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课后素养落实(五)　发酵工程及其应用
(建议用时：40分钟)
题组一　发酵工程利用了微生物的特定功能
1．(多选)发酵工程的第一个重要工作是选取优良单一的菌种。消灭杂菌获得纯种的方法包括(　　)
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
ABD　[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，A正确；在培养基中增减不同的生长因子，也能选择微生物，B正确；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)，不会直接影响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；抗生素也可对微生物起选择作用，D正确。]
2．发酵离不开微生物的作用，下列关于微生物的特定功能的说法错误的是(　　)
A．微生物具有生长旺盛、繁殖快的特点
B．微生物具有吸收多、转化快的功能
C．微生物种类多，分布广
D．微生物的种类繁多仅体现在物种的种类上
D　[微生物种类繁多不仅体现在物种的种类上，还体现在微生物的生理代谢类型上。]
题组二　发酵工程的一般过程
3．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．酵母菌数量不多，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
D　[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，会导致酵母菌大量繁殖，但不产生酒精。]
4．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，通常所说的发酵条件不包括(　　)
A．温度控制　　　　 B．溶氧控制
C．pH控制 D．酶的控制
D　[通常所说的发酵条件包括温度、pH、溶氧、通气与转速等。酶是自身调节物质，不属于发酵条件。]
5．下列对连续培养优点的叙述，不正确的是(　　)
A．能及时补充所需的营养，提高产量
B．有利于微生物尽快将代谢产物释放到培养基中
C．能消除不利于微生物生长的某些环境因子
D．提高了设备的利用率
B　[连续培养能及时补充所需的营养，提高产量；能消除不利于微生物生长的某些环境因子；提高了设备的利用率。A、C、D正确。连续培养对微生物将代谢产物释放到培养基中没有作用，B错误。]
6．利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆，具有广阔的应用前景。但现在野生菌株对淀粉的转化效率低，某同学尝试对其进行改造，以获得高效菌株。
实验步骤：
(1)配制____________(填“固体”“半固体”或“液体”)培养基，该培养基的碳源应为____________________。
(2)将_____________________接入已灭菌的培养基上。
(3)立即用适当剂量的紫外线照射，其目的是_______________________。
(4)菌落形成后，加入碘液，观察菌落周围培养基的颜色变化和变化范围的大小。周围出现_______________________现象的菌落即初选菌落。经分离、纯化后即可达到实验目的。
[解析]　利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆，首先应配制固体培养基，其碳源是玉米淀粉；其次要将野生菌株接种到培养基上；用紫外线照射的目的是对野生菌株进行诱变处理；加碘液是为了检验淀粉有没有被分解，如果颜色变浅，说明淀粉被分解了，这种菌落即初选菌落。
[答案]　(1)固体　玉米淀粉　(2)野生菌株　(3)对野生菌株进行诱变　(4)浅色范围大
7.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。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图所示。
(1)向发酵瓶中加入5 g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)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。他们展开了讨论，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。
