1.3 发酵工程及其应用-讲义

第3节发酵工程及其应用【知识回顾】一、发酵工程的概念和基本环节1.发酵工程的概念:(1)过程: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。(2)范围:它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等环节。2.选一选:基于对发酵工程的基本环节的理解,下列有关说法正确的是②④⑤①用于发酵工程的菌种应该具备优良性状,并且只能从自然界中筛选。②在进行发酵前,需要对选育的菌种进行扩大培养。③发酵工程所用的菌种大多是单一菌种,所以没有必要进行严格的灭菌。④发酵工程所用的培养基是液体培养基。⑤在发酵过程中要随时进行检测,还需要对发酵条件进行严格的控制。⑥发酵结束后即可得到发酵产品。3.发酵工程中的发酵装置:二、发酵工程的应用1.特点:(1)生产条件温和。(2)原料来源丰富且价格低廉。(3)产物专一。(4)废弃物对环境的污染小和容易处理。2.在食品工业上的应用:判一判:基于对发酵工程在食品工业上的应用的理解,判断下列说法的正误:(1)发酵工程在食品工业上的应用包括生产传统的发酵产品、生产食品添加剂、生产酶制剂。 ()(2)生产酱油的原理是以大豆为原料,利用产生脂肪酶的霉菌,将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸,再经淋洗,调制而成。 ()(3)啤酒的工业生产过程中的焙烤的作用是加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。()(4)啤酒发酵的原理是利用酵母菌在有氧条件下将糖氧化分解为酒精和CO2。()(5)α-淀粉酶、β-淀粉酶、氨基肽酶和脂肪酶及免疫调节剂等都属于酶制剂。()3.在医药工业上的应用:(1)发酵工程可以生产抗生素、氨基酸、激素和免疫调节剂等。(2)基因工程与发酵技术相结合生产所需要的产品。4.在农牧业上的应用:主要表现在生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等方面。5.在其他方面的应用:(1)对解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义。(2)极端微生物的应用。(3)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域。知识点一发酵工程的基本环节

1.发酵工程的基本环节:(1)选育菌种:①条件:环境条件稳定、温和,利于菌种生产繁殖。②途径:a.从自然界中筛选的常规菌种。b.通过诱变育种或基因工程育种获得。(2)扩大培养:①目的:增加菌种数量。②所用培养基:液体培养基或固体培养基。(3)配制培养基:①配制原则:目的明确、营养协调、pH适宜。②营养构成:水、无机盐、碳源、氮源等。③注意:培养基使用前要经过反复试验才能用于大规模生产。(4)灭菌:①目的:防止杂菌污染。②对象:培养基和发酵罐。(5)接种:无菌条件。(6)发酵:①地位:中心环节。②监控:a.随时检测培养液中微生物数量、产物浓度以了解发酵进程。b.及时添加必需的营养组分来延长稳定期的时间,以得到更多产物。c.严格控制温度、pH、溶解氧等条件,以保证产品质量和产量。(7)分离、提纯:①若产品为菌体本身,可采用过滤沉淀等方法分离、干燥。②若产品为代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施。(8)获得产品。【特别提醒】关于发酵罐使用的三点提醒(1)发酵罐在使用前要进行灭菌,培养基和发酵设备一般用蒸汽灭菌,空气采用过滤的方法除菌。(2)对于需氧发酵,为了防止杂菌污染,应该从空气入口通入无菌空气。(3)搅拌的作用。①使空气和发酵液充分混合,增加培养液中的溶解氧。②使菌种与培养液充分接触,提高原料利用率。【典例一】如图所示是发酵工程生产产品的流程图,据图回答下列问题:(1)发酵工程中,选育优良性状的菌种,至关重要。高产青霉素菌种是通过育种获得的,啤酒酵母菌是通过改造的。

