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文檔簡介
第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固1.發(fā)酵工業(yè)對于食品、藥品等行業(yè)都具有重要的價(jià)值。下列不屬于發(fā)酵的是()A.利用需氧型青霉菌生產(chǎn)青霉素B.缺氧時(shí),人的組織細(xì)胞產(chǎn)生乳酸C.利用酵母菌的無氧呼吸獲得酒精D.利用黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸答案:B解析:發(fā)酵是指人們利用微生物,在適宜的條件下,將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。B項(xiàng)沒有微生物參與,不屬于發(fā)酵。2.用發(fā)酵工程生產(chǎn)的產(chǎn)品,如果是菌體,則進(jìn)行分離提純時(shí)可采用的方法是()A.蒸餾、過濾B.過濾、沉淀C.萃取、離心 D.沉淀、萃取答案:B3.下列產(chǎn)品不屬于微生物代謝產(chǎn)物的是()A.味精 B.啤酒C.豆?jié){ D.人生長激素答案:C4.谷氨酸的發(fā)酵過程是其發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。下列有關(guān)發(fā)酵罐的監(jiān)測裝置作用及目的的敘述,錯(cuò)誤的是()A.檢測培養(yǎng)液中的細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度、代謝產(chǎn)物類型等B.監(jiān)控pH并及時(shí)添加堿性物質(zhì)或氨水以提高產(chǎn)量C.監(jiān)控溶解氧、溫度、通氣量和轉(zhuǎn)速等條件,以免影響其代謝途徑和產(chǎn)量D.此過程需要控制無氧和恒溫條件以利于谷氨酸棒狀桿菌和谷氨酸的生成答案:D解析:發(fā)酵罐的監(jiān)測裝置,可以方便檢測培養(yǎng)液中的細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度、代謝產(chǎn)物類型等,以了解發(fā)酵進(jìn)程,A項(xiàng)正確。在谷氨酸發(fā)酵過程中,隨著谷氨酸的不斷生成,發(fā)酵液的pH不斷減小,對谷氨酸的生成產(chǎn)生抑制,為了維持發(fā)酵的最佳條件,要監(jiān)控pH并及時(shí)添加堿性物質(zhì)或氨水以維持pH穩(wěn)定,提高谷氨酸的產(chǎn)量,B項(xiàng)正確。谷氨酸發(fā)酵過程需要嚴(yán)格控制溫度、pH、溶解氧、通氣量等,以免影響其代謝途徑和產(chǎn)量,例如溶解氧不足,生成的代謝產(chǎn)物就會是乳酸或琥珀酸,C項(xiàng)正確。谷氨酸棒狀桿菌是一種異養(yǎng)需氧細(xì)菌,擴(kuò)大培養(yǎng)應(yīng)在有氧條件下進(jìn)行,有利于谷氨酸棒狀桿菌和谷氨酸的生成,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.在發(fā)酵過程中培養(yǎng)基的pH常常發(fā)生變化,因此配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)該()A.加酸 B.加堿C.加緩沖液 D.調(diào)pH答案:C6.下列關(guān)于發(fā)酵工程的說法,錯(cuò)誤的是()A.發(fā)酵工程的產(chǎn)品是指微生物的代謝物和菌體本身B.在發(fā)酵之前需要對菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)C.培養(yǎng)基、發(fā)酵設(shè)備和菌種必須經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌D.環(huán)境條件的變化,不僅會影響菌種的生長繁殖,而且會影響菌體代謝物的形成答案:C7.下列有關(guān)發(fā)酵工程應(yīng)用的敘述,錯(cuò)誤的是()A.人們可以利用嗜低溫菌提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量B.利用白僵菌防治玉米螟是利用微生物的代謝物防治病蟲害的實(shí)例C.借助基因工程和發(fā)酵工程,可以利用微生物生產(chǎn)生長激素釋放抑制激素,治療肢端肥大癥D.