(共94张PPT)
第3节 发酵工程及其应用
任务一 发酵过程的基本环节
任务二 发酵工程的应用实例——啤酒的
工业化生产流程
一、发酵工程的概念
1.概念:指利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需产品的
_________________。
2.前提:______________技术的建立、______________的设计成功。
综合性生物工程
微生物纯培养
密闭式发酵罐
二、发酵工程的基本环节
1.选育菌种:可采用从自然界选种、______育种、__________育种等
方法获得性状优良的菌种。
2.扩大培养:大规模生产中需要使______达到一定数量。
3.配制培养基:根据微生物的营养需要提供______、氮源、无机盐和
水等。
4.灭菌:发酵工程中所用的菌种大多是______菌种。因此，培养基和
发酵设备都必须经过严格的灭菌。
诱变
基因工程
菌种
碳源
单一
5.接种:将菌种接种到培养基上，接种时要防止杂菌污染。
6.发酵罐内发酵：要随时检测培养液中的____________、产物浓度等，
以了解发酵进程，要及时添加必需的__________，还要严格控制
______、 和________等发酵条件。
微生物数量
营养成分
温度
溶解氧
7.分离、提纯产物
(1)如果产品是________________，可采用______、沉淀等方法。
(2)如果产品是________，可采用适当的提取、______和纯化措施来
获得产品。
微生物细胞本身
过滤
代谢物
分离
8.获得产品。
三、发酵工程的应用
1.发酵工程的特点
生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、__________、废弃物对
环境污染小和容易处理等。
产物专一
2.发酵工程的应用
(1)在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品
.以大豆为主要原料，利用产生________的霉菌生产酱油。
.以谷物或______等为原料，利用酿酒酵母发酵生产各种酒类。
蛋白酶
水果
②生产各种各样的食品添加剂
.柠檬酸可以通过________的发酵制得。
.由________________发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处
理就能制成味精。
黑曲霉
谷氨酸棒状杆菌
③生产酶制剂
常用酶制剂有 淀粉酶、___________、果胶酶、__________和脂
肪酶等。
淀粉酶
氨基肽酶
(2)在医药工业上的应用
①发酵工程可以生产抗生素、________、激素和____________等。
②基因工程、________工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发
展注入了强劲动力。
氨基酸
免疫调节剂
蛋白质
(3)在农牧业上的应用
①生产微生物肥料
.作用：利用微生物在代谢过程中产生的________、______________
等来增进土壤肥力，改良土壤______，促进植株生长。有的微生物
肥料还可以抑制土壤中____________的生长，从而减少病害的发生。
.类型：常见的有__________和__________等。
有机酸
生物活性物质
结构
病原微生物
根瘤菌肥
固氮菌肥
②生产微生物农药
.原理：微生物农药利用微生物或__________来防治病虫害。
.实例：苏云金杆菌可以用来防治80多种农林虫害；利用________
可以防治玉米螟、松毛虫等虫害。
其代谢物
白僵菌
③生产微生物饲料
.单细胞蛋白：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，
通过发酵获得了大量的微生物______。
.在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料______，
动物食用后还能提高________。
菌体
保鲜
免疫力
(4)在其他方面的应用
①利用纤维废料发酵生产酒精、______等能源物质。
②极端微生物的利用，如________、________可以用来生产洗涤剂，
__________有助于提高热敏性产品的产量。
乙烯
嗜热菌
嗜盐菌
嗜低温菌
任务一 发酵过程的基本环节
【资料】 阅读教材第22、23页“发酵工程的基本环节”内容，补充完
善下图。
选育菌种
灭菌
接种
(1)发酵之前需要对菌种进行扩大培养，其原因是_________________
____________________________。
(2)发酵过程的中心环节是______________。
工业发酵罐的体积一般很大，需要接种大量菌种
发酵罐内发酵
(3)发酵过程中需要严格控制温度、 和溶解氧等发酵条件，原因是
___________________________________________________________
_______。
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
(4)从菌种角度分析，与传统发酵技术相比，发酵工程的优点是
_________________________。
所用菌种大多为单一菌种
(5)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外
界环境中吗？为什么？
[答案] 不能，排出的气体和废弃培养液中可能含有危害环境的物质，
直接排放会对环境造成污染
例1 [2024·山东济南一中月考] 下列有关发酵工程的叙述，错误的是
( )
A.菌种扩大培养过程一般使用液体培养基
B.发酵过程中不用再添加营养成分
C.可以通过设置生长条件选育优良的目的菌种
D.发酵过程中，要随时对培养液中的微生物数量及产物浓度等进行
检测
√
[解析] 菌种扩大培养过程一般使用液体培养基，可以增大菌体与培
养基的接触面积，有利于菌种的快速繁殖，A正确；发酵过程中，需
要根据发酵情况及时添加营养成分，B错误；可以通过设置生长条件
选育优良的目的菌种，如耐高酒精度酵母菌的选育，C正确；为了解
发酵进程，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，D正确。
例2 [2024·湖南衡阳月考] 谷氨酸除用于制造味精外，还可以用来治
疗神经衰弱以及配制营养注射液等。通过发酵工程可以大量制备谷
氨酸，下列有关谷氨酸发酵生产的叙述，错误的是( )
A.发酵之前要对产谷氨酸菌种进行扩大培养
B.若发酵产品是产谷氨酸菌种，可采用过滤等方法分离
C.发酵过程中，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸
D.分离、提纯发酵产物是发酵过程的中心环节
√
[解析] 发酵罐的体积很大，发酵之前要对产谷氨酸菌种进行扩大培
养，A正确；如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，
采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，B正确；谷氨酸的发酵生
产，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形
成谷氨酰胺和 乙酰谷氨酰胺，C正确；发酵罐内的发酵是发酵过
程的中心环节，D错误。
任务二 发酵工程的应用实例——啤酒的工业化生产流程
1.原料与原理:以______为主要原料经________发酵制成。
大麦
酵母菌
2.工业化生产流程
发芽 大麦种子发芽，释放淀粉酶。
焙烤 加热杀死种子胚但不使____________。
碾磨 将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。
淀粉酶失活
糖化 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______。此过
程需要加入啤酒花。
发酵 ________将糖转化为酒精和 。
消毒 杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。
终止 过滤、调节、分装啤酒进行出售。
灭菌
酵母菌
［分析］ (1)发酵过程分为________和________两个阶段。酵母菌的
繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在________阶段完成。
(2)啤酒酿制过程中，______(填“能”或“不能”)通入空气，原因是
________________________________。
(3)酿制过程中，发酵的______和发酵的______随啤酒品种和口味要
求的不同而有所差异。
主发酵
后发酵
主发酵
不能
酵母菌在无氧条件下发酵产生酒精
温度
时间
(4)与传统发酵技术酿酒相比，啤酒工业化生产中哪些工程手段使啤
酒的产量和质量明显提高？
[答案] 菌种的选育、对原料的处理、发酵条件及过程的控制、产品
的消毒等
例3 [2024·辽宁朝阳质检] 啤
酒是以大麦为主要原料，经
酵母菌发酵制成，发酵工程
A.破碎有利于淀粉进入酵母菌，提升发酵速率
B.蒸煮的目的是终止酶的进一步作用和杀灭杂菌
C.优良菌种无须扩大培养可直接接种到发酵罐中
D.酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成
的主要流程如图所示，其中糖化主要是将麦芽中的淀粉等有机物水解为
