新教材2023年高中生物第1章发酵工程第3节发酵工程及其应用提能作业新人教版选择性必修3

第1章第3节A级基础达标练一、选择题1．下列关于发酵的叙述，正确的是(B)A．发酵就是无氧呼吸B．发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程C．发酵就是只获得微生物的代谢物D．发酵就是发酵工程解析：发酵包括有氧发酵和无氧发酵，A错误；发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程，B正确；可通过发酵获得大量的微生物菌体，即单细胞蛋白，用于生产微生物饲料，C错误；发酵有自然发酵和工业发酵，发酵工程指工业发酵，D错误。2．下列关于通过发酵工程生产谷氨酸的叙述，正确的是(C)A．发酵时常采用的培养基为固体天然培养基B．从自然界分离的野生型菌株可直接用于生产C．当菌体生长进入稳定期时，补充营养物质可提高谷氨酸的产量D．酵母菌和谷氨酸棒状杆菌在发酵产生产品时需提供空气或氧气解析：通过发酵工程生产谷氨酸时所用的培养基通常由豆饼的水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁、生物素等配制而成，呈液体状态，因此是液体天然培养基，A错误；从自然界分离的野生型菌株产量一般都比较低，不能满足工业上的需要，通常要用人工诱变的方法处理菌种，使其产生突变，再从中筛选出符合要求的优良菌种才能用于生产，B错误；当菌体生长进入稳定期时，要及时补充营养物质以满足菌体的营养需求，提高谷氨酸的产量，C正确；酵母菌在发酵产生酒精时为无氧条件，D错误。3．下列关于发酵工程的应用的说法，正确的是(C)A．食品添加剂由于可以增加食品营养，改善食品的色、香、味，还可延长保存期，使用时应尽量多添加B．加酶洗衣粉使用时用沸水洗涤效果最好C．在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，同时提高动物免疫力D．与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本高、见效快、无污染的特点解析：食品添加剂过量使用会对人体健康造成影响，甚至危及生命，不能过量使用，A项错误；加酶洗衣粉中酶制剂在最适温度下活性最高，沸水条件使酶失活，洗涤效果较差，B项错误；在青贮饲料中添加乳酸菌，通过乳酸菌的发酵，可以提高饲料品质，使饲料保鲜，同时提高动物免疫力，C项正确；与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本低、无污染、见效慢的特点，D项错误。4．谷氨酸除用于制造味精外还可用于治疗神经衰弱及配制营养注射液，应用前景广泛。光明制醋厂转产，用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物没有谷氨酸而产生乳酸及琥珀酸，其原因是(D)A．温度控制不适 B．通气量过多C．pH呈酸性 D．溶解氧不足解析：谷氨酸棒状杆菌发酵产生谷氨酸，受温度、pH、溶解氧、通气量与搅拌等发酵条件的限制。当溶解氧不足时，生成的代谢物就是乳酸或琥珀酸。5．(不定项)下列描述属于发酵工程应用的是(ABC)A．生产抗生素、维生素、动物激素、胰岛素、重组乙肝疫苗等B．生产啤酒、食醋等传统产品，酸味剂、鲜味剂、甜味剂等食品添加剂C．生产用作饲料或食品添加剂的单细胞蛋白D．获取用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞解析：生产抗生素、维生素、动物激素、胰岛素、重组乙肝疫苗等属于发酵工程在医药工业上的应用，A项正确；生产啤酒、食醋等传统产品，酸味剂、鲜味剂、甜味剂等食品添加剂属于发酵工程在食品工业上的应用，B项正确；生产用作饲料或食品添加剂的单细胞蛋白属于发酵工程在农牧业上的应用，C项正确；获取用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞属于细胞工程的应用，D项错误。二、非选择题6．柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂，它可以通过黑曲霉发酵制得。如图表示生产柠檬酸的连续发酵设置。(1)根据物理性质，该发酵过程使用的培养基属于__液体培养基__。根据工艺流程可知，黑曲霉的新陈代谢类型属于__异养需氧__型。(2)从加料口输入的培养基必须经过严格的__灭菌__处理。根据图示可知，发酵过程需要严格控制__温度、pH、溶解氧、通气量__和搅拌速度等条件。(3)在大规模的发酵生产中，需要将选育出的优良菌种经过多次的__扩大培养__，当达到一定数量后再接种。(4)此工艺流程(连续培养)以一定的速度不断添加新的培养基，同时又以同样的速度放出旧的培养基，可大大提高生产效率，道理在于__保证微生物对营养物质的需求、排出部分代谢物和使微生物保持较长时间的快速生长__。解析：(1)据题图分析：黑曲霉发酵产生柠檬酸属于液体发酵，该发酵过程使用的培养基属于液体培养基，黑曲霉属于异养需氧型微生物。(2)微生物发酵的培养基必须进行严格的灭菌处理，发酵过程需要严格控制温度、pH、溶解氧、通气量和搅拌速度等无关变量条件。(3)优良菌种经过多次扩大培养可以应用于大规模的发酵生产中。(4)连续培养的主要原理是保证微生物对营养物质的需求、排出部分代谢物和使微生物保持较长时间的快速生长。B级合格达标练一、选择题1．下列关于发酵工程的叙述，正确的是(D)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．发酵工程的产品就是微生物的各种代谢物C．发酵过程中发酵条件温度的控制主要是通过发酵罐壁散热D．发酵过程要及时添加必备营养成分来延长菌体生长稳定期时间，便于得到更多的发酵产物解析：发酵工程与传统发酵技术都要利用微生物来进行发酵，A项错误；发酵工程的产品有两大类：一类是菌体本身，另一类是代谢物，B项错误；发酵过程中微生物代谢产热和搅拌产热，使发酵液温度升高，通过发酵罐壁散热达不到散热效果，主要通过向冷却夹层通入冷水来散热降温，C项错误；发酵过程为保证获得更多的发酵产物，应及时向发酵罐中添加必备营养成分来延长菌体生长稳定期时间，D项正确。2．