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1．3 发酵工程及其应用（分层作业）
基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练
（限时：20 min）
知识点1 发酵工程的基本环节
1．下列关于发酵工程基本环节的叙述，错误的是（ ）
A．在发酵过程中，随时检测微生物数量，产物浓度，严格控制温度，PH溶解氧就可以马上获得大量发酵产品
B．将菌种接入发酵罐之前，需要对菌种进行扩大培养
C．在生产实践中，培养基的成分需要经过反复实验才能确定
D．如果发酵产物是微生物细胞本身，可在发酵结束后，采用过滤，沉淀等方法获得产物
【答案】A
【解析】A、在发酵过程中，通过随时检测微生物数量，产物浓度，严格控制温度，pH溶解氧了解发酵进程，并不是马上获得大量发酵产品，A错误；
B、将菌种接入发酵罐之前，需要对菌种进行扩大培养，已获得足够的数量，B正确；
C、在生产实践中，培养基的成分需要经过反复实验才能确定，C正确；
D、如果发酵产物是微生物细胞本身，可在发酵结束后，采用过滤，沉淀等方法获得产物，D正确。
故选A。
2.发酵工程在现代生物工程中地位越来越重要。下列有关发酵过程叙述错误的是（　　）A．首先要对发酵设备和培养基严格灭菌
B．要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵过程
C．在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分
D．要严格控制温度、pH，溶解氧等发酵条件
【答案】C
【解析】A、为防止杂菌污染，发酵时首先要对发酵设备和培养基严格灭菌，A正确；
B、为了解发酵过程，要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，B正确；
C、在发酵过程中需要向装置中再添加必需的营养组分，C错误；
D、为保证发酵过程的顺利正常进行，要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，D正确。
故选C。
3．下列关于温度对发酵过程的影响的叙述，不正确的是（ ）
A．温度过高，发酵周期缩短，产量降低
B．温度不影响生物合成的途径
C．温度能影响菌种对营养物质的吸收
D．菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同
【答案】B
【解析】A、发酵过程需要适宜的温度，如果温度过高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期就会缩短，产量也会降低，A正确；
B、温度能影响生物合成的途径，这是因为生物合成过程需要酶，酶的活性受温度影响，B错误；
C、菌种通过主动运输或胞吞吸收营养物质时，需要呼吸作用提供能量，呼吸作用受温度影响，C正确；
D、菌体生长和产物合成需以体内旺盛的代谢作为基础，而用于生长繁殖和代谢物生成的酶不同，因此所需的最适宜的温度也不一定相同，D正确。
故选B。
4．研究人员采用图示流程获得高耐酒精的高产醋酸菌。下列相关叙述错误的是（ ）
A．在菌种确定后，要选择原料制备培养基，培养基配方实验一次即可投入使用
B．工业发酵罐的体积大，需要接入的菌种总体积也大，所以需要扩大培养
C．纯化培养时一般使用的是固体培养基，培养基内需加入凝固剂，如琼脂
D．发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种，一旦杂菌污染，可能导致产量大幅下降
【答案】A
【解析】A、培养基的配方需以满足培养菌种的生存为前提，要经过反复试验才能最终确定，A错误；
B、工业发酵罐体积较大，必须接种足量的菌种才能保证其产量，需要的菌种数量较多，通常在发酵之前需要对菌种进行扩大培养，B正确；
C、纯化培养时一般要分离单个菌落，若要形成菌落需要使用固体培养基，培养基内需加入凝固剂，如琼脂，C正确；
D、发酵工程往往需要单一的产品，所用的菌种大多是单一菌种，杂菌污染可能会导致所需菌种数量下降或产品污染，从而使产量大大下降，D正确。
故选A。
5.下列关于发酵工程的说法，错误的是（　　）
A．在菌种选育过程中，可以利用人工诱变或基因工程等手段
B．虽然青霉素是抗生素，但在青霉素生产过程中仍然需要严格灭菌
C．发酵时，发酵条件变化会影响微生物生长，不影响微生物的代谢途径
D．发酵工程的产品可以采用过滤、沉淀、蒸馏、萃取等方法提取
【答案】C
【解析】
A、在菌种选育过程中，性状优良的菌种可以从自然界中筛选出，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得，A正确；
B、青霉素是抗生素，但其并不能杀灭所有微生物，所以其生产过程也要严格灭菌，B正确；
C、发酵时，发酵条件变化会影响微生物生长，也会影响微生物的代谢途径，如在谷氨酸发酵过程中，pH呈中性和弱碱性时会积累谷氨酸，而pH呈酸性时易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，C错误；
D、若发酵工程的产品是微生物细胞本身，可在发酵结束后采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，若产品是代谢物，可以根据产物的性质采取蒸馏、萃取、离子交换等方法提取、分离和纯化产品，D正确。
故选C。
6．产黄青霉菌是一种好氧真菌，其生长繁殖的适宜温度是30℃，但在20℃的条件下才会大量合成分泌青霉素。工业上采用玉米浆、棉籽饼等作为原料，通过合理设计，进行青霉素的生产。已知青霉素在碱性条件下易水解，下列叙述，错误的是（　　）
A．要选育符合生产要求的产黄青霉菌，可采用诱变育种或基因工程育种等方法
B．发酵过程中需要对发酵罐及时加热或降温处理，还要及时调节pH、通入无菌空气
C．发酵过程采用单一菌种进行发酵，有助于提高青霉素的产量和品质
D．发酵结束后，应将发酵液进行离心取菌体并进行破碎处理，从中提取青霉素
【答案】D
【解析】A、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或基因工程育种获得，A正确；
B、发酵过程中需要严格控制发酵条件，维持产黄青霉素菌的适宜代谢环境，包括及时加热或降温，保持适宜的温度；及时调节pH，保证菌种的生长，避免青霉素水解；通入无菌空气，使其进行有氧呼吸，B正确；
C、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掉，C正确；
D、青霉素是分泌到细胞外的代谢产物，提取之前不需要破碎处理，D错误。
故选D。
7.我国科研人员构建了一株嗜盐单胞菌H，并以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖）或餐厨垃圾等为原料。在实验室生产PHA（细胞产物）等新型可降解材料，工艺流程如图。下列分析合理的是（ ）
A．选育出菌种后，直接接种到发酵罐内进行发酵有利于快速获取发酵产物
B．嗜盐单胞菌H的选育和扩大培养是该发酵工程的中心环节
