2024年高中生物新教材同步選擇性必修第三冊(cè)第1章 發(fā)酵工程第3節(jié)　發(fā)酵工程及其應(yīng)用含答案

2024年高中生物新教材同步選擇性必修第三冊(cè)第1章發(fā)酵工程第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)對(duì)接1.概述發(fā)酵工程及其基本環(huán)節(jié)。2.說(shuō)明發(fā)酵工程在生產(chǎn)上有重要的應(yīng)用價(jià)值。1.科學(xué)思維——發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析。2.社會(huì)責(zé)任——認(rèn)同發(fā)酵工程是在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵食品、藥物等的工業(yè)化生產(chǎn)，極大地改善了人們的生活。知識(shí)點(diǎn)1發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)1.發(fā)酵罐2.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)知識(shí)點(diǎn)2發(fā)酵工程的應(yīng)用1.在食品工業(yè)上的應(yīng)用(1)生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，如醬油、各種酒類。(2)生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑，如通過(guò)黑曲霉發(fā)酵制得的檸檬酸；由谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產(chǎn)味精。(3)生產(chǎn)酶制劑，如α-淀粉酶、β-淀粉酶、脂肪酶等。2.在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用基因工程、蛋白質(zhì)工程等的廣泛應(yīng)用給發(fā)酵工程制藥領(lǐng)域的發(fā)展注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。3.在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用(1)生產(chǎn)微生物肥料。微生物肥料利用了微生物在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、生物活性物質(zhì)等來(lái)增進(jìn)土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，常見(jiàn)的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。(2)生產(chǎn)微生物農(nóng)藥。微生物農(nóng)藥是利用微生物或其代謝物來(lái)防治病蟲(chóng)害的。微生物農(nóng)藥作為生物防治的重要手段，將在農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。(3)生產(chǎn)微生物飼料。微生物含有豐富的蛋白質(zhì)。以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過(guò)發(fā)酵獲得了大量的微生物菌體，即單細(xì)胞蛋白。用單細(xì)胞蛋白制成的微生物飼料，能使家畜、家禽增重快，產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高。4.在其他方面的應(yīng)用發(fā)酵工程正滲透到幾乎所有的工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，在助力解決糧食、環(huán)境、健康和能源等方面的重大問(wèn)題上，作出了越來(lái)越大的貢獻(xiàn)。(1)發(fā)酵工程利用的菌種都是從自然界中篩選出來(lái)的。(×)(2)發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是選育菌種。(×)(3)發(fā)酵工程中要對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌，發(fā)酵設(shè)備不用滅菌。(×)(4)利用微生物農(nóng)藥防治農(nóng)林蟲(chóng)害屬于化學(xué)防治。(×)(5)微生物飼料主要是利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的微生物的菌體。(√)(6)單細(xì)胞蛋白是通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生的大量的微生物分泌蛋白。(×)(7)發(fā)酵工程一般用半固體培養(yǎng)基。(×)eq\x(教材P22“圖示”)1.請(qǐng)完善發(fā)酵基本環(huán)節(jié)的流程圖。eq\x(教材P24“思考·討論”變式訓(xùn)練)2.閱讀“啤酒工業(yè)化生產(chǎn)流程”內(nèi)容，完成下列問(wèn)題：(1)將下列啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程按照正確的順序排列①⑥②③⑦④⑤⑧。①發(fā)芽②碾磨③糖化④發(fā)酵⑤消毒⑥焙烤⑦蒸煮⑧終止(2)將啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程各環(huán)節(jié)和對(duì)應(yīng)的作用連線。探究點(diǎn)一發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)發(fā)酵工程是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)產(chǎn)品。常用谷氨酸棒狀桿菌(好氧細(xì)菌)在如圖所示的發(fā)酵罐中發(fā)酵來(lái)大量生產(chǎn)味精?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)發(fā)酵過(guò)程中需要嚴(yán)格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件：原因是環(huán)境條件不僅會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，而且會(huì)影響微生物代謝物的形成。