2023届高考生物二轮复习第17讲发酵工程作业含答案

第17讲　发酵工程

一、选择题

1.如图是以新鲜蓝莓为原料制作蓝莓酒和蓝莓醋的过程简图。下列叙述错误的是(　C　)

A.在制作蓝莓酒时,温度应该控制在18～30 ℃

B.若氧气、糖源充足,蓝莓汁可直接经过程③发酵为蓝莓醋

C.随着④过程时间的推进,酒精的产生速率先上升后趋于稳定

D.去除蓝莓枝梗应在冲洗之后,目的是防止杂菌污染

解析:发酵早期,酵母菌和底物充足,发酵速度较快,酒精的产生速率呈上升趋势,后来随着底物的消耗,发酵速度下降,酒精的产生速率下降,最后底物消耗完,不再产生酒精,酒精的产生速率为0。

2.(2022·辽宁沈阳二模)泡菜,古称葅,是指为了利于长时间存放而经过发酵的蔬菜。我国最早的诗集《诗经》中有“中田有庐,疆埸有瓜,是剥是菹,献之皇祖”的诗句。“庐”和“瓜”是蔬菜,“剥”和“菹”是腌制加工的意思。泡菜历史悠久,流传广泛,几乎家家会做,人人吃,在筵席上也要上几碟泡菜。下列有关泡菜制作的描述,错误的是(　D　)

A.泡菜坛盖边注水并在发酵的过程中不断补充,可以提供无氧发酵

环境

B.发酵过程中加入一些已经腌制过的泡菜汁可以缩短发酵时间

C.应用细菌计数板对泡菜汁中乳酸菌进行计数,应该先盖盖玻片再滴加样液

D.制作泡菜时,可将盐水煮沸,既能灭菌避免杂菌污染又能去除盐水中的氧气

解析:煮沸只能达到消毒的目的,属于消毒方法,不能灭菌。

3.(2022·湖北黄冈模拟)长期使用有机农药苯磺隆会造成环境污染,研究发现土壤中某些微生物能降解苯磺隆。研究人员通过图甲、乙

(乙中上清液为将该菌种的培养液过滤得到)所示实验过程分离降解苯磺隆的菌株并探索其降解机制。下列相关叙述错误的是(　B　)

A.对图甲锥形瓶进行振荡培养可缩短培养时间

B.选择培养后,用涂布器将菌种接种到固体培养基上进行纯化

C.图甲选择培养所用的培养基中的唯一碳源为苯磺隆

D.图乙还需增加一组空白对照才能探究苯磺隆的降解机制

解析:振荡培养有利于微生物与营养物质充分接触,繁殖加快,可缩短培养时间;由图甲中平板上菌落的分布特点及下面的文字“划线纯化”可知其接种方法为平板划线法,用接种环将菌种接到固体培养基上进行纯化;应增设一组空白对照(将蛋白酶溶液改为等量蒸馏水),才能说明该菌的降解机制为分泌降解苯磺隆的蛋白质。

4.(2022·辽宁沈阳二模)下列关于无菌操作的叙述,错误的是(　B　)

A.倒平板和接种操作都需在酒精灯火焰旁进行,以防杂菌污染

B.用划线法接种时,如果有五个划线区域,则接种环至少灼烧五次

C.适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液,再用紫外线照射可加强消毒效果

D.高压蒸汽灭菌时,需要用棉塞塞住盛有培养基的锥形瓶口并包上

牛皮纸

解析:用划线法接种时,划线前后都要灼烧接种环,因此接种环灼烧次数要比划线次数多1次。

5.(2022·山东滨州二模)利用传统的纯粮固态发酵工艺生产高品质白酒过程中有多种微生物参与:将谷物中的大分子物质分解为小分子糖等物质的a类菌种、将糖类发酵产生酒精的b类菌种、将酒精转化为醋酸的c类菌种、将酒精和酸性物质等转化为有香味酯的d类菌种。下列说法正确的是(　C　)

