还剩29页未读，
继续阅读
所属成套资源：高二生物同步练习(2019人教版 选择性必修第三册)
成套系列资料，整套一键下载
高中第3节 发酵工程及其应用巩固练习
展开
这是一份高中第3节 发酵工程及其应用巩固练习，共32页。试卷主要包含了选育菌种，扩大培养，灭菌，接种，分离、提纯产物，获得产品等内容，欢迎下载使用。
第3节 发酵工程及其应用
目标导航
教学目标
课程标准
目标解读
发酵工程为人类提供多样的生物产品。
1. 举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。
2. 阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。
3. 举例说明发酵工程在医药、食品及其它工农业生产上有重要的应用价值。
教学重点
1. 发酵工程的基本环节。
2. 发酵工程的应用。
教学难点
发酵工程的基本环节。
知识精讲
知识点01 发酵和发酵工程
发酵：利用微生物，在适宜条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。
发酵工程：即利用微生物的特定的功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。
知识点02 发酵工程的基本环节
1.选育菌种
菌种来源
关键点
实例
从自然界中筛选
诱变育种
若生产的是微生物直接合成的产物，如青霉素、谷氨酸等，可从自然界中先分离出相应菌种，再用物理或化学方法诱变育种，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。
筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸
基因工程育种
若生产的是微生物不能合成的产品，可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品的目的。
使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期
2.扩大培养
将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。
3. 配制培养基
在菌种确定之后，结合菌种代谢特点，要选择原料制备培养基。培养基的配方要经过反复试验
才能确定。
4.灭菌
避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
5.接种
将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中。
6.发酵罐内发酵—发酵工程的中心环节
发酵过程的监控：
①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；
②要及时添加必需的营养成分；
③要严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件；
7.分离、提纯产物
发酵产物不同，分离、提纯的方法也不同。
①发酵产品是微生物细胞本身时，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；
②发酵产品是代谢物时，可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；
8.获得产品
知识点03 发酵工程的应用
具体应用
成果
食品
生产传统的发酵产品
酱油（霉菌）、酒类（酵母）
食品添加剂
食品酸度调节剂：柠檬酸（黑曲霉）
增味剂：谷氨酸（谷氨酸棒状杆菌）
酶制剂
淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等
医药
工程菌
生长激素释放抑制激素
改造菌种
青霉素
疫苗
乙型肝炎疫苗
农牧业
肥料
根瘤菌肥、固氮菌肥（根瘤菌和固氮菌）
农药
多种农林虫害（苏云金杆菌）、玉米螟和松毛虫（白僵菌）、水稻枯纹病（井冈霉素）
饲料
淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液通过发酵获得微生物菌体
其他
方面
解决资源短缺和环境污染问题
酒精、乙烯（纤维素废料）
对极端微生物的利用
洗涤剂（嗜热菌、嗜盐菌）
（1）在食品工业上的应用
①啤酒的工业化流程
小结：
1.啤酒的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段；
2.主发酵阶段完成酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成；
3.后发酵的条件低温、密闭的环境下储存一段时间；
4.焙烤的目的：加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活；
5.蒸煮的目的：产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。
②用大豆来生产酱油产品、谷物或水果生产各种酒类
③食品添加剂
食品添加剂优点：增加食物的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期。
④酶制剂
常见酶制剂：α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶。
酶制剂应用：食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等。
酶制剂来源：少数由动植物生产；绝大多数是通过发酵工程生产的。
(2)在医药工业上的应用
采用基因工程的方法,将植物或动物的基因转移到微生物中,获得具有某种药物生产能力的微生物。如利用工程菌发酵生产生长激素释放抑制激素。
直接对菌种进行改造,再通过发酵技术大量生产所需要的产品。如通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素。
未来可能用微生物生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物。
利用基因工程将病原体的抗原基因转入微生物细胞，制成生物疫苗。如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。
(3)在农牧业上的应用
①生产微生物肥料
微生物肥料的种类：根瘤菌肥、固氮菌肥
微生物肥料的作用：微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。有的微生物肥料可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。
②生产微生物农药
与传统的化学农药不同，微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。微生物农药作为生物防治的重要手段。将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用。
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菌体。即单细胞蛋白。
单细胞蛋白的应用：可以作为食品添加剂、微生物饲料等。其中微生物饲料能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。
乳酸菌：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。
(4)在其他方面的应用
①解决资源短缺与环境污染问题
随着对纤维素水解研究的不断深入，利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。
②将极端微生物应用于生产实践
自然界中还存在着一定数量的极端微生物，它们能在极端恶劣的环境（高温、高压、高盐和低温等环境）中正常生活。例如嗜热菌、嗜盐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。
能力拓展
考点01 发酵工程
随着科技的进步，人对生活要求的增长，生物工程的发展日益关注。生物工程由细工程、基因工程、酶工程和发酵工程组成[2]。发酵工程，又称为微生物工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
如：利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。
发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。
上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。
中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。
下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），细胞破壁技术（超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等），蛋白质纯化技术（沉淀法、色谱分离法和超滤法等），最后还有产品的包装处理技术（真空干燥和冰冻干事燥等）。
发酵工程与传统相比，主要以可再生资源为原料；反应条件温和；环境污染较少；能生产目前不能生产或通过化学方法生产困难的性能优异的产品；投资较少[1]。
发酵工程作为生物工程的基础应用，作为基因工程、细胞工程的研究成果的应用，在食品、工业、医药中有着不可替代的作用。
参考文献：
[1]搞自《科普中国 科学百科》
[2]张冰、董磊，《现代发酵工程技术在食品领域的应用研究进展》：P4
【典例1】下列关于发酵工程的叙述，正确的是（）
A. 发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵
B. 发酵工程的产品就是微生物的各种代谢物
C. 发酵过程中发酵条件温度的控制主要是通过发酵罐壁散热
D. 发酵过程要及时添加必备营养成分来延长菌体生长稳定期时间，便于得到更多的发酵产物
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查微生物发酵的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。
【解答】
A.发酵工程与传统发酵技术都要利用微生物来进行发酵，A错误；
B.发酵工程的产品有两大类：一类是菌体本身，另一类是代谢物，B错误；
C.发酵过程中微生物代谢产热和搅拌产热，使发酵液温度升高，通过发酵罐壁散热达不到散热效果，主要通过向冷却夹层通入冷水来散热降温，C错误；
D.发酵过程为保证获得更多的发酵产物，应及时向发酵罐中添加必备营养成分来延长菌体生长稳定期时间，D正确。
故选D。
【典例2】下列关于发酵工程的说法，错误的是（）
A. 发酵工程产品主要是指微生物的代谢物、酶和菌体本身
B. 可以通过人工诱变选育新菌株
C. 培养基，发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌
D. 环境条件的变化既影响菌种的生长繁殖又影响菌体代谢物的形成
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查微生物发酵的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。
【解答】
A.根据以上分析可知，发酵工程产品可以是微生物本身，也可以是其代谢物，A正确；
B.可以从自然界中筛选优良菌种，也可以通过人工诱变或基因工程选育新菌株，B正确；
C.培养基、发酵设备必须经过严格的灭菌，菌种是经选育而获得的，灭菌会杀死菌种，C错误；
D.环境条件如培养温度、pH改变，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢产物的形成，D正确。
故选C。
考点02 发酵条件的控制
发酵过程中，发酵条件控制有：发酵培养基配方与灭菌的控制；发酵过程的温度控制；PH控制；通气量与搅拌转速的控制；种龄与种量的控制；泡沫的控制；菌体生长量的控制；CO2排出量控制；氧化还原电位控制等。
1.发酵培养基配方与灭菌的控制
发酵培养基的营养成分及其配比是否合适，对微生物的生长繁殖、发酵产物的合成积累、产物的产量和质量、产物的分离提取都会产生很大影响。对于同一种微生物的发酵而言，实验室培养基和发酵培养基是不同的。实验室培养基是合成培养基，而发酵培养基除满足微生物的营养需求外，更重要的是考虑成本和效益问题。
发酵培养基的灭菌方法有：物理法（电磁波、射线）、机械法（过滤和离心）、化学法（化学药剂）和加热法。由于培养基数量大，又有固形物，一般不采用物理法和机械法，而采用化学法又会对发酵产物的分离提取等产生影响。因此，特别是液体培养基的灭菌大都采用加热灭菌法。为了避免造成营养成分的破坏，应选择适当的加热温度和时间，一般采用高温短时灭菌。除此之外，培养基的成分和浓度、PH、颗粒大小、泡沫对加热灭菌也有很大影响。
2.发酵过程的温度控制
