2024-2025学年新教材高中生物第1章发酵工程第3节发酵工程及其应用课时分层作业含解析新人教版选择性必修3

PAGE6-第3节发酵工程及其应用(建议用时：40分钟)题组一发酵工程的基本环节1．利用酵母菌酿酒时，从起先便持续向发酵罐内通入无菌空气，结果是()A．酵母菌大量死亡，酒精减产B．酵母菌数量不多，酒精产量不变C．酵母菌数量增多，酒精减产D．酵母菌数量增多，不产生酒精D[酵母菌是兼性厌氧菌，有氧呼吸产生的能量多、繁殖快，无氧呼吸产生酒精。假如从起先便持续通入无菌空气，进行有氧呼吸，会导致酵母菌大量繁殖，但不产生酒精。]2．严格限制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，干脆关系到是否能得到质量高、产量多的志向产物，通常所指的发酵条件不包括()A．温度限制 B．溶氧限制C．pH限制 D．酶的限制D[通常所指的发酵条件包括温度、pH、溶氧、通气与转速等。酶是自身调整物质，不属于发酵条件。]3．利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆，具有广袤的应用前景。但现在野生菌株对淀粉的转化效率低，某同学尝试对其进行改造，以获得高效菌株。试验步骤：(1)配制____________(填“固体”“半固体”或“液体”)培育基，该培育基的碳源应为____________________。(2)将_____________________接入已灭菌的培育基上。(3)马上用适当剂量的紫外线照耀，其目的是________________________。(4)菌落形成后，加入碘液，视察菌落四周培育基的颜色变更和变更范围的大小。四周出现_______________________现象的菌落即初选菌落。经分别、纯化后即可达到试验目的。[解析]利用微生物分解玉米淀粉生产糖浆，首先一步应是配制固体培育基，其碳源是玉米淀粉；其次要将野生菌株接种到培育基上；用紫外线照耀的目的是对野生菌株进行诱变处理；加碘液是为了检验淀粉有没有被分解，假如颜色变浅，说明淀粉被分解了，这种菌落即初选菌落。[答案](1)固体玉米淀粉(2)野生菌株(3)对野生菌株进行诱变(4)浅色范围大4.某新能源探讨爱好小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采纳的发酵条件如图所示。(1)向发酵瓶中加入5g酵母菌起先试验，发酵初期，通气阀①须要间或短时间打开，并在A通气口处打气，以利于________________；试验过程中，通气阀②须要间或短时间打开，目的是_____________________________________。(2)第3天，取出少量发酵液，滴加含有________的浓硫酸溶液来检测酒精。(3)检测后发觉，尽管酵母菌菌种合适、木薯淀粉酶解物足够、操作正确、发酵温度和pH相宜，但酒精含量(＋)比预期低。他们绽开了探讨，认为还有其他影响因素，如________，请设计试验对此因素进行探究并预料试验结果(用表格形式呈现；用“＋”表示酒精含量，最高含量为“＋＋＋＋＋”)。(4)请对预料的结果进行分析，并得出结论。[解析](1)酵母菌为兼性厌氧微生物，在A通气口处打气可让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，从而增加酵母菌的数量。通气阀②间或短时间打开，是为了排出细胞代谢产生的二氧化碳。(2)橙色的重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色。(3)依题意“尽管酵母菌菌种合适、木薯淀粉酶解物足够、操作正确、发酵温度和pH相宜”，解除了氧气、温度、pH、养分物质含量等因素，可能是培育液的浓度影响酒精的产生量。设计一系列不同浓度梯度的淀粉酶解物培育基进行试验，其他操作、条件等都相同，最终检测酒精的含量。(4)若培育液的浓度过高，则酵母菌会失水死亡，影响酒精的产生量。[答案](1)酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖排出细胞代谢产生的二氧化碳(2)重铬酸钾(3)木薯淀粉酶解物浓度见下表锥形瓶编号12345淀粉酶解物浓度浓度1浓度2浓度3浓度4浓度5酒精含量＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋(4)外界溶液浓度过高时，酵母菌会因失水过多而死亡，酒精产生量反而削减。肯定范围内，随着淀粉酶解物浓度的增大，产生的酒精量增多，但超过肯定范围后，随着淀粉酶解物浓度的增大，产生的酒精含量渐渐削减。题组二发酵工程的应用5．下列不属于发酵工程的产品的是()A．青霉素 B．柠檬酸C．除草剂 D．α­淀粉酶C[除草剂是人工合成的植物生长素类调整剂，不是发酵工程产品。]6．下列关于发酵工程的产品及所利用的菌种，对应错误的是()A．利用酵母菌生产各种酒类B．利用白僵菌生产酱油和柠檬酸C．利用根瘤菌生产微生物肥料D．利用酵母菌生产乙型肝炎疫苗B[酱油和柠檬酸是利用黑曲霉菌生产的。]7．天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。(1)在糖化阶段添加酶制剂须要限制反应温度，这是因为酶______________。(2)在酒精发酵阶段，需添加酵母菌。在操作过程中，发酵罐先通气，后密闭。通气能提高________的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。(3)在醋酸发酵阶段，独流老醋采纳独特的分层固体发酵法，发酵30天。工艺如下：①发酵过程中，定期取样测定醋酸菌密度变更，趋势如上图。据图分析，与颠倒前相比，B层醋酸菌在颠倒后密度变更的特点是__________________，由此推想，影响醋酸菌密度变更的主要环境因素是_____________________。