第1章 第3节 发酵工程及其应用-【优学精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程教用课件（人教版 多选版）

该高中生物学课件围绕发酵工程的基本环节与应用展开，从传统发酵技术切入，衔接微生物培养知识，通过“选育菌种—扩大培养—发酵调控—分离提纯”的流程支架，帮助学生构建从基础原理到实际应用的知识体系。 其亮点在于以科学思维为核心，通过概念辨析（如菌种来源、发酵条件控制）和重难探究（如啤酒生产流程分析）培养学生分析综合能力，结合CO₂资源化利用等实例渗透态度责任，助力学生形成结构与功能观。教师可借助即学即练和限时作业提升教学效率，学生能在实例分析中深化对发酵工程应用价值的理解。

第3节　发酵工程及其应用 学习目标 1.基于发酵工程的基本环节和应用实例，阐明发酵工程的概念。 2.运用分析与综合的科学思维，概述从传统发酵到现代发酵工程的发展历 程，认同发酵工程的发展离不开科技进步。 3.基于发酵工程在农业、食品工业、医药工业、工业生产上的应用实例， 阐明发酵工程的特点和应用价值。 目 录 CONTENTS 知识点一　发酵工程的基本环节 知识点二　发酵工程的应用 背诵记忆 随堂热练 课时作业 知识点一　发酵工程的基本环节 目 录 1. 发酵工程：发酵工程是指利用微生物的 ，通过 ⁠ 技术，规模化生产对人类有用的产品。 特定功能　 现代工 程　 生物学·选择性必修3 目 录 2. 发酵工程的基本环节 生物学·选择性必修3 目 录 3. 发酵装置 生物学·选择性必修3 目 录 【微思考】　需要控制发酵条件的原因：环境条件不仅会影响 ⁠ ，而且会影响 ⁠。 微生物的 生长繁殖　 微生物代谢物的形成　 生物学·选择性必修3 目 录 （1）发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。 （　×　） 提示：发酵工程的菌种也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。 （2）发酵工程的中心环节是对微生物细胞本身或其代谢物进行分离、提 纯。 （　×　） （3）发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。 （　×　） 提示：培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 （4）现代发酵工程中所用的菌种大多是复合菌种以提高生产效率。（　） 提示：现代发酵工程中使用的菌种大多是单一菌种，而不是复合菌种。 × × × × （5）扩大培养的主要目的是获得数量足够多的菌种。 （　√　） √ 生物学·选择性必修3 目 录 探究｜分析发酵工程基本环节 请结合教材P23“思考·讨论”，回答下列问题。 （1）微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑的因素：能 在低成本的 上生长，且大量高效地合成产物；发酵条件如 ⁠ 、 、 等易控制；遗传性能稳定；抗噬菌体及杂菌污 染能力强等。 （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，同时及时添加必要的营养组分。 培养基　 温 度　 pH　 溶解氧　 生物学·选择性必修3 目 录 （3）在产物分离和提纯方面，与传统发酵技术相比，发酵工程的改进之 处：传统发酵技术获得的产物一般不是单一组分，而是 ⁠ ，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理。在发酵工程中，如果 发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用 ⁠等 方法将菌体从发酵液中分离出来。如果产品是代谢物，可采用 ⁠ 等方法进行提取。 成分复杂的混合 物　 过滤、沉淀　 蒸馏、萃 取、离子交换　 生物学·选择性必修3 目 录 （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。 生物学·选择性必修3 目 录 1. 选择发酵工程用的菌种时需要考虑的因素 （1）原料廉价、生产迅速、目的产物产量高。 （2）易于控制培养条件，酶活性高，发酵周期较短。 （3）抗杂菌和噬菌体的能力强。 （4）菌种遗传性能稳定，不易变异和退化，不产生任何有害的生物活性物 质和毒素，保证安全生产。 2. 扩大培养：在进行接种前，要对菌种进行扩大培养。 （1）目的：增加菌种的数量，缩短生产周期。 （2）方法：将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。 生物学·选择性必修3 目 录 3. 影响发酵过程的因素 （1）温度：①温度影响酶活性；②温度影响生物合成的途径；③温度影响 发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收等。 （2）pH：①pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况；②pH影响 培养基中营养物质的分解等。 （3）溶解氧：氧的供应对需氧发酵来说，是一个关键因素。必须向发酵液 中连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，这样可以提高氧在发酵液中 的溶解度。 （4）营养物质的浓度：发酵液中各种营养物质的浓度，特别是碳氮比、无 机盐和维生素的浓度，会直接影响菌体的生长和代谢物的积累。 生物学·选择性必修3 目 录 1. （教材P22“图1－9”改编）如图是微生物工业发酵的基本流程，下列有关叙述错误的是（　　） A. 