《发酵工程及其应用》课件

第3节发酵工程及其应用第1章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习素养目标课前篇自主预习一、发酵工程的基本环节1.发酵工程的定义通过现代工程技术,利用微生物的特定功能,生产人类所需的产品(微生物细胞本身或其代谢产物)的过程。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,产品分离、提纯等方面。2.随着人们对发酵原理的认识,微生物纯培养技术的建立,以及密闭式发酵罐的设计成功,人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品,发酵工程逐步形成。3.发酵工程的基本环节

环节目

的选育菌种性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来,也可以通过诱变育种或基因工程育种获得

青霉素高产菌株的获取扩大培养工业发酵罐的体积大,接入的菌种总体积大。在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养

让菌体在短时期内快速增殖配制培养基在生产实践中,培养基的配方要经过反复试验才能确定环节目

的灭菌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的灭菌接种接种目的菌种发酵罐内发酵发酵工程的中心环节。在发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分,要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,而且会影响微生物代谢物的形成。环节目

的发酵罐内发酵现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统,能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制;还可以进行反馈控制,使发酵全过程处于最佳状态

计算机控制条件分离、提纯产物如果发酵产品是微生物细胞本身,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,即可得到产品。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获得产品—4.啤酒的工业化生产流程

自我检测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,产品分离、提纯等,判断下列有关发酵过程的表述是否正确。(1)发酵过程中所用的菌种大多是单一菌种。(

√

)(2)扩大培养的主要目的是获得数量足够多的菌种。(

√

)(3)环境条件不会影响微生物的生长繁殖,但会影响微生物代谢物的形成。(

×

)2.(北京平谷五中高二月考)谷氨酸在发酵罐内的发酵是谷氨酸发酵生产工程的中心环节。下列有关发酵罐的监测装置作用及目的的叙述,错误的是(

)A.检测培养液中的微生物数量、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.监控溶解氧、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答案

D解析

发酵罐的监测装置,可以方便检测培养液中的微生物数量、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不断地减小,抑制谷氨酸的产生,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、溶解氧、通气量等,以免影响其代谢途径和产量,例如溶解氧不足,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。二

、发酵工程的应用1.发酵工程的特点2.发酵工程的具体应用

食品工业生产传统的发酵产品,如酱油、各种酒类等生产各种各样的食品添加剂,如柠檬酸、谷氨酸等生产酶制剂,如果胶酶、脂肪酶等

专一性、高效性医药工业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;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

生长激素释放抑制激素

医药工业未来甚至可能用微生物来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科学家利用基因工程,将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞,获得的表达产物可以作为疫苗使用

乙型肝炎疫苗的生产农牧业生产微生物肥料,如根瘤菌肥、固氮菌肥等生产微生物农药,如苏云金杆菌、白僵菌、井冈霉素等生产微生物饲料,如单细胞蛋白

通过发酵获得的微生物菌体其他方面利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质;极端微生物的研究自我检测1.发酵工程在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上,发挥着越来越大的作用,判断下列有关发酵工程应用的表述是否正确。(1)单细胞蛋白就是一个蛋白质分子。(

×

)(2)可以利用发酵工程和基因工程生产疫苗。(

√

)(3)科学家可利用基因工程,将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞,获得的表达产物就可以作为疫苗使用。(

√

)(4)在食品工业中,目前使用的50多种酶制剂,都是通过发酵工程生产的。(

×

)2.下列有关发酵工程应用的叙述,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

发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵食品,A项正确;柠檬酸、乳酸等食品添加剂可以通过发酵工程生产,B项正确;乙肝疫苗可用发酵工程的方法生产,将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌,再通过发酵生产,C项错误;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项正确。课堂篇探究学习探究点一发酵工程的基本环节和影响因素[流程分析]请根据发酵工程的基本环节和发酵罐的结构,思考回答下列问题。

发酵罐示意图

1.微生物菌种资源丰富,选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素?提示

选择发酵工程中用的菌种,在考虑生产需要(如微生物体内酶的催化能力、微生物的繁殖速度等)的同时,还要结合当地的气候和发酵设备等实际情况。2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要?提示