[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二氧化碳。(2)橙色的重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色。(3)依题意“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”，排除了氧气、温度、pH、营养物质含量等因素对酒精产生量的影响，可能是培养液的浓度影响酒精的产生量。设计一系列不同浓度梯度的淀粉酶解物培养基进行实验，其他操作、条件等都相同，最后检测酒精的含量。(4)若培养液的浓度过高，则酵母菌会失水死亡，影响酒精的产生量。
[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二氧化碳　(2)重铬酸钾　(3)木薯淀粉酶解物浓度　见下表
锥形瓶编号 1 2 3 4 5
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，酵母菌会因失水过多而死亡，酒精产生量反而减少。一定范围内，随着淀粉酶解物浓度的增大，产生的酒精量增多，但超过一定范围后，随着淀粉酶解物浓度的增大，产生的酒精含量逐渐减少。
题组三　发酵工程的应用
8．下列不属于发酵工程的产品的是(　　)
A．青霉素　　　　　 B．柠檬酸
C．除草剂 D．α 淀粉酶
C　[除草剂是人工合成的植物生长素类调节剂，不是发酵工程的产品。]
9．下列关于发酵工程的产品及所利用的菌种，对应错误的是(　　)
A．利用酵母菌生产各种酒类
B．利用白僵菌生产酱油和柠檬酸
C．利用根瘤菌生产微生物肥料
D．利用酵母菌生产乙型肝炎疫苗
B　[酱油和柠檬酸是利用黑曲霉菌生产的。]
10．天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。
eq \x(成熟酒)eq \o(――――→,\s\up10(醋酸发酵))eq \x(成熟醋)eq \o(――→,\s\up10(处理))eq \x(成品醋)
(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)在醋酸发酵阶段，独流老醋采用独特的分层固体发酵法，发酵30天。工艺如下：
①发酵过程中，定期取样测定醋酸菌密度变化，趋势如图。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乳酸含量高是独流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。
[解析]　(1)酶的活性受温度的影响，在最适温度下酶的催化能力最强。(2)发酵过程中先通气的目的是让酵母菌大量繁殖，使发酵液中的酵母菌总数达到一定程度，有利于发酵的进行。(3)①醋酸菌是好氧菌，据图分析，第15天将A、B层颠倒，颠倒后使原来处于下层缺氧状态的醋酸菌来到上层有氧的环境，醋酸菌大量繁殖，其数量上升，后来因为培养液中营养物质被逐渐消耗以及呼吸产物对pH的影响，其数量不再增长而趋于稳定。由此推测，影响醋酸菌密度变化的主要因素是氧气、营养物质、pH等。②因为乳酸菌是厌氧菌，故下层有利于乳酸菌繁殖。未颠倒前B层处于下层，颠倒后A层处于下层。③由题目信息可知，由于营养物质消耗、发酵环境发生改变等，生物个体之间的斗争、不同种类之间的竞争会加剧。
[答案]　(1)在最适温度条件下催化能力最强　
(2)酵母菌　
(3)①先快速增长后趋于稳定　氧气、营养物质、pH
②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动，或下)　③种间竞争
11．某实验室用两种方法进行酵母菌发酵葡萄糖生产酒精。甲发酵罐中保留一定量的氧气，乙发酵罐中没有氧气，其余条件相同且适宜。实验过程中，每小时测定两发酵罐中氧气和酒精的量，记录数据并绘成坐标曲线图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．实验结束时，消耗葡萄糖较多的是甲发酵罐
B．甲、乙两发酵罐分别在第4 h和第0 h开始进行无氧呼吸
C．甲、乙两发酵罐实验结果表明，酵母菌为异养厌氧型生物
D．该实验证明向发酵罐中连续通入大量的氧气可以提高酒精的产量
A　[实验结束时，甲发酵罐的酒精产量是18 mol，故无氧呼吸消耗的葡萄糖为9 mol，有氧呼吸消耗的氧气是6 mol，则有氧呼吸消耗的葡萄糖是1 mol，故呼吸共消耗葡萄糖10 mol；乙发酵罐产生的酒精是15 mol，无氧呼吸消耗的葡萄糖是7.5 mol，因此实验结束时，消耗葡萄糖较多是甲发酵罐，A正确。分析题图可知，甲发酵罐从第2 h开始生成酒精，因此从第2 h开始进行无氧呼吸，B错误。分析题图可知，酵母菌既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，为兼性厌氧微生物，C错误。向发酵罐中连续通入大量O2会抑制酒精发酵，降低酒精的产量，D错误。]