小分子。下列关于啤酒发酵的叙述正确的是( )
√
[解析] 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，A错误；蒸煮的主要目的是终止酶的进一步作用，同时起到去除
溶解氧和杀灭杂菌的作用，B正确；优良菌种需扩大培养后接种到发酵罐
中，这样可以加速发酵过程，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。
1.正误辨析
(1)在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。( )
√
(2)发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度无
关。 ( )
×
[解析] 搅拌可增加发酵液中的溶氧量，使菌体与发酵液中的营养物
质充分接触，故发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都
与搅拌速度有关。
(3)发酵产品可以是微生物的代谢物，也可是微生物细胞本身。( )
√
(4)普通啤酒和“精酿”啤酒都需要过滤和消毒处理。 ( )
×
[解析] “精酿”啤酒的制作工艺与普通啤酒有所不同，一般不添加食
品添加剂、不进行过滤和消毒处理等。
(5)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。( )
×
[解析] 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。
(6)单细胞蛋白是指通过发酵工程由微生物产生的分泌蛋白。 ( )
×
[解析] 单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等
为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体。
2.[2024·厦门一中月考]下列关于发酵工程的叙述，错误的是( )
A.由毛霉发酵可得到谷氨酸，谷氨酸经一系列处理后可制成味精
B.利用发酵工程生产的微生物农药，可以作为生物防治的重要手段
C.利用酵母菌等菌种的发酵工程，所生产的单细胞蛋白，可作为食
品添加剂
D.将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵可生产乙型
肝炎疫苗
√
[解析] 由谷氨酸棒状杆菌发酵可得到谷氨酸，谷氨酸经一系列处理
后可制成味精，A错误；微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治
病虫害的，微生物农药是生物防治的重要手段，B正确；用酵母菌等
生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂，C正确；一种生产乙型肝炎疫
苗的方法就是将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵
生产乙型肝炎疫苗，可以大大提高生产效率，D正确。
3.[2024·湖北武汉一中月考]三华李中含有丰富的矿质元素和维生素，且有机酸含
量和种类丰富。某同学按照“三华李果实 清洗破碎 酶解 过滤 硫处理
成分调整 接种 主发酵 倒灌过滤 后发酵 陈酿 澄清 配兑 灌装
杀菌 成品”的流程研究三华李果酒酿造工艺。下列叙述错误的是( )
A.在酶解环节，需要向果浆中添加果胶酶和纤维素酶并控制酶解温度
B.在成分调整环节，按比例添加蔗糖可以提高果酒的酒精含量
C.主发酵时进行密闭，后发酵时需要通气，应保持前后温度在 左右
D.可通过研究发酵时间、接种量、初始糖度等因素优化三华李果酒的发酵工艺
√
[解析] 在果浆中添加果胶酶和纤维素酶可以酶解细胞壁，增加细胞
内容物的释放，酶活性受到温度的影响，所以在酶解环节需要控制
酶解温度，A正确；酵母菌利用水果中的有机物进行发酵产生酒精，
在成分调整环节，按比例添加蔗糖可以为酵母菌提供碳源，有利于
接种后的酵母菌菌种繁殖，提高果酒的酒精含量，B正确；主发酵的
前阶段进行通气，使酵母菌进行有氧呼吸，促进酵母菌大量繁殖，
主发酵的后阶段及后发酵需要密闭，使酵母菌进行无氧呼吸产生酒
精，C错误；实验时可通过研究发酵时间、接种量、初始糖度等因素
来确定最佳的发酵时间和酒精含量等，优化三华李果酒的发酵工艺，
D正确。
4.[2024·安徽阜阳期末]我国是最早生产
酱油的国家。制曲是酱油生产的重要
工序之一，其主要目的是给黑曲霉创
造最佳条件，使其生长繁殖并分泌和
积累相应的酶，制曲设备示意图如下。
下列叙述错误的是( )
A.黑曲霉不仅可以用于生产酱油，还可以用于生产柠檬酸
B.酶及微生物的种类和数量是鉴定成曲质量的指标
C.将曲料摊铺在帘架上有利于控制微生物生长的温度
D.该制曲过程主要的发酵产物是葡萄糖、乙醇、乳酸等物质
√
[解析] 以大豆为主要原料，利用
黑曲霉可以生产酱油，柠檬酸也
是由黑曲霉发酵制得的，A正确；
制曲的主要目的是使黑曲霉充分
生长繁殖并分泌和积累相应的酶，
故酶及微生物的种类和数量是鉴定成曲质量的指标，B正确；曲料摊铺
在帘架上可以及时散热，有利于控制微生物生长的温度，C正确；葡萄
糖是发酵的底物，不是产物，D错误。
5.[2024·湖北十堰期末]黑茶是一种后发酵茶，通常用采摘的鲜茶经
过数道工序制成，富含多肽、氨基酸、维生素等营养物质。黑茶刚
制成时有酒香气，滑润甘甜。黑茶制成后常用牛皮纸等包装材料进
行包装储存，储存过程注意通风有助于茶品的自然氧化，同时可适
当吸收空气中的水分。保存时间越久的老茶，茶香味越浓厚。下列
相关叙述错误的是( )
A.黑茶制作过程可能存在酵母菌等多种微生物的发酵
B.发酵过程中发酵条件变化会影响微生物的生长繁殖和代谢途径
C.黑茶发酵可以将蛋白质等大分子转化成小分子有机物
D.新茶发酵完成后要进行灭菌并密封，这有利于茶的进一步发酵
√
[解析] 黑茶刚制成时有酒香气，说明黑茶制作过程中有酵母菌
(无氧呼吸可以产生酒精)的参与，A正确；发酵利用的是微生物的代
谢活动，温度、 、氧气含量等发酵条件，都会影响微生物的生长
繁殖和代谢途径，B正确；黑茶富含多肽、氨基酸、维生素等营养物
质，说明黑茶发酵可以将蛋白质等大分子转化成小分子有机物，C正
确；老茶保存过程中仍在发酵，由题意可知，储存时要通风，因此
可推测新茶发酵完成后进行灭菌并密封不利于其进一步发酵，D错误。
1.下列有关发酵工程的叙述中，正确的是( )
A.发酵工程生产的单细胞蛋白是从微生物菌体细胞中提取出来的
B.发酵工程生产所用菌种是对自然界分离的菌种进行定向改造后获
得的
C.发酵工程的产品如果是微生物细胞本身，可以采用过滤、沉淀、
蒸馏、萃取、离子交换等方法提取
D.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，在很多领域得到广
泛的应用
√
[解析] 发酵工程生产的单细胞蛋白是通过发酵获得的大量的微生物
菌体，A错误；发酵所用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，B错误；发酵工程的产品如果
是微生物细胞本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分
离出来，C错误；发酵过程一般来说都是在常温常压下进行，条件
温和、反应安全、原料来源丰富、污染小，反应专一性强，因而可
以得到较为专一的产物，在很多领域得到广泛的应用，D正确。
2.某同学将自然发酵的甘蔗汁加入体积分数为3%的无水乙醇中，利用
高产菌株酿制甘蔗醋。下列分析错误的是( )
A.醋酸菌可将甘蔗汁中的糖类和乙醇转化为醋酸
B.添加高产菌株到发酵液后，应高温处理杀灭杂菌
C.发酵过程需要保持通气，温度控制在30～35 ℃
D.培养液中的醋酸浓度不再上升时即可停止发酵
√
[解析] 糖源充足时醋酸菌可将糖类转化为醋酸，当缺少糖源时，醋
酸菌可将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，A正确；高温会将醋酸
菌杀死，所以添加高产菌株到发酵液后，不能用高温处理，B错误；
醋酸菌是好氧菌，需要保持通气，果醋发酵温度要控制在30～35℃，
C正确；持续培养至培养液中醋酸浓度不再上升，或者培养液中乙醇
含量达到最低时，发酵结束，D正确。
3.黑啤因其营养成分丰富、口感纯正，备受人们青睐，享有“黑牛奶”
的美誉。黑啤的酿造工艺流程如下图。相关叙述错误的是( )
A．不同品种的啤酒特性与酵母菌的品种密切相关
B．麦汁煮沸的主要目的是杀菌和终止相关酶的作用
C．发酵过程中发酵液的密度有所减小、pH 有所降低
D．罐装前通常采用巴氏消毒法杀死啤酒中全部微生物
√
[解析] 不同种类的酵母具有不同的发酵能力和风味特点，A正确；麦
汁煮沸的主要目的是使淀粉酶失活，终止酶的进一步作用，并对糖浆
杀菌，B正确；发酵过程中，培养基中的营养成分逐渐被消耗，浓度
降低，其液体密度有所减小，发酵过程中细胞呼吸会产生CO2，溶于
发酵液会降低发酵液的pH，C正确；罐装前用巴氏消毒法杀死啤酒中
大多数微生物，延长它的保存期，D错误。
4. 嗜盐单胞菌可利用海水合成聚羟基脂肪酸酯（PHA，一种新型生物
塑料），在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒。科研人员从海水中分
离得到一株嗜盐单胞菌，在非灭菌、高盐、高pH的发酵液中连续发酵
生产PHA，其流程如下图所示。下列相关叙述不正确的是( )