(1)反复试验确定培养基的配方。(2)对培养基和发酵设备进行严格的灭菌。(3)用计算机控制系统对发酵过程进行监测和控制。(4)控制发酵过程的温度、pH和溶解氧等发酵条件。可用温度传感器、冷却水进入口和排出口控制温度,空气入口控制氧气的量等。3.在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗?为什么?提示

不能。发酵过程中产生的气体和废弃培养液需经过相应的净化设备,达到国家排放要求后才能排放到外界环境中。因为发酵过程中产生的某些气体和废弃培养液对人和生物有害或对环境有毒害作用。[归纳提升]1.发酵工程的基本环节分析2.发酵过程的影响因素及相应的调节和控制方法(1)温度微生物分解有机物释放的能量,一部分用于合成ATP,另一部分散发到培养基中时,会引起发酵过程温度升高;机械搅拌也会产生一部分热量引起温度升高。调节和控制培养液温度的方法:用冷却水进行温度的调节。(2)pHpH发生变化的主要原因是培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。如当谷氨酸棒状杆菌利用糖类物质不断生成谷氨酸时,培养液的pH就会下降;而碱性物质的生成则会导致培养液的pH上升。调节和控制培养液pH的方法:在培养基中添加缓冲液,在发酵过程中加酸或加碱。(3)溶解氧对于好氧型微生物,发酵过程要保证充足的溶解氧;对于厌氧型微生物,要保证严格的无氧环境。调节和控制溶解氧的方法:利用发酵罐的通气口控制氧气的量。3.啤酒的工业化流程

[探究应用]1.(山东枣庄八中高二月考)下图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,下列对谷氨酸发酵的叙述正确的是(

)图1图2A.菌体是异养厌氧型微生物B.在酸性条件下更易积累谷氨酸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

分析图1装置可知,4为充气口,证明发酵过程需不断通入无菌空气,因此谷氨酸发酵的菌体为异养需氧型微生物,A项错误;谷氨酸发酵生产过程中,在中性和弱碱性条件下更易积累谷氨酸,B项错误;谷氨酸发酵的菌体为需氧型,搅拌可以增加溶解氧的量,故谷氨酸的形成与搅拌速度有关,C项错误;分析图2可知,当谷氨酸过量时,会抑制谷氨酸脱氢酶的活性,导致谷氨酸的合成量减少,若细胞膜的通透性好,有利于代谢产物及时排出,避免了谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的抑制,从而提高产物产量,D项正确。2.(多选)下列关于发酵过程的说法,正确的是(

)A.培养基灭菌是发酵生产中的一个很重要的环节B.随时监测影响发酵过程的各种环境条件,并予以控制,才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物的形成D.发酵产品的分离方法是共同的答案

ABC解析

不同的发酵产品,其分离方法不同。有的需要过滤、沉淀,有的则需要进行蒸馏、萃取或离子交换。3.下列有关发酵过程的做法中,符合生产实际的是(

)A.通过人工诱变、杂交、基因工程选育菌种B.生产过程中产生的废弃物可直接排入附近农田作肥料C.分离单细胞蛋白时,通常采用萃取、离子交换等方法D.在连续培养过程中补充的同种培养液和空气须先灭菌答案

D解析

一般通过人工诱变育种和基因工程的方法育成菌种,杂交育种进行的是有性生殖,不适用于细菌,A项错误;生产过程中产生的废弃物中,可能含有有毒重金属等有害物质,需要通过生物净化才能排入到附近农田,B项错误;分离单细胞蛋白时,通常采用萃取沉降、离心等方法,C项错误;由于连续培养是培养同种生物,因此在培养过程中为防止杂菌污染,补充同种培养液和空气时须先灭菌,D项正确。易错提醒

