(共63张PPT)
第3节 发酵工程及其应用
第1章 发酵工程
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
微生物
现代工程
②④⑤
生产条件温和
产物专一
发酵产品
产量和质量
蛋白质
小分子的肽和氨基酸
增味剂
增稠剂
酶制剂
多种氨基酸
免疫调节剂
发酵技术
微生物肥料
微生物饲料
环境污染
极端
×
×
×
×
√
关键能力·重难探究达成
02
核心点一
核心点二
应用创新·问题情境探究
03
学习效果·随堂评估自测
04
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
选育菌种
扩大培养
灭菌
中心
环节
获得产品
浅仰芹
电动机
培养物或营养
pH计
物质的加入口一
观察孔
取样管
口一冷却水排出口
冷却夹层
生物传感
器装置
阀门—
放料管
植物或动
物的基因
微生物
转移
直接改造菌种一
发酵工程
产品
病原体
的抗原
微生物
基因
发芽
主要原料：大麦和水
作用：
加热杀死种子
用
胚但不使
焙烤
碾磨
将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉
设备：糖化罐
啤酒花
糖化
淀粉酶
产生风味组分)
作用：淀粉
用
蒸煮
并对
冷却
主发酵阶段：糖
酵母菌
糖浆灭菌
发酵
后发酵阶段：
的环境下
过滤
储存，使啤酒澄清、成熟
消毒
作用∫杀死啤酒中的
延长啤酒的保存期
终止过滤、调节、分装啤酒进行出售
我仰
h
团结守纪勤学春
阀门
压力表
进气口韦
出气口
搅拌叶轮
H排料阀
苹果
苹果汁
含菌培养液
酵母菌液
双U型管
气体
液面
水
喷头
醚
罐
刨花
滤网
苹果醋
苹果酒
A
注：亚阀门
选育菌种
扩大培养
配制培养基
发酵工程的
火菌
发酵工程及其应用
基本环节
接种
发酵罐内发酵
分离、提纯产物
食品工业上的应用
发酵工程
医药工业上的应用
的应用
农牧业上的应用
其他方面的应用第3节 发酵工程及其应用
1．阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。2．举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。 1．科学思维——基于发酵工程的基本环节和应用实例，阐明发酵工程的概念。2．科学探究——根据发酵产品和利用微生物的不同讨论发酵工程中的发酵条件及控制方法。3．社会责任——认可发酵工程在生产上重要的应用价值。
一、发酵工程的概念和基本环节
1．发酵工程的概念
(1)概念：利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产人类需要的产品的一项技术。
(2)范围：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．发酵工程的基本环节
(1)基本环节：
(2)下列关于发酵工程基本环节的描述正确的是②④⑤(填序号)。
①用于发酵工程的菌种应该具备优良性状，并且只能从自然界中筛选。
②在进行发酵前，需要对选育的菌种进行扩大培养。
③发酵工程所用的菌种大多是单一菌种，所以没有必要进行严格的灭菌。
④发酵工程所用的培养基是液体培养基。
⑤在发酵过程中要随时进行检测，还需要对发酵条件进行严格的控制。
⑥发酵结束后即可得到发酵产品。
3．发酵装置
二、发酵工程的应用
1．特点
(1)生产条件温和。
(2)原料来源丰富且价格低廉。
(3)产物专一。
(4)废弃物对环境的污染小和容易处理。
2．在食品工业上的应用
(1)生产传统的发酵产品。
①优点：能明显提高产品的产量和质量。
②实例：
a．大豆中的蛋白质小分子的肽和氨基酸酱油
b．啤酒的工业化生产流程：
(2)生产各种各样的食品添加剂：酸度调节剂、增味剂、着色剂、增稠剂、防腐剂等。
(3)生产酶制剂：在食品工业中，经常用到一些酶制剂，如α 淀粉酶、β 淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。
3．在医药工业上的应用
(1)发酵工程可以生产抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等。
(2)基因工程与发酵技术相结合生产所需要的产品。
4．在农牧业上的应用
主要表现在生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等方面。
5．在其他方面的应用
(1)对解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义。
(2)极端微生物的应用。
(3)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域。
1．发酵罐中设计搅拌叶轮进行搅拌的意义是什么？
