肽或氨基酸 D.发酵过程中加盐不仅可以调味还可以抑制杂菌的生长 答案：B 解析：小麦含有丰富的淀粉、大豆含有丰富的蛋白质，制曲过程中小麦、大豆可为米曲霉提供碳源和氮源，A正确；为利于发酵的进行，应将大豆蒸熟，待冷却后再加入米曲霉，防止高温条件下米曲霉死亡，B错误；发酵过程中，米曲霉合成和分泌蛋白酶，蛋白酶将蛋白质分解为肽或氨基酸，C正确；抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，在发酵池中添加食盐不仅能抑制杂菌的生长，还能调节酱油的风味，D正确。 7.(2024·湖南长沙高三一模)味精是一种重要的调味品。它可由谷氨酸棒状杆菌发酵得到的谷氨酸，再经过一系列处理制成。下列叙述错误的是(　　) A.发酵之前，需要对谷氨酸棒状杆菌进行扩大培养 B.发酵过程中，将pH维持在酸性条件不利于谷氨酸的积累 C.可从谷氨酸棒状杆菌细胞中提取单细胞蛋白制成微生物饲料 D.发酵过程中，应随时检测培养液中谷氨酸棒状杆菌数量、谷氨酸浓度等，了解发酵进程 答案：C 解析：发酵之前，需要对谷氨酸棒状杆菌进行扩大培养，A正确。谷氨酸发酵过程中，将培养液pH维持在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺；将培养液pH维持在中性和弱碱性条件会积累谷氨酸，B正确。单细胞蛋白是指利用发酵工程获得的大量的微生物菌体。单细胞蛋白并非从微生物中提取获得，C错误。发酵过程中，应随时检测发酵罐内的培养液中谷氨酸棒状杆菌数量、谷氨酸浓度等，以了解发酵进程，D正确。 8.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，研究团队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.水稻、小麦的秸秆中富含纤维素，可为产氢细菌提供碳源和氮源 B.鉴定该细菌是否为纤维素分解菌，可在含纤维素的培养基中加入刚果红试剂 C.底物浓度、温度、pH等是影响发酵产氢量的重要因素 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 答案：A 解析：纤维素的组成元素为C、H、O，可以为产氢细菌提供碳源，无法提供氮源，A错误；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，可在含纤维素的培养基中加入刚果红试剂，B正确；温度、pH会影响酶活性，底物作为发酵的原料，因此底物浓度、温度、pH等是影响发酵产氢量的重要因素，C正确；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，D正确。 (9－13题，每小题4分，共20分) 9.(2025·山东泰安模拟)我国科技工作者发明“二步发酵法”生产维生素C的工艺是世界首创。第一步发酵用醋酸杆菌合成分泌维生素C前体，第二步发酵用氧化葡萄糖酸杆菌(“小菌”)和假单胞杆菌(“大菌”)混合菌种作为伴生菌，能促进产酸菌生长和产酸。如图为二步发酵法的生产流程。下列说法正确的是(　　) A.可以利用平板划线法纯化混菌发酵法所需的目的菌 B.单独筛选高效的产酸菌和伴生菌即可用于混菌发酵 C.伴生菌与产酸菌二者互利共生，不存在种间竞争 D.生产过程采用混菌发酵法不需要严格的无菌操作 答案：A 解析：平板划线法可用于分离、纯化菌种，A正确；产酸菌和伴生菌应共同进行筛选，才能获得最佳的生产维生素C的菌种，单独筛选出的高效的产酸菌和伴生菌不一定适配，B错误；伴生菌与产酸菌会共同竞争空间等资源，二者存在种间竞争，C错误；采用混菌发酵法时，为抑制其他杂菌的生长，需要进行严格的无菌操作，D错误。 10.(2024·辽宁本溪一模)碱性果胶酶是一种生物酶制剂，可用于纺织纤维的脱胶预处理和煮练助剂。芽孢杆菌能分泌大量的碱性果胶酶，但分泌的物质中含有损伤纤维的内源性纤维素酶。毕赤酵母具有高表达的启动子，且不产生对纤维有损伤的酶，常作为碱性果胶酶的表达系统被应用。下列叙述错误的是(　　) A.发酵结束后进行离心，从沉淀物中提取、分离产品 B.改造的菌种必须经过扩大培养才能向发酵罐中接种 C.发酵时要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件 D.发酵用的菌种可为导入碱性果胶酶基因的毕赤酵母 答案：A 解析：发酵产物为碱性果胶酶，发酵结束后进行离心，从上清液中提取、分离产品，A错误；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，所以发酵时改造的菌种必须经过扩大培养才能向发酵罐中接种，B正确；环境因素会影响微生物的生长繁殖和代谢物的形成，所以发酵时要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，C正确；毕赤酵母具有高表达的启动子，且不产生对纤维有损伤的酶，常作为碱性果胶酶的表达系统被应用，因此发酵用的菌种可为导入碱性果胶酶基因的毕赤酵母，D正确。 