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1.4发酵工程及其应用——2024—2025学年高二生物学苏教版（2019）选择性必修三随堂练习
一、单选题
1．酵母菌在发酵液的酒精浓度达到11.4%时不能再产生酒精，可采用以下哪种方法将菌体从培养液中分离出来( )
A.吸附发酵 B.萃取发酵 C.真空发酵 D.过滤、沉淀
2．下图表示啤酒生产的简要流程（糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子）。下列说法正确的是( )
A.加入少量苷露醇和果胶酶可以促进酵母菌的活化
B.糖化时需要煮沸冷却，主要是抑制耐高温杂菌的生长
C.在整个发酵过程中，要始终保持严格的无菌、厌氧环境
D.包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋杆菌
3．发酵工程的基本环节中，其中心环节是( )
A.菌种的选育和扩大培养 B.培养基的配制、灭菌和接种
C.发酵罐内的发酵 D.产品的分离、提纯等
4．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叙述，不正确的是( )
A.食用酱油的制作以小麦为主要原料，将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸
B.柠檬酸是通过黑曲霉发酵制得的一种广泛应用的食品添加剂
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.某种放线菌产生的抗生素——井岗霉素可用于防治水稻纹枯病
5．下列关于发酵工程的叙述正确的是( )
A.用于发酵的优良菌种均需通过诱变育种选育
B.发酵工程的产物就是微生物的代谢物和酶
C.改变发酵条件，可能影响微生物的代谢途径
D.发酵产品均需通过提取、分离、纯化来获得
6．下列关于发酵工程的说法，错误的是( )
A.培养基灭菌是发酵生产中一个很重要的环节
B.发酵工程可以利用原材料中含有的菌种
C.随时检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
D.不同的发酵产品的分离、提纯方法可能不同
7．我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦芽为主要原料制成的。下列相关叙述错误的是( )
A.破碎麦芽有利于释放其中的淀粉酶
B.发酵过程中有机物分解会引起发酵罐温度升高
C.要随时检测发酵液中的微生物数量等以了解发酵进程
D.发酵结束后需要对啤酒进行高压蒸汽灭菌处理
8．发酵工程与农业、食品工业、医药工业等领域有着密切的联系。下列关于发酵工程的叙述、正确的是( )
A.发酵工程具有原料来源丰富、产物混杂、对环境污染小等特点
B.利用乳酸菌、霉菌等发酵工业化生产啤酒可提高产品产量和质量
C.用嗜热菌、嗜盐菌发酵生产洗涤剂可提高产品的耐热性和耐盐性
D.从纤维素分解菌发酵纤维素的水解液中提取发酵产物获得单细胞蛋白
9．谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌，下图为通过发酵工程生产谷氨酸的示意图。下列有关叙述错误的是( )
A.生产用的菌种可以从自然界筛选出来，也可通过杂交育种或基因工程育种获得
B.发酵过程中应控制pH，中性和弱碱性条件有利于谷氨酸的生产和积累
C.扩大培养时应该用液体培养基，扩大培养可以增加菌种的数量
D.发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节，在此过程中要严格控制发酵条件
10．发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。下列有关发酵工程及其应用说法中正确的是( )
A.发酵工程的中心环节是分离提纯产物
B.利用苏云金杆菌可制成微生物农药，用于生物防治
C.谷氨酸发酵生产时，维持酸性和中性条件有利于积累谷氨酸
D.从微生物菌体中提取蛋白质即单细胞蛋白，可作为食品添加剂
11．一种酸啤酒的酿造方法简单易操作，具体流程如下图。下列叙述错误的是( )
A.煮沸15min的主要目的是终止淀粉酶的进一步作用
B.加入乳酸杆菌进行酸化前应排尽发酵罐内的氧气
C.发酵过程中的后发酵阶段应在低温、密闭环境中进行
