浙科版高考生物一轮复习作业53传统发酵技术及发酵工程含答案

这是一份浙科版高考生物一轮复习作业53传统发酵技术及发酵工程含答案，共12页。试卷主要包含了猕猴桃酒制作的步骤如图所示等内容，欢迎下载使用。
1.下列能缩短菌种在发酵罐中发酵时间的做法是( )
A.选育出耐高温菌种
B.多次扩大培养增大接种量
C.减小菌种发生自发突变的概率
D.提高发酵温度
2.(2023浙江金华十校模拟)某同学设计了一份在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验方案。关于该方案的部分叙述,正确的是( )
A.将玻璃瓶用酒精消毒后,装满葡萄汁
B.乙醇发酵期间,保持瓶盖紧闭以免空气和杂菌进入
C.醋酸发酵期间,可将发酵瓶移至相对更温暖的地方
D.醋酸发酵一段时间后,加入少量干酵母进行乙醇发酵
3.下列关于发酵工程基本环节的叙述,错误的是( )
A.发酵工程的主要环节包括选育菌种、扩大培养、灭菌和配制培养基、接种、发酵罐内发酵、分离提纯
B.扩大培养是发酵工程的中心环节
C.性状优良的菌种可以通过基因工程育种或诱变育种获得
D.对于获得的产品菌种,可以采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥
4.(2023浙江杭州二模)猕猴桃酒制作的步骤如图所示。下列分析错误的是( )
A.步骤②中先对猕猴桃冲洗,再除去枝梗
B.要体现当地传统发酵风味,步骤⑤要加入混菌液
C.发酵过程中给发酵罐施以负压,乙醇的产量会降低
D.将装有猕猴桃酒、瓶盖有小孔的干净矿泉水瓶,放在温暖处一天后可闻到果醋
5.下图甲是果酒和果醋发酵的装置图,图乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。下列有关叙述正确的是( )
甲
乙
A.甲装置可先用于果醋的制作,后用于果酒的制作
B.果酒制作时甲装置的吸管长臂插入水中可阻止氧气进入
C.在果醋制作过程中,醋酸菌体内可发生图乙的③④过程
D.果酒和果醋发酵是否结束,都可通过观察吸管长臂排出气泡的速度进行判断
6.(2023浙江名校协作体二模)下列关于微生物培养和发酵工程的相关叙述,正确的是( )
A.减少菌种的传代次数能减小菌种发生自发突变的概率
B.在液体培养基中培养细菌时,一定要通入无菌空气
C.监控发酵过程的营养供给、氧气、温度、pH等是发酵工程的前提条件
D.将单菌落接种到培养基上形成的菌落均是由一个细胞分裂形成的细胞集团
7.(2023浙江精诚联盟一模)青霉素具有高效、低毒的特点,是人类发现的第一种抗生素,也是目前全球销量最高的抗生素,可利用现代生物发酵技术进行规模化生产。下列叙述错误的是( )
A.青霉素的发酵生产多采用好氧、液体深层培养的方式进行
B.培养基的原料选择时,来源充足且廉价即可用于大规模发酵生产
C.可通过诱变、转基因、原生质体融合等方法培育高产菌种
D.可通过吸附、萃取等方法分离目标产物青霉素
8.(2023浙江绍兴一模)绍兴是黄酒之乡,“麦曲酶长,酵米复芳;白梅酒酿,伴淋寒香;压滤琼浆,煎煮陈藏”是对绍兴黄酒精致复杂酿造工艺的描述。在黄酒的主发酵过程中,“开耙”(搅拌)是极为关键的一步。下列相关叙述错误的是( )
A.接种麦曲有利于淀粉的糖化,有利于“酒酿”菌种发酵
B.煎煮的目的是除去发酵产品中的杂菌,利于酵母菌繁殖
