1.3发酵工程及其应用练习题2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

**基本信息** 聚焦发酵工程核心知识，通过基础认知、综合应用、实践探究三层设计，实现从概念理解到实验分析的递进，强化科学思维与探究实践素养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|发酵工程原理、菌种选育、发酵条件|选择题1-4题考查灭菌操作、碳源作用等基础概念，直接对应教材核心知识点| |综合应用|工艺流程分析、代谢调控、杂菌影响|选择题5-8题结合图表（如菌球体大小、细胞密度曲线）考查变量分析，填空题9-10题整合废弃液处理、浓醪发酵等生产情境| |实践探究|实验设计与结果分析|填空题11题围绕柠檬酸发酵全流程，考查培养基灭菌、pH调控等操作，强化实验方案设计与结果解读能力|

2026-2027学年高中生物人教版选择性必修三 1.3发酵工程及其应用 模拟练习题 一、选择题 1 . 下列关于发酵工程及其应用的叙述，错误的是（        ） A．酿造啤酒时可在消毒过程结束之后加入啤酒花来调节啤酒风味 B．高产青霉素菌株的选育可采用诱变育种、基因工程育种等方法 C．发酵罐的搅拌装置可使菌种与营养物质充分接触，也可用于提高发酵液溶氧量 D．谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸需要在氧气充足、中性或弱碱性条件下进行 2 . 我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉菌通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸，流程如下图。在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。下列关于柠檬酸的生产流程相关叙述错误的是（        ） A．淀粉水解糖为黑曲霉菌发酵提供碳源 B．通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累 C．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越快 D．可通过过滤、沉淀等方法分离发酵罐中的黑曲霉菌 3 . 下列关于传统发酵技术与发酵工程的说法，正确的是（        ） A．啤酒的工业化生产中焙烤的作用是通过加热使淀粉酶失活 B．发酵条件的变化会影响微生物的生长、繁殖和代谢途径等 C．提取发酵工程所得微生物菌体的单细胞蛋白可作为饲料添加剂 D．与传统发酵技术相比，发酵工程更复杂，通常使用的是混合菌种 4 . 有些单细胞藻类、酵母菌和细菌等微生物菌体干重中蛋白质含量可达到40%~80%，这些通过发酵获得的大量微生物菌体，即是单细胞蛋白，将其添加到饲料中可提高饲料蛋白质含量。下列叙述错误的是（　　） A．在发酵之前需要对菌种进行扩大培养 B．培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌 C．发酵生产的废弃液不可直接排放到外界环境中 D．发酵结束之后，采取适当的提取、分离、纯化等方法获得单细胞蛋白 5 . 利用发酵罐处理含食用油的废水时，可获得单细胞蛋白，实现污染物资源化。菌株A和菌株B为能高效降解油脂的细菌，研究人员将菌株A和菌株B分别接种到含有同种食用油废水的发酵罐中进行发酵处理，检测两菌株细胞密度和脂肪剩余量，结果如图所示。下列叙述错误的是（       ） A．食用油不仅作为碳源，还可能作为诱导物诱导菌株合成相关的脂肪酶 B．菌株A在0-40min主要生理活动可能是合成脂肪酶，导致虽消耗了油脂，但菌体数量未显著增加 C．图中菌株B的细胞密度最终高于菌株A，说明菌株B对环境的耐受力一定强于菌株A D．若要提取菌株B体内的脂肪酶用于体外催化，需破碎细胞并进行酶的分离纯化 6 . 某生物科技企业利用本地丰富的玉米资源，以谷氨酸棒状杆菌为菌种发酵生产L-谷氨酰胺。已知谷氨酸棒状杆菌生长的最适pH为7.0，其代谢途径如下： 下列叙述错误的是（        ） A．为了提高L-谷氨酰胺产量，应发酵初期控制pH为7.0，后调为5.6 B．