A．利用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌
B．高盐、高pH的发酵液抑制了杂菌生长
C．培养液上清液循环利用，有利于节约物质和能量
D．发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA
√
[解析] 嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA，不能用含PHA的选择培养基
筛选嗜盐单胞菌，A错误；高盐、高pH的发酵液使杂菌因失水过多或
蛋白质变性而死亡，故可抑制杂菌生长，B正确；培养液上清液可以
循环利用，可避免物质和能量的浪费，有利于节约物质和能量，C正
确；嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA，在细胞内形成由膜包裹的不溶
性颗粒，因此发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA，D正确。
5.谷氨酸棒状杆菌发酵过程会生成大量的谷氨酸，经加工可制成味精。
其发酵过程中，发酵罐中碳氮比(碳元素与氮元素的比值)为4∶1时，
菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少；当碳氮比为3∶1时，菌体繁殖受抑
制但谷氨酸的合成量大增。下列相关叙述正确的是( )
A.通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白
B.分离、提纯产物是发酵工程的中心环节，有利于获得更多的优质发
酵产品
C.由题干信息可推知发酵过程中须调整发酵罐内营养成分的比例
D.在发酵罐内发酵无须严格控制溶解氧、温度、pH等条件
√
[解析] 用单细胞蛋白制成的微生物饲料，其中的单细胞蛋白是微生物
菌体，并不是通过发酵工程从微生物细胞中提取获得，A错误；发酵
工程的中心环节是发酵过程，B错误；由题意可知“在其发酵过程中，
发酵罐中碳氮比(碳元素与氮元素的比值)为4∶1时，菌体大量繁殖而
产生的谷氨酸少；当碳氮比为3∶1时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸的
合成量大增"，说明在发酵过程中须调整发酵罐内营养成分的比例以
保证先获得大量谷氨酸棒状杆菌，在获得大量发酵产物的目的，C正
确；谷氨酸棒状杆菌为需氧菌，其发酵过程需要适宜的温度和pH，所
以在发酵罐内发酵须严格控制溶解氧、温度、pH等条件，D错误。
6.工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成
代谢将某些原料转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在
我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。
回答下列问题:
米曲霉发酵过程中的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌
制作酱油过程所学的酶类，这些酶中的 、 能
分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分:
如将蛋白质分解为小分子的肽和 。
蛋白酶
脂肪酶
氨基酸
[解析] 米曲霉在发酵过程中产生的蛋白酶能将蛋白质分解为小分子
的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能将脂肪分解为甘油和脂肪酸，使发
酵的产物具有独特的风味。
(2)米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判
断米曲霉属于 (填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微
生物。
异养好氧
[解析] 米曲霉发酵时需要利用现有的有机物和氧气，说明其代谢类型
是异养好氧型。
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于 (填“真核生物”
或“原核生物”)；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是
。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质
量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是
(答出1点即可)。
原核生物
乙醇和二氧化碳
食盐、酒精、乳酸
[解析] 乳酸菌没有核膜包被的细胞核，属于原核生物。酵母菌属于
兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，
无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳。在发酵池中酵母菌产生的酒精
能抑制杂菌的生长，乳酸菌产生的乳酸使发酵液呈酸性也能抑制杂
菌的生长，同时往发酵池中添加的食盐也能抑制杂菌的生长。
练习册
知识点一 发酵工程的基本环节
1.[2024·安徽合肥联考]下列关于发酵工程与传统发酵技术的叙述正
确的是( )
A.配制培养基是发酵工程的中心环节，在生产实践中，培养基的配
方要经过反复试验才能确定
B.在无氧条件下，人们利用果酒制作后的多余产物进行醋酸发酵，
可生产果醋
C.传统发酵技术制作的泡菜品质不一，与食材上菌种的差异、杂菌
不明等有关
D.发酵工程所用菌种都是经选育的单一菌种，可以明显提高产品的
产量和质量
√
[解析] 发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，A错误；醋酸菌是好
氧细菌，需要在氧气充足的条件下发酵，B错误；传统发酵技术制作
的泡菜品质不一，与发酵条件控制不严格、食材上菌种的差异、杂
菌不明等有关，C正确；发酵工程所用菌种大多是经选育的单一菌种，
D错误。
2.发酵工程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。下列有关发酵工程基本环
节的叙述，错误的是( )
A.现代发酵工程使用的大型发酵罐均具有计算机控制系统，其能使
发酵全过程处于最佳状态
B.在发酵过程中，环境条件的变化不仅会影响微生物的生长繁殖，
也会影响微生物的代谢物的形成
C.发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成与搅拌速度无关
D.确定菌种之后，才能选择原料配制培养基
√
[解析] 计算机控制系统可以通过反馈机制，使发酵罐内的发酵全过
程处于最佳状态，A正确；发酵过程需要适宜的温度和 ，环境条
件的变化会对微生物的生长繁殖和代谢物的形成产生一定的影响，B
正确；搅拌速度不同会引起发酵液中的溶氧量不同，从而影响发酵
罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成，C错误；不同微生物对营养
要求不同，所以确定菌种之后，才能选择原料配制培养基，D正确。
3.下列哪项不是发酵过程中要完成的操作( )
A.随时检测培养液中的产物浓度等
B.不断添加菌种
C.及时添加必需的营养组分
D.严格控制发酵条件
√
[解析] 发酵过程中要随时取样，检测培养液中的微生物数目、产物
浓度等，以了解发酵进程，A不符合题意；发酵罐内微生物在适宜的
条件下会迅速繁殖，因此，发酵过程中不需要不断添加菌种，B符合
题意；在发酵过程中需要向装置中及时添加必需的营养组分，以保
证发酵的最佳条件，C不符合题意；要严格控制温度、 、溶解氧
等发酵条件，因为环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，还会影
响微生物代谢物的形成，D不符合题意。
4.[2024·湖北华中师大一附中月考]某研究小组欲采
用小型发酵罐(如图)进行果酒的主发酵中试研究。
中试是指产品正式投产前的试验，是产品在大规模
量产前的较小规模试验。下列相关叙述不合理的是
( )
A.若要在夏季发酵果酒，常需要对罐体进行相应降温处理
B.乙醇为挥发性物质，因此在发酵过程中，空气的进气量不宜太大
C.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.为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，通常
会先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进
行发酵
√
[解析] 果酒制作是利用酵母菌的无氧呼吸，酵母菌
适宜生存的温度为 ，而夏天温度较高，
因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，
A正确；果酒制作利用的是酵母菌的无氧呼吸，此
过程中不能充气，否则会抑制酵母菌的无氧呼吸，
B错误；监测发酵过程中残余糖的浓度可知反应物
的剩余量，可以来决定何时终止发酵，C正确；工
业上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术
获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵，
与传统发酵相比，这种方法的好处是可以缩短发酵
时间，确保品质稳定，D正确。
知识点二 发酵工程的应用