最适发酵温度指的是既适合菌体的生长，又适合代谢产物合成的温度。但菌体生长的最适温度与产物合成的最适温度往往是不一致的。因此，选择最适发酵温度应该从两个方面考虑，即菌体生长的最适温度和产物合成的最适温度。如乳酸发酵，乳酸链球菌的最适生长温度为34℃，而产酸最多的温度为30℃。故经常根据微生物生长及产物合成的最适温度不同进行二阶段发酵。如抗生素生产，在生长初期，菌体的生物量需大量积累，应该选择最适于菌丝体生长的温度；到了抗生素分泌期，采用抗生素生物合成的最适温度。
3.发酵过程的PH控制
PH是微生物代谢的综合反映，又影响代谢的进行，发酵过程中基础代谢、产物形成、菌体自溶等使PH不断变化，进而影响酶的活性、影响细胞膜通透性、影响微生物对物质的利用和解离、影响菌体代谢方向。
如何控制PH？①可以调节好基础料的PH②在基础料中加入缓冲物质③通过补料调节PH④当补料与调PH发生矛盾时，加酸碱调PH⑤选择合适的PH调节剂⑥发酵不同阶段采取不同的PH值。
4.通气量与搅拌转速的控制
菌种、菌体浓度、菌龄、培养基等影响微生物的需氧量；搅拌、通气量、培养液的物理性质、泡沫等又影响供氧量。
溶解氧的控制：应满足需氧≦供氧。需氧方面，控制最适的菌体浓度。供氧方面，改变气体成分、提高搅拌速度、增加挡板、增加通气量、提高罐压。
5.种龄与种量的控制
接种时间：对数生长期，菌体生长量还未达到最高峰。
接种量：决定于生长菌种在发酵罐中的繁殖速度。接种量过小，除延长发酵周期外，还会引起其它不正常情况；接种量过高，菌体生长过快，培养液粘度过高，造成供氧不足。
6.CO2排出量控制
CO2是微生物的代谢产物，也是合成所需的一种基质。排气中CO2的浓度与细胞量有一定联系，通过测定CO2的生成，可估算菌生长速率和细胞量。溶解在发酵液中的CO2对氨基酸、抗生素等发酵具有抑制或刺激作用。如CO2影响黄青霉的形态。
7.泡沫的形成和控制
（1）产生泡沫的原因
通气和机械搅拌使液体分散和空气窜入，形成气泡；
培养基中某些成分的变化或微生物的代谢活动产生气泡；
培养基中某些成分（如蛋白质及其他胶体物质）的分子，在气泡表面排列形成坚固的薄膜，气泡不易破裂，聚成泡沫层；
通气搅拌的强烈程度；
（2） 泡沫的危害：泡沫的存在会影响微生物对氧的吸收；妨碍CO2的排除，破坏生理代谢的正常进行，不利于发酵；
（3）泡沫的消除：机械消泡、化学法消泡
【典例1】下列关于发酵条件的叙述中，不正确的是（）
A. 葡萄汁装入发酵瓶时，要留有约1/3的空间
B. 泡菜制作的前期通氧，后期应严格控制无氧环境
C. 制葡萄酒的过程中，时间应控制在10～12d左右
D. 制葡萄醋的温度要比制葡萄酒的高些，但时间控制在7～8d左右
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查果酒和果醋的制作，泡菜的制作，要求考生识记参与果酒、泡菜制作的微生物及其代谢类型，掌握果酒、泡菜制作的原理及条件，能结合所学的知识准确判断各选项。
【解答】
A.果酒制作的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，因此菌种是酵母菌；酵母菌有氧呼吸产生的能量多，繁殖速度快，同时为了防止发酵过程中发酵液溢出，葡萄汁装入发酵瓶时不能加满，要留约1/3的空间，A正确。
B.制泡菜时要用到乳酸菌，乳酸菌是一种厌氧菌，在无氧的状态下经过发酵产生乳酸，乳酸细菌不分解蛋白质和果胶质，能保持蔬菜脆嫩而不软化腐败，使泡菜具有独特的风味，B错误。
C.制葡萄酒的时间控制在10～12d左右，C正确。
D.制葡萄醋的温度要比葡萄酒的温度高些，温度控制在30～35℃，但时间一般控制在7～8d左右，D正确。
故选B。
分层提分
题组A 基础过关练
单项选择题
1.下列关于单细胞蛋白的叙述，正确的是（ ）
A. 单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的一类蛋白质
B. 单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液等为原料，通过发酵工程生产的微生物菌体
C. 单细胞蛋白作为食品添加剂，能使家禽家畜增重快、产奶（蛋）高
D. 单细胞蛋白制成的微生物饲料，可以提高动物的免疫力
【答案】B
【解析】解：AB、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，通过发酵工程生产的微生物菌体，A错误、B正确；
C、单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家禽家畜增重快、产奶（蛋）高，C错误；
D、在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，动物食用后能提高免疫力，D错误。
故选：B。
1、发酵技术是指利用微生物的发酵作用，运用一些技术手段控制发酵过程，大规模的生产发酵产品的技术。现代的发酵技术能够按照人们的意愿创造出具有特殊性能的微生物，以生产人类需要的发酵产品。
2、单细胞蛋白是指利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液、石化产品等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体。
本题考查发酵工程的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
2.发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法不包括（）
A. 根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基
B. 根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子
C. 根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸
D. 根据微生物对抗生素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗生素
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查培养基对微生物的选择作用，要求考生识记消灭杂菌，获得纯种的方法，能对选项作出准确的判断，属于考纲识记层次的考查，要求考生在平时的学习过程中，注意对相关知识进行归纳总结，构建知识网络结构。
【解答】
A.根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基可以选择微生物种类，不能获得纯种，A正确；
B.在培养基中增减不同的生长因子的作用也是选择微生物，B正确；
C.根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸（DNA和RNA），它不会直接影响到微生物自身的遗传组成，即使被微生物利用，也是被分解为核苷酸后利用，所以培养基中加入不同比例的核酸，不会对微生物起选择作用，C错误；
D.抗菌素也可对生物起选择作用，D正确。
故选C。
3.发酵工程的正确操作过程是( )
①接种与发酵 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扩大培养
A. ①③④⑤②⑥ B. ⑤⑥②③①④ C. ②⑤③①⑥④ D. ⑥⑤②④③①
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查发酵工程操作过程的相关知识，意在考查学生对知识的理解和记忆能力。
发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。
【解答】
结合分析可知，发酵工程一般步骤包括⑤菌种的选育，⑥扩大培养，②培养基的配制，③灭菌，①接种和发酵，④产品的分离，提纯等方面，B正确，ACD错误。
4.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产人的生长激素。下列叙述错误的是（）
A. 这一技术属于基因工程的范畴
B. 这一技术可生产高质量、低成本的药品
C. 这说明细菌和人共用一套遗传密码
D. 这说明细菌和人的基因结构是相同的
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节问题，能结合所学的知识准确判断各选项，属于考纲识记和理解层次的考查。
【解答】
A.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，这一技术属于基因工程的范畴，A正确；
B.这一技术通过发酵就能大量生产人的生长激素，可生产高质量、低成本的药品，B正确；
C.大肠杆菌能生产人的生长激素，说明细菌和人共用一套遗传密码，C正确；
D.由于基因中ji碱基的排列顺序不同，细菌和人的基因结构是不同的，D错误。
故选D。
5.发酵工程有着多项优点，广泛应用于许多领域，下列有关说法错误的是（ ）
A. 进行发酵工程生产时排出的废弃物，对环境无害
B. 在农牧业上利用发酵工程可生产出微生物肥料、饲料和农药
C. 在医药工业上利用发酵工程不仅能提高药物产量，还能降低成本
D. 在食品工业上利用发酵工程既能生产传统发酵产品，也能生产食品添加剂
【答案】A
【解析】A、进行发酵工程生产时排出的废弃物，虽然废弃物对环境的污染小，且容易处理，但也不能随意排放，A错误；
B、在农牧业上利用发酵工程可生产出微生物肥料、饲料和农药，如利用微生物发酵工程方法制造出的真菌蛋白，常作为家畜的饲料添加剂，B正确；
C、发酵工程在医药工业上利用发酵工程不仅能提高药物产量，还能降低成本，如利用工程菌发酵生产生长激素释放抑制激素，通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素等，C正确；
D、在食品工业上利用发酵工程既能生产传统发酵产品，也能生产食品添加剂，如利用霉菌发酵生产酱油、利用酿酒酵母生产各种酒类利用黑曲霉发酵生产柠檬酸、利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸等，D正确。
发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。
本题考查发酵工程的应用，要求考生识记相关知识，意在考查学生识记所学知识要点，把握知识间的内在联系，形成知识网络的能力。
6.下列关于发酵工程基本环节的叙述，正确的是（）
A. 所用菌种多为若干菌种的组合
B. 发酵产品是微生物的代谢产物
C. 菌种的选育和扩大培养是发酵工程的中心环节
D. 反馈控制系统保证发酵过程始终处于最佳状态
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查的是发酵工程基本环节的有关内容，意在考查学生的识记和理解能力。
【解答】
A.酒精发酵等一些发酵过程为单一菌种，A错误；
B.发酵产品是微生物的代谢产物或菌体本身，B错误；
C.发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，C错误；
D.反馈控制系统保证发酵过程始终处于最佳状态，使发酵过程正常进行，D正确。
故选D。
7.下列不属于对发酵工程的应用的是（ ）
A. 利用基因改造的微生物发酵生产生长激素释放抑制激素
B. 利用基因改造的微生物生产紫杉醇
C. 将乙型肝炎病毒的抗原基因导入酵母菌生产乙型肝炎疫苗
D. 从植物体中提取青蒿素前体物质进行加工
【答案】D
【解析】解：A、利用基因改造的微生物发酵生产生长激素释放抑制激素，属于发酵工程的应用，A错误；
B、利用基因改造的微生物生产紫杉醇，属于发酵工程的应用，B错误；
C、将乙型肝炎病毒的抗原基因导入酵母菌生产乙型肝炎疫苗，属于发酵工程的应用，C错误；
D、从植物中提取青蒿素前体物质未经过微生物的发酵，不属于发酵工程的应用，D正确。
故选：D。
发酵技术中常用菌种的归纳
项目
酵母菌
醋酸菌
毛霉
乳酸菌
生物
学分类
真核生物
原核
生物
真核
生物
原核
生物
代谢
类型
异养兼性
厌氧型
异养
需氧型
异养
需氧型
异养
厌氧型
繁殖
方式
适宜条件下
出芽生殖
二分裂
孢子
生殖
二分裂
生产
应用
酿酒
酿醋
制作
腐乳
制作
泡菜
发酵
条件
前期需氧，
后期不需氧
一直
需氧
一直
需氧
无氧
本题考查发酵工程的应用，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
8.啤酒是发酵工程的主要产品，关于啤酒发酵的说法错误的是（ ）
A. 啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的
B. 酵母菌的大量繁殖在啤酒发酵主发酵阶段
C. 啤酒生产的主发酵阶段酵母菌主要进行有氧呼吸
D. 啤酒生产的后发酵阶段是在低温度和密闭环境下进行的
【答案】C
【解析】解：A、啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌无氧呼吸将糖类分解为酒精而制成的，A正确；
B、啤酒发酵的主发酵阶段包括酵母菌的扩大培养，即酵母菌的大量繁殖在啤酒发酵主发酵阶段，B正确；
C、啤酒生产的主发酵阶段酵母菌主要进行无氧呼吸，将糖分解产生酒精，C错误；
D、为了防止酒精形成乙醛和醋酸，啤酒生产的后发酵阶段要在低温度和密闭环境下进行，D正确。
故选：C。
1、参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型．果酒制作的原理：