提示：使菌种与发酵底物能充分接触，提高发酵效率。
2．单细胞蛋白可以作为食品添加剂。单细胞蛋白是微生物产生的单一纯净的蛋白质吗？
提示：不是，单细胞蛋白是微生物菌体。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。 (×)
提示：发酵工程的菌种也可以通过诱变育种和基因工程育种获得。
2．发酵工程的中心环节是选育菌种。 (×)
提示：发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵的过程。
3．发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。 (×)
提示：培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
4．利用微生物农药防治农林虫害属于化学防治。 (×)
提示：利用微生物农药防治农林虫害属于生物防治。
5．微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。 (√)
发酵工程的基本环节
1．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)选育方法
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。
2．扩大培养：在进行接种前，要进行扩大培养。
(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。
3．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根据不同的菌种，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。
4．灭菌和接种
在发酵前对培养基和发酵设备进行严格的灭菌处理，接种过程中要注意防止杂菌污染。
5．发酵罐内发酵条件的控制
(1)温度：通过发酵罐上的温度传感器和控制装置进行监测和调整。
(2)溶解氧：通过控制通气量和搅拌速度加以调节。
(3)pH：通过加料装置添加酸或碱进行调节，也可以在培养基中添加pH缓冲液。
6．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 过滤、沉淀将菌体分离和干燥
代谢物 蒸馏、萃取、离子交换等方法
1．现代发酵工程和传统发酵技术所用菌种的来源有什么差异？
提示：传统发酵技术用的菌种一般是原材料中天然存在的多种菌种，而现代发酵工程用的菌种是通过微生物培养技术获得的单一菌种。
2．与化工生产相比，为什么发酵工程的生产条件比较温和？
提示：发酵是利用微生物的代谢将原料进行转化，而微生物细胞代谢是在常温常压条件下进行的，因此发酵工程的生产条件比较温和。
1．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
B [果酒发酵的适宜温度为18～30 ℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，因此分解过程中不需要通入空气，B错误；无氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是糖类，因此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，D正确。]
2．发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如下图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，回答相关问题。
(1)图中①表示的育种方法是________________。
(2)在赖氨酸或谷氨酸发酵过程中，产物源源不断地产生，这说明该生产采用了________的发酵方式。在生产过程中，常需增加通氧量，因此判断赖氨酸或谷氨酸发酵菌种为________菌。
(3)当发酵生产的产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的________措施来获得产品。
[解析] 基因工程、细胞工程和诱变育种是发酵工程菌种的来源。在发酵生产中，产物源源不断地产生，因此发酵过程是连续的。发酵生产的产品是代谢物，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。
[答案] (1)诱变育种 (2)连续培养 好氧 (3)提取、分离和纯化
发酵罐使用的三点提醒
(1)发酵罐在使用前要进行灭菌，培养基和发酵设备一般用蒸汽灭菌，空气采用过滤的方法除菌。
(2)对于需氧发酵，为了防止杂菌污染，应该从空气入口通入无菌空气。
(3)搅拌的作用
①使空气和发酵液充分混合，增加培养液中的溶解氧。