(2)图中①表示,这样做的目的是

。

(3)③表示,是整个过程的中心环节,在此阶段需随时取样、检测、等,以了解发酵进程,还要及时添加,同时严格控制等发酵条件。

(4)④表示,发酵结束后可采用等方法获得产品。

【典例二】(2021·济南高二检测)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,检测培养液的细菌数目、产物浓度等,以了解发酵进程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、溶解氧等环境因素知识点二发酵工程的应用

1.发酵工程的应用:(1)在食品工业上的应用:生产传统的发酵产品、食品添加剂和酶制剂。(2)在医药工业上的应用:生产抗生素、氨基酸、激素、免疫抑制剂和疫苗等。(3)在农牧业上的应用:生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等。2.发酵工程和传统发酵技术的比较:发酵工程传统发酵技术不同点菌种通过微生物纯培养技术筛选或其他技术生产的优良菌种,大多是单一菌种原材料中天然存在的混合菌种发酵方式液体发酵为主固体发酵或半固体发酵为主对发酵条件的控制严格无菌操作,防止杂菌污染。通过现代工程技术对发酵条件精确地控制,使发酵条件处于最佳状态不是无菌操作,容易受到杂菌污染。对发酵条件不能严格控制,易受外界条件影响生产规模和产品生产规模大,实现了工业化生产。原料来源丰富,成本低,产物多样,产量高通常是家庭式或作坊式的,产量低,生产往往受季节和原料限制,产品风味品种比较单一,质量不稳定相同点①都是利用了微生物的作用②发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的【典例一】啤酒是以粮食作物大麦为主要原料酿造的,如图是某种啤酒的生产流程,回答下列问题。(1)在酿造过程中需要将大麦种子进行发芽处理,此过程的目的是,麦芽经过焙烤、碾磨成。

(2)经过糖化阶段,麦芽中的淀粉、蛋白质等大分子被分解成酵母菌可利用的可溶性小分子物质。糖化时温度的变化通常是由低温逐步升至高温,以防止

。

(3)在蒸煮阶段,要将糖浆中加入啤酒花煮沸一定时间,不仅可以蒸发掉多余的水分,还可以起到作用。

(4)在主发酵初期,往往先通入无菌空气,目的是,之后进行密封发酵。酒精就是在密封发酵期间产生的,写出反应简式

。

(5)经过一段时间的后发酵,才能形成澄清、成熟的啤酒。后发酵期间糖类继续发酵,促进啤酒风味的成熟。影响啤酒风味的因素有、等。

【典例二】下图为某工厂生产杨梅酒和杨梅醋的基本工艺流程,请回答:(1)①过程是处理。杨梅汁装入甲罐时,要留有大约的空间,目的是

。

(2)甲罐上方弯管中加水的主要目的是保证酵母菌进行,在有氧和无氧环境中,酵母菌细胞内产生CO2的场所分别是、。

(3)在制备杨梅醋过程中,乙罐内填充的木材刨花应先经灭菌处理,然后加入含菌的培养液,使该菌附着在刨花上,再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵,请写出乙罐中生产杨梅醋的反应简式:。

【典例三】以下不属于发酵的是 ()A.利用需氧型青霉菌生产青霉素B.缺氧时人的组织细胞产生乳酸C.利用酵母菌的无氧呼吸获得酒D.利用乳酸菌制作泡菜课堂达标训练1.运用发酵工程可以生产多种产品,请分析下列关于发酵工程的叙述,正确的是。