C．搅拌器能增加培养液中的溶氧量，使菌株H与培养液充分接触
D．发酵结束之后，可采用过滤、沉淀等措施来获得PHA产品
【答案】C
【解析】A、工业发酵罐的体积一般为几十立方米到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，选育出菌种后，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养，A错误；
B、把嗜盐单胞菌H接种至发酵罐，发酵罐内发酵过程是该发酵工程的中心环节，B错误；
C、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，搅拌器能通过搅拌使氧气与培养液充分接触，增加培养液中的溶氧量，且使菌株H与培养液充分接触，提高原料利用率，C正确；
D、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。依题意，该过程获得的PHA属于细胞产物，因此，可采取适当的提取、分离和纯化措施，D错误。
故选C。
知识点2 发酵工程的应用
8.关于啤酒生产的流程说法错误的是（　　）
A．让大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶
B．焙烤发芽的大麦种子时，淀粉酶丧失活性
C．糖化的目的是让淀粉分解，形成糖浆
D．蒸煮时终止了酶的作用，并对糖浆进行灭菌
【答案】B
【解析】A、让大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶，淀粉酶将淀粉分解成葡萄糖，A正确；
B、焙烤发芽的大麦种子是杀死大麦种子，但不能使淀粉酶丧失活性，B错误；
C、大麦种子发芽会产生淀粉酶，糖化的目的是让淀粉分解，形成糖浆，C正确；
D、蒸煮的目的是终止酶的进一步作用，并对糖浆进行灭菌处理，冷却后加入菌种，D正确。
故选B。
9.啤酒工业化生产的原料为大麦，其工业化生产流程包括8个环节：发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮→发酵→消毒→终止。其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。下列分析错误的是（ ）
A．焙烤的目的是加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活
B．糖化的目的是使淀粉分解形成糖浆
C．蒸煮可终止糖化过程，并对糖浆灭菌
D．后发酵阶段指将发酵产物置于高温、通风环境下储存一段时间
【答案】D
【解析】
A、焙烤可以去除种子的水分和停止酶的分解作用，它的目的是加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活，A正确；
B、糖化可以将麦芽和非麦芽谷物原料中的不溶性固形物(淀粉、蛋白质、核酸、植酸盐、半纤维素等)通过麦芽中的各种水解酶作用，转化为可溶性的，并可以浸出一定组成比例的浸出物，使淀粉分解形成糖浆，B正确；
C、淀粉酶具有作用条件温和的特点，高温会使其失去活性，故蒸煮可以终止淀粉酶的进一步作用，终止糖化过程，且高温也可对糖浆灭菌，C正确；
D、后发酵阶段指将发酵产物置于低温、密闭环境下储存一段时间，D错误。
故选D。
10.啤酒是以大麦为主要原料制成的，利用大麦生产啤酒的过程如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A．过滤消毒过程可杀死啤酒中的所有微生物，延长啤酒的保存期
B．蒸煮冷却过程可使糖化过程终止，也可以对糖液进行灭菌
C．大麦发芽的过程中产生淀粉酶，破碎后使淀粉酶与淀粉接触，促进糖化
D．与传统酿酒技术相比，发酵工程所用的菌种纯度更高，生产的酒的品质更好
【答案】A
【解析】
A、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，A错误；
B、蒸煮过程中淀粉酶的活性丧失，因此蒸煮过程可以终止淀粉酶的进一步作用，使糖化过程终止，并对糖液灭菌，该过程需要冷却后再接种，防止菌种被烫死，B正确；
C、大麦发芽的过程中产生淀粉酶，破碎过程使淀粉酶与淀粉充分接触，促进糖化（即淀粉产生葡萄糖等的过程），C正确；
D、与传统酿酒技术（自然条件、混菌发酵）相比，发酵工程（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，D正确。
故选A。
11.为了改善食品品质和色、香、味及防腐与加工工艺的需要，人们在食品中加入一些化学合成或天然物质，这类物质被称为食品添加剂，下列有关叙述错误的是（ ）
A．许多食品添加剂可以通过发酵工程生产，如柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得
B．食品工业中，常用的着色剂有胡萝卜素，红曲黄色素等
C．食品工业中，用来延长食品保质期的乳酸链球菌素、溶菌酶可通过发酵工程生产
D．食品添加剂不能增加食品的营养
【答案】D
【解析】
A、D、食品添加剂不仅可以增加食品的营养，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。许多食品添加剂都能通过发酵工程生产，如柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得，A项正确，D项错误。
B、β-胡萝卜素、红曲黄色素等在食品工业中常用来增加食品的色泽，B项正确。
C、食品工业中，用来延长食品保质期的乳酸链球菌素、溶菌酶可通过发酵工程生产，C项正确。
故选D。
12．发酵工程与农业、医药工业、食品工业生产有着密切联系，以生产食品添加剂为例：柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得；谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经一系列处理可制成味精。下列相关叙述错误的是（ ）
A．发酵工程的中心环节是选育菌种和配制培养基
B．发酵产品可以是微生物细胞本身，即单细胞蛋白
C．为大规模生产发酵柠檬酸，在选育菌种环节要筛选产酸量高的黑曲霉
D．发酵生产谷氨酸的过程中，需要严格控制溶解氧、温度、pH等条件
【答案】A
【解析】A、发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，A错误；
B、单细胞蛋白是指微生物菌体，发酵产品可以是微生物细胞本身，B正确；
C、为大规模生产发酵柠檬酸，在选育菌种环节要筛选产酸量高的黑曲霉，从而提高柠檬酸的产量，C正确；
D、在发酵罐内发酵需要严格控制溶解氧、温度和pH等条件，以利于发酵全过程处于最佳状态，D正确。
故选A。
13.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——井冈霉素可用于防治水稻纹枯病
【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。
14.味精是一种鲜味剂，利用发酵技术生产味精的主要过程为原料→淀粉糖化→通气发酵→发酵产物提取→味精制造→包装。下列说法错误的是（　　）