（1）在有氧条件下，反应式如下：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量；
（2）在无氧条件下，反应式如下：C6H12O62CO2+2C2H5OH+能量．
2、参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型．果醋制作的原理：
当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；
当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸．
本题考查果酒和果醋的制作，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的方法、实验现象及结论等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
9.果酒和果醋制作过程中，发酵条件的控制至关重要，下列相关措施正确的是( )
A. 葡萄汁要装满发酵瓶，造成无氧环境，有利于发酵
B. 葡萄酒发酵过程中，每隔12 h左右打开瓶盖一次，放出CO2
C. 果酒发酵过程中温度控制在30 ℃，果醋发酵过程中温度控制在20 ℃
D. 在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，有利于醋酸菌的代谢
【答案】D
【解析】【解析】由于酵母菌的初期是有氧呼吸，且发酵过程中产生CO2，所以果汁不能装满发酵瓶，需留1/3的空间，A错误；葡萄酒发酵过程中产生CO2，导致装置中气压过大，所以每隔12 h左右将瓶盖拧松一次，然后再将瓶盖拧紧，注意不是打开瓶盖，因为酵母菌发酵是厌氧发酵，B错误；酵母菌发酵的适宜温度是20 ℃左右，所以果酒发酵时温度一般控制在18～25 ℃，醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃，所以果醋发酵时，温度一般控制在30～35 ℃，C错误；醋酸菌是需氧型微生物，所以在制作果醋时应通过充气口充气，D正确。故选D。
题组B 能力提升练
一、单项选择题
1.下列关于发酵工程基本环节的分析不正确的是（ ）
A. 培养基和发酵设备都应经过严格的灭菌才能使用，对于需氧发酵，通入的空气也应经过灭菌处理
B. 温度不仅能影响菌种的代谢，还能影响菌种对营养物质的吸收
C. pH变化能导致某些菌种的发酵产物也发生变化
D. 酒精发酵时，菌种的扩大培养与发酵罐内的培养条件是相同的
【答案】D
【解析】解：A、在发酵工程中，为了获得纯净培养物，防止外来杂菌的污染，培养基和发酵设备都应经过严格的灭菌才能使用。对于需氧发酵，通入的空气也应经过灭菌处理，A正确；
B、温度可通过影响酶的活性影响菌种的代谢，同理菌种对营养物质的吸收速率也受温度的影响，B正确；
C、pH变化能导致某些菌种的发酵产物也发生变化，例如谷氨酸发酵在中性和酸性条件下产物不同，C正确；
D、酒精发酵时，菌种的扩大培养是有氧条件，酵母菌大量繁殖；发酵罐内的培养条件是无氧条件，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，D错误。
故选：D。
1、温度和pH会影响酶活性：在最适温度（pH）前，随着温度（pH）的升高，酶活性增强；到达最适温度（pH）时，酶活性最强；超过最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶活性降低。另外低温酶不会变性失活，但高温、pH过高或过低都会使酶变性失活。
2、参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型。果酒制作的原理：
（1）在有氧条件下，反应式如下：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量。
（2）在无氧条件下，反应式如下：C6H12O62CO2+2C2H5OH+能量。
本题考查发酵工程的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
2.下列对发酵工程的有关叙述，正确的是（ ）
A. 单细胞蛋白就是从人工培养的微生物菌体中提取的蛋白质
B. 可通过诱变育种、基因工程等方法选育出性状优良的菌种进行扩大培养
C. 发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以用微生物进行发酵
D. 通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧、pH和酶的控制等
【答案】B
【解析】解：A、单细胞蛋白是指利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液、石化产品等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体，A错误；
B、工程菌多为原核生物，可通过诱变育种、基因工程等方法，选育出性状优良的工程菌并进行扩大培养，B正确；
C、传统发酵技术和现代发酵工程最大的相同之处是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产，C错误；
D、通常所指的发酵条件包括温度控制、溶氧控制、pH控制等，D错误。
故选：B。
1、发酵工程生产的产品有两类：一类是代谢产物，另一类是菌体本身。
2、产品不同，分离提纯的方法一般不同。①如果产品是菌体，可采用过滤，沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；②如果产品是代谢产物，可用萃取、蒸馏、离子交换等方法进行提取。
3、发酵过程中要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。
4、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，原料简单、污染小，反应专一性强，因而可以得到较为专一的产物。
本题考查发酵工程的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
3.下列有关发酵工程应用的说法错误的是（ ）
A. 发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵食品
B. 柠檬酸、乳酸等食品添加剂可以通过发酵工程生产
C. 发酵工程可以生产多种药物，但是不能生产疫苗
D. 发酵工程生产的单细胞蛋白可以制作成微生物饲料
【答案】C
【解析】解：A、由分析可知，发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵食品，A正确；
B、由分析可知，柠檬酸、乳酸等食品添加剂可以通过发酵工程生产，B正确；
C、乙肝疫苗可用发酵工程的方法生产，这种方法生产乙肝疫苗的优点是酵母菌繁殖快，代谢旺盛，乙肝疫苗单位时间内的产量高，C错误；
D、现代的发酵技术利用发酵工程生产的单细胞蛋白可以制作成微生物饲料，D正确。
故选：C。
发酵技术在食品的制作中具有重要的意义，发酵技术是指利用微生物的发酵作用，运用一些技术手段控制发酵过程，大规模的生产发酵产品的技术。发酵工业起源很早，中国早在公元前22世纪就用发酵法酿酒，然后开始制酱、制醋、泡菜、制腐乳等，这些都是我国传统的发酵产品。现代的发酵技术能够按照人们的意愿创造出具有特殊性能的微生物，以生产人类需要的发酵产品，如青霉发酵产生青霉素，青霉素是一种抗生素，能治疗疾病，同时还有维生素、香料、食品添加剂的生产等。
本题考查发酵工程的应用，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
4.如图为某种微生物体内合成氨基酸的途径．在发酵工程中利用该种微生物来生产大量氨基酸甲，可以采取的措施是（ ）
A. 增加酶①浓度
B. 在高温、高压下发酵
C. 对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶②的菌种
D. 对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶③的菌种
【答案】D
【解析】解：由题意可知，当氨基酸甲和乙都过量时，会抑制中间产物反应速度，而当氨基酸乙含量不过量时，抑制酶活性的作用被解除，合成代谢迅速恢复．因此要提高氨基酸甲的产量，就除去酶③以除去其催化产物对中间产物的抑制，这需要该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶③的菌种．
故选：D．
分析题图：氨基酸甲和氨基酸乙同时过量时，会抑制酶①的活性，因此若在发酵工程中利用面包霉来大量合成氨基酸乙，应采取的最佳措施是对面包霉进行诱变处理，选育出不能合成酶②的菌种．
本题结合图解，考查微生物的相关知识，要求考生能正确分析题图，能结合图中信息做出准确的判断．
5.某高校采用下图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是( )
A. 夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理
B. 乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C. 正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D. 可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
【答案】B
【解析】选B 利用酵母菌进行酒精发酵时，一般将温度控制在18～25 ℃，因此夏季生产果酒时，需要对发酵罐体进行降温处理；发酵过程中，进气口阀门应该关闭，以保证发酵罐的无氧环境，使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精；正常发酵过程中，由于酵母菌进行无氧呼吸产生CO2，所以发酵罐内的压力增大，高于大气压；葡萄酒的发酵过程消耗葡萄糖，所以可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵。
6.严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，直接关系到是否能得到质量高，产量多的理想产物，通常所指的发酵条件不包括（ ）
A. 温度控制 B. 溶氧控制 C. pH控制 D. 酶的控制
【答案】D
【解析】解：A、温度可以影响发酵微生物酶的活性，进而影响发酵产物的生成，A正确；
B、某些微生物的分解需要控制溶氧量，否则也会影响发酵产物的质量，B正确；
C、pH可以影响发酵微生物酶的活性，进而影响发酵产物的生成，C正确；
D、酶只能改变化学反应的活化能，其本身并不参与化学反应，D错误。
故选：D。
1、微生物细胞代谢的调节主要是通过控制酶的作用来实现的，因为任何代谢途径都是一系列酶促反应构成的．微生物细胞的代谢调节主要有两种类型，一类是酶活性调节，调节的是已有酶分子的活性，是在酶化学水平上发生的；另一类是酶合成的调节，调节的是酶分子的合成量，这是在遗传学水平上发生的．
2、酶的本质是蛋白质或RNA，酶只能改变化学反应的活化能，其本身并不参与化学反应，影响酶活性的因素主要有温度和pH等．
本题主要考查微生物分解的影响因素及酶的作用的相关知识，意在强化学生对相关知识的识记、理解与运用．
二、填空题
7.嗜热链球菌属于一种乳酸菌。分离出优质的嗜热链球菌是酸奶工业中的关键环节，以下是嗜热链球菌的有关分离纯化与鉴定过程，请回答相关问题。
第一步：从国家乳业技术中心获得混合发酵剂（含多种乳酸菌），用无菌生理盐水梯度稀释。
第二步：取等量不同稀释度的菌液分别接种于Elliker培养基，在相同且适宜条件下培养。
第三步：选取疑似菌落分别穿刺接种于ABC三种糖发酵半固体培养基（成分及现象如下表）中培养，进一步进行生化鉴定。
成分（g）
胰蛋白胨
牛肉膏
葡萄糖
蔗糖
麦芽糖
溴甲酚紫
NaCl
琼脂
现象
A培养基
10
3．0
5．0
无
无
0．04
5．0
5．0
紫色变为黄色
B培养基
无
5．0
无
紫色变为黄色
C培养基
无
无
5．0
不变色
说明
1．溴甲酚紫是一种酸碱指示剂，在中性时为紫色，碱性时为深红色，而在酸性时呈现黄色。
2．将上述成分溶解，pH调为7，用蒸馏水定容至1000mL；
第四步：将生化鉴定为嗜热链球菌的疑似菌落进行扩大培养并保存。
（1）第一步中稀释的目的是_____________。
（2）在第二步中，利用的接种方法是__________，可根据菌落________特征来选取疑似菌落。(写出两点)
（3）第三步中，如果接种的疑似菌落确实是嗜热链球菌，根据生化鉴定现象归纳其代谢特点为：利用________(葡萄糖/蔗糖/麦芽糖)作为主要碳源，并可以经___（无氧/有氧）呼吸的方式分解底物，且在代谢产物中一定有___（酸/碱/中）性产物产生。NaCl的主要作用是__________。
（4）第四步中，如果要长期保存分离出的菌种常采用 _____的方法，并将其置于___0C冷冻箱中保存。
【答案】（1）便于形成单菌落，利于微生物的分离纯化(将细胞分散，便于形成单菌落）
（2）稀释涂布平板法；形状、大小、隆起程度、颜色、凸起等
（3）葡萄糖和蔗糖；无氧；酸；维持正常的渗透压、提供无机盐
