生物选择性必修3第3节 发酵工程及其应用习题

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①冷却水供应不足 ②微生物代谢旺盛 ③培养基不新鲜 ④搅拌 ⑤放料口排出产物
A．①②③④⑤ B．②③④
C．①④ D．②④
答案：D
解析：题目问的是使温度升高的热量来源，而冷却水只能带走热量，不能产生热量；发酵过程中微生物的呼吸作用可以产生大量的化学能，且大部分转变成了热能；培养基的新鲜程度可影响代谢速度，但与热量的产生无直接关系，放料口排出产物同理；搅拌除了增加溶氧、加快反应速度外，还通过摩擦产生了热能。
2．分离、提纯产物是制取发酵产品不可缺少的阶段。产品不同，分离、提纯的方法也不同，对产品的代谢物常采用的措施是( )
①过滤 ②沉淀 ③提取 ④分离 ⑤纯化
A．①③④ B．①②③
C．②③④ D．③④⑤
答案：D
解析：发酵工程的代谢产品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。
3．(2021北师大附中高二月考)发酵工程的一项关键措施是灭菌，下列关于灭菌的叙述，正确的是( )
A．培养基和发酵设备均需要严格灭菌
B．灭菌是杀死培养基中的一切细菌和真菌
C．通入无菌空气可以达到灭菌的目的
D．pH调到7左右灭菌效果最好
答案：A
解析：培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌，A正确；培养基的灭菌是杀死培养基中的一切微生物，B错误；为防止杂菌污染，通入的空气也要是无菌的，但不是通入无菌空气就可以达到灭菌的目的，C错误；灭菌效果与pH无直接关系，D错误。
4．(2021育才中学高二期末)下列关于单细胞蛋白的叙述，正确的是( )
A．是从微生物细胞中提取的蛋白质
B．通过发酵生产的微生物菌体
C．是微生物细胞分泌的抗生素
D．单细胞蛋白不能作为食品
答案：B
解析：单细胞蛋白是利用淀粉或纤维素的水解液，制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体，所以不是特指微生物的某种蛋白质或抗生素；单细胞蛋白含有丰富的蛋白质如真菌蛋白，可作为食品。
5．下列关于发酵工程的说法，正确的是( )
A．人工诱变、细胞工程、基因工程等都可对微生物进行定向改造
B．环境条件的变化不仅影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢
C．发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢产物的形成都与搅拌速度无关
D．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的
答案：B
解析：人工诱变导致基因突变是不定向的，细胞工程、基因工程是具有目的性的，故人工诱变不能对微生物进行定向改造，A错误；环境条件的变化不仅影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢，B正确；搅拌可增加溶氧量，发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢产物的形成速度都与搅拌速度有关，C错误；单细胞蛋白是指通过发酵获得的大量的微生物菌体，D错误。
6．(2021全国高二课时练习)下列有关发酵工程及其应用的叙述中，正确的是( )
A．发酵工程生产用的菌种是对自然界分离的菌种进行定向改造后获得的
B．发酵工程生产的单细胞蛋白是从微生物菌体细胞中提取出来的
C．利用发酵工程可以产生微生物肥料来增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长，如根瘤菌肥、固氮菌肥等
D．利用发酵工程生产微生物的代谢物可以用蒸馏、过滤、沉淀等方法提取
答案：C
解析：发酵工程生产用的菌种可通过自然界分离、诱变育种、基因工程育种获得，A错误；发酵工程生产的单细胞蛋白是含蛋白高的微生物菌体，B错误；发酵工程在农牧业上的应用有生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等，微生物肥料可以增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长，C正确；微生物代谢物的提取，采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行，D错误。
7．(2021全国高二课时练习)用发酵工程生产的产品，如果是菌体，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
答案：B
解析：对于发酵工程生产的产品，如果是菌体，通常采用过滤、沉淀的方法；如果是代谢物，通常采用蒸馏、过滤、萃取或离子交换等措施。
8．(2021全国高二课时练习)由于发酵工程生产条件温和、原料来源丰富、价格低廉等，在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用，下列有关发酵工程在食品工业上应用的描述，正确的是( )
A．日常生活中食用的酱油的制作以大麦为主要原料，利用产蛋白酶的霉菌的作用，将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸
B．啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，其中，酵母菌的繁殖在主发酵阶段完成，大部分糖的分解和代谢物的生成在后发酵阶段完成
C．味精是谷氨酸棒状杆菌在无氧条件下发酵产生谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理而获得的
D．由于酶制剂催化效率高、专一性强、作用条件温和，因此在使用时要考虑酶制剂的使用量、底物的种类以及适宜的温度和pH
答案：D
解析：制作酱油的主要原料是大豆，A错误；啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，但酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，主发酵结束后在低温、密闭环境下储存一段时间属于后发酵，B错误；味精的生产是谷氨酸棒状杆菌在有氧条件下发酵产生谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理而获得的，C错误；酶制剂是从生物体内提取出来的具有酶特性的一类化学物质，因此使用时要考虑酶制剂的使用量、底物的种类、适宜的温度和pH，D正确。
9．(2021全国高二课时练习)下面是有关啤酒的工业化生产的流程：发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮→发酵→消毒→终止，下列有关叙述错误是( )
A．啤酒的发酵过程包括主发酵和后发酵两个阶段
B．发芽的过程中大麦会产生淀粉酶，便于将大麦中的淀粉分解为葡萄糖进行酒精发酵
C．发酵的过程就是酵母菌进行有氧呼吸的过程
D．消毒的目的是杀死啤酒中的大多数微生物，以延长它的保存期
答案：C
解析：啤酒的生产包括主发酵和后发酵两个阶段，A正确；发芽过程大麦会产生淀粉酶将淀粉分解成葡萄糖，作为无氧呼吸的底物用于产生酒精，B正确；发酵的过程是酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的过程，C错误；消毒可以杀死啤酒中的大多数微生物，从而延长其保存期，D正确。
10．(2021南宁三中高一期末)啤酒生产时麦芽中多酚氧化酶(PPO)的作用会降低啤酒质量，因此制备麦芽过程中需降低其活性。如图为不同pH和温度对PPO活性影响的曲线，下列叙述错误的是( )
A．PPO的最适温度为80 ℃左右
B．PPO催化多酚类物质的氧化反应
C．生产啤酒时应将反应条件控制在80 ℃、pH 8.4左右
D．相同时间和温度下，pH 7.8时反应产物比pH 8.4的少
答案：C
解析：曲线图显示：80 ℃时的PPO活性高于70 ℃与90 ℃，据此可推知PPO的最适温度为80 ℃左右，A正确；酶具有专一性，PPO能催化多酚类物质的氧化反应，B正确；生产啤酒时，若将反应条件控制在80 ℃、pH 8.4左右，此时PPO活性最强，会降低啤酒质量，因此，制备麦芽过程中需降低PPO活性，C错误；相同时间和温度下，pH 7.8时酶的活性比pH 8.4时酶的活性低，因此pH 7.8时反应产物比pH 8.4时的少，D正确。
11．如图是发酵工程常用的机械搅拌式发酵罐，是工业生产中最常用的发酵罐。回答下列问题：
(1)1是培养物或营养物质的________，2是________，4是________________，3是________。
(2)5是________，此装置运转时，既能使空气和发酵液充分混合，增加培养液中的________，又能使菌种与培养液________，提高原料利用率。但是在利用乳酸菌生产乳酸时一般不用此装置，这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若此装置用于酒精发酵，在发酵过程中，pH________，罐内的压力会________。
(4)发酵罐在使用前要进行________。
答案：(1)加入口 排气管 冷却水进入口 空气入口 (2)搅拌叶轮 溶解氧 充分接触 乳酸菌是厌氧型微生物，发酵过程不需要氧气 (3)下降 增加 (4)灭菌
解析：(1)分析题图装置，1是培养物或营养物质的加入口，2是排气管，4是冷却水进入口，3是空气入口。(2)5是搅拌叶轮，作用是使空气和发酵液充分混合，增加培养液中的溶解氧，使菌种与培养液充分接触，提高原料利用率。乳酸菌是厌氧型微生物，所以进行乳酸发酵不使用此装置。(3)在酒精发酵过程中，由于有二氧化碳产生，所以会导致pH下降，罐内的压力会增加。(4)为防止杂菌污染，发酵罐在使用前要进行灭菌。
12．(2021四川阆中中学高二月考)农村中制作泡菜时，通常将新鲜的蔬菜经整理、清洁后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中，泡菜坛一般是两头小中间大的陶器，坛口有坛沿，凡有裂缝的菜坛不能用。然后加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封后置于阴凉处，最适环境温度为28 ℃～32 ℃。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”，前者是用盐过多，后者用盐过少。