A．生产味精需要的谷氨酸棒状杆菌是需氧型生物
B．淀粉的糖化分解有利于发酵过程的充分进行
C．发酵时需将发酵液的pH调节为中性或弱酸性
D．从发酵液中获得谷氨酸需要采取提取、分离和纯化措施
【答案】C
【解析】A、常用的谷氨酸棒状杆菌为好氧菌，因此培养基中需严格控制溶解氧、通气量等发酵条件，以保证谷氨酸棒状杆菌代谢正常进行，A 正确；
B、淀粉的糖化作用是在发酵过程中继续利用微生物所分泌的淀粉酶将碳水化合物分解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等，淀粉的糖化分解有利于发酵过程的充分进行，B正确；
C、谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要严格控制发酵液的pH。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；
D、发酵结束后，要想获得纯净谷氨酸，应对发酵液进行分离和纯化，D正确。
故选C。
15．下列对发酵工程及其应用的叙述，正确的有几项（ ）
①发酵工程的中心环节是灭菌，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌
②发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物及菌体本身
③利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可以促进植物生长
④发酵工程所用的菌种大多是混合菌种
⑤生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉
⑥用单细胞蛋白制成的微生物饲料，可通过发酵工程从微生物细胞中提取
A．4 B．3项 C．2项 D．5项
【答案】B
【解析】①发酵工程的中心环节是发酵罐内的发酵，①错误；
②发酵工程生产的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身，②正确；
③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，常见的有根瘤菌肥、固氨菌肥等，③正确；
④现代发酵工程通常采用单一菌种纯培养，以控制产物质量和避免污染，混合菌种多见于传统发酵，④错误；
⑤柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得，所以生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉，⑤正确；
⑥单细胞蛋白即微生物菌体，不需要从微生物细胞中提取，⑥错误。
综上所述，正确的是②③⑤。
故选B。
（限时：10min）
一、选择题
1.人们对食品的需求越来越多样化，食品添加剂应运而生。通过发酵工程可生产各种各样的食品添加剂。下表是常用的几类食品添加剂，下列微生物发酵应用合理的是（ ）
添加剂类型 举例
酸度调节剂 L—苹果酸、柠檬酸、乳酸
增味剂 5'—肌苷酸二钠、谷氨酸钠
着色剂 β—胡萝卜素、红曲黄色素
增稠剂 黄原胶、β—环状糊精、结冷胶
防腐剂 乳酸链球菌素、溶菌酶
A．通过黑根霉发酵制得柠檬酸，可以调节食品酸度
B．接种红曲霉，产生红曲色素可使腐乳呈现亮丽的红色
C．接种乳酸杆菌，产生乳酸链球菌素以延长食品的保质期
D．谷氨酸棒状杆菌酸性条件下发酵产生谷氨酸，处理后制得味精用以增加食品鲜味
【答案】B
【解析】A、柠檬酸是一种广泛使用的酸度调节剂，通过黑曲霉发酵制得的，A错误；
B、接种红曲霉，产生红曲色素可使腐乳呈现亮丽的红色，即红曲素是是一种增色剂，B正确；
C、乳酸链球菌素是乳酸链球菌产生的，可以延长食品的保质期，C错误；
D、味精的主要成分是谷氨酸钠，是谷氨酸与钠离子结合后的产物。谷氨酸棒状杆菌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，D错误。
故选B。
2.刺梨果实具有较强的抗氧化、抗炎、降血糖血脂和抗肿瘤活性。将刺梨制成果酒的流程如下图所示。下列叙述错误的是（　　）
清洗→打浆→过滤→调整糖度→加焦亚硫酸钾→调整pH→澄清→调整成分→发酵
A．若利用发酵工程生产刺梨果酒，则发酵过程需要随时检测酵母菌的数量和酒精浓度
B．若利用发酵工程生产刺梨果酒，则在调整成分之后需要对刺梨汁进行干热灭菌
C．把果酒盖上纱布放在空气中，发酵温度控制在30~35 ℃，果酒会变成果醋
D．若利用传统发酵技术进行发酵，则刺梨清洗时不能过度清洗，且发酵过程需要先通气后密封
【答案】B
【解析】A、在发酵工程中，需对发酵液中的酵母菌数量和代谢产物（如酒精浓度）进行实时监测，以优化发酵条件，确保产品质量，A正确；
B、干热灭菌适用于玻璃器皿等耐高温物品的灭菌，而刺梨汁为液态营养基质，若采用干热灭菌会破坏营养成分；若利用发酵工程生产刺梨果酒，则在调整成分之后需要对刺梨汁进行湿热灭菌，B错误；
C、果酒变果醋需醋酸菌参与，其适宜温度为30~35℃，且需有氧环境（纱布覆盖利于通气），故把果酒盖上纱布放在空气中，发酵温度控制在30~35 ℃，果酒会变成果醋，C正确；
D、传统发酵技术依赖天然菌种，过度清洗会去除刺梨表面的野生酵母菌；酵母菌为兼性厌氧菌，发酵初期需通气促进繁殖，后期密封进行无氧发酵产酒精，D正确。
故选B。
3.井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种（JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长）发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述中，正确的是（　　）
A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够直接编码井冈霉素的基因
B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量
C．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化
D．随着放线菌增殖次数的增多，端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短，导致细胞衰老
【答案】C
【解析】A、基因表达的产物是蛋白质，而井冈霉素是JGs发酵生产的一种氨基寡糖类抗生素，A错误；
B、JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程会影响JGs的数量，进而影响井冈霉素的产量，B错误；
C、JGs是一种放线菌，菌体呈丝状生长，形成的菌落难以区分，因此稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化，C正确；
D、端粒缩短是真核生物细胞衰老的机制，放线菌为原核生物无端粒结构，D错误。
故选C。
4．青贮饲料是指将新鲜秸秆、青草等通过乳酸菌发酵而制成的饲料。它气味酸香、柔软多汁、营养丰富、保存期长， 是家畜优良饲料。下列叙述错误的是（　　）