A.可以使用以纤维素为唯一碳源的培养基来筛选a类菌种

B.生产过程中需经常搅拌原料以增加b类菌种发酵所需氧气

C.控制温度低于30～35 ℃利于减少c类菌种的生长而增加产酒量

D.不同白酒的品质差异只取决于d类菌种

解析:分析题意可知,a类菌种可将谷物中的大分子物质分解为小分子糖,并以此作为碳源,故可以使用以谷物(主要成分为淀粉)为唯一碳源的培养基来筛选a类菌种;b类菌种可将糖类发酵为酒精,该过程应营造无氧环境;结合分析可知,c类菌种主要是醋酸菌,醋酸菌发酵适宜的温度是30～35 ℃,而b类菌种酒精发酵所需的适宜温度低于该温度,故控制温度低于30～35 ℃利于减少c类菌种的生长而增加产酒量;据题意可知,白酒最终产生需要4类菌种的参与,故不同白酒的品质差异取决于4类菌种。

6.(2022·海南琼海模拟)下列对发酵工程及其应用的叙述,正确的有(　B　)

①生产谷氨酸需将pH调至中性或弱碱性　②发酵工程具有生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉等特点　③发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身　④利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物农药可以促进植物生长　⑤啤酒的工业化生产过程中,酒精的产生积累主要在后发酵阶段完成　⑥单细胞蛋白是从微生物细胞中提取的蛋白质,可作为微生物饲料等

A.2项    B.3项    C.4项    D.5项

解析:④利用发酵工程生产的根瘤菌肥不属于微生物农药,属于微生物肥料,能够增进土壤肥力,改良土壤结构,促进植株生长;⑤啤酒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是在主发酵阶段完成,故啤酒的工业化生产过程中,酒精的产生积累主要在主发酵阶段完成;⑥用单细胞蛋白制成的微生物饲料,其中的单细胞蛋白是微生物菌体,并不是通过发酵工程从微生物细胞中提取获得。

7.(不定项)发酵工程是指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品。常用好氧菌谷氨酸棒状杆菌利用图1的发酵罐来大量生产味精,发酵流程如图2所示。下列叙述错误的是(　ACD　)

A.发酵中所使用的谷氨酸棒状杆菌菌种可从自然界筛选也可通过杂交育种获得

B.为了保证发酵产品的产量和品质,图中发酵配料及发酵罐需经过严格的灭菌

C.在发酵过程中,通过加料口取样,随时监测产物浓度和微生物数量

D.发酵过程中需通入无菌空气,并通过搅拌使培养液与菌种充分接触后关闭通气口

解析:谷氨酸棒状杆菌属于原核生物,其繁殖方式是无性生殖,不能进行有性生殖,无法通过杂交育种获得;无菌技术是微生物发酵成功的关键,为了保证发酵产品的产量和品质,图中发酵配料及发酵罐需经过严格的灭菌,防止杂菌污染;在发酵过程中,应通过放料口取样,随时监测产物浓度和微生物数量,不能通过加料口取样,避免导致杂菌污染;谷氨酸棒状杆菌属于好氧菌,在发酵过程中要不断地通入无菌空气,不能关闭通气口。

8.(不定项)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,如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,甲、乙、丙表示操作步骤。下列有关说法错误的是(　AC　)

A.①②为完全培养基,③④为基本培养基

B.甲操作的目的是提高突变菌株的浓度

C.乙操作可用涂布器蘸取菌液均匀地涂布在②表面

D.经丙过程影印及培养后,可从④培养基中挑取丁菌落进行纯化培养

解析:由题图可知,①②④为完全培养基,③为基本培养基;紫外线处理可提高突变的频率,故甲操作的目的是提高突变菌株的浓度;乙操作是先将菌液滴加到培养基的表面,再用涂布器将菌液均匀地涂布在②表面;由题图可知,丁在基本培养基中无法生长,而在完全培养基上能够生长,这说明丁是氨基酸营养缺陷型菌株,故经丙过程影印及培养后,可从④培养基中挑取丁菌落进行纯化培养。

二、非选择题

9.受新冠肺炎疫情影响,某地葡萄滞销,运输困难。为了减少损失,

果农们在技术人员的指导下,开始制作果汁、果酒、果醋等产品。

如图是某果农设计的葡萄酒和葡萄醋的工艺流程。回答下列问题。

(1)为了提高出汁率在葡萄压榨前可加入一定浓度的　　　   　。

(2)甲发酵罐一般会在顶部采用加水方式进行密封,目的是防止空气进入,排出发酵罐中的　                       。

发酵一段时间后,观察甲发酵罐不再有　　　　,说明发酵完毕。待甲发酵罐中发酵结束后,若要直接转入果醋发酵,除了要接种醋酸菌外,还要改变发酵条件,具体的方案为　                     　。