①防止杂菌入侵和获得纯净的微生物培养物是发酵工程的重要基础②发酵工程最重要的环节是发酵罐内发酵③青霉素有抗菌作用,即使生产青霉素的发酵过程中混入了杂菌,发酵也不受影响④大型发酵罐有计算机控制系统,能对发酵条件进行控制⑤发酵工程不能生产传统发酵食品⑥发酵工程可以生产微生物农药⑦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2.发酵工程的一项关键措施是灭菌,关于灭菌的叙述正确的是 ()A.培养基和发酵设备均需要严格灭菌B.灭菌是杀死培养基中的一切细菌和真菌C.通入无菌空气就可以达到灭菌的目的D.pH调到7左右灭菌效果最好3.(2021·宁波高二检测)二锅头作为京酒的代表,有八百多年历史。以下关于酿造二锅头的叙述中,正确的是 ()A.酵母菌能发酵产生酒精含量为52%的产品B.可用平板划线法测定发酵接种所用菌液的浓度C.酿酒时的环境温度不会影响酿酒进程D.选用菌种的种类和比例会影响酒的品质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。下列相关表述,不正确的是 ()A.发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵B.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物及菌体本身C.在发酵工程的发酵环节中,发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢途径D.通过发酵工程可以利用微生物生产单细胞蛋白5.(2021·南京高二检测)现在市场上流行一种“精酿”啤酒,它的制作工艺与普通啤酒有所不同。下列有关“精酿”啤酒和普通啤酒的叙述,不正确的是 ()A.“精酿”啤酒的原料和普通啤酒不同,“精酿”啤酒只使用麦芽、啤酒花、酵母菌和水,普通啤酒除了麦芽、啤酒花、酵母菌和水以外,还有玉米等物质B.“精酿”啤酒由于原料主要是麦芽,麦芽汁的浓度较高,口味较为浓郁C.“精酿”啤酒不添加食品添加剂,虽然产量低价格高,但它也有一定的市场D.“精酿”啤酒和普通啤酒一样可以直接放心饮用6.下列有关发酵工程及其应用的叙述中,正确的是 ()A.发酵工程生产用菌种都是对自然界分离的菌种进行定向改造后获得的B.发酵工程生产的单细胞蛋白是从微生物菌体细胞中提取出来的C.利用发酵工程可以产生微生物肥料来增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长,如根瘤菌肥、固氮菌肥等D.利用发酵工程生产微生物的代谢物可以用蒸馏、过滤、沉淀等方法提取7.(2021·北京高二检测)图示为发酵工程生产产品的流程图,据图回答:(1)若能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的,①应该是;若高产青霉素菌种是通过②培育的,②应该是。

(2)根据培养基的用途,可以将它们分为培养基和培养基。各种培养基的具体配方不同,但一般都含有等营养成分。培养基在使用之前要用进行灭菌。

(3)整个过程的中心环节是,在该时期要随时取样检测培养基中的等。同时,要严格控制等发酵条件,因为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形成。

(4)在发酵过程中要不断搅拌的目的是①;

②。

(5)发酵产品分离、提纯时要根据产品的类型不同选择合适的方法。如果发酵产品是菌体本身,常常采用等方法分离、提纯;如果发酵产品是微生物的代谢物,还要根据采取适当的方法分离提纯。

8.(2021·广东选择考)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。工艺流程如图。回答下列问题:(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可在液体培养基中将蔗糖作为,并不断提高其浓度,经多次传代培养(指培养一段时间后,将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用的方法进行菌落计数,评估菌株增殖状况。此外,选育优良菌株的方法还有等。(答出两种方法即可)

(2)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60g/L,pH为10,菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是

。(答出两点即可)