A．选择糖类含量较高的植物作为青贮原料，保证乳酸菌生长所需的碳源
B．作为青贮的原料应适当切碎、搅拌并通入空气，有利于乳酸菌充分发酵
C．发酵过程中乳酸菌发酵生成乳酸， 使pH降低，抑制其它微生物生长
D．经过乳酸菌发酵，大分子有机物被分解为易于消化吸收的物质
【答案】B
【解析】A、乳酸菌为异养微生物，选择糖类含量较高的植物作为青贮原料，经过微生物发酵后，其富含的纤维素、半纤维素和果胶等物质被降解为小分子，保证乳酸菌生长所需的碳源，A正确；
B、乳酸菌是厌氧微生物，在培养的过程中不能通入空气，否则会影响乳酸菌的无氧呼吸，B错误；
C、发酵过程中乳酸菌发酵生成的产物是乳酸，使培养液的pH降低，会抑制其它微生物的生长，C正确；
D、经过乳酸菌发酵，大分子有机物被相应的酶分解为多种小分子物质，易于消化吸收，D正确。
故选B。
5.发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的基本环节如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在发酵之前需要利用固体培养基对菌种进行扩大培养
B．在酸性条件下可以利用谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸
C．发酵结束后，可通过过滤、沉淀等方法分离出微生物细胞本身
D．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白，用来生产微生物饲料
【答案】C
【解析】A、在发酵之前需要利用液体培养基对菌种进行扩大培养，A错误；
B、谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸需要在中性或弱碱性条件下，而不是酸性条件下，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得到产品，C正确；
D、单细胞蛋白本身就是微生物菌体，而不是从微生物细胞中提取的，可直接作为微生物饲料，D错误。
故选C。
二、非选择题
6.根据发酵工程流程图及微生物相关知识，回答下列问题：
(1)根瘤菌之所以能进行固氮作用，是因为其体内具有高等植物不具有的固氨酶，固氮基因表达的途径是 。除根瘤菌外，人们应用最多的另一类固氮微生物是圆褐固氮菌。某同学在做微生物实验时，不小心将圆褐固氮菌和酵母菌混在一起，如果要把它们分开，所用的培养基从用途上划分属于 培养基，依据的原理是圆褐固氮菌能够在 的培养条件下生长繁殖，而酵母菌则不能。
(2)在题图所示发酵工程的流程中，生产人胰岛素的工程菌是由①技术获得的，则①是 技术；高产青霉素菌种是通过②获得的，则②技术是 ；操作④表示 。发酵工程的产品有两类，若a代表菌体本身，则b代表的另一类是 。
【答案】
选择 没有氮源
(2)转基因/基因工程 诱变育种/人工诱变 灭菌 微生物代谢产物
【分析】
发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配置、火菌，接种，发酵、产品的分离、提纯等方面。据图和题意分析：①表示转基因技术，②表示诱变育种，③表示接种，④表示灭菌；a代表菌体本身，b代表微生物代谢产物。
【详解】
（1）基因表达包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，固氮基因表达的途径是。在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称作选择培养基，分离微生物所使用的培养基按功能分属于选择培养基，圆褐固氮菌属于自生固氮微生物，可以在没有氮源的培养条件下生长繁殖。
（2）利用工程菌生产人胰岛素过程为将人胰岛素的基因融合到表达载体上，然后转入到工程菌细胞中去，通过优化转基因工程菌的培养条件让其大量合成人胰岛素，此过程利用转基因技术，因此①是转基因技术。高产青霉素菌种是将青霉菌经X射线、紫外线照射等处理，然后经过筛选获得的，此过程属于诱变育种，因此②技术是诱变育种。为防止杂菌污染，培养基配制后需要灭菌处理，因此操作④表示灭菌。发酵工程生产的产品有两类：一类是代谢产物，比如味精的主要成分是谷氨酸、啤酒的主要成分酒精、人生长激素可通过发酵就能制得的；另一类是菌体本身，通过发酵获得的微生物体叫单细胞蛋白，因此b代表的另一类是微生物代谢产物。
7.在闽东地区，利用红釉（酒曲）酿酒，进而酿制籼醋，是传统的发酵技术。工厂化的啤酒生产，要依赖现代发酵工程。下图是传统制醋和啤酒工厂化生产的工艺流程图。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌；醋醅含有醋酸菌；糖化即淀粉水解过程。请回答下列问题：
(1)制醋过程中，加入酒曲后要拌曲，即使用一定器具搅拌糯米饭和酒曲的混合物，其目的是 。
(2)酒精发酵结束后加入醋醅，进行醋酸发酵，需要改变的环境条件是 。
(3)啤酒生产过程中，菌种的选育非常关键。性状优良的菌种，除了可以从自然界中筛选出来，还可以通过 获得。
(4)传统酒曲的制作过程中，受原料、微生物等因素的影响，酒曲稳定性较差。在现代工业生产中，常用发酵工程来生产果酒果醋，发酵工程的中心环节是 ，在发酵过程中，需随时检测培养液中的 等，以了解发酵进程。
【答案】
(1)增大微生物与糯米饭的接触面积，有利于微生物的生长和发酵。
(2)通入氧气和适当升高温度
(3)诱变育种、基因工程育种
(4)发酵罐内发酵 微生物数量、产物浓度
【分析】
1、果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，把糖分解成二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。故果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18～30℃。
2、果醋制作中起到主要作用的微生物是醋酸菌，醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动，其代谢类型属于异养需氧型。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解为醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。
【详解】
（1）制醋过程中，酒曲中含有霉菌、酵母菌、乳酸菌等微生物。拌曲（搅拌糯米饭和酒曲的混合物）能够增大微生物与糯米饭的接触面积，这样可以让微生物更充分地利用糯米饭中的营养物质，有利于微生物的生长和发酵过程的进行。
（2）酒精发酵是在无氧条件下由酵母菌完成的，而醋酸发酵是由醋酸菌进行的，醋酸菌是好氧细菌，需要在有氧条件下才能将酒精转化为醋酸。同时，醋酸菌生长和发酵的适宜温度比酵母菌酒精发酵时的温度高（醋酸菌适宜温度为 30 - 35℃，酵母菌酒精发酵适宜温度为 18 - 30℃）。所以酒精发酵结束后加入醋酯进行醋酸发酵，需要改变的环境条件是通入氧气和适当升高温度。