C.“陈藏”有利于黄酒中醇与酸发生酯化反应,使酒更加芳香
D.发酵过程中“开耙”可适当提供O2,调节pH,活化酵母菌
(2024浙南名校联盟第一次联考)阅读下列材料,回答第9、10题。
某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是:先从土壤中筛选出纤维素分解菌,并接种在已粉碎的作物秸秆堆中培养一段时间,再用清水淋洗秸秆堆,在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌,进行乙醇发酵。部分实验流程如图所示。
9.关于从土壤中筛选纤维素分解菌的实验,下列叙述错误的是( )
A.可选择在木材厂周围采集土样
B.需配制以纤维素为唯一碳源的选择培养基
C.对培养基进行高压蒸汽灭菌前应排尽锅内冷空气
D.采用涂布法将目标菌种接种到斜面培养基中保存
10.关于酵母菌的乙醇发酵的实验,下列叙述正确的是( )
A.该淋洗液可作为培养酵母菌的天然培养基
B.乙醇发酵过程中需始终拧紧瓶盖以防止杂菌污染
C.乙醇发酵过程中丙酮酸被[H]直接还原为乙醇
D.发酵液中的乙醇可用溴麝香草酚蓝溶液检测
B组 素能培优
11.(2023浙江杭州二模)酵母菌是我们在生活中发面、酿酒时常用的微生物,也可利用基因工程技术改造酵母菌而生产大量的人胰岛素,减轻糖尿病患者经济负担。回答下列问题。
(1)为了培养酵母菌,培养基的配方是:选择去皮马铃薯丝20 g, 2 g,琼脂2 g,水100 mL。经加热溶化后,分装,放入高压灭菌锅灭菌后,制成固体和 培养基。
(2)用稀释涂布平板法接种时,先用 对酵母菌菌液进行一定浓度的稀释,涂布前,手持涂布器的部位要高于火焰,以免 沿器具流下,烧伤手指。
(3)要计算酵母菌的繁殖速度,可用显微镜计数法测定:滴加酵母菌悬液时,一方面要避免菌液滴到盖玻片上,另一方面要注意 ,以免影响计数结果;16个中方格的血细胞计数板在显微镜下可采用 点取样进行计数。发酵食品的不同风味是由多种因素造成的,传统酿造不仅仅需要酵母菌,还要有其他菌种,原因是在发酵过程中 不同,它们所发挥的作用就不同。
(4)与大肠杆菌相比,酵母菌作为生产人胰岛素受体的优点有 ;对含有人胰岛素目的基因的酵母菌PCR扩增时要加入2 U/μLTaqDNA聚合酶,其中“U”是 单位;缓冲液中加入少许 作为电泳指示剂;检测人胰岛素基因及其表达产物功效可从DNA、RNA、胰岛素和 四个方面来进行。
12.(2023浙江绍兴一模)某厂发酵使用的谷氨酸棒状杆菌已经出现了明显的“退化”,呈现长势差、发酵效价不高、质量不好等现象,研究人员利用保存的菌种,通过激光照射谷氨酸棒状杆菌原生质体选育出了高产、优质的谷氨酸棒状杆菌菌种。回答下列问题。
(1)制备谷氨酸棒状杆菌原生质体时,常用酶解法去壁。酶解后,用较高渗透压缓冲液经过多次洗涤离心获得原生质体,多次洗涤的目的是 。谷氨酸棒状杆菌原生质体经过激光照射后,接种于培养基上再生出细胞壁,用涂布器将 后的菌液涂布接种到高糖、高谷氨酸的固体培养基上,形成单菌落后再进行鉴定和扩大培养。
(2)选育出的高产优质菌种一般接种在斜面培养基上保存,在低温、干燥等条件下通过减少菌种的 次数来减少菌种发生自发突变的概率,开展工业发酵时,将保存的菌种
后再扩大培养,最后接种于培养基中,初期调节培养基C/N为4∶1有利于 ,后期调整C/N为3∶1以获得大量谷氨酸产物。
