新教材同步备课2024春高中生物第1章发酵工程第3节发酵工程及其应用课时训练新人教版选择性必修3

第3节发酵工程及其应用课时·训练基础巩固1.影响发酵工程的因素有很多,下列叙述错误的是()A.发酵工程需考虑培养基的来源和转化效率B.培养基中各营养物质的比例会影响微生物的生长C.发酵生产中,需要随时监控影响发酵过程的各种环境条件D.如果发酵产品是代谢物,可采用过滤、沉淀等方法加以分离答案:D解析:不同的发酵产品,分离和提取的方法不同。如果发酵产品是微生物细胞本身,可采用过滤、沉淀等方法加以分离;如果产品是代谢物,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。2.利用酵母菌酿酒时,从开始便持续向发酵罐内通入无菌空气,结果是()A.酵母菌大量死亡,酒精减产B.酵母菌数量不变,酒精产量不变C.酵母菌数量增多,酒精减产D.酵母菌数量增多,不产生酒精答案:D解析:酵母菌是兼性厌氧菌,有氧呼吸产生的能量多、繁殖快,无氧呼吸产生酒精。如果从开始便持续通入无菌空气,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖,不产生酒精。3.啤酒是发酵工程的主要产品。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主发酵阶段完成C.主发酵阶段酵母菌主要进行有氧呼吸D.后发酵阶段是在低温、密闭的环境下进行的答案:C解析:在啤酒生产的主发酵阶段,酵母菌主要进行无氧呼吸。4.与传统发酵技术相比,发酵工程的产品种类更加丰富,产量和质量明显提高。下列相关叙述错误的是()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.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物及菌体本身C.在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,也会影响微生物代谢物的形成D.通过发酵工程可以利用微生物生产单细胞蛋白答案:A解析:不论是发酵工程还是传统发酵技术,都可以利用微生物进行发酵,只不过传统发酵技术利用的是自然菌种。5.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。请据图回答下列问题。(1)能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的,①是;高产青霉素菌种是通过②培育的,②是。

(2)④表示,⑤表示。

(3)整个过程的中心环节是发酵罐内发酵,在此环节需要随时取样、检测等,以了解发酵进程,还要及时添加,同时严格控制等发酵条件。

(4)若发酵所得产品是单细胞蛋白,则往往采用的方法进行提取。

答案:(1)基因工程育种诱变育种(2)接种灭菌(3)必需的营养成分温度、pH和溶解氧(4)过滤、沉淀6.某种老醋生产工艺流程如下图所示。请回答下列问题。(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为酶。(2)在酒精发酵阶段需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。

(3)在乙酸发酵阶段,该种老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30d。工艺如下图所示。①发酵过程中,定期取样测定醋酸菌密度变化,趋势如下图所示。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸菌在颠倒后密度变化的特点是,由此推测,影响醋酸菌密度变化的主要环境因素是。

②乳酸含量高是该种老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中层的醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。

