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第1章
第3节　发酵工程及其应用
发酵工程
学习目标 素养目标
1．概述发酵工程及其基本环节(重难点)； 2．举例说明发酵工程在生产上的重要应用价值(重点) 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；
社会责任：认可发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值
核心概念
1．发酵工程的基本环节
配制培养基
接种
发酵罐内发酵
分离、提纯产物
2．发酵工程的应用
对以下实例进行分类：
A．生产传统的发酵产品　B．生产微生物农药　C．生产酶制剂　D．生产微生物饲料　E．生产抗生素、多种氨基酸和激素　F．生产各种各样的食品添加剂　G．生产微生物肥料(常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等)　 H．生产免疫调节剂等
(1)在食品工业上的应用：________。
(2)在医药工业上的应用：_______。
(3)在农牧业上的应用：_________。
此外，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，作出了越来越大的贡献。
ACF
EH
BDG
3．啤酒的工业化生产流程
(1)将下列啤酒的工业化生产流程按照正确的顺序排列：
____________________。
①发芽　②碾磨　③糖化　④发酵　⑤消毒　⑥焙烤　⑦蒸煮　⑧终止
①⑥②③⑦④⑤⑧
(2)[连线]啤酒的工业化生产流程各环节的作用
[概 念 辨 析]
(1)发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。 (　　)
提示：发酵工程利用的菌种也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
(2)发酵工程的中心环节是选育菌种。 (　　)
提示：发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。
(3)发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。 (　　)
(4)与家庭传统发酵一样，发酵工程所用的菌种绝大多数是混合菌种。 (　　)
提示：发酵工程所用的菌种绝大多数是单一菌种。
×
×
×
×
(5)2022年，我国科学家通过电催化结合发酵的方式，用CO2合成了葡萄糖和脂肪酸。 (　　)
(6)发酵工程与传统发酵技术都是利用微生物的作用进行的发酵。 (　　)
(7)为了保持啤酒的风味，应用巴氏(低温)消毒法进行消毒。 (　　)
(8)微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。 (　　)
(9)微生物肥料、农药和饲料利用的都是微生物的代谢物。 (　　)
提示：用单细胞蛋白可以制成微生物饲料，单细胞蛋白是微生物菌体本身。
√
√
√
√
×
目标导学
发酵工程的一般流程是什么
1
目标
一
教材P22～23“图1－9”——发酵工程的基本环节和发酵罐示意图
(1)选育菌种：性状优良的菌种可以从__________中筛选出来，也可以通过____________或________________获得。
(2)扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，因此在发酵之前还需要对菌种进行____________。
(3)配制培养基：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。培养基的配方要经过____________才能确定。
(4)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，__________和____________都必须经过严格的灭菌。
自然界
诱变育种
基因工程育种
扩大培养
反复试验
培养基
发酵设备
(5)接种：扩大培养的菌种和灭菌后的__________加入发酵罐中。大型发酵罐有计算机控制系统，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。
(6)发酵罐内发酵：在发酵过程中，要随时检测培养液中的______________、____________等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的____________，要严格控制________、________和溶解氧等发酵条件。
(7)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________、________等方法将菌体分离和干燥得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的________、________和________措施来获得产品。
培养基
微生物数量
产物浓度
营养组分
温度
pH
过滤
沉淀
提取
分离
纯化
　　　(亳州期中)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，产品的分离、提纯等环节。下列相关叙述错误的是 (　　)
A．选育的高产菌株为避免中间环节污染，一般直接接种到发酵罐中
B．发酵工程所选用的优良菌种要能在低成本培养基上迅速生长繁殖
C．在发酵工程中，发酵环境条件的变化将会影响微生物的代谢途径
D．若发酵产品是微生物细胞本身，发酵结束后可通过过滤、沉淀等方法来获得产物
1
A
解析：选育的高产菌株一般需要先扩大培养，增加菌种数量，再接种到发酵罐中，A错误；发酵工程所选用的优良菌种要能在低成本培养基上迅速生长繁殖，降低生产成本，B正确；发酵工程中，发酵环境条件变化会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径，如谷氨酸的发酵生产，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，C正确；若发酵产品是微生物细胞本身，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品，D正确。
素养养成——模型与建模、迁移应用
中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值，工艺流程如下图所示。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，发酵罐内发酵，产品的分离、提纯等方面，其中的中心环节是_________ _______。