②使菌种与培养液充分接触，提高原料利用率。
发酵工程的应用
1．发酵工程的应用：发酵工程渗透到几乎所有的工农业领域。
(1)在食品工业上的应用：生产传统的发酵产品、食品添加剂和酶制剂。
(2)在医药工业上的应用：生产抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等。
(3)在农牧业上的应用：生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等。
2．发酵工程与传统发酵技术的比较
发酵工程 传统发酵技术
不同点 菌种 通过微生物纯培养技术筛选或其他技术生产的优良菌种，大多是单一菌种 原材料中天然存在的混合菌种
发酵方式 液体发酵为主 固体发酵或半固体发酵为主
对发酵条件的控制 严格无菌操作，防止杂菌污染。通过现代工程技术对发酵条件精确地控制，使发酵条件处于最佳状态 不是无菌操作，容易受到杂菌污染。对发酵条件不能严格控制，易受外界条件影响
生产规模和产品 生产规模大，实现了工业化生产。原料来源丰富，成本低，产物多样，产量高 通常是家庭式或作坊式的，产量低，生产往往受季节和原料限制，产品风味品种比较单一，质量不稳定
相同点 ①都是利用了微生物的作用②发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的
1．微生物肥料使作物增产的原理是什么？
提示：微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质能增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。
2．微生物农药防治农林害虫的原理是什么？
提示：微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。
1．下列有关发酵工程应用的叙述，正确的是( )
A．发酵完成后分离出的菌体均可作为动物饲料
B．发酵工程不能用于传统发酵食品的生产
C．利用基因工程选育的菌种可用于酶制剂、疫苗、激素等的生产
D．将发酵液中的微生物分离出来就是微生物肥料，可大大增进土壤肥力
C [有些微生物的菌体含有激素、抗生素等，不适合作为动物饲料，A错误；利用发酵工程能生产传统发酵食品，B错误；微生物肥料是指微生物代谢产生的有机酸、生物活性物质等，D错误。]
2．发酵工程广泛应用于多个行业，下列有关叙述错误的是( )
A．黑曲霉可作为酿制酱油、生产柠檬酸的菌种
B．啤酒酿制终止后，可得到啤酒、单细胞蛋白等产品
C．用纤维废料发酵得到酒精，可减少环境污染、减缓能源短缺问题
D．用液体培养基可大规模生产新冠病毒减毒疫苗
D [黑曲霉产生的蛋白酶可将大豆中的蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，进一步加工为酱油，柠檬酸可通过黑曲霉发酵获得，A正确；啤酒酿制终止后，可通过过滤、沉淀等手段获得酵母细胞(单细胞蛋白)，将滤液加工后得到啤酒，B正确；纤维废料分解得到葡萄糖，其经过发酵得到酒精，既减少了环境污染，又减缓了能源短缺问题，C正确；新冠病毒减毒疫苗是新冠病毒经过减毒处理得到的，需用特定的动物细胞进行培养，病毒不能独立地在液体培养基中生长繁殖，D错误。]
苹果可用于制作苹果酒、苹果醋饮料和提取具有抗过敏、抗癌细胞增生、调节脂质代谢等多种生理功能的苹果多酚。如图所示为工业化制作苹果酒和苹果醋的装置。
通过本案例培养学生的演绎推理的科学思维和实践应用的社会责任感。
(1)甲罐中预留近1/3的空间，目的是什么？(科学思维)
(2)甲罐连接的双U型管中一侧注满水的作用是什么？(科学思维)
(3)若图中A代表无菌空气，则乙罐排出的气体中氧气的含量有什么变化？(科学思维)
提示：(1)有利于酵母菌的早期繁殖。
(2)密闭装置，利于自动化排气；防止发酵液从排气管溢出。
(3)氧气含量降低。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
1．核心概念发酵工程：利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术，规模化生产人类需要的产品的技术。2．结论语句(1)性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。(2)发酵工程所用的菌种大多是单一菌种。(3)发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵。(4)如果发酵产品是微生物菌体，可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品；如果发酵产品是微生物的代谢物，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。(5)发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及微生物菌体。
