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1.4发酵工程及其应用——高二生物学苏教版（2019）选择性必修三同步课时作业
一、单项选择题
1.葡萄酒是以葡萄为原料酿造的一种果酒，可采用传统发酵技术进行家庭制作，也可采用现代发酵技术进行工业化生产。下列关于运用这两项技术生产葡萄酒的叙述，正确的是( )
A.发酵产物都必须进行严格的消毒
B.发酵前都需要对原料进行灭菌
C.发酵菌种的繁殖都需要有氧环境
D.发酵环境都可以实现精准控制
2.我国酿酒技术历史悠久，《唐书》记载“葡萄酒，西域有之……及破高昌……京中始识其味”。下列叙述正确的是( )
A.酵母菌是真核、兼性厌氧型生物，而醋酸菌是原核、厌氧型生物
B.酿酒发酵初期通入氧气可促进酵母菌进行有氧呼吸，大量增殖
C.在利用葡萄汁制作葡萄酒的过程中，发酵液的pH逐渐增大
D.当糖源充足时，醋酸菌即将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
3.啤酒的工业化生产过程如下：大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法错误的是( )
A.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
B.用赤霉素溶液浸泡大麦种子，可以促进α-淀粉酶合成
C.酒精主要是在主发酵阶段由酵母菌的无氧呼吸产生
D.麦芽汁能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源、氮源和无机盐等
4.发酵产品的使用深入生活的方方面面。发酵工程可对细胞和细胞代谢产物进行工业化生产，传统发酵技术大大丰富了食物的品种，充分体现了劳动人民的智慧。下列关于发酵工程和传统发酵技术的说法，正确的是( )
A.用发酵工程生产青霉素时，若发酵罐和培养基灭菌不彻底污染了杂菌，会因为某些杂菌分泌酶将青霉素分解掉而降低产量
B.家庭制泡菜和变酸的葡萄酒表面长的菌膜分别是由酵母菌和醋酸菌形成，它们都是需氧型的原核生物
C.发酵工程往往采用液体培养基进行发酵，发酵结束后会通过提取、分离和纯化的措施来获得单细胞蛋白产品
D.与发酵工程相比，传统发酵技术中菌种来源于多种天然微生物，发酵过程经过严格灭菌，所以产品质量较高且品质稳定
5.某酿酒厂以无核黄皮果为辅料研制出黄皮甜米酒，该酒具有消食、润肺和清热解毒等功效。制作黄皮甜米酒的工艺流程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.对糯米进行蒸煮可利用高温杀死杂菌，并有利于细胞破裂释放糖类用于发酵
B.甜酒曲中的根霉能产生糖化酶，将淀粉依次水解为蔗糖、葡萄糖
C.酵母菌的繁殖在主发酵阶段完成，代谢物的生成在后发酵阶段完成
D.黄皮甜米酒口感好、酒精度低，适宜长期大量饮用
6.我国劳动人民利用传统发酵技术制作出大量美味食品，如酱油、腐乳、豆豉等，传承和发扬了中华优秀传统饮食文化。随着科技的发展，现代发酵工程在食品领域的应用更加广泛。下列关于发酵的叙述，错误的是( )
A.泡菜“咸而不酸”是因为盐水浓度过高，抑制乳酸菌发酵所致
B.工业化生产啤酒时，酵母菌的繁殖主要在主发酵阶段完成
C.水封泡菜坛的目的是隔绝空气，确保坛内乳酸菌发酵处于无氧环境
D.腐乳和果醋都是在厌氧条件下发酵产生的传统食品
7.发酵作为一种古老的食物加工技术，不仅是一种工艺，更具有深厚的历史和文化价值。酒、醋、泡菜及腐乳等在我国都有悠久的制作历史。下列叙述错误的是( )
A.传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主
B.制作酒、醋、泡菜及腐乳时，菌种繁殖阶段需要的气体条件相同
C.有些发酵产物可以作为另一种发酵过程的原料
D.菌种、原料及产物不同，控制的温度、pH等条件会有差异
8.微生物的发酵可以为人类提供丰富的食品和调味料,促进丰富多彩的饮食文化的形成。表中相关叙述错误的是( )
选项 应用 主要菌种 发酵说明
A 味精 谷氨酸棒状杆菌 在酸性条件下会积累谷氨酸，经过一系列处理后可制成味精
B 酱油 黑曲霉 将原料中的蛋白质水解成多肽和氨基酸，经淋洗调制而成
C 醋 醋酸菌 缺少糖源时，醋酸菌先将酒精转化为乙醛，再转化为醋酸，反应简式是C2H5OH+O2CH3CODH+H2O+能量
D 啤酒 酵母菌 在主发酵阶段，酵母菌大量繁殖并将大部分糖分解成酒精
A.A B.B C.C D.D
9.啤酒是以大麦芽为主要原料制成的。下列说法错误的是( )
A.酒精的产生积累主要在后发酵阶段完成
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、产物浓度等，以了解发酵进程
D.用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就可以产生α-淀粉酶
10.发酵工程与农业、食品工业、医药工业及其他工业生产有密切的联系。下列与发酵工程相关的叙述错误的是( )
