2021-2022学年新教材高中生物第一章发酵工程第三节发酵工程为人类提供多样的生物产品课后练习含解析浙科版选择性必修3

第三节发酵工程为人类提供多样的生物产品必备知识基础练1.“格瓦斯”是由酵母菌和乳酸菌双菌发酵的传统谷物发酵饮料,其传统做法是采用俄式大面包为基质,加入菌种发酵生成微量乙醇、一定量的CO2以及丰富的有机酸等物质。下列相关叙述正确的是()A.发酵过程需要密闭条件B.两菌种的代谢类型相同C.CO2由两菌种共同产生D.两菌种间为互利共生关系答案A解析酵母菌厌氧呼吸产生乙醇和CO2,乳酸菌厌氧呼吸产生乳酸,故两个发酵过程都需要密闭条件,A项正确;酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型,乳酸菌的代谢类型是异养厌氧型,B项错误;乳酸菌厌氧呼吸不产生CO2,酵母菌厌氧呼吸产生CO2,C项错误;两菌种都以俄式大面包为基质进行发酵,两者间为竞争关系,D项错误。2.下图所示为草莓酒制作的步骤,下列分析不正确的是()挑选草莓→②→榨汁→装瓶→⑤→发酵A.步骤②中先对草莓除去枝梗,再冲洗B.步骤⑤为加入酵母菌液C.发酵过程中,放气量先增加后减少D.可利用酸性重铬酸钾溶液检测乙醇的生成答案A解析步骤②中应先将草莓进行冲洗,再除去枝梗,原因是除去枝梗时可能造成草莓破损,增加草莓被杂菌污染的机会,A项错误;步骤⑤为加入酵母菌液,B项正确;乙醇发酵过程中除了产生乙醇,还会产生CO2,随着厌氧呼吸的进行,产生的CO2增加,但随着发酵的进行,营养物质逐渐减少、pH逐渐降低等,酵母菌乙醇发酵的速率减慢,产生的CO2也随之减少,因此发酵过程中放气量先增加后减少,C项正确;在酸性条件下,乙醇可用重铬酸钾溶液鉴定,D项正确。3.为酿制杨梅酒,小明将杨梅榨成汁后分别装入甲、乙、丙三个发酵瓶中,如下图所示。下列有关说法错误的是()注:各发酵瓶的左侧管为充气管,右侧管为排气管A.应将发酵瓶放在30~35℃环境中进行发酵B.甲瓶未夹住发酵瓶的充气管,会导致没有乙醇生成C.乙瓶每隔一段时间需打开排气管排气,最终可以得到杨梅酒D.丙瓶中发酵液过多,会导致发酵液从排气管流出答案A解析果酒发酵的最适温度是25℃左右,A项错误。4.下列关于发酵工程特点的描述,错误的是()A.生产条件温和B.原料来源丰富且价格低廉C.可同时获得多种产物D.废弃物对环境影响小且易处理答案C解析发酵工程的产物专一,不能同时获得多种产物。5.下图简单示意葡萄酒的酿制过程,下列叙述错误的是()A.甲装置一天搅拌2~3次主要是为了释放产生的气体B.白糖为甲装置中酵母菌提供能源物质C.甲装置与乙装置中放出的气体主要是CO2D.夏季,打开丙装置中的塞子,可能会有醋酸产生答案A解析甲装置一天搅拌2~3次主要是为了增加溶氧量,添加白糖主要是为酵母菌提供能源物质,因此,甲装置主要是让酵母菌进行需氧呼吸从而大量繁殖,A项错误,B项正确;甲装置中酵母菌主要进行需氧呼吸,乙装置中酵母菌进行厌氧呼吸,两个装置中放出的气体主要是CO2,C项正确;夏季,打开丙装置中的塞子,空气中的醋酸菌可能进入容器中,在有氧条件下,将乙醇氧化为醋酸,D项正确。6.严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键,直接关系到是否能得到质量高、产量多的理想产物,通常所指的发酵条件不包括()A.温度控制 B.溶氧控制C.pH控制 D.酶的控制答案D解析微生物的生活需要适宜的温度和pH,溶氧量的多少直接影响到发酵产物的生成,温度、pH、溶氧都需要加以控制。酶由微生物细胞产生,对微生物细胞的代谢有催化作用,通常不需要加以控制。7.发酵工程由一系列工艺环节构成,下列不属于发酵罐内发酵这一环节的是()A.随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等B.及时添加必需的营养组分C.严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件D.对选育的菌种进行扩大培养答案D解析对选育的菌种进行扩大培养,属于接种前的技术环节,不属于发酵罐内发酵这一环节。8.用蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液,通过乳酸菌发酵可生产新型酸奶。下列相关叙述不正确的是()A.蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关B.酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染C.乳酸菌是异养厌氧菌D.只有奶粉为乳酸菌发酵提供氮源答案D解析蔗糖是乳酸菌的碳源,乳酸菌分解蔗糖产生乳酸,所以蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关,A项正确;乳酸菌在发酵时的产物只有乳酸,并不产生气体,如果发酵时出现明显的气泡,说明有其他的微生物存在,B项正确;乳酸菌是异养厌氧菌,C项正确;题中所给的玉米胚芽液经过蛋白酶水解后也可以为乳酸菌发酵提供氮源,D项错误。关键能力提升练9.利用卷心菜发酵制作泡菜过程中,乳酸菌、酵母菌细胞数量(相对值)和pH的变化如下图所示,下列叙述错误的是()A.酵母菌和乳酸菌均有以核膜为界限的细胞核B.发酵初期乳酸菌具有明显的菌种优势C.发酵初期pH下降主要由乳酸菌代谢引起D.发酵中期酵母菌进行厌氧呼吸答案A解析乳酸菌是原核生物,细胞内没有以核膜为界限的细胞核,A项错误;根据题图中乳酸菌和酵母菌细胞数量的变化可知,发酵初期乳酸菌远多于酵母菌,具有明显的菌种优势,B项正确;结合题图分析,发酵初期,乳酸菌远多于酵母菌,其产生的乳酸会降低培养液的pH,C项正确;由于泡菜发酵过程是在无氧环境下进行的,在发酵中期,酵母菌只能进行厌氧呼吸,D项正确。10.沼气发酵是指人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内,被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化,最终产生沼气的过程。下列有关叙述不正确的是()A.有足够数量含优良沼气菌种的接种物有利于启动沼气发酵B.为防止发酵产热导致池温过高,应定期打开池盖进行散热C.发酵原料不仅要充足,而且需要适当搭配,保持一定的碳、氮比例D.沼气发酵的依据主要是物质循环与再生原理答案B解析让优良沼气菌种快速成为优势种群,有利于沼气发酵的启动,A项正确;沼气菌属于厌氧微生物,不能通过打开池盖进行散热,B项错误;发酵原料相当于沼气菌的培养基,培养基的成分要搭配适当,保持一定的碳、氮比例,C项正确;沼气是在甲烷菌的作用下,把有机物加以分解产生的,利用了物质循环再生原理,实现了能量的多级利用,D项正确。11.某实验室用两种方法进行酵母菌发酵葡萄糖生产乙醇。甲发酵罐中保留一定量的氧气,乙发酵罐中没有氧气,其余条件相同且适宜。实验过程中,每小时测定两发酵罐中氧气和乙醇的量,记录数据并绘成如下坐标曲线图。下列有关叙述正确的是()A.实验结束时,消耗葡萄糖较多的是甲发酵罐B.甲、乙两发酵罐分别在第4小时和第0小时开始进行厌氧呼吸C.甲、乙两发酵罐实验结果表明,酵母菌为异养厌氧型微生物D.该实验证明向发酵罐中连续通入大量的氧气可以提高乙醇的产量答案A解析实验结束时,甲发酵罐的乙醇产量是18mol,故厌氧呼吸消耗的葡萄糖为9mol,需氧呼吸消耗的氧气是6mol,则需氧呼吸消耗的葡萄糖是1mol,故细胞呼吸共消耗葡萄糖10mol;乙发酵罐产生的乙醇是15mol,厌氧呼吸消耗的葡萄糖是7.5mol,因此实验结束时,消耗葡萄糖较多是甲发酵罐,A项正确。分析题图可知,甲发酵罐从第2小时开始生成乙醇,因此从第2小时开始进行厌氧呼吸,B项错误。分析题图可知,酵母菌既可以进行需氧呼吸也可以进行厌氧呼吸,为兼性厌氧型微生物,C项错误。向发酵罐中连续通入大量的氧气会抑制酵母菌的厌氧呼吸,降低乙醇的产量,D项错误。12.目前在经济作物栽培中使用的赤霉素(GA3)大多是发酵工业的产品。为提高发酵过程中赤霉素的产量,有关人员对发酵工艺开展了优化研究。请回答下列问题。(1)下表是在不同发酵温度下,经过190h发酵后测得的赤霉菌菌丝得率(每消耗1g还原糖所产菌丝干重)。温度/℃25283032350.320.360.420.430.38上表中数据显示,发酵温度为时赤霉菌菌丝得率最高。