（3）在微生物育种中，性状优良的菌种，除了从自然界中筛选（如通过选择培养基等方法筛选特定功能的菌种）外，还可以通过诱变育种（利用物理因素如紫外线、X - 射线等，或化学因素如亚硝酸等处理菌种，使其发生基因突变，从中筛选优良性状的菌种）、基因工程育种（将目的基因导入受体菌种细胞中，定向改造菌种的遗传特性，获得优良性状的菌种）等人工方法获得。
（4）发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，在发酵过程中，为了了解发酵进程，需要随时检测培养液中的微生物数量（如通过显微镜直接计数法、稀释涂布平板法等测定活菌数量）、产物浓度（如测定果酒发酵中的酒精浓度、果醋发酵中的醋酸浓度等）等。
（限时：8min）
选择题
1.豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究不同菌种对豆豉发酵效果的影响，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并定期取样观测发酵效果。以下推测不合理的是（ ）
A．该实验的自变量是菌种，温度属于无关变量
B．大豆发酵过程中部分蛋白质转变为多肽和氨基酸，形成豆豉的独特风味
C．若容器内上层大豆发酵效果优于底层，则发酵菌为厌氧菌
D．煮熟大豆使蛋白质变性，有利于菌体分泌酶作用于蛋白质
【答案】C
【解析】A、根据题意可知，实验中用到了甲、乙两菌种，故该实验的自变量是菌种，温度属于无关变量，A不符合题意；
B、大豆发酵过程中毛霉分泌的蛋白酶将部分蛋白质转变为多肽和氨基酸，形成豆豉的独特风味，B不符合题意；
C、容器内上层为有氧环境，底层为无氧环境，若发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，则说明该发酵菌是好氧菌，C符合题意；
D、煮熟大豆使蛋白质变性，蛋白质的空间结构变的松散，有利于菌体分泌酶作用于蛋白质，D不符合题意。
故选C。
2．工业上常用谷氨酸棒状杆菌作为生产谷氨酸的菌种，如图1是工业生产流程图，图2是菌种数量和谷氨酸产量随生物素浓度的变化过程。相关叙述正确的是（　　）
A．可通过人工诱变、基因工程、自然界直接筛选等方式获得高产谷氨酸菌种
B．对菌种扩大培养以缩短生产周期时，最好在生物素浓度为a的条件下进行
C．发酵中 pH 需一直保持酸性，利于获得更多的谷氨酸
D．在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法提取谷氨酸
【答案】A
【解析】A、对菌种的选育可以从自然界中直接获取，也可以借助诱变育种和基因工程技术获得人们想要的菌种，只不过从自然界中直接筛选的概率较低，A正确；
B、扩大培养的目的是获得大量菌体，应选择细菌数量最多的条件（生物素浓度更高的区间），而生物素浓度为 a 时谷氨酸产量较高，但细菌数量并非最高，B错误；
C、发酵后期需调pH至酸性，使谷氨酸析出（图1中 “pH调至酸性，使谷氨酸晶体析出”），但发酵过程中在中性和弱碱性的条件下才会积累谷氨酸，C错误；
D、谷氨酸是小分子有机物，发酵结束后可根据产物的性质适当的提取、分离和纯化来提取，D错误。
故选A。
3．传统乙醇生产依赖玉米、甘蔗等作物，提取乙醇常用蒸馏法。研究人员利用液态厌氧发酵工艺，实现了利用乙醇梭菌高效生产乙醇和乙醇梭菌单细胞蛋白，相关流程如图所示，其中①②为相应的提取方法。下列叙述错误的是（ ）
A．乙醇梭菌属于自养型生物，其利用化学反应释放的能量来制造有机物
B．该工艺中，乙醇和乙醇梭菌单细胞蛋白都属于乙醇梭菌的次生代谢物
C．可根据产物的性质采取不同的分离方法，①为蒸馏，②为过滤和沉淀等
D．通过该工艺生产乙醇，可以将工业尾气转化为清洁能源，降低生态足迹
【答案】B
【解析】A、由图可知，乙醇梭菌发酵时，能以CO、CO2为碳源合成乙醇等，其利用化学反应释放的能量来制造有机物，属于化能自养型生物，A正确；
B、单细胞蛋白是指通过发酵获得的大量微生物菌体，不是微生物的次生代谢物，B错误；
C、可根据产物的性质采取不同的分离方法，提取乙醇常用蒸馏法，获得微生物细胞可采用过滤和沉淀等方法将菌体分离和干燥，C正确；
D、该工艺利用乙醇梭菌将工业尾气中的CO、CO2、H2等转化成乙醇等，既可实现高效生产清洁能源，减轻环境污染，又可降低生态足迹，D正确。
故选B。
非选择题
柠檬酸是一种常见的食品添加剂，工业上常以红薯为原料经黑曲霉（需氧型真菌）发酵生产而成。科研人员通过紫外线诱变黑曲霉YZ-35菌株，筛选高产菌株用于发酵生产柠檬酸，简要流程如图所示。回答下列问题：
注：PDA培养基指马铃薯葡萄糖琼脂培养基；溴甲酚绿是一种酸碱指示剂，酸性条件下变黄色。
(1)制备培养基：PDA培养基中葡萄糖的作用是 ，培养基常用 法进行灭菌处理。
(2)选育高产菌种：将黑曲霉YZ-35菌株与 混合制备菌悬液，进行紫外线诱变处理，育种的遗传学原理是 。将诱变稀释后的菌液涂布在培养基A上，培养一段时间后选择 的单菌落，接种至培养基B，放置在摇床上 培养以保证O2的供应，每天在显微镜下用 （填实验器材）对稀释后的菌液进行计数，5d后测定产酸率。
(3)发酵产酸：红薯蒸煮后冷却的目的是 。发酵过程中影响产酸量的因素有温度、pH、叶轮转速、 等（答出2点即可），其中叶轮转速为160r/min时产酸量最大，过低的转速不利于产酸的原因是 。
【答案】
提供碳源，同时也能提供能量 高压蒸汽灭菌
无菌水 基因突变 黄色圈大 振荡 血细胞计数板
为了防止高温杀死黑曲霉、可以使淀粉在α - 淀粉酶作用下糖化
红薯的量（或淀粉量）、接种量、发酵时间
叶轮转速过低时，会导致溶解氧不足，黑曲霉的有氧呼吸受到影响，进而影响柠檬酸的产生
【分析】
发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。
【详解】
（1）在微生物培养中，培养基里的葡萄糖能够为黑曲霉提供碳源，同时也能提供能量。对于培养基的灭菌处理，常用的方法是高压蒸汽灭菌法。
（2）将黑曲霉YZ-35菌株与无菌水混合可以制备菌悬液，便于后续操作。利用紫外线诱变黑曲霉，其育种的遗传学原理是基因突变。因为溴甲酚绿在酸性条件下变黄色，所以在培养基A上，产酸量高的菌株周围会呈现黄色，应选择周围黄色圈大的单菌落。由于黑曲霉是需氧型真菌，所以要放置在摇床上振荡培养以保证O2的供应。在显微镜下对稀释后的菌液进行计数时，使用的实验器材是血细胞计数板。
（3）红薯蒸煮后冷却，一是为了防止高温杀死黑曲霉，二是可以使淀粉在α - 淀粉酶作用下糖化。发酵过程中影响产酸量的因素除了温度、pH、叶轮转速外，还有红薯的量（或淀粉量）、接种量、发酵时间等（答出2点即可）。叶轮转速过低时，会导致溶解氧不足，黑曲霉的有氧呼吸受到影响，进而影响柠檬酸的产生，所以过低的转速不利于产酸。
5.甜米酒是我国的传统酒种，某酿酒厂以无核黄皮果（富含维生素、有机酸及特殊的香味）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。回答下列问题：
(1)图中甜酒曲的主要作用是 。
(2)与传统发酵相比，现代发酵工程具有很多的优势，其基本环节一般包括菌种选育，扩大培养，培养基配制，灭菌， ，发酵，产品的 等。
