北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第四节 发酵工程的过程与原理习题

1.4发酵工程的过程与原理

1.发酵工程的正确操作过程是(   )

①发酵

②培养基的配制

③灭菌

④产品的分离与提纯

⑤菌种的选育和扩大培养

⑥接种

A.①③④⑤②⑥ B.⑤②③⑥①④ C.②③①⑥④ D.⑥⑤②④③①

2.发酵工程的内容包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌、接种、发酵和产品的分离，提纯等方面。下列关于发酵工程的认识不科学的是(   )

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、酶和菌体本身

C.通常所指的发酵条件包括温度控制，溶氧控制、pH控制

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

3.分离提纯是制取发酵产品不可缺少的阶段，产品不同，分离提纯的方法不同。发酵产品是微生物菌体时，常采用的提取方法是(   )
①蒸馏
②萃取
③过滤
④离子交换
⑤沉淀

A.①②③④⑤ B.②④⑤ C.③⑤ D.③④⑤

4.发酵工程在现代生物工程中地位越来越重要。下列有关发酵过程叙述错误的是(   )

A.首先要对发酵设备和培养基严格灭菌

B.要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵过程

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

5.谷氨酸的发酵是发酵工程的中心环节。下列有关发酵罐的监测装置作用及目的的叙述，不正确的是(   )

A.检测培养液中的微生物数目、产物浓度等

B.监控pH并及时添加碱性物质以提高产量

C.监控溶解氧、温度、通气量和转速等条件，以免影响其代谢途径和产量

D.此过程需要控制无氧和恒温条件以利于谷氨酸棒状杆菌和谷氨酸的生成

6.下列关于传统发酵技术和发酵工程的叙述，正确的是(   )

A.传统饮食中的酱油、醋、泡菜等都可以是传统发酵的产物

B.传统发酵和发酵工程一样通常都需要纯种发酵

C.发酵工程的操作过程中，要根据工程菌所需的营养精确地配制出合成培养基并进行严格地灭菌处理

D.传统发酵腐乳等制作过程中存在的杂菌情况不明，因此必须严格灭菌

7.关于发酵产品的分离、提纯和加工，下列说法错误的是(   )

A.发酵工程的产物都需要进行质量检测，合格后才能成为正式产品

B.发酵过程中的环境条件只影响微生物的生长繁殖，不会影响微生物代谢物的形成

C.酿制白酒时，常用蒸馏的方法提取发酵产品

D.通常在微生物生长的稳定期，从放出的老培养基中分离发酵产品

8.发酵工程已渗透到几乎所有工农业领域，为人们解决粮食、保护环境等问题作出了重大贡献。下列说法错误的是(   )

A.果醋、腐乳的制作过程中，往往会在产品表面形成菌膜，而在溶液内部不能形成菌膜

B.酿酒酵母的最适生长温度约为30℃

C.泡菜的制作过程中，亚硝酸盐的含量先上升后下降

D.发酵工程的废弃物易处理，且对环境污染小

9.下列哪项不是发酵工程的优点(   )

A.生产条件温和  B.原料来源丰富、价格低廉

C.废弃物对环境的污染小且容易处理 D.可同时获得多种产物

10.下列关于发酵工程的说法，错误的是(   )

A.发酵工程的产品是指微生物的代谢产物和菌体本身

B.可通过人工诱变选育新品种

C.培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌

D.环境条件的变化不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢产物的形成

11.发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法不包括(   )

A.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

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.根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基

D.根据微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗菌素

12.某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是(   )

A.夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理

B.乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大

C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压

D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵

13.下列关于发酵工程基本环节的叙述，正确的是(   )

A.需要根据确定的菌种选择合适的原料配制培养基

B.需要对培养基和发酵设备进行消毒，以防止杂菌污染，导致产量下降

C.选育出的菌种可以直接接种，也可以先进行扩大培养后再进行接种

D.计算机控制系统可以通过正反馈机制，使发酵罐内的发酵全过程处于最佳状态

14.发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，在发酵过程中，发酵条件的控制至关重要，下列关于发酵条件的控制的叙述不正确的是(   )

A.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，因此发酵过程要严格控制发酵条件

B.发酵过程中微生物代谢产热和机械搅拌产热，会使发酵温度升高，因此要及时调节发酵罐温度

C.培养基中营养物质的利用和代谢物的积累，可能会导致发酵液pH发生改变，如工业酿酒会导致pH上升

D.现代工业发酵对发酵条件的监测和控制是通过计算机系统实现的，可以使发酵过程处于最佳状态

15.中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖）为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。

回答下列问题：

（1）为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为______，并不断提高其浓度，经多次传代培养（指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养）以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用______的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有_________________等（答出两种方法即可）。

（2）基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是_______________（答出两点即可）。

（3）研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中_______________可能是高密度培养的限制因素。

（4）菌株H还能通过分解餐厨垃圾（主要含蛋白质、淀粉、油脂等）来生产PHA，说明其能分泌_______________。

答案以及解析

1.答案：B

解析：发酵工程的基本环节包括菌种的选育和扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵以及产品的分离与提纯等方面，B正确。

2.答案：D

解析：A、发酵工程具有条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物单一、污染小和容易处理的特点，A错误；B、发酵工程的产品包括微生物的代谢产物、酶和菌体本身，应用于食品工业、医药工业和农牧业等领域，B错误；C、通常所指的发酵条件包括温度控制、溶解氧控制、pH控制，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，C错误；D、传统发酵技术和现代发酵工程最大的相同之处是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产，D正确。故选D。