为了提高L-谷氨酰胺产量，应提高谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合成酶的活性 C．通过稀释涂布平板法，能判断发酵过程中是否发生球状细菌污染 D．要获得产品，在发酵结束后需采取适当的提取，分离和纯化措施 7 . 某酱厂制作甜面酱的流程为：选料→蒸料→接种→制曲→恒温发酵→蒸煮→灌装。除米曲霉外，酵母菌、乳酸菌等多种微生物也参与发酵过程。下列说法错误的是（　　） A．制曲应在有氧条件下进行，以便于发酵过程所用微生物均迅速增殖 B．恒温发酵过程中，pH和溶解氧的改变会影响微生物代谢物的形成 C．蒸煮具有终止发酵和延长产品保存期的作用 D．酵母菌和乳酸菌在参与发酵的过程中存在竞争 8 . 味精的主要成分是谷氨酸钠。某生物工程企业开展谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸的工业化作业，其设计流程如图所示。下列叙述错误的是（        ） A．对菌种进行活化和扩大培养的目的是缩短发酵时间或提供足量的菌种 B．图中配制培养基时需将pH调至中性偏碱，且发酵罐中需保持此条件 C．发酵罐内发酵是生产谷氨酸的中心环节，要随时监测培养液的情况 D．若发酵过程中通入的空气中混有乳酸菌会使发酵液出现酸味 二、填空题 9.  中国科学家运用基因工程方法构建了一株耐高渗的嗜盐单胞菌H，以甘蔗榨糖后的废弃液（糖蜜）或餐厨垃圾为原料发酵生产代谢产物PHA。该工艺旨在实现废弃物资源化，提高甘蔗的整体利用价值。科研人员对该发酵工艺流程进行了优化研究，部分流程如图。请回答下列问题： (1)在发酵工程中，除基因工程育种外，__________和__________也是获得优良菌种的常用方法。 (2)发酵前，需对糖蜜原料进行稀释和调节pH等预处理。发酵过程中，科研人员需要定期取样检测菌体密度和产物浓度。采用__________对活菌进行计数时，其计数的原理是____________________________。 (3)该发酵系统在开放环境中无需进行严格灭菌，其核心原理是_________________。 (4)发酵结束后，可用____________________措施来获得PHA。实验中发现PHA产量未达预期，且发酵液中有少量乙醇产生，这说明_________________可能是后期发酵的影响因素。 10. 部分白酒厂的常见白酒酿造工艺流程可简化为图1.浓醪发酵是指在高浓度的原料中发酵，在规模化生产中，发酵原料浓度的提高能提高生产能力，并具有降低能耗、节约水资源等优点。研究者不断探索能进一步提高发酵原料浓度的发酵工艺，以实现真正意义上的“浓”醪发酵。 回答下列问题： (1)玉米是东北地区酿制白酒的常用原料，作为培养基的主料主要提供酵母菌所需的碳源。玉米经碾磨后，在“拌料”环节中，除加水外，还应加入一些其他类型的营养物质如______________、______________，以满足酵母菌的代谢需求，提高发酵效率。 (2)“蒸煮”可以改变淀粉分子结构，有利于淀粉的分解，此外，蒸煮还具有____的作用。 (3)“糖化”环节可以加入黑曲霉菌等菌种，也可以直接加入酶，该环节的目的是：______。 (4)发酵原料浓度升高提高了发酵难度，常导致酒精转化效率降低。研究者对此展开了模拟实验：对照组一次性添加27g/ml浓度的葡萄糖，实验组在酒精发酵的前24h内分批次每3h添加3g/ml浓度的葡萄糖，最终保持两组添加的葡萄糖量相等，定期抽样检测，测定各组葡萄糖、酒精浓度。实验数据如图2所示。 ①结果表明，在葡萄糖供应量相等的条件下，分批添加能提高发酵效率，使酒精产量提高。从培养基理化性质角度分析，一次性添加过多葡萄糖不利于酒精发酵原因可能与__________________________________有关。 ②为实现浓醪发酵并提高产量，研究者提出了优化发酵工艺环节的建议：将玉米粒研磨颗粒适当增大、将糖化环节与发酵环节合并为一个环节。根据上述实验结果分析，这些措施能________________________，从而在原料浓度高的情况下提高酒精产量。 11. 柠檬酸是食品、医药工业中广泛应用的酸度调节剂，工业上常用诱变选育的高产黑曲霉菌株，以红薯为原料通过深层发酵生产。