②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中，发酵缸中______层的醋醅有利于乳酸菌繁殖，积累乳酸。③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显削减，主要缘由是发酵后期养分物质消耗等环境因素的变更，加剧了不同种类乳酸菌的________，淘汰了部分乳酸菌种类。[解析](1)酶的活性受温度的影响，在最适温度下酶的催化实力最强。(2)发酵过程中先通气的目的是让酵母菌大量繁殖，使发酵液中的酵母菌总数达到肯定程度，有利于发酵的进行。(3)①醋酸菌是好氧菌，据图分析，第15天将A、B层颠倒，颠倒后使原来处于下层缺氧状态的醋酸菌来到上层有氧的环境，醋酸菌大量繁殖，其数量上升，后来因为培育液中养分物质被渐渐消耗以及呼吸产物对pH的影响，其数量不再增长而趋于稳定。由此推想，影响醋酸菌密度变更的主要因素是氧气、养分物质、pH等。②因为乳酸菌是厌氧菌，故下层有利于乳酸菌繁殖。未颠倒前B层处于下层，颠倒后A层处于下层。③由题目信息可知，由于养分物质消耗、发酵环境发生变更等，生物个体之间的斗争、不同种类之间的竞争会加剧。[答案](1)在最适温度条件下催化实力最强(2)酵母菌(3)①先快速增长后趋于稳定氧气、养分物质、pH②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动，或下)③种间竞争(竞争)8．(不定项)某同学设计了如图所示的发酵装置，下列有关叙述正确的是()A．该装置可阻挡空气进入，用于果酒发酵B．该装置便于果酒发酵中产生的气体排出C．去除弯管中的水，该装置可满意果醋发酵时底层发酵液中大量醋酸菌的呼吸D．去除弯管中的水后，该装置与巴斯德的鹅颈瓶作用相像ABD[该装置中注水的弯曲部分可阻挡空气进入，能用于果酒发酵。果酒发酵产生的CO2可溶解在弯管的水中，CO2量多时可进一步通过水排出。醋酸菌是好氧菌，因没有将无菌空气通入发酵液中，故去除弯管中的水后也不能满意底层发酵液中醋酸菌有氧呼吸的需求。去除弯管中的水后，该装置的弯管部分既能排出CO2，也能防止空气中的微生物进入，与巴斯德的鹅颈瓶作用类似。]9．利用农作物秸秆等纤维质原料生产的乙醇，经加工可制成燃料乙醇，从而削减了对石油资源的依靠。下图为生产燃料乙醇的简要流程，据图分析，下列叙述错误的是()A．要得到微生物A，最好选择富含纤维素的土壤采集土样B．图中②过程常用的微生物B是酵母菌C．微生物A和微生物B可利用的碳源相同D．可用纤维素酶制剂代替微生物A起作用C[微生物A所用碳源为纤维素，微生物B所用碳源为纤维素降解物。]10．酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半，可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培育，这样既可削减污染又可降低生产成本。探讨人员拟从土壤样品中分别该类酵母，并进行大量培育。下图所示为操作流程，请回答下列问题：(1)配制培育基时，依据培育基配方精确称量各组分，将其溶解、定容后，调整培育基的________，刚好对培育基进行分装，并进行________灭菌。(2)取步骤②中不同梯度的稀释液加入标记好的无菌培育皿中，在步骤③中将温度约________(填“25℃”“50℃”或“80℃”)的培育基倒入培育皿混匀，冷凝后倒置培育。(3)挑取分别平板中长出的单菌落，按步骤④所示进行划线。下列叙述合理的有________。a．为保证无菌操作，接种针、接种环运用前都必需灭菌b．划线时应避开划破培育基表面，以免不能形成正常菌落c．挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定酵母细胞中甲醇的含量d．可以通过逐步提高培育基中甲醇的浓度，获得甲醇高耐受菌株(4)步骤⑤中，为使酵母数量快速增加，培育过程中需保证足够的养分和________供应。为监测酵母的活细胞密度，将发酵液稀释1000倍后，经等体积台盼蓝染液染色，用25×16型血细胞计数板计数5个中格中的细胞数，理论上________色细胞的个数应不少于________，才能达到每毫升3×109个活细胞的预期密度。[解析](1)配制培育基的操作步骤为称量→溶化→定容→调整pH→培育基的分装→包扎→灭菌，因此微生物的培育基配制好后应当先调整pH，再分装。常见的灭菌方法有干热灭菌、高压蒸汽灭菌、灼烧灭菌。培育基相宜用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。(2)在步骤③中，待培育基冷却至50℃左右时进行倒平板。(3)在划线过程中，接种针、接种环运用前都必需灭菌，以防止杂菌污染，a正确；划线时应避开划破培育基表面，否则将不能形成正常菌落，b正确；该试验的目的是获得利用工业废甲醇作为碳源的酵母菌，不须要测定酵母菌中的甲醇含量，c错误；培育基中的甲醇浓度越高，此种培育基中得以生存的酵母菌利用甲醇的实力越强，因此可以通过逐步提高培育基中甲醇的浓度，获得甲醇高耐受株，d正确。(4)酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖，因此为使酵母数量快速增加，培育过程中需保证足够的养分和氧气供应；台盼蓝是大分子物质，不能将活细胞染色，再依据25×16型的血球计数板：1毫升悬液中待测标本(菌体)总数＝80小方格内菌体数/80×400×104×稀释倍数。而台盼蓝与菌液等体积加入，因此要达到每毫升3×109个活细胞的预期密度，理论上无色细胞数应当不少于(3×109)÷(1000×2×104×400÷80)＝30(个)。[答案](1)pH高压蒸汽(湿热)(2)50℃(3)a、b、d(4)氧气无30对发酵工