(2)從菌種角度分析，與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比，發(fā)酵工程的優(yōu)點(diǎn)是菌種大多為單一菌種。(3)在產(chǎn)物分離和提純方面，發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比有哪些改進(jìn)之處？___________________________________________________________________。提示如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用過(guò)濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥。如果產(chǎn)品是代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛　⒎蛛x和純化措施來(lái)獲得產(chǎn)品。(4)在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界環(huán)境中嗎？為什么？________________________________________________________。提示不能。要防止排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液中的微生物或活性物質(zhì)污染環(huán)境。[例1]發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)流程如圖所示。結(jié)合賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)實(shí)際，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.①為誘變育種，②分離、提純產(chǎn)物B.賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)過(guò)程中為使產(chǎn)物源源不斷地產(chǎn)生，可采用連續(xù)培養(yǎng)的發(fā)酵方式C.由于賴氨酸或谷氨酸的發(fā)酵菌種為好氧菌，在生產(chǎn)過(guò)程中常需增加通氧量D.人工控制微生物代謝的唯一措施是控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種條件答案D解析由題意分析可知，圖中①為誘變育種，②為分離、提純產(chǎn)物，A正確；延長(zhǎng)穩(wěn)定期可以提高代謝物的產(chǎn)量，要達(dá)到這一目的可采用連續(xù)培養(yǎng)的發(fā)酵方式，B正確；由于賴氨酸或谷氨酸的發(fā)酵菌種為好氧菌，因此在生產(chǎn)過(guò)程中常需增加通氧量，C正確；人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物遺傳特性、控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種條件(即發(fā)酵條件)等，D錯(cuò)誤。[例2]如圖為通過(guò)谷氨酸棒狀桿菌(一種好氧細(xì)菌)發(fā)酵獲得谷氨酸的裝置圖。(1)圖中3、6處是發(fā)酵罐夾層中水的進(jìn)口和出口，水在發(fā)酵罐夾層流動(dòng)的作用是___________________________________________________________________。(2)谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中，當(dāng)培養(yǎng)液呈________時(shí)，會(huì)積累谷氨酸；當(dāng)培養(yǎng)液呈________時(shí)，易形成________。(3)如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用________(填“過(guò)濾、沉淀”或“蒸餾、萃取”)等方法獲得產(chǎn)品。(4)圖中5的作用是。答案(1)冷卻(或降溫)(2)中性或弱堿性酸性谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺(3)過(guò)濾、沉淀(4)使微生物與發(fā)酵液混合均勻，加快氧氣的溶解以及散熱解析(1)由于微生物的呼吸作用以及攪拌等都能產(chǎn)生大量的熱，使發(fā)酵液溫度升高，為防止溫度過(guò)高降低酶的活性，采取水在發(fā)酵罐表層中流動(dòng)的措施而達(dá)到冷卻降溫的效果。(2)谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中，當(dāng)培養(yǎng)液呈中性或弱堿性時(shí)，會(huì)積累谷氨酸；當(dāng)培養(yǎng)液呈酸性時(shí)，易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。(3)如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可采用過(guò)濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產(chǎn)品。(4)谷氨酸棒狀桿菌為好氧細(xì)菌，在4處需要通入空氣，圖中5(攪拌葉輪)的作用是使微生物與發(fā)酵液混合均勻，加快氧氣的溶解以及散熱。探究點(diǎn)二發(fā)酵工程的應(yīng)用1.發(fā)酵工程以其生產(chǎn)條件溫和、原料來(lái)源豐富且價(jià)格低廉、產(chǎn)物專一、廢棄物對(duì)環(huán)境的污染小和容易處理等特點(diǎn)，在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和農(nóng)牧業(yè)等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，形成了規(guī)模龐大的發(fā)酵工業(yè)。