(3)我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：“世人云：米过酒甜，此乃不解法候。酒冷沸止，米有不消者，便是曲势尽。”下列有关叙述错误的是____。（单选）
A．“米过酒甜”是因为米中糖类物质过量，发酵停止时仍未被完全消耗
B．“酒冷沸止”说明微生物的代谢产热和释放CO2逐渐停止
C．“曲势尽”的原因可能是米酒中pH或酒精含量升高
D．酿制米酒所用的主要微生物，其代谢类型为异养兼性厌氧
(4)对酒曲微生物进行分离纯化时，配制培养基的成分为蛋白胨、酵母提取物、NaCl、水，其中蛋白胨能为细菌提供的主要营养是碳源、 。
(5)在制作黄皮甜米酒的过程中，为确定黄酒高活性干酵母（YWBY）的添加量及发酵时间，研究人员进行了相关实验，实验结果如下图所示。根据实验结果制作黄皮甜米酒时，YWBY的最佳接种量及主发酵时间分别是 。YWBY接种量为0.12%时，酒精含量最低的原因可能是 。
【答案】
(1)甜酒曲主要作用是分泌糖化酶，将糯米中淀粉分解为葡萄糖等可发酵性糖
(2)接种 分离、提纯
(3)C
(4)氮源、维生素等
(5) 0.10%、8天 接种量较大，酵母菌数量增长过快导致葡萄糖消耗过多，用于酵母菌无氧呼吸产生酒精的葡萄糖减少或酵母菌大量快速繁殖后抑制甜酒曲糖化过程，使碳源少
【分析】
本题目以黄皮甜米酒酿造为背景，结合流程图、实验数据折线图考查发酵工程原理。图片中两张折线图分别展示了不同酵母接种量对酒精度和还原糖含量的影响。不同YWBY接种量（0.06%~0.12%）下，酒精含量在第8天达峰值，0.10%组最高；还原糖随时间下降，8天后趋于稳定。表明最佳接种量为0.10%，主发酵时间为8天左右。
【详解】
（1）甜酒曲中含有多种微生物，微生物会分泌糖化酶，能将糯米中的淀粉先水解为葡萄糖（糖化），再由酵母菌发酵生成酒精和CO2。
（2）现代发酵工程的基本流程包括：菌种选育→扩大培养→培养基配制→灭菌→接种→发酵→产品的分离、提纯。
（3）A、“米过酒甜”指米未完全发酵，糖分残留导致酒味偏甜，A正确；
B、“酒冷沸止”指发酵停止，不再产热和CO ，说明微生物代谢活动减弱或终止，B正确；
C、“曲势尽”指酒曲中微生物活性丧失，通常是因为环境条件恶化（如pH下降、酒精浓度升高抑制微生物生长），但“pH升高”不符合事实——发酵过程中酵母菌产生CO 溶于水形成碳酸，且酒精发酵本身不显著提高pH，反而可能因有机酸积累而降低pH，C错误；
D、酿制米酒主要依赖酵母菌，其代谢类型为异养兼性厌氧，C正确。
故选C。
（4）蛋白胨是蛋白质部分水解产物，主要提供氮源，也含有碳源、维生素等营养物质。
（5）根据左图（酒精含量随时间变化）和右图（还原糖含量随时间变化），在发酵第8天左右，酒精含量达到峰值，且不同接种量下0.10%的酒精产量最高；同时还原糖消耗也趋于稳定。因此，最佳接种量为0.10%，主发酵时间为8天左右；YWBY接种量为0.12%时，酒精含量最低的原因可能是：接种量较大，酵母菌数量增长过快导致葡萄糖消耗过多，用于酵母菌无氧呼吸产生酒精的葡萄糖减少或酵母菌大量快速繁殖后抑制甜酒曲糖化过程，使碳源少 。
2 / 21．3 发酵工程及其应用（分层作业）
基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练
（限时：20 min）
知识点1 发酵工程的基本环节
1．下列关于发酵工程基本环节的叙述，错误的是（ ）
A．在发酵过程中，随时检测微生物数量，产物浓度，严格控制温度，PH溶解氧就可以马上获得大量发酵产品
B．将菌种接入发酵罐之前，需要对菌种进行扩大培养
C．在生产实践中，培养基的成分需要经过反复实验才能确定
D．如果发酵产物是微生物细胞本身，可在发酵结束后，采用过滤，沉淀等方法获得产物
2.发酵工程在现代生物工程中地位越来越重要。下列有关发酵过程叙述错误的是（　　）A．首先要对发酵设备和培养基严格灭菌
B．要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵过程
C．在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分
D．要严格控制温度、pH，溶解氧等发酵条件
3．下列关于温度对发酵过程的影响的叙述，不正确的是（ ）
A．温度过高，发酵周期缩短，产量降低
B．温度不影响生物合成的途径
C．温度能影响菌种对营养物质的吸收
D．菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同
4．研究人员采用图示流程获得高耐酒精的高产醋酸菌。下列相关叙述错误的是（ ）
A．在菌种确定后，要选择原料制备培养基，培养基配方实验一次即可投入使用
B．工业发酵罐的体积大，需要接入的菌种总体积也大，所以需要扩大培养
C．纯化培养时一般使用的是固体培养基，培养基内需加入凝固剂，如琼脂
D．发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种，一旦杂菌污染，可能导致产量大幅下降
5.下列关于发酵工程的说法，错误的是（　　）
A．在菌种选育过程中，可以利用人工诱变或基因工程等手段
B．虽然青霉素是抗生素，但在青霉素生产过程中仍然需要严格灭菌
C．发酵时，发酵条件变化会影响微生物生长，不影响微生物的代谢途径
D．发酵工程的产品可以采用过滤、沉淀、蒸馏、萃取等方法提取
6．产黄青霉菌是一种好氧真菌，其生长繁殖的适宜温度是30℃，但在20℃的条件下才会大量合成分泌青霉素。工业上采用玉米浆、棉籽饼等作为原料，通过合理设计，进行青霉素的生产。已知青霉素在碱性条件下易水解，下列叙述，错误的是（　　）
A．要选育符合生产要求的产黄青霉菌，可采用诱变育种或基因工程育种等方法
B．发酵过程中需要对发酵罐及时加热或降温处理，还要及时调节pH、通入无菌空气
C．发酵过程采用单一菌种进行发酵，有助于提高青霉素的产量和品质
D．发酵结束后，应将发酵液进行离心取菌体并进行破碎处理，从中提取青霉素
7.我国科研人员构建了一株嗜盐单胞菌H，并以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖）或餐厨垃圾等为原料。在实验室生产PHA（细胞产物）等新型可降解材料，工艺流程如图。下列分析合理的是（ ）
A．选育出菌种后，直接接种到发酵罐内进行发酵有利于快速获取发酵产物
B．嗜盐单胞菌H的选育和扩大培养是该发酵工程的中心环节
C．搅拌器能增加培养液中的溶氧量，使菌株H与培养液充分接触
D．发酵结束之后，可采用过滤、沉淀等措施来获得PHA产品
知识点2 发酵工程的应用
8.关于啤酒生产的流程说法错误的是（　　）
A．让大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶
B．焙烤发芽的大麦种子时，淀粉酶丧失活性
C．糖化的目的是让淀粉分解，形成糖浆
D．蒸煮时终止了酶的作用，并对糖浆进行灭菌
9.啤酒工业化生产的原料为大麦，其工业化生产流程包括8个环节：发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮→发酵→消毒→终止。其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。下列分析错误的是（ ）