12．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，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
C　[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。]
13．酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半，可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养，这样既可减少污染又可降低生产成本。研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母，并进行大量培养。下图所示为操作流程，请回答下列问题：
(1)配制培养基时，按照培养基配方准确称量各组分，将其溶解、定容后，调节培养基的________，及时对培养基进行分装，并进行________灭菌。
(2)取步骤②中不同梯度的稀释液加入标记好的无菌培养皿中，在步骤③中将温度约________(填“25 ℃”“50 ℃”或“80 ℃”)的培养基倒入培养皿混匀，冷凝后倒置培养。
(3)挑取分离平板中长出的单菌落，按步骤④所示进行划线。下列叙述合理的有________。
a．为保证无菌操作，接种针、接种环使用前都必须灭菌
b．划线时应避免划破培养基表面，以免不能形成正常菌落
c．挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定酵母细胞中甲醇的含量
d．可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度，获得甲醇高耐受菌株
(4)步骤⑤中，为使酵母数量迅速增加，培养过程中需保证充足的营养和________供应。为监测酵母的活细胞密度，将发酵液稀释1 000倍后，经等体积台盼蓝染液染色，用25×16型血细胞计数板计数5个中格中的细胞数，理论上________色细胞的个数应不少于________，才能达到每毫升3×109个活细胞的预期密度。
[解析]　(1)配制培养基的操作步骤为称量→溶化→定容→调节pH→培养基的分装→包扎→灭菌，因此微生物的培养基配制好后应该先调节pH，再分装。常见的灭菌方法有干热灭菌、高压蒸汽灭菌、灼烧灭菌。培养基适宜用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。
(2)在步骤③中，待培养基冷却至50 ℃左右时进行倒平板。
(3)在划线过程中，接种针、接种环使用前都必须灭菌，以防止杂菌污染，a正确；划线时应避免划破培养基表面，否则将不能形成正常菌落，b正确；该实验的目的是获得利用工业废甲醇作为碳源的酵母菌，不需要测定酵母菌中的甲醇含量，c错误；培养基中的甲醇浓度越高，此种培养基中得以生存的酵母菌利用甲醇的能力越强，因此可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度，获得甲醇高耐受株，d正确。
(4)酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖，因此为使酵母数量迅速增加，培养过程中需保证充足的营养和氧气供应；台盼蓝是大分子物质，不能将活细胞染色，再根据25×16型的血球计数板：1毫升悬液中待测标本(菌体)总数＝80小方格内菌体数/80×400×104×稀释倍数。而台盼蓝与菌液等体积加入，因此要达到每毫升3×109个活细胞的预期密度，理论上无色细胞数应该不少于(3×109)÷(1 000×2×104×400÷80)＝30(个)。
[答案]　(1)pH　高压蒸汽(湿热)　(2)50 ℃　(3)a、b、d　(4)氧气　无　30
对发酵工程产品应用的原理弄不清
14．近年来，在农业生产上微生物肥料、微生物农药和微生物饲料得到广泛使用，关于微生物肥料、微生物农药和微生物饲料的说法，错误的是(　　)
A．微生物肥料是利用微生物代谢产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力的
B．微生物农药是利用微生物或其代谢产物来防治农林害虫的
C．微生物饲料主要是利用微生物大量繁殖产生的高蛋白菌体来生产饲料的
D．微生物肥料、农药和饲料利用的都是微生物的代谢产物
D　[微生物饲料利用的是微生物的菌体，而不是微生物的代谢产物。]
9/9第四节　发酵工程及其应用