(2)图1为不同发酵温度条件下赤霉菌产赤霉素的速率(每小时、每升菌液中的合成产物量)。图1图2综合上表中数据和图1所示结果可知,菌丝得率和GA3合成速率的温度不同。

(3)依据上述实验结果,采用分阶段变温调控的发酵工艺后,与恒温发酵相比,GA3的产量明显提高。发酵过程中菌丝干重、残糖浓度及GA3浓度的变化如图2。发酵过程中残糖浓度下降的原因是。

(4)鉴于菌丝产量、GA3合成速率以及维持高水平GA3产率的时间共同决定了GA3的最终产量,请综合图表中的信息,简述图2所示发酵过程前、中、后期采用3种不同温度的设计思路:。

答案(1)32℃(2)最适(3)糖类被用于菌丝生长和各种代谢产物合成的碳源及能量供给(4)由于菌丝得率和GA3合成速率的最适温度不同,而菌丝总量、GA3合成速率以及维持高水平GA3产率的时间共同影响GA3的最终产量。所以,在发酵过程的前期,采用32℃适合菌丝快速生长,以便产生更多的菌丝,在中期采用30℃有利于快速提高GA3的合成速率,而后期采用28℃则有利于延长赤霉菌高水平合成GA3的时间。解析(1)由表格中数据可知,32℃时赤霉菌菌丝得率最高。(2)由图1可知,温度为30℃、发酵时间为70h左右的时候赤霉菌产赤霉素(GA3)的速率最高,而赤霉菌菌丝得率最高时的温度是32℃,所以菌丝得率和GA