A．焙烤的目的是加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活
B．糖化的目的是使淀粉分解形成糖浆
C．蒸煮可终止糖化过程，并对糖浆灭菌
D．后发酵阶段指将发酵产物置于高温、通风环境下储存一段时间
10.啤酒是以大麦为主要原料制成的，利用大麦生产啤酒的过程如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A．过滤消毒过程可杀死啤酒中的所有微生物，延长啤酒的保存期
B．蒸煮冷却过程可使糖化过程终止，也可以对糖液进行灭菌
C．大麦发芽的过程中产生淀粉酶，破碎后使淀粉酶与淀粉接触，促进糖化
D．与传统酿酒技术相比，发酵工程所用的菌种纯度更高，生产的酒的品质更好
11.为了改善食品品质和色、香、味及防腐与加工工艺的需要，人们在食品中加入一些化学合成或天然物质，这类物质被称为食品添加剂，下列有关叙述错误的是（ ）
A．许多食品添加剂可以通过发酵工程生产，如柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得
B．食品工业中，常用的着色剂有胡萝卜素，红曲黄色素等
C．食品工业中，用来延长食品保质期的乳酸链球菌素、溶菌酶可通过发酵工程生产
D．食品添加剂不能增加食品的营养
12．发酵工程与农业、医药工业、食品工业生产有着密切联系，以生产食品添加剂为例：柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得；谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经一系列处理可制成味精。下列相关叙述错误的是（ ）
A．发酵工程的中心环节是选育菌种和配制培养基
B．发酵产品可以是微生物细胞本身，即单细胞蛋白
C．为大规模生产发酵柠檬酸，在选育菌种环节要筛选产酸量高的黑曲霉
D．发酵生产谷氨酸的过程中，需要严格控制溶解氧、温度、pH等条件
13.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——井冈霉素可用于防治水稻纹枯病
14.味精是一种鲜味剂，利用发酵技术生产味精的主要过程为原料→淀粉糖化→通气发酵→发酵产物提取→味精制造→包装。下列说法错误的是（　　）
A．生产味精需要的谷氨酸棒状杆菌是需氧型生物
B．淀粉的糖化分解有利于发酵过程的充分进行
C．发酵时需将发酵液的pH调节为中性或弱酸性
D．从发酵液中获得谷氨酸需要采取提取、分离和纯化措施
15．下列对发酵工程及其应用的叙述，正确的有几项（ ）
①发酵工程的中心环节是灭菌，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌
②发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物及菌体本身
③利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可以促进植物生长
④发酵工程所用的菌种大多是混合菌种
⑤生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉
⑥用单细胞蛋白制成的微生物饲料，可通过发酵工程从微生物细胞中提取
A．4 B．3项 C．2项 D．5项
（限时：10min）
一、选择题
1.人们对食品的需求越来越多样化，食品添加剂应运而生。通过发酵工程可生产各种各样的食品添加剂。下表是常用的几类食品添加剂，下列微生物发酵应用合理的是（ ）
添加剂类型 举例
酸度调节剂 L—苹果酸、柠檬酸、乳酸
增味剂 5'—肌苷酸二钠、谷氨酸钠
着色剂 β—胡萝卜素、红曲黄色素
增稠剂 黄原胶、β—环状糊精、结冷胶
防腐剂 乳酸链球菌素、溶菌酶
A．通过黑根霉发酵制得柠檬酸，可以调节食品酸度
B．接种红曲霉，产生红曲色素可使腐乳呈现亮丽的红色
C．接种乳酸杆菌，产生乳酸链球菌素以延长食品的保质期
D．谷氨酸棒状杆菌酸性条件下发酵产生谷氨酸，处理后制得味精用以增加食品鲜味
2.刺梨果实具有较强的抗氧化、抗炎、降血糖血脂和抗肿瘤活性。将刺梨制成果酒的流程如下图所示。下列叙述错误的是（　　）
清洗→打浆→过滤→调整糖度→加焦亚硫酸钾→调整pH→澄清→调整成分→发酵
A．若利用发酵工程生产刺梨果酒，则发酵过程需要随时检测酵母菌的数量和酒精浓度
B．若利用发酵工程生产刺梨果酒，则在调整成分之后需要对刺梨汁进行干热灭菌
C．把果酒盖上纱布放在空气中，发酵温度控制在30~35 ℃，果酒会变成果醋
D．若利用传统发酵技术进行发酵，则刺梨清洗时不能过度清洗，且发酵过程需要先通气后密封
3.井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种（JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长）发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述中，正确的是（　　）
A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够直接编码井冈霉素的基因
B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量
C．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化
D．随着放线菌增殖次数的增多，端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短，导致细胞衰老
4．青贮饲料是指将新鲜秸秆、青草等通过乳酸菌发酵而制成的饲料。它气味酸香、柔软多汁、营养丰富、保存期长， 是家畜优良饲料。下列叙述错误的是（　　）
A．选择糖类含量较高的植物作为青贮原料，保证乳酸菌生长所需的碳源
B．作为青贮的原料应适当切碎、搅拌并通入空气，有利于乳酸菌充分发酵
C．发酵过程中乳酸菌发酵生成乳酸， 使pH降低，抑制其它微生物生长
D．经过乳酸菌发酵，大分子有机物被分解为易于消化吸收的物质
5.发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的基本环节如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在发酵之前需要利用固体培养基对菌种进行扩大培养
B．在酸性条件下可以利用谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸
C．发酵结束后，可通过过滤、沉淀等方法分离出微生物细胞本身
D．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白，用来生产微生物饲料
二、非选择题
6.根据发酵工程流程图及微生物相关知识，回答下列问题：