3.答案：C

解析：发酵工程中，若发酵产品为菌体本身则采用过滤、沉淀等方法；若发酵产品为代谢产物，可采用蒸馏、萃取或离子交换等方法。故选C。

4.答案：C

解析：发酵时首先要对发酵设备和培养基严格灭菌，A正确；要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵过程，B正确；在发酵过程中需要向装置中再添加必需的营养组分，C错误；要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，D正确。

5.答案：D

解析：A、发酵罐的监测装置，可以方便检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等，以了解发酵进程，A正确；B、在谷氨酸发酵过程中，随着谷氨酸的不断生成，发酵液的pH值不断的减小，对谷氨酸产生抑制，为了维持发酵的最佳条件，要监控pH并及时添加碱性物质或氨水以维持pH稳定，提高谷氨酸的产量，B正确；C、谷氨酸发酵过程需要严格控制温度、pH、溶氧、通气量等，以免影响其代谢途径和产量，例如溶氧不足，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸，C正确；D、谷氨酸棒状杆菌是一种异养兼性厌氧细菌，扩大培养应在有氧条件下进行，有利于谷氨酸棒状杆菌的生成，在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质(如尿素、硫酸铵、氨水)合成为谷氨酸，D错误。故选D。

6.答案：A

解析：传统饮食中的酱油、醋、泡菜等都可以是传统发酵的产物，A正确；家庭制作果酒、果醋和泡菜（传统发酵）通常都不是纯种发酵，而发酵工程一般是单一菌种发酵，B错误；发酵工程需要根据工程菌所需的营养精确地配制出培养基并进行严格地灭菌处理，C错误；腐乳的制作过程中多种微生物参与了豆腐的发酵，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，制作过程中不需要严格灭菌，D错误。

7.答案：B

解析：发酵工程得到的发酵产品无论是代谢产物还是菌体本身都需要进行质量检测，合格后才能成为正式产品，A正确；发酵过程中的环境条件不仅影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物代谢产物的形成，B错误；白酒是发酵的产物，采用蒸馏的方法提取，C正确；根据种群数量增长的特点，在微生物生长的稳定期，微生物的数量和代谢产物都是最佳的，所以通常在微生物生长稳定时期的培养液中分离发酵产品，D正确。

8.答案：B

解析：本题主要考查发酵工程的基本环节及应用。果醋、腐乳的制作过程中，因醋酸菌和毛霉都是需氧型菌，故在产品表面易形成菌膜，在溶液内部不能形成菌膜，A正确；酿酒酵母的最适生长温度约为20℃，B错误；泡菜的制作过程中，亚硝酸盐含量先上升后下降，C正确；发酵工程的废弃物具有污染小、易处理等特点，D正确。

9.答案：D

解析：发酵工程的产物专一，不能同时获得多种产物，故选D。

10.答案：C

解析：菌种不能经过灭菌，C错误。

11.答案：A

解析：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(DNA和RNA)并不会直接影响到微生物自身的遗传组成，即使其被微生物利用，也是被分解为核苷酸后才能利用，所以培养基中加入不同比例的核酸，不会对微生物起选择作用，A错误；不同的微生物需要不同的生长因子，根据需要可以在培养基中加入相应的生长因子进行分离，B正确；根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基，例如培养自养型的微生物时，在培养基中不需加入碳源，C正确；培养真菌时，可以在培养基中加入青霉素来抑制细菌的生长，D正确。

12.答案：B

解析：生产果酒是利角酵母菌的无氧呼吸产生酒精的过程，酒精发酵时一般将温度控制在18~30 ℃(18~25 ℃)，夏季温度高，且发酵过程有热量产生，故夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A项正确；在发酵产酒精过程中需保持无氧状态，B项错误；酵母菌的呼吸过程会产生CO2，故正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压，C项正确；可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度决定何时终止发酵，D项正确。

13.答案：A

解析：发酵工程需要根据确定的菌种选择合适的原料配制培养基，A正确；需要对培养基和发酵设备进行灭菌，以防止杂菌污染，导致产量下降，B错误；选育出的菌种不能直接接种，要先进行扩大培养后再进行接种，C错误；计算机控制系统可以通过负反馈机制，使发酵罐内的发酵全过程处于最佳状态，D错误。

14.答案：C

解析：A、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，因此发酵过程要严格控制发酵条件，A正确；B、发酵过程中微生物代谢产热和机械搅拌产热，会使发酵温度升高，因此要及时调节发酵罐温度，酵母菌最适宜生长繁殖的温度18℃-25℃，B正确；C、果酒制作过程中不仅会产生酒精，还会产生大量的二氧化碳，因此利用酵母菌制作果酒的过程中，发酵液的pH会下降，C错误；D、现代工业发酵对发酵条件的监测和控制是通过计算机系统实现的，可以使发酵过程处于最佳状态，D正确。故选C。

15.答案：（1）唯一碳源；稀释涂布平板；诱变育种和转基因育种（或杂交育种）

（2）培养基中高盐浓度和高pH会抑制杂菌的生长

（3）氧气浓度

（4）蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶

解析：本题考查微生物的培养的相关知识。

（1）蔗糖可作为微生物培养的唯一碳源，活细胞计数的方法主要采取稀释涂布平板法，通过统计平板中的菌落来计算样品中的菌落数。常见育种方法有杂交育种、透变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因食种，对于优良菌株的选育还能采取诱变育种、杂交育种和转基因育种的方法。

（2）由题意可知，该发酵系统的环境为高浓度盐和高pH，在盐浓度为60 g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制，因此不需要灭菌。

（3）根据题干中“产生少量乙醇”可知，发酵过程中氧气不充足，细胞进行了无氧呼吸产生乙醇。

（4）菌株H可分解含有蛋白质、淀粉、油脂等餐厨的垃圾，因此可推测菌株H能分泌水解其相应的酶，即蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。