过程①是发酵工业的前提条件，选育过程中要尽量减少菌种的传代次数 B. 过程②需要进行多次，这样可以缩短菌种在发酵罐内的发酵时间 C. 过程③所配制的培养基与实验室培养目的菌种所用的培养基一致 D. 过程⑤是发酵的核心环节，控制该过程是保证发酵生产高效顺利进行的 重要措施 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析：　选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件，减少菌种的传 代次数能减小菌种发生自发突变的概率，A正确；在大规模的发酵生产 中，需要将选育出的优良菌种经过多次扩大培养，让它们达到一定数量再 进行接种，这样可以缩短菌种在发酵罐中发酵的时间，B正确；过程③所 配制的培养基与实验室培养目的菌种所用的培养基不一致，发酵工业所配 制的培养基来源充足且廉价，被转化的效率高，C错误；发酵罐内发酵是 发酵的核心环节，控制发酵过程是保证发酵生产高效顺利进行的重要措 施，D正确。 生物学·选择性必修3 目 录 2. （教材P22“图1－9”改编）科学家以 糖蜜（含较多蔗糖）为原料，运用合成生 物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，在实 验室发酵生产PHA（聚羟基脂肪酸酯）等 新型高附加值可降解材料。下列相关说法 错误的是（　　） A. 发酵工程一般包括菌种选育等多个步骤，其中心环节是发酵罐内发酵 B. 为在一定程度上避免杂菌污染，可适当降低发酵液中盐的浓度 C. 菌株H还能分泌蛋白酶、脂肪酶等分解餐厨垃圾来生成PHA D. 可在发酵结束之后，采用过滤和沉淀等方法将菌株H从发酵液中分离出来 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析：　发酵工程一般包括菌种选育等多个步骤，发酵工程的中心环节 是发酵罐内发酵，A正确；嗜盐单胞菌需要一定的盐浓度，其他微生物则 不能在较高的盐浓度下生长，故提高发酵液中盐的浓度，一定程度上可以 避免杂菌污染，B错误；酶具有专一性，发酵罐中有糖蜜或餐厨垃圾，含 有蛋白质和脂肪等物质，故菌株H还能分泌蛋白酶、脂肪酶等分解餐厨垃 圾来生成PHA，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，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正确。 生物学·选择性必修3 目 录 知识点二　发酵工程的应用 目 录 1. 发酵工程的特点 （1） ⁠。 （2）原料来源丰富且价格低廉。 （3） ⁠。 （4）废弃物对环境的污染小和容易处理。 2. 在食品工业上的应用 （1）生产传统的 ⁠。 ①优点：产品的 明显提高。 生产条件温和　 产物专一　 发酵产品　 产量和质量　 生物学·选择性必修3 目 录 a.利用产生蛋白酶的霉菌（如黑曲霉），将大豆中的蛋白质分解成小分子 的 和 ，然后经淋洗、调制成酱油产品。 肽　 氨基酸　 ②实例： 生物学·选择性必修3 目 录 b.啤酒的工业化生产流程： 生物学·选择性必修3 目 录 （2）生产各种各样的食品添加剂：酸度调节剂、 、着色 剂、 、防腐剂等。 （3）生产 ：在食品工业中，经常用到一些酶制剂，如α-淀粉 酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。 增味剂　 增稠剂　 酶制剂　 生物学·选择性必修3 目 录 3. 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）基因工程与 相结合生产所需要的产品。 多种氨基酸　 免疫调节 剂　 发酵技术　 生物学·选择性必修3 目 录 4. 在农牧业上的应用 （1）生产微生物肥料。微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的 ⁠ 等来增进土壤肥力，改良土壤结构。 （2）生产微生物农药。微生物农药是利用 ⁠来防治病 虫害的。 （3）生产微生物饲料。通过发酵获得了大量的微生物菌体，即 ⁠ ，并制作成微生物饲料。 提醒：单细胞蛋白就是微生物菌体本身，并不只是组成微生物的蛋白质。 有 机酸、生物活性物质　 微生物或其代谢物　 单细胞蛋 白　 生物学·选择性必修3 目 录 5. 在其他方面的应用 （1）利用纤维废料发酵生产 、 等能源物质已取得成功。 2022年，我国科学家通过电催化结合发酵的方式，用CO2合成了 ⁠ 和 。像这样的CO2资源化利用，将助力我国实现 ⁠ 、 ⁠。 （2）自然界中还存在着一定数量的 微生物，其中一些已应用于生 产实践。例如，嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产 ，嗜低温菌有助 于提高 产品的产量。 （3）发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决 ⁠ 等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。 酒精　 乙烯　 葡萄 糖　 脂肪酸　 碳达 峰　 碳中和　 极端　 洗涤剂　 热敏性　 粮食、环 境、健康和能源　 生物学·选择性必修3 目 录 （1）微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。 （　√　） （2）单细胞蛋白是通过发酵产生的大量的微生物分泌蛋白。 （　×　） 提示：单细胞蛋白就是微生物菌体。 （3）发酵工程一般用半固体培养基。 （　×　） 提示：发酵工程一般用液体培养基。 √ × × 生物学·选择性必修3 目 录 1. 请结合教材P24～25“思考·讨论”，回答下列问题。 （1）与传统的手工发酵相比，在下面啤酒的发酵生产过程中，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。 生物学·选择性必修3 目 录 （2）现在市面上流行一种“精酿”啤酒，它的制作工艺与普通啤酒有所不 同，如一般不添加食品添加剂、不进行过滤和消毒处理等。有人认为饮用 “精酿”啤酒比饮用“工业”啤酒更健康，你怎么看待这个问题？“精 酿”啤酒是小规模酿造产品，发酵时间长、产量低和价格高，却依然有着 市场需求，我们如何辩证地看待大规模生产与小规模制作？ 提示：应该辩证地看待这一产品。一方面，这类产品具有多样化的特 点，能够满足一些人对独特口感的需求，或者满足一些人的时尚追求。另一方面，这类产品是手工作坊式生产的，存在啤酒品质不稳定、价格昂贵的问题。 生物学·选择性必修3 目 录 2. 资料　 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。 （1）与化工生产相比，为什么发酵工程的生产条件比较温和？ 提示：发酵是利用微生物的代谢将原料进行转化，而微生物细胞代谢是在 常温常压条件下进行的，因此发酵工程的生产条件比较温和。 （2）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工业化生产青霉素 提示：①②③。生产单细胞蛋白饲料、利用工程菌生产胰岛素、工业化生 产青霉素均需要利用发酵工程技术。 生物学·选择性必修3 目 录 1. 发酵工程生产的相关产品及所用的微生物 生物学·选择性必修3 目 录 2. “精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别 生物学·选择性必修3 目 录 1. （教材P22“图1－9”改编）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。下列相关表述正确的是（　　） 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、酶及菌体本身 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 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析：　发酵工程与传统发酵技术都是利用微生物进行发酵的，A错误； 营养成分、温度、pH和溶解氧等发酵条件变化均可能影响微生物的生存、 繁殖和代谢途径，C错误；通过发酵工程可以获得微生物菌体，即单细胞 蛋白，用单细胞蛋白可以制成微生物饲料，D错误。 生物学·选择性必修3 目 录 2. （2025·四川乐山一中月考）啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用 赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分 子。下列说法错误的是（　　） A. 啤酒生产的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段 B. 用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目的是促进α-淀粉酶合成 C. 在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种 D. 在整个发酵过程中，要始终保持严格的无菌、厌氧环境 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　啤酒生产的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段，酵母菌的 繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。主发酵结束 后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后 发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒，A正确；用赤霉素溶液浸泡大麦 种子，目的是促进 α-淀粉酶合成，促进种子萌发，B正确；大麦进行糖化 后需要煮沸冷却，煮沸可终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌，冷却可防 止在接种酵母菌时杀死酵母菌种，C正确；酵母菌是兼性厌氧微生物，在 整个发酵过程中，要先通气使酵母菌大量繁殖，然后保持严格的无菌、厌 氧环境，使其进行无氧呼吸及发酵产生酒精，D错误。 生物学·选择性必修3 目 录 课堂小结 生物学·选择性必修3 目 录 随堂热练 目 录 1. （2025·贵州六盘水期末）发酵工程在工业生产上得到广泛的应用，如 图是发酵工程生产产品的流程简图。下列叙述错误的是（　　） A. 若生产人胰岛素的工程菌是通过①获得的，则①是基因工程 B. 在生产实践中，培养基的配方需要经过反复试验才能确定 C. 发酵工程的中心环节是④，需严格控制温度、pH等条件 D. 若⑥是微生物本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析：　从自然界中分离菌体的方法有基因工程、诱变育种等，若生产 人生长激素的工程菌是通过①获得的，则①是基因工程，A正确；微生物 培养需要适宜的条件，在生产实践中，培养基的配方需要经过反复试验才 能确定，B正确；发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，而④是接种，C错 误；发酵工程生产的产品有两类：一类是菌体的代谢物，另一类是菌体本 身，若⑥是微生物本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离，D正确。 