(3)与利用糖蜜相比,用大米、小麦作为谷氨酸发酵的原料需要增加 的过程,从生产发酵罐底部通入高温蒸汽,一方面可以使淀粉等受热吸水从细胞壁中释放出来,另一方面也可以起到 的作用。
(4)生物素是脂肪酸合成的必需物质,发酵使用的谷氨酸棒状杆菌常为生物素缺陷型菌株,可以减少组成细胞膜的 分子的合成,有利于 ,从而降低谷氨酸合成的负反馈作用。
13.(2023浙江宁波模拟)某科学家以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液,含较多蔗糖)等材料为原料培育一种嗜盐单胞菌,在实验室发酵生产PHA(聚羟基脂肪酸酯)等新型高附加值可降解材料。工艺装置如图。
回答下列问题。
(1)人工选育嗜盐单胞菌。可利用杂交育种、 育种、 育种、原生质体融合等方法选育菌种。其中,原生质体融合前需要制备原生质体,制备时一般将其放在 的环境中,防止原生质体破裂。
(2)进一步筛选优良嗜盐单胞菌。可在液体培养基中将蔗糖作为 ,并不断提高其浓度,经多次传代培养获得目标菌株。培养过程中定期取样并用 进行计数,评估菌株增殖状况。
(3)菌种保藏。选育出具有良好性状的生产菌种后需要对微生物菌种进行保藏,保藏宜采用低温、 、 、缺乏营养、添加保护剂等方法,使微生物处于代谢不活泼、生长受抑制的环境中。
(4)在正式发酵前还需要对活化的菌种进行 培养。图中的“其他营养物质”包含下列哪几项? 。
A.水
B.氮源
C.碳源
D.维生素
基于菌株嗜盐、耐酸碱能力强等特性,研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统,其培养基盐浓度为60 g/L,pH为10,菌株可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是 。
(5)该菌株还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)生产PHA,说明其能分泌 酶和PHA合成相关的酶。要回收和纯化这些酶,可先通过 去除大的固体颗粒和微生物细胞,再获得发酵产物。为了尽可能高效、快速地回收发酵产物,可采用特异性溶菌酶溶解 ,便于发酵代谢产物的释放。
14.(2023浙江金华一模改编)我国餐厨垃圾占城市生活垃圾比重的37%~62%,垃圾废液中富含淀粉、蛋白质、脂类等有机物,丢弃处理是一种资源的浪费,而且处理不当还会滋生病原菌,污染环境。研究人员采集废弃垃圾液,通过生物工程技术分离出了能高效降解淀粉、蛋白质、脂肪等成分的菌种,并将其制成复合微生物菌剂,实现了垃圾无害化处理和资源化的高效利用。回答下列问题。
(1)菌种的选育。按照如图流程分别分离获得高效分解淀粉、蛋白质、脂肪的菌种。
①采集废弃垃圾液作为分离样本,给我们提供的取样思路是 ,土样采集后进行富集培养,目的是 。
②完成梯度稀释后,菌种接种到平板上的过程需要使用的工具为 ,与普通营养物质不同,厨余垃圾多来自烹饪余留,因此在分离培养基中宜提高 含量,配制成 (功能)培养基,更能实现菌株的分离。纯化培养采用的接种方法是 。
(2)厨余垃圾处理的混菌发酵。用上述方法分别选育出高效分解淀粉、蛋白质和脂肪的菌种后,将三类菌按照一定的比例制成复合微生物菌剂,再将菌剂与经过预处理的厨余垃圾混合发酵。