將乙型肝炎病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入酵母菌,再通過發(fā)酵生產(chǎn)乙型肝炎疫苗答案:B8.與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比,發(fā)酵工程的產(chǎn)品種類更加豐富,產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)最大的區(qū)別就是前者可以利用微生物來進(jìn)行發(fā)酵B.發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物的代謝物、酶及菌體本身C.在發(fā)酵工程的發(fā)酵環(huán)節(jié)中,發(fā)酵條件變化不僅會影響微生物的生長繁殖,也會影響微生物的代謝途徑D.通過發(fā)酵工程可以利用微生物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白答案:A解析:不論是發(fā)酵工程還是傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù),都是利用微生物進(jìn)行發(fā)酵。9.酒精的生產(chǎn)已經(jīng)有幾千年的歷史,現(xiàn)在仍然是發(fā)酵工程應(yīng)用的一個(gè)重要方面。利用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)酒精時(shí),投放的適宜原料和產(chǎn)生酒精階段要控制的必要條件分別是()A.玉米粉和有氧B.大豆粉和有氧C.玉米粉和無氧D.大豆粉和無氧答案:C解析:酵母菌是一種兼性厭氧微生物。在有氧條件下,進(jìn)行有氧呼吸,分解糖類等有機(jī)物生成二氧化碳和水;在無氧條件下,進(jìn)行無氧呼吸,分解糖類等有機(jī)物生成酒精和二氧化碳。因此,在酵母菌產(chǎn)生酒精的過程中,必須控制無氧條件和提供含糖類較多的營養(yǎng)物質(zhì)。10.現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中往往采用規(guī)范的流程進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)以提高生產(chǎn)效率。下圖是發(fā)酵工程生產(chǎn)產(chǎn)品的流程圖。請據(jù)圖回答下列問題。(1)能生產(chǎn)人生長激素的工程菌是通過①培養(yǎng)的,①是;高產(chǎn)青蒿素菌種是通過②培育的,②是。
(2)④表示,⑤表示。
(3)整個(gè)過程的中心階段是發(fā)酵,在此階段需要隨時(shí)取樣、檢測等,以了解發(fā)酵進(jìn)程,還要及時(shí)添加,同時(shí)嚴(yán)格控制等發(fā)酵條件。
(4)若發(fā)酵所得產(chǎn)品是單細(xì)胞蛋白,則往往采用的方法進(jìn)行提取。
答案:(1)基因工程育種誘變育種(2)接種滅菌(3)必需的營養(yǎng)組分溫度、pH和溶解氧(4)過濾、沉淀11.人造蛋白食品的生產(chǎn)可利用現(xiàn)代微生物發(fā)酵工程技術(shù),食用真菌蛋白是人造蛋白的一種。下圖為真菌蛋白的制造過程圖解,請據(jù)圖回答問題。(1)向發(fā)酵罐中注入少量氨水的目的是。
(2)制造真菌蛋白時(shí),要向發(fā)酵罐中通入空氣,由此可知,發(fā)酵罐中的真菌的異化作用類型是。
(3)向發(fā)酵罐中加入的一切物品都需要消毒,從生態(tài)學(xué)的角度進(jìn)行分析,其原因是。
(4)從自然界中分離的真菌菌種,當(dāng)用于制造真菌蛋白時(shí),蛋白質(zhì)的產(chǎn)量很低。要獲得更多的真菌蛋白,培育優(yōu)良的真菌菌種可采用的方法。
(5)在下列4種物質(zhì)中,可以用作培養(yǎng)青霉菌的主要能源物質(zhì)的是。