思考回答下列問(wèn)題：(1)分析下列產(chǎn)品需要利用發(fā)酵工程技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的有哪些？①生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料②利用工程菌生產(chǎn)胰島素③工廠化生產(chǎn)青霉素提示①②③。生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料、利用工程菌生產(chǎn)胰島素、工廠化生產(chǎn)青霉素均需要利用發(fā)酵工程技術(shù)手段。(2)醬油、各種酒類、檸檬酸和谷氨酸的生產(chǎn)分別利用了哪種微生物的發(fā)酵？提示醬油、各種酒類、檸檬酸和谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)利用的微生物分別是霉菌(如黑曲霉)、釀酒酵母、黑曲霉和谷氨酸棒狀桿菌。2.蘋(píng)果可用于制作蘋(píng)果酒、蘋(píng)果醋飲料和提取具有抗過(guò)敏、抗癌細(xì)胞增生、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝等多種生理功能的蘋(píng)果多酚。如圖所示為工業(yè)化制作蘋(píng)果酒和蘋(píng)果醋的裝置。(1)甲罐中預(yù)留近1/3的空間，目的是什么？提示有利于酵母菌的早期繁殖。(2)甲罐連接的雙U型管中一側(cè)注滿水的作用是什么？提示密閉裝置，利用自動(dòng)化排氣；防止發(fā)酵液從排氣管溢出。(3)若圖中A代表無(wú)菌空氣，則乙罐排出的氣體中氧氣的含量有什么變化？提示氧氣含量降低。(4)回憶你昨天一天的食物，看看哪些食品是直接由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的，哪些食品中添加了經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)的食品添加劑？提示直接由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的有：酸奶、豆腐乳、泡菜、酸菜等。食品中添加了經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)的食品添加劑的有：方便面、火腿腸、餅干、果凍、薯片等。[例3]下列關(guān)于發(fā)酵工程應(yīng)用的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A.發(fā)酵工程的產(chǎn)品可以是微生物的代謝產(chǎn)物B.通過(guò)發(fā)酵工程可以從微生物中提取一些酶C.通過(guò)發(fā)酵工程可以從微生物中提取單細(xì)胞蛋白D.發(fā)酵工程的產(chǎn)品可以是微生物的菌體答案C解析單細(xì)胞蛋白是通過(guò)發(fā)酵工程獲得的微生物菌體，并不是從微生物中提取的。[例4]下列不需要利用發(fā)酵工程的是()A.生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料B.通過(guò)生物技術(shù)培育可移植的皮膚C.利用工程菌生產(chǎn)胰島素D.工廠化生產(chǎn)青霉素答案B解析生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料是利用發(fā)酵工程生產(chǎn)微生物菌體的過(guò)程，A錯(cuò)誤；通過(guò)生物技術(shù)培育可移植的皮膚利用了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，B正確；利用工程菌生產(chǎn)胰島素利用了發(fā)酵工程，C錯(cuò)誤；工廠化生產(chǎn)青霉素利用了微生物的發(fā)酵，D錯(cuò)誤。思維導(dǎo)圖晨讀必背1.性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出來(lái)，也可以通過(guò)誘變育種或基因工程育種獲得。2.發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一菌種。3.發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵。4.如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可采用過(guò)濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥得到產(chǎn)品；如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物的代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施來(lái)獲得產(chǎn)品。5.發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物的代謝產(chǎn)物、酶及微生物的菌體。隨堂檢測(cè)1.下列關(guān)于發(fā)酵工程的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A.發(fā)酵工程具有條件溫和，產(chǎn)物單一、污染小的特點(diǎn)B.可通過(guò)人工誘變選育新品種C.培養(yǎng)基、發(fā)酵設(shè)備和菌種必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的滅菌D.通常所指的發(fā)酵條件包括溫度、溶解氧和pH等答案C解析菌種不能進(jìn)行滅菌，C錯(cuò)誤。2.發(fā)酵工程的正確操作過(guò)程是()①發(fā)酵②培養(yǎng)基的配制③滅菌④產(chǎn)品的分離與提純⑤菌種的選育⑥擴(kuò)大培養(yǎng)⑦接種A.⑤②⑥⑦①③④ B.⑤⑥②③⑦①④C.②⑤③⑦①⑥④ D.⑦⑥⑤②③①④答案B解析發(fā)酵工程的基本操作過(guò)程為菌種的選育、擴(kuò)大培養(yǎng)、培養(yǎng)基的配制、滅菌、接種、發(fā)酵、產(chǎn)品的分離與提純。3.下列有關(guān)發(fā)酵工程應(yīng)用的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.發(fā)酵工程可以生產(chǎn)醬油、泡菜等傳統(tǒng)發(fā)酵食品B.