(2)为获得对蔗糖的耐受能力和利用效率高的菌株H，可将蔗糖作为液体培养基的____________，并不断提高其浓度，多代培养选择。
(3)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g·L－1，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌，分析原因：一是培养基的盐浓度设为60 g·L－1，其他杂菌因____________而死亡；二是pH为10的条件下，其他杂菌______________，生长繁殖受抑制。
扩大培养
发酵罐内
发酵
唯一碳源
失水过多
酶变性失活
(4)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中__________________可能是高密度培养的限制因素。
(5)若发酵产品是单细胞蛋白，则往往采用______________等方法将其分离和干燥，即可获得产品。
氧气(或溶解氧)
过滤、沉淀
解析：(2)要获得对蔗糖的耐受能力和利用效率高的菌株H，可将蔗糖作为唯一碳源，该培养基上只有菌株H能够生长。(4)扩大培养时，在适宜的营养物浓度、温度、pH等条件下，发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中氧气不足，使菌种进行无氧呼吸产生乙醇，即氧气是限制高密度培养的重要因素。(5)单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废料等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体，在分离、提纯时，发酵产品如果是微生物细胞本身，可以采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，如果是代谢物，可根据产物的性质进行提取、分离、提纯。
发酵工程在生产上有哪些重要价值
1
目标
二
1．教材P24～25“思考·讨论”——啤酒的工业化生产
(1)啤酒的工厂化生产流程：发芽→焙烤→________→糖化→蒸煮→发酵→________→终止。
(2)发芽阶段，大麦种子发芽，释放__________。发酵阶段，酵母菌将糖转化为______________。
碾磨
消毒
淀粉酶
酒精和CO2
(3)在糖化阶段，温度低影响啤酒品质，温度高会使麦芽产生的淀粉酶等失活，你能想到什么方法解决？
提示：可以在此阶段使用发酵工程生产的耐高温的淀粉酶制剂。
(4)发酵后的啤酒需要经过消毒才能包装销售，请你利用所学知识分析，可以用什么方法对啤酒进行消毒？
提示：为了保持啤酒的风味，应用巴氏消毒法进行消毒。
2．发酵工程应用的比较
项目 具体应用 成果
在食品工业上的应用 生产传统的发酵产品 利用________发酵生产酱油、利用酿酒酵母生产酒类
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______ ____________发酵生产谷氨酸
生产__________ 利用微生物发酵生产淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等
在医药工业上的应用 通过__________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________菌种生产药物 通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素
霉菌
谷氨
酸棒状杆菌
酶制剂
工程菌
改造
项目 具体应用 成果
在农牧业上的应用 生产微生物肥料 利用__________和__________生产根瘤菌肥、固氮菌肥
生产微生物________ 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
生产微生物饲料 利用淀粉或纤维素的水解液、__________ 的废液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______________的利用 利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂
根瘤菌
固氮菌
农药
制糖工业
极端微生物
　　　(马鞍山模拟)发酵工程可以用来生产微生物肥料、农药和饲料，促进农牧业增产增收。下列叙述正确的是 (　　)
A．发酵工程所用菌种接入发酵罐前需对菌种进行纯培养
B．发酵过程中发酵条件变化只影响微生物的生长繁殖，不影响其代谢产物的产生
C．利用发酵工程获取微生物或其代谢产物制成微生物农药来防治病虫害属于化学防治
D．通过发酵工程培养微生物，过滤得到的微生物细胞破碎后可提取单细胞蛋白作为饲料
A
2
解析：发酵工程中，菌种的纯度直接影响发酵产物的质量和产量。若菌种不纯，杂菌可能与目标微生物竞争营养、产生有害物质，甚至抑制目标代谢产物的合成。因此，菌种接入发酵罐前必须进行纯培养，确保菌种单一性，A正确。发酵条件(如pH、温度、溶解氧等)不仅影响微生物的生长繁殖，还直接调控代谢途径，从而影响代谢产物的生成，B错误。微生物农药通过活体微生物或其代谢产物抑制病虫害，属于利用生物手段控制害虫，符合生物防治的定义，C错误。单细胞蛋白即微生物菌体，不需要从微生物细胞中提取，D错误。
随堂内化
一、 知识自主构建
基本环节
灭菌
分离、提纯
应用
农牧
二、 学情随堂评价
1．下列有关发酵工程的说法，错误的是 (　　)
A．进行谷氨酸发酵时，若发酵液pH呈酸性会积累谷氨酰胺
B．扩大培养的主要目的是获得数量足够多的目的菌种
C．现代发酵工程中的菌种一般都是通过基因工程改造的
D．单细胞蛋白是指通过微生物发酵获得的菌体本身
C
解析：谷氨酸发酵，在中性和弱碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，A正确；扩大培养是指将少量菌种逐步繁殖成大量菌种的过程，其主要目的就是获得数量足够多的菌种，以满足后续大规模发酵生产的需求，B正确；现代发酵工程中所用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，C错误；单细胞蛋白是指通过发酵获得的大量微生物菌体，这些微生物菌体可以直接作为蛋白质饲料或食品添加剂等，D正确。
2．(滁州期中)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决粮食、环境、健康和能源等问题方面作出了重要贡献。霉菌是发酵工程中常用的菌种，进行有氧呼吸。下列相关叙述错误的是 (　　)
