1.3发酵工程及其应用——2022-2023学年高二生物学人教版(2019)选择性必修三同步课时训练
【基础练习】
1.下列不需要利用发酵工程的是( )
A.生产单细胞蛋白饲料 B.通过生物技术培育可移植的皮肤
C.利用工程菌生产胰岛素 D.工厂化生产青霉素
2.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;⑥扩大培养和接种
A.①③④⑤②⑥ B.⑤②③⑥①④ C.②⑤③①⑥④ D.⑥⑤②④③①
3.下列关于温度对发酵过程的影响的叙述,不正确的是( )
A.温度过高,发酵周期缩短,产量降低
B.温度不影响生物合成的途径
C.温度能影响菌种对营养物质的吸收
D.菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同
4.发酵工程的正确操作过程是( )
①菌种的选育
②培养基的配制
③产品的分离与提纯
④灭菌
⑤发酸
⑥接种
⑦扩大培养
A.①③④⑤⑦②⑥ B.⑥⑤⑦②④③①
C.②⑤⑦③①⑥④ D.①⑦②④⑥⑤③
5.利用传统发酵技术和发酵工程生产产品,下列说法正确的是( )
A.传统发酵技术都是直接利用天然原料中的微生物
B.传统发酵技术酿酒与发酵工程酿酒的基本原理不同
C.发酵工程利用微生物进行发酵,传统发酵技术不是利用微生物
D.传统发酵技术通常在自然条件下进行,发酵工程可人为控制发酵条件
6.唐代苏敬的《新修本草》云:凡作酒醴须曲,而蒲桃(即葡萄)、蜜等酒独不用曲。下列叙述错误的是( )
A.装置密闭发酵过程中,酒精度的变化是先增加后趋于稳定
B.“蒲桃、蜜等酒独不用曲”说明葡萄酒的酿制不需要微生物
C.酿酒中期起泡现象是微生物无氧呼吸产生的CO2释放形成的
D.工业发酵中为降低杂菌污染,发酵前需要对器具、原料等进行灭菌
【能力提升】
7.谷氨酸的发酵是其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.检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等
B.监控pH并及时添加碱性物质或氨水以提高产量
C.监控溶氧量、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的繁殖和谷氨酸的生成
8.啤酒的工厂化生产流程中,涉及发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒和终止等若干工艺流程。下列相关说法中,错误的是( )
A.焙烤可以杀死大麦种子的胚,并使淀粉酶变性失活
B.糖化过程中淀粉酶将淀粉分解成为糖浆
C.蒸煮可以杀死糖浆中的微生物,避免杂菌污染
D.消毒可以杀死啤酒中的大多数微生物,从而延长其保存期
9.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
10.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.黑曲霉可以用于酱油、柠檬酸、凝乳酶的工业生产
D.精酿啤酒发酵时间长、产量低、价格高,所以饮用更健康、保质期更长
11.啤酒的工业化生产中,大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后,最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是( )
A.用赤霉素处理大麦,可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶
B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵
D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期
12.格瓦斯是一种广泛流传于东欧的低度酒精饮料。制作过程:①将发酵面包制成的面包液、糖化液装入发酵罐,加入保加利亚乳酸菌、酵母菌进行发酵;②发酵液经过严格的过滤;③过滤液经5~8s迅速升温到127℃进行高温杀菌,冷却后即可饮用。酵母菌产生酒精的能力差异较大,其产生酒精的能力与其耐受酒精的能力有关。下列说法错误的是( )
A.保加利亚乳酸菌和酵母菌都能同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
B.面包液、糖化液可为微生物的生长提供碳源、氮源以及水和无机盐等营养物质
C.若想得到产生酒精的能力比较强的酵母菌,可向培养基中添加较高浓度的酒精进行筛选
D.过程③中瞬时高温灭菌可使微生物蛋白质的空间结构迅速破坏,从而达到灭菌的效果
13.下列关于发酵工程的应用,叙述正确的是( )
A. 柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂,可以通过黑曲霉发酵制得
B. 可以将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌通过发酵工程制备乙型肝炎疫苗
C. 利用发酵工程生产的白僵菌特异性强,只能用来防治一种农林害虫
D. 一种真菌通过发酵工程产生的井冈霉素可以用来防治水稻枯纹病
14.以鲜山楂为主要原料酿制的山楂酒,将山楂的营养成分充分释放,更易被人体吸收,具有防治疾病的功效和较高的保健价值。如图所示是进行山楂酒发酵的装置。下列叙述正确的是( )
A.制作山楂酒时,为减少杂菌污染,应将山楂清洗后切块
B.扩大培养时,进气口要通入无菌空气使酵母菌大量繁殖
C.发酵产酒时,搅拌可增加溶解氧和使培养液与酵母菌充分接触
D.传统发酵制作山楂酒为纯种发酵且利用厌氧条件抑制杂菌污染
15.发酵工程在医药上的应用非常广泛,其中青霉素的发现和产业化生产进一步推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。青霉素是产黄青霉菌在有氧条件下产生的一种非常重要的抗菌药物,生产青霉素的发酵工程流程如下图所示。
(1)图示生产青霉素的发酵过程中,对产黄青霉菌进行分离纯化采用了___________法,其可以用来计数的原理为____________________________________________________________。在制备该培养基时,除了添加必要的营养成分外,还需要将pH调至___________性。
(2)分离得到菌种后“摇瓶”培养的目的是___________(答出1点即可)。