(1)根瘤菌之所以能进行固氮作用，是因为其体内具有高等植物不具有的固氨酶，固氮基因表达的途径是 。除根瘤菌外，人们应用最多的另一类固氮微生物是圆褐固氮菌。某同学在做微生物实验时，不小心将圆褐固氮菌和酵母菌混在一起，如果要把它们分开，所用的培养基从用途上划分属于 培养基，依据的原理是圆褐固氮菌能够在 的培养条件下生长繁殖，而酵母菌则不能。
(2)在题图所示发酵工程的流程中，生产人胰岛素的工程菌是由①技术获得的，则①是 技术；高产青霉素菌种是通过②获得的，则②技术是 ；操作④表示 。发酵工程的产品有两类，若a代表菌体本身，则b代表的另一类是 。
7.在闽东地区，利用红釉（酒曲）酿酒，进而酿制籼醋，是传统的发酵技术。工厂化的啤酒生产，要依赖现代发酵工程。下图是传统制醋和啤酒工厂化生产的工艺流程图。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌；醋醅含有醋酸菌；糖化即淀粉水解过程。请回答下列问题：
(1)制醋过程中，加入酒曲后要拌曲，即使用一定器具搅拌糯米饭和酒曲的混合物，其目的是 。
(2)酒精发酵结束后加入醋醅，进行醋酸发酵，需要改变的环境条件是 。
(3)啤酒生产过程中，菌种的选育非常关键。性状优良的菌种，除了可以从自然界中筛选出来，还可以通过 获得。
(4)传统酒曲的制作过程中，受原料、微生物等因素的影响，酒曲稳定性较差。在现代工业生产中，常用发酵工程来生产果酒果醋，发酵工程的中心环节是 ，在发酵过程中，需随时检测培养液中的 等，以了解发酵进程。
（限时：8min）
选择题
1.豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究不同菌种对豆豉发酵效果的影响，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并定期取样观测发酵效果。以下推测不合理的是（ ）
A．该实验的自变量是菌种，温度属于无关变量
B．大豆发酵过程中部分蛋白质转变为多肽和氨基酸，形成豆豉的独特风味
C．若容器内上层大豆发酵效果优于底层，则发酵菌为厌氧菌
D．煮熟大豆使蛋白质变性，有利于菌体分泌酶作用于蛋白质
2．工业上常用谷氨酸棒状杆菌作为生产谷氨酸的菌种，如图1是工业生产流程图，图2是菌种数量和谷氨酸产量随生物素浓度的变化过程。相关叙述正确的是（　　）
A．可通过人工诱变、基因工程、自然界直接筛选等方式获得高产谷氨酸菌种
B．对菌种扩大培养以缩短生产周期时，最好在生物素浓度为a的条件下进行
C．发酵中 pH 需一直保持酸性，利于获得更多的谷氨酸
D．在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法提取谷氨酸
3．传统乙醇生产依赖玉米、甘蔗等作物，提取乙醇常用蒸馏法。研究人员利用液态厌氧发酵工艺，实现了利用乙醇梭菌高效生产乙醇和乙醇梭菌单细胞蛋白，相关流程如图所示，其中①②为相应的提取方法。下列叙述错误的是（ ）
A．乙醇梭菌属于自养型生物，其利用化学反应释放的能量来制造有机物
B．该工艺中，乙醇和乙醇梭菌单细胞蛋白都属于乙醇梭菌的次生代谢物
C．可根据产物的性质采取不同的分离方法，①为蒸馏，②为过滤和沉淀等
D．通过该工艺生产乙醇，可以将工业尾气转化为清洁能源，降低生态足迹
非选择题
柠檬酸是一种常见的食品添加剂，工业上常以红薯为原料经黑曲霉（需氧型真菌）发酵生产而成。科研人员通过紫外线诱变黑曲霉YZ-35菌株，筛选高产菌株用于发酵生产柠檬酸，简要流程如图所示。回答下列问题：
注：PDA培养基指马铃薯葡萄糖琼脂培养基；溴甲酚绿是一种酸碱指示剂，酸性条件下变黄色。
(1)制备培养基：PDA培养基中葡萄糖的作用是 ，培养基常用 法进行灭菌处理。
(2)选育高产菌种：将黑曲霉YZ-35菌株与 混合制备菌悬液，进行紫外线诱变处理，育种的遗传学原理是 。将诱变稀释后的菌液涂布在培养基A上，培养一段时间后选择 的单菌落，接种至培养基B，放置在摇床上 培养以保证O2的供应，每天在显微镜下用 （填实验器材）对稀释后的菌液进行计数，5d后测定产酸率。
(3)发酵产酸：红薯蒸煮后冷却的目的是 。发酵过程中影响产酸量的因素有温度、pH、叶轮转速、 等（答出2点即可），其中叶轮转速为160r/min时产酸量最大，过低的转速不利于产酸的原因是 。
5.甜米酒是我国的传统酒种，某酿酒厂以无核黄皮果（富含维生素、有机酸及特殊的香味）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。回答下列问题：
(1)图中甜酒曲的主要作用是 。
(2)与传统发酵相比，现代发酵工程具有很多的优势，其基本环节一般包括菌种选育，扩大培养，培养基配制，灭菌， ，发酵，产品的 等。
(3)我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：“世人云：米过酒甜，此乃不解法候。酒冷沸止，米有不消者，便是曲势尽。”下列有关叙述错误的是____。（单选）
A．“米过酒甜”是因为米中糖类物质过量，发酵停止时仍未被完全消耗
B．“酒冷沸止”说明微生物的代谢产热和释放CO2逐渐停止
C．“曲势尽”的原因可能是米酒中pH或酒精含量升高
D．酿制米酒所用的主要微生物，其代谢类型为异养兼性厌氧
(4)对酒曲微生物进行分离纯化时，配制培养基的成分为蛋白胨、酵母提取物、NaCl、水，其中蛋白胨能为细菌提供的主要营养是碳源、 。
(5)在制作黄皮甜米酒的过程中，为确定黄酒高活性干酵母（YWBY）的添加量及发酵时间，研究人员进行了相关实验，实验结果如下图所示。根据实验结果制作黄皮甜米酒时，YWBY的最佳接种量及主发酵时间分别是 。YWBY接种量为0.12%时，酒精含量最低的原因可能是 。
2 / 21．3 发酵工程及其应用（分层作业）
基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练
（限时：20min）
1.A 2.C 3.B 4.A 5.C 6.D 7.C 8.B
9.D 10.A 11.D 12.A 13.A 14.C 15.B
（限时：10min）
1.B 2.B 3.C 4.B 5.C
6.【答案】
(1) 选择 没有氮源
(2)转基因/基因工程 诱变育种/人工诱变 灭菌 微生物代谢产物
7.【答案】
(1)增大微生物与糯米饭的接触面积，有利于微生物的生长和发酵。
(2)通入氧气和适当升高温度
(3)诱变育种、基因工程育种
(4)发酵罐内发酵 微生物数量、产物浓度
（限时：8min）
1.C 2.A 3.B
4.【答案】
（1） 提供碳源，同时也能提供能量 高压蒸汽灭菌
（2） 无菌水 基因突变 黄色圈大 振荡 血细胞计数板
（3） 为了防止高温杀死黑曲霉、可以使淀粉在α - 淀粉酶作用下糖化
红薯的量（或淀粉量）、接种量、发酵时间 叶轮转速过低时，会导致溶解氧不足，黑曲霉的有氧呼吸受到影响，进而影响柠檬酸的产生
5.【答案】
(1)甜酒曲主要作用是分泌糖化酶，将糯米中淀粉分解为葡萄糖等可发酵性糖
(2)接种 分离、提纯
(3)C
(4)氮源、维生素等
(5) 0.10%、8天
接种量较大，酵母菌数量增长过快导致葡萄糖消耗过多，用于酵母菌无氧呼吸产生酒精的葡萄糖减少或酵母菌大量快速繁殖后抑制甜酒曲糖化过程，使碳源少
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