A.脂肪 B.葡萄糖C.蛋白質(zhì) D.氨基酸答案:(1)為真菌提供合成蛋白質(zhì)所需的氮源,調(diào)節(jié)pH(2)需氧型(3)避免雜菌與真菌競爭而降低真菌蛋白的產(chǎn)量(4)人工誘變(5)B解析:(1)氨水呈堿性,能調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH,還能為真菌提供氮源。(2)向發(fā)酵罐內(nèi)通入空氣就是為了提供氧氣,說明發(fā)酵罐中的真菌為需氧型微生物。(3)發(fā)酵過程中混入的雜菌會和發(fā)酵菌競爭營養(yǎng)物質(zhì),從而影響發(fā)酵的進(jìn)行。(4)菌體本身能產(chǎn)生蛋白質(zhì),要想得到產(chǎn)生蛋白質(zhì)更多的菌種,可以采用人工誘變的方法。(5)糖類是生物主要的能源物質(zhì)。能力提升1.紫外線具有殺菌和誘變功能。用相同劑量、不同波長的紫外線處理兩組等量的酵母菌,結(jié)果見下表。紫外線波長/nm存活率/%突變數(shù)/個(gè)2606050~1002801000~1據(jù)表推斷,在選育優(yōu)良菌種時(shí),應(yīng)采用的紫外線波長及依據(jù)分別是()A.260nm,酵母菌存活率較低B.260nm,酵母菌突變數(shù)較多C.280nm,酵母菌存活率較高D.280nm,酵母菌突變數(shù)較少答案:B解析:由題表可知,當(dāng)紫外線波長為280nm時(shí),酵母菌的存活率雖然高達(dá)100%,但是只有0~1個(gè)發(fā)生突變,不利于菌種選育;當(dāng)紫外線波長為260nm時(shí),酵母菌的存活率雖然只有60%,但是有50~100個(gè)發(fā)生突變,可以提供豐富的變異材料,有利于菌種的選育。2.酵母菌培養(yǎng)過程中的生長曲線如下圖所示,a、b、c、d分別表示不同的生長時(shí)期,其中適于作為生產(chǎn)用菌種的時(shí)期是()A.a B.bC.c D.d答案:B解析:常作為生產(chǎn)菌種和科研材料的細(xì)菌群體,應(yīng)該是代謝旺盛、個(gè)體形態(tài)和生理特性比較穩(wěn)定的時(shí)期。曲線中的b時(shí)期菌體代謝最旺盛,生理特性比較穩(wěn)定,是生產(chǎn)用菌種的最佳時(shí)期。3.(不定項(xiàng)選擇題)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)是我國文化中的精髓,是我國人民智慧的結(jié)晶。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A.利用發(fā)酵技術(shù),在鮮奶中加入乳酸菌可制成乳酸制品B.制作泡菜的壇子加水密封隔絕空氣是為了抑制乳酸菌繁殖C.白酒的釀造過程中利用了霉菌和酵母菌兩種微生物的發(fā)酵作用D.將做好的發(fā)酵食品冷藏于地窖中,其目的是促進(jìn)微生物代謝物的累積答案:BD解析:制酸奶要用到乳酸菌,乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸,使得酸奶有一種特殊的酸味,所以在鮮奶中加入乳酸菌可制成乳酸制品,A項(xiàng)正確。制作泡菜的壇子加水密封隔絕空氣是為了抑制需氧型微生物繁殖,B項(xiàng)錯(cuò)誤。白酒的釀造過程中利用了酵母菌的發(fā)酵作用,同時(shí)利用了霉菌產(chǎn)生的淀粉酶將淀粉糖化,C項(xiàng)正確。地窖中溫度低,能抑制細(xì)菌、真菌等微生物的生長和繁殖,使其繁殖速度慢,數(shù)量少,不能充分分解食物,達(dá)到保鮮的目的,所以將做好的發(fā)酵食品冷藏于地窖中是為了抑制微生物的生長,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(不定項(xiàng)選擇題)有關(guān)發(fā)酵過程中氧的利用,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.微生物可直接利用空氣中的氧氣B.微生物只能利用發(fā)酵液中的溶解氧C.溫度升高,發(fā)酵液中溶解氧增多D.需向發(fā)酵液中連續(xù)補(bǔ)充空氣并不斷地?cái)嚢璐鸢?ACD5.(不定項(xiàng)選擇題)下列關(guān)于青霉素生產(chǎn)的敘述,正確的是()A.采用先用紫外線、激光、化學(xué)誘變劑處理青霉菌再篩選的方法可選育高產(chǎn)菌種B.青霉素是青霉菌生長過程中產(chǎn)生的抑制細(xì)菌生長的代謝物C.發(fā)酵罐接種后必須進(jìn)行滅菌處理D.在青霉菌的生長達(dá)到穩(wěn)定時(shí),活菌數(shù)不再增加,青霉菌產(chǎn)量下降答案:AB解析:發(fā)酵罐應(yīng)該在接種前滅菌,接種后滅菌會把接種的菌株殺死。青霉菌生長達(dá)到穩(wěn)定時(shí),活菌數(shù)不再增加,抗生素等代謝物逐漸增多,這時(shí)若適當(dāng)補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì),可以提高代謝物的產(chǎn)量。