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 ⑥扩大培养和接种
A．①③④⑤②⑥ B．⑤②③⑥①④
C．②⑤③①⑥④ D．⑥⑤②④③①
B [发酵工程的基本环节中，第一个环节是菌种的选育，最后一个环节是产品的分离与提纯，B项正确。]
2．关于发酵工程的菌种的说法错误的是( )
A．发酵工程的菌种可以从自然界中筛选出来
B．发酵工程可以利用原材料中含有的菌种
C．发酵工程的菌种可以来自基因工程
D．发酵工程的菌种可以来自诱变育种
B [传统发酵技术利用的是原材料中含有的菌种，发酵工程利用的是经过筛选或培育的菌种。]
3．严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，直接关系到是否能得到质量高、产量多的理想产物，通常所指的发酵条件不包括( )
A．温度控制 B．溶解氧控制
C．pH控制 D．酶的控制
D [通常所指的发酵条件包括温度、pH、溶解氧、通气与转速等。酶是自身调节物质，不属于发酵条件。]
4．关于啤酒生产的流程说法错误的是( )
A．让大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶
B．焙烤发芽的大麦种子时，淀粉酶丧失活性
C．糖化的目的是让淀粉分解
D．蒸煮时终止了酶的作用，并对糖浆进行灭菌
B [焙烤发芽的大麦种子时杀死大麦种子，但不能使淀粉酶丧失活性。]
5．如图所示是发酵工程生产产品的流程图，请据图回答下列问题：
(1)发酵工程中，选育优良性状的菌种，至关重要。高产青霉素菌种是通过________育种获得的，啤酒酵母菌是通过________改造的。
(2)图中①表示________，这样做的目的是___________________________
__________________________________________________________________。
(3)③表示____________，是整个过程的中心环节，在此阶段需随时取样、检测____________、________等，以了解发酵进程，还要及时添加______________，同时严格控制______________等发酵条件。
(4)④表示____________，发酵结束后可采用______________等方法获得产品。
[解析] (1)高产青霉素菌种是通过诱变育种获得的，啤酒酵母菌是通过基因工程改造的。(2)图中①表示扩大培养，目的是增加菌种的数量，缩短生产周期。(3)③是整个过程的中心环节——发酵罐内发酵，在此阶段需随时取样、检测微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。随着发酵进行，培养基中的营养物质减少，还要及时添加必需的营养组分，同时严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。(4)④是发酵工程产品微生物细胞(菌体)，发酵结束后可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥。
[答案] (1)诱变 基因工程 (2)扩大培养 增加菌种的数量，可以缩短生产周期 (3)发酵罐内发酵 微生物数量 产物浓度 必需的营养组分 温度、pH和溶解氧 (4)微生物细胞(菌体) 过滤、沉淀
12/12课时分层作业(4) 发酵工程及其应用
题组一 发酵工程的基本环节
1．下列选项中不是发酵工程特点的是( )
A．原料来源丰富，价格低
B．产物专一，产量高
C．废弃物对环境污染小，容易处理
D．生产条件需要高温高压
D [发酵工程是运用微生物的功能进行的生产，生产条件温和，即在常温常压条件下进行，D错误。]
2．生物学家将大肠杆菌的质粒取出，连接上人生长激素的基因以后，重新置于大肠杆菌细胞内，然后用这种带有人生长激素基因的大肠杆菌进行发酵，该处理过程在发酵中属于( )
A．菌种的选育 B．扩大培养
C．接种 D．诱变育种
A [发酵生产过程包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵罐内发酵和产品的分离、提纯等。题中所述将大肠杆菌质粒取出连接上人生长激素的基因再重新置于大肠杆菌细胞内，然后用该菌进行发酵，整个过程应属于利用基因工程手段培育发酵新菌种，即菌种选育过程。]
3．发酵过程的灭菌范围不包括( )
A．操作人员
B．培养基
C．发酵设备
D．发酵工程提供的空气
A [操作人员的手可用体积分数为75%的酒精进行消毒。]
4．用发酵工程生产单细胞蛋白时，对产物进行分离、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
B [单细胞蛋白是微生物菌体，采用过滤、沉淀等方法将菌体进行分离和干燥。]
