新教材2023年高中生物第1章發(fā)酵工程第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用提能作業(yè)新人教版選擇性必修3

第1章第3節(jié)A級基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練一、選擇題1．下列關(guān)于發(fā)酵的敘述，正確的是(B)A．發(fā)酵就是無氧呼吸B．發(fā)酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程C．發(fā)酵就是只獲得微生物的代謝物D．發(fā)酵就是發(fā)酵工程解析：發(fā)酵包括有氧發(fā)酵和無氧發(fā)酵，A錯誤；發(fā)酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程，B正確；可通過發(fā)酵獲得大量的微生物菌體，即單細(xì)胞蛋白，用于生產(chǎn)微生物飼料，C錯誤；發(fā)酵有自然發(fā)酵和工業(yè)發(fā)酵，發(fā)酵工程指工業(yè)發(fā)酵，D錯誤。2．下列關(guān)于通過發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸的敘述，正確的是(C)A．發(fā)酵時(shí)常采用的培養(yǎng)基為固體天然培養(yǎng)基B．從自然界分離的野生型菌株可直接用于生產(chǎn)C．當(dāng)菌體生長進(jìn)入穩(wěn)定期時(shí)，補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)可提高谷氨酸的產(chǎn)量D．酵母菌和谷氨酸棒狀桿菌在發(fā)酵產(chǎn)生產(chǎn)品時(shí)需提供空氣或氧氣解析：通過發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸時(shí)所用的培養(yǎng)基通常由豆餅的水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、氧化鉀、硫酸鎂、生物素等配制而成，呈液體狀態(tài)，因此是液體天然培養(yǎng)基，A錯誤；從自然界分離的野生型菌株產(chǎn)量一般都比較低，不能滿足工業(yè)上的需要，通常要用人工誘變的方法處理菌種，使其產(chǎn)生突變，再從中篩選出符合要求的優(yōu)良菌種才能用于生產(chǎn)，B錯誤；當(dāng)菌體生長進(jìn)入穩(wěn)定期時(shí)，要及時(shí)補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)以滿足菌體的營養(yǎng)需求，提高谷氨酸的產(chǎn)量，C正確；酵母菌在發(fā)酵產(chǎn)生酒精時(shí)為無氧條件，D錯誤。3．下列關(guān)于發(fā)酵工程的應(yīng)用的說法，正確的是(C)A．食品添加劑由于可以增加食品營養(yǎng)，改善食品的色、香、味，還可延長保存期，使用時(shí)應(yīng)盡量多添加B．加酶洗衣粉使用時(shí)用沸水洗滌效果最好C．在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質(zhì)，使飼料保鮮，同時(shí)提高動物免疫力D．與使用化學(xué)農(nóng)藥相比，使用微生物農(nóng)藥具有成本高、見效快、無污染的特點(diǎn)解析：食品添加劑過量使用會對人體健康造成影響，甚至危及生命，不能過量使用，A項(xiàng)錯誤；加酶洗衣粉中酶制劑在最適溫度下活性最高，沸水條件使酶失活，洗滌效果較差，B項(xiàng)錯誤；在青貯飼料中添加乳酸菌，通過乳酸菌的發(fā)酵，可以提高飼料品質(zhì)，使飼料保鮮，同時(shí)提高動物免疫力，C項(xiàng)正確；與使用化學(xué)農(nóng)藥相比，使用微生物農(nóng)藥具有成本低、無污染、見效慢的特點(diǎn)，D項(xiàng)錯誤。4．谷氨酸除用于制造味精外還可用于治療神經(jīng)衰弱及配制營養(yǎng)注射液，應(yīng)用前景廣泛。光明制醋廠轉(zhuǎn)產(chǎn)，用谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，結(jié)果代謝產(chǎn)物沒有谷氨酸而產(chǎn)生乳酸及琥珀酸，其原因是(D)A．溫度控制不適 B．通氣量過多C．pH呈酸性 D．溶解氧不足解析：谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵產(chǎn)生谷氨酸，受溫度、pH、溶解氧、通氣量與攪拌等發(fā)酵條件的限制。當(dāng)溶解氧不足時(shí)，生成的代謝物就是乳酸或琥珀酸。5．(不定項(xiàng))下列描述屬于發(fā)酵工程應(yīng)用的是(ABC)A．生產(chǎn)抗生素、維生素、動物激素、胰島素、重組乙肝疫苗等B．生產(chǎn)啤酒、食醋等傳統(tǒng)產(chǎn)品，酸味劑、鮮味劑、甜味劑等食品添加劑C．生產(chǎn)用作飼料或食品添加劑的單細(xì)胞蛋白D．獲取用于生產(chǎn)單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞解析：生產(chǎn)抗生素、維生素、動物激素、胰島素、重組乙肝疫苗等屬于發(fā)酵工程在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用，A項(xiàng)正確；生產(chǎn)啤酒、食醋等傳統(tǒng)產(chǎn)品，酸味劑、鮮味劑、甜味劑等食品添加劑屬于發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應(yīng)用，B項(xiàng)正確；生產(chǎn)用作飼料或食品添加劑的單細(xì)胞蛋白屬于發(fā)酵工程在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用，C項(xiàng)正確；獲取用于生產(chǎn)單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞屬于細(xì)胞工程的應(yīng)用，D項(xiàng)錯誤。二、非選擇題6．