5.[2024·湖北武汉月考]以下关于微生物饲料的叙述不正确的是( )
A.酵母菌生产的单细胞蛋白可以作为食品添加剂
B.用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快
C.青贮饲料中添加乳酸菌可以提高饲料的品质，使饲料保鲜
D.微生物饲料可以抑制病原微生物的生长，减少病害的发生
√
[解析] 单细胞蛋白常作为食品添加剂，以补充蛋白质或维生素等，
A正确；用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快，
产奶或产蛋量显著提高，B正确；在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提
高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力，C正确；
有些微生物肥料可抑制土壤中病原微生物的生长，减少病害的发生，
微生物饲料没有这方面的作用，D错误。
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燃料乙醇，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型冠状病毒减毒疫苗
√
[解析] 黑曲霉可以作为发酵生产柠檬酸的菌种，A正确；啤酒酿制终
止后，可得到啤酒、单细胞蛋白等产品，用酵母菌等生产的单细胞蛋
白可作为食品添加剂，B正确；以纤维废料为原料发酵生产燃料乙醇，
可减少环境污染、减缓能源短缺问题，C正确；新型冠状病毒无细胞
结构，必须寄生在活细胞内才能增殖，不能直接在培养基中培养，所
以不能用液体培养基大规模生产新型冠状病毒减毒疫苗，D错误。
7.[2024·福建龙岩一中月考]下列有关发酵工程在食品工业上应用的
描述，不正确的是( )
A.日常生活中食用酱油的制作以大豆为主要原料，利用产蛋白酶的
黑曲霉，将原料中的蛋白质水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.味精是由谷氨酸棒状杆菌发酵得到的谷氨酸经过一系列处理后获
得的
D.“精酿”啤酒发酵时间长、产量低、价格高、保质期更短
√
[解析] 大豆是制作酱油的主要原料，利用产蛋白酶的黑曲霉，将原
料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，A正确；啤酒发酵的过程
分为主发酵和后发酵两个阶段，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，主发酵结束后发酵液要在低温、
密闭环境下储存一段时间进行后发酵，B错误；由谷氨酸棒状杆菌发
酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精，C正确；
“精酿”啤酒发酵时间长、产量低、价格高、保质期更短(在发酵工艺
上，“精酿”啤酒发酵完成后，一般不添加食品添加剂，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
年，甚至更久)，D正确。
8.[2024·山东聊城期末]下列关于发酵工程应用的说法，正确的是
( )
A.单细胞蛋白是从微生物细胞中提取的蛋白质，可作为食品添加剂、
微生物饲料等
B.利用放线菌产生的井冈霉素防治水稻枯纹病属于化学防治
C.在谷氨酸发酵生产中，控制环境条件的主要是因为 影响微生
物的生长繁殖
D.利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可以促进植物生长
√
[解析] 单细胞蛋白是通过发酵工程生产的微生物菌体，可作为食品
添加剂、微生物饲料等，A错误；利用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，属于生物防治，B错误；在谷氨酸
发酵过程中，在中性和弱碱性时会积累谷氨酸，在酸性条件下则易
形成谷氨酰胺和乙酰谷氨酰胺，故控制环境条件的 的主要原
因是 影响微生物代谢产物的种类，C错误；利用发酵工程生产的
根瘤菌肥作为微生物肥料能够增进土壤肥力，改善土壤结构，促进
植物的生长，D正确。
9.[2024·广东长坡中学月考]土壤中的解磷细菌能分泌磷酸酶或有机
酸，溶解并吸收利用磷酸钙 ，某企业从土壤中分离、纯
化并发酵生产解磷细菌菌肥，发酵液中解磷细菌浓度达到 个/
时发酵结束，分装入库。投放市场前应抽检活菌浓度，下列叙述
正确的是( )
A.从土壤中分离解磷细菌的培养基以磷酸钙为唯一的碳源
B.可挑取发酵液中单菌落进行进一步纯化培养
C.解磷菌菌肥发酵生产的中心环节是接种及分离、提纯产物
D.农田中施用的微生物菌肥可以在土壤中生长繁殖，比施用化肥的
肥效持续时间长
√
[解析] 解磷细菌能分泌磷酸酶或有机酸，溶解并吸收利用磷酸钙，
故可在培养基中加入磷酸钙作为唯一磷源，以达到从土壤中分离出
解磷细菌的目的，A错误；单菌落是由单个细胞在固体培养基上形成
的菌落，液体培养基上无法形成菌落，B错误；发酵生产包含菌种的
选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、
提纯等环节，其中中心环节是发酵，C错误；农田中施用的微生物菌
肥可以在土壤中生长繁殖，比施用化肥的肥效持续时间长，D正确。
10.[2024·福建南平月考]福建红
曲酒闻名于世，红曲酒是用红
曲霉菌发酵制成，生产流程如
图。有关说法错误的是( )
A.糖化是指淀粉水解，为红曲霉菌提供发酵的底物
B.开耙有助于控制发酵温度和及时通气
C.煎酒会使酶失活，终止发酵活动，不利于红曲酒的储存
D.工业化生产红曲酒过程中要随时监测发酵液中的微生物数量和产物浓度
√
[解析] 米的主要成分是淀粉，糖
化过程是红曲霉菌分泌淀粉酶，
使淀粉水解成葡萄糖的过程，糖
化过程产生的葡萄糖为红曲霉菌
提供发酵的底物，A正确；据图可知，开耙是指搅拌，搅拌时可以散热，
可使菌种充分接触气体，有助于控制发酵温度和及时通气，使发酵充分
进行，B正确；煎酒温度为 ，该温度下酶会失活，发酵活动终止，
有利于红曲酒的储存，C错误；工业化生产红曲酒过程中要随时监测发
酵液中的微生物数量和产物浓度，以判断发酵进程，D正确。
11.[2024·四川成都期中]
我国科学家利用如下图
所示的液态厌氧发酵工
A.乙醇梭菌以、 为主要的碳源，具有较强的固碳潜力
B.乙醇梭菌是自养厌氧型细菌，其厌氧发酵的过程需要进行搅拌
C.通过该工艺可高效生产清洁能源乙醇
D.乙醇梭菌单细胞蛋白的加工需要乙醇梭菌的内质网、高尔基体、线粒
体参与
艺，实现了高效产出乙醇和乙醇梭菌 (芽孢杆菌科)单细胞蛋白。下列叙
述错误的是 ( )
√
[解析] 培养基中一般含有水、碳源、氮源和无机盐，乙醇梭菌以
、 为主要的碳源，具有较强的固碳潜力，A正确；乙醇梭菌是
自养厌氧型细菌，其厌氧发酵的过程需要进行搅拌，通过搅拌可使
细菌和营养物质充分混合，提高培养基的使用效率，B正确；通过该
工艺可高效生产清洁能源乙醇，减少化石燃料的燃烧，C正确；乙醇
梭菌是原核生物，其细胞中不含内质网、高尔基体、线粒体等细胞
器，且单细胞蛋白是微生物菌体本身，D错误。
12.中国科学家运用合成生物学方法
构建了一株嗜盐单胞菌 ，其以糖
蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗
糖)为原料，在实验室通过发酵生产
出 等新型高附加值可降解材料，
从而提高了甘蔗的整体利用价值，
具体的工艺流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.为提高菌株 对蔗糖的耐受能力和利用效率，应
在液体培养基中添加包含蔗糖在内的多种有机物作
为碳源，并在一定范围内不断提高蔗糖的浓度
B.为统计培养液中 菌的数目，可在培养过程中定期取样并采用平板
划线法进行菌落计数
C.若菌株 具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，则发酵系统不需要进行灭菌处理
D.若在适宜营养物浓度、温度和 条件下发酵，菌株 细胞增殖和 产量均未
达到预期且产生了少量的乙醇，则说明氧气是高密度培养的限制因素
√
[解析] 由题干信息分析可知，为提
高甘蔗的整体利用价值，需提高嗜
盐单胞菌 对蔗糖的耐受能力和利用
效率，故在液体培养基中将蔗糖作
为唯一碳源，并在一定范围内不断
提高其浓度，A错误；平板划线法
只能分离菌种，不能进行计数，B错误；即使菌株 具有嗜盐、酸碱耐
受能力强等特性，在高盐、强碱条件下，也可能有杂菌生长，故该系统
仍需要灭菌，C错误；若在适宜营养物浓度、温度和 条件下发酵，菌
株细胞增殖和 产量均未达到预
期且产生了少量的乙醇，这说明发
酵条件中氧气不足，使菌种进行无
氧呼吸产生了乙醇，据此推测可知，
氧气(或溶解氧)是限制高密度培养
的重要因素，D正确。
13.发酵原料的改变推动着发酵工业迅速发展，
利用农作物秸秆等纤维废料生产的乙醇，经加
工可制成燃料乙醇，从而减少了对石油资源的
依赖。如图是发酵工程生产燃料乙醇的简要流程，据图分析下列说法正确的
是 ( )
A.微生物A能分解纤维素，选育菌种时最好从富含纤维素的土壤中进行筛选
B.图中②过程常用的微生物B是醋酸菌，在接种前要进行扩大培养，以缩短生产
周期
C.微生物A和微生物B利用的碳源相同
D.可用发酵工程生产的纤维素酶制剂代替微生物B起作用
√
[解析] 微生物A利用的碳源是纤维素，故要获得微生物A，最好从富
含纤维素的土壤中采集土样筛选菌种，A正确；过程②表示生产乙醇
的过程，常用的微生物是酵母菌，在接种前要进行扩大培养，可以