5．青霉素是一种常用的抗生素，其工业化生产流程如图所示。
请回答下列问题：
(1)培育青霉素高产菌株的育种方法是________，过程①、②属于发酵工程的________环节，其主要目的是__________________。
(2)过程③不能用化学药物进行灭菌处理，原因是_____________________
__________________________________________________________________。
(3)发酵过程中必须严格控制好________________________(至少答出3点)等发酵条件，使发酵全过程处于最佳状态；同时定期检测_________________(至少答出2点)等，以了解发酵进程。
(4)过程④常用的方法是__________________________________________。
[解析] (1)青霉素高产菌株是通过诱发基因突变并筛选得到的。由于发酵工程用的菌种数量庞大，因此，在接种前需进行扩大培养，以获得足够多的菌种。(2)灭菌所用化学药物对各种微生物均有一定的杀灭能力，残留在培养基中的药物也会抑制接种的青霉菌的生长繁殖。(3)发酵过程中必须严格控制好温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质等发酵条件，使发酵全过程处于最佳状态；同时定期检测微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程，实施终止发酵或更换发酵液。(4)发酵完成后，如果产品是菌种，则需要采用过滤、沉淀等方法获得细胞。
[答案] (1)诱变育种 扩大培养 快速增加菌种的数量 (2)残留在培养基中的化学药物会抑制青霉菌的生长繁殖 (3)温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质 微生物数量、产物浓度 (4)过滤、沉淀
题组二 发酵工程的应用
6．下列不属于发酵工程的应用的是( )
A．生产抗生素、维生素、药用氨基酸等
B．生产啤酒、果酒和食醋等
C．化学检测和水质监测
D．生产各种各样的食品添加剂
C [生产抗生素、维生素、药用氨基酸等为发酵工程在医药工业上的应用；生产啤酒、果酒和食醋等，生产各种各样的食品添加剂，都是发酵工程在食品工业上的应用；化学检测和水质监测不属于发酵工程的应用。]
7．关于发酵工程应用的说法错误的是( )
A．发酵工程的产品可以是微生物的代谢物
B．通过发酵工程可以从微生物中提取一些酶
C．通过发酵工程可以从微生物中提取单细胞蛋白
D．发酵工程的产品可以是微生物的菌体
C [单细胞蛋白是通过发酵工程获得的微生物菌体，而不是从微生物中提取单细胞蛋白。]
8．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
B [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；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；利用工程菌生产胰岛素利用了发酵工程，C错误；工厂化生产青霉素利用了微生物的发酵，D错误。]
9．下列关于啤酒的工业化生产的叙述，不正确的是( )
A．啤酒生产的主要原料是大麦
B．啤酒生产的发酵过程包括主发酵阶段和后发酵阶段
C．主发酵在低温、密闭条件下进行，发酵液澄清、成熟可以饮用
D．发酵的温度和时间会影响啤酒的口味
C [主发酵结束后，发酵液不适合饮用；后发酵需要在低温、密闭条件下进行，发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种的口味要求的不同而有所差异。]
10．啤酒是以粮食作物大麦为主要原料酿造的，如图是某种啤酒的生产流程，请回答下列问题。
(1)在酿造过程中需要将大麦种子进行发芽处理，此过程的目的是________________________，麦芽经过焙烤、碾磨成________。
(2)经过糖化阶段，麦芽中的淀粉、蛋白质等大分子被分解成酵母菌可利用的可溶性小分子物质。糖化时温度的变化通常是由低温逐步升至高温，以防止____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)在蒸煮阶段，要将糖浆中加入啤酒花煮沸一定时间，不仅可以蒸发掉多余的水分，还可以起到________作用。
(4)在主发酵初期，往往先通入无菌空气，目的是_____________________
__________________________________________________________________，之后进行密封发酵。酒精就是在密封发酵期间产生的，写出反应简式___________________________________________________________________。
(5)经过一段时间的后发酵，才能形成澄清、成熟的啤酒。后发酵期间糖类继续发酵，促进啤酒风味的成熟。影响啤酒风味的因素有________、________等。
