1.3 发酵工程及其应用-课后训练-（人教版2019选择性必修3）（含解析）

1.3 发酵工程及其应用
[基础达标]
题组一　发酵工程及发酵工程的基本环节
1．(2024·广东潮州期末)下列关于传统发酵技术及发酵工程的说法，错误的是(　　)
A．在菌种选育过程中，可以利用人工诱变或基因工程等手段
B．醋酸菌能以酵母菌的某种代谢产物为原料合成乙酸
C．发酵时，发酵条件变化会影响微生物生长，不影响微生物的代谢途径
D．发酵工程的产品可以采用过滤、沉淀、蒸馏、萃取等方法提取
2．下列有关发酵工程的基本环节的叙述，正确的是(　　)
A．发酵工程的基本环节有选育菌种、扩大培养、配制培养基、灭菌、接种、发酵、产品的分离、提纯等
B．接种是发酵工程的中心环节，接种必须在无菌条件下进行
C．发酵过程中，不能再向发酵罐中添加营养物质，以免造成污染
D．整个发酵过程中通过人工方法对发酵过程中温度、pH、溶解氧等进行检测和控制，从而使发酵过程处于最佳状态
题组二　发酵工程的应用
3．(2024·广东肇庆期末)甜米酒多以糯米为原料拌入酒曲发酵而成，容易酸败，现已形成成熟的工业化生产系统。下列说法错误的是(　　)
A．传统发酵所用酒曲多为混合菌种，发酵产品的品质不稳定
B．工业化生产中使用的酵母菌菌种，可以通过诱变育种获得
C．发酵过程中要严格控制发酵温度、pH和溶解氧等发酵条件
D．封口后常常采用干热灭菌法杀菌，以延长甜米酒的保质期
4．(2024·广东中山期末)人类利用微生物发酵制作果酒或其他食品，已有几千年历史。下列叙述正确的是(　　)
A．传统发酵中，需要对原材料及发酵瓶进行灭菌，以防杂菌污染导致发酵失败
B．用于乳制品制作的微生物具有核膜包被的细胞核，用于果酒发酵的微生物则不具有
C．发酵用的不同微生物的最适生长温度不同，酿酒酵母菌的最适生长温度约为28 ℃
D．进行果酒发酵时，每隔12 h左右需将瓶盖打开一次，进行果醋发酵时，瓶盖始终处于打开状态
5．(2024·广东佛山期末)连续发酵是指以一定的流速向发酵罐中连续添加培养基，同时以相同的流速排出发酵液的发酵方法。某研究团队通过实验探究不同发酵方法对大肠杆菌分泌L 酪氨酸的影响，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．培养基加入发酵罐之前常用湿热灭菌法进行无菌处理
B．发酵过程中需要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件
C．发酵后采用离心法分离菌体，通过破碎细胞获取L 酪氨酸
D．连续发酵可提高菌体活力，延长产L 酪氨酸的周期
[能力提升]
6．下图所示是一个发酵装置，现代发酵工程常常利用计算机系统对发酵过程中的各种指标进行检测和控制，关于发酵过程中发酵条件的描述，不正确的是(　　)
A．发酵过程中，微生物代谢产生的热量和搅拌叶轮搅拌产生的热量达到一定的数值时，可以通过温度传感器感受并控制冷却水从进水口进入
B．冷却水从下方进入上方流出的目的是使冷却更充分
C．在发酵过程中可能需要通过营养物质加入口加入酸或碱来调节发酵液的pH
D．培养液要一次性全部加入，在发酵过程中不能再重新加入
7．(2024·广东惠州阶段练习)我国是世界上啤酒生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成，主要工艺流程如图所示，其中糖化主要是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子物质。下列关于啤酒发酵的叙述正确的是(　　)
A．用赤霉素处理大麦，可使大麦无须发芽就能产生α 淀粉酶
B．破碎有利于淀粉进入酵母菌，提升发酵速率
C．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚，同时使淀粉酶失活
D．主发酵阶段完成酵母菌繁殖，后发酵阶段进行代谢物的生成
8．如图为发酵工程生产产品的流程图，请据图回答下列问题。
(1)若能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的，①应该是________；若高产青霉素菌种是通过②培育的，②应该是________。
(2)根据培养基的用途，可以将它们分为________培养基和________培养基。各种培养基的具体配方不同，但一般都含有__________________等营养成分。培养基在使用之前要用____________进行灭菌。
(3)整个过程的中心阶段是________，在该时期要随时取样检测培养基中的________________等。同时，要严格控制____________________等发酵条件，因为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________________的形成。
(4)在发酵过程中要不断搅拌的目的是：①________________；②______________。
(5)发酵产品分离、提纯时要根据产品的类型不同选择合适的方法。如果发酵产品是菌体本身，常常采用______________等方法分离、提纯；如果发酵产品是微生物的代谢物，还要根据____________采取适当的方法分离、提纯。
