回归课本之新教材的查缺补漏-12发酵工程(传统与现代、啤酒酿制)(学生版)

回归课本之新教材的查缺补漏-12发酵工程（传统与现代、啤酒酿制）1、定义：是指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。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。2、基本环节：3、发酵工程的基本环节：（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：工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。（3）配置培养基：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中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数是单一菌种，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：这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要随时检测培养液中微生物的数量、产物的浓度等，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。环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。（6）发酵罐内发酵：现代发酵工程使用的大型发醇罐均有计算机控制系统能对发醇过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、揽拌泡沫和营养等进行监测和控制:还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。（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，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。（8）获得产品。1．下列关于发酵工程基本环节分析的叙述，正确的有（

）A．选育出的菌种应具有健壮、稳定、产量高等优点B．发酵时要对温度、pH等发酵条件进行严格调控C．应根据不同产品的类型采取适当的分离和纯化措施D．发酵过程中排出的气体和废液可直接排放到环境中2．下列关于发酵工程的基本环节及应用的叙述中，正确的是（

）A．培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌，若被杂菌污染将会导致产量下降B．在主发酵阶段酵母菌会大量繁殖，主发酵结束后可得到澄清、成熟的啤酒C．单细胞蛋白是指从大量培养的微生物菌体中获得的蛋白质，可以作为家畜和家禽的饲料D．微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的，是化学防治的重要手段1、特点生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点。2、与传统发酵技术不同（1）传统发酵技术获得的产物一般是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。（2）在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法，在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物，无论是代谢物还是菌体本身，最后都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。3．约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料，后来又通过固体发酵法制得其他食品，如酱油、醋、豆豉、腐乳等，从而形成了中华民族特有的饮食文化。下列与传统发酵技术相关的描述，正确的是（

）A．传统发酵技术是利用不同原核生物产生不同代谢物的原理，生产人们需要的产物B．发酵是在适宜的条件下，将原料通过微生物的无氧呼吸转化为人类所需产物的过程C．谷物、水果等原料可为微生物的生长提供各种营养物质，发酵前无需进行灭菌处理D．与传统发酵技术相比，发酵工程要接种通过基因工程育种获得的优良菌种4．下列关于发酵的叙述中，正确的是（

）A．几千年前，人类就开始利用发酵技术，并且熟知发酵的本质B．利用传统发酵技术制作的食品包括腐乳、酱油、醋、泡菜、果汁等C．微生物的发酵都是在无氧的条件下进行的D．不同的微生物发酵的条件一般是不同的1.生产传统发酵产品(1)酱油的生产（2）各种酒类的生产2.生产各种各样的食品添加剂（1）食品添加剂的作用：增加食品的营养、改善食品的口味、色泽和品质、延长食品的保存期。（2）实例：（3）生产酶制剂如α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、脂肪酶、氨基肽酶。3、在医药工业上的应用4、在农牧业上的应用（1）生产微生物肥料：根瘤菌肥、固氮菌肥作用：①利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、生活活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。②利用微生物代谢物抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。（2）生产微生物农药：利用微生物或其代谢物来防治病虫害（3）生产微生物饲料：微生物含有丰富的蛋白质，而且生长繁殖速度快。①实例1—单细胞蛋白单细胞蛋白生产过程：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物。应用：用酵母菌生产的单细胞蛋白可以作为食品添加剂；单细胞蛋白制成微生物饲料，提高家禽增重快，产奶量或产蛋量高。②实例2-乳酸菌：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，动物食用后还能提高免疫力。（4）在其他方面的应用①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、乙烯等能源物质。②对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用：利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂、嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。5．米曲霉菌属于黄曲霉群，但不产生黄曲霉毒素，是我国传统酿造食品酱和酱油的主要生产菌种。乳酸菌因能够将碳水化合物发酵成乳酸而得名，常被用于制造酸奶、乳酪、泡菜等发酵食品。以下说法正确的是（

）A．与人体肌肉细胞相比，乳酸菌和米曲霉菌不含有以核膜为界限的细胞核B．乳酸菌有助人体肠道的健康，因此可以大量食用酸奶以获得其中含有的益生菌C．使用米曲霉菌与乳酸菌进行食品生产时，需要合理控制温度、pH等发酵条件D．米曲霉菌的遗传物质是DNA，乳酸菌的遗传物质是RNA6．传统的酱油制作工艺采用面粉、黄豆做成酱饼，通过蒸熟、发酵、摊晒，然后将酱饼捣碎和盐汤盛入缸中，主要利用黑曲霉发酵，经5-6个月日晒夜露，不断搅动酱缸里的酱，进行“捣缸”，待酱料完全熟化，再进行压榨过滤。下列说法错误的是（