生物学·选择性必修3 目 录 2. （2025·江苏泰州期末）下列有关发酵工程表述正确的是（　　） A. 该工程的中心环节是菌种的选育 B. 绝大多数酶制剂是由该技术生产 C. 可从微生物细胞中提取单细胞蛋白 D. 条件变化不影响微生物的代谢途径 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　发酵工程的内容包括选育菌种、扩大培养、培养基的配制、灭 菌、接种、发酵罐内发酵、产品的分离、提纯（生物分离工程）等方面， 发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，A错误；一些酶制剂，如α-淀粉 酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶 和脂肪酶，这些酶制剂除少数由动植物 生产外，绝大多数也是通过发酵工程生产的，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，而并非微生物的代谢物，故不需要 提取，C错误；在发酵工程的发酵环节中，发酵条件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，D错误。 生物学·选择性必修3 目 录 3. （2025·福建柘荣一中月考）如图是利用发酵技术获得产品的过程图， ①、②都表示这一过程中的步骤或者操作，根据该图以及学过的相关知识 回答问题： 生物学·选择性必修3 目 录 （1）写出数字标号处的操作：① 。其中②的目的是防止发酵 过程中混入 ，进而影响生产的效率，甚至导致发酵失败。 解析： 分析流程图可知，图中①是将选育的菌种扩大培养，目的是增 加菌种数量，②为灭菌，灭菌是为了防止杂菌污染，避免发酵过程中混入 杂菌，进而影响生产的效率，甚至导致发酵失败。 （2）配制培养基时，一般要保证培养基中具有几类基本成分，分别是碳 源、氮源、水、 ⁠。 解析： 培养基的基本成分是水、无机盐、碳源、氮源，此外还可根据 微生物的特殊需求加入生长因子等。 扩大培养 杂菌 无机盐 生物学·选择性必修3 目 录 （3）在发酵过程中，我们要不间断地监测发酵罐中的情况，了解发酵进 程，必要时要添加营养物质，同时要严格控制发酵条件，如温度、 pH、 等，因为环境条件的改变，不仅影响菌种的生长繁殖，而 且可能会影响 的形成。 解析： 在发酵过程中，要严格控制发酵条件，如温度、pH、溶解氧等，以确保发酵过程的顺利进行；由于环境条件的改变，不仅影响菌种的生长繁殖，而且可能会影响菌种代谢物，如谷氨酸发酵中，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。 溶解氧 菌种代谢物 生物学·选择性必修3 目 录 （4）为了进一步保持发酵液的无菌环境，我们在培养基中加入了青霉素， 则该培养基不能用来培养 （填“细菌”或“真菌”）类微生物。 而且要注意在最后处理发酵液的时候，不能将发酵液直接排到自然水体， 其原因是：①发酵液中富含有机物，可能会导致水体富营养化而出现水华 等；②发酵液中加入的青霉素可能会导致自然界的细菌出现 ⁠种 群，对人类的健康不利。 细菌 耐药性 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 青霉素是一类抗生素，能够杀灭细菌，但不能杀灭真菌，故添 加青霉素的培养基不能用于培养细菌类微生物；在最后处理发酵液的时 候，不能将发酵液直接排到自然水体，其原因是发酵液中富含有机物，可 能会导致水体富营养化而出现水华等，此外青霉素可能会导致自然界的细 菌出现耐药性种群，对人类的健康不利。 生物学·选择性必修3 目 录 背诵记忆 目 录 一、概念梳理必记 1. 发酵工程：利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术，规模化生产 人类需要的产品的技术。 2. 性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因 工程育种获得。 3. 发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。发酵工程的中心环节是发酵罐 内发酵。 生物学·选择性必修3 目 录 4. 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，即可得到产品；如果发酵产品是代谢物，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。 5. 发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及微生物菌体。 生物学·选择性必修3 目 录 二、长句表达必明 1. 与传统的化学农药不同，微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病 虫害的。 2. 青霉素发酵是高耗氧过程，如何能够保证在发酵过程中给微生物持续高 效地供氧呢？（提示：血红蛋白具有携带O2的能力） 可以用基因工程的方法，将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对 氧的吸收和利用率。 生物学·选择性必修3 目 录 3. 啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程如图 所示。 （1）其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分 糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。主发酵结束后，发酵液还 不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才 能形成澄清、成熟的啤酒。 （2）焙烤阶段的目的是加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活；糖化阶段的目 的是使淀粉分解，形成糖浆；蒸煮、冷却、加啤酒花的目的是产生风味组 分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。 生物学·选择性必修3 目 录 课时作业 目 录 知识点一　发酵工程的基本环节 1. （2025·北京西城期末）单细胞蛋白即微生物菌体，是一种新型的蛋白 质来源，利用发酵工程能提高其产量和品质。下列工艺流程中不合理的是 （　　） A. 可通过诱变育种等手段获得优良菌种 B. 培养基和发酵设备均需高温消毒 C. 发酵过程需控制合适的温度和pH D. 采用过滤、沉淀、干燥等方法获得菌体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析：　诱变育种可以通过物理、化学等因素诱导微生物发生基因突 变，从而有可能获得优良菌种，提高单细胞蛋白的产量和品质，该做法合 理，A正确；培养基和发酵设备应该进行灭菌处理，而不是高温消毒，消 毒一般只能杀死部分微生物，不能彻底杀灭包括芽孢和孢子在内的所有微 生物，灭菌能更彻底灭杀微生物，保证发酵过程不受杂菌污染，B错误； 不同的微生物发酵需要适宜的温度和pH环境，控制合适的温度和pH有利于 微生物的生长和代谢，从而提高单细胞蛋白的产量和品质，该做法合理， C正确；采用过滤、沉淀、干燥等方法可以将发酵后的微生物菌体从发酵 液等体系中分离出来并进行干燥处理，从而获得单细胞蛋白，该做法合 理，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 2. （2025·湖南长沙期末）谷氨酸棒状杆菌的发酵过程中会生成大量的谷 氨酸，谷氨酸经加工可制成味精，如图是利用玉米淀粉作为材料制备谷氨 酸的流程图。下列叙述错误的是（　　） A. 维生素B能为发酵菌提供特殊的营养物质 B. 培养谷氨酸棒状杆菌和其他所有微生物时均需要添加维生素B C. 谷氨酸棒状杆菌培养时搅拌可以增加溶解氧、促进营养物质与菌体接触 D. 在发酵罐内发酵需要严格控制溶解氧、温度和pH等条件 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　糖液中的糖为发酵菌提供碳源，尿素提供氮源，另外，还有水 和无机盐，因此，维生素B为发酵菌的生长提供特殊的营养物质，A正确； 能合成维生素B的微生物，其培养基中不需要添加维生素B，B错误；谷氨 酸棒状杆菌培养时搅拌一方面可以增加溶解氧，另一方面还能促进营养物 质与菌体接触，有利于发酵的进行，C正确；在发酵罐内发酵需要严格控 制溶解氧、温度和pH等条件，以利于发酵全过程处于最佳状态，保证所需 代谢物的生产，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 3. （2025·江苏盐城开学考试）青霉 素是临床上广泛应用的一种抗生素。 利用发酵工程生产青霉素的流程如 图所示，图中①～⑤代表相应过程。 下列叙述错误的是（　　） A. 接种前的过程①、②都属于扩大培养环节 B. 发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种 C. 过程③可选择干热灭菌法对培养基进行灭菌 D. 过程④可用过滤、沉淀的方法将菌体分离干燥 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　图中的过程①、②都属于扩大培养，该过程需要进行培养液 的更换，这样有利于增加菌种的数量，A正确；过程③是配制培养基， 需要利用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，以防止培养基中掺杂其他微生 物，不能利用干热灭菌法灭菌，C错误；过程④是获得菌种，即微生物 本身，常采用过滤和沉淀等方法将菌体分离和干燥，分离出的菌种可 以再使用，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 知识点二　发酵工程的应用 4. 发酵工程与农业、食品工业、医药工业等领域有着密切的联系。下列关 于发酵工程的叙述，正确的是（　　） A. 发酵工程具有原料来源丰富、产物混杂、废弃物对环境污染小等特点 B. 利用乳酸菌、霉菌等发酵工业化生产啤酒可提高产品产量和质量 C. 用嗜热菌、嗜盐菌发酵生产洗涤剂可提高产品的耐热性和耐盐性 D. 从纤维素分解菌发酵纤维素的水解液中提取发酵产物获得单细胞蛋白 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　发酵工程具有原料来源丰富、产物专一、废弃物对环境污染小 等特点，A错误；利用酵母菌发酵工业化生产啤酒可提高产品的产量和质 量，B错误；嗜热菌耐高温，嗜盐菌耐盐，用嗜热菌、嗜盐菌发酵生产洗 涤剂可提高产品的耐热性和耐盐性，C正确；单细胞蛋白是指纤维素分解 菌菌体，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 5. （2025·辽宁鞍山期末）下列关于发酵工程及其应用的叙述，正确的是 （　　） A. 分离、提纯获得微生物细胞本身或其代谢物是发酵工程的中心环节 B. 利用发酵工程生产的微生物农药可以作为生物防治的重要手段 C. 