A．由黑曲霉发酵生产的柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂
B．科学家利用厌氧发酵技术，使青霉菌生产青霉素实现了产业化
C．将乙肝病毒的抗原基因转入酵母菌后再通过发酵生产，可生产乙肝疫苗
D．利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可促进植物生长
B
解析：黑曲霉为需氧型霉菌，其有氧发酵可生产柠檬酸，作为食品酸度调节剂，A正确；青霉菌生产青霉素需在有氧条件下进行，而“厌氧发酵技术”与其代谢特点矛盾，B错误；酵母菌为真核生物，可通过转基因技术表达乙肝抗原，再经发酵生产疫苗，C正确；根瘤菌肥通过固氮作用为植物提供氮元素，发酵工程可规模化生产此类微生物肥料，D正确。
3．(宣城期末)单细胞蛋白即微生物菌体，是一种新型的蛋白质来源，利用发酵工程能提高其产量和品质。下列工艺流程中不合理的是 (　　)
A．可通过诱变育种等手段获得优良菌种
B．培养基和发酵设备均需高温消毒
C．发酵过程需控制合适的温度和pH
D．采用过滤、沉淀、干燥等方法获得菌体
B
解析：诱变育种可以通过物理、化学等因素诱导微生物发生基因突变，从而有可能获得优良菌种，提高单细胞蛋白的产量和品质，A项做法合理；培养基和发酵设备应该进行灭菌处理，消毒一般只能杀死部分微生物，不能彻底杀灭包括芽孢和孢子在内的所有微生物，灭菌能更彻底地消灭微生物，保证发酵过程不受杂菌污染，B项做法不合理；微生物发酵需要适宜的温度和pH，控制合适的温度和pH有利于微生物的生长和代谢，从而提高单细胞蛋白的产量和品质，C项做法合理；采用过滤、沉淀、干燥等方法可以将发酵后的微生物菌体从发酵液等体系中分离出来，从而获得单细胞蛋白，D项做法合理。
4．(安徽皖中联盟联考)工业上常利用发酵工程生产微生物饲料，其主要生产流程如右图所示。下列叙述错误的是 (　　)
A．优良菌种不一定是直接从自然界中筛选得到的
B．发酵工程的中心环节是发酵罐内的发酵
C．生产乳酸菌时，不仅要关注培养基中的营养成分，还要注意隔绝空气
D．发酵产品都需要经过提取、分离、纯化等措施才能获得
D
解析：优良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，A正确；发酵工程中，发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节，B正确；乳酸菌是厌氧菌，发酵生产时要关注培养基中的营养成分如碳源、氮源等，还需隔绝空气创造厌氧环境，利于乳酸菌生长，C正确；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。
5．高酒精度啤酒(酒精浓度≥7.5%vol)由于其高酒精度、高发酵度、低残糖等特点，受到越来越多消费者的青睐，其酿造工艺如图所示。下列叙述错误的是 (　　)
A．生产啤酒用的发酵罐和大麦汁等原料需要经过灭菌、消毒
B．多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母菌细胞代谢的影响
C．主发酵过程中还原糖主要用于有氧呼吸，其产生的CO2会使pH下降
D．发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期可以延长排气时间间隔
C
解析：在啤酒生产中，发酵罐和大麦汁等原料若不进行灭菌、消毒，会引入杂菌，杂菌会消耗原料、产生杂质，影响啤酒品质和发酵过程，A正确；发酵初期若葡萄糖浓度过高，会形成高渗透压环境，使酵母菌细胞失水，从而影响细胞代谢，多次分批补加葡萄糖可避免初期的高渗透压对酵母菌细胞代谢的影响，B正确；主发酵过程中还原糖主要用于无氧呼吸产酒精和CO2，导致pH下降，C错误；发酵过程中酵母菌产生CO2，需要适时排气，后发酵时期由于糖类物质不充足，产生的气体变少，可延长排气时间间隔，D正确。第3节　发酵工程及其应用
1．(芜湖阶段练)下列关于发酵工程的叙述，正确的是(　　)
A．发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的
B．“精酿”啤酒发酵完成后进行过滤和消毒处理可延长保质期
C．谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸应该在酸性条件下进行
D．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白
2．(江淮协作区期末)下图为工业中以大麦为原料生产啤酒的流程简图。图示流程与传统发酵技术生产果酒相比，二者的核心区别是(　　)
A．对原材料的破碎方式
B．发酵菌种是否单一
C．是否进行自然接种
D．最终产品是否过滤
3．(安徽江南十校联考)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。下列说法错误的是(　　)
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、冷却后需接种酵母菌进行发酵
D．消毒的目的是杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期
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。下列叙述错误的是(　　)
A．传统发酵技术多是混合菌种发酵， 发酵工程一般为纯种发酵
B．微生物个体小、增殖速度快，接种发酵罐前无需进行扩大培养
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．发酵工程通常可以采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品
5．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。下列叙述正确的是(　　)
A．为加快发酵速度，应将发酵罐置于35 ℃的恒温环境中
B．给发酵罐适时排气，后期可缩短排气间隔时间
C．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．若定期对培养液中酵母菌进行计数，只能采用稀释涂布平板法
6．(黄山期末改编)青霉素是一种常用的抗生素，其工业化生产流程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．过程①②的目的是增加菌种的数量
B．过程③采用高压蒸汽进行灭菌的效果较好
C．过程④可采用过滤、沉淀等方法得到菌种
D．过程⑤获得的青霉素是青霉菌生长繁殖所必需的