A.以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的毛霉为主要菌种制作酱油
B.用酵母菌等生产的单细胞蛋白可通过过滤、沉淀等方法获得产品
C.谷氨酸棒状杆菌在中性和酸性条件下的产物不同，发酵过程要控制Ph
D.利用大麦和酵母菌制作啤酒，大部分糖的分解在主发酵中完成
11.啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是( )
A.用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶
B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
C.糖浆经蒸煮后趁热接种酵母菌有利于发酵快速进行
D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
12.人类利用微生物发酵的历史已有几千年。下列关于发酵工程及其应用的叙述,错误的是( )
A.发酵工程中所用培养基需要严格灭菌,发酵设备不需要严格灭菌
B.谷氨酸发酵生产中,要将pH严格控制在中性或弱酸性
C.啤酒发酵过程中酵母菌的繁殖和酒精的积累都在主发酵阶段完成
D.利用发酵工程生产的食品添加剂可以改善食物的口味和品质,但不具有防腐作用
13.啤酒是人类最古老的酒精饮料之一，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。啤酒是以大麦芽、酒花、水为主要原料，经酵母发酵作用酸制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。其主要制作流程如图所示，下列叙述正确的是( )
A.用赤霉素处理大麦，无需发芽也可产生淀粉酶，简化工艺流程
B.图示A过程为主发酵阶段，B过程为后发酵阶段
C.啤酒消毒的目的是杀死大多数微生物，延长它的保存期
D.焙烤是利用加热杀死种子胚使酶失活，同时也会形成啤酒色、香、味的一些物质
二、非选择题
14.啤酒酵母是指专门用于酿造啤酒的酵母，多为酿酒酵母的不同品种。啤酒酵母在麦芽汁琼脂培养基上菌落为乳白色，有光泽，平坦，边缘整齐。细胞形态为近球形的椭圆体，与野生酵母不同。科研人员为了从土壤中分离并纯化啤酒酵母，以用于酿制啤酒，进行的相关实验流程如图所示。回答下列问题：
（1）配制麦芽汁琼脂培养基时，按照培养基配方准确称量各组分，将其溶解、定容后，再进行______（填“湿热灭菌”或“干热灭菌”），作此判断的依据是________________________。
（2）该实验流程中，将菌液接种到平板上所用接种工具除了移液枪以外，依次为______。进行⑤划线纯化培养时，一共划5次线，接种工具需要灭菌______次。
（3）从④涂布分离的平板上挑选出______的单菌落，然后再进行⑤划线纯化培养。
（4）假设实验中初步估测图中锥形瓶中酵母菌细胞数为个/mL，若要在每个平板上涂布0.1mL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则需要将锥形瓶中的菌液继续稀释______倍。
（5）⑥发酵生产啤酒，需用到发酵工程技术。发酵工程的中心环节是______。
15.啤酒是以麦芽、水为主要原料，加啤酒花（包括啤酒花制品），经酵母菌发酵酿制而成的、含有二氧化碳并可形成泡沫的发酵酒，以大麦芽、啤酒花和水为主要原料发酵生产啤酒的流程如下，回答下列问题：
（1）发酵工程一般包括菌种的选育、____________、培养基的配制、灭菌、接种、发酵、产品的分离、提纯等方面。
（2）利用____________处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就可以产生淀粉酶。获得啤酒成品前消毒的目的是____________。
（3）酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于____________菌。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解都在____________阶段完成。发酵过程中，杂菌可产生微量副产物是啤酒“上头”的原因之一，可采用____________法获得纯净的酿酒微生物，同时对活菌进行计数。
（4）随着发酵技术的发展，酒种类逐渐增多，桑葚玫瑰酒是以桑葚汁和玫瑰为材料进行发酵而来，具有了桑葚和玫瑰的果香、花香，营养价值丰富。下图为桑葚汁与玫瑰质量比对酒精度和感官评分（感官评分越高，品质越好）的影响。由图可知，桑葚汁与玫瑰质量比对酒精度的影响____________，应选择桑葚汁与玫瑰质量比为____________时进行酿制。
答案以及解析
1.答案：C
解析：A、发酵产物为乙醇，乙醇能抑制杂菌的生长繁殖，不需要消毒，A错误；
B、传统发酵技术利用的是原料自身表面带有的菌种进行发酵，故不能对原料进行灭菌处理，B错误；
C、二者的发酵菌种为酵母菌，呼吸方式为兼性厌氧型，其繁殖需要大量的能量，故都需要有氧环境进行有氧呼吸供能，C正确；
