高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用优秀复习练习题

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用优秀复习练习题，文件包含同步讲义高中生物人教版2019选修第三册--13《发酵工程及其应用》讲义学生版docx、同步讲义高中生物人教版2019选修第三册--13《发酵工程及其应用》讲义教师版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共22页， 欢迎下载使用。
《第1章  发酵工程》第3节  发酵工程及其应用必会知识 考点梳理拓展延伸易错警示必会知识一  发酵工程的基本环节1．发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。2．选育菌种(1)常用菌种：主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等。(2)菌种特点：①对周围环境的温度、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。②有极强的消化能力。③有极强的繁殖能力。(3)菌种来源：①从自然界中筛选出优良菌种。②利用诱变育种筛选出符合生产要求的优良菌种。③利用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，构建出能生产相应产品的菌种。3．扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，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。4．配制培养基(1)类型：发酵工程一般使用液体培养基。(2)要求：①根据菌种的代谢类型，选择不同的材料配制培养基。②培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的pH，以利于产物的合成。③应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。5．灭菌和接种：发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此，培养基和发酵设备必须经过严格的灭菌，接种过程中要注意防止杂菌污染。6．发酵罐内发酵—发酵工程的中心环节7．分离、提纯产物，获得发酵产品发酵产品分离、提纯方法微生物细胞通过过滤、沉淀等方法将菌体分离、干燥代谢物蒸馏、萃取、离子交换等方法必会知识二  发酵工程的应用1．在食品工业上的应用(1)生产传统的发酵产品①以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉)，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、调制成的酱油产品：②以谷物或水果等为原料，利用酿酒酵母发酵生产的各种酒类。(2)生产各种各样的食品添加剂：柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂，它可以通过黑曲霉的发酵制得；由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。(3)生产酶制剂：目前，已有50多种酶制剂成功用于食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等方面。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。2．在医药工业上的应用基于发酵工程技术，目前已经开发了种类繁多的药品，如人类生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素，抗血友病因子等。人们可以采用基因工程的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中获得具有某种药物生产能力的微生物；或者直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品，如生长激素释放抑制激素的发酵生产。此外，科学家还利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转人适当的微生物细胞，获得的表达产物就可以作为疫苗使用。例如，一种生产乙型肝炎疫苗的方法就是将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵生产。3．在农牧业上的应用主要应用具体应用举例生产微生物肥料利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长；抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生根瘤菌肥、固氮菌肥生产微生物农药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苏云金杆菌可防治80多种农林虫害；白僵菌可防治玉米螟、松毛虫等虫害；井冈霉素可防治水稻枯纹病生产微生物饲料微生物含有丰富的蛋白质，且生长繁殖速度很快。许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白有些单细胞蛋白可以作为食品添加剂；单细胞蛋白制成的微生物饲料能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高；在青贮饲料中添加乳酸菌，可提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力4．