7．(芜湖期中)核桃紫米酸奶富含人体生长发育所必需的蛋白质、脂肪及多种微量元素，适量食用可以起到促进生长发育的作用。下图是核桃紫米酸奶的制作工艺流程，相关叙述错误的是(　　)
A．核桃仁中蛋白质含量相对较高，是制作植物酸奶的良好原料
B．核桃紫米乳冷却后接种相应菌种，先通气后密封进行发酵产生产品
C．酸奶灌装前进行巴氏消毒，既能防止发酵过度，又能延长其保质期
D．可通过调整紫米和核桃的比例来调整核桃紫米酸奶的营养和口味
8．抗生素是现代医学中应用广泛的药物，在生活中无处不在。抗生素是微生物在生存竞争中为了战胜其他微生物而分泌的一种化合物，能干扰其他细胞的发育功能。抗生素的工业生产流程为提取菌种、孢子制备、种子制备、选择培养、提取抗生素。请回答下列问题：
(1)性状优良的菌种来源于自然界各渠道，如土壤中含有大量丰富的微生物可供筛选，也可以通过____________________________________(至少答出2种育种技术)技术获得。
(2)选择培养基对于孢子的质量起着至关重要的作用。制备选择培养基采用________________法灭菌，冷却后再接种孢子。培养基的成分包括____________________________等营养物质，通过对温度、湿度、培养时间的合理控制，使孢子发酵产量最大化。为了获得纯培养物，除了用稀释涂布平板法进行菌种筛选，还可以采用________法。
(3)运用发酵工程生产抗生素，要根据________________采取适当的方法分离、提纯。
(4)不同种的微生物的菌落特征包括_________________(至少答出2项)等。
9．(安徽A10联盟模拟)发酵工程在菌种优化、生产效率等方面均优于传统发酵，能够更好地满足现代工业生产的需求。如图表示发酵工程的基本流程，其中①～④代表不同的过程。下列相关叙述正确的是(　　)
A．在产品质量、环境友好性和自动化程度方面，发酵工程也优于传统发酵
B．图中①和②过程需用到固体培养基和液体培养基，是发酵工程的中心环节
C．利用发酵工程生产微生物肥料和微生物饲料，分别用到图中的④和⑤过程
D．图中③过程中，发酵罐和配制好的培养基无须进行严格灭菌，即可使用
10．(马鞍山期末)酱油中含有食盐、氨基酸、糖类、有机酸等成分，酱油酿造过程中，大豆等原料先被米曲霉产生的多种酶初步分解，然后在无氧条件下再被耐盐的乳酸菌、酵母菌发酵，最终提取得到酱油，流程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．原材料进行蒸煮后需要尽快拌上米曲霉，以利于快速发酵
B．阶段Ⅰ的原料中的蛋白质会被米曲霉产生的蛋白酶初步分解
C．阶段Ⅱ在无氧条件下进行，因此要严格封罐直至发酵结束
D．发酵时加入食盐的目的是抑制米曲霉、乳酸菌和酵母菌的生长
11．(蚌埠模拟)柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂，食品工业生产柠檬酸时，以红薯粉为原料经黑曲霉发酵获得，如图为黑曲霉发酵工程生产柠檬酸的简要流程图。下列说法正确的是(　　)
A．据图分析，黑曲霉的代谢类型是异养厌氧型
B．因为发酵罐内接种的是黑曲霉纯培养物，所以发酵罐不需要进行严格灭菌
C．菌种由A培养基转接至B培养基的目的是扩大培养
D．发酵结束后，可以采用过滤、沉淀等方法得到产品
第3节　发酵工程及其应用
题号 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11
答案 B B B B C D B A B C
1．B　解析：性状优良的菌种不仅能从自然界中筛选出来，还能通过诱变育种和基因工程育种获得，A错误；在啤酒发酵过程中，发酵完成后通过过滤去除残留酵母和杂质，再经过消毒(如巴氏消毒)处理，能有效杀灭微生物，防止腐败变质，从而延长啤酒的保质期，B正确；谷氨酸的发酵生产，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N 乙酰谷氨酰胺，C错误；单细胞蛋白本身就是微生物菌体，并不是从微生物细胞中提取的，D错误。
2．B　解析：与传统发酵技术生产果酒(自然条件、混菌发酵)相比，工业中以大麦为原料生产啤酒(控制条件、单一菌种发酵)所用的菌种纯度更高，生产的酒的品质更好。
3．B　解析：焙烤的目的是加热杀死大麦种子胚，但不使淀粉酶失活，B错误。
4．B　解析：在实际生产中，为了确保发酵过程的顺利进行和产品的高产，通常需要在接种发酵罐前对菌种进行扩大培养，以获得足够的菌体数量和活性，B错误。
5．C　解析：酵母菌适宜的生长温度环境为28 ℃，A错误；在发酵过程中需要给发酵罐适时排气，随着发酵过程的加深，产生的二氧化碳越来越少，后期可延长排气间隔时间，B错误；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，C正确；若定期对培养液中酵母菌进行计数，除采用稀释涂布平板法外，还可以采用显微镜直接计数法等，D错误。
6．D　解析：过程①②是菌种的扩大培养，目的就是增加青霉菌菌种的数量，为后续发酵提供足够菌种，A正确；配制的培养基一般通过湿热灭菌法(如高压蒸汽灭菌法)灭菌，B正确；④过程是获得青霉菌菌体，即微生物细胞本身，可采用过滤、沉淀等方法来获得，C正确；青霉素属于青霉菌的次生代谢物，D错误。
7．B　解析：核桃仁中蛋白质含量高，是制作植物酸奶的良好原料，使得酸奶有更好的营养，A正确；酸奶制作利用的菌种为乳酸菌，其为厌氧菌，故接种后应直接密封发酵，B错误；巴氏消毒能杀死部分微生物，抑制酸奶中微生物继续发酵，防止发酵过度，延长保质期，同时酸奶的营养成分不被破坏，C正确；紫米和核桃比例不同，会使酸奶营养成分(如蛋白质、碳水化合物等比例)和口味(如坚果味、谷物味)改变，D正确。
8．(1)诱变育种或基因工程育种　(2)高压蒸汽灭菌(或湿热灭菌)　水、碳源、氮源、无机盐　平板划线　(3)抗生素的性质　(4)形状、大小和颜色
9．A　解析：发酵工程通过现代技术手段，能更精准地控制发酵过程，产品质量更稳定、更易于控制；在环境友好性方面，可通过优化工艺减少废弃物和污染排放；自动化程度高，能利用计算机控制系统等实现发酵过程的自动化监测和控制，这些方面都优于传统发酵，A正确。发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，①是菌种的选育，②是扩大培养，B错误。利用发酵工程生产的微生物肥料属于代谢产物，用到图中⑤过程；生产的微生物饲料属于微生物菌体，用到图中④过程，C错误。图中③过程中，发酵罐和配制好的培养基必须进行严格灭菌，以防止杂菌污染，保证发酵的正常进行，D错误。
10．B　解析：原材料进行蒸煮后需要冷却才能拌上米曲霉，因为高温会杀死目的菌种，A错误；阶段Ⅰ中的菌种主要是米曲霉，米曲霉产生的蛋白酶能将原料中的蛋白质分解成小分子肽和氨基酸，B正确；阶段Ⅱ利用微生物乳酸菌和酵母菌进行无氧发酵，酵母菌无氧呼吸过程中有CO2产生，需要排气，因此不能严格封罐，C错误；阶段Ⅱ中酵母菌和乳酸菌具有耐盐的特性，发酵时加入食盐的目的是抑制米曲霉和杂菌的生长，促进乳酸菌和酵母菌的生长，D错误。