D.过滤消毒可杀死啤酒中的所有微生物，延长啤酒的保存期
12．燃料乙醇是一种绿色燃料。研究人员利用酵母菌以霉变的木薯和小麦为原料，混合发酵生产燃料乙醇，流程图如下。下列叙述错误的是( )
A.I阶段是该发酵生产的中心环节B.I阶段的淀粉酶不需进行灭菌处理
C.II阶段步骤①是接种酵母菌D.Ⅲ阶段步骤②是产品的分离、提纯
13．利用传统发酵技术和发酵工程生产产品，下列说法正确的是( )
A. 传统发酵技术酿酒与发酵工程酿酒的基本原理不同
B. 两者均可获得高纯度微生物菌体本身及其代谢产物
C. 发酵工程利用微生物进行发酵，传统发酵技术不是利用微生物
D. 传统发酵技术通常在自然条件下进行，发酵工程可人为控制发酵条件
14．下列关于啤酒的工厂化生产的叙述，不正确的是( )
A.酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都是在主发酵阶段进行的
B.主发酵阶段结束后，发酵液即适合饮用，且含有活菌
C.后发酵阶段要在低温、密闭条件下进行
D.加入的啤酒花能使啤酒产生泡沫和特殊的苦味
15．用啤酒酵母和麦芽汁发酵生产啤酒时，发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。在主发酵阶段，液体表面先后出现低泡期、高泡期和落泡期。下列说法错误的是( )
A. 主发酵前需对原麦芽汁蒸煮以破坏酶并灭菌
B. 在落泡期酵母菌能快速、大量的繁殖
C. 在高泡期应注意散热，防止发酵温度升高
D. 后发酵应在低温、密闭的环境下进行
二、多选题
16．液体深层培养是指以获得大量发酵产物为目的的发酵罐大容量液体培养，可通过调节培养液的pH和温度、营养条件以及气体环境促使微生物迅速生长，产生大量代谢产物，是发酵工业生产的基本培养方法。下列叙述错误的是( )
A.传统发酵技术不需要防止杂菌污染，液体深层培养前需要对发酵罐中的培养基进行严格灭菌
B.单细胞蛋白是从微生物细胞中提取的蛋白质，可作为食品添加剂、微生物饲料等
C.可通过过滤、沉淀等方法获得微生物代谢产物
D.利用液体深层培养进行谷氨酸发酵生产应在中性或弱碱性条件下进行
17．黑曲霉是一种丝状真菌，其代谢产物包括柠檬酸等，可广泛应用于食品加工领域。黑曲霉扩大培养时需要通气振荡。下列说法不正确的是( )
A.黑曲霉和生产腐乳时发挥作用的主要微生物的代谢类型不同
B.黑曲霉不耐酸，分离黑曲霉的培养基pH应调节至中性
C.黑曲霉生产的酱油中小分子肽和氨基酸的含量较高
D.黑曲霉发酵产生的柠檬酸可作为食品酸度调节剂广泛使用
三、读图填空题
18．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。
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、_______________、发酵罐内发酵、分离提纯产物等方面。
（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）发酵过程可分为_____________、后发酵两个阶段，其中酵母菌繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在前一阶段完成。后一阶段要在低温_________的环境下储存一段时间才能形成澄清、成熟的啤酒。
（4）从发酵罐中取样装入甲瓶，初步估测甲瓶中酵母菌数量为3×106个/mL，若要在每个平板上涂布0.1mL用_______________稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过300个，则至少应将甲瓶的菌液稀释________________倍。
19．如图为某啤酒厂的生产工艺流程，回答下列问题:
（1）过程①的目的有两个，一是破坏细胞结构释放出淀粉酶，从而增加可溶性糖的含量；二是杀死胚，从而减少可溶性糖的消耗。过程②的目的是______。
（2）酒花可使啤酒具有独特的苦味和香气，并具有防腐和澄清麦芽汁的作用。过程③的作用有______ (至少答出2点)。
（3）过程④控制的气体条件是______。该过程可通过检测____________来了解发酵进程。
（4）未经过程⑤分装的啤酒称为“生啤”或“鲜啤”，经过程⑤并且过滤、消毒、调制后的啤酒为“熟啤”。你认为保质期较长的是______ (填“生啤”或“熟啤”)，原因是______。