在其他方面的应用随着对纤维素水解研究的不断深入，利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。自然界中还存在着一定数量的极端微生物，它们能在各种极端恶劣的环境(如高温、高压、高盐和低温等环境)中正常生活，对它们的研究已成为国际热点，其中一些极端微生物已应用于生产实践。例如，嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。必会知识三  啤酒的工业化生产流程1．啤酒的工业化生产流程2．啤酒的工业化生产的五点提醒(1)啤酒酵母菌：通过微生物培养技术筛选出的优良菌种，在接种前进行扩大培养，缩短生产周期。(2)焙烤温度不能过高，防止淀粉酶失活。(3)蒸煮后的糖浆一定要冷却后才能接种，防止高温杀死酵母菌。(4)发酵过程中注意控制好温度、pH、通气、发酵时间等。(5)接种前要对发酵罐进行灭菌，接种时要进行无菌操作，防止杂菌污染。必备技能 典例精讲模型秒杀巧思妙解  必备技能一  发酵工程的概念和基本环节[例1](2022春·四川自贡·高二自贡市蜀光中学校考阶段练习)如下图为研究人员从红棕壤中筛选高效分解尿素细菌的示意图，有关叙述不正确的是(    )A．配制步骤②、③的培养基都要进行严格灭菌B．步骤③采用涂布平板法接种，并需向牛肉膏蛋白胨培养基中加入尿素C．步骤④挑取③中不同种的菌落分别接种，比较细菌分解尿素的能力D．步骤③纯化分解尿素的细菌的原理是将聚集的细菌分散，以获得单细胞形成的菌落必备技能二  发酵工程的概念发[例2](2022春·浙江·高二校联考期中)以下关于传统发酵与现代发酵工程的说法中，错误的是(    )A．影响传统发酵食品风味的因素包括菌种差异、代谢特点以及种间关系B．现代发酵工业大多采用好氧、液体、深层、分批及单一纯种发酵的方式组合进行C．选育优质、高产的菌种是发酵工业的前提条件D．如果发酵产品是微生物菌体，则可以采用吸附发酵进行产品的分离与提纯必备技能三  发酵工程的基本环节[例3](2022春·江苏南通·高二统考期末)下图为酱油制作流程，其中米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油所需的蛋白酶、脂肪酶等，该过程需提供营养物质、通入空气，下列说法错误的是(    )A．米曲霉发酵过程中，添加小麦主要是为米曲霉的生长提供氮源B．米曲霉分泌的酶可将大分子有机物水解为小分子有机物C．发酵池发酵阶段，添加的乳酸菌和酵母菌在细胞结构上存在明显不同D．发酵池发酵阶段，添加食盐是防止发酵过程杂菌污染的重要措施[例4](2022·江苏连云港·统考三模)臭鳜(guì)鱼是利用新鲜鳜鱼为原料，配以食盐、香辛料等在25℃―28℃条件下由乳杆菌等多种微生物共同发酵制得。相关叙述错误的是(    )A．新鲜鳜鱼应先宰杀冲洗干净，再用高度白酒进行灭菌B．食盐、香辛料等不仅能调味，而且具有防腐功能C．腌制时，要将鱼体整齐叠放并进行压实处理D．发酵环境控制不严，可能会存在食品安全隐患必备技能四  发酵工程的应用[例5](2022春·辽宁·高二辽中第一高级中学校联考期中)下列关于发酵工程在食品工业上应用的叙述，错误的是(    )A．生产传统发酵产品，如利用产生蛋白酶的霉菌酿造酱油B．生产各种各样的食品添加剂，可以改善食品的口味但不能增加食品的营养C．生产食品酸度调节剂，如柠檬酸可以通过曲霉的发酵制得D．生产酶制剂，少数酶制剂由动植物生产，绝大多数通过发酵工程生产必备技能五  啤酒的工业化生产流程[例6](2022秋·江苏南通·高三济南市历城第二中学统考阶段练习)传统啤酒酿造过程中，发酵在敞开式发酵池中进行，麦芽汁中接入酿酒酵母后通入大量无菌空气，之后会产生大量气体翻腾逸出，在麦芽汁表面形成25～30cm厚的泡盖(气泡层)，然后停止通气，进入静止发酵阶段。一段时间后可得啤酒。下列说法正确的是(    )A．静止发酵阶段酵母菌可直接将淀粉转化为酒精和CO2B．用脱落酸溶液浸泡大麦种子可以增加麦芽汁中可发酵糖的含量C．泡盖的形成是由于酵母菌有氧呼吸产生大量CO2，能将麦芽汁与空气隔绝D．现代发酵工程选育出性状优良的菌种后，即可进行发酵罐内的发酵必刷好题 基础演练能力提升巅峰突破1．(2022春·吉林长春·高二长春市第六中学校考期末)含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭。硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力，用穿刺接种的方法，分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养，如图所示。若两种菌繁殖速度相等，下列说法错误的是(　　)A．乙菌的运动能力比甲菌强B．为不影响菌的运动需选用液体培养基C．该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量D．获得纯净微生物培养物的关键是防止杂菌的污染2．(2022春·云南保山·高二校考期中)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。下列说法错误的是(    )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，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径D．通过发酵工程获得的单细胞蛋白可作为食品添加剂，也可制成微生物饲料3．