课标内容要求 核心素养对接
1.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。2.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。 科学探究：根据发酵产品和利用微生物的不同讨论发酵工程中的发酵条件及控制方法。科学思维：分析发酵工程基本环节，比较发酵工程与传统发酵工程的区别与联系。 社会责任：认同发酵工程在生产上的重要应用价值。
一、发酵工程利用了微生物的特定功能
1．微生物的种类：主要包括细菌、真菌和病毒等。
2．微生物的特定功能和特点
(1)生长旺盛、繁殖快。
(2)吸收多、转化快。
(3)适应性强、易变异。
(4)种类多、分布广。
微生物种类繁多不仅体现在物种的种类上，还体现在微生物的生理代谢类型上。
二、发酵工程的一般过程
1．发酵工程的概念：采用现代工程技术手段，利用微生物或动植物细胞的特定功能，在人工控制的环境下生产满足人类需求的特定产品等的工程技术称为发酵工程。
2．过程
包括发酵原料的预处理、发酵培养基的配制、菌种选育和扩大培养、发酵生产和产物的分离与提纯等。
3．发酵过程的控制：利用计算机对发酵过程进行自动调节控制。
(1)氧含量的调节可以通过通气量和搅拌的速度实现。
(2)温度的调节可以通过发酵罐夹层或蛇形管中的冷却水的热交换作用来实现。
(3)pH的调节可以通过在培养基中添加酸或碱等来实现。
4．分批发酵与连续发酵
(1)分批发酵
①概念：一次投料、一次接种、一次收获的间歇发酵方式。
②生长曲线：单细胞微生物的生长状况随着发酵罐中各种物质浓度的变化表现出一定规律。根据不同培养时间里细菌数量的变化，可以做出一条反映细菌在整个培养期间数量变化规律的曲线。
分批发酵中的细菌生长曲线
思考：
延滞期：细菌等微生物刚接种到一个新的环境之后，需要经历一个短暂的适应时期。该时期内微生物一般不增殖。
对数期：此时细胞分裂增殖旺盛，活微生物数量增长速率最高。此时生物的代谢活性高、生命力强。
稳定期：微生物的生长速率维持相对稳定。
衰亡期：随着培养基中营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境条件改变，微生物生长受到影响，生长速率降低，死亡速率逐步增加。此时微生物代谢活性降低，呈现衰老和自溶现象。
(2)连续发酵
①概念：在发酵罐中以一定的速率不断地放出老的培养基和代谢产物，同时不断添加新的培养基和调节相关发酵条件，使发酵过程保持相对稳定。
②类型：单罐连续发酵和多罐连续发酵等方式。
③优点：简化了发酵罐的多次灭菌、清洗、出料等步骤，缩短了发酵周期，提高了设备的利用率和单位时间产量等。
三、发酵工程应用广泛
1．发酵工程的主要产品
产品类型 主要产物
微生物菌体细胞 酵母菌、食用菌、微生物农药
微生物酶类 各种酶、酶制剂和各种曲类
微生物代谢产物 初级代谢产物，如氨基酸、有机酸、有机溶剂、核苷酸、蛋白质、核酸和维生素；次级代谢产物，如抗生素、生物碱和植物激素类似物
微生物转化产物 利用微生物代谢过程中的某种酶或酶系，将一种化合物转化成含有特殊功能基团的产物。例如，将甘油转化为二羟基丙酮，将葡萄糖转化为葡萄糖酸，将甾体转化成甾体激素
工程菌发酵产物 通过基因工程和细胞工程创造出许多具有特殊功能的“工程菌”，用发酵技术生产更多更好的产品，发挥更大的经济效益
动植物细胞的产物 通过大规模培养木瓜细胞，生产木瓜蛋白酶；利用植物细胞培养技术生产天然食用色素等
2．发酵工程的应用领域
(1)在医药业中的应用：主要包括生产各种抗生素、酶、氨基酸、激素和免疫制剂。
①发酵工程可生产许多具有治疗作用的氨基酸。
②发酵工程可生产甾体激素、生物制品(包括菌体、代谢产物及免疫抑制剂)、酶抑制剂。
③胰岛素、抗肿瘤的干扰素、乙肝疫苗等药物也可通过发酵工程大规模生产。
(2)在食品业上的应用：
①应用于酿造酒、醋、酱油等传统酿造业。
②生产调味品或发酵食品等。
③生产甜味剂和应用于食品加工。
(3)在农业中的应用：
①生产生物农药：主要包括真菌杀虫剂、细菌杀虫剂等。
②生产生物增产剂：主要有微生物肥料和微生物饲料。接种固氮菌可增加土壤氮肥的肥力；发酵饲料、青贮饲料和单细胞蛋白都是很好的微生物饲料。
③生产生物除草剂
我国科学家用专门寄生于菟丝子的某种真菌制成防治农田杂草菟丝子的除草剂。
④生产饲料添加剂：通过发酵工程生产的氨基酸、维生素、调味剂等。
(4)在其他领域的应用
发酵工程的产物淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶在纺织、皮革制造、造纸等行业都发挥着重要作用；发酵工程还可以应用于污水处理或沼气发酵等方面。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．微生物具有吸收多、转化快，适应性强、易变异等特点。 (　　)