20．谷氨酸是生物体内一种重要的有机小分子，谷氨酸钠是它的钠盐，是味精等调味品。的主要成分。目前利用微生物发酵生产的氨基酸中，谷氨酸是产量最大的种类之一。回答下列问题：
(1)我国微生物发酵工程生产谷氨酸常用的菌种有谷氨酸棒状杆菌和黄色短杆菌等，下列生物中与这些菌种在结构上存在明显区别的有___________________。(多选)
A.噬菌体
B.人类免疫缺陷病毒(HIV)
C.禽流感病毒
D.肺炎双球菌
E.酵母菌
F.硝化细菌
G.乳酸菌
(2)谷氨酸发酵的培养基成分主要有葡萄糖、氨水、磷酸盐、生物素等，发酵装置如图所示。可以判断谷氨酸棒状杆菌的代谢类型是___________型。某厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物中出现了大量的乳酸，其原因很可能是______________________。
(3)谷氨酸发酵生产过程中，需要添加氨水，它不仅是细菌生长所需的________________，而且起到调节培养液______________的作用，所以应该分次加入。
(4)某厂的发酵液曾不慎被噬菌体污染，菌群死广殆尽，但人们却侥幸从中获得了少数可抵抗噬菌体的新菌种，细菌这种新性状的产生来自_________________________。
(5)图中所示连续培养的方法，以一定的速度不断添加新的培养液，同时又以同样的速度放出旧的培养液，此工艺流程可以大大提高生产效率，试阐述其原因(答出两点)：_____________________
参考答案
1．答案：D
解析：分离或提纯发酵产品是工业发酵制取产品必经的步骤，如果发酵的产品是菌体本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来;如果发酵产品是微生物的代谢产物，则可采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法进行提取，D正确，ABC错误。故选D。
2．答案：D
解析：A、为使酵母菌迅速发生作用，可加极少量（一小撮）蔗糖，A错误；
B、糖化时需要煮沸冷却，煮沸是为了灭菌，冷却是为了接种时保持酵母菌的活性，B错误；
C、为了缩短发酵时间，发酵初期应提供氧气，有利于酵母菌的有氧呼吸快速繁殖，C错误；
D、啤酒变酸，说明进行了醋酸发酵，因而可以从菌膜中分离得到醋化醋杆菌，D正确。
故选D。
3．答案：C
解析：在发酵过程中,要随时检测培养基中的微生物数量、产物的浓度等,以及了解发酵进程,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,而且会影响微生物的代谢物的形成,所以发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节。
4．答案：A
解析：A、食用酱油的制作以大豆为主要原料，A错误;B、柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂，即食品添加剂，可通过黑曲霉发酵制得，B正确;C、味精的生产是谷氨酸棒状杆菌在有氧条件下发酵产生谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理而获得的，C正确;D、某种放线菌产生的抗生素井岗霉素可用于防治水稻纹枯病，属于生物防治，D正确。故选A。
5．答案：C
解析：A、用于发酵的优良菌种不一定均需通过诱变育种选育，如基因工程育种也可以，A错误;B、发酵工程生产的产品有两类:一类是代谢产物，另一类是菌体本身，酶是活细胞产生的，B错误;C、改变发酵条件，如温度、pH、氧气含量等，可能影响微生物的代谢途径，C正确;D、不同微生物产品分离、提纯方法不同，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，D错误。故选:C。
6．答案：B
解析：传统发酵技术利用的是原材料中的菌种，发酵工程利用的是经过筛选或培育的菌种，B错误；发酵工程生产的如果是菌体，可采用过滤、沉淀等方法分离提纯，如果产品是代谢产物，则可采用蒸馏、萃取、离子交换等措施进行分离提纯，D正确。
7．答案：D
解析：A、麦芽中含有淀粉酶可以将淀粉水解，破碎麦芽有利于释放其中的淀粉酶，更充分的水解淀粉，A正确；B、发酵过程中有机物分解会释放热量使发酵罐温度升高，B正确；C、发酵过程中要随时检测发酵液中的微生物数量等以了解发酵进程，C正确；D、啤酒不需要高压蒸汽灭菌，只需消毒，D错误。故选D。