发酵罐是发酵的核心设备,为发酵过程提供良好的反应环境。发酵罐结构主要包括反应容器和控制系统两大部分。反应容器提供发酵过程的反应环境,控制系统将反应环境控制在设定目标值范围内。(1)电动机和搅拌叶轮:机械搅拌物料使罐内物料混合良好,液体中的固形物保持悬浮状态,有利于固体和营养物质充分接触,便于营养吸收。(2)加入口和放料管:依据需要添加原料或排出发酵产物。(3)空气入口:依据发酵需要鼓入无菌空气。(4)排气管:放气。(5)pH计:有利于监控发酵过程中的酸碱度变化。(6)温度传感器和控制装置:有利于监控发酵过程中的温度变化,依据生产需要控制合适温度。(7)冷却水进入口和冷却水排出口:依据生产需要控制合适温度,冷却水进入口在下,排出口在上。(8)取样管:取样判断发酵状态和程度。探究点二发酵工程的应用1.利用微生物将纤维素发酵产生乙醇,和汽油按一定比例混合后形成乙醇汽油,请描述一下乙醇汽油的优点。提示

乙醇可通过粮食发酵制得,是可再生能源,推广使用乙醇汽油可以节省石油资源;乙醇燃烧生成二氧化碳和水,能减少汽车尾气的污染等。2.请列举一下发酵工程在环境保护方面的其他应用。提示

可以利用微生物发酵清理城市废弃物垃圾,可以利用发酵工程使烟气脱硫,还可以利用微生物工程除臭等。3.请列举一下发酵工程在其他行业中的应用。提示

在农业生产中,可以利用农作物废弃物生产食用菌,生产有机肥或替代部分动物饲料;在植物保护方面,可以应用微生物或其代谢物来生产生物农药,治理病虫害等。[归纳提升][探究应用]1.下列对发酵工程应用的描述,错误的是(

)A.微生物肥料利用了微生物在发酵过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力B.微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的C.微生物饲料主要利用的是微生物菌体D.发酵工程和基因工程结合,能生产自然界不存在的蛋白质答案

D解析

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,A项正确;微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的,是生物防治的重要手段,B项正确;通过发酵获得大量的微生物菌体,即单细胞蛋白作为饲料,因此微生物饲料主要利用的是微生物菌体,C项正确;发酵工程和基因工程结合推动了发酵工程在医药领域的发展,但是只能生产自然界已存在的蛋白质,不能生产自然界不存在的蛋白质,D项错误。2.(多选)(辽宁葫芦岛高二月考)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。下列关于发酵工程的说法,正确的是(

)A.通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白B.在发酵工程的发酵环节中,发酵条件既会影响微生物的生长繁殖,又会影响微生物的代谢途径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.谷氨酸的发酵生产中,在酸性条件下积累谷氨酸,碱性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺答案

BC解析

单细胞蛋白是指利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料,通过发酵获得的大量的微生物菌体,A项错误;在发酵工程的发酵环节中,发酵条件不仅影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢途径,B项正确;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项正确;谷氨酸发酵过程中,当发酵液的pH为酸性时,谷氨酸棒状杆菌容易产生谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸,D项错误。3.下图是葡萄酒发酵过程中一种发酵罐的示意图,请回答下列问题。

(1)家庭酿造葡萄酒时不需要添加酵母菌菌种,原因是

。制作果酒时,果酒变酸的原因可能是

。在工业生产葡萄酒时,一般需添加一定的发酵菌种,原因是

。

(2)该装置中设计搅拌桨进行搅拌的意义是

。工业上在进行酒精发酵时,应保证进气口阀门

(填“打开”或“关闭”)。发酵过程中发酵罐内的温度应保持相对稳定,原因是

。

(3)为保证发酵效率,可通过检测

来监测发酵进程,以便适时补充原料或终止发酵。

答案

(1)自然状态下,葡萄皮上附着有酵母菌空气中的醋酸菌进入果酒后发酵产生了乙酸添加发酵菌种能使发酵时的菌种数量更多,纯度更高,以提高发酵效率和产品品质(2)使菌种与发酵底物更能充分接触,提高发酵效率关闭酵母菌生长需要适宜温度,相对稳定的适宜温度有助于保证酵母菌的活性,从而提高发酵效率(3)发酵液中的底物浓度或酒精浓度或微生物的数量解析