檸檬酸、乳酸等食品添加劑可以通過(guò)發(fā)酵工程生產(chǎn)C.發(fā)酵工程可以生產(chǎn)多種藥物，但是不能生產(chǎn)疫苗D.發(fā)酵工程生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白可以制作成微生物飼料答案C解析發(fā)酵工程可以生產(chǎn)醬油、泡菜等傳統(tǒng)發(fā)酵食品，A正確；檸檬酸、乳酸等食品添加劑可以通過(guò)發(fā)酵工程生產(chǎn)，B正確；乙肝疫苗可用發(fā)酵工程的方法生產(chǎn)，這種方法生產(chǎn)乙肝疫苗的優(yōu)點(diǎn)是酵母菌繁殖快，代謝旺盛，乙肝疫苗單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量高，C錯(cuò)誤；現(xiàn)代的發(fā)酵技術(shù)利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白可以制作成微生物飼料，D正確。4.某高校采用如圖所示的發(fā)酵罐進(jìn)行葡萄酒發(fā)酵過(guò)程的研究，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.夏季生產(chǎn)果酒時(shí)，常需對(duì)罐體進(jìn)行降溫處理B.乙醇為揮發(fā)性物質(zhì)，故發(fā)酵過(guò)程中空氣的進(jìn)氣量不宜太大C.正常發(fā)酵過(guò)程中罐內(nèi)的壓力不會(huì)低于大氣壓D.可以通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程中殘余糖的濃度來(lái)決定何時(shí)終止發(fā)酵答案B解析果酒發(fā)酵的適宜溫度為18～30℃，因此夏季生產(chǎn)果酒時(shí)，常需對(duì)罐體進(jìn)行降溫處理，A正確；乙醇是酵母菌無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物，因此發(fā)酵過(guò)程中不需要通入空氣，B錯(cuò)誤；無(wú)氧呼吸產(chǎn)生了二氧化碳，但是沒(méi)有消耗氧氣，因此發(fā)酵罐中的氣壓不會(huì)低于大氣壓，C正確；葡萄酒發(fā)酵的原料是糖類，因此可以通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程中殘余糖的濃度來(lái)決定何時(shí)終止發(fā)酵，D正確。eq\a\vs4\al\co1(課后·分層訓(xùn)練)(時(shí)間：30分鐘)知識(shí)點(diǎn)1發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)1.發(fā)酵工程由一系列工藝環(huán)節(jié)構(gòu)成，下列不屬于發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵這一環(huán)節(jié)的是()A.隨時(shí)檢測(cè)培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等B.及時(shí)添加必需的營(yíng)養(yǎng)組分C.嚴(yán)格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件D.對(duì)選育的菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)答案D解析對(duì)選育的菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，屬于接種前的技術(shù)環(huán)節(jié)，不屬于發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵這一環(huán)節(jié)。2.下列關(guān)于發(fā)酵過(guò)程的敘述，錯(cuò)誤的是()A.對(duì)培養(yǎng)基滅菌是發(fā)酵生產(chǎn)中的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)B.隨時(shí)檢測(cè)影響發(fā)酵過(guò)程的各種環(huán)境條件，并予以控制，才能保證發(fā)酵的正常進(jìn)行C.在發(fā)酵過(guò)程中，要嚴(yán)格控制溫度、pH、溶氧量、通氣量與轉(zhuǎn)速等發(fā)酵條件，否則會(huì)影響菌種代謝物的形成D.發(fā)酵產(chǎn)品的分離方法是相同的答案D解析發(fā)酵過(guò)程中一旦有雜菌污染，可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降，因此對(duì)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的滅菌處理，A正確；發(fā)酵過(guò)程中，由于微生物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的熱量和代謝產(chǎn)物的積累，發(fā)酵環(huán)境不斷變化，需隨時(shí)檢測(cè)影響發(fā)酵過(guò)程的各種環(huán)境條件(如溫度、pH、溶氧量、通氣量與轉(zhuǎn)速等)，并予以控制，以保證發(fā)酵的正常進(jìn)行，否則不僅會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，還會(huì)影響微生物代謝物的形成，B、C正確；不同的發(fā)酵產(chǎn)品其分離方法各不相同，如果發(fā)酵的產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，在發(fā)酵之后采用過(guò)濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，而如果發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物，則需根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)通過(guò)蒸餾、萃取或離子交換等措施提取、分離和純化，D錯(cuò)誤。3.下列關(guān)于菌種的選育的敘述，錯(cuò)誤的是()A.自然選育菌種費(fèi)時(shí)且盲目性大B.誘變育種原理的基礎(chǔ)是基因突變C.