高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用当堂检测题

第3节　发酵工程及其应用

必备知识基础练

1.下列关于发酵工程的菌种的叙述,错误的是(　　)

A.发酵工程的菌种可以从自然界中筛选出来

B.发酵工程可以利用原材料中含有的菌种

C.发酵工程的菌种可以来自基因工程

D.发酵工程的菌种可以来自诱变育种

2.下列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、密闭环境下进行的

3.(2021山东泰安一中高二月考)下列对发酵工程内容的叙述,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.用诱变育种、细胞工程、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

C.根据工程菌所需的营养精确地配制出培养基并进行严格的消毒处理

D.人工控制微生物代谢的唯一措施是控制生产过程中的各种条件

4.某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒发酵过程的研究。下列叙述正确的是 (　　)

A.为加快发酵速度,应使发酵液保持35 ℃的恒温

B.给发酵罐适时排气,后期可缩短排气间隔时间

C.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

D.若定期对培养液中酵母菌进行计数,只能采用稀释涂布平板法

5.为了改善食品品质和色、香、味及防腐与加工工艺的需要,人们在食品中加入一些化学合成物质或天然物质,这类物质被称为食品添加剂。下列有关叙述错误的是              (　　)

A.许多食品添加剂可以通过发酵工程生产,如柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得

B.食品工业中,常用的着色剂有β-胡萝卜素、红曲黄色素等

C.食品工业中,用来延长食品保质期的乳酸链球菌素、溶菌酶可通过发酵工程生产

D.食品添加剂不能增加食品的营养

6.就当前的技术手段来说,利用基因工程培育的“工程菌”进行发酵,生产的产品有 (　　)

①石油　②生长激素释放抑制激素　③紫杉醇　④磷脂　⑤味精　⑥重组乙肝疫苗

A.③⑥ B.②⑥ C.①④ D.②⑤

7.(2022湖南百所学校大联考)下列有关发酵工程的叙述,错误的是(　　)

A.可以通过设置生长条件选育优良的目的菌种

B.菌种扩大培养过程一般使用液体培养基

C.所有发酵过程中使用的菌种都是单一菌种

D.发酵过程中,要随时对培养液中的微生物数量及产品浓度等进行检测

8.(2021天津三中高二期中)下列关于微生物发酵过程的叙述,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、溶解氧、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

9.(2021北京高二月考)下列有关谷氨酸发酵罐的监测装置的作用及目的的叙述,不正确的是(　　)

A.检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等

B.监控pH并及时添加碱性物质或氨水以提高产量

C.监控溶氧量、温度、通气量和转速等条件,以免影响其代谢途径和产量

D.此过程需要控制无氧和恒温条件以利于谷氨酸棒状杆菌和谷氨酸的生成

10.(2022广东高州长坡中学高二月考)发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节,下列哪项不是发酵过程中要完成的?(　　)

A.随时取样检测培养液中的微生物数量、产物浓度

B.不断添加菌种

C.及时添加必需的营养组分

D.严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件

11.(2021山东德州夏津一中高二月考)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

12.(2022福建厦门启悟中学高二月考)下列对发酵工程及其应用的叙述,不正确的是(　　)

A.利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物农药可以促进植物生长

B.用单细胞蛋白制成的微生物饲料,可通过发酵工程从微生物细胞中提取

C.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身

D.啤酒的工业化生产过程中,酒精的产生积累主要在主发酵阶段完成

13.现代工业生产中往往采用规范的流程进行发酵生产以提高生产效率,下图是发酵工程生产产品的流程图。据图回答下列问题。

(1)在啤酒生产中,使用①改造的啤酒酵母,可以加速发酵过程,缩短生产周期,①是　　　　　　　　;高产青霉素菌种是通过②培育的,②是　　　　　　　　;③是细胞工程。 

(2)④表示　　　　,⑤表示　　　　。 

(3)整个过程的中心阶段是发酵,在此阶段需要随时取样、检测等,以了解发酵进程,还要及时添加　　　　　　　　　　　　,同时严格控制　　　　　　　　　　　　　。

(4)若发酵所得产品是单细胞蛋白,则⑥往往采用　　　　　　　　的方法进行提取。 

关键能力提升练

14.(多选)下列关于青霉素生产的叙述,正确的是(　　)

A.用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可选育高产菌种

B.青霉素是青霉菌生长过程中产生抑制其他微生物生长的代谢物

C.发酵罐接种后必须进行灭菌处理

D.青霉菌生长达到稳定时,活菌数不再增加,青霉菌产量下降

15.(多选)(2021山东泰安高二期中)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豆为主要原料,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