(3)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。

参考答案【知识回顾】一、发酵工程的概念和基本环节1.发酵工程的概念:(1)过程: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。(2)范围:它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等环节。2.选一选:基于对发酵工程的基本环节的理解,下列有关说法正确的是②④⑤①用于发酵工程的菌种应该具备优良性状,并且只能从自然界中筛选。②在进行发酵前,需要对选育的菌种进行扩大培养。③发酵工程所用的菌种大多是单一菌种,所以没有必要进行严格的灭菌。④发酵工程所用的培养基是液体培养基。⑤在发酵过程中要随时进行检测,还需要对发酵条件进行严格的控制。⑥发酵结束后即可得到发酵产品。3.发酵工程中的发酵装置:二、发酵工程的应用1.特点:(1)生产条件温和。(2)原料来源丰富且价格低廉。(3)产物专一。(4)废弃物对环境的污染小和容易处理。2.在食品工业上的应用:判一判:基于对发酵工程在食品工业上的应用的理解,判断下列说法的正误:(1)发酵工程在食品工业上的应用包括生产传统的发酵产品、生产食品添加剂、生产酶制剂。 (√)(2)生产酱油的原理是以大豆为原料,利用产生脂肪酶的霉菌,将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸,再经淋洗,调制而成。 (×)提示:酱油制作过程中利用的是产生蛋白酶的霉菌。(3)啤酒的工业生产过程中的焙烤的作用是加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。(√)(4)啤酒发酵的原理是利用酵母菌在有氧条件下将糖氧化分解为酒精和CO2。(×)提示:啤酒发酵的原理是利用酵母菌在无氧条件下将糖氧化分解为酒精和CO2。(5)α-淀粉酶、β-淀粉酶、氨基肽酶和脂肪酶及免疫调节剂等都属于酶制剂。(×)提示:免疫调节剂不属于酶制剂。3.在医药工业上的应用:(1)发酵工程可以生产抗生素、氨基酸、激素和免疫调节剂等。(2)基因工程与发酵技术相结合生产所需要的产品。4.在农牧业上的应用:主要表现在生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等方面。5.在其他方面的应用:(1)对解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义。(2)极端微生物的应用。(3)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域。知识点一发酵工程的基本环节

1.发酵工程的基本环节:(1)选育菌种:①条件:环境条件稳定、温和,利于菌种生产繁殖。②途径:a.从自然界中筛选的常规菌种。b.通过诱变育种或基因工程育种获得。(2)扩大培养:①目的:增加菌种数量。②所用培养基:液体培养基或固体培养基。(3)配制培养基:①配制原则:目的明确、营养协调、pH适宜。②营养构成:水、无机盐、碳源、氮源等。③注意:培养基使用前要经过反复试验才能用于大规模生产。(4)灭菌:①目的:防止杂菌污染。②对象:培养基和发酵罐。(5)接种:无菌条件。(6)发酵:①地位:中心环节。②监控:a.随时检测培养液中微生物数量、产物浓度以了解发酵进程。b.及时添加必需的营养组分来延长稳定期的时间,以得到更多产物。c.严格控制温度、pH、溶解氧等条件,以保证产品质量和产量。(7)分离、提纯:①若产品为菌体本身,可采用过滤沉淀等方法分离、干燥。②若产品为代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施。(8)获得产品。【特别提醒】关于发酵罐使用的三点提醒(1)发酵罐在使用前要进行灭菌,培养基和发酵设备一般用蒸汽灭菌,空气采用过滤的方法除菌。(2)对于需氧发酵,为了防止杂菌污染,应该从空气入口通入无菌空气。(3)搅拌的作用。①使空气和发酵液充分混合,增加培养液中的溶解氧。②使菌种与培养液充分接触,提高原料利用率。【典例一】如图所示是发酵工程生产产品的流程图,据图回答下列问题:(1)发酵工程中,选育优良性状的菌种,至关重要。高产青霉素菌种是通过育种获得的,啤酒酵母菌是通过改造的。

(2)图中①表示,这样做的目的是

。

(3)③表示,是整个过程的中心环节,在此阶段需随时取样、检测、等,以了解发酵进程,还要及时添加,同时严格控制等发酵条件。

(4)④表示,发酵结束后可采用等方法获得产品。

【解析】(1)高产青霉素菌种是通过诱变育种获得的,啤酒酵母菌是通过基因工程改造的。(2)图中①表示扩大培养,目的是增加菌种的数量,缩短生产周期。(3)③是整个过程的中心环节——发酵罐内发酵,在此阶段需随时取样、检测微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程。随着发酵进行,培养基中的营养物质减少,还要及时添加必需的营养组分,同时严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。(4)④是发酵工程产品微生物细胞(菌体),发酵结束后可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥。答案:(1)诱变基因工程(2)扩大培养增加菌种的数量,缩短生产周期(3)发酵罐内发酵微生物数量产物浓度必需的营养组分温度、pH和溶解氧(4)微生物细胞(菌体)过滤、沉淀【典例二】(2021·济南高二检测)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,检测培养液的细菌数目、产物浓度等,以了解发酵进程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、溶解氧等环境因素【解析】选C。首先要对发酵设备和培养基严格灭菌,A正确;要随时取样,检测培养液的细菌数目、产物浓度等,以了解发酵进程,B正确;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;要严格控制温度、pH、溶解氧等环境因素,D正确。知识点二发酵工程的应用