（4）甘油管藏；-20
【解析】
【分析】
本题主要考查微生物的相关知识，意在考查学生理解所学知识要点的能力。
【解答】
（1）第一步中稀释的目的是便于形成单菌落，利于微生物的分离纯化(将细胞分散，便于形成单菌落）。
（2）在第二步中，利用的接种方法是稀释涂布平板法，可根据菌落形状、大小、隆起程度、颜色、凸起等特征来选取疑似菌落。
（3）第三步中，如果接种的疑似菌落确实是嗜热链球菌，根据生化鉴定现象归纳其代谢特点为：（根据选择培养基的知识可知），利用葡萄糖和蔗糖作为主要碳源，并可以经_无氧呼吸的方式分解底物，且在代谢产物中一定有酸性产物产生。NaCl的主要作用是维持正常的渗透压、提供无机盐。
（4）第四步中，如果要长期保存分离出的菌种常采用甘油管藏的方法，并将其置于-20。C冷冻箱中保存。
题组C 培优拔尖练
一、 单项选择题
1.关于发酵工程的叙述错误的是（ ）
A. 发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者利用单一菌种，后者利用天然的混合菌种
B. 发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身
C. 通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白
D. 发酵工程的发酵环节中，发酵条件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途径
【答案】C
【解析】解：A、发酵工程应用无菌技术获得纯净的微生物，利用单一菌种；传统发酵技术利用天然的混合菌种，A正确；
B、由分析可知，发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身，B正确；
C、单细胞蛋白本生就是一种微生物，并不是一种微生物细胞的提取物，C错误；
D、发酵工程的发酵环节中，发酵条件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途径，D正确。
故选：C。
1、发酵工程生产的产品有两类：一类是代谢产物，另一类是菌体本身。
2、产品不同，分离提纯的方法一般不同：①如果产品是菌体，可采用过滤，沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；②如果产品是代谢产物，可用萃取、蒸馏、离子交换等方法进行提取。
3、发酵过程中要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。
4、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，原料简单、污染小。
本题考查发酵工程的相关知识，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验操作步骤、相关应用等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
2.由于发酵工程生产条件温和、原料来源丰富、价格低廉等，在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用，下列有关发酵工程在食品工业上应用的描述，正确的是（ ）
A. 日常生活中食用酱油的制作以大麦为主要原料，利用产蛋白酶的霉菌的作用，将原料中的蛋白质分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而获得的
D. 精酿啤酒发酵时间长、产量低、价格高，所以饮用更健康、保质期更长
【答案】C
【解析】解：A、日常生活中食用酱油的制作以大豆为主要原料，A错误；
B、啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，但酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，主发酵结束后在低温、密闭环境下储存一段时间属于后发酵，B错误；
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而获得的，C正确；
D、精酿啤酒发酵时间长、产量低、价格高，所以饮用更健康，但由于精酿啤酒不过滤、不灭菌与工业啤酒相比，其保质期更短，D错误。
故选：C。
果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，把糖分解成二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。故果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18～25℃，生产中是否有酒精的产生，可用酸性重铬酸钾来检验，该物质与酒精反应呈现灰绿色。
本题考查发酵工程的应用，要求考生识记相关知识，意在考查考生的综合分析能力，属于考纲理解层次的考查。
3.如图（一）是苹果酒和苹果醋的现代生产装置简图，图（二）是与生产过程关联的某些物质浓度随时间的变化情况．据图分析，相关叙述错误的是（ ）
A. 图㈠甲罐顶上管道弯曲及加水的目的是防止空气及杂菌进入、排气减压等
B. 图㈠乙罐中刨木花的作用既有利于发酵菌的附着，同时又能为其提供一定的碳源
C. 图㈠甲罐顶上弯管和乙罐中项上的出气口排出的气体主要成份是不相同的
D. 图㈡ a、b曲线最可能分别代表的是酒精和醋酸的量变规律
【答案】B
【解析】
【分析】
本题依托杨梅酒的生产设备和相关物质产生曲线，意在考查考生对果酒制作的的相关知识的理解能力。
【解答】
A.图㈠甲罐顶上管道弯曲及加水的目的是防止空气及杂菌进入、排气减压等，A正确；
B.图㈠乙罐中刨木花有利于发酵菌的附着，但不能为其提供一定的碳源，为其提供一定碳源的是酒精，B错误；
C.图㈠甲罐顶上弯管排出的是二氧化碳，乙罐中顶上的出气口排出的气体主要成份是氮气，C正确；
D.酵母菌无氧呼吸产生酒精先逐渐增多，后来由于酒精过多抑制了酒精发酵，所以a曲线可代表酒精的浓度变化规律；乙罐中果醋发酵是以酒精为原料，所以b曲线可代表醋酸的浓度变化规律，D正确。
故选B。
4.下列有关发酵工程及其应用的叙述中，正确的是（）
A. 发酵工程生产用菌种是对自然界分离的菌种进行定向改造后获得的
B. 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
C. 利用发酵工程可以产生微生物肥料来增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长，如根瘤菌肥、固氮菌肥等
D. 利用发酵工程生产微生物的代谢物可以用蒸馏、过滤、沉淀等方法提取
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查微生物发酵的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。
【解答】
A.发酵工程生产用的菌种可通过自然界分离、诱变育种、基因工程获得，A错误；
B.发酵工程生产的单细胞蛋白是含蛋白高的微生物菌体，B错误；
C.发酵工程在农牧业上的应用有生产微生物肥料微生物农药、微生物饲料等，微生物肥料可以增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长，C正确；
D.微生物代谢物的提取，采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行，D错误。
5.下列关于发酵工程应用的叙述错误的是（ ）
A. 牛奶酸奶 B. 豆腐腐乳
C. 纤维废料燃料乙醇 D. 水果果酒
【答案】B
【解析】解：A、乳酸菌是厌氧菌，其无氧呼吸可以产生乳酸，因此牛奶酸奶，A正确；
B、参与腐乳制作的微生物主要是毛霉，B错误；
C、酵母菌无氧呼吸可以产生酒精，因此纤维废料燃料乙醇，C正确；
D、酵母菌无氧呼吸可以产生酒精，因此水果果酒，D正确。
故选：B。
1、参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型．果酒制作的原理：
（1）在有氧条件下，反应式如下：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量；
（2）在无氧条件下，反应式如下：C6H12O62CO2+2C2H5OH+能量．
2、参与腐乳制作的微生物主要是毛霉，其新陈代谢类型是异养需氧型．腐乳制作的原理：毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸．
3、泡菜的制作原理：泡菜的制作离不开乳酸菌．在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸．
本题考查果酒和果醋的制作、腐乳的制作、泡菜的制作，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的方法、实验现象及结论等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
6.下列关于微生物发酵过程的说法，正确的是（ ）
A. 菌种选育是发酵的中心阶段
B. 只要不断地向发酵罐中通入液体培养基，就能保证发酵的正常进行
C. 在发酵过程中，要严格控制温度、PH、溶氧、通气量与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢产物的形成
D. 在谷氨酸发酵过程中，当PH呈酸性时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸
【答案】C
【解析】解：A、发酵过程是发酵的中心阶段，A错误；
B、发酵过程中应随时检测培养液中的细菌数目、产物浓度等，同时还需要对发酵过程中的一些条件进行控制才能保证发酵的正常进行，故并不是只要不断地向发酵罐中通入液体培养基，就能保证发酵的正常进行，B错误；
C、在发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢产物的形成，C正确；
D、在谷氨酸发酵的过程中，当pH呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当溶氧不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸，D错误。
故选：C。
发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。
本题考查发酵工程的相关知识，要求考生识记发酵工程的概念和过程，意在考查学生通过比较、分析与综合等方法解释生物学问题，做出推理和判断的能力。
二、填空题
7.如图是工业上以废纸为原料利用微生物生产乙醇的基本工作流程，请据图回答相关问题：
（1）②中获得的酶是________。若从土壤中分离产生这种酶的微生物，所需要的培养基为________（填“选择”或“鉴别”）培养基，该培养基中的碳源为________。
（2）在生产糖液的过程中，为了使酶能够被反复利用，可采用________技术。固定化柱中填充的石英砂通过吸附的方式将酶固定化，在对酶固定化时一般不采用包埋法的原因是________。
（3）在纤维素糖化过程中，利用固定化酶技术获得葡萄糖液与直接使用酶相比，优点是________。
（4）发酵阶段需要的菌种是________，在产生酒精时除温度外还要控制的必要条件是________。
【答案】（1）纤维素酶；选择；纤维素
（2）固定化酶（固定化细胞）；体积小的酶容易从包埋材料中漏出
（3）酶既能与反应物接触，又能与产物分离、固定在载体上的酶还可以被反复利用
（4）酵母菌；无氧（密闭、密封）
【解析】
【分析】
本题考查分解纤维素的微生物的分离、固定化酶的应用及酒精发酵的相关知识，要求学生在掌握原理的基础上熟悉操作过程。
【解析】
（1）用植物秸秆生产酒精是利用微生物进行发酵的过程，植物秸秆中的有机物主要是纤维素，需要纤维素酶才能将其水解成葡萄糖；若从土壤中分离产生这种酶的微生物，所用的培养基为选择培养基，利用的碳源为纤维素；
（2）在生产葡萄糖的过程中，采用固定化酶技术，可使酶能够被反复利用；因为体积小的酶，容易从包埋的材料中漏出，故一般采用物理吸附法和化学结合法；
（3）由于固定化酶能与产物分离，因此提高了产物的纯度；同时，固定化酶能够重复利用，因此提高了酶的利用率；
（4）发酵阶段需要的菌种是酵母菌，生产酒精时要控制的必要条件是温度、无氧(密封、密闭)。
故答案为：
（1）纤维素酶；选择；纤维素
（2）固定化酶（固定化细胞）；体积小的酶容易从包埋材料中漏出
（3）酶既能与反应物接触，又能与产物分离、固定在载体上的酶还可以被反复利用
（4）酵母菌；无氧（密闭、密封）
第3节 发酵工程及其应用
目标导航
教学目标
课程标准
目标解读
发酵工程为人类提供多样的生物产品。
1. 举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。
2. 阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。
3. 举例说明发酵工程在医药、食品及其它工农业生产上有重要的应用价值。
教学重点
1. 发酵工程的基本环节。
2. 发酵工程的应用。
教学难点
发酵工程的基本环节。
知识精讲
知识点01 发酵和发酵工程