8．答案：C
解析：A、发酵工程具有原料来源丰富、产物单一、对环境污染小等特点，A错误；B、利用酵母菌发酵工业化生产啤酒可提高产品的产量和质量，B错误；C、嗜热菌耐高温，嗜盐菌耐盐，用嗜热菌、嗜盐菌发酵生产洗涤剂可提高产品的耐热性和耐盐性，C正确；D、单细胞蛋白是指纤维素分解菌菌体，D错误。故选C。
9．答案：A
解析：A、用于发酵的菌种可以从自然界中筛选，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得，A错误； B、谷氨酸的发酵生产，在中性或弱碱性的条件有利于谷氨酸的积累，B正确； C、液体培养基有利于菌种和营养物质的充分接触，有利于菌种的增殖，所以扩大培养时应该用液体培养基，扩大培养可以增加菌种的数量，C正确； D、发酵罐内的发酵是工厂化生产谷氨酸的中心环节，需严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，D正确。
故选：A。
10．答案：B
解析：A、发酵工程的中心环节是发酵罐内的发酵，A错误;
B、苏云金杆菌可通过发酵工程大规模培养，制成微生物农药，利用苏云金杆菌产生B抗虫蛋白，破坏鳞翅目等害虫的消化系统，从而将其杀死，这种防治方法属于生物防治，B正确;
C、谷氨酸发酵生产时，其菌种为谷氨酸棒状菌（原核生物），在中性和弱碱性的条件下有利于积累谷氨酸，C错误;
D、单细胞蛋白指的就是微生物本身，D错误。
故选B。
11．答案：D
解析：A、煮沸15min的主要目的是终止淀粉酶的进一步作用，并对糖浆进行灭菌，A正确；
B、乳酸杆菌是厌氧菌，故加入乳酸杆菌进行酸化前应排尽发酵罐内的氧气，B正确；
C、发酵过程中的后发酵阶段应在低温、密闭环境中进行，这样才能形成澄清、成熟的啤酒，C正确；
D、过滤消毒只能杀死啤酒中的大部分的微生物，D错误。
故选D。
12．答案：A
解析：A、分析题图可知，I阶段是该发酵生产的中心环节，A错误;B、酶活性的发挥需要适宜的温度等条件，I阶段的淀粉酶不需进行灭菌处理，B正确;C、步骤①是接种酵母菌对淀粉分解产生的糖浆进行发酵，C正确;D、亚阶段步骤②是产品的分离、提纯，最终获得产品，D正确。故选A。
13．答案：D
解析：A、传统发酵技术酿酒与发酵工程酿酒的基本原理相同，均是利用酵母菌在无氧条件下代谢产生酒精，A错误；
B、传统发酵技术无法获得高纯度微生物菌体本身，B错误；
C、发酵工程和传统发酵技术均是利用微生物进行发酵，C错误；
D、传统发酵技术通常在自然条件下进行，发酵工程则在人为控制温度、pH等发酵条件下进行，D正确。
故选D。
14．答案：B
解析：主发酵阶段结束后,发酵液还不适合饮用，需要经过一段时间的后发酵,才能形成澄清、成熟的啤酒,B错误。
15．答案：B
解析：A、主发酵前需对原麦芽汁蒸煮，这样可以破坏酶的结构，避免酶进一步起作用，而且起到灭菌的作用，A正确；
B、在落泡期意味着此时主发酵过程即将结束，环境中代谢产物积累较多，且此时为无氧环境，因而酵母菌不会快速、大量的繁殖，B错误；
C、在高泡期主发酵进行旺盛，此时发酵罐中会产生大量的热量，为了避免发酵罐温度上升，应注意散热，C正确；
D、啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，但酵母菌的繁殖、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，D正确。
故选B。
16．答案：ABC
解析：A、传统发酵技术利用混合菌种发酵，没有进行严格灭菌，但是也需要采取一些措施防止杂菌污染，液体深层培养属于发酵工程，发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种，为了防止微生物的污染，需要对发酵罐中的培养基进行严格灭菌，错误;B、单细胞蛋白是发酵获得的大量的微生物菌体，B错误;C、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，C错误;D、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。利用液体深层培养进行谷氨酸发酵生产应在中性或弱碱性条件下进行，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，D正确。故选ABC.