某工厂柠檬酸发酵生产的工艺流程如图。回答下列问题： (1)PDA培养基的成分为马铃薯浸出粉、葡萄糖、琼脂、水，其中为黑曲霉提供碳源的物质是_______；制备PDA培养基时，常用的灭菌方法是_______。 (2)培养基A中加入的溴甲酚绿是一种酸碱指示剂，酸性条件下会变为黄色。利用培养基A进行初筛时，应挑选黄色圈直径与菌落直径比值_______（填“大”或“小”）的单菌落作为候选菌株。将初筛得到的候选菌株接种到液体培养基B中进行培养，目的是_______。 (3)发酵用的红薯，在蒸煮后加入α-淀粉酶糖化，目的是_______，糖化后还需将发酵培养基的pH调整为酸性，原因是_______。 (4)发酵罐内的发酵是柠檬酸发酵生产的中心环节。在发酵过程中，要及时添加必要的营养组分；要随时检测_______（答出2点），以了解发酵进程；还要严格控制_______（答出2点）等发酵条件。 答案 一、选择题 1. 答案：A A：啤酒花需在煮沸灭菌前加入，灭菌后加入无法除菌，易引入杂菌，错误。 B：诱变、基因工程均可改造菌种获得高产青霉素菌株，正确。 C：搅拌增加溶氧，同时让菌体与营养充分接触，正确。 D：产谷氨酸需充足氧气、中性弱碱环境，酸性易生成谷氨酰胺，正确。 2. 答案：C A：淀粉水解糖为黑曲霉提供碳源，正确。 B：通气搅拌提升溶氧，利于有氧发酵积累柠檬酸，正确。 C：菌球体过大，内部菌体供氧不足，产酸速率下降，并非越大越快，错误。 D：菌体为固体，可过滤沉淀分离，正确。 3. 答案：B A：焙烤目的是产生风味物质、麦芽糖化，不是让淀粉酶失活，错误。 B：温度、pH、溶氧等条件改变，会改变微生物生长、繁殖与代谢途径，正确。 C：单细胞蛋白是微生物菌体，不能直接提取菌体内部蛋白，错误。 D：发酵工程一般使用单一纯种，传统发酵多混合菌种，错误。 4. 答案：D A：发酵前扩大培养，获得足量菌种，正确。 B：培养基、设备严格灭菌，防止杂菌污染，正确。 C：发酵废液含有机物、微生物，直接排放污染水体，需处理，正确。 D：单细胞蛋白是微生物菌体，发酵结束直接分离菌体即可，无需破碎提取纯化，错误。 5. 答案：C A：油脂既是碳源，也可诱导微生物合成脂肪酶，正确。 B：0-40min 菌株 A 优先合成分解酶，消耗油脂供酶合成，菌体增殖慢，正确。 C：细胞密度高仅代表该条件下增殖快，不能证明整体环境耐受力更强，错误。 D：脂肪酶胞内表达，需破碎细胞再分离纯化，正确。 6. 答案：C A：前期 pH7 利于菌体繁殖，后期调弱酸促进谷氨酰胺合成，提高产量，正确。 B：两种酶催化合成产物，提升酶活可增产，正确。 C：稀释涂布只能看菌落形态，无法直接区分球状细菌污染，错误。 D：发酵结束需分离纯化获得产物，正确。 7. 答案：A A：乳酸菌厌氧，制曲全程有氧会抑制乳酸菌增殖，错误。 B：pH、溶氧改变会改变微生物代谢产物种类与产量，正确。 C：高温蒸煮杀灭微生物，终止发酵，延长保质期，正确。 D：酵母菌、乳酸菌争夺营养，存在种间竞争，正确。 8. 答案：B A：菌种活化扩大培养，增加菌体数量，缩短发酵周期，正确。 B：菌体繁殖中性偏碱，产谷氨酸全程需维持中性弱碱；后期酸性会生成谷氨酰胺，不能全程固定同一 pH，错误。 C：发酵罐发酵是核心，实时监测溶氧、pH、菌体浓度等，正确。 D：乳酸菌混入会产生乳酸，发酵液发酸，正确。 二、填空题 9 (1) 诱变育种；从自然界分离筛选菌种 (2) 稀释涂布平板法；当两个及以上活菌连在一起，仅形成一个菌落，通过统计菌落数推算活菌数 (3) 发酵体系高盐、高 pH（pH=10），绝大多数杂菌无法存活，仅嗜盐单胞菌能生长 (4) 离心、过滤、萃取；发酵后期氧气不足，菌体无氧呼吸产生乙醇 10 (1) 氮源；无机盐 (2) 高温灭菌，杀灭原料中杂菌 (3) 将淀粉水解为葡萄糖，供酵母菌发酵产酒精 (4) ①葡萄糖浓度过高，渗透压过大，抑制酵母菌细胞代谢 ②降低发酵体系渗透压，减轻高糖对酵母菌的抑制，持续供给碳源，提升酒精产量 11 (1) 马铃薯浸出粉、葡萄糖；高压蒸汽灭菌法 (2) 大；扩大培养，增加菌种数量 (3) 分解红薯淀粉，产生葡萄糖供黑曲霉利用；黑曲霉产柠檬酸适宜酸性环境 (4) 菌体浓度、柠檬酸产量；温度、pH、溶解氧、搅拌转速（任写两点） 学科网（北京）股份有限公司 $