①发酵过程中影响垃圾分解效率的因素除温度、pH、溶解氧等环境因素外,还有 (至少列举2项)。
②发酵过程不仅能将垃圾无害化,同时还能通过 技术从发酵液中分离获得丰富的单细胞蛋白,实现垃圾的资源化。
③收集微生物处理后的厨余垃圾残渣,经晾晒干后制成饲料,可实现 ,提高能量利用率。
答案：
1.B 将菌种扩大培养才能满足大规模生产的需要。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扩大培养,让它们达到一定数量再进行接种,这样可以缩短菌种在发酵罐中发酵的时间。
2.C 葡萄汁不能装满发酵瓶,要留有1/2的空间,使酵母菌进行需氧呼吸,大量繁殖,同时避免发酵液溢出,A项错误;乙醇发酵过程中除了产生酒精,还会产生二氧化碳,因此乙醇发酵期间,要根据发酵进程适时拧松瓶盖放气,B项错误;醋酸发酵温度较乙醇发酵温度高,醋酸发酵期间,可将发酵瓶移至相对更温暖的地方,C项正确;乙醇发酵在前,醋酸发酵在后,进行醋酸发酵后,不能再进行乙醇发酵,D项错误。
3.B 发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节,B项错误。
4.C 步骤②中先对猕猴桃进行冲洗,再除去枝梗,避免先除去枝梗造成猕猴桃破损引起污染,A项正确;步骤⑤是加入菌液,要体现当地传统发酵风味,步骤⑤要加入混菌液,B项正确;乙醇是酵母菌厌氧呼吸的产物,发酵过程中给发酵罐施以负压,乙醇的产量会增加,C项错误;将装有猕猴桃酒、瓶盖有小孔的干净矿泉水瓶,放在温暖处一天后可闻到果醋,因在有氧条件下,醋酸菌发酵产生醋酸,D项正确。
5.B 因为醋酸菌可利用乙醇产生醋酸,但酵母菌不能利用醋酸产生乙醇,故甲装置可先用于果酒的制作,后用于果醋的制作,A项错误;果酒制作利用酵母菌的厌氧呼吸,甲装置的吸管长臂插入水中可阻止氧气进入,也可排出二氧化碳,维持瓶内外压力,B项正确;醋酸菌在有氧条件下可将乙醇转化为醋酸,因此可发生图乙过程④,C项错误;果酒发酵是否结束,可通过观察吸管长臂排出气泡的速度判断,当不再有气体排出时发酵结束,果醋发酵是在有氧条件下进行的,不能通过观察吸管长臂排出气泡的速度判断发酵是否结束,D项错误。
6.A 减少菌种的传代次数可减少菌种发生自发突变的概率,防止菌种退化,有利于保持菌种的优良性状,A项正确;是否往培养基通入无菌空气要看培养的微生物是否为好氧菌,例如培养乳酸菌就无需通入无菌空气,B项错误;发酵过程中要严格控制营养供给、温度、pH、溶氧量、通气量与转速等发酵条件,这是发酵工程的中心环节,C项错误;将单菌落接种到培养基上形成的菌落可能是由一个细胞分裂形成的细胞集团,也可能是多个细胞分裂形成的,D项错误。
7.B 青霉菌属于好氧型真菌,进行青霉素发酵生产多采用好氧、液体深层培养的方式进行,A项正确;培养基的原料选择时应考虑是否适合微生物的生长、来源是否充足等,满足微生物的生长至关重要,B项错误;可通过诱变、转基因、原生质体融合等方法培育高产菌种,以提高青霉素的产量,C项正确;分离青霉素的方法有多种,包括吸附、萃取、离子交换、沉淀等,D项正确。
8.B 淀粉属于生物大分子物质,淀粉糖化为小分子糖有利于发酵过程中酵母菌对糖类的利用,A项正确;煎煮是进行消毒,目的是除去发酵产品中的酵母菌等微生物,利于储藏,B项错误;“陈藏”是将榨出的酒放入罐内存放,此过程有利于黄酒中醇与酸发生酯化反应,使酒更加芳香,C项正确;“开耙”(搅拌)是为了让酵母菌进行需氧呼吸,增加酵母菌的数量,有利于活化酵母菌,D项正确。
9.D 选择目标菌,应在富含该菌的环境中选择,木材中富含纤维素,木材厂周围土样含有较多的纤维素分解菌,A项正确;根据目标微生物的生长需求,配制以纤维素为唯一碳源的选择培养基,可选择出纤维素分解菌,B项正确;使用高压蒸汽灭菌锅时,最关键的是将锅内空气排尽,如锅内有空气,则气压针所指的压强不是饱和蒸汽产生的压强,相同的压强,混有空气的蒸汽其温度低于饱和蒸汽所产生的温度,因此完全排除锅内空气使锅内全部是水蒸气,灭菌才能彻底,C项正确;一般接种到斜面培养基用划线法,D项错误。
10.A 该淋洗液是通过清水淋洗经过纤维素分解菌处理过的秸秆堆获得的,含有葡萄糖等物质,可作为培养酵母菌的天然培养基,A项正确;乙醇发酵过程有气体产生,需要定期排气,B项错误;乙醇发酵过程中,丙酮酸在酶的作用下先脱去二氧化碳生成乙醛,乙醛再被[H]还原成乙醇,C项错误;溴麝香草酚蓝溶液用于检测二氧化碳,乙醇可用酸性的重铬酸钾检测,D项错误。
11.答案 (1)蔗糖 斜面 (2)无菌水 酒精 (3)防止产生气泡 四 分泌酶 (4)表达的产物更接近人的胰岛素,后期加工更少而且操作简单 酶活力 溴酚蓝 注射到人体内具有降血糖作用并且没有副作用
解析 (1)为了培养酵母菌,必须预先准备好酵母菌培养基,培养基的配方:去皮马铃薯丝(或小块)20 g,蔗糖2 g,琼脂1.5~2 g,水100 mL(自然pH)。材料经加热溶化后,分装,放入高压灭菌锅灭菌后,制成固体和斜面培养基。
(2)用稀释涂布平板法接种时,通常需要先用无菌水对酵母菌菌液进行一定浓度的稀释,涂布前,手持涂布器的部位要高于火焰,以免酒精沿器具流下,烧伤手指。
(3)滴加菌液时,一方面要避免菌液滴到盖玻片上,另一方面要注意防止产生气泡,以免影响计数结果。16个中方格的血细胞计数板在显微镜下可采用四点取样进行计数。在发酵过程中分泌酶不同,它们所发挥的作用就不同,因此传统酿造不仅仅需要酵母菌,还要有其他菌种。
(4)与大肠杆菌比较,用酵母菌作为生产人胰岛素的受体,表达的产物更接近人的胰岛素,后期加工更少而且操作简单。对含有人胰岛素目的基因的酵母菌PCR扩增时要加入2 U/μLTaqDNA聚合酶,其中“U”是酶活力单位。缓冲液中加入少许溴酚蓝作为电泳指示剂。检测人胰岛素基因及其表达产物功效可从DNA、RNA、胰岛素和注射到人体内具有降血糖作用并且没有副作用四个方面来进行。
12.答案 (1)洗去酶液,防止其对原生质体造成破坏 稀释 (2)传代 活化 菌体大量繁殖 (3)将淀粉分解成小分子糖 灭菌
(4)磷脂 增大细胞膜通透性,使谷氨酸能及时排出胞外
解析 (1)制备谷氨酸棒状杆菌原生质体时,常用酶解法去壁。酶解后,用较高渗透压缓冲液经过多次洗涤离心获得原生质体,多次洗涤的目的是洗去酶液,避免酶液对原生质体造成破坏。谷氨酸棒状杆菌原生质体经过激光照射后,接种于培养基上再生出细胞壁,用涂布器将稀释后的菌液涂布接种到高糖、高谷氨酸的固体培养基上,这样可以形成单菌落便于鉴定,然后再选择菌落进行扩大培养。
(2)选育出的高产优质菌种一般接种在斜面培养基上保存,在低温、干燥等条件下通过减少菌种的传代次数来减少菌种发生自发突变的概率,因为在DNA复制过程中发生基因突变的概率高,而菌种传代次数增多意味着DNA复制次数增加。开展工业发酵时,将保存的菌种活化后再扩大培养,这样可以提高菌种的代谢速率,最后接种于培养基中,初期调节培养基的C/N为4∶1,这样有利于菌体大量繁殖,后期调整C/N为3∶1,该条件下有利于谷氨酸大量产生。