在短时间内获得大量菌种，缩短生产周期，B错误；微生物A利用的
碳源是纤维素，微生物B利用的碳源是纤维素分解后产生的可溶解复
合物，二者利用的碳源不同，C错误；微生物A可以分解纤维素，可
以用纤维素酶制剂代替微生物A起作用，D错误。
14.[2024·安徽池州期末]黑曲霉
是一种丝状真菌，其代谢产物广
泛应用于食品加工等领域。食品
工业以红薯粉为原料经黑曲霉发
酵获得柠檬酸，如图为生产柠檬
酸的简要流程图。下列叙述错误
的是( )
A.优良菌种可以从自然界中筛选出来，也可
通过诱变育种或基因工程育种获得
B.据图分析黑曲霉的代谢类型是需氧型，培
养过程1使用平板划线法进行接种
C. 淀粉酶将红薯中的淀粉水解产生葡萄糖
提供碳源，蛋白胨提供氮源和维生素等
D.因为柠檬酸发酵过程中 会不断下降，所以培养基C和发酵罐不
需要严格灭菌
√
[解析] 发酵工程中的优良菌种可
以从自然界中筛选出来，也可通
过诱变育种或基因工程育种获得，
A正确。培养过程2是振荡培养，
且柠檬酸发酵时需搅拌，故黑曲
霉的代谢类型为需氧型；培养过
程1使用平板划线法接种，B正
确。 淀粉酶将红薯中的淀粉水解产生葡萄糖，为黑曲霉发酵提供碳
源，蛋白胨可以提供氮源和维生素等，C正确。培养基中初始为 ，
适合多种微生物生长，若初期有杂菌污染，可能导致产量大大下降，所
以培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌，D错误。
15.人造蛋白食品是现代微生物工程的杰作之一,食用的真菌蛋白是人造
蛋白的一种。真菌蛋白制造过程的图解如图所示,请据图回答下列问题:
(1)制造真菌蛋白时,要向发酵罐中注入无菌空气,由此可以推测，发酵
罐中真菌的细胞呼吸方式是__________。
有氧呼吸
[解析] 制造真菌蛋白时，要向发酵罐内注入无菌空气,说明发酵罐内真
菌进行有氧呼吸。
(2)向发酵罐中加入的物料都需要____________,从生态学的角度进行分
析,其目的是避免杂菌与真菌之间因__________而降低真菌蛋白的产量。
消毒或灭菌
种间竞争
[解析] 发酵罐及添加物都须经过消毒或灭菌,目的是避免杂菌与真
菌之间因种间竞争而降低真菌蛋白产量。
(3)添加的糖被真菌利用,利用过程是淀粉葡萄糖 氨基酸 蛋白
质,其中过程①由真菌产生的酶来催化，过程②发生的场所是_______
__。
核糖体
[解析] 过程②为氨基酸脱水缩合,发生的场所是核糖体。
(4)从自然界中分离的真菌菌种,用
于制造真菌蛋白时,蛋白质的产量
很低。要获得更多的真菌蛋白,培
育优良的真菌菌种可采用_______
_________________的方法。获得
的少量优良菌种在正式用于发酵
生产之前,还需要进行__________。
诱变育种或基因工程育种
扩大培养
[解析] 从自然界中分离的真菌菌
种,用于制造真菌蛋白时,蛋白质的
产量很低。要获得更多的真菌蛋
白,培育优良的真菌菌种可采用诱
变育种或基因工程育种。获得的
少量优良菌种在正式用于发酵生
产之前,还需要进行扩大培养,以获得更多的优良菌种。
16.柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂,它可以通过某种微生物
发酵制得。如图表示生产柠檬酸的连续发酵装置。请回答下列问题：
(1)根据物理性质,该发酵过程使用的
培养基属于____________。根据工
艺流程可知,该种微生物的新陈代谢
类型属于__________型。
液体培养基
异养需氧
[解析] 据题图分析，该种微生物发酵生产柠檬酸的过程使用的培养基
属于液体培养基；发酵过程需要通入无菌空气，故该种微生物的代谢类
型属于异养需氧型。
(2)从加料口输入的培养基必须经过
严格的______处理。根据图示可知,
发酵过程需要严格控制___________
_______和搅拌速度等条件。
灭菌
温度、、溶解氧
[解析] 微生物发酵所用的培养基必
须进行严格的灭菌处理,发酵过程需
要严格控制温度、 、溶解氧和搅拌速度等条件。
(3)在大规模的发酵生产中,需要将选育出的优良菌种经过多次的
___________,当达到一定数量后再接种。
扩大培养
[解析] 优良菌种经过多次扩大培养可以应用于大规模的发酵生产。
(4)此工艺流程(连续培养)以一定的
速度不断添加新的培养基,同时又以
同样的速度放出旧的培养基,可大大
提高生产效率,原理在于__________
_______________________________
_______________________________
_______。
保证微生物对营养物质的需求、排出部分代谢物，使微生物保持较长时间的快速生长
[解析] 连续培养的主要原理是保证微生物对营养物质的需求、排出
部分代谢物，使微生物保持较长时间的快速生长。第3节 发酵工程及其应用
【预习梳理】
一、1.综合性生物工程
2.微生物纯培养 密闭式发酵罐
二、1.诱变 基因工程
2.菌种
3.碳源
4.单一
6.微生物数量 营养成分 温度 溶解氧
7.(1)微生物细胞本身 过滤 (2)代谢物 分离
三、1.产物专一
2.(1)①蛋白酶 水果 ②黑曲霉 谷氨酸棒状杆菌 ③β-淀粉酶 氨基肽酶
(2)①氨基酸 免疫调节剂 ②蛋白质
(3)①有机酸 生物活性物质 结构 病原微生物 根瘤菌肥 固氮菌肥 ②其代谢物 白僵菌 ③菌体 保鲜 免疫力
(4)①乙烯 ②嗜热菌 嗜盐菌 嗜低温菌
【任务活动】
任务一
[资料]
①选育菌种 ④灭菌 ⑤接种
(1)工业发酵罐的体积一般很大,需要接种大量菌种
(2)发酵罐内发酵
(3)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
(4)所用菌种大多为单一菌种
(5)不能,排出的气体和废弃培养液中可能含有危害环境的物质,直接排放会对环境造成污染
反馈评价
例1 B [解析] 菌种扩大培养过程一般使用液体培养基,可以增大菌体与培养基的接触面积,有利于菌种的快速繁殖,A正确;发酵过程中,需要根据发酵情况及时添加营养成分,B错误;可以通过设置生长条件选育优良的目的菌种,如耐高酒精度酵母菌的选育,C正确;为了解发酵进程,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,D正确。
例2 D [解析] 发酵罐的体积很大,发酵之前要对产谷氨酸菌种进行扩大培养,A正确;如果发酵产品是微生物细胞本身,可在发酵结束之后,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥,B正确;谷氨酸的发酵生产,在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸,在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,C正确;发酵罐内的发酵是发酵过程的中心环节,D错误。
任务二
1.大麦 酵母菌
2.淀粉酶失活 灭菌 酵母菌
[分析]
(1)主发酵 后发酵 主发酵
(2)不能 酵母菌在无氧条件下发酵产生酒精
(3)温度 时间
(4)菌种的选育、对原料的处理、发酵条件及过程的控制、产品的消毒等
反馈评价
例3 B [解析] 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,A错误;蒸煮的主要目的是终止酶的进一步作用,同时起到去除溶解氧和杀灭杂菌的作用,B正确;优良菌种需扩大培养后接种到发酵罐中,这样可以加速发酵过程,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。
【当堂自测】
1.(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
[解析] (2)搅拌可增加发酵液中的溶氧量,使菌体与发酵液中的营养物质充分接触,故发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关。
(4)“精酿”啤酒的制作工艺与普通啤酒有所不同,一般不添加食品添加剂、不进行过滤和消毒处理等。
(5)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。
(6)单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料,通过发酵获得的大量的微生物菌体。
2.A [解析] 由谷氨酸棒状杆菌发酵可得到谷氨酸,谷氨酸经一系列处理后可制成味精,A错误;微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的,微生物农药是生物防治的重要手段,B正确;用酵母菌等生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂,C正确;一种生产乙型肝炎疫苗的方法就是将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌,再通过发酵生产乙型肝炎疫苗,可以大大提高生产效率,D正确。
3.C [解析] 在果浆中添加果胶酶和纤维素酶可以酶解细胞壁,增加细胞内容物的释放,酶活性受到温度的影响,所以在酶解环节需要控制酶解温度,A正确;酵母菌利用水果中的有机物进行发酵产生酒精,在成分调整环节,按比例添加蔗糖可以为酵母菌提供碳源,有利于接种后的酵母菌菌种繁殖,提高果酒的酒精含量,B正确;主发酵的前阶段进行通气,使酵母菌进行有氧呼吸,促进酵母菌大量繁殖,主发酵的后阶段及后发酵需要密闭,使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,C错误;实验时可通过研究发酵时间、接种量、初始糖度等因素来确定最佳的发酵时间和酒精含量等,优化三华李果酒的发酵工艺,D正确。