(2022春·山西晋中·高二祁县中学校考阶段练习)传统的酱油制作工艺采用面粉、黄豆做成酱饼，通过蒸熟、发酵、摊晒，然后将酱饼捣碎和盐汤盛入缸中，主要利用黑曲霉发酵，经5～6个月日晒夜露，不断搅动酱缸里的酱，进行“捣缸”，待酱料完全熟化，再进行压榨过滤。下列说法错误的是(　　)A．“蒸熟”使大豆蛋白质适度变性，淀粉蒸熟糊化，并杀灭附着在原料上的微生物B．加盐的目的只是赋予酱油一定的咸味C．“捣缸”的目的是通风降温，混合均匀，以利于曲霉正常生长繁殖D．黑曲霉产生的蛋白水解酶等多种酶可水解原料中的蛋白质，增加酱油的鲜味4．(2022春·福建福州·高二福建省福州第一中学校考期中)奶酪是人类最古老的食品之一，其种类繁多。如图是天然奶酪的简要制作过程，其中凝乳是指凝固的牛奶，酸性物质一般都可以使牛奶变性凝固，小牛的胃中有一种称为凝乳酶的物质也可以将牛奶凝固成凝乳利于消化。下列有关叙述错误的是(　　)A．为了保证奶酪的营养成分，牛奶在乳酸发酵之前应该煮沸消毒处理B．乳酸发酵过程中可能产生了有机酸或凝乳酶能使牛奶中蛋白质凝固C．加热压缩过程可以去除凝乳中多余的水分，有利于奶酪的硬化和保存D．由奶酪制作过程可推测，儿童食用天然奶酪比牛奶更容易消化吸收5．(2022秋·浙江·高三校联考阶段练习)青霉素是一种常用的抗生素，是青霉菌发酵的产物，其工业化生产流程如图所示。下列相关叙述错误的是(    )A．过程①、②和③都使用了液体培养基B．过程④可以用青霉素进行灭菌处理，防止杂菌污染C．过程⑤常用的方法是过滤和沉淀，分离出的菌种可以再使用D．微生物工业还可以生产疫苗、菌苗、诊断试剂等产品6．(2022春·天津·高二校联考期末)用两次微生物发酵的方法，使Vc的生产步骤更加简单。下列有关利用两次微生物发酵法进行工业化生产Vc的叙述，错误的是(    )A．可用稀释涂布平板法分离纯化生产所需的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆苗B．生产过程中不能用显微镜直接计数法检测单位体积的培养液中的两种活菌数目C．生产过程中需要对发酵设备和培养基进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染D．只能用诱变方法培育更加高产的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌菌种7．(2022春·湖北武汉·高二统考期末)谷氨酸棒状杆菌发酵过程会生成大量的谷氨酸，经加工可制成味精。其发酵过程中，发酵罐中碳氮比(碳元素与氮元素的比值)为4:1时，菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少；当碳氮比为3：1时，菌体繁殖受抑制但谷氨酸的合成量大增。下列相关叙述正确的是(    )A．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白B．分离、提纯产物是发酵工程的中心环节，有利于获得更多的优质发酵产品C．由题干信息可推知发酵过程中需调整发酵罐内营养成分的比例D．在发酵罐内发醇无需严格控制溶解氧、温度、pH等条件8．(2022春·吉林白城·高二校考周测)黑曲霉可产生蛋白酶、脂肪酶等多种酶。在工业生产中，可利用黑曲酶以豆饼为原料发酵生产酱油。生产酱油的工艺有固态无盐发酵和固态低盐发酵，前者发酵周期短但酱油风味不足，后者发酵周期长而酱油风味好。下列相关叙述错误的是(    )A．蛋白酶能将蛋白质水解为多肽和氨基酸，增加酱油的风味B．选用的菌种及生产工艺不同，发酵所得酱油的品质及风味不同C．固态低盐发酵时食盐抑制黑曲霉的生长而使发酵周期延长D．常温条件下，黑曲霉含水量较高时有利于菌种保存9．(2022春·安徽滁州·高二校考周测)人造蛋白食品是现代微生物工程的杰作之一，食用真菌蛋白是人造蛋白的一种。如图是真菌蛋白的制造过程图解，请据图回答下列问题：(1)从保持发酵罐内反应条件来看，注入少量氨水的目的是__________。制造真菌蛋白时，需向发酵罐内注入空气，由此可以推知发酵罐中的真菌的异化作用类型是______型。为保证发酵罐中真菌蛋白高产，还要控制________条件。(2)往发酵罐内添加的一切物品都要经过消毒，从生态学的角度分析，其原因是______________________________________。(3)添加的糖被真菌利用，转变形成真菌蛋白，必经的生理过程是_______。(4)利用微生物发酵工程方法制造出的真菌蛋白，常作为家畜(如猪)的饲料添加剂。猪食用这些蛋白添加剂可加速育肥，其转化的原理是_________________。(5)根据图中所示生产流程推测，发酵罐中真菌的数量变化曲线可能是_____(填选项)。(6)从自然界中分离出的真菌菌种，用于制造真菌蛋白时，产量较低。为获得较多的真菌蛋白，选育优良的菌种可采用______________的方法。10．(2022春·黑龙江哈尔滨·高二哈师大附中校考期中)如图所示为发酵工程生产产品的流程图：(1)人们可以通过多种手段获得发酵工程的菌种，例如生产人生长激素的工程菌是通过①基因工程技术培养的，而高产青霉素菌种是通过②培育的，②是_________________。(2)整个过程的中心阶段是________，要随时取样检测培养基中的细菌数目、产物浓度等。同时，要严格控制_________________________(写出两项)和通气量、转速等发酵条件。(3)若⑤是单细胞蛋白，则⑤的本质是_____________________，可采用________等方法将菌体从培养液中分离出来；若通过⑥以氨基酸、维生素、抗生素等为代谢产物，可采用_________________等方法进行提取。(4)在发酵过程中要不断搅拌的目的有两个：①___________________________________；②____________________________________。