[解析] (1)大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶、蛋白酶等多种酶。麦芽经过焙烤、碾磨成麦芽粉。(2)糖化时由低温逐步升至高温，以防止麦芽中淀粉酶等因高温而变性失活。(3)在蒸煮阶段，不仅可以蒸发掉多余的水分，还可以起到灭菌作用。(4)在主发酵初期，需要通入无菌空气，目的是增加酵母菌的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物，反应简式见答案。(5)影响啤酒风味的因素有酵母菌菌种、大麦品种、发酵时间、发酵温度等。
[答案] (1)释放淀粉酶 麦芽粉 (2)麦芽中淀粉酶等因高温而变性失活 (3)灭菌 (4)有氧条件酵母菌进行出芽生殖，数量增加 C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 (5)酵母菌菌种 大麦品种 发酵时间 发酵温度(写两种即可)
11．发酵工程在现代生物工程中的地位越来越重要。下列有关发酵过程的叙述，错误的是( )
A．密闭式发酵罐的设计成功使大规模生产发酵产品得以实现
B．要随时取样，检测培养液的细菌数目、产物浓度等，以了解发酵进程
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
C [在发酵过程中需要向装置中添加必需的营养组分，C错误。]
12．(2022·山东潍坊期中)发酵工程的内容包括菌种的选育，培养基的配制、灭菌，扩大培养和接种，发酵过程和产品的分离、提纯等方面。下列关于发酵工程的认识错误的是( )
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物和菌体本身
C．通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧和pH等
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
D [传统发酵技术和发酵工程都是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产的，D错误。]
13．(不定项)下列有关传统发酵技术与现代工业发酵的描述，错误的是( )
A．传统发酵技术与现代工业发酵都需要进行严格的无菌操作，防止杂菌的污染，如都要进行培养液的灭菌
B．传统发酵技术对发酵条件的控制主要通过人工控制，而现代工业发酵对发酵条件的控制是通过计算机系统进行全面的监测和控制
C．制作泡菜的菌种是人工接种的纯的乳酸菌菌种
D．果酒制作、果醋制作以及腐乳的制作等都属于现代工业发酵
ACD [传统发酵技术与现代工业发酵都要进行无菌操作，但传统发酵技术防止发酵液污染的措施主要是进行有关发酵装置的消毒，灭菌不是很严格，传统发酵技术利用的是原料中存在的微生物，培养液是不能灭菌的，A错误；传统发酵技术对发酵条件的控制主要是通过人工控制的，现代工业发酵对发酵条件的控制是通过计算机系统自动进行监测和控制的，B正确；制作泡菜属于传统发酵技术的应用，菌种来源于附着在原材料上的天然的乳酸菌，不需要接种，C错误；果酒制作、果醋制作以及腐乳制作属于传统发酵技术的应用，D错误。]
14．(不定项)随着人们对发酵原理认识的不断深入，微生物纯培养技术的建立，以及密闭式发酵罐的成功设计，使人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品。下列有关发酵工程过程的叙述，错误的是( )
A．发酵工程的过程一般包括选育菌种，配制培养基，灭菌，扩大培养，接种，发酵，分离、提纯产品等
B．选育菌种都是通过基因工程育种、诱变育种等方法获得的
C．扩大培养的目的是使优良菌种大量繁殖，便于得到足够多的菌种
D．发酵产品的分离方法是相同的
BD [发酵工程的过程一般包括配制培养基，灭菌，选育菌种，扩大培养，接种，发酵，分离、提纯产品等，A正确；选育菌种的方法总体上分为两种，一种是直接从自然界中筛选出常规菌种，另一种是通过基因工程育种或者诱变育种获得工程菌种，B错误；发酵工程的发酵装置足够大，必须接种足量的菌种才能保证其产量，因此接种前要进行扩大培养来增加菌种的数量，C正确；发酵工程的产品有两种类型，如果发酵产品是菌体本身，可以采用过滤、沉淀等方法进行分离提纯，如果发酵产品是代谢物，需要根据其性质采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行分离提纯，D错误。]
15．如图为某啤酒厂的生产工艺流程，请回答下列问题。