[答案]　√
2．发酵工程的中心环节是选育菌种。 (　　)
×　提示：发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵的过程。
3．发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。 (　　)
×　提示：培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
4．目前已经可以利用计算机对发酵过程进行自动调节控制。 (　　)
[答案]　√
5．分批发酵中，稳定期的微生物代谢活性高，生命力强。 (　　)
×　提示：对数期的微生物代谢活性高，生命力强。
6．利用微生物农药防治农林虫害属于化学防治。 (　　)
×　提示：利用微生物农药防治农林虫害属于生物防治。
7．微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。 (　　)
[答案]　√
　发酵工程中发酵条件的控制
1．微生物发酵生产的水平最基本的条件取决于生产菌种的性能，但有了优良的菌种之后，还需要有最佳的环境条件即发酵工艺加以配合，才能使其生产能力充分表现出来。因此必须研究生产菌种的最佳发酵工艺条件，如营养要求、培养温度、pH条件、对氧的需求等，据此设计合理的发酵工艺，使生产菌种处于最佳的产物合成条件下，才能取得优质高产的效果。
2．由于微生物发酵是多达数十步甚至数百步的生物化学反应，其过程远比化学反应过程复杂，往往环境条件的微小变化，就会对微生物的生产能力产生明显影响。所以，为了控制整个发酵过程，必须了解微生物在发酵过程中的代谢变化规律，这是通过各种检测方法，测定各种发酵参数如细胞浓度、碳氮源等物质的消耗、产物浓度等随时间变化的情况，以便能够控制发酵过程，使生产菌种的生产能力得到充分发挥。
合作探究：(1)利用酵母菌进行酒精发酵过程中为什么要“先通气后密封”？
提示：“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，“密封”的目的是使酵母菌进行酒精发酵产生酒精。
(2)啤酒生产中，发酵是重要环节。发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸，你知道这是发生了什么变化吗？
提示：醋酸菌是一种好氧菌，若发酵罐密封不严，酒精就会在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为醋酸。
1．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
B　[果酒发酵的适宜温度为18～25 ℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，因此分解过程中不需要通入空气，B错误；无氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；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，D正确。]
2．发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如下图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，回答相关问题。
(1)图中①表示的育种方法是________________。
(2)人工控制微生物代谢的措施包括________________和_______________
_______________________________________________________________。
(3)在赖氨酸或谷氨酸发酵过程中，产物源源不断地产生，这说明该生产采用了________的发酵方式。在生产过程中，常需增加通氧量，因此判断赖氨酸或谷氨酸发酵菌种为________菌。
(4)当发酵生产的产品是代谢产物时，还要采用________等分离提纯的方法进行提取。
[解析]　基因工程、细胞工程和诱变育种是发酵工程菌种的来源。控制微生物代谢的措施包括两个方面：一方面是改变微生物的遗传特性，另一方面是控制生产过程中的各种条件。在发酵生产中，产物源源不断地产生，因此发酵过程是连续的。发酵生产的产品是代谢产物，分离提取产物的方法有萃取、蒸馏和离子交换等。
[答案]　(1)诱变育种　(2)改变微生物遗传特性　控制生产过程中的各种条件　(3)连续培养　好氧　(4)萃取(或蒸馏或离子交换等)