4.D [解析] 以大豆为主要原料,利用黑曲霉可以生产酱油,柠檬酸也是由黑曲霉发酵制得的,A正确;制曲的主要目的是使黑曲霉充分生长繁殖并分泌和积累相应的酶,故酶及微生物的种类和数量是鉴定成曲质量的指标,B正确;曲料摊铺在帘架上可以及时散热,有利于控制微生物生长的温度,C正确;葡萄糖是发酵的底物,不是产物,D错误。
5.D [解析] 黑茶刚制成时有酒香气,说明黑茶制作过程中有酵母菌(无氧呼吸可以产生酒精)的参与,A正确;发酵利用的是微生物的代谢活动,温度、pH、氧气含量等发酵条件,都会影响微生物的生长繁殖和代谢途径,B正确;黑茶富含多肽、氨基酸、维生素等营养物质,说明黑茶发酵可以将蛋白质等大分子转化成小分子有机物,C正确;老茶保存过程中仍在发酵,由题意可知,储存时要通风,因此可推测新茶发酵完成后进行灭菌并密封不利于其进一步发酵,D错误。第3节 发酵工程及其应用
一、发酵工程的概念
1.概念:指利用微生物的特定功能,规模化生产人类所需产品的 。
2.前提: 技术的建立、 的设计成功。
二、发酵工程的基本环节
1.选育菌种:可采用从自然界选种、 育种、 育种等方法获得性状优良的菌种。
2.扩大培养:大规模生产中需要使 达到一定数量。
3.配制培养基:根据微生物的营养需要提供 、氮源、无机盐和水等。
4.灭菌:发酵工程中所用的菌种大多是 菌种。因此,培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
5.接种:将菌种接种到培养基上,接种时要防止杂菌污染。
6.发酵罐内发酵:要随时检测培养液中的 、产物浓度等,以了解发酵进程,要及时添加必需的 ,还要严格控制 、pH和 等发酵条件。
7.分离、提纯产物
(1)如果产品是 ,可采用 、沉淀等方法。
(2)如果产品是 ,可采用适当的提取、 和纯化措施来获得产品。
8.获得产品。
三、发酵工程的应用
1.发酵工程的特点
生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、 、废弃物对环境污染小和容易处理等。
2.发酵工程的应用
(1)在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品
a.以大豆为主要原料,利用产生 的霉菌生产酱油。
b.以谷物或 等为原料,利用酿酒酵母发酵生产各种酒类。
②生产各种各样的食品添加剂
a.柠檬酸可以通过 的发酵制得。
b.由 发酵可以得到谷氨酸,谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。
③生产酶制剂
常用酶制剂有α-淀粉酶、 、果胶酶、 和脂肪酶等。
(2)在医药工业上的应用
①发酵工程可以生产抗生素、 、激素和 等。
②基因工程、 工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。
(3)在农牧业上的应用
①生产微生物肥料
a.作用:利用微生物在代谢过程中产生的 、 等来增进土壤肥力,改良土壤 ,促进植株生长。有的微生物肥料还可以抑制土壤中 的生长,从而减少病害的发生。
b.类型:常见的有 和 等。
②生产微生物农药
a.原理:微生物农药利用微生物或 来防治病虫害。
b.实例:苏云金杆菌可以用来防治80多种农林虫害;利用 可以防治玉米螟、松毛虫等虫害。
③生产微生物饲料
a.单细胞蛋白:以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料,通过发酵获得了大量的微生物 。
b.在青贮饲料中添加乳酸菌,可以提高饲料的品质,使饲料 ,动物食用后还能提高 。
(4)在其他方面的应用
①利用纤维废料发酵生产酒精、 等能源物质。
②极端微生物的利用,如 、 可以用来生产洗涤剂, 有助于提高热敏性产品的产量。
任务一发酵过程的基本环节
【资料】阅读教材第22、23页“发酵工程的基本环节”内容,补充完善下图。
(1)发酵之前需要对菌种进行扩大培养,其原因是 。
(2)发酵过程的中心环节是 。
(3)发酵过程中需要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件,原因是 。
(4)从菌种角度分析,与传统发酵技术相比,发酵工程的优点是 。
(5)在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗 为什么
。
例1[2024·山东济南一中月考]下列有关发酵工程的叙述,错误的是()
A.菌种扩大培养过程一般使用液体培养基
B.发酵过程中不用再添加营养成分
C.可以通过设置生长条件选育优良的目的菌种
D.发酵过程中,要随时对培养液中的微生物数量及产物浓度等进行检测
例2[2024·湖南衡阳月考]谷氨酸除用于制造味精外,还可以用来治疗神经衰弱以及配制营养注射液等。通过发酵工程可以大量制备谷氨酸,下列有关谷氨酸发酵生产的叙述,错误的是()
A.发酵之前要对产谷氨酸菌种进行扩大培养
B.若发酵产品是产谷氨酸菌种,可采用过滤等方法分离
C.发酵过程中,在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸
D.分离、提纯发酵产物是发酵过程的中心环节
任务二发酵工程的应用实例——啤酒的工业化生产流程
1.原料与原理:以 为主要原料经 发酵制成。
2.工业化生产流程
发芽大麦种子发芽,释放淀粉酶。
↓
焙烤加热杀死种子胚但不使 。
↓
碾磨将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。
↓
糖化淀粉分解,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 。此过程需要加入啤酒花。
↓
发酵将糖转化为酒精和CO2。
↓
消毒杀死啤酒中的大多数微生物,延长它的保存期。
↓
终止过滤、调节、分装啤酒进行出售。
[分析]
(1)发酵过程分为 和 两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在 阶段完成。
(2)啤酒酿制过程中, (填“能”或“不能”)通入空气,原因是 。
(3)酿制过程中,发酵的 和发酵的 随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异。
(4)与传统发酵技术酿酒相比,啤酒工业化生产中哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高
。
例3[2024·辽宁朝阳质检]啤酒是以大麦为主要原料,经酵母菌发酵制成,发酵工程的主要流程如图所示,其中糖化主要是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列关于啤酒发酵的叙述正确的是()
A.破碎有利于淀粉进入酵母菌,提升发酵速率
B.蒸煮的目的是终止酶的进一步作用和杀灭杂菌
C.优良菌种无须扩大培养可直接接种到发酵罐中
D.酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成
1.正误辨析
(1)在发酵工程中,可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。()
(2)发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度无关。()
(3)发酵产品可以是微生物的代谢物,也可是微生物细胞本身。()
(4)普通啤酒和“精酿”啤酒都需要过滤和消毒处理。()
(5)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)单细胞蛋白是指通过发酵工程由微生物产生的分泌蛋白。()
2.[2024·厦门一中月考]下列关于发酵工程的叙述,错误的是()
A.由毛霉发酵可得到谷氨酸,谷氨酸经一系列处理后可制成味精
B.利用发酵工程生产的微生物农药,可以作为生物防治的重要手段
C.利用酵母菌等菌种的发酵工程,所生产的单细胞蛋白,可作为食品添加剂
D.将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌,再通过发酵可生产乙型肝炎疫苗
3.[2024·湖北武汉一中月考]三华李中含有丰富的矿质元素和维生素,且有机酸含量和种类丰富。某同学按照“三华李果实→清洗破碎→酶解→过滤→硫处理→成分调整→接种→主发酵→倒灌过滤→后发酵→陈酿→澄清→配兑→灌装→杀菌→成品”的流程研究三华李果酒酿造工艺。下列叙述错误的是()
A.在酶解环节,需要向果浆中添加果胶酶和纤维素酶并控制酶解温度
B.在成分调整环节,按比例添加蔗糖可以提高果酒的酒精含量
C.主发酵时进行密闭,后发酵时需要通气,应保持前后温度在28℃左右
D.可通过研究发酵时间、接种量、初始糖度等因素优化三华李果酒的发酵工艺
4.[2024·安徽阜阳期末]我国是最早生产酱油的国家。制曲是酱油生产的重要工序之一,其主要目的是给黑曲霉创造最佳条件,使其生长繁殖并分泌和积累相应的酶,制曲设备示意图如下。下列叙述错误的是()
A.黑曲霉不仅可以用于生产酱油,还可以用于生产柠檬酸
B.酶及微生物的种类和数量是鉴定成曲质量的指标
C.将曲料摊铺在帘架上有利于控制微生物生长的温度
D.该制曲过程主要的发酵产物是葡萄糖、乙醇、乳酸等物质