生產(chǎn)檸檬酸需要篩選產(chǎn)酸量高的酵母，在啤酒生產(chǎn)中，使用基因工程改造的啤酒酵母，可以加速發(fā)酵過(guò)程，縮短生產(chǎn)周期D.采用基因工程的方法可構(gòu)建基因工程菌答案C解析自然選育就是不經(jīng)人工處理，利用微生物的自然突變進(jìn)行菌種選育的過(guò)程，該過(guò)程盲目性大且費(fèi)時(shí)，A正確；誘變育種的原理是基因突變，B正確；生產(chǎn)檸檬酸需要篩選產(chǎn)酸量高的黑曲霉，在啤酒生產(chǎn)中使用基因工程改造的啤酒酵母，可以加速發(fā)酵過(guò)程，縮短生產(chǎn)周期，C錯(cuò)誤；用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類一般稱為基因工程菌，D正確。4.某高校采用如圖所示的發(fā)酵罐進(jìn)行葡萄酒發(fā)酵過(guò)程的研究。下列敘述正確的是()A.為加快發(fā)酵速度，應(yīng)使發(fā)酵液保持35℃的恒溫B.給發(fā)酵罐適時(shí)排氣，后期可縮短排氣間隔時(shí)間C.環(huán)境條件不僅會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，還會(huì)影響微生物代謝物的形成D.若定期對(duì)培養(yǎng)液中酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)，只能采用稀釋涂布平板法答案C解析酵母菌發(fā)酵的適宜溫度為18～30℃，A錯(cuò)誤；在發(fā)酵過(guò)程中需要給發(fā)酵罐適時(shí)排氣，隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，產(chǎn)生的二氧化碳越來(lái)越少，后期可延長(zhǎng)排氣間隔時(shí)間，B錯(cuò)誤；對(duì)酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)可以采用顯微鏡直接計(jì)數(shù)法和稀釋涂布平板法，因此，若定期對(duì)培養(yǎng)液中酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)，除采用稀釋涂布平板法，還可以采用顯微鏡直接計(jì)數(shù)法，D錯(cuò)誤。5.下列對(duì)發(fā)酵工程內(nèi)容的敘述，錯(cuò)誤的是()A.用誘變育種、細(xì)胞工程、基因工程等方法選育出性狀優(yōu)良的工程菌并進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)B.根據(jù)工程菌所需的營(yíng)養(yǎng)精確地配制出合成培養(yǎng)基并進(jìn)行嚴(yán)格地滅菌處理C.發(fā)酵過(guò)程中必須嚴(yán)格地檢測(cè)并控制發(fā)酵條件D.用適當(dāng)?shù)姆椒ǚ蛛x提純產(chǎn)品并嚴(yán)格地進(jìn)行質(zhì)量檢查答案B解析發(fā)酵工程分為選育菌種、擴(kuò)大培養(yǎng)、配制培養(yǎng)基、滅菌、接種、發(fā)酵等幾步，A、C、D三項(xiàng)中的內(nèi)容皆與發(fā)酵生產(chǎn)流程中的要求一致；發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中，多采用天然的液體培養(yǎng)基，即用化學(xué)成分不明確的天然物質(zhì)配制而成，如玉米粉、牛肉膏等，B錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)2發(fā)酵工程的應(yīng)用6.用蔗糖、奶粉和經(jīng)蛋白酶水解后的玉米胚芽液，通過(guò)乳酸菌發(fā)酵可生產(chǎn)新型酸奶。下列相關(guān)敘述不正確的是()A.蔗糖消耗量與乳酸生成量呈正相關(guān)B.酸奶出現(xiàn)明顯氣泡說(shuō)明有雜菌污染C.乳酸菌是異養(yǎng)厭氧菌D.只有奶粉為乳酸發(fā)酵提供氮源答案D解析蔗糖是乳酸菌的碳源，乳酸菌分解蔗糖產(chǎn)生乳酸，所以蔗糖消耗量與乳酸生成量呈正相關(guān)，A正確；酸奶是乳酸發(fā)酵的產(chǎn)物，不會(huì)有氣體產(chǎn)生，如果發(fā)酵時(shí)出現(xiàn)明顯的氣泡，說(shuō)明肯定有其他的微生物存在，B正確；乳酸菌是異養(yǎng)厭氧菌，在無(wú)氧條件下將葡萄糖分解成乳酸，C正確；題中所給的玉米胚芽液經(jīng)過(guò)蛋白酶水解后也可以提供氮源，D錯(cuò)誤。7.食品工業(yè)是微生物最早開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的領(lǐng)域，利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的食品比比皆是，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.黑曲霉產(chǎn)生的蛋白酶可以將大豆中的蛋白質(zhì)分解成肽和氨基酸B.利用谷物釀制白酒時(shí)，酵母菌只需要進(jìn)行無(wú)氧呼吸即可，所以整個(gè)發(fā)酵過(guò)程需要隔絕空氣進(jìn)行C.利用乳酸鏈球菌可以提取乳酸鏈球菌素制作防腐劑D.味精的生產(chǎn)需要谷氨酸棒狀桿菌經(jīng)過(guò)發(fā)酵先產(chǎn)生谷氨酸答案B解析酵母菌是兼性厭氧型微生物，在發(fā)酵初期，需要向發(fā)酵罐內(nèi)通氣，促進(jìn)酵母菌大量繁殖，增加酵母菌菌種數(shù)量，之后再進(jìn)行密閉，有利于酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精。8.如圖為面包霉體內(nèi)合成氨基酸的途徑。若在發(fā)酵工程中利用面包霉來(lái)大量生產(chǎn)氨基酸b，采取的最佳措施是()A.用CaCl2處理面包霉，改變其細(xì)胞膜的通透性B.在反應(yīng)物中增加面包霉生長(zhǎng)因子的含量，并加大面包霉的接種量C.人工誘變，選育出能產(chǎn)生抑制酶活性③的面包霉D.