11.(2025·济南高三模拟)《齐民要术》记载了《食经》中麦芽糖的制作方法：“取黍米一石，炊作黍，着盆中，蘖末一斗，搅和。一宿则得一斛五斗，煎成饴。”意思是将一石糯米煮成饭放在盆里，放上一斗麦芽碎末搅匀，把过一夜得到的一斛五斗溶液小火烧煮浓缩就得到饴糖。下列说法不正确的是(　　) A.用适宜浓度的赤霉素处理麦种可使其不发芽就能产生α-淀粉酶 B.黍中加蘖末和白酒酿制中加入曲种的主要目的都是完成糖化过程 C.将过夜得到的溶液蒸煮、冷却后接种酵母菌进行后发酵可制作啤酒 D.以制糖的废液为原料加入酵母菌进行发酵可获得单细胞蛋白 答案：C 解析：赤霉素可以促进α-淀粉酶的合成，用适宜浓度的赤霉素处理麦种可使其不发芽就能产生α-淀粉酶，进而促进淀粉的水解，A正确；由题意可知，蘖末指的是麦芽碎末，麦芽碎末中有淀粉酶，从而使糯米中的淀粉水解，白酒酿制中加曲种主要是使淀粉水解，同样可以促进糖化的发生，B正确；将过夜得到的溶液蒸煮、冷却后接种酵母菌进行发酵可制作啤酒，C错误；酵母菌可利用废液中的糖类大量繁殖，经过滤、沉淀等方法获取酵母菌菌体，即单细胞蛋白，D正确。 12.(2025·内蒙古模拟预测)谷氨酸棒状杆菌生长的最适pH为7.0，通过以下代谢途径发酵生产L-谷氨酰胺。下列叙述正确的是(　　) A.提高谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合成酶的活性有利于提高L-谷氨酰胺产量 B.发酵初期控制pH为7.0，后调为5.6，不利于提高L-谷氨酰胺产量 C.通过显微镜观察，可以判断发酵过程中是否发生球状细菌污染 D.发酵结束后，采用过滤、沉淀的方法将菌体分离和干燥即可获得产品 答案：C 解析：由图可知，提高谷氨酸脱氢酶和谷氨酰胺合成酶的活性有利于提高L-谷氨酰胺产量，但谷氨酸合成酶会使L-谷氨酰胺再转化为L-谷氨酸，反而降低L-谷氨酰胺产量，A错误；谷氨酸棒状杆菌生长的最适pH为7.0，谷氨酰胺合成酶最适pH为5.6，因此发酵初期控制pH为7.0，有利于增加谷氨酸棒状杆菌的数量，后调为5.6，有利于提高谷氨酰胺合成酶的活性，进而提高L-谷氨酰胺产量，B错误；通过显微镜观察，可以观察到是否有球状细菌，能判断发酵过程中是否发生球状细菌污染，C正确；L-谷氨酰胺是细胞代谢物，对细胞代谢物可通过提取、分离和纯化措施来获得产品，D错误。 13.(2024·山东青岛高二期末)如图为酱油的制作流程，其中米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油所需的蛋白酶、脂肪酶等，该过程需要提供营养物质、通入空气。下列说法正确的是(　　) A.大豆、小麦和麦麸都要蒸煮的目的是为了破坏酶的活性 B.发酵罐发酵需要将罐内的pH控制在中性或弱碱性条件下 C.发酵罐发酵类型为有氧发酵，而发酵池发酵为无氧发酵 D.米曲霉在发酵罐内发酵的过程主要为产生大量酱油 答案：C 解析：大豆、小麦和麦麸等原料中含有蛋白质、糖类和脂肪等营养物质，相当于培养基，在制作酱油时需要经蒸煮和适当配比处理，其目的是灭菌和调整营养配比，从而满足微生物对营养物质的需求，A错误；发酵罐发酵需要米曲霉，培养霉菌时，一般需要将培养基调至酸性，B错误；发酵罐发酵主要是米曲霉起作用，类型为有氧发酵，而发酵池发酵是乳酸菌和酵母菌起作用，为无氧发酵，C正确；米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油所需的蛋白酶、脂肪酶等，该过程需要提供营养物质、通入空气，D错误。 14.(12分)(2024·湖南长沙高三期末)利用现代生物技术处理农作物秸秆及其附属物，以获得更大的经济效益和社会效益。回答下列问题： (1)玉米秸秆中的纤维素能被土壤中的纤维素分解菌分解，这是因为纤维素分解菌能够产生　　　　。分离纤维素分解菌的培养基叫作选择培养基，培养基中的碳源为　　　　。 (2)为了获得纤维素分解菌，可以把滤纸埋在土壤中，经过一段时间后，再从腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。原因是　　　　　　　　　　　　　。 (3)玉米棒脱粒后的玉米芯含较多的木聚糖，利用从土壤中筛选出来的菌株H发酵，能使木聚糖转化为木寡糖等高附加值低聚糖，发酵设备如下图所示： ①为了得到使木聚糖转化为木寡糖等高附加值低聚糖的性状优良的菌种，可以从土壤中直接筛选，也可以通过　　　　　　　　获得。