5.[2024·湖北十堰期末]黑茶是一种后发酵茶,通常用采摘的鲜茶经过数道工序制成,富含多肽、氨基酸、维生素等营养物质。黑茶刚制成时有酒香气,滑润甘甜。黑茶制成后常用牛皮纸等包装材料进行包装储存,储存过程注意通风有助于茶品的自然氧化,同时可适当吸收空气中的水分。保存时间越久的老茶,茶香味越浓厚。下列相关叙述错误的是()
A.黑茶制作过程可能存在酵母菌等多种微生物的发酵
B.发酵过程中发酵条件变化会影响微生物的生长繁殖和代谢途径
C.黑茶发酵可以将蛋白质等大分子转化成小分子有机物
D.新茶发酵完成后要进行灭菌并密封,这有利于茶的进一步发酵第3节 发酵工程及其应用
1.C [解析] 发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节,A错误;醋酸菌是好氧细菌,需要在氧气充足的条件下发酵,B错误;传统发酵技术制作的泡菜品质不一,与发酵条件控制不严格、食材上菌种的差异、杂菌不明等有关,C正确;发酵工程所用菌种大多是经选育的单一菌种,D错误。
2.C [解析] 计算机控制系统可以通过反馈机制,使发酵罐内的发酵全过程处于最佳状态,A正确;发酵过程需要适宜的温度和pH,环境条件的变化会对微生物的生长繁殖和代谢物的形成产生一定的影响,B正确;搅拌速度不同会引起发酵液中的溶氧量不同,从而影响发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成,C错误;不同微生物对营养要求不同,所以确定菌种之后,才能选择原料配制培养基,D正确。
3.B [解析] 发酵过程中要随时取样,检测培养液中的微生物数目、产物浓度等,以了解发酵进程,A不符合题意;发酵罐内微生物在适宜的条件下会迅速繁殖,因此,发酵过程中不需要不断添加菌种,B符合题意;在发酵过程中需要向装置中及时添加必需的营养组分,以保证发酵的最佳条件,C不符合题意;要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件,因为环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,还会影响微生物代谢物的形成,D不符合题意。
4.B [解析] 果酒制作是利用酵母菌的无氧呼吸,酵母菌适宜生存的温度为18~30 ℃,而夏天温度较高,因此夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理,A正确;果酒制作利用的是酵母菌的无氧呼吸,此过程中不能充气,否则会抑制酵母菌的无氧呼吸,B错误;监测发酵过程中残余糖的浓度可知反应物的剩余量,可以来决定何时终止发酵,C正确;工业上大规模生产时,通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种,再将它们接种到物料中进行发酵,与传统发酵相比,这种方法的好处是可以缩短发酵时间,确保品质稳定,D正确。
5.D [解析] 单细胞蛋白常作为食品添加剂,以补充蛋白质或维生素等,A正确;用单细胞蛋白制成的微生物饲料,能使家畜、家禽增重快,产奶或产蛋量显著提高,B正确;在青贮饲料中添加乳酸菌,可以提高饲料的品质,使饲料保鲜,动物食用后还能提高免疫力,C正确;有些微生物肥料可抑制土壤中病原微生物的生长,减少病害的发生,微生物饲料没有这方面的作用,D错误。
6.D [解析] 黑曲霉可以作为发酵生产柠檬酸的菌种,A正确;啤酒酿制终止后,可得到啤酒、单细胞蛋白等产品,用酵母菌等生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂,B正确;以纤维废料为原料发酵生产燃料乙醇,可减少环境污染、减缓能源短缺问题,C正确;新型冠状病毒无细胞结构,必须寄生在活细胞内才能增殖,不能直接在培养基中培养,所以不能用液体培养基大规模生产新型冠状病毒减毒疫苗,D错误。
7.B [解析] 大豆是制作酱油的主要原料,利用产蛋白酶的黑曲霉,将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸,A正确;啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段,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,主发酵结束后发酵液要在低温、密闭环境下储存一段时间进行后发酵,B错误;由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸,谷氨酸经过一系列处理就能制成味精,C正确;“精酿”啤酒发酵时间长、产量低、价格高、保质期更短(在发酵工艺上,“精酿”啤酒发酵完成后,一般不添加食品添加剂,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正确。
8.D [解析] 单细胞蛋白是通过发酵工程生产的微生物菌体,可作为食品添加剂、微生物饲料等,A错误;利用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,属于生物防治,B错误;在谷氨酸发酵过程中,在中性和弱碱性时会积累谷氨酸,在酸性条件下则易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,故控制环境条件的pH的主要原因是pH影响微生物代谢产物的种类,C错误;利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料能够增进土壤肥力,改善土壤结构,促进植物的生长,D正确。
9.D [解析] 解磷细菌能分泌磷酸酶或有机酸,溶解并吸收利用磷酸钙,故可在培养基中加入磷酸钙作为唯一磷源,以达到从土壤中分离出解磷细菌的目的,A错误;单菌落是由单个细胞在固体培养基上形成的菌落,液体培养基上无法形成菌落,B错误;发酵生产包含菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌,接种,发酵,产品的分离、提纯等环节,其中中心环节是发酵,C错误;农田中施用的微生物菌肥可以在土壤中生长繁殖,比施用化肥的肥效持续时间长,D正确。
10.C [解析] 米的主要成分是淀粉,糖化过程是红曲霉菌分泌淀粉酶,使淀粉水解成葡萄糖的过程,糖化过程产生的葡萄糖为红曲霉菌提供发酵的底物,A正确;据图可知,开耙是指搅拌,搅拌时可以散热,可使菌种充分接触气体,有助于控制发酵温度和及时通气,使发酵充分进行,B正确;煎酒温度为85 ℃,该温度下酶会失活,发酵活动终止,有利于红曲酒的储存,C错误;工业化生产红曲酒过程中要随时监测发酵液中的微生物数量和产物浓度,以判断发酵进程,D正确。
11.D [解析] 培养基中一般含有水、碳源、氮源和无机盐,乙醇梭菌以CO、CO2为主要的碳源,具有较强的固碳潜力,A正确;乙醇梭菌是自养厌氧型细菌,其厌氧发酵的过程需要进行搅拌,通过搅拌可使细菌和营养物质充分混合,提高培养基的使用效率,B正确;通过该工艺可高效生产清洁能源乙醇,减少化石燃料的燃烧,C正确;乙醇梭菌是原核生物,其细胞中不含内质网、高尔基体、线粒体等细胞器,且单细胞蛋白是微生物菌体本身,D错误。
12.D [解析] 由题干信息分析可知,为提高甘蔗的整体利用价值,需提高嗜盐单胞菌H对蔗糖的耐受能力和利用效率,故在液体培养基中将蔗糖作为唯一碳源,并在一定范围内不断提高其浓度,A错误;平板划线法只能分离菌种,不能进行计数,B错误;即使菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性,在高盐、强碱条件下,也可能有杂菌生长,故该系统仍需要灭菌,C错误;若在适宜营养物浓度、温度和pH条件下发酵,菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期且产生了少量的乙醇,这说明发酵条件中氧气不足,使菌种进行无氧呼吸产生了乙醇,据此推测可知,氧气(或溶解氧)是限制高密度培养的重要因素,D正确。
13.A [解析] 微生物A利用的碳源是纤维素,故要获得微生物A,最好从富含纤维素的土壤中采集土样筛选菌种,A正确;过程②表示生产乙醇的过程,常用的微生物是酵母菌,在接种前要进行扩大培养,可以在短时间内获得大量菌种,缩短生产周期,B错误;微生物A利用的碳源是纤维素,微生物B利用的碳源是纤维素分解后产生的可溶解复合物,二者利用的碳源不同,C错误;微生物A可以分解纤维素,可以用纤维素酶制剂代替微生物A起作用,D错误。
14.D [解析] 发酵工程中的优良菌种可以从自然界中筛选出来,也可通过诱变育种或基因工程育种获得,A正确。培养过程2是振荡培养,且柠檬酸发酵时需搅拌,故黑曲霉的代谢类型为需氧型;培养过程1使用平板划线法接种,B正确。α-淀粉酶将红薯中的淀粉水解产生葡萄糖,为黑曲霉发酵提供碳源,蛋白胨可以提供氮源和维生素等,C正确。培养基中初始pH为6.0,适合多种微生物生长,若初期有杂菌污染,可能导致产量大大下降,所以培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌,D错误。
15.(1)有氧呼吸
(2)消毒或灭菌 种间竞争
(3)核糖体
(4)诱变育种或基因工程育种 扩大培养
[解析] (1)制造真菌蛋白时,要向发酵罐内注入无菌空气,说明发酵罐内真菌进行有氧呼吸。(2)发酵罐及添加物都须经过消毒或灭菌,目的是避免杂菌与真菌之间因种间竞争而降低真菌蛋白产量。(3)过程②为氨基酸脱水缩合,发生的场所是核糖体。(4)从自然界中分离的真菌菌种,用于制造真菌蛋白时,蛋白质的产量很低。要获得更多的真菌蛋白,培育优良的真菌菌种可采用诱变育种或基因工程育种。获得的少量优良菌种在正式用于发酵生产之前,还需要进行扩大培养,以获得更多的优良菌种。