11．C　解析：据图分析，黑曲霉需要振荡培养，则其代谢类型是异养需氧型，A错误；虽然发酵罐内接种的是黑曲霉纯培养物，但是在发酵工业中一旦有杂菌污染，将导致产量大大降低，故培养基和发酵罐都必须严格灭菌，B错误；菌种由A培养基转接至B培养基，B是液体培养基，目的是扩大培养，C正确；发酵结束后，需要通过过滤、离心等方法除去菌体等杂质，然后通过萃取、蒸馏、离子交换等方法对发酵液进行分离和纯化才能获得柠檬酸，D错误。第3节　发酵工程及其应用
学习目标 素养目标
1．概述发酵工程及其基本环节(重难点)； 2．举例说明发酵工程在生产上的重要应用价值(重点) 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； 社会责任：认可发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值
1．发酵工程的基本环节
2．发酵工程的应用
对以下实例进行分类：
A．生产传统的发酵产品　B．生产微生物农药　C．生产酶制剂　D．生产微生物饲料　E．生产抗生素、多种氨基酸和激素　F．生产各种各样的食品添加剂　G．生产微生物肥料(常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等)　 H．生产免疫调节剂等
(1)在食品工业上的应用：__ __。
(2)在医药工业上的应用：__ __。
(3)在农牧业上的应用：__ __。
此外，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，作出了越来越大的贡献。
3．啤酒的工业化生产流程
(1)将下列啤酒的工业化生产流程按照正确的顺序排列：_______________。
①发芽　②碾磨　③糖化　④发酵　⑤消毒　⑥焙烤　⑦蒸煮　⑧终止
(2)[连线]啤酒的工业化生产流程各环节的作用
[概 念 辨 析]
(1)发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。 (　　)
(2)发酵工程的中心环节是选育菌种。 (　　)
(3)发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。 (　　)
(4)与家庭传统发酵一样，发酵工程所用的菌种绝大多数是混合菌种。 (　)
(5)2022年，我国科学家通过电催化结合发酵的方式，用CO2合成了葡萄糖和脂肪酸。 (　　)
(6)发酵工程与传统发酵技术都是利用微生物的作用进行的发酵。 (　　)
(7)为了保持啤酒的风味，应用巴氏(低温)消毒法进行消毒。 (　　)
(8)微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。 (　　)
(9)微生物肥料、农药和饲料利用的都是微生物的代谢物。 (　　)
发酵工程的一般流程是什么
教材P22～23“图1－9”——发酵工程的基本环节和发酵罐示意图
(1)选育菌种：性状优良的菌种可以从__ __中筛选出来，也可以通过_____________或______________获得。
(2)扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，因此在发酵之前还需要对菌种进行______________。
(3)配制培养基：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。培养基的配方要经过_____________才能确定。
(4)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，_____________和_____________都必须经过严格的灭菌。
(5)接种：扩大培养的菌种和灭菌后的_____________加入发酵罐中。大型发酵罐有计算机控制系统，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。
(6)发酵罐内发酵：在发酵过程中，要随时检测培养液中的____________、_____________等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的______________，要严格控制_____________、____________和溶解氧等发酵条件。
(7)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____________、____________等方法将菌体分离和干燥得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的_____________、_____________和____________措施来获得产品。
(亳州期中)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，产品的分离、提纯等环节。下列相关叙述错误的是(　　)
A．选育的高产菌株为避免中间环节污染，一般直接接种到发酵罐中
B．发酵工程所选用的优良菌种要能在低成本培养基上迅速生长繁殖
C．在发酵工程中，发酵环境条件的变化将会影响微生物的代谢途径
D．若发酵产品是微生物细胞本身，发酵结束后可通过过滤、沉淀等方法来获得产物
素养养成——模型与建模、迁移应用
中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值，工艺流程如下图所示。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，发酵罐内发酵，产品的分离、提纯等方面，其中的中心环节是_____________。
(2)为获得对蔗糖的耐受能力和利用效率高的菌株H，可将蔗糖作为液体培养基的____________，并不断提高其浓度，多代培养选择。
(3)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g·L－1，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌，分析原因：一是培养基的盐浓度设为60 g·L－1，其他杂菌因____________而死亡；二是pH为10的条件下，其他杂菌______________，生长繁殖受抑制。
(4)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中_____________可能是高密度培养的限制因素。