16.(2021北京四中高二期中)阅读以下材料,回答相关问题。

我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的,其工业化生产流程如下图所示。

其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。主发酵结束后,发酵液还不适合饮用,要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵,这样才能形成澄清、成熟的啤酒。发酵条件随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异。

(1)发酵工程一般包括菌种的选育,　　　　　　,培养基的配制、灭菌,接种,发酵,产品的分离、提纯等方面。啤酒酵母的新陈代谢类型是　　　　　。 

(2)在酿酒过程中常加入　　　　　(填某种植物激素)以缩短大麦发芽的时间,从而减少有机物的消耗。焙烤阶段应注意控制温度,不能使　　　　　　　失活。 

(3)发酵阶段的底物是　　　　　,发酵液和发酵设备都必须经过严格的　　　　　处理。 

(4)请写出一条啤酒的发酵生产过程中,可以使啤酒的产量和质量得到明显提高的工程手段:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)请写出一条发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等领域得到广泛应用的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

第3节　发酵工程及其应用

1.B　解析 发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种,一旦有杂菌污染,可能导致产量大大下降,因此,培养基和发酵设备都必须经过严格灭菌。故发酵工程的菌种不可以利用原材料中含有的菌种。发酵工程的优良性状的菌种可以从自然界中筛选出来,也可以通过诱变育种和基因工程育种获得。

2.C　解析 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制成的,A项正确;酵母菌的大量繁殖在啤酒发酵主发酵阶段,B项正确;啤酒生产的主发酵阶段酵母菌主要进行无氧呼吸,将糖类分解产生酒精,C项错误;为了防止酒精形成乙醛和乙酸,啤酒生产的后发酵阶段要在低温、密闭环境下进行,D项正确。

3.B　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,A项错误;用诱变育种、细胞工程、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项正确;根据工程菌所需的营养精确地配制出培养基并进行严格的灭菌处理,C项错误;人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件等,D项错误。

4.C　解析 酵母菌发酵的适宜温度为18~30 ℃,A项错误;在发酵过程中需要给发酵罐适时排气,随着发酵过程的进行,产生的二氧化碳越来越少,后期可延长排气间隔时间,B项错误;葡萄酒发酵的原料是糖类,因此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,C项正确;若定期对培养液中酵母菌进行计数,除采用稀释涂布平板法,还可以采用显微镜直接计数法,D项错误。

5.D　解析 食品添加剂不仅可以增加食品的营养,改善食品的口味、色泽和品质,有时还可以延长食品的保存期。许多食品添加剂都能通过发酵工程生产,如柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得,A项正确,D项错误。β-胡萝卜素、红曲黄色素等在食品工业中常用来增加食品的色泽,B项正确。食品工业中,用来延长食品保质期的乳酸链球菌素、溶菌酶可通过发酵工程生产,C项正确。

6.B　解析 石油是从地层中获得的,①不符合题意;生长激素释放抑制激素的化学本质是蛋白质,可以通过基因工程培育的“工程菌”发酵获得,②符合题意;紫杉醇是从植物组织中分离提取得到的,③不符合题意;磷脂广泛存在于各种细胞中,无需特意用“工程菌”生产,④不符合题意;味精的主要成分是谷氨酸钠,谷氨酸可以通过谷氨酸棒状杆菌发酵获得,⑤不符合题意;重组乙肝疫苗的化学本质是蛋白质,可以通过基因工程培育的“工程菌”发酵获得,⑥符合题意。

7.C　解析 符合生产要求的菌种可以通过设置生长条件选择出来,从而抑制不符合条件的菌种的生长,然后从符合条件的菌种中选择出目的菌种,A项正确;菌种扩大培养过程一般使用液体培养基,这样可以让菌体和培养液充分接触,便于菌体的大量繁殖,B项正确;发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种,C项错误;发酵过程中,要随时对培养液中的微生物数量及产品浓度等进行检测,以便确定合适的加料和出料的速度以及发酵条件的控制,D项正确。

8.C　解析 发酵工程的内容包括菌种选育,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,其中发酵过程是发酵的中心阶段,A项错误;发酵过程中应随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,同时应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,B项错误;微生物发酵过程中要严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件,因为环境条件的变化不仅会影响菌种的生长繁殖,而且会影响代谢产物的形成,C项正确;谷氨酸棒状杆菌是一种异养兼性厌氧细菌,在谷氨酸发酵的过程中,当pH呈酸性时,谷氨酸棒状杆菌容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺;当溶解氧不足时,生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸,D项错误。