16.(1)液体培养基 异养需氧
(2)灭菌 温度、pH、溶解氧
(3)扩大培养
(4)保证微生物对营养物质的需求、排出部分代谢物,使微生物保持较长时间的快速生长
[解析] (1)据题图分析,该种微生物发酵生产柠檬酸的过程使用的培养基属于液体培养基;发酵过程需要通入无菌空气,故该种微生物的代谢类型属于异养需氧型。(2)微生物发酵所用的培养基必须进行严格的灭菌处理,发酵过程需要严格控制温度、pH、溶解氧和搅拌速度等条件。(3)优良菌种经过多次扩大培养可以应用于大规模的发酵生产。(4)连续培养的主要原理是保证微生物对营养物质的需求、排出部分代谢物,使微生物保持较长时间的快速生长。第3节 发酵工程及其应用
知识点一发酵工程的基本环节
1.[2024·安徽合肥联考]下列关于发酵工程与传统发酵技术的叙述正确的是()
A.配制培养基是发酵工程的中心环节,在生产实践中,培养基的配方要经过反复试验才能确定
B.在无氧条件下,人们利用果酒制作后的多余产物进行醋酸发酵,可生产果醋
C.传统发酵技术制作的泡菜品质不一,与食材上菌种的差异、杂菌不明等有关
D.发酵工程所用菌种都是经选育的单一菌种,可以明显提高产品的产量和质量
2.发酵工程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。下列有关发酵工程基本环节的叙述,错误的是()
A.现代发酵工程使用的大型发酵罐均具有计算机控制系统,其能使发酵全过程处于最佳状态
B.在发酵过程中,环境条件的变化不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢物的形成
C.发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成与搅拌速度无关
D.确定菌种之后,才能选择原料配制培养基
3.下列哪项不是发酵过程中要完成的操作()
A.随时检测培养液中的产物浓度等
B.不断添加菌种
C.及时添加必需的营养组分
D.严格控制发酵条件
4.[2024·湖北华中师大一附中月考]某研究小组欲采用小型发酵罐(如图)进行果酒的主发酵中试研究。中试是指产品正式投产前的试验,是产品在大规模量产前的较小规模试验。下列相关叙述不合理的是()
A.若要在夏季发酵果酒,常需要对罐体进行相应降温处理
B.乙醇为挥发性物质,因此在发酵过程中,空气的进气量不宜太大
C.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.为了缩短发酵时间,确保品质稳定,工业上大规模生产时,通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种,再将它们接种到物料中进行发酵
知识点二发酵工程的应用
5.[2024·湖北武汉月考]以下关于微生物饲料的叙述不正确的是()
A.酵母菌生产的单细胞蛋白可以作为食品添加剂
B.用单细胞蛋白制成的微生物饲料,能使家畜、家禽增重快
C.青贮饲料中添加乳酸菌可以提高饲料的品质,使饲料保鲜
D.微生物饲料可以抑制病原微生物的生长,减少病害的发生
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燃料乙醇,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型冠状病毒减毒疫苗
7.[2024·福建龙岩一中月考]下列有关发酵工程在食品工业上应用的描述,不正确的是()
A.日常生活中食用酱油的制作以大豆为主要原料,利用产蛋白酶的黑曲霉,将原料中的蛋白质水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.味精是由谷氨酸棒状杆菌发酵得到的谷氨酸经过一系列处理后获得的
D.“精酿”啤酒发酵时间长、产量低、价格高、保质期更短
8.[2024·山东聊城期末]下列关于发酵工程应用的说法,正确的是()
A.单细胞蛋白是从微生物细胞中提取的蛋白质,可作为食品添加剂、微生物饲料等
B.利用放线菌产生的井冈霉素防治水稻枯纹病属于化学防治
C.在谷氨酸发酵生产中,控制环境条件的pH主要是因为pH影响微生物的生长繁殖
D.利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可以促进植物生长
9.[2024·广东长坡中学月考]土壤中的解磷细菌能分泌磷酸酶或有机酸,溶解并吸收利用磷酸钙[Ca3(PO4)2],某企业从土壤中分离、纯化并发酵生产解磷细菌菌肥,发酵液中解磷细菌浓度达到2×108个/mL时发酵结束,分装入库。投放市场前应抽检活菌浓度,下列叙述正确的是()
A.从土壤中分离解磷细菌的培养基以磷酸钙为唯一的碳源
B.可挑取发酵液中单菌落进行进一步纯化培养
C.解磷菌菌肥发酵生产的中心环节是接种及分离、提纯产物
D.农田中施用的微生物菌肥可以在土壤中生长繁殖,比施用化肥的肥效持续时间长
10.[2024·福建南平月考]福建红曲酒闻名于世,红曲酒是用红曲霉菌发酵制成,生产流程如图。有关说法错误的是()
A.糖化是指淀粉水解,为红曲霉菌提供发酵的底物
B.开耙有助于控制发酵温度和及时通气
C.煎酒会使酶失活,终止发酵活动,不利于红曲酒的储存
D.工业化生产红曲酒过程中要随时监测发酵液中的微生物数量和产物浓度
11.[2024·四川成都期中]我国科学家利用如下图所示的液态厌氧发酵工艺,实现了高效产出乙醇和乙醇梭菌(芽孢杆菌科)单细胞蛋白。下列叙述错误的是()
A.乙醇梭菌以CO、CO2为主要的碳源,具有较强的固碳潜力
B.乙醇梭菌是自养厌氧型细菌,其厌氧发酵的过程需要进行搅拌
C.通过该工艺可高效生产清洁能源乙醇
D.乙醇梭菌单细胞蛋白的加工需要乙醇梭菌的内质网、高尔基体、线粒体参与
12.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,其以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液,含较多蔗糖)为原料,在实验室通过发酵生产出PHA等新型高附加值可降解材料,从而提高了甘蔗的整体利用价值,具体的工艺流程如图所示。下列说法正确的是()
A.为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,应在液体培养基中添加包含蔗糖在内的多种有机物作为碳源,并在一定范围内不断提高蔗糖的浓度
B.为统计培养液中H菌的数目,可在培养过程中定期取样并采用平板划线法进行菌落计数
C.若菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性,则发酵系统不需要进行灭菌处理
D.若在适宜营养物浓度、温度和pH条件下发酵,菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期且产生了少量的乙醇,则说明氧气是高密度培养的限制因素
13.发酵原料的改变推动着发酵工业迅速发展,利用农作物秸秆等纤维废料生产的乙醇,经加工可制成燃料乙醇,从而减少了对石油资源的依赖。如图是发酵工程生产燃料乙醇的简要流程,据图分析下列说法正确的是()
A.微生物A能分解纤维素,选育菌种时最好从富含纤维素的土壤中进行筛选
B.图中②过程常用的微生物B是醋酸菌,在接种前要进行扩大培养,以缩短生产周期
C.微生物A和微生物B利用的碳源相同
D.可用发酵工程生产的纤维素酶制剂代替微生物B起作用
14.[2024·安徽池州期末]黑曲霉是一种丝状真菌,其代谢产物广泛应用于食品加工等领域。食品工业以红薯粉为原料经黑曲霉发酵获得柠檬酸,如图为生产柠檬酸的简要流程图。下列叙述错误的是()
A.优良菌种可以从自然界中筛选出来,也可通过诱变育种或基因工程育种获得
B.据图分析黑曲霉的代谢类型是需氧型,培养过程1使用平板划线法进行接种
C.α-淀粉酶将红薯中的淀粉水解产生葡萄糖提供碳源,蛋白胨提供氮源和维生素等
D.因为柠檬酸发酵过程中pH会不断下降,所以培养基C和发酵罐不需要严格灭菌
15.人造蛋白食品是现代微生物工程的杰作之一,食用的真菌蛋白是人造蛋白的一种。真菌蛋白制造过程的图解如图所示,请据图回答下列问题:
(1)制造真菌蛋白时,要向发酵罐中注入无菌空气,由此可以推测,发酵罐中真菌的细胞呼吸方式是 。
(2)向发酵罐中加入的物料都需要 ,从生态学的角度进行分析,其目的是避免杂菌与真菌之间因 而降低真菌蛋白的产量。
(3)添加的糖被真菌利用,利用过程是淀粉葡萄糖→氨基酸蛋白质,其中过程①由真菌产生的酶来催化,过程②发生的场所是 。
(4)从自然界中分离的真菌菌种,用于制造真菌蛋白时,蛋白质的产量很低。要获得更多的真菌蛋白,培育优良的真菌菌种可采用
的方法。获得的少量优良菌种在正式用于发酵生产之前,还需要进行 。
16.柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂,它可以通过某种微生物发酵制得。如图表示生产柠檬酸的连续发酵装置。请回答下列问题:
(1)根据物理性质,该发酵过程使用的培养基属于 。根据工艺流程可知,该种微生物的新陈代谢类型属于 型。
(2)从加料口输入的培养基必须经过严格的 处理。根据图示可知,发酵过程需要严格控制 和搅拌速度等条件。
(3)在大规模的发酵生产中,需要将选育出的优良菌种经过多次的 ,当达到一定数量后再接种。
(4)此工艺流程(连续培养)以一定的速度不断添加新的培养基,同时又以同样的速度放出旧的培养基,可大大提高生产效率,原理在于 。