(5)若发酵产品是单细胞蛋白，则往往采用_____________等方法将其分离和干燥，即可获得产品。
发酵工程在生产上有哪些重要价值
1．教材P24～25“思考·讨论”——啤酒的工业化生产
(1)啤酒的工厂化生产流程：发芽→焙烤→__ __→糖化→蒸煮→发酵→____→终止。
(2)发芽阶段，大麦种子发芽，释放__ __。发酵阶段，酵母菌将糖转化为_____________。
(3)在糖化阶段，温度低影响啤酒品质，温度高会使麦芽产生的淀粉酶等失活，你能想到什么方法解决？
(4)发酵后的啤酒需要经过消毒才能包装销售，请你利用所学知识分析，可以用什么方法对啤酒进行消毒？
2．发酵工程应用的比较
项目 具体应用 成果
在食品工业上的应用 生产传统的发酵产品 利用__ __发酵生产酱油、利用酿酒酵母生产酒类
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____发酵生产谷氨酸
生产____ 利用微生物发酵生产淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等
在医药工业上的应用 通过____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____菌种生产药物 通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素
在农牧业上的应用 生产微生物肥料 利用____和____生产根瘤菌肥、固氮菌肥
生产微生物 ____ 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
生产微生物饲料 利用淀粉或纤维素的水解液、____的废液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____的利用 利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂
(马鞍山模拟)发酵工程可以用来生产微生物肥料、农药和饲料，促进农牧业增产增收。下列叙述正确的是(　　)
A．发酵工程所用菌种接入发酵罐前需对菌种进行纯培养
B．发酵过程中发酵条件变化只影响微生物的生长繁殖，不影响其代谢产物的产生
C．利用发酵工程获取微生物或其代谢产物制成微生物农药来防治病虫害属于化学防治
D．通过发酵工程培养微生物，过滤得到的微生物细胞破碎后可提取单细胞蛋白作为饲料
一、 知识自主构建
二、 学情随堂评价
1．下列有关发酵工程的说法，错误的是(　　)
A．进行谷氨酸发酵时，若发酵液pH呈酸性会积累谷氨酰胺
B．扩大培养的主要目的是获得数量足够多的目的菌种
C．现代发酵工程中的菌种一般都是通过基因工程改造的
D．单细胞蛋白是指通过微生物发酵获得的菌体本身
2．(滁州期中)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决粮食、环境、健康和能源等问题方面作出了重要贡献。霉菌是发酵工程中常用的菌种，进行有氧呼吸。下列相关叙述错误的是(　　)
A．由黑曲霉发酵生产的柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂
B．科学家利用厌氧发酵技术，使青霉菌生产青霉素实现了产业化
C．将乙肝病毒的抗原基因转入酵母菌后再通过发酵生产，可生产乙肝疫苗
D．利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可促进植物生长
3．(宣城期末)单细胞蛋白即微生物菌体，是一种新型的蛋白质来源，利用发酵工程能提高其产量和品质。下列工艺流程中不合理的是(　　)
A．可通过诱变育种等手段获得优良菌种
B．培养基和发酵设备均需高温消毒
C．发酵过程需控制合适的温度和pH
D．采用过滤、沉淀、干燥等方法获得菌体
4．(安徽皖中联盟联考)工业上常利用发酵工程生产微生物饲料，其主要生产流程如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．优良菌种不一定是直接从自然界中筛选得到的
B．发酵工程的中心环节是发酵罐内的发酵
C．生产乳酸菌时，不仅要关注培养基中的营养成分，还要注意隔绝空气
D．发酵产品都需要经过提取、分离、纯化等措施才能获得
5．高酒精度啤酒(酒精浓度≥7.5%vol)由于其高酒精度、高发酵度、低残糖等特点，受到越来越多消费者的青睐，其酿造工艺如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．生产啤酒用的发酵罐和大麦汁等原料需要经过灭菌、消毒
B．多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母菌细胞代谢的影响
C．主发酵过程中还原糖主要用于有氧呼吸，其产生的CO2会使pH下降
D．发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期可以延长排气时间间隔
第3节　发酵工程及其应用
学习目标 素养目标
1．概述发酵工程及其基本环节(重难点)； 2．举例说明发酵工程在生产上的重要应用价值(重点) 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； 社会责任：认可发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值
1．发酵工程的基本环节
2．发酵工程的应用
对以下实例进行分类：
A．生产传统的发酵产品　B．生产微生物农药　C．生产酶制剂　D．生产微生物饲料　E．生产抗生素、多种氨基酸和激素　F．生产各种各样的食品添加剂　G．生产微生物肥料(常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等)　 H．生产免疫调节剂等
(1)在食品工业上的应用：__ACF__。
(2)在医药工业上的应用：__EH__。
(3)在农牧业上的应用：__BDG__。
此外，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，作出了越来越大的贡献。
3．啤酒的工业化生产流程
(1)将下列啤酒的工业化生产流程按照正确的顺序排列：__①⑥②③⑦④⑤⑧__。
①发芽　②碾磨　③糖化　④发酵　⑤消毒　⑥焙烤　⑦蒸煮　⑧终止
(2)[连线]啤酒的工业化生产流程各环节的作用
[概 念 辨 析]
(1)发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。 (　×　)
提示：发酵工程利用的菌种也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