1.发酵工程的应用:(1)在食品工业上的应用:生产传统的发酵产品、食品添加剂和酶制剂。(2)在医药工业上的应用:生产抗生素、氨基酸、激素、免疫抑制剂和疫苗等。(3)在农牧业上的应用:生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等。2.发酵工程和传统发酵技术的比较:发酵工程传统发酵技术不同点菌种通过微生物纯培养技术筛选或其他技术生产的优良菌种,大多是单一菌种原材料中天然存在的混合菌种发酵方式液体发酵为主固体发酵或半固体发酵为主对发酵条件的控制严格无菌操作,防止杂菌污染。通过现代工程技术对发酵条件精确地控制,使发酵条件处于最佳状态不是无菌操作,容易受到杂菌污染。对发酵条件不能严格控制,易受外界条件影响生产规模和产品生产规模大,实现了工业化生产。原料来源丰富,成本低,产物多样,产量高通常是家庭式或作坊式的,产量低,生产往往受季节和原料限制,产品风味品种比较单一,质量不稳定相同点①都是利用了微生物的作用②发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的【典例一】啤酒是以粮食作物大麦为主要原料酿造的,如图是某种啤酒的生产流程,回答下列问题。(1)在酿造过程中需要将大麦种子进行发芽处理,此过程的目的是,麦芽经过焙烤、碾磨成。

(2)经过糖化阶段,麦芽中的淀粉、蛋白质等大分子被分解成酵母菌可利用的可溶性小分子物质。糖化时温度的变化通常是由低温逐步升至高温,以防止

。

(3)在蒸煮阶段,要将糖浆中加入啤酒花煮沸一定时间,不仅可以蒸发掉多余的水分,还可以起到作用。

(4)在主发酵初期,往往先通入无菌空气,目的是,之后进行密封发酵。酒精就是在密封发酵期间产生的,写出反应简式

。

(5)经过一段时间的后发酵,才能形成澄清、成熟的啤酒。后发酵期间糖类继续发酵,促进啤酒风味的成熟。影响啤酒风味的因素有、等。

【解析】(1)大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶。麦芽经过焙烤,碾磨成麦芽粉。(2)糖化时由低温逐步升至高温,以防止麦芽中淀粉酶等因高温而变性失活。(3)在蒸煮阶段,不仅可以蒸发掉多余的水分,还可以起到灭菌作用。(4)在主发酵初期,需要通入无菌空气,目的是增加酵母菌的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物,反应简式见答案。(5)影响啤酒风味的因素有酵母菌菌种、大麦品种、发酵时间、发酵温度等。答案:(1)释放淀粉酶麦芽粉(2)麦芽中淀粉酶等因高温而变性失活(3)灭菌(4)有氧条件酵母菌进行出芽生殖,增加数量C6H12O62C2H5OH+2CO2+(5)酵母菌菌种大麦品种发酵时间发酵温度(写两种即可)【典例二】下图为某工厂生产杨梅酒和杨梅醋的基本工艺流程,请回答:(1)①过程是处理。杨梅汁装入甲罐时,要留有大约的空间,目的是

。

(2)甲罐上方弯管中加水的主要目的是保证酵母菌进行,在有氧和无氧环境中,酵母菌细胞内产生CO2的场所分别是、。

(3)在制备杨梅醋过程中,乙罐内填充的木材刨花应先经灭菌处理,然后加入含菌的培养液,使该菌附着在刨花上,再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵,请写出乙罐中生产杨梅醋的反应简式:。