(3)与利用糖蜜相比,用大米、小麦作为谷氨酸发酵的原料需要增加将淀粉分解成小分子糖的过程,这是因为谷氨酸棒状杆菌不能直接利用多糖。从生产发酵罐底部通入高温蒸汽,一方面可以使淀粉等受热吸水从细胞壁中释放出来,另一方面也利用了蒸汽灭菌的原理,这样可以避免杂菌污染。
(4)生物素是脂肪酸合成的必需物质,发酵使用的谷氨酸棒状杆菌常为生物素缺陷型菌株,这样脂质的合成减少,即可以减少组成细胞膜的磷脂分子的合成,这样可增大细胞膜通透性,有利于谷氨酸及时排出细胞外,从而降低谷氨酸合成的负反馈作用,增加了谷氨酸的产量。
13.答案 (1)诱变 基因工程 高渗透压 (2)碳源 稀释涂布平板法 (3)干燥 缺氧 (4)扩大 ABCD 培养基是高盐浓度的液体环境,杂菌会由于渗透失水而死亡 (5)蛋白酶、淀粉酶、脂肪 离心或过滤 微生物细胞壁
解析 (1)若人工选育嗜盐单胞菌,可利用杂交育种、诱变育种、基因工程育种、原生质体融合等方法选育菌种。嗜盐单胞菌能在高渗透压环境中生长,故可将其放在高渗透压的环境中,防止原生质体破裂。
(2)蔗糖含有碳元素,故可在液体培养基中将蔗糖作为碳源;接种的方法有平板划线法和稀释涂布平板法,稀释涂布平板法可用于计数。
(3)选育出具有良好性状的生产菌种后需要对微生物菌种进行保藏,应将微生物置于代谢不活泼、生长受抑制的环境中保藏,保藏宜采用低温、干燥、缺氧、缺乏营养、添加保护剂等方法。
(4)在正式发酵前还需要对活化的菌种进行扩大培养,一般培养基中都含有的营养物质是水、氮源、碳源、无机盐、维生素。由于培养基是高盐浓度的液体环境,杂菌会由于渗透失水而死亡,故该系统不需要灭菌。
(5)该菌株能分解蛋白质、淀粉、油脂,可推测其含有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶,要回收和纯化这些酶,要先通过离心或过滤去除大的固体颗粒和微生物细胞,再获得发酵产物。由于嗜盐单胞菌有细胞壁,故可采用特异性溶菌酶溶解其细胞壁,便于发酵代谢产物的释放。
14.答案 (1)①从菌种生存环境中取样 对目标菌种扩增,提高其所占比例,有利于分离获得菌种 ②移液器和涂布器 氯化钠
选择 平板划线法 (2)①菌种类型、菌种的配比、菌液浓度、垃圾种类、垃圾浓度等 ②沉淀、过滤、离心 ③物质和能量的多级利用
解析 (1)①图中采集废弃垃圾液作为分离样本,给我们提供的取样思路是:从菌种生存环境中取样容易得到相应菌种;为了实现对目标菌种扩增,提高其所占比例,有利于分离获得菌种,因此土样采集后可进行富集培养。
②完成梯度稀释后,菌种接种到平板上的过程需要使用的工具为移液器和涂布器;由于厨余垃圾多来自烹饪余留,因此在分离培养基中宜提高氯化钠含量,配制成选择培养基,更能实现菌株的分离。纯化培养常用的接种方法是平板划线法。
(2)①影响发酵过程中垃圾分解效率的因素除温度、pH、溶解氧等环境因素外,还有菌种类型、菌种的配比、菌液浓度、垃圾种类、垃圾浓度等因素。
②发酵过程可通过沉淀、过滤、离心技术从发酵液分离获得丰富的单细胞蛋白,实现垃圾的资源化。
③经微生物处理后的厨余垃圾残渣,经晾晒干后制成饲料,可实现物质和能量的多级利用,提高能量利用率。