D、传统发酵技术的发酵环境不能实现精准控制，现代发酵技术进行工业化生产可以，D错误。
故选C。
2.答案：B
解析：A、酵母菌属于真核、兼性厌氧型生物，醋酸菌属于原核、需氧型生物，A错误；
B、酿酒发酵初期通入氧气可促进酵母菌进行有氧呼吸，有利于酵母菌大量增殖，B正确；
C、在利用葡萄汁制作葡萄酒的过程中，发酵液中的二氧化碳越来越多，二氧化碳溶于水呈酸性，故发酵液的pH变化是先减小后稳定，C错误；
D、当氧气、糖原都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸，当缺少糖原时，醋酸菌可将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，D错误。
故选B。
3.答案：A
解析：A、焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，A错误；B、用赤霉素溶液浸泡大麦种子，可以促进α-淀粉酶合成，因为赤霉素能促进种子萌发，因而能促进细胞代谢，B正确；C、酒精主要是在主发酵阶段由酵母菌的无氧呼吸产生，同时还会产生二氧化碳，C正确；D、麦芽汁能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源、氮源、无机盐和水等，D正确。故选A。
4.答案：A
解析：A、用发酵工程生产青霉素时，若发酵罐和培养基灭菌不彻底污染了杂菌，会因为某些杂菌分泌酶将青霉素分解掉而降低产量，需要严格灭菌，A正确；B、家庭制泡菜和变酸的葡萄酒表面长的菌膜分别是由酵母菌和醋酸菌形成，但是酵母菌是兼性厌氧的真核生物，B错误；C、发酵工程往往采用液体培养基进行发酵，发酵结束后会通过提取、分离和纯化的措施来获得细胞代谢物，单细胞蛋白指微生物菌体，可通过过滤、沉淀方法获得，C错误；D、传统发酵技术的微生物是天然微生物，并未经过严格灭菌，D错误。故选A。
5.答案：A
解析：A、对糯米进行蒸煮的主要目的是使淀粉颗粒吸水膨胀并糊化，便于淀粉酶的作用，同时也可利用高温能杀死原料中的杂菌，并有利于细胞破裂释放糖类用于发酵，A正确；
B、甜酒曲中的根霉能产生糖化酶，将淀粉依次水解为麦芽糖、葡萄糖，B错误；
C、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，C错误；
D、黄皮甜米酒虽然口感好、酒精度低，但不适宜长期大量饮用，D错误。
故选A。
6.答案：D
解析：A、制作泡菜时，如果盐水浓度过高，乳酸菌会通过渗透作用失水，抑制乳酸菌生长，制作的泡菜会“咸而不酸”，A正确；B、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，B正确；C、乳酸菌是厌氧菌，水封泡菜坛的目的是隔绝空气，确保坛内乳酸菌发酵处于无氧环境，C正确；D、腐乳和果醋都是在有氧条件下发酵产生的传统食品，D错误。故选D。
7.答案：B
解析：A、传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭或作坊式的，A正确；B、家庭制作酒、醋和泡菜以及腐乳发酵利用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌和乳酸菌和毛霉，其中酵母菌是兼性厌氧菌，醋酸菌是好氧菌，乳酸菌是厌氧菌，毛霉是好氧菌，B错误；C、有些发酵产物可以作为另一种发酵过程的原料，如酵母菌无氧呼吸产生的酒精可被醋酸菌利用产生醋酸，C正确；D、菌种、原料及产物不同，发酵条件不同，控制的温度、pH等条件会有差异，D正确。故选B。
8.答案：A
解析：制取味精时，谷氨酸棒状杆菌在中性或弱碱性条件下才会积累谷氨酸，A错误。
9.答案：A
解析：A、酒精的产生积累主要在前发酵阶段完成，而不是后发酵阶段，A错误； 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、用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就可以产生-淀粉酶，减少操作的过程，D正确：
故选A。
10.答案：A
解析：制作酱油的主要菌种是产生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉，A错误；单细胞蛋白为菌体本身，在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可获得该产品，B正确；由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，发酵过程中，不同的pH环境下形成的产物不同，C正确；啤酒的制作分为主发酵和后发酵，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，D正确。
11.答案：AD