参考答案
【基础达标】
1．【答案】C　【解析】在菌种选育过程中，性状优良的菌种可以从自然界中筛选出，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得，A正确；醋酸菌能将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，B正确；在谷氨酸发酵过程中，pH呈中性或弱碱性时会积累谷氨酸，而pH呈酸性时易形成谷氨酰胺和N 乙酰谷氨酰胺，C错误；若发酵工程的产品是微生物细胞本身，可在发酵结束后采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，若产品是代谢物，可以根据产物的性质采取蒸馏、萃取、离子交换等方式提取、分离和纯化产品，D正确。
2.【答案】A　【解析】发酵工程的基本环节有选育菌种、扩大培养、配制培养基、灭菌、接种、发酵、产品的分离、提纯等，A正确；发酵是发酵工程的中心环节，B错误；发酵过程中要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程，从而能够及时向发酵罐中添加营养物质，满足微生物生长的需要，C错误；整个发酵工程中通过计算机控制系统对发酵过程中温度、pH、溶解氧等进行检测和控制，从而使发酵过程处于最佳状态，D错误。
3.【答案】D　【解析】传统发酵所用酒曲多为混合菌种，菌种不单一，导致发酵产品的品质不稳定，A正确；工业化生产中使用的酵母菌菌种，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，B正确；发酵是利用特定的微生物通过其代谢生产对人类有用的产品，不同的微生物的代谢类型不同，所以发酵过程中要严格控制发酵温度、pH和溶解氧等发酵条件以便获得稳定的产物，C正确；封口后常常采用巴氏消毒法杀菌，以延长甜米酒的保质期，D错误。
4.【答案】C　【解析】传统发酵中，原材料不能进行灭菌，因为菌种来自原料表面，A错误；用于乳制品制作的微生物是乳酸菌，乳酸菌是原核生物，不具有核膜包被的细胞核，B错误；温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母菌的最适生长温度约为28 ℃，C正确；进行果酒发酵时，每隔12小时左右将瓶盖拧松一次(不是打开瓶盖)，此后再拧紧，这样做的目的是放掉发酵产生的大量CO2，防止爆瓶，D错误。
5.【答案】C　【解析】在微生物发酵过程中，为了防止杂菌的污染，需要对培养基进行严格的灭菌处理，湿热灭菌法是一种常用的灭菌方法，它利用高温高压的蒸汽来杀死微生物，从而达到灭菌的目的，A正确；发酵过程是一个复杂的生物化学过程，它受到多种环境因素的影响，其中，温度、pH和溶解氧是三个至关重要的发酵条件，在发酵过程中需要严格控制这些条件，以保证发酵的顺利进行，B正确；虽然离心法可以用于分离菌体，但L 酪氨酸并不是直接通过破碎细胞获取的，L 酪氨酸是大肠杆菌在发酵过程中分泌到细胞外的产物，因此应该通过收集发酵液并经过适当的处理(如过滤、离心等)来分离和纯化L 酪氨酸，C错误；连续发酵是一种高效的发酵方法，它可以保持发酵罐中微生物的恒定浓度和活力，从而延长产物的生产周期，在连续发酵过程中，不断向发酵罐中添加新鲜的培养基并排出含有产物的发酵液，这样可以为微生物提供充足的营养和生长空间，同时避免产物对微生物的抑制作用，D正确。
6.【答案】D　【解析】发酵过程中由于微生物代谢产生的热量和搅拌产生的热量，培养液的温度会升高，仅仅靠发酵罐壁散热是不能满足的，因此，通过发酵罐上的温度传感器和控制装置感受并控制冷却水的进入来散热，A正确；冷却水从下方进入上方流出可以使冷却更充分，B正确；在发酵前，培养液的pH可以用缓冲液进行调节，在发酵过程中，由于代谢物的积累使pH发生改变可以通过加入酸或碱来调节，C正确；在发酵过程中，要及时检测培养液中微生物的数量和营养物质的浓度，及时添加必备的营养成分来延长菌体生长稳定期的时间以得到更多的发酵产物，D错误。
7.【答案】A　【解析】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，进而使大麦种子无须发芽就能产生α?淀粉酶，A正确；淀粉不能进入酵母菌细胞内，破碎有利于增加淀粉与酶的接触面积，促进糖化过程，B错误；焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚，防止其继续萌发，同时保持淀粉酶活性，便于后续糖化操作，C错误；酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都是在主发酵阶段完成，D错误。
8.【答案】(1)基因工程　诱变育种　(2)选择　鉴别　碳源、氮源、水、无机盐　高压蒸汽　(3)发酵　微生物数量、产物浓度　溶氧量、pH和温度　代谢物　(4)①增加溶氧量　②使菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率　(5)过滤、沉淀　产物的性质