(1)过程①的目的有两个，一是破坏细胞结构释放出________，从而增加可溶性糖的含量；二是杀死胚，从而减少可溶性糖的消耗。
(2)过程②的目的是______________________________________________。
(3)啤酒花可使啤酒具有独特的苦味和香气，并具有防腐和澄清麦芽汁的作用。过程③的作用有_________________________________________________
___________________________________________________________________
______________________________________________________(至少答出2点)。
(4)过程④控制的气体条件是________。该过程可通过检测________________________________来了解发酵进程。
(5)未经过程⑤分装的啤酒称为“生啤”或“鲜啤”，经过程⑤并且过滤、消毒、调制后的啤酒为“熟啤”。你认为保质期较长的是________(填“生啤”或“熟啤”)，更容易引起部分人发生肠道过敏反应的是________(填“生啤”或“熟啤”)，原因是____________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
[解析] (1)过程①的目的有两个，一是破坏细胞结构释放出淀粉酶，从而增加可溶性糖的含量；二是杀死胚，从而减少可溶性糖的消耗。(2)过程②的目的是分解淀粉，形成糖浆。(3)啤酒花可使啤酒具有独特的苦味和香气，并具有防腐和澄清麦芽汁的作用。过程③的作用有使淀粉酶失去活性、对糖浆灭菌等。(4)过程④控制的气体条件是隔绝空气。该过程可通过检测酵母菌种群数量、酒精含量等来了解发酵进程。(5)未经过程⑤分装的啤酒称为“生啤”，经过程⑤分装并且过滤、消毒、调制后的啤酒为“熟啤”。保质期较长的是熟啤，更容易引起部分人发生肠道过敏反应的是生啤，原因是未经过滤、消毒的生啤中含有较多的微生物和固体物，这些物质中可能含有引起过敏反应的过敏原。
[答案] (1)淀粉酶 (2)分解淀粉，形成糖浆 (3)使淀粉酶失去活性(或终止酶的进一步作用)、对糖浆灭菌 (4)隔绝空气 酵母菌种群数量、酒精含量等 (5)熟啤 生啤 未经过滤、消毒的生啤中含有较多的微生物和固体物，这些物质中可能含有引起过敏反应的过敏原
7/7课时分层作业(4) 发酵工程及其应用
题组一 发酵工程的基本环节
1．下列选项中不是发酵工程特点的是( )
A．原料来源丰富，价格低
B．产物专一，产量高
C．废弃物对环境污染小，容易处理
D．生产条件需要高温高压
2．生物学家将大肠杆菌的质粒取出，连接上人生长激素的基因以后，重新置于大肠杆菌细胞内，然后用这种带有人生长激素基因的大肠杆菌进行发酵，该处理过程在发酵中属于( )
A．菌种的选育 B．扩大培养
C．接种 D．诱变育种
3．发酵过程的灭菌范围不包括( )
A．操作人员
B．培养基
C．发酵设备
D．发酵工程提供的空气
4．用发酵工程生产单细胞蛋白时，对产物进行分离、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
5．青霉素是一种常用的抗生素，其工业化生产流程如图所示。
请回答下列问题：
(1)培育青霉素高产菌株的育种方法是________，过程①、②属于发酵工程的________环节，其主要目的是__________________。
(2)过程③不能用化学药物进行灭菌处理，原因是_____________________
__________________________________________________________________。
(3)发酵过程中必须严格控制好________________________(至少答出3点)等发酵条件，使发酵全过程处于最佳状态；同时定期检测_________________(至少答出2点)等，以了解发酵进程。
(4)过程④常用的方法是__________________________________________。
题组二 发酵工程的应用
6．下列不属于发酵工程的应用的是( )
A．生产抗生素、维生素、药用氨基酸等
B．生产啤酒、果酒和食醋等
C．化学检测和水质监测
D．生产各种各样的食品添加剂
7．关于发酵工程应用的说法错误的是( )
A．发酵工程的产品可以是微生物的代谢物
B．通过发酵工程可以从微生物中提取一些酶
C．通过发酵工程可以从微生物中提取单细胞蛋白
D．发酵工程的产品可以是微生物的菌体
8．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
9．下列关于啤酒的工业化生产的叙述，不正确的是( )
A．啤酒生产的主要原料是大麦
B．啤酒生产的发酵过程包括主发酵阶段和后发酵阶段
C．主发酵在低温、密闭条件下进行，发酵液澄清、成熟可以饮用