(2)发酵工程的中心环节是选育菌种。 (　×　)
提示：发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。
(3)发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。 (　×　)
(4)与家庭传统发酵一样，发酵工程所用的菌种绝大多数是混合菌种。 (　×　)
提示：发酵工程所用的菌种绝大多数是单一菌种。
(5)2022年，我国科学家通过电催化结合发酵的方式，用CO2合成了葡萄糖和脂肪酸。 (　√　)
(6)发酵工程与传统发酵技术都是利用微生物的作用进行的发酵。 (　√　)
(7)为了保持啤酒的风味，应用巴氏(低温)消毒法进行消毒。 (　√　)
(8)微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。 (　√　)
(9)微生物肥料、农药和饲料利用的都是微生物的代谢物。 (　×　)
提示：用单细胞蛋白可以制成微生物饲料，单细胞蛋白是微生物菌体本身。
发酵工程的一般流程是什么
教材P22～23“图1－9”——发酵工程的基本环节和发酵罐示意图
(1)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。
(2)扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，因此在发酵之前还需要对菌种进行__扩大培养__。
(3)配制培养基：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。培养基的配方要经过__反复试验__才能确定。
(4)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。
(5)接种：扩大培养的菌种和灭菌后的__培养基__加入发酵罐中。大型发酵罐有计算机控制系统，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。
(6)发酵罐内发酵：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。
(7)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。
(亳州期中)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，产品的分离、提纯等环节。下列相关叙述错误的是(　A　)
A．选育的高产菌株为避免中间环节污染，一般直接接种到发酵罐中
B．发酵工程所选用的优良菌种要能在低成本培养基上迅速生长繁殖
C．在发酵工程中，发酵环境条件的变化将会影响微生物的代谢途径
D．若发酵产品是微生物细胞本身，发酵结束后可通过过滤、沉淀等方法来获得产物
解析：选育的高产菌株一般需要先扩大培养，增加菌种数量，再接种到发酵罐中，A错误；发酵工程所选用的优良菌种要能在低成本培养基上迅速生长繁殖，降低生产成本，B正确；发酵工程中，发酵环境条件变化会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径，如谷氨酸的发酵生产，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，C正确；若发酵产品是微生物细胞本身，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品，D正确。
素养养成——模型与建模、迁移应用
中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值，工艺流程如下图所示。回答下列问题：
(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，产品的分离、提纯等方面，其中的中心环节是__发酵罐内发酵__。
(2)为获得对蔗糖的耐受能力和利用效率高的菌株H，可将蔗糖作为液体培养基的__唯一碳源__，并不断提高其浓度，多代培养选择。
(3)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g·L－1，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌，分析原因：一是培养基的盐浓度设为60 g·L－1，其他杂菌因__失水过多__而死亡；二是pH为10的条件下，其他杂菌__酶变性失活__，生长繁殖受抑制。
(4)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中__氧气(或溶解氧)__可能是高密度培养的限制因素。
(5)若发酵产品是单细胞蛋白，则往往采用__过滤、沉淀__等方法将其分离和干燥，即可获得产品。
解析：(2)要获得对蔗糖的耐受能力和利用效率高的菌株H，可将蔗糖作为唯一碳源，该培养基上只有菌株H能够生长。(4)扩大培养时，在适宜的营养物浓度、温度、pH等条件下，发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中氧气不足，使菌种进行无氧呼吸产生乙醇，即氧气是限制高密度培养的重要因素。(5)单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废料等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体，在分离、提纯时，发酵产品如果是微生物细胞本身，可以采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，如果是代谢物，可根据产物的性质进行提取、分离、提纯。
发酵工程在生产上有哪些重要价值
1．教材P24～25“思考·讨论”——啤酒的工业化生产
(1)啤酒的工厂化生产流程：发芽→焙烤→__碾磨__→糖化→蒸煮→发酵→__消毒__→终止。
(2)发芽阶段，大麦种子发芽，释放__淀粉酶__。发酵阶段，酵母菌将糖转化为__酒精和CO2__。
(3)在糖化阶段，温度低影响啤酒品质，温度高会使麦芽产生的淀粉酶等失活，你能想到什么方法解决？
提示：可以在此阶段使用发酵工程生产的耐高温的淀粉酶制剂。
(4)发酵后的啤酒需要经过消毒才能包装销售，请你利用所学知识分析，可以用什么方法对啤酒进行消毒？
提示：为了保持啤酒的风味，应用巴氏消毒法进行消毒。
2．发酵工程应用的比较
项目 具体应用 成果
在食品工业上的应用 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