从土壤中获得目的菌后，为进一步纯化目的菌并计数可将稀释度合适的、含有目的菌的土壤溶液，利用　　　　　　　 　　法接种到培养基上，以获得单个菌落。 ②为了获得更多的发酵产品，需要进一步优化提升发酵设备性能，可将该发酵设备改造后连接计算机系统，以对发酵过程中的　　　　　　　　　　　　(至少答两点)等条件进行监测和控制，还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 ③生产过程中，以一定的速度在加料口不断添加新的培养基，同时又以同样速度在出料口放出旧的培养基，可大大提高生产效率，原因是　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　(答两点)。 答案：(1)纤维素酶　纤维素　(2)人为创造适合纤维素分解菌生存的环境，腐烂的滤纸上可能密布纤维素分解菌　(3)①诱变育种或基因工程育种　稀释涂布平板　②温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等　③保证微生物对营养物质的需求；防止代谢物对菌株H造成危害 解析：(1)酶具有专一性，能使纤维素分解的酶是纤维素酶。纤维素分解菌能分解纤维素，所以，分离纤维素分解菌的培养基中的碳源是纤维素。(2)滤纸的主要成分是纤维素，滤纸的腐烂主要是纤维素分解菌的作用。经过一段时间后，再从腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。原因是人为创造适合纤维素分解菌生存的环境，腐烂的滤纸上可能密布纤维素分解菌。(3)①性状优良的菌种可以从自然界筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。获得单菌落并计数应采用稀释涂布平板法。②利用计算机系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制。③微生物代谢不断消耗营养物质，同时产生的代谢物可改变发酵环境，如pH的变化，有的代谢物对微生物有害，如有毒物质的产生。因此，生产过程中，以一定的速度在加料口不断添加新的培养基，同时又以同样速度在出料口放出旧的培养基，可大大提高生产效率，原因是保证微生物对营养物质的需求；防止代谢物对菌株H造成危害。 15.(12分)(2025·广东湛江高三调研)花生的根系在生长过程中，会分泌苯甲酸、苯乙酮等物质以抑制某些病菌和其他植物的生长。同一片土地多年连续种植花生会导致这些有毒物质不断积累，造成花生产量下降。某大学采用“采集根际土壤→选择培养→分离、纯化培养→菌种鉴定”途径筛选出将苯甲酸降解为无毒小分子(CO2和H2O等)的根际菌。请回答下列相关问题： (1)花生根系分泌的苯甲酸等物质属于其　　　　(填“初生”或“次生”)代谢物。从多年连续种植花生的土壤中寻找降解苯甲酸的根际菌的原因是　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　。 (2)为确保能够分离得到分解苯甲酸的微生物，常将土壤稀释液先进行选择培养，该培养基的碳源要求为　　　　　　　　　　　　。分离、纯化培养的具体操作如下图，若每次稀释都是10倍稀释，则图中的a为　　　　；图中共将1 g土壤稀释了　　 　　　倍。 (3)获得的菌种经鉴定后可通过发酵工程大量增殖，发酵结束后，可通过　　　　方法将菌体分离，但筛选得到的菌种往往不能直接推广应用，因为还需考虑　　　　　　　 　　　　　　　(写出一点)。 答案：(1)次生　降解苯甲酸的根际菌大多分布在富含苯甲酸的环境中，多年连续种植花生的土壤中苯甲酸含量相对较高　(2)以苯甲酸为唯一碳源　1.8　104　(3)过滤、沉淀(写出一点即可)　能否在环境中大量生长繁殖、是否具有广谱降解的特性(或是否能降解除苯甲酸以外的苯乙酮等物质)(合理即可) 解析：(1)因为苯甲酸等物质是其生存非必需的物质，所以属于次生代谢物。降解苯甲酸的根际菌大多分布在富含苯甲酸的环境中，多年连续种植花生的土壤中苯甲酸含量相对较高，因此从这种土壤中获得降解苯甲酸的微生物的几率要高于普通环境。(2)为确保能够分离得到能降解苯甲酸的微生物，常将土壤稀释液先进行选择培养，该培养基应以苯甲酸为唯一碳源，其他营养物质适宜。分离、纯化培养时，采用稀释涂布平板法接种，先进行依次等比稀释，如果每次稀释10倍，则取0.2 mL菌液需要添加1.8 mL无菌水，图中一共稀释了4次，因此总共稀释了104倍。(3)获得的菌种可通过发酵工程大量增殖，并通过过滤、沉淀等方式将微生物本身分离出来。得到的苯甲酸降解菌能否降解除苯甲酸以外的苯乙酮、丙三醇等物质，能否适应土壤环境等问题均是在推广前要考虑的问题。 学科网（北京）股份有限公司 $