D．发酵的温度和时间会影响啤酒的口味
10．啤酒是以粮食作物大麦为主要原料酿造的，如图是某种啤酒的生产流程，请回答下列问题。
(1)在酿造过程中需要将大麦种子进行发芽处理，此过程的目的是________________________，麦芽经过焙烤、碾磨成________。
(2)经过糖化阶段，麦芽中的淀粉、蛋白质等大分子被分解成酵母菌可利用的可溶性小分子物质。糖化时温度的变化通常是由低温逐步升至高温，以防止____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)在蒸煮阶段，要将糖浆中加入啤酒花煮沸一定时间，不仅可以蒸发掉多余的水分，还可以起到________作用。
(4)在主发酵初期，往往先通入无菌空气，目的是_____________________
__________________________________________________________________，之后进行密封发酵。酒精就是在密封发酵期间产生的，写出反应简式___________________________________________________________________。
(5)经过一段时间的后发酵，才能形成澄清、成熟的啤酒。后发酵期间糖类继续发酵，促进啤酒风味的成熟。影响啤酒风味的因素有________、________等。
11．发酵工程在现代生物工程中的地位越来越重要。下列有关发酵过程的叙述，错误的是( )
A．密闭式发酵罐的设计成功使大规模生产发酵产品得以实现
B．要随时取样，检测培养液的细菌数目、产物浓度等，以了解发酵进程
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
12．(2022·山东潍坊期中)发酵工程的内容包括菌种的选育，培养基的配制、灭菌，扩大培养和接种，发酵过程和产品的分离、提纯等方面。下列关于发酵工程的认识错误的是( )
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物和菌体本身
C．通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧和pH等
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
13．(不定项)下列有关传统发酵技术与现代工业发酵的描述，错误的是( )
A．传统发酵技术与现代工业发酵都需要进行严格的无菌操作，防止杂菌的污染，如都要进行培养液的灭菌
B．传统发酵技术对发酵条件的控制主要通过人工控制，而现代工业发酵对发酵条件的控制是通过计算机系统进行全面的监测和控制
C．制作泡菜的菌种是人工接种的纯的乳酸菌菌种
D．果酒制作、果醋制作以及腐乳的制作等都属于现代工业发酵
14．(不定项)随着人们对发酵原理认识的不断深入，微生物纯培养技术的建立，以及密闭式发酵罐的成功设计，使人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品。下列有关发酵工程过程的叙述，错误的是( )
A．发酵工程的过程一般包括选育菌种，配制培养基，灭菌，扩大培养，接种，发酵，分离、提纯产品等
B．选育菌种都是通过基因工程育种、诱变育种等方法获得的
C．扩大培养的目的是使优良菌种大量繁殖，便于得到足够多的菌种
D．发酵产品的分离方法是相同的
15．如图为某啤酒厂的生产工艺流程，请回答下列问题。
(1)过程①的目的有两个，一是破坏细胞结构释放出________，从而增加可溶性糖的含量；二是杀死胚，从而减少可溶性糖的消耗。
(2)过程②的目的是______________________________________________。
(3)啤酒花可使啤酒具有独特的苦味和香气，并具有防腐和澄清麦芽汁的作用。过程③的作用有_________________________________________________
___________________________________________________________________
______________________________________________________(至少答出2点)。
(4)过程④控制的气体条件是________。该过程可通过检测________________________________来了解发酵进程。
(5)未经过程⑤分装的啤酒称为“生啤”或“鲜啤”，经过程⑤并且过滤、消毒、调制后的啤酒为“熟啤”。你认为保质期较长的是________(填“生啤”或“熟啤”)，更容易引起部分人发生肠道过敏反应的是________(填“生啤”或“熟啤”)，原因是____________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
7/7