发酵：利用微生物，在适宜条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。
发酵工程：即利用微生物的特定的功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。
知识点02 发酵工程的基本环节
1.选育菌种
菌种来源
关键点
实例
从自然界中筛选
诱变育种
若生产的是微生物直接合成的产物，如青霉素、谷氨酸等，可从自然界中先分离出相应菌种，再用物理或化学方法诱变育种，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。
筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸
基因工程育种
若生产的是微生物不能合成的产品，可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品的目的。
使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期
2.扩大培养
将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。
3. 配制培养基
在菌种确定之后，结合菌种代谢特点，要选择原料制备培养基。培养基的配方要经过反复试验
才能确定。
4.灭菌
避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
5.接种
将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中。
6.发酵罐内发酵—发酵工程的中心环节
发酵过程的监控：
①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；
②要及时添加必需的营养成分；
③要严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件；
7.分离、提纯产物
发酵产物不同，分离、提纯的方法也不同。
①发酵产品是微生物细胞本身时，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；
②发酵产品是代谢物时，可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；
8.获得产品
知识点03 发酵工程的应用
具体应用
成果
食品
生产传统的发酵产品
酱油（霉菌）、酒类（酵母）
食品添加剂
食品酸度调节剂：柠檬酸（黑曲霉）
增味剂：谷氨酸（谷氨酸棒状杆菌）
酶制剂
淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等
医药
工程菌
生长激素释放抑制激素
改造菌种
青霉素
疫苗
乙型肝炎疫苗
农牧业
肥料
根瘤菌肥、固氮菌肥（根瘤菌和固氮菌）
农药
多种农林虫害（苏云金杆菌）、玉米螟和松毛虫（白僵菌）、水稻枯纹病（井冈霉素）
饲料
淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液通过发酵获得微生物菌体
其他
方面
解决资源短缺和环境污染问题
酒精、乙烯（纤维素废料）
对极端微生物的利用
洗涤剂（嗜热菌、嗜盐菌）
（1）在食品工业上的应用
①啤酒的工业化流程
小结：
1.啤酒的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段；
2.主发酵阶段完成酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成；
3.后发酵的条件低温、密闭的环境下储存一段时间；
4.焙烤的目的：加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活；
5.蒸煮的目的：产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。
②用大豆来生产酱油产品、谷物或水果生产各种酒类
③食品添加剂
食品添加剂优点：增加食物的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期。
④酶制剂
常见酶制剂：α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶。
酶制剂应用：食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等。
酶制剂来源：少数由动植物生产；绝大多数是通过发酵工程生产的。
(2)在医药工业上的应用
采用基因工程的方法,将植物或动物的基因转移到微生物中,获得具有某种药物生产能力的微生物。如利用工程菌发酵生产生长激素释放抑制激素。
直接对菌种进行改造,再通过发酵技术大量生产所需要的产品。如通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素。
未来可能用微生物生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物。
利用基因工程将病原体的抗原基因转入微生物细胞，制成生物疫苗。如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。
(3)在农牧业上的应用
①生产微生物肥料
微生物肥料的种类：根瘤菌肥、固氮菌肥
微生物肥料的作用：微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。有的微生物肥料可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。
②生产微生物农药
与传统的化学农药不同，微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。微生物农药作为生物防治的重要手段。将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用。
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菌体。即单细胞蛋白。
单细胞蛋白的应用：可以作为食品添加剂、微生物饲料等。其中微生物饲料能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。
乳酸菌：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。
(4)在其他方面的应用
①解决资源短缺与环境污染问题
随着对纤维素水解研究的不断深入，利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。
②将极端微生物应用于生产实践
自然界中还存在着一定数量的极端微生物，它们能在极端恶劣的环境（高温、高压、高盐和低温等环境）中正常生活。例如嗜热菌、嗜盐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。
能力拓展
考点01 发酵工程
随着科技的进步，人对生活要求的增长，生物工程的发展日益关注。生物工程由细工程、基因工程、酶工程和发酵工程组成[2]。发酵工程，又称为微生物工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
如：利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。
发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。
上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。
中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。
下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），细胞破壁技术（超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等），蛋白质纯化技术（沉淀法、色谱分离法和超滤法等），最后还有产品的包装处理技术（真空干燥和冰冻干事燥等）。
发酵工程与传统相比，主要以可再生资源为原料；反应条件温和；环境污染较少；能生产目前不能生产或通过化学方法生产困难的性能优异的产品；投资较少[1]。
发酵工程作为生物工程的基础应用，作为基因工程、细胞工程的研究成果的应用，在食品、工业、医药中有着不可替代的作用。
参考文献：
[1]搞自《科普中国 科学百科》
[2]张冰、董磊，《现代发酵工程技术在食品领域的应用研究进展》：P4
【典例1】下列关于发酵工程的叙述，正确的是（）
A. 发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵
B. 发酵工程的产品就是微生物的各种代谢物
C. 发酵过程中发酵条件温度的控制主要是通过发酵罐壁散热
D. 发酵过程要及时添加必备营养成分来延长菌体生长稳定期时间，便于得到更多的发酵产物
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查微生物发酵的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。
【解答】
A.发酵工程与传统发酵技术都要利用微生物来进行发酵，A错误；
B.发酵工程的产品有两大类：一类是菌体本身，另一类是代谢物，B错误；
C.发酵过程中微生物代谢产热和搅拌产热，使发酵液温度升高，通过发酵罐壁散热达不到散热效果，主要通过向冷却夹层通入冷水来散热降温，C错误；
D.发酵过程为保证获得更多的发酵产物，应及时向发酵罐中添加必备营养成分来延长菌体生长稳定期时间，D正确。
故选D。
【典例2】下列关于发酵工程的说法，错误的是（）
A. 发酵工程产品主要是指微生物的代谢物、酶和菌体本身
B. 可以通过人工诱变选育新菌株
C. 培养基，发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌
D. 环境条件的变化既影响菌种的生长繁殖又影响菌体代谢物的形成
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查微生物发酵的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。
【解答】
A.根据以上分析可知，发酵工程产品可以是微生物本身，也可以是其代谢物，A正确；
B.可以从自然界中筛选优良菌种，也可以通过人工诱变或基因工程选育新菌株，B正确；
C.培养基、发酵设备必须经过严格的灭菌，菌种是经选育而获得的，灭菌会杀死菌种，C错误；
D.环境条件如培养温度、pH改变，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢产物的形成，D正确。
故选C。
考点02 发酵条件的控制
发酵过程中，发酵条件控制有：发酵培养基配方与灭菌的控制；发酵过程的温度控制；PH控制；通气量与搅拌转速的控制；种龄与种量的控制；泡沫的控制；菌体生长量的控制；CO2排出量控制；氧化还原电位控制等。
1.发酵培养基配方与灭菌的控制
发酵培养基的营养成分及其配比是否合适，对微生物的生长繁殖、发酵产物的合成积累、产物的产量和质量、产物的分离提取都会产生很大影响。对于同一种微生物的发酵而言，实验室培养基和发酵培养基是不同的。实验室培养基是合成培养基，而发酵培养基除满足微生物的营养需求外，更重要的是考虑成本和效益问题。
发酵培养基的灭菌方法有：物理法（电磁波、射线）、机械法（过滤和离心）、化学法（化学药剂）和加热法。由于培养基数量大，又有固形物，一般不采用物理法和机械法，而采用化学法又会对发酵产物的分离提取等产生影响。因此，特别是液体培养基的灭菌大都采用加热灭菌法。为了避免造成营养成分的破坏，应选择适当的加热温度和时间，一般采用高温短时灭菌。除此之外，培养基的成分和浓度、PH、颗粒大小、泡沫对加热灭菌也有很大影响。
2.发酵过程的温度控制
最适发酵温度指的是既适合菌体的生长，又适合代谢产物合成的温度。但菌体生长的最适温度与产物合成的最适温度往往是不一致的。因此，选择最适发酵温度应该从两个方面考虑，即菌体生长的最适温度和产物合成的最适温度。如乳酸发酵，乳酸链球菌的最适生长温度为34℃，而产酸最多的温度为30℃。故经常根据微生物生长及产物合成的最适温度不同进行二阶段发酵。如抗生素生产，在生长初期，菌体的生物量需大量积累，应该选择最适于菌丝体生长的温度；到了抗生素分泌期，采用抗生素生物合成的最适温度。
3.发酵过程的PH控制
PH是微生物代谢的综合反映，又影响代谢的进行，发酵过程中基础代谢、产物形成、菌体自溶等使PH不断变化，进而影响酶的活性、影响细胞膜通透性、影响微生物对物质的利用和解离、影响菌体代谢方向。
如何控制PH？①可以调节好基础料的PH②在基础料中加入缓冲物质③通过补料调节PH④当补料与调PH发生矛盾时，加酸碱调PH⑤选择合适的PH调节剂⑥发酵不同阶段采取不同的PH值。
4.通气量与搅拌转速的控制
菌种、菌体浓度、菌龄、培养基等影响微生物的需氧量；搅拌、通气量、培养液的物理性质、泡沫等又影响供氧量。
溶解氧的控制：应满足需氧≦供氧。需氧方面，控制最适的菌体浓度。供氧方面，改变气体成分、提高搅拌速度、增加挡板、增加通气量、提高罐压。