【解析】(1)据题图分析可知,①过程是杨梅经过(冲洗)榨汁,获得杨梅汁的过程;杨梅汁装入甲罐时,要留有大约1/3的空间,使酵母菌能够在有氧条件下快速通过出芽生殖的方式繁殖产生足量的菌种。(2)甲罐上方弯管中加水的主要目的是创造无氧条件,保证酵母菌进行无氧呼吸。酵母菌是真核生物,兼性厌氧型,在有氧条件下,有氧呼吸第二阶段产生二氧化碳,场所是线粒体基质;无氧条件下,进行酒精发酵产生酒精和二氧化碳,场所是细胞质基质。(3)乙罐内进行的是醋酸发酵,需要的菌种是醋酸菌,为了防止杂菌污染,在制备杨梅醋过程中,乙罐内填充的木材刨花应先进行灭菌处理,然后加入含有醋酸菌的培养液。乙罐中产生杨梅醋的反应简式为C2H5OH+O2CH3COOH+H2O。答案:(1)(冲洗)榨汁1/3让酵母菌在有氧条件下繁殖产生足够的菌种(2)无氧呼吸线粒体基质细胞质基质(3)醋酸C2H5OH+O2CH3COOH+H2O【典例三】以下不属于发酵的是 ()A.利用需氧型青霉菌生产青霉素B.缺氧时人的组织细胞产生乳酸C.利用酵母菌的无氧呼吸获得酒D.利用乳酸菌制作泡菜【解析】选B。发酵是指通过微生物的代谢将原料转化为人类所需要的产物的过程。可见,利用需氧型青霉菌生产青霉素、利用酵母菌的无氧呼吸获得酒和利用乳酸菌制作泡菜,都属于发酵,而缺氧时人的组织细胞产生乳酸的过程则不属于发酵,A、C、D均不符合题意,B符合题意。课堂达标训练1.运用发酵工程可以生产多种产品,请分析下列关于发酵工程的叙述,正确的是。