　发酵工程的应用
发酵工程的应用
具体应用 成果
在食品业中的应用 生产传统的发酵产品 利用霉菌发酵生产酱油、利用酿酒酵母生产各种酒类
生产各种各样的食品添加剂 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
生产酶制剂 利用微生物发酵生产淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等
在医药业中的应用 通过工程菌生产药物 利用工程菌发酵生产生长激素释放抑制激素
通过改造菌种生产药物 通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素
在农业中的应用 生产微生物肥料 利用根瘤菌和固氮菌生产的根瘤菌肥、固氮菌肥
生产微生物农药 利用苏云金杆菌防治多种农林虫害、利用白僵菌防治玉米螟和松毛虫
在农业中的应用 生产微生物饲料 以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液为原料，通过发酵获得大量微生物菌体，用于饲料生产
在其他方面的应用 解决资源短缺和环境污染问题 利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯
对极端微生物的利用 利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂
合作探究：(1)微生物肥料使作物增产的原理是什么？
提示：微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质能增进土壤肥力、改良土壤结构，促进植物生长。
(2)微生物农药防治农林害虫的原理是什么？
提示：微生物农药是利用微生物或其代谢产物来防治病虫害的。
关于发酵工程应用的说法错误的是(　　)
A．发酵工程的产品可以是微生物的代谢产物
B．通过发酵工程可以从微生物中提取一些酶
C．通过发酵工程可以从微生物中提取单细胞蛋白
D．发酵工程的产品可以是微生物的菌体
C　[单细胞蛋白是通过发酵工程获得的微生物菌体，而不是从微生物中提取单细胞蛋白。]
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1.微生物具有生长旺盛、繁殖快，吸收多、转化快，适应性强、易变异的特定功能，还具有种类多、分布广的特点。2.采用现代工程技术手段，利用微生物或动植物细胞的特定功能，在人工控制的环境下生产满足人类需求的特定产品等的工程技术称为发酵工程。3.发酵工程一般包括发酵原料的预处理、发酵培养基的配制、菌种选育和扩大培养、发酵生产和产物的分离与提纯等。4.分批发酵是指一次投料、一次接种、一次收获的间歇发酵方式。5.连续发酵是指在发酵罐中以一定的速率不断地放出老的培养基和代谢产物，同时不断添加新的培养基和调节相关发酵条件，使发酵过程保持相对稳定。
1．关于发酵工程说法错误的是(　　)
A．依赖微生物纯培养技术的建立
B．发酵设备都是密封的
C．食品、医药工业离不开发酵工程
D．发酵工程与工农业生产也有密切关系
B　[发酵设备是密闭的，不是密封的。]
2．关于发酵工程的菌种说法错误的是(　　)
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　[传统发酵技术利用的是原材料中含有的菌种，发酵工程利用的是经过筛选或培育的菌种。]
3．发酵工程灭菌的目的是(　　)
A．杀死细菌　　　 B．杀死真菌
C．杀死所有微生物 D．加大氮源、碳源的比例
C　[灭菌是使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。]
4．发酵工程的正确操作过程是 (　　)
①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接种　⑦扩大培养
A．①③④⑤⑦②⑥ B．⑤⑦②③⑥①④
C．②⑤⑦③①⑥④ D．⑥⑤⑦②④③①
[答案]　B
5．下列关于发酵工程的说法不正确的是(　　)
A．发酵过程中要随时检测培养液的微生物数量
B．发酵过程中要随时检测培养液的产物浓度
C．发酵过程中不需要再添加营养组分
D．发酵过程中要严格控制温度、pH和溶解氧等
C　[发酵过程中需要及时添加必需的营养组分。]
6．以下不属于发酵工程的应用的是(　　)
A．生产抗生素、维生素、动物激素、胰岛素、重组乙型肝炎疫苗等
B．生产防腐剂、增味剂、着色剂、增稠剂等食品添加剂
C．生产用作饲料或食品添加剂的单细胞蛋白
D．获取用于产生抗体的动物细胞
[答案]　D
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