(1)自然状态下,葡萄皮上附着有野生酵母菌,因此,家庭酿造葡萄酒时通常不添加酵母菌菌种。制作果酒时,空气中的醋酸菌进入果酒会发酵产生乙酸,使果酒变酸。制作葡萄酒时,添加发酵菌种能使发酵时的菌种数量更多,纯度更高,以提高发酵效率和产品品质,因此,在工业生产葡萄酒时,一般需添加一定的发酵菌种。(2)图示葡萄酒发酵装置中的搅拌桨在搅拌的过程中,使菌种与发酵底物更能充分接触,提高发酵效率。酒精发酵为无氧发酵,在进行酒精发酵时,应保证发酵装置进气口阀门关闭,并保持发酵装置温度相对稳定,其原因是:酵母菌生长需要适宜温度,相对稳定的适宜温度有助于保证酵母菌的活性,从而提高发酵效率。(3)通过检测发酵液中的底物浓度或酒精浓度或微生物的数量来监测发酵进程,便于适时补充原料或终止发酵,以保证发酵效率。技巧点拨

发酵工程生产的相关产品及所用的微生物

1234567891011121314A级必备知识基础练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。发酵工程中性状优良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。12345678910111213142.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.酵母菌的大量繁殖发生在啤酒发酵的主发酵阶段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;酵母菌的大量繁殖发生在啤酒发酵的主发酵阶段,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,将糖类分解成酒精,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。12345678910111213143.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B1234567891011121314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的遗传特性、控制生产过程中的各种条件等,D项错误。12345678910111213144.[河北张家口高二期末统考]下列关于发酵工程的基本环节及应用的叙述,正确的是(

)A.培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌,若被杂菌污染将会导致产量下降B.在主发酵阶段酵母菌会大量繁殖,主发酵结束后可得到澄清、成熟的啤酒C.单细胞蛋白是指从大量培养的微生物菌体中获得的蛋白质,可以作为家畜和家禽的饲料D.微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的,是化学防治的重要手段A1234567891011121314解析

培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌,若被杂菌污染将会导致产量下降,如在青霉素生产过程中如果污染了杂菌,某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解,A项正确;在主发酵阶段酵母菌会大量繁殖,主发酵结束后需要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵,这样才能得到澄清、成熟的啤酒,B项错误;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,C项错误;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,D项错误。12345678910111213145.三华李中含有丰富的矿质元素和维生素,有机酸含量和种类丰富。某同学按照“三华李果实→清洗破碎→酶解→过滤→硫处理→成分调整→接种→主发酵→倒灌过滤→后发酵→陈酿→澄清→配兑→灌装→杀菌→成品”的流程研究三华李果酒酿造工艺。下列叙述错误的是(

)A.在酶解环节,需要向果浆中添加果胶酶和纤维素酶并控制酶解温度B.在成分调整环节,按比例添加蔗糖可以提高果酒的酒精含量C.主发酵时环境需密闭,后发酵时需要通气,应保持前后温度在28℃左右D.可通过研究发酵时间、接种量、初始糖度等因素优化三华李果酒的发酵工艺C1234567891011121314解析

在果浆中添加果胶酶和纤维素酶可以酶解细胞壁,增加细胞内容物的释放,酶活性受到温度的影响,所以在酶解环节需要控制酶解温度,A项正确;酵母菌利用水果中的有机物进行氧化分解产生酒精,在成分调整环节,按比例添加蔗糖一方面可以为酵母菌提供碳源,促进接种后的酵母菌菌种繁殖,另一方面可以提高果酒的酒精含量,B项正确;主发酵阶段进行通气,使酵母菌进行有氧呼吸,促进酵母菌大量繁殖,后发酵阶段需要密闭,使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,酿酒酵母的适宜生长温度为28