6.傳說中,醋最早是由“酒圣”杜康之子發(fā)明的。杜康的兒子墨塔在一次釀酒時(shí)發(fā)酵過頭,直至第21天開缸時(shí),發(fā)現(xiàn)酒液已變酸但香氣撲鼻,且酸甜可口,于是墨塔便把“廿一日”加一“酉”字,給這種酸水起名為“醋”。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.酒發(fā)酵初期通入氧氣的目的是促進(jìn)酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,使其大量增殖B.酒精是在酵母菌細(xì)胞的線粒體中產(chǎn)生的,可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測C.墨塔釀酒反成醋的原因可能是發(fā)酵裝置密封不嚴(yán)或發(fā)酵裝置沒有清洗干凈D.釀酒時(shí)糖類未耗盡,酵母菌的發(fā)酵也會停止原因可能是pH降低和酒精含量增多答案:B解析:酵母菌是兼性厭氧微生物,所以發(fā)酵初期通入氧氣的目的是促進(jìn)酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,大量增殖,A項(xiàng)正確。酒精是酵母菌無氧呼吸的產(chǎn)物,在酵母菌細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生,可以用酸性重鉻酸鉀溶液檢測酒精的產(chǎn)生,B項(xiàng)錯(cuò)誤。酒變酸是醋酸菌發(fā)酵的結(jié)果,墨塔釀酒反成醋的原因可能是發(fā)酵裝置密封不嚴(yán),發(fā)酵裝置沒有清洗干凈,導(dǎo)致醋酸菌混入發(fā)酵液中,C項(xiàng)正確。在釀酒的過程中,糖類即使未耗盡,酵母菌的發(fā)酵過程也會停止,原因可能是pH降低和酒精含量增多,對發(fā)酵起抑制作用,D項(xiàng)正確。7.(1)人們不會在熱泉中發(fā)現(xiàn)活著的嗜冷海藻,但可以在冷水環(huán)境中分離出嗜熱微生物。請根據(jù)酶的特性分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。(2)淀粉酶可以通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)。為了提高酶的產(chǎn)量請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),利用誘變育種方法,獲得產(chǎn)生淀粉酶較多的菌株。①寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟。②根據(jù)誘發(fā)突變率低和誘發(fā)突變具有不定向性的特點(diǎn)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(提示:生產(chǎn)菌株在含有淀粉的固體培養(yǎng)基上,隨著其生長可釋放淀粉酶分解培養(yǎng)基中的淀粉,在菌落周圍形成透明圈)答案:(1)嗜冷海藻體內(nèi)的酶在高溫環(huán)境中,因分子結(jié)構(gòu)被破壞而失去活性,海藻很快死亡。而嗜熱微生物體內(nèi)的酶在低溫環(huán)境中,只是活性降低,但結(jié)構(gòu)沒有被破壞,溫度合適時(shí)又可以恢復(fù)活性。(2)第一步,將培養(yǎng)好的生產(chǎn)菌株分為兩組,一組用一定劑量的誘變劑處理,另一組不處理作對照。第二步,制備含淀粉的固體培養(yǎng)基。第三步,把誘變組的大量菌株接種于多個(gè)含淀粉的固體培養(yǎng)基上,同時(shí)接種對照組,相同條件下培養(yǎng)。第四步,比較兩組菌株菌落周圍透明圈的大小,選出透明圈變大的菌株。A.由于誘發(fā)突變率低,誘變組中絕大多數(shù)菌落周圍的透明圈大小與對照組相同。B.由于誘發(fā)突變的不定向性,誘變組中極少數(shù)菌落周圍的透明圈與對照組相比變大或變小。8.下圖表示制作啤酒的過程,請據(jù)圖回答下列問題。(1)把原料放進(jìn)沸水中是為了。
(2)為什么要在混合物冷卻后才將酵母菌加進(jìn)去?(3)請寫出酵母菌所進(jìn)行的生理
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