3.3 发酵工程及其应用高考（无答案）

3 .3 发酵工程及其应用导学案
[学习目标]
1.概述发酵工程及其基本环节。
2.举例说明发酵工程在生产上的应用。
[自主学习]
一、发酵工程的基本环节
1.发酵工程的特点:
(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_、容易处理等。
2.发酵工程的一般流程:
(1)选育菌种:
通过___诱变育种______或基因工程育种获得。
(2)扩大培养:在发酵之前进行。需要大量菌体，因此需要进
行扩大培养。
(3)配制培养基:在菌种确定后选择原料,反复实验确定培养
基配方。
(4)灭菌:培养基和__发酵设备___都必须严格灭菌。
(5)接种:无菌操作。
(6)发酵罐内发酵(发酵工程的中心环节):
①了解发酵进程:随时检测培养液中的微生物数量、产物浓
度等;
②及时添加必需的营养组分;
③严格控制_______温度、pH 和溶解氧____等发酵条件。
(7) 分离、提纯产物:
①发酵产品是微生物细胞:在发酵结束之后,采用_____过
滤、沉淀______等方法将菌体分离和干燥;
②发酵产品是代谢物: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。
二、需要大量菌体，因此需要进行扩大培养。发酵工程的
应用
1.概述:发酵工程以其 生产条件温和、原料来源丰富且价
格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等
特点,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,形成了规模庞大的发酵工
业。
【2022 湖北卷】关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙
述错误的是( )
A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体
D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌
2.【2022 湖北卷】废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术
路线如图所示。下列叙述正确的是( )
A.该生产过程中，一定有气体生成
B.微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料
C.该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D.沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
实例——啤酒的工业化生产流程
发芽(大麦种子发芽,释放 )→焙烤(加热杀
死 但不使淀粉酶失活)→碾磨(将干燥的麦芽
碾磨成麦芽粉)→ (淀粉分解,形成糖浆)→蒸
煮(产生风味组分,终止酶的进一步作用,并对糖浆灭
菌)→ (酵母菌将糖转化为酒精和CO2)→消毒(杀
死啤酒中的大多数 ,延长它的保存期)→终
止(过滤、调节、分装啤酒进行出售)。
【2022 山东卷】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。下列说法不正确的是( )
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
【2021 广东卷】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 60g/L，pH 为 10，菌株 H 可正常持续发酵 60d 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_____。
【课堂小结】
3 .3 发酵工程及其应用练案
一．选择题
1.下列属于发酵工程的过程依次是( )
①提取目的基因 ②发酵过程 ③动物细胞融合 ④菌种的选育
⑤固定化 ⑥灭菌 ⑦扩大培养 ⑧植物组织培养
⑨培养基配制 ⑩分离提纯
A.①⑦⑥⑤⑩ B.①④⑥⑦⑤⑩ C.④⑥⑦⑤⑩ D.④⑨⑥⑦②⑩
2.下面对发酵工程中灭菌的理解不正确的是( )
A.防止杂菌污染 B.消灭杂菌 C.培养基和发酵设备都必须灭菌 D.灭菌必须在接种前
3.下列有关发酵工程应用的叙述,不合理的是( )
A.生产酱油、柠檬酸、味精等食品添加剂和各种酶制剂
B.某些疫苗、动物激素是利用基因改造或转基因的酵母菌发酵生产的
C.利用微生物在发酵过程中的代谢产物生产微生物菌肥、农药、饲料等
D.嗜热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
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、溶解氧等环境因素
5.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
6．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
7．目前发酵工程在医药工业上的应用还没有实现的是( )
A．生产抗生素 B．生产免疫调节剂 C．生产激素 D．生产紫杉醇
8.发酵工程的不正确的是
A．生产柠檬酸需要筛选产酸量高的乳酸菌
B．谷氨酸的发酵生产在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和 N－乙酰谷氨酰胺
C．发酵工程生产条件温和、原料来源丰富，废弃物易处理
D．单细胞蛋白指通过发酵而获得的微生物菌体
9．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
接种 ⑦扩大培养
A．①③④⑤⑦②⑥ B．⑤⑦②③⑥①④ C．②⑤⑦③①⑥④ D．⑥⑤⑦②④③①
10．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
二．非选择题
11．水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题：
（1）制作果汁时，可以使用果胶酶、纤维素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果胶酶是分解果胶的一类酶的
总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、________（答出 2 种即可）。纤维素酶可以分解植物______________（填细胞
膜或细胞壁）中的纤维素。
（2）用果胶酶处理果泥时，为了提高出汁率，需要控制反应的温度，原因是__________________。
（3）现有甲乙丙三种不同来源的果胶酶，某同学拟在果泥用量、温度、pH 等所有条件都相同的前提下比较这
三种酶的活性。通常，酶活性的高低可用_____________来表示。
（4））酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的
_________________中进行，其产物乙醇与_________________试
剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵
母菌细胞的________________中进行。与无氧条件相比，在有氧
条件下，酵母菌的增殖速度________________。获得的果汁（如苹果汁）可以用来制作果酒或者果醋，制作果
酒需要__________________菌，这一过程中也需要 O2，O2的作用是__________________。制作果醋需要醋酸
菌，醋酸菌属于_____________（填好氧或厌氧）细菌。
（5）在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度____________（填“低于”或“高于”）
第二阶段的。醋酸杆菌属于___________核生物，其细胞结构中___________（填“含有”或“不含有”）线粒体。
12.．豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌
种分别接入等量的 A、B 两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在 32 h 内定期取样观
测发酵效果。回答下列问题：
（1）该实验的自变量是____________________、__________________________。
（2）如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是______________________。
（3）如果在实验后，发现 32 h 内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最
佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是__________________________。
（4）从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为__________________，脂肪转变
为__________________________。
13.天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。
（1）在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度，这是因为酶_____________________。
（2）在酒精发酵阶段，需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气，后密闭。通气能提高____________的数
量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。
（3）在醋酸发酵阶段，独流老醋采用独特的分层固体发酵法，发酵 30 天。工艺如下。
① 发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如右图。据图分析，与颠倒前相比，B 层醋酸杆菌在颠倒
后密度变化的特点是_____________，由此推断，影响醋酸杆菌密度变
化的主要环境因素是________________。
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中，发酵缸
中____________层醋醅有利于乳酸菌繁殖，积累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期营养物质
消耗等环境因素的变化，加剧了不同种类乳酸菌的____________，淘
汰了部分乳酸菌种类。