℃左右,所以发酵时应保持前后温度在18~30

℃,C项错误;实验时可通过研究发酵时间、接种量、初始糖度等因素来确定最佳的发酵时间和酒精含量等,优化三华李果酒的发酵工艺,D项正确。12345678910111213146.[山东临沂高二期中联考]青霉菌属于异养需氧型多细胞真菌。下列关于实验室纯化青霉菌,以及利用青霉菌发酵大规模生产青霉素过程异同的分析,错误的是(

)A.均须使用液体培养基B.均须在适宜温度下进行C.前者需通过平板划线法或稀释涂布平板法得到单菌落D.后者需实时检测发酵液中O2等物质的含量A解析

实验室纯化青霉菌应使用固体培养基,A项错误;温度是青霉菌生长和发酵的重要条件,故均须在适宜温度下进行,B项正确;实验室纯化青霉菌需通过平板划线法或稀释涂布平板法得到单菌落,C项正确;发酵过程中需要实时检测发酵液中O2等物质的含量以控制适宜的发酵条件及了解发酵情况,D项正确。12345678910111213147.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;发酵工程中所使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对发酵条件的控制,D项正确。12345678910111213148.下列关于微生物发酵过程的叙述,正确的是(

)A.菌种选育是发酵工程的中心环节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C1234567891011121314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,产物的分离、提纯等方面,其中发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节,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,而且会影响代谢物的形成,C项正确。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,生成的代谢物就会是乳酸或琥珀酸,D项错误。12345678910111213149.[辽宁辽中高二期中]下列关于发酵工程在食品工业上应用的叙述,错误的是(

)A.生产传统发酵产品,如利用产生蛋白酶的霉菌酿造酱油B.生产各种各样的食品添加剂,可以改善食品的口味但不能增加食品的营养C.生产食品酸度调节剂,如柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得D.生产酶制剂,少数酶制剂由动植物生产,绝大多数通过发酵工程生产B1234567891011121314解析

酱油是一种传统发酵产品,一般是利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉)来进行生产,A项正确;食品添加剂不仅可以改善食品的口味,还能增加食品的营养,B项错误;常见的食品添加剂柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得,C项正确;常用的酶制剂绝大多数通过发酵工程生产,少数由动植物生产,D项正确。123456789101112131410.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,可以加速发酵进程,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

。

基因工程诱变育种接种灭菌1234567891011121314(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

。

(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。

必需的营养成分温度、pH和溶解氧等发酵条件过滤、沉淀1234567891011121314解析

(1)啤酒生产中,使用基因工程改造的啤酒酵母,可以加速发酵进程,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成分,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)单细胞蛋白就是指通过发酵获得的大量微生物菌体,往往采取过滤、沉淀的方法进行提取。1234567891011121314B级能力素养提升练11.[云南昆明高二期中]青霉素是一种常用的抗生素,其工业化生产流程如下图所示。下列相关叙述错误的是(

)A.图中的过程①②都属于扩大培养,目的是增加菌种的数量B.过程③可以用化学药物进行灭菌处理,防止培养基中掺杂其他微生物C.过程④常用的方法是过滤和沉淀,分离出的菌种可以再使用D.发酵过程中要严格监控温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质等发酵条件B1234567891011121314解析

图中的过程①②都属于扩大培养,进行培养液的更换,有利于增加菌种的数量,A项正确;过程③灭菌所用化学药物对各种微生物均有一定的杀灭能力,残留在培养基中的药物也会抑制接种的青霉菌的生长繁殖,B项错误;发酵完成后,如果产品是菌种,则需要采用过滤、沉淀等方法获得细胞,分离出的菌种可以再使用,C项正确;发酵过程中必须严格控制好温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质等发酵条件,使发酵全过程处于最佳状态,D项正确。123456789101112131412.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.根据微生物遗传组成的差异,在培养基中加入不同比例的核酸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.根据微生物对碳源需要的差别,使用含不同碳源的培养基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A解析

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)并不会直接影响微生物自身的遗传组成,即使其被微生物利用,也是被分解为核苷酸后才能利用,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,A项符合题意。123456789101112131413.[多选][山东菏泽高二期末]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。下列有关说法正确的是(

)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.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶制