人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用练习

课后素养落实(四)　发酵工程及其应用

(建议用时：40分钟)

题组一　发酵工程的基本环节

1．下列选项中不是发酵工程特点的是(　　)

A．原料来源丰富，价格低

B．产物专一，产量高

C．废弃物对环境污染小，容易处理

D．生产条件需要高温高压

D　[发酵工程是运用微生物的功能进行的生产，生产条件温和，即在常温常压条件下进行，D错误。]

2．生物学家将大肠杆菌的质粒取出，连接上人生长激素的基因以后，重新置于大肠杆菌细胞内，然后用这种带有人生长激素基因的大肠杆菌进行发酵，该处理过程在发酵中属于(　　)

A．菌种选育      B．扩大培养

C．接种     D．诱变育种

A　[发酵生产过程包括菌种选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵罐内发酵和产品的分离、提纯等。题中所述将大肠杆菌质粒取出连接上人生长激素基因再重新置于大肠杆菌细胞内，然后用该菌进行发酵，整个过程应属于利用基因工程手段培育发酵新菌种，即菌种选育过程。]

3．发酵过程的灭菌范围不包括(　　)

A．操作人员     B．培养基

C．发酵设备         D．发酵工程提供的空气

A　[操作人员的手可用体积分数为75%的酒精进行消毒。]

4．用发酵工程生产单细胞蛋白时，对产物进行分离提纯时可采用的方法是(　　)

A．蒸馏、过滤     B．过滤、沉淀

C．萃取、离子交换     D．沉淀、萃取

B　[单细胞蛋白是微生物菌体，采用过滤、沉淀等方法将菌体进行分离和干燥。]

5．青霉素是一种常用的抗生素，其工业化生产流程如图所示。

回答下列问题：

(1)培育青霉素高产菌株的育种方法是________，过程①、②属于发酵工程的________环节，其主要目的是__________________。

(2)过程③不能用化学药物进行灭菌处理，原因是______________。

(3)发酵过程中必须严格控制好__________(至少答出3点)等发酵条件，使发酵全过程处于最佳状态；同时定期检测___________(至少答出2点)等，以了解发酵进程。

(4)过程④常用的方法是______________________。

[解析]　(1)青霉素高产菌株是通过诱发基因突变并筛选得到的。由于发酵工程用的菌种数量庞大，因此，在接种前需进行扩大培养，以获得足够多的菌种。(2)灭菌所用化学药物对各种微生物均有一定的杀灭能力，残留在培养基中的药物也会抑制接种的青霉菌的生长繁殖。(3)发酵过程中必须严格控制好温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质等发酵条件，使发酵全过程处于最佳状态；同时定期检测微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程，实施终止发酵或更换发酵液。(4)发酵完成后，如果产品是菌种，则需要采用过滤、沉淀等方法获得细胞。

[答案]　(1)诱变育种　扩大培养　快速增加菌种的数量　(2)残留在培养基中的化学药物会抑制青霉菌的生长繁殖　(3)温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质　微生物数量、产物浓度　(4)过滤、沉淀

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

C　[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、果酒和食醋等，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。]

7．关于发酵工程应用的说法错误的是(　　)

A．发酵工程的产品可以是微生物的代谢产物

B．通过发酵工程可以从微生物中提取一些酶

C．通过发酵工程可以从微生物中提取单细胞蛋白

D．发酵工程的产品可以是微生物的菌体

C　[单细胞蛋白是通过发酵工程获得的微生物菌体，而不是从微生物中提取单细胞蛋白。]

8．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．发酵工程生产的单细胞蛋白可以制作成微生物饲料

C　[发酵工程可以生产传统发酵食品，A正确；柠檬酸、乳酸是通过发酵工程生产的食品添加剂，B正确；科学家利用基因工程将病原体基因转入微生物细胞，通过发酵工程可以生产疫苗，C错误；单细胞蛋白可以制作成微生物饲料，D正确。]

9．啤酒是发酵工程的主要产品，关于啤酒发酵的说法错误的是(　　)

A．啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的

B．酵母菌的大量繁殖在啤酒发酵主发酵阶段

C．啤酒生产的主发酵阶段酵母菌主要进行有氧呼吸

D．啤酒生产的后发酵阶段是在低温度和密闭环境下进行的

C　[啤酒生产的主发酵阶段，大部分糖分解和代谢产物生成，此时酵母菌主要进行无氧呼吸。]

10．啤酒是以粮食作物大麦为主要原料酿造的，如图是某种啤酒的生产流程，回答下列问题。

(1)在酿造过程中需要将大麦种子进行发芽处理，此过程的目的是____________，麦芽经过焙烤、碾磨成________。

(2)经过糖化阶段，麦芽中的淀粉、蛋白质等大分子被分解成酵母菌可利用的可溶性小分子物质。糖化时温度的变化通常是由低温逐步升至高温，以防止___________________________。

(3)在蒸煮阶段，要将糖浆中加入啤酒花煮沸一定时间，不仅可以蒸发掉多余的水分，还可以起到________作用。

(4)在主发酵初期，往往先通入无菌空气，目的是______________________，

之后进行密封发酵。酒精就是在密封发酵期间产生的，写出反应简式__________________________。

(5)经过一段时间的后发酵，才能形成澄清、成熟的啤酒。后发酵期间糖类继续发酵，促进啤酒风味的成熟。影响啤酒风味的因素有________、________等。

[解析]　(1)大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶、蛋白酶等多种酶。麦芽经过焙烤、碾磨成麦芽粉。(2)糖化时由低温逐步升至高温，以防止麦芽中淀粉酶等因高温而变性失活。(3)在蒸煮阶段，不仅可以蒸发掉多余的水分，还可以起到灭菌作用。(4)在主发酵初期，需要通入无菌空气，目的是增加酵母菌的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物，反应简式见答案。(5)影响啤酒风味的因素有酵母菌菌种、大麦品种、发酵时间、发酵温度等。

[答案]　(1)释放淀粉酶　麦芽粉　(2)麦芽中淀粉酶等因高温而变性失活　(3)灭菌　(4)有氧条件酵母菌进行出芽生殖，数量增加　C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量　(5)酵母菌菌种　大麦品种　发酵时间　发酵温度(写两种即可)

11．发酵工程在现代生物工程中的地位越来越重要。下列有关发酵过程的叙述，错误的是(　　)

A．密闭式发酵罐的设计成功使大规模生产发酵产品得以实现

B．要随时取样，检测培养液的细菌数目、产物浓度等，以了解发酵进程

C．在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分

D．要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件

C　[在发酵过程中需要向装置中添加必需的营养组分，C错误。]

12．(2020·山东潍坊期中)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错误的是(　　)

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和菌体本身

C．通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧和pH等

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

D　[传统发酵技术和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的，D错误。]

13．发酵工程的第一个重要工作是选择优良的纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法不包括(　　)

A．根据微生物对碳源需求的差别，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．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

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

C　[如选育自养型微生物，则需添加无机碳源，而选育异养型微生物，培养基中则需添加有机碳源，A项不符合题意；不同微生物缺乏生长因子的种类可能不同，故在培养基中增减不同的生长因子能选择所需的微生物，B项不符合题意；在培养基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)，它不会直接影响到微生物自身的遗传组成，不会对微生物起选择作用，C项符合题意；抗生素也可对微生物起选择作用，D项不符合题意。]

14．如图为某啤酒厂的生产工艺流程，回答下列问题：

(1)过程①的目的有两个，一是破坏细胞结构释放出________，从而增加可溶性糖的含量；二是杀死胚，从而减少可溶性糖的消耗。

(2)过程②的目的是__________________________。

(3)啤酒花可使啤酒具有独特的苦味和香气，并具有防腐和澄清麦芽汁的作用。过程③的作用有______________(至少答出2点)。

(4)过程④控制的气体条件是________。该过程可通过检测__________________来了解发酵进程。

(5)未经过程⑤分装的啤酒称为“生啤”或“鲜啤”，经过程⑤并且过滤、消毒、调制后的啤酒为“熟啤”。你认为保质期较长的是_____(填“生啤”或“熟啤”)，更容易引起部分人发生肠道过敏反应的是______(填“生啤”或“熟啤”)，原因是___________。

[解析]　(1)过程①的目的有两个，一是破坏细胞结构释放出淀粉酶，从而增加可溶性糖的含量；二是杀死胚，从而减少可溶性糖的消耗。(2)过程②的目的是分解淀粉、形成糖浆。(3)啤酒花可使啤酒具有独特的苦味和香气，并具有防腐和澄清麦芽汁的作用。过程③的作用有使淀粉酶失去活性、对糖浆灭菌等。(4)过程④控制的气体条件是隔绝空气。该过程可通过检测酵母菌种群数量、酒精含量等来了解发酵进程。(5)未经过程⑤分装的啤酒称为生啤，经过程⑤分装并且过滤、消毒、调制后的啤酒为熟啤。保质期较长的是熟啤，更容易引起部分人发生肠道过敏反应的是生啤，原因是未经过滤、消毒的生啤中含有较多的微生物和固体物，这些物质中可能含有引起过敏反应的过敏原。

[答案]　(1)淀粉酶　(2)分解淀粉、形成糖浆　(3)使淀粉酶失去活性、对糖浆灭菌　(4)隔绝空气　酵母菌种群数量、酒精含量等　(5)熟啤　生啤　未经过滤、消毒的生啤中含有较多的微生物和固体物，这些物质中可能含有引起过敏反应的过敏原

 　对发酵工程产品应用的原理弄不清

15．近年来，在农业生产上微生物肥料、微生物农药和微生物饲料得到广泛使用，关于微生物肥料、微生物农药和微生物饲料的说法，错误的是(　　)

A．微生物肥料是利用微生物代谢产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力的

B．微生物农药是利用微生物或其代谢产物来防治农林害虫的

C．微生物饲料主要是利用微生物大量繁殖产生的高蛋白菌体来生产饲料的

D．微生物肥料、农药和饲料利用的都是微生物的代谢产物

D　[微生物饲料利用的是微生物的菌体，而不是微生物的代谢产物。]