在医药工业上的应用 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
在农牧业上的应用 生产微生物肥料 利用__根瘤菌__和__固氮菌__生产根瘤菌肥、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
生产微生物饲料 利用淀粉或纤维素的水解液、__制糖工业__的废液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
(马鞍山模拟)发酵工程可以用来生产微生物肥料、农药和饲料，促进农牧业增产增收。下列叙述正确的是(　A　)
A．发酵工程所用菌种接入发酵罐前需对菌种进行纯培养
B．发酵过程中发酵条件变化只影响微生物的生长繁殖，不影响其代谢产物的产生
C．利用发酵工程获取微生物或其代谢产物制成微生物农药来防治病虫害属于化学防治
D．通过发酵工程培养微生物，过滤得到的微生物细胞破碎后可提取单细胞蛋白作为饲料
解析：发酵工程中，菌种的纯度直接影响发酵产物的质量和产量。若菌种不纯，杂菌可能与目标微生物竞争营养、产生有害物质，甚至抑制目标代谢产物的合成。因此，菌种接入发酵罐前必须进行纯培养，确保菌种单一性，A正确。发酵条件(如pH、温度、溶解氧等)不仅影响微生物的生长繁殖，还直接调控代谢途径，从而影响代谢产物的生成，B错误。微生物农药通过活体微生物或其代谢产物抑制病虫害，属于利用生物手段控制害虫，符合生物防治的定义，C错误。单细胞蛋白即微生物菌体，不需要从微生物细胞中提取，D错误。
一、 知识自主构建
二、 学情随堂评价
1．下列有关发酵工程的说法，错误的是(　C　)
A．进行谷氨酸发酵时，若发酵液pH呈酸性会积累谷氨酰胺
B．扩大培养的主要目的是获得数量足够多的目的菌种
C．现代发酵工程中的菌种一般都是通过基因工程改造的
D．单细胞蛋白是指通过微生物发酵获得的菌体本身
解析：谷氨酸发酵，在中性和弱碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，A正确；扩大培养是指将少量菌种逐步繁殖成大量菌种的过程，其主要目的就是获得数量足够多的菌种，以满足后续大规模发酵生产的需求，B正确；现代发酵工程中所用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，C错误；单细胞蛋白是指通过发酵获得的大量微生物菌体，这些微生物菌体可以直接作为蛋白质饲料或食品添加剂等，D正确。
2．(滁州期中)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决粮食、环境、健康和能源等问题方面作出了重要贡献。霉菌是发酵工程中常用的菌种，进行有氧呼吸。下列相关叙述错误的是(　B　)
A．由黑曲霉发酵生产的柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂
B．科学家利用厌氧发酵技术，使青霉菌生产青霉素实现了产业化
C．将乙肝病毒的抗原基因转入酵母菌后再通过发酵生产，可生产乙肝疫苗
D．利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可促进植物生长
解析：黑曲霉为需氧型霉菌，其有氧发酵可生产柠檬酸，作为食品酸度调节剂，A正确；青霉菌生产青霉素需在有氧条件下进行，而“厌氧发酵技术”与其代谢特点矛盾，B错误；酵母菌为真核生物，可通过转基因技术表达乙肝抗原，再经发酵生产疫苗，C正确；根瘤菌肥通过固氮作用为植物提供氮元素，发酵工程可规模化生产此类微生物肥料，D正确。
3．(宣城期末)单细胞蛋白即微生物菌体，是一种新型的蛋白质来源，利用发酵工程能提高其产量和品质。下列工艺流程中不合理的是(　B　)
A．可通过诱变育种等手段获得优良菌种
B．培养基和发酵设备均需高温消毒
C．发酵过程需控制合适的温度和pH
D．采用过滤、沉淀、干燥等方法获得菌体
解析：诱变育种可以通过物理、化学等因素诱导微生物发生基因突变，从而有可能获得优良菌种，提高单细胞蛋白的产量和品质，A项做法合理；培养基和发酵设备应该进行灭菌处理，消毒一般只能杀死部分微生物，不能彻底杀灭包括芽孢和孢子在内的所有微生物，灭菌能更彻底地消灭微生物，保证发酵过程不受杂菌污染，B项做法不合理；微生物发酵需要适宜的温度和pH，控制合适的温度和pH有利于微生物的生长和代谢，从而提高单细胞蛋白的产量和品质，C项做法合理；采用过滤、沉淀、干燥等方法可以将发酵后的微生物菌体从发酵液等体系中分离出来，从而获得单细胞蛋白，D项做法合理。
4．(安徽皖中联盟联考)工业上常利用发酵工程生产微生物饲料，其主要生产流程如下图所示。下列叙述错误的是(　D　)
A．优良菌种不一定是直接从自然界中筛选得到的
B．发酵工程的中心环节是发酵罐内的发酵
C．生产乳酸菌时，不仅要关注培养基中的营养成分，还要注意隔绝空气
D．发酵产品都需要经过提取、分离、纯化等措施才能获得
解析：优良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，A正确；发酵工程中，发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节，B正确；乳酸菌是厌氧菌，发酵生产时要关注培养基中的营养成分如碳源、氮源等，还需隔绝空气创造厌氧环境，利于乳酸菌生长，C正确；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。
5．高酒精度啤酒(酒精浓度≥7.5%vol)由于其高酒精度、高发酵度、低残糖等特点，受到越来越多消费者的青睐，其酿造工艺如图所示。下列叙述错误的是(　C　)
A．生产啤酒用的发酵罐和大麦汁等原料需要经过灭菌、消毒
B．多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母菌细胞代谢的影响
C．主发酵过程中还原糖主要用于有氧呼吸，其产生的CO2会使pH下降
D．发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期可以延长排气时间间隔
解析：在啤酒生产中，发酵罐和大麦汁等原料若不进行灭菌、消毒，会引入杂菌，杂菌会消耗原料、产生杂质，影响啤酒品质和发酵过程，A正确；发酵初期若葡萄糖浓度过高，会形成高渗透压环境，使酵母菌细胞失水，从而影响细胞代谢，多次分批补加葡萄糖可避免初期的高渗透压对酵母菌细胞代谢的影响，B正确；主发酵过程中还原糖主要用于无氧呼吸产酒精和CO2，导致pH下降，C错误；发酵过程中酵母菌产生CO2，需要适时排气，后发酵时期由于糖类物质不充足，产生的气体变少，可延长排气时间间隔，D正确。

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