发酵过程中不需要随时取样检测培养液中的微生物数目、产物浓度 D. 培养微生物的试剂和器具都要进行高压蒸汽灭菌 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，发酵罐培养的环境条件 会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物代谢物的形成，A错误；微生 物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的，其作为生物防治的重要 手段，将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用，B正确；发酵 过程中只在最初添加一次菌种，中途需随时取样检测培养液中的细菌数 目、产物浓度，以便了解发酵进程，同时还应严格控制温度、pH、溶解 氧、通气量与转速等条件，并及时添加必需的培养液组分以延长稳定期， 增加产量，C错误；接种室、接种箱等常用紫外线消毒法处理，接种环等 常用灼烧灭菌法处理，吸管、培养皿等常用干热灭菌法处理，培养基及多 种器材用高压蒸汽灭菌法处理，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 6. 微生物的发酵可以为人类提供丰富的食品和食品添加剂，促进了丰富多 彩的饮食文化的形成。下列相关叙述正确的是（　　） A. 从自然界中筛选、通过诱变育种等获得优良菌种是发酵工程的中心环节 B. 发酵罐中微生物的生长繁殖速度、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关 C. 通过发酵工程生产的苏云金杆菌可以制成微生物农药，这属于化学防治 手段 D. 利用谷氨酸棒状杆菌生产味精时，需采用过滤等方法将菌体分离、干燥 以获得产品 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　在发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，A错误；搅拌可增加发 酵液中的溶氧量，使菌体与发酵液中的营养物质充分接触，故发酵罐中微 生物的生长繁殖速度、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关，B正确；通 过发酵工程生产的苏云金杆菌可以制成微生物农药，用来防治多种农林虫 害，这属于生物防治手段，C错误；利用谷氨酸棒状杆菌生产味精时，发 酵产品是谷氨酸棒状杆菌产生的谷氨酸，而不是微生物细胞本身，故可根 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 7. （2025·江苏泰州期末）如图为啤酒生产过程的简要流程。下列叙述错 误的是（　　） A. 过程①需要适宜的温度、水等条件以便于产生淀粉酶 B. 过程②焙烤是利用高温杀死种子胚但不使淀粉酶失活 C. 过程③糖化是将淀粉分解形成糖浆以利于酵母菌利用 D. 过程④的发酵阶段要始终保持无氧环境以保障发酵效果 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 解析：　过程①需要适宜的温度、水等条件，以便于产生淀粉酶，A 正确；焙烤可以去除种子的水分和停止酶的分解作用，它的目的是加 热杀死种子胚但不使淀粉酶失活，B正确；糖化可以将麦芽和非麦芽谷 物原料中的不溶性固形物（淀粉、蛋白质、核酸、植酸盐、半纤维素 等）通过麦芽中的各种水解酶作用，转化为可溶性的，并可以浸出一 定组成比例的浸出物，使淀粉分解形成糖浆，C正确；为了提高菌种数 量、缩短发酵时间，过程④的主发酵初期应提供氧气，酵母菌在有氧 条件下能快速繁殖，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 8. （2025·湖北宜昌开学考试）啤酒、味精和胰岛素的工业化生产比传统 发酵生产要复杂的多，需要通过发酵工程来实现。下列相关叙述错误的是 （　　） A. 利用酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可作为食品添加剂 B. 以大豆为主要原料，利用黑曲霉水解其中的蛋白质，经淋洗、调制成酱油 C. 青贮饲料中添加酵母菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用 后还能提高免疫力 D. 传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，发酵工程则以单一 菌种的液体发酵为主 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 解析：　用酵母菌等生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂，甚至制成 “人造肉”供人们直接食用，A正确；酱油产品的生产，以大豆为主要原 料，利用产生蛋白酶的霉菌（如黑曲霉）进行发酵，霉菌产生的蛋白酶和 肽酶将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后经淋洗、调制成 酱油产品，B正确；在青贮饲料中添加乳酸菌，通过乳酸菌的发酵，可以 提高饲料品质，使饲料保鲜，同时动物食用后还能提高动物免疫力，C错 误；发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代 谢转化为人类所需要的产物的过程，传统发酵以混合菌种的固体发酵及半 固体发酵为主，发酵工程则以单一菌种的液体发酵为主，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 9. （2025·河北邯郸联考）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，有利于提高L-谷氨酰胺产量 C. 