某高校采用下图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是(B)A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压D．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解析：A对：利用酵母菌进行酒精发酵时，一般将温度控制在18～25℃，因此夏季生产果酒时，需要对发酵罐体进行降温处理。B错：发酵过程中，进气口阀门应该关闭，以保证发酵罐的无氧环境，使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。C对：正常发酵过程中，由于酵母菌进行无氧呼吸产生CO2，所以发酵罐内的压力增大，高于大气压。D对：葡萄酒的发酵过程消耗葡萄糖，所以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。3．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(D)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：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。4．为了改善食品的品质和色、香、味及满足防腐与加工工艺的需要，人们会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(D)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β－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解析：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；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；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；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，D项错误。5．(不定项)发酵工程是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。下列叙述错误的是(CD)A．发酵工程利用微生物繁殖速度快、适应性强、转化快等特定功能B．发酵工程中使用的发酵罐需要在发酵罐夹层通入冷却水进行冷却C．培养基中各种营养物质的比例不会影响微生物的生长D．可从培养的微生物细胞中分离出的单细胞蛋白进行食品加工解析：发酵工程利用了微生物的繁殖快、适应性强、吸收多、转化快等特定功能，能够生产人类所需的产品，A正确；由于微生物的呼吸作用以及搅拌等都能产生大量的热，使发酵液温度升高，为防止温度过高降低酶的活性，发酵工程中使用的发酵罐需要在发酵罐夹层通入冷却水进行冷却，B正确；培养基中各种营养物质的比例能够影响微生物的生长，C错误；单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵，获得的大量的微生物菌体，不是从微生物细胞中分离的物质，D错误。6．(不定项)(2022·江苏高三三模)网传“酵素能够减肥、美颜”，某同学搜索“水果酵素”得到下面的信息。下列有关叙述正确的是(ACD)酵素概念：①酵素本义是酶的别称；②《酵素产品分类导则》中将酵素定义为以动物、植物、菌类等为原料，添加或不添加辅料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品。水果酵素制作：①把小块水果和水按比例放入容器，密封，注意容器内留下20%空间；②置于阴凉处6个月后，过滤得到的滤液即为酵素。A．在酵素制作时容器内留下20%空间有防止发酵液溢出造成杂菌污染的作用B．发酵装置在阴凉处放置时，需要间隔一定时间放气，间隔时间保持相等C．由于水果酵素是低热量的饮品，因此酵素具有一定的减肥功能D．酵素中的多种有益微生物、氨基酸、维生素等，是发挥功能的有效成分解析：在酵素制作时容器内留下20%空间既能保证酵母菌大量繁殖时对氧气的需求，又能防止发酵旺盛时发酵液溢出造成杂菌污染，A正确；发酵装置放置在阴凉处，需要间隔一定时间放气，因为发酵的不同时期酵母菌无氧呼吸强度不同，故放气间隔时间不一定相等，B错误；由于水果酵素是低热量的饮品，故酵素具有一定的减肥功能，C正确；酵素中的多种有益微生物、氨基酸、维生素等，是发挥功能的有效成分，D正确。二、非选择题7．如图为啤酒酿造的流程图，请回答与啤酒酿造有关的问题：eq\x(大麦)eq\o(→,\s\up7(发芽))eq\x(麦芽)eq\o(→,\s\up7(粉碎),\s\do5(糖化))eq\x(麦汁)eq\o(→,\s\up7(装罐))eq\x(发酵)eq\o(→,\s\up7(过滤))eq\x(成品)(1)大麦在酿造前要经过发芽过程制备成麦芽，目的是提高大麦中各种水解酶的含量和__葡萄糖的含量__。但发芽时间不宜过长，原因是__减少种子中有机物的消耗__。(2)麦芽粉碎和糖化可将麦芽中的非水溶性组分转化成水溶性组分，是啤酒发酵过程中的重要步骤。糖化的主要过程是水解淀粉，参与该过程的水解酶最适温度以及产物信息如表：淀粉酶种类最适温度主要产物次要产物α淀粉酶72～75℃糊精麦芽三糖、麦芽糖β淀粉酶62～65℃麦芽糖麦芽三糖、葡萄糖其中糊精不可作为发酵底物，酵母发酵时底物使用的先后顺序是葡萄糖＞麦芽糖＞麦芽三糖，因此，若想获得低乙醇含量的啤酒，糖化时应如何控制温度？__控制温度在72～75℃__。(3)为避免发酵过程产生过多的副产物从而导致啤酒风味不佳，麦汁发酵多在低温环境下进行。此外，发酵设备还需配有冷却装置，这是因为__酵母菌消耗的糖所释放的能量中，一部分用于合成ATP，供细胞生命活动利用，其余绝大部分能量以热能的形式散失__。解析：(1)酿酒的原理是利用了酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇的特点，无氧呼吸的原料主要是葡萄糖，大麦在酿造前要经过发芽过程制备成麦芽，目的是提高大麦中各种水解酶的含量和葡萄糖的含量，但发芽时间不宜过长，以减少种子中有机物的消耗。(2)糊精不可作为发酵底物，酵母发酵时底物使用的优先顺序是葡萄糖