9.D　解析 发酵罐的监测装置,可以方便检测培养液中的细菌数目、产物浓度、代谢产物类型等,以了解发酵进程,A项正确;在谷氨酸发酵过程中,随着谷氨酸的不断生成,发酵液的pH不断减小,对谷氨酸的生成产生抑制,为了维持发酵的最佳条件,要监控pH并及时添加碱性物质或氨水以维持pH稳定,提高谷氨酸的产量,B项正确;谷氨酸发酵过程需要严格控制温度、pH、溶氧量、通气量等,以免影响其代谢途径和产量,例如溶氧量不足,生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸,C项正确;谷氨酸棒状杆菌是一种异养兼性厌氧细菌,扩大培养应在有氧条件下进行,有利于谷氨酸棒状杆菌的生成,在无氧条件下,谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质(如尿素、硫酸铵、氨水)合成为谷氨酸,D项错误。

10.B　解析 发酵过程中要随时取样,检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程,A项不符合题意;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项符合题意;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项不符合题意;要严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件,因为环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,还会影响发酵产物的形成,D项不符合题意。

11.A　解析 进行发酵工程生产时,排出的废弃物中可能含有危害环境的物质,A项错误。

12.B　解析 根瘤菌肥作为微生物肥料,可以通过根瘤菌的固氮作用,增加土壤中的氮肥量,促进植物生长,A项正确;单细胞蛋白即微生物菌体,不需要从微生物细胞中提取,B项错误;发酵工程的产品可以是微生物的代谢物、酶以及菌体本身,C项正确;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,主发酵结束后在低温、密闭环境下储存一段时间属于后发酵,因此酒精主要在主发酵阶段产生积累,D项正确。

13.答案 (1)基因工程　诱变育种

(2)接种　灭菌

(3)必需的营养组分　温度、pH和溶解氧等发酵条件

(4)过滤、沉淀

解析 (1)啤酒生产中,使用基因工程改造的啤酒酵母,可以加速发酵过程,缩短生产周期;高产青霉素菌种的产生是诱变育种的结果。(2)根据发酵流程可以判断④⑤分别是接种和灭菌。(3)在发酵过程中随微生物的代谢过程的进行,微生物、发酵产物的量以及发酵液的各种理化性质随时都在发生变化,因此要不断进行检测,随时向发酵液中添加必需的营养组分,同时严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件,以便得到较多的发酵产品。(4)单细胞蛋白就是指微生物菌体,往往采取过滤、沉淀的方法提取。

14.AB　解析 培育高产菌种可以采用诱变育种的方法,即用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌后进行筛选,可选育出高产菌种,A项正确;青霉素是青霉菌生长过程中产生的代谢物,能抑制其他微生物的生长,B项正确;发酵罐应该在接种前灭菌,接种后灭菌会把接种的菌株杀死,C项错误;青霉菌生长达到稳定时,活菌数不再增加,这时若适时补充营养物质,可以提高代谢物产量,D项错误。

15.AC　解析 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,主发酵结束后在低温、密闭环境下储存一段时间属于后发酵,B项错误;精酿啤酒发酵时间长、产量低、价格高,但保质期更短(在发酵工艺上,精酿啤酒发酵完成后,不进行过滤和消毒处理),D项错误。

16.答案 (1)扩大培养　异养兼性厌氧型

(2)赤霉素　淀粉酶

(3)葡萄糖　灭菌

(4)随时检查培养液中的酵母菌数量、产物浓度;及时添加必需的营养组分;严格控制发酵温度、发酵时间、pH、溶解氧、罐压和搅拌速率等发酵条件

(5)生产条件温和;原料来源丰富且价格低廉;产物专一;废弃物对环境污染小、易处理

解析 (1)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。酵母菌的新陈代谢类型为异养兼性厌氧型。(2)适宜浓度的赤霉素可以缩短大麦发芽的时间,焙烤阶段应注意控制温度,避免淀粉酶高温失活,酶的作用条件比较温和,高温会使酶失活,破坏其空间结构。(3)发酵阶段的底物是葡萄糖,发酵过程中,发酵液和发酵设备都必须经过严格的灭菌处理。(4)在啤酒的发酵生产过程中,随时检查培养液中的酵母菌数量、产物浓度;及时添加必需的营养组分;严格控制发酵温度、发酵时间、pH、溶解氧、罐压和搅拌速率等发酵条件,都可使啤酒的产量和质量得到明显提高。(5)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、废弃物对环境污染小和容易处理等特点,在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛应用。