）A．加盐的目的主要是赋予酱油一定的咸味B．“蒸熟”使大豆蛋白质适度变性，淀粉蒸熟糊化，并杀灭附着在原料上的微生物C．“捣缸”的目的是通风降温，混合均匀，以利于曲霉正常生长繁殖D．黑曲霉产生的蛋白水解酶等多种酶可水解原料中的蛋白质，增加酱油的鲜味啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程如下图所示。其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异。啤酒的工业化流程7．蓝莓酒工业化生产的大致流程如下：蓝莓→破碎→酶解→榨汁过滤→灭菌→主发酵→后发酵→分离提纯。下列说法错误的是（

）A．将蓝莓破碎后加果胶酶和纤维素酶可提高出汁率B．对培养基和发酵设备灭菌的目的是防止杂菌污染C．菌种繁殖在主发酵完成，而酒精生成主要在后发酵完成D．用显微镜检测发酵过程中活菌数量，结果比实际值偏高8．下图为啤酒生产过程的简要流程，其中糖化的目的是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子物质。下列叙述错误的是（

）A．过程①可用赤霉素溶液浸泡大麦种子，使种子无需发芽就能产生α−淀粉酶B．过程②破碎有利于淀粉与α−淀粉酶充分接触，缩短糖化过程的时间C．过程③的主发酵阶段要始终保持厌氧环境，以便完成酒精的生成D．发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期更应缩短排气时间间隔9．我国有历史悠久的传统发酵技术，以此为基础发展起来的发酵工程实现了发酵食品、药物等工业化生产，极大地改善了人们的生活。下列相关叙述错误的是（

）A．腐乳的鲜味来源于毛霉等微生物分泌的蛋白酶对豆腐中蛋白质的分解B．利用酵母菌等菌种的发酵工程生产的单细胞蛋白，可作为食品添加剂C．将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵可生产乙型肝炎疫苗D．发酵是指在无氧的条件下，利用微生物代谢将原料转化为人类所需要的产物的过程10．传统的酱油制作工艺采用面粉、黄豆做成酱饼，通过蒸熟、发酵、摊晒，然后将酱饼捣碎和盐汤盛入缸中，主要利用黑曲霉发酵，经5~6个月日晒夜露，不断搅动着酱缸里的酱，进行“捣缸”，待酱料完全熟化，再进行压榨过滤。下列说法错误的是（

）A．“蒸熟”使大豆蛋白质变性，并杀灭附着在原料上的微生物B．加盐的目的主要是赋予酱油一定的咸味C．“捣缸”的目的是通风降温，混合均匀，以利于黑曲霉正常生长繁殖D．黑曲霉产生的蛋白水解酶等多种酶可水解原料中的蛋白质，增加酱油的鲜味11．人工合成非营养性甜味剂如安赛蜜、甜蜜素、阿斯巴甜、纽甜等属于“代糖”，已广泛应用于人类生产生活，在合适用量下具有诸多优势。以下有关糖的说法不正确的是（

）A．糖尿病患者受到严格的糖类摄入限制，“代糖”的应用可以一定程度上满足糖尿病患者对于甜味物质的需求B．“代糖”作为糖的替代产品，属于一种食品添加剂，故生产生活中要严格控制用量。C．作为糖的替代产品，“代糖”可以充当细胞中的主要能源物质为机体供能D．“代糖”与自然界的糖化学性质有很大的差别，可能与其组成元素和结构有关12．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描述，不正确的是（

）A．日常生活中食用酱油的制作以大豆为主要原料，利用产蛋白酶的霉菌的作用，将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸B．生产柠檬酸需要筛选产酸量高的乳酸菌C．谷氨酸的发酵生产在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺D．单细胞蛋白是指通过发酵获得的微生物菌体13．在发酵技术中，主要是利用优良微生物的代谢过程，获得人类需要的产品。下列叙述正确的是（