(3)发酵过程中,为了解某时刻产黄青霉菌的数量,取10ml菌液加入到90ml无菌水中,混匀,将0.1mL稀释液接种于培养基上。105倍稀释对应的三个平板中菌落数量分别为68、76和78,则每毫升菌液中产黄青霉菌数量为___________个。待完全发酵结束后,采用___________等方法将菌体分离。
答案以及解析
1.答案:B
解析:A、生产单细胞蛋白饲料是利用发酵工程生产微生物菌体本身的过程,A错误;
B、通过生物技术培育可移植的皮肤是利用了动物细胞工程中的动物细胞培养,B正确;
C、利用工程菌生产胰岛素利用了发酵工程,C错误;
D、利用工厂化生产青霉素利用了微生物的发酵,D错误。
故选B。
2.答案:B
解析:发酵工程的基本操作过程为:菌种的选育→培养基的配制→灭菌→扩大培养和接种→发酵过程→产品的分离提纯。因此正确的操作过程是⑤②③⑥①④,B正确。
故选B。
3.答案:B
解析:A、发酵过程需要适宜的温度,如果温度过高,酶很快失活,菌体衰老,发酵周期就会缩短,产量也会降低,A正确;
B、温度能影响生物合成的途径,这是因为生物合成过程需要酶,酶的活性受温度影响,B错误;
C、菌种通过主动运输或胞吞吸收营养物质时,需要呼吸作用提供能量,呼吸作用受温度影响,C正确;
D、菌体生长和产物合成需以体内旺盛的代谢作为基础,而用于生长繁殖和代谢物生成的酶不同,因此所需的最适宜的温度也不一定相同,D正确。
故选B。
4.答案:D
解析:发酵工程的正确操作过程是:①菌种的选育→⑦扩大培养→②培养基的配制→④灭菌→⑥接种→⑤发酵→③扩大培养。
故选D。
5.答案:D
解析:A、传统发酵技术利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物,A错误;
B、传统发酵技术酿酒与发酵工程酿酒的基本原理相同,都是利用酵母菌无氧呼吸产生酒精,B错误;
C、两者都是利用微生物,C错误;
D、传统发酵技术通常在自然条件下进行,发酵工程可人为控制发酵条件,D正确。
故选D。
6.答案:B
解析:A、装置密闭发酵过程中,酵母菌的无氧呼吸使酒精度先增加,当葡萄糖消耗到一定程度时无氧呼吸停止,酒精度趋于稳定,A正确;
B、果酒制作利用了果皮表面附着的酵母菌,不需要额外添加微生物,B错误;
C、酿酒中期起泡现象是酵母菌无氧呼吸产生的CO2释放形成的,C正确;
D、工业发酵中发酵前需要对器具、原料等进行灭菌,以降低杂菌污染,D正确。
故选B。
7.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。
8.答案:A
解析:焙烤可以杀死大麦种子的胚,但不使淀粉酶失活,A错误;糖化过程中淀粉酶将淀粉分解成为糖浆,B正确;蒸煮可以杀死糖浆中的微生物,避免杂菌污染,C正确;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。
9.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。
10.答案:C
解析:A、制作酱油的主要原料是大豆,A错误;B、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;C、黑曲霉广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中,是重要的发酵工业菌种,黑曲霉可以用于酱油、柠檬酸、凝乳酶的工业生产,C正确;D、精酿啤酒发酵时间长(一般发酵时间能达2个月)、产量低、价格高,但保质期短(在发酵工艺上,精酿啤酒发酵完成后,不会过滤和消毒,保质期只有几十天,而工业啤酒经过消毒后,可以保存1~2年,甚至更久),D错误。
11.答案:ACD
解析:本题考查发酵工程的有关知识及植物激素的作用、基因工程的应用等。赤霉素能促进种子萌发,故用赤霉素处理大麦,可诱导α-淀粉酶相关基因的表达,促进α-淀粉酶的合成,使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶,A项正确;焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并保持酶的活性,不是为了灭菌,B项错误;糖浆经蒸煮、冷却后再接种酵母菌进行发酵,防止高温杀死菌种,C项正确;双乙酰是啤酒发酵过程中酵母菌自身代谢出的副产物,是啤酒成熟的限制性指标,过高会导致啤酒变质,通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期,D项正确。
12.答案:BCD
解析:A、乳酸菌为严格厌氧菌,只能进行无氧呼吸,A错误;
B、面包液、糖化液主要成分为糖类,也含有其他物质,可为微生物的生长提供碳源、氮源、水和无机盐等营养物质,B正确;
C、酵母菌产酒精能力与其耐受酒精的能力有关,利用选择培养基,向培养基中添加较高浓度的酒精筛选出产酒精能力比较强的酵母菌,C正确;
D、过程③中瞬时高温会破坏微生物的蛋白质空间结构,进而将微生物杀死达到灭菌效果,D正确。
故选BCD。
13.答案:AB
解析:A、柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂,可以通过黑曲霉发酵制得,A正确; B、可以将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌通过发酵工程制备乙型肝炎疫苗,B正确; C、利用发酵工程生产的白僵菌可以用来防治80多种农林害虫,C错误; D、一种放线菌通过发酵工程产生的井冈霉素可以用来防治水稻枯纹病,D错误。
故选:AB。
14.答案:AB
解析:制作山楂酒时,为减少杂菌污染,应将山楂清洗后切块,A正确;扩大培养时,进气口要通入无菌空气使酵母菌得以大量繁殖,为发酵阶段提供更多的菌种,B正确;发酵产酒利用酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理,C错误;传统发酵制作山楂酒为自然发酵,酵母菌为山楂自带的多种微生物,利用无氧条件抑制其他微生物的生长,保证酵母菌为优势菌,D错误。
15.答案:(1) 稀释涂布平板 当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌 酸
(2)提高培养液中溶解氧含量(或使产黄青霉菌充分接触营养物质,提高营养物质利用率)
(3)7.4×107 过滤、沉淀
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