5.种龄与种量的控制
接种时间：对数生长期，菌体生长量还未达到最高峰。
接种量：决定于生长菌种在发酵罐中的繁殖速度。接种量过小，除延长发酵周期外，还会引起其它不正常情况；接种量过高，菌体生长过快，培养液粘度过高，造成供氧不足。
6.CO2排出量控制
CO2是微生物的代谢产物，也是合成所需的一种基质。排气中CO2的浓度与细胞量有一定联系，通过测定CO2的生成，可估算菌生长速率和细胞量。溶解在发酵液中的CO2对氨基酸、抗生素等发酵具有抑制或刺激作用。如CO2影响黄青霉的形态。
7.泡沫的形成和控制
（1）产生泡沫的原因
通气和机械搅拌使液体分散和空气窜入，形成气泡；
培养基中某些成分的变化或微生物的代谢活动产生气泡；
培养基中某些成分（如蛋白质及其他胶体物质）的分子，在气泡表面排列形成坚固的薄膜，气泡不易破裂，聚成泡沫层；
通气搅拌的强烈程度；
（2） 泡沫的危害：泡沫的存在会影响微生物对氧的吸收；妨碍CO2的排除，破坏生理代谢的正常进行，不利于发酵；
（3）泡沫的消除：机械消泡、化学法消泡
【典例1】下列关于发酵条件的叙述中，不正确的是（）
A. 葡萄汁装入发酵瓶时，要留有约1/3的空间
B. 泡菜制作的前期通氧，后期应严格控制无氧环境
C. 制葡萄酒的过程中，时间应控制在10～12d左右
D. 制葡萄醋的温度要比制葡萄酒的高些，但时间控制在7～8d左右
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查果酒和果醋的制作，泡菜的制作，要求考生识记参与果酒、泡菜制作的微生物及其代谢类型，掌握果酒、泡菜制作的原理及条件，能结合所学的知识准确判断各选项。
【解答】
A.果酒制作的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，因此菌种是酵母菌；酵母菌有氧呼吸产生的能量多，繁殖速度快，同时为了防止发酵过程中发酵液溢出，葡萄汁装入发酵瓶时不能加满，要留约1/3的空间，A正确。
B.制泡菜时要用到乳酸菌，乳酸菌是一种厌氧菌，在无氧的状态下经过发酵产生乳酸，乳酸细菌不分解蛋白质和果胶质，能保持蔬菜脆嫩而不软化腐败，使泡菜具有独特的风味，B错误。
C.制葡萄酒的时间控制在10～12d左右，C正确。
D.制葡萄醋的温度要比葡萄酒的温度高些，温度控制在30～35℃，但时间一般控制在7～8d左右，D正确。
故选B。
分层提分
题组A 基础过关练
单项选择题
1.下列关于单细胞蛋白的叙述，正确的是（ ）
A. 单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的一类蛋白质
B. 单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液等为原料，通过发酵工程生产的微生物菌体
C. 单细胞蛋白作为食品添加剂，能使家禽家畜增重快、产奶（蛋）高
D. 单细胞蛋白制成的微生物饲料，可以提高动物的免疫力
【答案】B
【解析】解：AB、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，通过发酵工程生产的微生物菌体，A错误、B正确；
C、单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家禽家畜增重快、产奶（蛋）高，C错误；
D、在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，动物食用后能提高免疫力，D错误。
故选：B。
1、发酵技术是指利用微生物的发酵作用，运用一些技术手段控制发酵过程，大规模的生产发酵产品的技术。现代的发酵技术能够按照人们的意愿创造出具有特殊性能的微生物，以生产人类需要的发酵产品。
2、单细胞蛋白是指利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液、石化产品等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体。
本题考查发酵工程的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
2.发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法不包括（）
A. 根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基
B. 根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子
C. 根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸
D. 根据微生物对抗生素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗生素
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查培养基对微生物的选择作用，要求考生识记消灭杂菌，获得纯种的方法，能对选项作出准确的判断，属于考纲识记层次的考查，要求考生在平时的学习过程中，注意对相关知识进行归纳总结，构建知识网络结构。
【解答】
A.根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基可以选择微生物种类，不能获得纯种，A正确；
B.在培养基中增减不同的生长因子的作用也是选择微生物，B正确；
C.根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸（DNA和RNA），它不会直接影响到微生物自身的遗传组成，即使被微生物利用，也是被分解为核苷酸后利用，所以培养基中加入不同比例的核酸，不会对微生物起选择作用，C错误；
D.抗菌素也可对生物起选择作用，D正确。
故选C。
3.发酵工程的正确操作过程是( )
①接种与发酵 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扩大培养
A. ①③④⑤②⑥ B. ⑤⑥②③①④ C. ②⑤③①⑥④ D. ⑥⑤②④③①
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查发酵工程操作过程的相关知识，意在考查学生对知识的理解和记忆能力。
发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。
【解答】
结合分析可知，发酵工程一般步骤包括⑤菌种的选育，⑥扩大培养，②培养基的配制，③灭菌，①接种和发酵，④产品的分离，提纯等方面，B正确，ACD错误。
4.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产人的生长激素。下列叙述错误的是（）
A. 这一技术属于基因工程的范畴
B. 这一技术可生产高质量、低成本的药品
C. 这说明细菌和人共用一套遗传密码
D. 这说明细菌和人的基因结构是相同的
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节问题，能结合所学的知识准确判断各选项，属于考纲识记和理解层次的考查。
【解答】
A.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，这一技术属于基因工程的范畴，A正确；
B.这一技术通过发酵就能大量生产人的生长激素，可生产高质量、低成本的药品，B正确；
C.大肠杆菌能生产人的生长激素，说明细菌和人共用一套遗传密码，C正确；
D.由于基因中ji碱基的排列顺序不同，细菌和人的基因结构是不同的，D错误。
故选D。
5.发酵工程有着多项优点，广泛应用于许多领域，下列有关说法错误的是（ ）
A. 进行发酵工程生产时排出的废弃物，对环境无害
B. 在农牧业上利用发酵工程可生产出微生物肥料、饲料和农药
C. 在医药工业上利用发酵工程不仅能提高药物产量，还能降低成本
D. 在食品工业上利用发酵工程既能生产传统发酵产品，也能生产食品添加剂
【答案】A
【解析】A、进行发酵工程生产时排出的废弃物，虽然废弃物对环境的污染小，且容易处理，但也不能随意排放，A错误；
B、在农牧业上利用发酵工程可生产出微生物肥料、饲料和农药，如利用微生物发酵工程方法制造出的真菌蛋白，常作为家畜的饲料添加剂，B正确；
C、发酵工程在医药工业上利用发酵工程不仅能提高药物产量，还能降低成本，如利用工程菌发酵生产生长激素释放抑制激素，通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素等，C正确；
D、在食品工业上利用发酵工程既能生产传统发酵产品，也能生产食品添加剂，如利用霉菌发酵生产酱油、利用酿酒酵母生产各种酒类利用黑曲霉发酵生产柠檬酸、利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸等，D正确。
发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。
本题考查发酵工程的应用，要求考生识记相关知识，意在考查学生识记所学知识要点，把握知识间的内在联系，形成知识网络的能力。
6.下列关于发酵工程基本环节的叙述，正确的是（）
A. 所用菌种多为若干菌种的组合
B. 发酵产品是微生物的代谢产物
C. 菌种的选育和扩大培养是发酵工程的中心环节
D. 反馈控制系统保证发酵过程始终处于最佳状态
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查的是发酵工程基本环节的有关内容，意在考查学生的识记和理解能力。
【解答】
A.酒精发酵等一些发酵过程为单一菌种，A错误；
B.发酵产品是微生物的代谢产物或菌体本身，B错误；
C.发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，C错误；
D.反馈控制系统保证发酵过程始终处于最佳状态，使发酵过程正常进行，D正确。
故选D。
7.下列不属于对发酵工程的应用的是（ ）
A. 利用基因改造的微生物发酵生产生长激素释放抑制激素
B. 利用基因改造的微生物生产紫杉醇
C. 将乙型肝炎病毒的抗原基因导入酵母菌生产乙型肝炎疫苗
D. 从植物体中提取青蒿素前体物质进行加工
【答案】D
【解析】解：A、利用基因改造的微生物发酵生产生长激素释放抑制激素，属于发酵工程的应用，A错误；
B、利用基因改造的微生物生产紫杉醇，属于发酵工程的应用，B错误；
C、将乙型肝炎病毒的抗原基因导入酵母菌生产乙型肝炎疫苗，属于发酵工程的应用，C错误；
D、从植物中提取青蒿素前体物质未经过微生物的发酵，不属于发酵工程的应用，D正确。
故选：D。
发酵技术中常用菌种的归纳
项目
酵母菌
醋酸菌
毛霉
乳酸菌
生物
学分类
真核生物
原核
生物
真核
生物
原核
生物
代谢
类型
异养兼性
厌氧型
异养
需氧型
异养
需氧型
异养
厌氧型
繁殖
方式
适宜条件下
出芽生殖
二分裂
孢子
生殖
二分裂
生产
应用
酿酒
酿醋
制作
腐乳
制作
泡菜
发酵
条件
前期需氧，
后期不需氧
一直
需氧
一直
需氧
无氧
本题考查发酵工程的应用，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
8.啤酒是发酵工程的主要产品，关于啤酒发酵的说法错误的是（ ）
A. 啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的
B. 酵母菌的大量繁殖在啤酒发酵主发酵阶段
C. 啤酒生产的主发酵阶段酵母菌主要进行有氧呼吸
D. 啤酒生产的后发酵阶段是在低温度和密闭环境下进行的
【答案】C
【解析】解：A、啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌无氧呼吸将糖类分解为酒精而制成的，A正确；
B、啤酒发酵的主发酵阶段包括酵母菌的扩大培养，即酵母菌的大量繁殖在啤酒发酵主发酵阶段，B正确；
C、啤酒生产的主发酵阶段酵母菌主要进行无氧呼吸，将糖分解产生酒精，C错误；
D、为了防止酒精形成乙醛和醋酸，啤酒生产的后发酵阶段要在低温度和密闭环境下进行，D正确。
故选：C。
1、参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型．果酒制作的原理：
（1）在有氧条件下，反应式如下：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量；
（2）在无氧条件下，反应式如下：C6H12O62CO2+2C2H5OH+能量．
2、参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型．果醋制作的原理：
当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；
当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸．
本题考查果酒和果醋的制作，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的方法、实验现象及结论等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