）A．以淀粉或纤维素的水解液为原料，可以生产微生物分泌的单细胞蛋白B．选育优良的产酒酵母菌是发酵工程的中心环节，决定了酒的产量和口味C．传统制作腐乳的过程是包含酵母、曲霉和毛霉等多种微生物的固体发酵D．在氧气和糖源都充足时，醋酸菌可以将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸14．下列关于发酵工程基本环节的叙述，错误的是（

）A．性状优良的菌株可以从自然界中筛选，也可以来自诱变育种或基因工程育种B．微生物的生长繁殖速度很快，不需要扩大培养就可直接接种到工业发酵罐内C．在谷氨酸的发酵生产过程中，需要严格控制发酵罐内pH值，以保证其产量D．如果发酵产品是微生物细胞本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥15．下列关于发酵工程及其应用的叙述，正确的是（

）A．分离、提纯获得微生物细胞本身或其代谢产物是发酵工程的中心环节B．利用黑曲霉水解大豆中的蛋白质，经过淋洗、调制成酱油产品C．利用酵母菌发酵产生的单细胞蛋白属于分泌蛋白，可制成微生物饲料D．利用放线菌产生的井冈霉素防治水稻枯纹病属于化学防治16．下列有关发酵工程应用的叙述，不合理的是（）A．生产酱油、味精等食品添加剂和各种酶制剂B．某些疫苗、动物激素是利用基因改造或转基因的酵母菌发酵生产的C．利用微生物在发酵过程中的代谢产物生产单细胞蛋白、农药、饲料等D．嗜热菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量17．微生物在食品和饮料生产中发挥了重要作用。下列叙述错误的是（

）选项应用主要菌种发酵说明A味精谷氨酸棒状杆菌发酵得到的谷氨酸就是提味增鲜的味精B酱油霉菌（黑曲霉）将原料中的蛋白质分解成多肽和氨基酸，经淋洗调制而成C醋醋酸菌O2和糖类都充足时分解糖类产生乙酸，缺少糖源则不能产生乙酸D啤酒酵母菌主发酵阶段糖分解和代谢物生成后，需低温、通气环境进行后发酵A．A B．B C．C D．D18．啤酒是人类最古老的酒精饮料之一，以大麦芽、酒花、板栗花和水为主要原料发酵生产啤酒的流程如下，酒花、板栗花可以防腐并可使啤酒具有特殊风味。回答下列问题：(1)大麦粉碎后经淀粉酶糖化会产生___________和葡萄糖等，经过滤后得到糖浆，后加入酒花和板栗花浸提液后进行煮沸的目的是___________。在主发酵过程中加入的啤酒酵母的代谢类型是___________。(2)酿酒的原理是___________（用反应式表示）。结合___________技术可使酵母菌重复利用、提高产物纯度。(3)下图1和图2分别表示板栗花浸提液添加量和板栗花浸提液投入阶段对板栗花啤酒的影响，由图1可知，随着板栗花浸提液添加量的增加，酒精度变化较小，感官评分呈现___________的趋势。由图2可知，在麦汁煮沸阶段过早加入板栗花浸提液和在啤酒后酵阶段加入板栗花浸提液，板栗花啤酒口感和气味的协调性均_________主发酵前的接种阶段。注：图2中1~5分别为麦汁煮沸后10min，煮沸后30min、煮沸后50min，接种阶段和后发酵阶段。(4)发酵过程中，杂菌可产生微量副产物是啤酒“上头”的原因之一，可采用___________法获得纯净的酿酒微生物，同时对活菌进行计数。19．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、__________、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。从功能上看，所用培养基为______________。培养过程中定期取样并用___________法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。(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，分析原因一是培养基的盐浓度设为60g/L，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。20．近年来，纪录片《舌尖上的中国》在中央电视台热播，引发全民关注美食的热潮，其中多次讲述了利用不同微生物的发酵作用制作的美味食品。请回答下列问题：（1）制作泡菜的原理是____________。为了缩短制作时间。有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是__________。（2）现代腐乳生产多采用优良的毛霉菌种进行发酵，现代化生产流程如下图。腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的毛霉菌种接种到豆腐上，这样可以____________，保证产品的质量。当豆腐上长出毛霉后，对豆腐要进行的A处理是指____________，其作用是：①___________；②抑制微生物生长，避免豆腐坯变质。（3）若利用传统发酵制作的苹果酒继续制作苹果醋，需改变的外界条件是_______。（4）传统发酵技术实际上是利用了微生物产生的相关酶。在工厂化生产中，需要利用一定的技术对酶或产酶的细胞