通過(guò)人工誘變，選育出不能合成酶②的面包霉答案D解析用CaCl2處理面包霉，改變其細(xì)胞膜的通透性，可以使氨基酸a和b過(guò)量，從而抑制中間產(chǎn)物的分解，不能大量生產(chǎn)氨基酸b；在反應(yīng)物中增加面包霉生長(zhǎng)因子的含量，并加大面包霉的接種量不能大量生產(chǎn)氨基酸b；人工誘變，選育出能產(chǎn)生抑制酶活性②的面包霉，能大量生產(chǎn)氨基酸b；通過(guò)人工誘變，選育出不能合成酶②的面包霉，可以使中間產(chǎn)物不能生成氨基酸a，進(jìn)而大量產(chǎn)生氨基酸b。9.發(fā)酵工程廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.黑曲霉可作為釀制醬油、生產(chǎn)檸檬酸的菌種B.啤酒釀制終止后，可得到啤酒、單細(xì)胞蛋白等產(chǎn)品C.用纖維廢料發(fā)酵得到酒精，可減少環(huán)境污染、減緩能源短缺問(wèn)題D.用液體培養(yǎng)基可大規(guī)模生產(chǎn)新冠病毒減毒疫苗答案D解析黑曲霉產(chǎn)生的蛋白酶可將大豆中的蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和氨基酸，進(jìn)一步加工為醬油，檸檬酸可通過(guò)黑曲霉發(fā)酵獲得，A正確；啤酒釀制終止后，可通過(guò)過(guò)濾、沉淀等手段獲得酵母菌的菌體(單細(xì)胞蛋白)，將濾液加工后得到啤酒，B正確；纖維廢料分解得到葡萄糖，其經(jīng)過(guò)發(fā)酵得到酒精，既減少了環(huán)境污染，又減緩了能源短缺問(wèn)題，C正確；新冠病毒減毒疫苗是新冠病毒經(jīng)過(guò)減毒處理得到的，需用特定的動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，病毒不能獨(dú)立地在液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)繁殖，D錯(cuò)誤。10.發(fā)酵工程在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)流程如下圖所示。結(jié)合賴氨酸或谷氨酸的生產(chǎn)實(shí)際，回答相關(guān)問(wèn)題：(1)圖中①表示的育種方法是__________________________________________。(2)人工控制微生物代謝的措施包括________________和________________。(3)在生產(chǎn)過(guò)程中，常需增加通氧量，據(jù)此判斷賴氨酸或谷氨酸發(fā)酵菌種為_(kāi)_______細(xì)菌。(4)當(dāng)發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用________等方法將菌體分離和干燥，即可得到產(chǎn)品。產(chǎn)品是代謝物時(shí)，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)腳_______和純化措施來(lái)獲得產(chǎn)品。答案(1)誘變育種(2)改變微生物遺傳特性控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種條件(3)好氧(4)過(guò)濾、沉淀提取、分離解析(1)基因工程、細(xì)胞工程和誘變育種是發(fā)酵工程中菌種的來(lái)源。(2)人工控制微生物代謝的措施包括兩個(gè)方面：一方面是改變微生物的遺傳特性，另一方面是控制微生物的生長(zhǎng)繁殖條件。(3)在生產(chǎn)過(guò)程中，常需增加通氧量，據(jù)此判斷賴氨酸或谷氨酸發(fā)酵菌種為好氧細(xì)菌。(4)當(dāng)發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用過(guò)濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產(chǎn)品。如果產(chǎn)品是代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛　⒎蛛x和純化措施來(lái)獲得產(chǎn)品。11.谷氨酸棒狀桿菌可用于微生物發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸，從而制取谷氨酸鈉(味精)。如圖為谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑，通過(guò)發(fā)酵工程可以大量生產(chǎn)谷氨酸?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)與酵母菌相比，谷氨酸棒狀桿菌在結(jié)構(gòu)上的顯著特點(diǎn)是____________；谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基成分有豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素等，從物理性質(zhì)看，該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。(2)測(cè)定谷氨酸棒狀桿菌數(shù)目可采用的計(jì)數(shù)方法有顯微鏡直接計(jì)數(shù)法和________，前者計(jì)數(shù)的結(jié)果比后者計(jì)數(shù)的結(jié)果值偏________(填“大”或“小”)，原因是__________________________________________________。(3)由圖可知，谷氨酸棒狀桿菌體內(nèi)若積累了較多的谷氨酸，則會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶的活性，微生物這種對(duì)自身代謝速率的調(diào)節(jié)方式是_________________________________________________________________。(4)谷氨酸棒狀桿菌在發(fā)酵過(guò)程中要不斷地通入無(wú)菌空氣，并通過(guò)攪拌使空氣形成細(xì)小的氣泡，迅速溶解在培養(yǎng)液中，當(dāng)培養(yǎng)基中碳氮比為4∶1時(shí)，菌體大量繁殖而產(chǎn)生的谷氨酸少；當(dāng)碳氮比為3∶1時(shí)，菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在無(wú)氧條件下，谷氨酸棒狀桿菌代謝產(chǎn)物是乳酸或琥珀酸。