9.果酒和果醋制作过程中，发酵条件的控制至关重要，下列相关措施正确的是( )
A. 葡萄汁要装满发酵瓶，造成无氧环境，有利于发酵
B. 葡萄酒发酵过程中，每隔12 h左右打开瓶盖一次，放出CO2
C. 果酒发酵过程中温度控制在30 ℃，果醋发酵过程中温度控制在20 ℃
D. 在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，有利于醋酸菌的代谢
【答案】D
【解析】【解析】由于酵母菌的初期是有氧呼吸，且发酵过程中产生CO2，所以果汁不能装满发酵瓶，需留1/3的空间，A错误；葡萄酒发酵过程中产生CO2，导致装置中气压过大，所以每隔12 h左右将瓶盖拧松一次，然后再将瓶盖拧紧，注意不是打开瓶盖，因为酵母菌发酵是厌氧发酵，B错误；酵母菌发酵的适宜温度是20 ℃左右，所以果酒发酵时温度一般控制在18～25 ℃，醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃，所以果醋发酵时，温度一般控制在30～35 ℃，C错误；醋酸菌是需氧型微生物，所以在制作果醋时应通过充气口充气，D正确。故选D。
题组B 能力提升练
一、单项选择题
1.下列关于发酵工程基本环节的分析不正确的是（ ）
A. 培养基和发酵设备都应经过严格的灭菌才能使用，对于需氧发酵，通入的空气也应经过灭菌处理
B. 温度不仅能影响菌种的代谢，还能影响菌种对营养物质的吸收
C. pH变化能导致某些菌种的发酵产物也发生变化
D. 酒精发酵时，菌种的扩大培养与发酵罐内的培养条件是相同的
【答案】D
【解析】解：A、在发酵工程中，为了获得纯净培养物，防止外来杂菌的污染，培养基和发酵设备都应经过严格的灭菌才能使用。对于需氧发酵，通入的空气也应经过灭菌处理，A正确；
B、温度可通过影响酶的活性影响菌种的代谢，同理菌种对营养物质的吸收速率也受温度的影响，B正确；
C、pH变化能导致某些菌种的发酵产物也发生变化，例如谷氨酸发酵在中性和酸性条件下产物不同，C正确；
D、酒精发酵时，菌种的扩大培养是有氧条件，酵母菌大量繁殖；发酵罐内的培养条件是无氧条件，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，D错误。
故选：D。
1、温度和pH会影响酶活性：在最适温度（pH）前，随着温度（pH）的升高，酶活性增强；到达最适温度（pH）时，酶活性最强；超过最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶活性降低。另外低温酶不会变性失活，但高温、pH过高或过低都会使酶变性失活。
2、参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型。果酒制作的原理：
（1）在有氧条件下，反应式如下：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量。
（2）在无氧条件下，反应式如下：C6H12O62CO2+2C2H5OH+能量。
本题考查发酵工程的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
2.下列对发酵工程的有关叙述，正确的是（ ）
A. 单细胞蛋白就是从人工培养的微生物菌体中提取的蛋白质
B. 可通过诱变育种、基因工程等方法选育出性状优良的菌种进行扩大培养
C. 发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以用微生物进行发酵
D. 通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧、pH和酶的控制等
【答案】B
【解析】解：A、单细胞蛋白是指利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液、石化产品等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体，A错误；
B、工程菌多为原核生物，可通过诱变育种、基因工程等方法，选育出性状优良的工程菌并进行扩大培养，B正确；
C、传统发酵技术和现代发酵工程最大的相同之处是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产，C错误；
D、通常所指的发酵条件包括温度控制、溶氧控制、pH控制等，D错误。
故选：B。
1、发酵工程生产的产品有两类：一类是代谢产物，另一类是菌体本身。
2、产品不同，分离提纯的方法一般不同。①如果产品是菌体，可采用过滤，沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；②如果产品是代谢产物，可用萃取、蒸馏、离子交换等方法进行提取。
3、发酵过程中要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。
4、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，原料简单、污染小，反应专一性强，因而可以得到较为专一的产物。
本题考查发酵工程的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
3.下列有关发酵工程应用的说法错误的是（ ）
A. 发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵食品
B. 柠檬酸、乳酸等食品添加剂可以通过发酵工程生产
C. 发酵工程可以生产多种药物，但是不能生产疫苗
D. 发酵工程生产的单细胞蛋白可以制作成微生物饲料
【答案】C
【解析】解：A、由分析可知，发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵食品，A正确；
B、由分析可知，柠檬酸、乳酸等食品添加剂可以通过发酵工程生产，B正确；
C、乙肝疫苗可用发酵工程的方法生产，这种方法生产乙肝疫苗的优点是酵母菌繁殖快，代谢旺盛，乙肝疫苗单位时间内的产量高，C错误；
D、现代的发酵技术利用发酵工程生产的单细胞蛋白可以制作成微生物饲料，D正确。
故选：C。
发酵技术在食品的制作中具有重要的意义，发酵技术是指利用微生物的发酵作用，运用一些技术手段控制发酵过程，大规模的生产发酵产品的技术。发酵工业起源很早，中国早在公元前22世纪就用发酵法酿酒，然后开始制酱、制醋、泡菜、制腐乳等，这些都是我国传统的发酵产品。现代的发酵技术能够按照人们的意愿创造出具有特殊性能的微生物，以生产人类需要的发酵产品，如青霉发酵产生青霉素，青霉素是一种抗生素，能治疗疾病，同时还有维生素、香料、食品添加剂的生产等。
本题考查发酵工程的应用，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
4.如图为某种微生物体内合成氨基酸的途径．在发酵工程中利用该种微生物来生产大量氨基酸甲，可以采取的措施是（ ）
A. 增加酶①浓度
B. 在高温、高压下发酵
C. 对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶②的菌种
D. 对该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶③的菌种
【答案】D
【解析】解：由题意可知，当氨基酸甲和乙都过量时，会抑制中间产物反应速度，而当氨基酸乙含量不过量时，抑制酶活性的作用被解除，合成代谢迅速恢复．因此要提高氨基酸甲的产量，就除去酶③以除去其催化产物对中间产物的抑制，这需要该种微生物进行诱变，选育出不能合成酶③的菌种．
故选：D．
分析题图：氨基酸甲和氨基酸乙同时过量时，会抑制酶①的活性，因此若在发酵工程中利用面包霉来大量合成氨基酸乙，应采取的最佳措施是对面包霉进行诱变处理，选育出不能合成酶②的菌种．
本题结合图解，考查微生物的相关知识，要求考生能正确分析题图，能结合图中信息做出准确的判断．
5.某高校采用下图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是( )
A. 夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理
B. 乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C. 正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D. 可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
【答案】B
【解析】选B 利用酵母菌进行酒精发酵时，一般将温度控制在18～25 ℃，因此夏季生产果酒时，需要对发酵罐体进行降温处理；发酵过程中，进气口阀门应该关闭，以保证发酵罐的无氧环境，使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精；正常发酵过程中，由于酵母菌进行无氧呼吸产生CO2，所以发酵罐内的压力增大，高于大气压；葡萄酒的发酵过程消耗葡萄糖，所以可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵。
6.严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，直接关系到是否能得到质量高，产量多的理想产物，通常所指的发酵条件不包括（ ）
A. 温度控制 B. 溶氧控制 C. pH控制 D. 酶的控制
【答案】D
【解析】解：A、温度可以影响发酵微生物酶的活性，进而影响发酵产物的生成，A正确；
B、某些微生物的分解需要控制溶氧量，否则也会影响发酵产物的质量，B正确；
C、pH可以影响发酵微生物酶的活性，进而影响发酵产物的生成，C正确；
D、酶只能改变化学反应的活化能，其本身并不参与化学反应，D错误。
故选：D。
1、微生物细胞代谢的调节主要是通过控制酶的作用来实现的，因为任何代谢途径都是一系列酶促反应构成的．微生物细胞的代谢调节主要有两种类型，一类是酶活性调节，调节的是已有酶分子的活性，是在酶化学水平上发生的；另一类是酶合成的调节，调节的是酶分子的合成量，这是在遗传学水平上发生的．
2、酶的本质是蛋白质或RNA，酶只能改变化学反应的活化能，其本身并不参与化学反应，影响酶活性的因素主要有温度和pH等．
本题主要考查微生物分解的影响因素及酶的作用的相关知识，意在强化学生对相关知识的识记、理解与运用．
二、填空题
7.嗜热链球菌属于一种乳酸菌。分离出优质的嗜热链球菌是酸奶工业中的关键环节，以下是嗜热链球菌的有关分离纯化与鉴定过程，请回答相关问题。
第一步：从国家乳业技术中心获得混合发酵剂（含多种乳酸菌），用无菌生理盐水梯度稀释。
第二步：取等量不同稀释度的菌液分别接种于Elliker培养基，在相同且适宜条件下培养。
第三步：选取疑似菌落分别穿刺接种于ABC三种糖发酵半固体培养基（成分及现象如下表）中培养，进一步进行生化鉴定。
成分（g）
胰蛋白胨
牛肉膏
葡萄糖
蔗糖
麦芽糖
溴甲酚紫
NaCl
琼脂
现象
A培养基
10
3．0
5．0
无
无
0．04
5．0
5．0
紫色变为黄色
B培养基
无
5．0
无
紫色变为黄色
C培养基
无
无
5．0
不变色
说明
1．溴甲酚紫是一种酸碱指示剂，在中性时为紫色，碱性时为深红色，而在酸性时呈现黄色。
2．将上述成分溶解，pH调为7，用蒸馏水定容至1000mL；
第四步：将生化鉴定为嗜热链球菌的疑似菌落进行扩大培养并保存。
（1）第一步中稀释的目的是_____________。
（2）在第二步中，利用的接种方法是__________，可根据菌落________特征来选取疑似菌落。(写出两点)
（3）第三步中，如果接种的疑似菌落确实是嗜热链球菌，根据生化鉴定现象归纳其代谢特点为：利用________(葡萄糖/蔗糖/麦芽糖)作为主要碳源，并可以经___（无氧/有氧）呼吸的方式分解底物，且在代谢产物中一定有___（酸/碱/中）性产物产生。NaCl的主要作用是__________。
（4）第四步中，如果要长期保存分离出的菌种常采用 _____的方法，并将其置于___0C冷冻箱中保存。
【答案】（1）便于形成单菌落，利于微生物的分离纯化(将细胞分散，便于形成单菌落）
（2）稀释涂布平板法；形状、大小、隆起程度、颜色、凸起等
（3）葡萄糖和蔗糖；无氧；酸；维持正常的渗透压、提供无机盐
（4）甘油管藏；-20
【解析】
【分析】
本题主要考查微生物的相关知识，意在考查学生理解所学知识要点的能力。
【解答】
（1）第一步中稀释的目的是便于形成单菌落，利于微生物的分离纯化(将细胞分散，便于形成单菌落）。
（2）在第二步中，利用的接种方法是稀释涂布平板法，可根据菌落形状、大小、隆起程度、颜色、凸起等特征来选取疑似菌落。
（3）第三步中，如果接种的疑似菌落确实是嗜热链球菌，根据生化鉴定现象归纳其代谢特点为：（根据选择培养基的知识可知），利用葡萄糖和蔗糖作为主要碳源，并可以经_无氧呼吸的方式分解底物，且在代谢产物中一定有酸性产物产生。NaCl的主要作用是维持正常的渗透压、提供无机盐。
（4）第四步中，如果要长期保存分离出的菌种常采用甘油管藏的方法，并将其置于-20。C冷冻箱中保存。
题组C 培优拔尖练
一、 单项选择题
1.关于发酵工程的叙述错误的是（ ）
A. 发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者利用单一菌种，后者利用天然的混合菌种