(3)醋酸发酵过程中需要对发酵液进行不断地搅拌,目的是　　　　　

　　 　　　　　　　(答出2点即可)。在果酒和果醋制作的过程中,培养液pH的变化趋势分别为　　　　            　。

解析:(1)葡萄细胞的细胞壁成分主要是纤维素和果胶,为了提高出汁率,可以用一定浓度的纤维素酶和果胶酶进行处理。

(2)分析题图可知,甲发酵罐是进行葡萄酒发酵的场所,利用的是酵母菌的无氧呼吸,为了营造无菌环境,甲发酵罐一般会在顶部采用加水方式进行密封,目的是防止空气进入,排出发酵罐中的CO2。干酵母活化处理的方式通常是用温水处理,活化处理后接种至发酵罐,该过程酵母菌进行无氧呼吸,其产物有二氧化碳,故发酵一段时间后,观察甲发酵罐不再有气泡冒出,说明发酵完毕。待甲发酵罐中发酵结束后,若要直接转入果醋发酵,除了要接种醋酸菌外,还要改变发酵条件,

具体的方案为将发酵温度提高至30～35 ℃,通入无菌空气。

(3)由于醋酸菌是好氧微生物,在醋酸发酵过程中需要对原料进行不断地搅拌,目的是溶解更多的氧气,同时利于醋酸菌与营养物质充分接触。果酒发酵产生的二氧化碳以及果醋发酵产生的醋酸都会使培养液的pH降低。

答案:(1)纤维素酶和果胶酶

(2)CO2　气泡冒出　将发酵温度提高至30～35 ℃,通入无菌空气　(3)溶解更多的氧气,同时利于醋酸菌与营养物质充分接触　下降、

下降

10.(2022·广东广州模拟)在食醋生产中菌种起了重要的作用。某实验室从醋醅中分离出一株巴氏醋酸杆菌S12,经诱变获得高产突变株SM1287,对其培养条件进行了优化设计。请回答下列问题。

(1)实验中用到的发酵培养基配方如下:葡萄糖10 g/L、酵母膏10 g/L、磷酸二氢钾0.5 g/L、硫酸镁0.5 g/L、无水乙醇。该培养基适用于培养　　  　　(填“自养”或“异养”)微生物,磷酸二氢钾的作用是　　　　　　　　　          　　　　　　　(答出2点即可)。微生物培养基使用前要进行灭菌,灭菌是指　                    

　　　　　　　　　　　　。 

(2)醋酸菌在不同条件下对醋酸产量的影响见图1～图3。在      　条件下,产酸值最高。乙醇影响产酸值的原因之一是醋酸菌能将乙醇转变为　　　　　　,然后变为醋酸。 

(3)某学校课外小组尝试自酿醋中醋酸菌的分离与计数实验,需将自酿醋中的醋酸菌分离并培养成　　　　　　　,然后计数。培养基中添加溴甲酚紫作为指示剂,当pH>6.8时呈紫红色,pH<5.2时呈黄色,如果培养基上长出了　　　　　　　　的菌落,就是醋酸菌。

解析:(1)培养基成分中有有机物,所以该培养基可用于培养异养微生物。磷酸二氢钾既可以作为缓冲剂调节pH、也可以维持渗透压、

参与构成细胞内重要化合物、提供无机盐。灭菌是用强烈的理化方法杀死物体内外所有微生物,包括芽孢和孢子。

(2)据题图中数据可知,接种量10%、温度30 ℃、乙醇含量10%的条件下,产酸值最高。由于醋酸菌可以利用乙醇产生醋酸,过程为醋酸菌将乙醇转变为乙醛,然后变为醋酸,所以乙醇影响产酸值。

(3)将醋酸菌分离并培养成单菌落才能进行计数。培养基中添加溴甲酚紫作为指示剂,当pH>6.8时呈紫红色,pH<5.2时呈黄色,由于醋酸菌的发酵产物是醋酸,酸性较强,能够使溴甲酚紫指示剂变黄,所以如果培养基上长出了黄色的菌落,就是醋酸菌。

答案:(1)异养　调节pH、维持渗透压、参与构成细胞内重要化合物、提供无机盐　用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子

(2)接种量10%、温度30 ℃、乙醇含量10%　乙醛

(3)单菌落　使溴甲酚紫指示剂变黄(答出黄色即可)