由此說(shuō)明谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型是________，由上述探究可知，通過(guò)發(fā)酵得到大量谷氨酸的發(fā)酵思路是________________________________________________。答案(1)無(wú)核膜包被的細(xì)胞核液體(2)稀釋涂布平板法大前者死、活菌體一起計(jì)數(shù)，后者只計(jì)數(shù)活菌數(shù)，且可能有多個(gè)菌體形成同一個(gè)菌落(3)負(fù)反饋調(diào)節(jié)(4)異養(yǎng)兼性厭氧型不斷向發(fā)酵液中通入無(wú)菌空氣，使發(fā)酵液中碳氮比為4∶1，培養(yǎng)一段時(shí)間使菌種大量繁殖，后將培養(yǎng)液的碳氮比改為3∶1(或改變細(xì)胞膜的通透性，使谷氨酸迅速排放到細(xì)胞外)解析(1)與酵母菌相比，谷氨酸棒狀桿菌屬于原核生物，在結(jié)構(gòu)上的顯著特點(diǎn)是無(wú)核膜包被的細(xì)胞核；谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基成分有豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素等，從物理性質(zhì)看，該培養(yǎng)基屬于液體培養(yǎng)基。(2)測(cè)定谷氨酸棒狀桿菌數(shù)目可采用的計(jì)數(shù)方法有顯微鏡直接計(jì)數(shù)法和稀釋涂布平板法，由于前者死、活菌體一起計(jì)數(shù)，后者只計(jì)數(shù)活菌數(shù)，且可能有多個(gè)菌體形成同一個(gè)菌落，所以前者計(jì)數(shù)的結(jié)果比后者計(jì)數(shù)的結(jié)果值偏大。(3)由圖可知，谷氨酸棒狀桿菌體內(nèi)若積累了較多的谷氨酸，則會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶的活性，微生物這種對(duì)自身代謝速率的調(diào)節(jié)方式是負(fù)反饋調(diào)節(jié)。(4)由于谷氨酸棒狀桿菌可以在有氧和無(wú)氧條件下生存，所以其代謝類型是異養(yǎng)兼性厭氧型；根據(jù)題意信息可知，要想通過(guò)發(fā)酵得到大量谷氨酸，可不斷向發(fā)酵液中通入無(wú)菌空氣，使發(fā)酵液中碳氮比為4∶1，培養(yǎng)一段時(shí)間使菌種大量繁殖，后將培養(yǎng)液的碳氮比改為3∶1(或改變細(xì)胞膜的通透性，使谷氨酸迅速排放到細(xì)胞外)。eq\a\vs4\al\co1(重難點(diǎn)突破練1微生物技術(shù)的綜合應(yīng)用)(時(shí)間：30分鐘)1.利用菠蘿蜜制作果醋的大致流程為：先在滅菌的果肉勻漿中接種酵母菌，發(fā)酵6天后，再接入活化的醋酸菌，發(fā)酵5天。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.乙醇既是乙酸發(fā)酵的底物，又可以抑制雜菌繁殖B.酵母菌和醋酸菌均以有絲分裂的方式進(jìn)行增殖C.酵母菌和醋酸菌發(fā)酵過(guò)程中控制通氣的情況不同D.接入醋酸菌后，應(yīng)適當(dāng)升高發(fā)酵溫度答案B解析當(dāng)缺少糖源時(shí)，醋酸菌可將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜幔瑫r(shí)乙醇還可抑制雜菌繁殖，A正確；酵母菌一般以出芽的方式繁殖，醋酸菌以二分裂的方式進(jìn)行增殖，B錯(cuò)誤；酵母菌發(fā)酵過(guò)程中先通氣使其大量繁殖，再密閉發(fā)酵生產(chǎn)乙醇；醋酸菌為好氧細(xì)菌，需持續(xù)通入無(wú)菌空氣，C正確；酒精發(fā)酵的適宜溫度范圍是18～30℃，乙酸發(fā)酵的適宜溫度范圍為30～35℃，D正確。2.某研究性學(xué)習(xí)小組以櫻桃番茄(圣女果)為材料先進(jìn)行果酒發(fā)酵，再進(jìn)行果醋發(fā)酵。下列相關(guān)敘述正確的是()A.果酒發(fā)酵需要的溫度高于果醋發(fā)酵需要的溫度B.整個(gè)發(fā)酵過(guò)程需要經(jīng)歷“缺氧→供氧→缺氧”條件C.與人工接種的發(fā)酵相比，自然發(fā)酵獲得的產(chǎn)品品質(zhì)更好D.適當(dāng)加大接種量可以提高發(fā)酵速率答案D解析果酒發(fā)酵需要的溫度低于果醋發(fā)酵需要的溫度，A錯(cuò)誤；先制果酒再制果醋，一般先供氧使酵母菌大量繁殖，然后在無(wú)氧條件下進(jìn)行果酒發(fā)酵，最后供氧進(jìn)行果醋發(fā)酵，B錯(cuò)誤；自然發(fā)酵的菌種中常帶有較多的雜菌，獲得的產(chǎn)品品質(zhì)不一定更好，C錯(cuò)誤；適當(dāng)加大接種量，所需菌種數(shù)量增加，可以提高發(fā)酵速率，D正確。3.下列關(guān)于果酒制作的說(shuō)法，正確的是()A.應(yīng)先去除葡萄的枝梗，再反復(fù)沖洗，這樣才可以洗得干凈B.為了避免雜菌污染，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可以直接接種純種的酵母菌C.在果酒制作過(guò)程中，發(fā)酵液pH逐漸升高D.發(fā)酵液中酒精濃度一般較低，其主要原因是原料中用于發(fā)酵的糖太少答案B解析制作果酒時(shí)，取新鮮葡萄，用清水沖洗1～2次，再去除枝梗，反復(fù)沖洗會(huì)使附著于葡萄皮上的野生酵母菌數(shù)量減少，延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間，A錯(cuò)誤；在果酒制作過(guò)程中，酵母菌進(jìn)行呼吸作用產(chǎn)生的CO2溶于水中，會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵液pH逐漸降低，C錯(cuò)誤；發(fā)酵液中酒精濃度一般較低，其主要原因是酒精濃度過(guò)高會(huì)抑制酵母菌的生命活動(dòng)，D錯(cuò)誤。4.《舌尖上的中國(guó)》講述四川泡菜時(shí)曾強(qiáng)調(diào)“腌泡菜也有大講究”。下列有關(guān)泡菜制作的敘述，正確的是()A.泡菜制作過(guò)程中食鹽用量越低越有利于乳酸菌的生長(zhǎng)B.制作泡菜時(shí)泡菜壇要密封，主要目的是避免外界雜菌的污染C.蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，蔬菜中的亞硝酸鹽含量會(huì)升高D.將配制好的鹽水煮沸后冷卻待用，冷卻的目的是降低水中氧氣的含量答案C解析制作泡菜過(guò)程中食鹽用量過(guò)低易造成雜菌大量繁殖，A錯(cuò)誤；制作泡菜時(shí)泡菜壇要密封，主要是為乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造無(wú)氧條件，B錯(cuò)誤；蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，蔬菜中的亞硝酸鹽含量會(huì)升高，C正確；鹽水煮沸后冷卻的目的是避免高溫殺死乳酸菌，D錯(cuò)誤。5.如圖為制作果酒、果醋的裝置。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.甲、乙兩裝置都可用來(lái)制作果酒B.在制作果醋時(shí)，用乙裝置更有利于果醋的生成C.在用甲裝置制作果酒的后期(酒精生成階段)，要保證瓶蓋徹底密封D.在用乙裝置制作果醋的過(guò)程中，要適時(shí)通過(guò)進(jìn)氣口充氣答案C解析在用甲裝置制作果酒的后期(酒精生成階段)，要適時(shí)擰松瓶蓋釋放酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2，C錯(cuò)誤。6.有關(guān)泡菜中亞硝酸鹽含量的研究表明，亞硝酸鹽含量的高低和其含量峰值的高低與食鹽的濃度有關(guān)(如圖)，下列有關(guān)敘述正確的是()A.食鹽的濃度越高，亞硝酸鹽含量變化越大，峰值越高B.發(fā)酵初期7%食鹽溶液組亞硝酸鹽含量較其他兩組低的原因是硝酸鹽還原菌受到抑制C.發(fā)酵后期不是取食泡菜的最佳時(shí)間D.泡菜發(fā)酵過(guò)程中檢測(cè)亞硝酸鹽含量的目的是了解乳酸菌的生長(zhǎng)狀況答案B解析由題圖可知，5%食鹽溶液組亞硝酸鹽含量變化最大，峰值最高，A錯(cuò)誤；鹽濃度較高時(shí)，硝酸鹽還原菌受抑制，從而抑制硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，因此發(fā)酵初期7%食鹽溶液組亞硝酸鹽含量較低，B正確；發(fā)酵后期，亞硝酸鹽含量較少，是食用泡菜的最佳時(shí)間，C錯(cuò)誤；泡菜發(fā)酵過(guò)程中檢測(cè)亞硝酸鹽含量的目的是把握取食泡菜的最佳時(shí)期，D錯(cuò)誤。7.下列有關(guān)平板劃線操作敘述，正確的是()A.使用滅菌的接種環(huán)、培養(yǎng)皿，操作過(guò)程中不再滅菌B.打開(kāi)含菌種的試管后需要將試管口通過(guò)火焰，蘸取菌種后需要馬上塞上棉塞C.培養(yǎng)皿蓋打開(kāi)后將蘸有菌種的接種環(huán)迅速伸入平板內(nèi)，劃三至五條平行線即可D.待接種環(huán)冷卻后再伸入菌液中蘸取一環(huán)菌液答案D解析平板劃線過(guò)程中，接種環(huán)在每次劃線之前和之后均需要灼燒滅菌，A錯(cuò)誤；打開(kāi)含菌種的試管需將試管口通過(guò)火焰滅菌，取出菌種后還需通過(guò)火焰滅菌，再塞上棉塞，B錯(cuò)誤；將蘸有菌種的接種環(huán)迅速伸入平板內(nèi)，劃三至五條平行線，蓋上皿蓋，灼燒接種環(huán)，冷卻后從第一次劃線末端開(kāi)始作第二次劃線，重復(fù)上述過(guò)程，完成三、四、五次劃線，注意不要將最后一次的劃線與第一次的劃線相連，C錯(cuò)誤；接種環(huán)在每次劃線之前和之后均需要灼燒滅菌，將已冷卻的接種環(huán)伸入菌液中蘸取一環(huán)菌液，D正確。8.如圖為純培養(yǎng)酵母菌的一個(gè)操作環(huán)節(jié)，下列相關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是()A.該操作步驟是接種，方法是平板劃線法B.除第一次劃線外，以后的每一次劃線的起點(diǎn)是上一次劃線的末端C.圖中酵母菌密度最小的是5處D.該接種方法適用于酵母菌的計(jì)數(shù)答案D解析題圖中所示的純培養(yǎng)酵母菌的方法是平板劃線法，該方法要求連續(xù)劃線多次，直到最后一次劃線的末端酵母菌呈單個(gè)存在，所以該方法僅用于純化酵母菌但不適用于酵母菌的計(jì)數(shù)。9.牛奶是適合微生物生長(zhǎng)的良好培養(yǎng)基。牛奶在飲用前都要用巴氏消毒法消毒，以殺死有害微生物。某小組為檢測(cè)自制酸奶是否被雜菌污染，進(jìn)行了如圖所示操作。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。圖1(1)牛奶用巴氏消毒法消毒的好處是___________________________________________________________。(2)取最終的牛奶稀釋液0.1mL在培養(yǎng)基上進(jìn)行涂布，應(yīng)選擇的工具是圖2中的____。圖2(3)圖1所示方法為稀釋涂布平板法，理想情況下，培養(yǎng)一段時(shí)間后可在培養(yǎng)基表面形成菌落。若用該方法培養(yǎng)設(shè)置了3個(gè)培養(yǎng)皿，菌落數(shù)分別為65、63、64，則可以推測(cè)每毫升酸奶中所含細(xì)菌數(shù)為_(kāi)_______個(gè)，運(yùn)用這種方法統(tǒng)計(jì)的結(jié)果往往較實(shí)際值________(填“大”或“小”)，如果培養(yǎng)基上出現(xiàn)________的菌落，說(shuō)明自制酸奶已被雜菌污染。(4)已知酸奶中的有益菌主要是乳酸菌，要進(jìn)一步分離純化乳酸菌，應(yīng)采用圖3中________(填字母)所示的劃線分離操作，其正確操作過(guò)程中，劃線工具至少要灼燒________次。圖3答案(1)基本不會(huì)破壞牛奶的營(yíng)養(yǎng)成分(2)乙(3)6.4×107小(形狀、大小、顏色)不同(4)B5解析(1)巴氏消毒法是指62～65℃消毒30min或80～90℃處理30s～1min，使用這種方法對(duì)牛奶進(jìn)行消毒的好處是基本不會(huì)破壞牛奶的營(yíng)養(yǎng)成分。(2)圖2中甲為接種環(huán)，乙為涂布器，丙為滴管，丁為接種針。將牛奶稀釋液在培養(yǎng)基上進(jìn)行涂布的方法是稀釋涂布平板法，所用的接種工具是涂布器，即圖2中的乙。(