解析：A、大麦种子萌发会产生α-淀粉酶，赤霉素能促进种子的萌发，用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶，A正确；B、焙烤可以杀死大麦种子的胚但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误；C、糖浆经蒸煮（产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌）后要冷却，再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C错误；D、转基因技术在微生物领域已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在微生物领域的应用，D正确。故选AD。
12.答案：ABD
解析：发酵工程中所用的培养基和发酵设备都需要严格灭菌,A错误;谷氨酸发酵生产中,在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸,在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,B错误;啤酒发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段,其中酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成,C正确;利用发酵工程生产的食品添加剂可以改善食品的口味、色泽和品质,有时还可以延长食品的保存期(具有防腐作用),D错误。
13.答案：ABC
解析：A、用赤霉素处理大麦，可诱导α-淀粉酶相关基因的表达，促进α-淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶，简化工艺流程，A正确；B、啤酒发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。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完成。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。结合图示可知，图示A过程为主发酵阶段，B过程为后发酵阶段，B正确；C、装瓶前要进行消毒的目的是杀死啤酒中的大多数微生物，以延长它的保存期，C正确；D、焙烤过程杀死胚，但是酶并不失活，也无法形成啤酒的色香味的一些物质，D错误。故选ABC。
14.答案：（1）湿热灭菌；培养微生物需要提供潮湿的环境，湿热灭菌能保持培养基中的水分
（2）涂布器、接种环；6
（3）乳白色，有光泽，平坦，边缘整齐
（4）104
（5）发酵罐内发酵
解析：（1）培养基常用高压蒸汽（湿热）灭菌法进行灭菌。该灭菌方法能保持培养基中的水分，这样能为微生物提供一个潮湿的环境。
（2）④涂布分离需用到移液枪和涂布器，⑤划线纯化需用到接种环。接种环在每次划线前后都有进行灼烧灭菌，进行⑤划线纯化培养时，一共划5次线，接种工具需要灭菌6次。
（3）从④涂布分离的平板上挑选出乳白色，有光泽，平坦，边缘整齐的单菌落，然后再进行⑤划线纯化培养。
（4）假设稀释的倍数为a，则：，，即至少应将锥形瓶中的菌液继续稀释倍。
（5）⑥发酵生产啤酒，需用到发酵工程技术。发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵。
15.答案：（1）扩大培养
（2）赤霉素；杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期
（3）兼性厌氧；主发酵；稀释涂布平板
（4）不大；4:1
解析：（1）发酵工程的基本环节：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，产品分离、提纯等方面。
（2）糖化过程要利用大麦发芽时产生的淀粉酶把淀粉水解，利用赤霉素处理麦，使大麦种子无须发芽就可以产生淀粉酶。发酵结束后，发酵液中仍有些活着的微生物，为了延长啤酒的保存期，要利用消毒方法杀死啤酒中的大多数微生物。
（3）依题意，酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，符合这种特点的微生物属于兼性厌氧菌。啤酒制作过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成啤酒的工业化生产流程都在主发酵阶段完成。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。获得纯净培养物的接种方法有平板划线法及稀释涂布平板法，同时稀释涂布平板法接种培养物时，还能得到单菌落。因此，要获得纯净的酿酒微生物，同时对活菌进行计数，可采用稀释涂布平板法接种。
（4）根据题意和图示分析可知，桑葚汁与玫瑰质量比对酒精度的影响不大，但对感官评分的影响较大，应选择桑葚汁与玫瑰质量比为4:1时进行发酵。

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