①防止杂菌入侵和获得纯净的微生物培养物是发酵工程的重要基础②发酵工程最重要的环节是发酵罐内发酵③青霉素有抗菌作用,即使生产青霉素的发酵过程中混入了杂菌,发酵也不受影响④大型发酵罐有计算机控制系统,能对发酵条件进行控制⑤发酵工程不能生产传统发酵食品⑥发酵工程可以生产微生物农药⑦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【解析】选①②④⑥⑦。发酵工程常用单一菌种发酵,因此防止杂菌入侵和获得纯净的微生物培养物是发酵工程的重要基础,①正确;发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵过程,②正确;青霉素的生产过程中混入了杂菌,杂菌分泌的青霉素酶会将青霉素分解,③错误;发酵罐有计算机控制系统,能对发酵过程中的各种条件进行监测和控制,④正确;发酵工程能生产传统发酵食品,⑤错误;发酵工程可以生产微生物农药、微生物肥料、微生物饲料等,⑥正确;发酵工程与传统发酵技术的共同点都是利用微生物进行的发酵,⑦正确。2.发酵工程的一项关键措施是灭菌,关于灭菌的叙述正确的是 ()A.培养基和发酵设备均需要严格灭菌B.灭菌是杀死培养基中的一切细菌和真菌C.通入无菌空气就可以达到灭菌的目的D.pH调到7左右灭菌效果最好【解析】选A。灭菌就是杀灭微生物,以排除对生产、实验的干扰,关键是要对培养基和发酵设备灭菌,A正确;培养基的灭菌是杀死培养基中的一切微生物,B错误;为防止杂菌污染,通入的空气也要是无菌的,但不是通入无菌空气就可以达到灭菌的目的,C错误;灭菌效果与pH无直接关系,D错误。3.(2021·宁波高二检测)二锅头作为京酒的代表,有八百多年历史。以下关于酿造二锅头的叙述中,正确的是 ()A.酵母菌能发酵产生酒精含量为52%的产品B.可用平板划线法测定发酵接种所用菌液的浓度C.酿酒时的环境温度不会影响酿酒进程D.选用菌种的种类和比例会影响酒的品质【解析】选D。酵母菌酒精发酵得到的并不是通常市场上见到的饮用酒,其酒精含量一般在6%～7%,一般需要蒸馏和浓缩,使酒精浓度达到50%～70%,A错误;可用稀释涂布平板法测定发酵接种所用菌液的浓度,B错误;温度会影响酶的活性,因此酿酒时的环境温度会影响酿酒进程,C错误;选用菌种的种类和比例会影响酒的品质,D正确。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。下列相关表述,不正确的是 ()A.发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵B.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物及菌体本身C.在发酵工程的发酵环节中,发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢途径D.通过发酵工程可以利用微生物生产单细胞蛋白【解析】选A。发酵工程与传统发酵技术都要利用微生物来进行发酵,A错误;发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物及菌体本身,B正确;在发酵工程的发酵环节中,发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢途径,C正确;通过发酵工程获得的含蛋白质高的微生物菌体是单细胞蛋白,D正确。5.(2021·南京高二检测)现在市场上流行一种“精酿”啤酒,它的制作工艺与普通啤酒有所不同。下列有关“精酿”啤酒和普通啤酒的叙述,不正确的是 ()A.“精酿”啤酒的原料和普通啤酒不同,“精酿”啤酒只使用麦芽、啤酒花、酵母菌和水,普通啤酒除了麦芽、啤酒花、酵母菌和水以外,还有玉米等物质B.“精酿”啤酒由于原料主要是麦芽,麦芽汁的浓度较高,口味较为浓郁C.“精酿”啤酒不添加食品添加剂,虽然产量低价格高,但它也有一定的市场D.“精酿”啤酒和普通啤酒一样可以直接放心饮用【解析】选D。和普通啤酒相比,“精酿”啤酒的原料主要是麦芽,所以产物中麦芽汁的浓度较高,口味浓郁,而且不添加食品添加剂,所以虽然产量低,价格高,但仍有一定的市场,A、B、C项正确;“精酿”啤酒由于不进行过滤和消毒,所以在安全方面可能不如普通啤酒,需检测后饮用,D项错误。6.下列有关发酵工程及其应用的叙述中,正确的是 ()A.发酵工程生产用菌种都是对自然界分离的菌种进行定向改造后获得的B.发酵工程生产的单细胞蛋白是从微生物菌体细胞中提取出来的C.利用发酵工程可以产生微生物肥料来增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长,如根瘤菌肥、固氮菌肥等D.利用发酵工程生产微生物的代谢物可以用蒸馏、过滤、沉淀等方法提取【解析】选C。发酵工程生产用的菌种可通过自然界分离、诱变育种、基因工程获得,A项错误;发酵工程生产的单细胞蛋白是含蛋白质高的微生物菌体,B项错误;发酵工程在农牧业上的应用有生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等,微生物肥料可以增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长,C项正确;微生物代谢物的提取,采用分离和纯化等方法进行,D项错误。7.(2021·北京高二检测)图示为发酵工程生产产品的流程图,据图回答:(1)若能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的,①应该是;若高产青霉素菌种是通过②培育的,②应该是。

(2)根据培养基的用途,可以将它们分为培养基和培养基。各种培养基的具体配方不同,但一般都含有等营养成分。培养基在使用之前要用进行灭菌。

(3)整个过程的中心环节是,在该时期要随时取样检测培养基中的等。同时,要严格控制等发酵条件,因为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形成。

(4)在发酵过程中要不断搅拌的目的是①;

②。

(5)发酵产品分离、提纯时要根据产品的类型不同选择合适的方法。如果发酵产品是菌体本身,常常采用等方法分离、提纯;如果发酵产品是微生物的代谢物,还要根据采取适当的方法分离提纯。

【解析】(1)发酵工程的菌种可以是基因工程获得的菌种、自然界中筛选的菌种或者是通过诱变育种获得