(1)泡菜腌制过程中，进行发酵的主要微生物在细胞结构上属于________生物。不能采用加入抗生素的方法来抑制杂菌的原因是__________________________。用白酒擦拭泡菜坛的目的是____________。
(2)菜坛密封的原因是________________。若菜坛有裂缝，可能会出现的结果是：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)加入一些“陈泡菜水”的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
制作泡菜的过程中，有机物的干重如何变化？菜坛内有机物的种类如何变化？
________________________________________________________________________。
答案：(1)原核 抗生素会抑制乳酸菌的生长和繁殖
消毒、杀菌 (2)乳酸菌是严格厌氧微生物 抑制乳酸菌发酵，导致好氧微生物大量繁殖，使发酵失败 (3)盐的浓度过高，使乳酸菌失水死亡，没有生成乳酸或产生乳酸过少 (4)提供乳酸菌菌种，使其在短时间内形成菌种优势 有机物干重减少，种类增多
解析：(1)用于发酵泡菜的微生物是乳酸菌，其属于原核生物。由于细菌对抗生素敏感，所以在泡菜的制作过程中，不能加入抗生素，否则会抑制发酵菌种——乳酸菌的生长和繁殖。制作泡菜时，常用白酒擦拭泡菜坛进行消毒、杀菌，以防止杂菌污染。(2)乳酸菌是异养厌氧型微生物，菜坛密封可以为乳酸菌提供无氧环境。若菜坛有裂缝，可能会出现的结果是：乳酸菌发酵受抑制，导致好氧微生物大量繁殖，使发酵失败。(3)如果泡菜盐水浓度过高，乳酸菌会通过渗透作用失水甚至死亡，导致没有生成乳酸或产生乳酸过少，故制作的泡菜会“咸而不酸”。(4)“陈泡菜水”中含有大量的乳酸菌，可以提供乳酸菌菌种，使其在短时间内形成菌种优势，因此在制作泡菜的时候需要加入“陈泡菜水”。由于乳酸菌发酵过程中分解有机物，因此制作泡菜的过程中，蔬菜中有机物的干重减少；乳酸发酵过程产生很多中间产物，有机物种类增加。
13．(2021深圳中学高二月考)下图所示为发酵工程生产产品的流程图，据图回答：
(1)若能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的，①应该是基因工程育种；若高产青霉素菌种是通过②培育的，②应该是________。
(2)根据培养基的用途，可以将它们分为________培养基和________培养基。各种培养基的具体配方不同，但一般都含有________________________________________________________________________
等营养成分。培养基在使用之前要用________________________进行灭菌。
(3)整个过程的中心环节是________，在该时期要随时取样检测培养基中的________________等。同时，要严格控制________________等发酵条件，因为环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物________的形成。
(4)在发酵过程中要不断搅拌，目的是：________________________；______________________________。
(5)发酵产品分离、提纯时要根据产品的类型不同选择合适的方法。如果发酵产品是菌体本身，常常采用________等方法分离、提纯；如果发酵产品是微生物的代谢物，还要根据________采取适当的方法分离、提纯。
答案：(1)诱变育种 (2)选择 鉴别 碳源、氮源、水、无机盐 高压蒸汽灭菌法 (3)发酵罐内发酵 微生物数量、产物浓度 溶氧量、pH和温度 代谢物 (4)增加溶氧量 使菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率 (5)过滤、沉淀 产物的性质
解析：(1)发酵工程的菌种可以是基因工程获得的菌种、自然选择的目标菌种或者是通过诱变育种选择的菌种，能生产人生长激素的工程菌是通过①基因工程获得的；高产青霉素菌种是通过②诱变育种培育的。(2)根据培养基的用途，可以将它们分为选择培养基和鉴别培养基。各种培养基的具体配方不同，但一般都含有碳源、氮源、水、无机盐等营养成分。培养基通常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。(3)发酵罐内发酵是图示整个过程的中心环节，在该时期要随时取样检测培养基中的微生物数量、产物浓度等，以便随时调整发酵罐中营养基质的加入速度，同时，要严格控制溶解氧、pH和温度等发酵条件，从而保证所需产品的获得，因为环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。(4)在发酵过程中通过搅拌不仅能增加溶解氧，还能使菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率，从而使发酵过程更好的进行。(5)发酵产品分离、提纯时要根据产品的类型不同选择合适的方法。如果要获得菌体本身，常常采用过滤、沉淀等方法分离、提纯；如果发酵产品是微生物的代谢物，还要根据产物的性质采取适当的方法分离、提纯，从而得到所需的代谢产品。