③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的,淘汰了部分乳酸菌种类。

答案:(1)在最适温度条件下催化能力最强(2)酵母菌(3)先快速增长后趋于稳定氧气、营养物质、pH颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动,或下)种间竞争(或竞争)解析:(1)酶的催化需要适宜的温度,在最适温度条件下酶的催化能力最强,所以在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度。(2)酵母菌是兼性厌氧微生物,发酵初期发酵罐先通气是为了让酵母菌大量繁殖,增加酵母菌的数量。(3)①由题图可知,与颠倒前相比,B层醋酸菌的密度变化是先快速增长后趋于稳定。醋酸菌是好氧细菌,颠倒后B层醋酸菌有充足的氧气、营养物质(发酵产生的乳酸)及适宜的pH,所以其密度迅速增大。②乳酸菌是厌氧细菌,所以发酵过程中,发酵缸中颠倒前的B层和颠倒后的A层醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。③不同的乳酸菌之间竞争营养物质和空间,所以它们之间是种间竞争关系。能力提升1.下列关于微生物发酵的说法,错误的是()A.腐乳制作主要利用毛霉,柠檬酸的生产主要利用黑曲霉B.泡菜和果酒发酵均需无氧条件,啤酒发酵需控制在28℃左右C.发酵得到的微生物菌体(单细胞蛋白)可作为牲畜饲料D.一种真菌通过发酵产生的井冈霉素可以用来防治水稻纹枯病答案:D解析:井冈霉素是由一种放线菌产生的。2.利用农作物秸秆等纤维质原料生产的乙醇,经加工可制成燃料乙醇,从而减少了对石油资源的依赖。下图为生产燃料乙醇的简要流程图,据图分析,下列叙述错误的是()A.要得到微生物A,最好选择富含纤维素的土壤采集土样B.图中②过程常用的微生物B是酵母菌C.微生物A和微生物B可利用的碳源相同D.可用纤维素酶制剂代替微生物A起作用答案:C解析:微生物A所用碳源为纤维素,微生物B所用碳源为纤维素降解物。3.图1为谷氨酸发酵装置示意图,图2为谷氨酸产生机理图。据图分析,下列有关谷氨酸发酵的叙述,正确的是()图1图2A.菌体是异养厌氧微生物B.培养基属于化学成分已知的液体培养基C.谷氨酸的形成与搅拌速度无关D.提高产物产量的关键是改变菌体膜的通透性答案:D解析:由发酵罐结构示意图可知,发酵过程需要搅拌,需要通入无菌空气,说明菌体是异养需氧微生物。该发酵过程用的是液体培养基,但化学成分并非全部已知。搅拌速度影响溶氧量,进而影响氨基酸的形成。谷氨酸在细胞内积累会抑制谷氨酸脱氢酶的活性,影响产量,因此,改变菌体膜的通透性是提高产物产量的关键。4.发酵法生产酒精后的废液(pH=4.3)含有大量有机物,可用于培养并获得白地霉菌体,生产高蛋白饲料。下图为培养、制取白地霉菌体的实验过程示意图,请据图回答下列问题。(1)实验过程中培养白地霉的培养基是。培养基定量分装前应先调节,分装后用棉塞封瓶口,最后处理。

(2)图中①过程称为,从甲到丁的培养过程是为了。白地霉的代谢类型为。

答案:(1)废液上清液pH灭菌(2)接种扩大培养异养需氧型5.某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。查阅资料后,他们用酶将木薯淀粉降解成单糖,安装的酒精发酵装置以及采用的发酵条件如下图所示。请据图回答下列问题。(1)向发酵瓶中加入5g酵母菌开始实验,发酵初期,通气阀①需要偶尔短时间打开,并在A通气口处打气,以利于;实验过程中,通气阀②需要偶尔短时间打开,目的是。

(2)发酵第3天,取出少量发酵液,滴加含有的浓硫酸溶液来检测酒精。

(3)检测后发现,尽管酵母菌菌种合适、木薯淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜,但酒精含量比预期低。为此小组成员展开了讨论,认为还有其他影响因素,如。请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果(用表格形式呈现;用“+”表示酒精含量,最高含量为“+++++”)。

(4)请对预测的结果进行分析并得出结论。答案:(1)酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖排出细胞代谢产生的CO2(2)重铬酸钾(3)木薯淀粉酶解物浓度锥形瓶编号12345木薯淀粉酶解物浓度浓度1浓度2浓度3浓度4浓度5酒精含量++++++++++++++++++(4)外界溶液浓度过高时,酵母菌细胞会因失水过多而死亡,酒精含量反而减少。一定范围内,随着木薯淀粉酶解物浓度的增大,酒精含量增多,但超过一定范围后,随着木薯淀粉酶解物浓度的增大,酒精含量逐渐减少。解析:(1)酵母菌为兼性厌氧微生物,在A通气口处打气可让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖,从而增加酵母菌的数量。通气阀②偶尔短时间打开,是为了排出细胞代谢产生的CO2。(2)橙色的重铬酸钾