通过光学显微镜观察，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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 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正确；虽然谷氨酸棒状杆菌呈杆状、而 球状细菌为球状，但通过光学显微镜观察，不能判断发酵过程中是否发生 球状细菌污染，可通过电镜观察或利用稀释涂布平板法，通过观察菌落特 征，判断是否发生球状细菌污染，C错误；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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 10. 〔多选〕（2025·河南驻马店期末）下列有关发酵及发酵工程的叙述， 不正确的是（　　） A. 酵母菌酿酒过程中产生的气泡和醋酸菌以酒精为底物的醋酸发酵中产生 的气泡一样多 B. 啤酒制作过程中，主发酵过程主要是为了促进酵母菌的大量繁殖，而后 发酵主要是为了使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精 C. 如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采取适当的提 取、分离和纯化措施来获得产品 D. 发酵工程的特点是生产条件温和、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 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　醋酸菌可将乙醇（酒精）转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸， 该过程不产生气体，即醋酸菌以酒精为底物的醋酸发酵中不产生气泡，A 错误。啤酒制作过程中，酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成 都是在主发酵阶段完成的；后发酵即在低温、密闭的条件下储存一段时 间，B错误。如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采取 过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品，C错误。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，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 11. （2025·吉林白山期末）啤酒是以麦芽、水为主要原料，加啤酒花（包 括啤酒花制品），经酵母菌发酵酿制而成的含有二氧化碳并可形成泡沫的 发酵酒，以大麦芽、啤酒花和水为主要原料发酵生产啤酒的流程如下，回 答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 （1）酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于 菌。 解析： 酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，符合这种特点的微生物 属于兼性厌氧菌。 （2）发酵工程一般包括选育菌种、 、配制培养基、灭菌、接 种、发酵罐内发酵、分离提纯产物等环节。酵母菌的繁殖、大部分糖的分 解都在 阶段完成。发酵过程中，杂菌产生微量副产物是啤酒 “上头”的原因之一，可采用 ⁠法获得纯净的酿酒微生 物，同时对活菌进行计数。 兼性厌氧 扩大培养 主发酵 稀释涂布平板 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 发酵工程的基本环节：选育菌种、扩大培养、配制培养基、灭 菌、接种、发酵罐内发酵、分离提纯产物等。啤酒制作过程分为主发酵和 后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都主要 在主发酵阶段完成。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密 闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。 获得纯净培养物的接种方法有平板划线法及稀释涂布平板法，若要获得纯 净的酿酒微生物，同时对活菌进行计数，可采用稀释涂布平板法接种。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 生物学·选择性必修3 目 录 （3）随着发酵技术的发展，酒的种类逐渐增多，桑葚玫瑰酒是以桑葚汁和 玫瑰为材料进行发酵而来的，具有桑葚和玫瑰的果香、花香，营养丰富。 如图为桑葚汁与玫瑰质量比对酒精度和感官评分（感官评分越高，品质越 好）的影响。由图可知，桑葚汁与玫瑰质量比对酒精度的影响 ⁠， 应选择桑葚汁与玫瑰质量比为 时进行酿制。 不大 4∶1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析：根据题意和图示分析可知，桑葚汁与玫瑰质量比对酒精度的影响不大，但对感官评分的影响较大，应选择桑葚汁与玫瑰质量比为4∶1时进行发酵。 生物学·选择性必修3 目 录 $