B. 发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身
C. 通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白
D. 发酵工程的发酵环节中，发酵条件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途径
【答案】C
【解析】解：A、发酵工程应用无菌技术获得纯净的微生物，利用单一菌种；传统发酵技术利用天然的混合菌种，A正确；
B、由分析可知，发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身，B正确；
C、单细胞蛋白本生就是一种微生物，并不是一种微生物细胞的提取物，C错误；
D、发酵工程的发酵环节中，发酵条件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途径，D正确。
故选：C。
1、发酵工程生产的产品有两类：一类是代谢产物，另一类是菌体本身。
2、产品不同，分离提纯的方法一般不同：①如果产品是菌体，可采用过滤，沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；②如果产品是代谢产物，可用萃取、蒸馏、离子交换等方法进行提取。
3、发酵过程中要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件。
4、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，原料简单、污染小。
本题考查发酵工程的相关知识，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验操作步骤、相关应用等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
2.由于发酵工程生产条件温和、原料来源丰富、价格低廉等，在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用，下列有关发酵工程在食品工业上应用的描述，正确的是（ ）
A. 日常生活中食用酱油的制作以大麦为主要原料，利用产蛋白酶的霉菌的作用，将原料中的蛋白质分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而获得的
D. 精酿啤酒发酵时间长、产量低、价格高，所以饮用更健康、保质期更长
【答案】C
【解析】解：A、日常生活中食用酱油的制作以大豆为主要原料，A错误；
B、啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，但酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，主发酵结束后在低温、密闭环境下储存一段时间属于后发酵，B错误；
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而获得的，C正确；
D、精酿啤酒发酵时间长、产量低、价格高，所以饮用更健康，但由于精酿啤酒不过滤、不灭菌与工业啤酒相比，其保质期更短，D错误。
故选：C。
果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，把糖分解成二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。故果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18～25℃，生产中是否有酒精的产生，可用酸性重铬酸钾来检验，该物质与酒精反应呈现灰绿色。
本题考查发酵工程的应用，要求考生识记相关知识，意在考查考生的综合分析能力，属于考纲理解层次的考查。
3.如图（一）是苹果酒和苹果醋的现代生产装置简图，图（二）是与生产过程关联的某些物质浓度随时间的变化情况．据图分析，相关叙述错误的是（ ）
A. 图㈠甲罐顶上管道弯曲及加水的目的是防止空气及杂菌进入、排气减压等
B. 图㈠乙罐中刨木花的作用既有利于发酵菌的附着，同时又能为其提供一定的碳源
C. 图㈠甲罐顶上弯管和乙罐中项上的出气口排出的气体主要成份是不相同的
D. 图㈡ a、b曲线最可能分别代表的是酒精和醋酸的量变规律
【答案】B
【解析】
【分析】
本题依托杨梅酒的生产设备和相关物质产生曲线，意在考查考生对果酒制作的的相关知识的理解能力。
【解答】
A.图㈠甲罐顶上管道弯曲及加水的目的是防止空气及杂菌进入、排气减压等，A正确；
B.图㈠乙罐中刨木花有利于发酵菌的附着，但不能为其提供一定的碳源，为其提供一定碳源的是酒精，B错误；
C.图㈠甲罐顶上弯管排出的是二氧化碳，乙罐中顶上的出气口排出的气体主要成份是氮气，C正确；
D.酵母菌无氧呼吸产生酒精先逐渐增多，后来由于酒精过多抑制了酒精发酵，所以a曲线可代表酒精的浓度变化规律；乙罐中果醋发酵是以酒精为原料，所以b曲线可代表醋酸的浓度变化规律，D正确。
故选B。
4.下列有关发酵工程及其应用的叙述中，正确的是（）
A. 发酵工程生产用菌种是对自然界分离的菌种进行定向改造后获得的
B. 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
C. 利用发酵工程可以产生微生物肥料来增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长，如根瘤菌肥、固氮菌肥等
D. 利用发酵工程生产微生物的代谢物可以用蒸馏、过滤、沉淀等方法提取
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查微生物发酵的相关知识，意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。
【解答】
A.发酵工程生产用的菌种可通过自然界分离、诱变育种、基因工程获得，A错误；
B.发酵工程生产的单细胞蛋白是含蛋白高的微生物菌体，B错误；
C.发酵工程在农牧业上的应用有生产微生物肥料微生物农药、微生物饲料等，微生物肥料可以增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长，C正确；
D.微生物代谢物的提取，采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行，D错误。
5.下列关于发酵工程应用的叙述错误的是（ ）
A. 牛奶酸奶 B. 豆腐腐乳
C. 纤维废料燃料乙醇 D. 水果果酒
【答案】B
【解析】解：A、乳酸菌是厌氧菌，其无氧呼吸可以产生乳酸，因此牛奶酸奶，A正确；
B、参与腐乳制作的微生物主要是毛霉，B错误；
C、酵母菌无氧呼吸可以产生酒精，因此纤维废料燃料乙醇，C正确；
D、酵母菌无氧呼吸可以产生酒精，因此水果果酒，D正确。
故选：B。
1、参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型．果酒制作的原理：
（1）在有氧条件下，反应式如下：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量；
（2）在无氧条件下，反应式如下：C6H12O62CO2+2C2H5OH+能量．
2、参与腐乳制作的微生物主要是毛霉，其新陈代谢类型是异养需氧型．腐乳制作的原理：毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸．
3、泡菜的制作原理：泡菜的制作离不开乳酸菌．在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸．
本题考查果酒和果醋的制作、腐乳的制作、泡菜的制作，对于此类试题，需要考生注意的细节较多，如实验的原理、实验采用的方法、实验现象及结论等，需要考生在平时的学习过程中注意积累。
6.下列关于微生物发酵过程的说法，正确的是（ ）
A. 菌种选育是发酵的中心阶段
B. 只要不断地向发酵罐中通入液体培养基，就能保证发酵的正常进行
C. 在发酵过程中，要严格控制温度、PH、溶氧、通气量与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢产物的形成
D. 在谷氨酸发酵过程中，当PH呈酸性时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸
【答案】C
【解析】解：A、发酵过程是发酵的中心阶段，A错误；
B、发酵过程中应随时检测培养液中的细菌数目、产物浓度等，同时还需要对发酵过程中的一些条件进行控制才能保证发酵的正常进行，故并不是只要不断地向发酵罐中通入液体培养基，就能保证发酵的正常进行，B错误；
C、在发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢产物的形成，C正确；
D、在谷氨酸发酵的过程中，当pH呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当溶氧不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸，D错误。
故选：C。
发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。
本题考查发酵工程的相关知识，要求考生识记发酵工程的概念和过程，意在考查学生通过比较、分析与综合等方法解释生物学问题，做出推理和判断的能力。
二、填空题
7.如图是工业上以废纸为原料利用微生物生产乙醇的基本工作流程，请据图回答相关问题：
（1）②中获得的酶是________。若从土壤中分离产生这种酶的微生物，所需要的培养基为________（填“选择”或“鉴别”）培养基，该培养基中的碳源为________。
（2）在生产糖液的过程中，为了使酶能够被反复利用，可采用________技术。固定化柱中填充的石英砂通过吸附的方式将酶固定化，在对酶固定化时一般不采用包埋法的原因是________。
（3）在纤维素糖化过程中，利用固定化酶技术获得葡萄糖液与直接使用酶相比，优点是________。
（4）发酵阶段需要的菌种是________，在产生酒精时除温度外还要控制的必要条件是________。
【答案】（1）纤维素酶；选择；纤维素
（2）固定化酶（固定化细胞）；体积小的酶容易从包埋材料中漏出
（3）酶既能与反应物接触，又能与产物分离、固定在载体上的酶还可以被反复利用
（4）酵母菌；无氧（密闭、密封）
【解析】
【分析】
本题考查分解纤维素的微生物的分离、固定化酶的应用及酒精发酵的相关知识，要求学生在掌握原理的基础上熟悉操作过程。
【解析】
（1）用植物秸秆生产酒精是利用微生物进行发酵的过程，植物秸秆中的有机物主要是纤维素，需要纤维素酶才能将其水解成葡萄糖；若从土壤中分离产生这种酶的微生物，所用的培养基为选择培养基，利用的碳源为纤维素；
（2）在生产葡萄糖的过程中，采用固定化酶技术，可使酶能够被反复利用；因为体积小的酶，容易从包埋的材料中漏出，故一般采用物理吸附法和化学结合法；
（3）由于固定化酶能与产物分离，因此提高了产物的纯度；同时，固定化酶能够重复利用，因此提高了酶的利用率；
（4）发酵阶段需要的菌种是酵母菌，生产酒精时要控制的必要条件是温度、无氧(密封、密闭)。
故答案为：
（1）纤维素酶；选择；纤维素
（2）固定化酶（固定化细胞）；体积小的酶容易从包埋材料中漏出
（3）酶既能与反应物接触，又能与产物分离、固定在载体上的酶还可以被反复利用
（4）酵母菌；无氧（密闭、密封）
相关试卷
高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用优秀复习练习题： 这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用优秀复习练习题，文件包含同步讲义高中生物人教版2019选修第三册--13《发酵工程及其应用》讲义学生版docx、同步讲义高中生物人教版2019选修第三册--13《发酵工程及其应用》讲义教师版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共22页， 欢迎下载使用。
生物选择性必修3第3节 发酵工程及其应用精品课堂检测： 这是一份生物选择性必修3第3节 发酵工程及其应用精品课堂检测，文件包含人教版选择性必修三高中生物同步精品讲义13发酵工程及其应用原卷版doc、人教版选择性必修三高中生物同步精品讲义13发酵工程及其应用教师版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共24页， 欢迎下载使用。
高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1章 发酵工程第3节 发酵工程及其应用优秀同步训练题： 这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1章 发酵工程第3节 发酵工程及其应用优秀同步训练题，文件包含13发酵工程及其应用作业人教版2019选择性必修3-高二生物解析版docx、13发酵工程及其应用作业人教版2019选择性必修3-高二生物原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共14页， 欢迎下载使用。