17．答案：AB
解析：A、由题干信息可知黑曲霉的培养基中有有机碳源，且需要通气，所以其代谢类型为异养需氧型，和生产腐乳时的毛霉相同，A错误；B、黑曲霉是真菌，且代谢产物中有柠檬酸，说明其耐酸，分离黑曲霉的培养基pH应调节至酸性，B错误；C、黑曲霉生产酱油的原理是利用所产蛋白酶将原料中的蛋白质分解成小分子肽和氨基酸，C正确；D、黑曲霉发酵产生的柠檬酸可作为食品酸度调节剂广泛使用，D正确。故选AB。
18．答案：（1）扩大培养;接种
（2）赤霉素;淀粉酶
（3）主发酵;密闭
（4）无菌水;1000
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、发酵罐内发酵、分离提纯产物等方面。啤酒酵母的新陈代谢类型是异养兼性厌氧型。
（2）发芽大麦合成大量淀粉酶，催化淀粉分解为小分子单糖。酵母菌不能直接利用淀粉做碳源，因此淀粉糖化后啤酒酵母才能利用分解形成的葡萄糖充分发酵。赤霉素作为一种重要的植物激素，对种子萌发具有促进作用，在酿酒过程中常加入适宜浓度的赤霉素缩短大麦发芽的时间，从而减少有机物的消耗，因此，在焙烤阶段应注意控制温度，不能使淀粉酶失活。
（3）发酵过程可分为主发酵、后发酵两个阶段，其中酵母菌繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在前一阶段完成。后一阶段要在低温密闭的环境下储存一段时间才能形成澄清、成熟的啤酒。
（4）从发酵罐中取样装入甲瓶，初步估测甲瓶中酵母菌量数为3×106个mL，若要在每个平板上涂布0.1mL用无菌水稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过300个，则至少应将甲瓶的菌液稀释倍数为3×106×0.1÷300-1000倍。
19．答案：（1）分解淀粉，形成糖浆
（2）使淀粉酶失去活性、对糖浆进行灭菌
（3）隔绝空气;酵母菌的数量、酒精含量等
（4）熟啤;经过过滤、消毒后的熟啤微生物被杀死，因此保存时间长
20．答案：(1)ABCE
(2)异养需氧；通气量不足
(3)氮源；pH
(4)基因突变(或突变)
(5)①保证微生物对营养物质的需求
②排出部分代谢产物
③使微生物保持较长时间的快速生长
解析：(1)北京棒状杆菌、谷氨酸棒状杆菌和黄色短杆菌都是原核生物,没有成形的细胞核,而题中噬菌体、人类免疫缺陷病毒(HIV)和禽流感病毒都没有细胞结构,酵母菌则是真核生物,因此与这些菌种在结构上存在明显区别的有ABCE。
(2)谷氨酸发酵的培养基成分中有葡萄糖,说明其代谢类型是异养型,图中通入无菌空气,说明其代谢类型是需氧型。某厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸,结果代谢产物中出现了大量的乳酸,乳酸是无氧呼吸的产物,很可能是通气量不足。
(3)氨水是细菌生长所需的氮源,同时还有调节培养液PH的作用。
(4)某厂的发酵液曾不慎被噬菌体污染,菌群死亡殆尽,但人们却侥幸从中获得了少数可抵抗噬菌体的新菌种,细菌这种新性状的产生来自于基因突变(或突变)。
(5)如图所示连续培养的方法,以一定的速度不断添加新的培养基,同时又以同样的速度放出旧的培养基,此工艺流程可以大大提高生产效率,原因是:①保证微生物对营养物质的需求;②排出部分代谢产物;③使微生物保持较长时间的快速生长。

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