檸檬酸是一種廣泛應(yīng)用的食品酸度調(diào)節(jié)劑，它可以通過黑曲霉發(fā)酵制得。如圖表示生產(chǎn)檸檬酸的連續(xù)發(fā)酵設(shè)置。(1)根據(jù)物理性質(zhì)，該發(fā)酵過程使用的培養(yǎng)基屬于__液體培養(yǎng)基__。根據(jù)工藝流程可知，黑曲霉的新陳代謝類型屬于__異養(yǎng)需氧__型。(2)從加料口輸入的培養(yǎng)基必須經(jīng)過嚴(yán)格的__滅菌__處理。根據(jù)圖示可知，發(fā)酵過程需要嚴(yán)格控制__溫度、pH、溶解氧、通氣量__和攪拌速度等條件。(3)在大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)中，需要將選育出的優(yōu)良菌種經(jīng)過多次的__擴(kuò)大培養(yǎng)__，當(dāng)達(dá)到一定數(shù)量后再接種。(4)此工藝流程(連續(xù)培養(yǎng))以一定的速度不斷添加新的培養(yǎng)基，同時(shí)又以同樣的速度放出舊的培養(yǎng)基，可大大提高生產(chǎn)效率，道理在于__保證微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需求、排出部分代謝物和使微生物保持較長時(shí)間的快速生長__。解析：(1)據(jù)題圖分析：黑曲霉發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸屬于液體發(fā)酵，該發(fā)酵過程使用的培養(yǎng)基屬于液體培養(yǎng)基，黑曲霉屬于異養(yǎng)需氧型微生物。(2)微生物發(fā)酵的培養(yǎng)基必須進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌處理，發(fā)酵過程需要嚴(yán)格控制溫度、pH、溶解氧、通氣量和攪拌速度等無關(guān)變量條件。(3)優(yōu)良菌種經(jīng)過多次擴(kuò)大培養(yǎng)可以應(yīng)用于大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)中。(4)連續(xù)培養(yǎng)的主要原理是保證微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需求、排出部分代謝物和使微生物保持較長時(shí)間的快速生長。B級合格達(dá)標(biāo)練一、選擇題1．下列關(guān)于發(fā)酵工程的敘述，正確的是(D)A．發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)最大的區(qū)別就是前者可以利用微生物來進(jìn)行發(fā)酵B．發(fā)酵工程的產(chǎn)品就是微生物的各種代謝物C．發(fā)酵過程中發(fā)酵條件溫度的控制主要是通過發(fā)酵罐壁散熱D．發(fā)酵過程要及時(shí)添加必備營養(yǎng)成分來延長菌體生長穩(wěn)定期時(shí)間，便于得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物解析：發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)都要利用微生物來進(jìn)行發(fā)酵，A項(xiàng)錯誤；發(fā)酵工程的產(chǎn)品有兩大類：一類是菌體本身，另一類是代謝物，B項(xiàng)錯誤；發(fā)酵過程中微生物代謝產(chǎn)熱和攪拌產(chǎn)熱，使發(fā)酵液溫度升高，通過發(fā)酵罐壁散熱達(dá)不到散熱效果，主要通過向冷卻夾層通入冷水來散熱降溫，C項(xiàng)錯誤；發(fā)酵過程為保證獲得更多的發(fā)酵產(chǎn)物，應(yīng)及時(shí)向發(fā)酵罐中添加必備營養(yǎng)成分來延長菌體生長穩(wěn)定期時(shí)間，D項(xiàng)正確。2．某高校采用下圖所示的發(fā)酵罐進(jìn)行葡萄酒主發(fā)酵過程的研究，下列敘述錯誤的是(B)A．夏季生產(chǎn)果酒時(shí)，常需對罐體進(jìn)行降溫處理B．乙醇為揮發(fā)性物質(zhì)，故發(fā)酵過程中空氣的進(jìn)氣量不宜太大C．正常發(fā)酵過程中罐內(nèi)的壓力不會低于大氣壓D．可以通過監(jiān)測發(fā)酵過程中殘余糖的濃度來決定何時(shí)終止發(fā)酵解析：A對：利用酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵時(shí)，一般將溫度控制在18～25℃，因此夏季生產(chǎn)果酒時(shí)，需要對發(fā)酵罐體進(jìn)行降溫處理。B錯：發(fā)酵過程中，進(jìn)氣口閥門應(yīng)該關(guān)閉，以保證發(fā)酵罐的無氧環(huán)境，使酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。C對：正常發(fā)酵過程中，由于酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生CO2，所以發(fā)酵罐內(nèi)的壓力增大，高于大氣壓。D對：葡萄酒的發(fā)酵過程消耗葡萄糖，所以可以通過監(jiān)測發(fā)酵過程中殘余糖的濃度來決定何時(shí)終止發(fā)酵。3．現(xiàn)在市場上流行一種“精釀”啤酒，它的制作工藝與普通啤酒有所不同，下列有關(guān)“精釀”啤酒和普通啤酒的敘述，不正確的是(D)A．“精釀”啤酒的原料和普通啤酒不同，“精釀”啤酒只使用麥芽、啤酒花、酵母菌和水，普通啤酒除了麥芽、啤酒花、酵母菌和水以外，還有玉米等物質(zhì)B．“精釀”啤酒由于原料主要是麥芽，麥芽汁的濃度較高，口味較為濃郁C．“精釀”啤酒不添加食品添加劑，雖然產(chǎn)量低，價(jià)格高，但它也有一定的市場D．“精釀”啤酒和普通啤酒一樣可以直接放心飲用解析：和普通啤酒相比，“精釀”啤酒的原料主要是麥芽，所以產(chǎn)物中麥芽汁的濃度較高，口味濃郁，而且不添加食品添加劑，所以雖然產(chǎn)量低，價(jià)格高，但仍有一定的市場，A、B、C項(xiàng)正確；“精釀”啤酒由于不進(jìn)行過濾和消毒，所以在安全方面可能不如普通啤酒，需檢測后飲用，D項(xiàng)錯誤。4．為了改善食品的品質(zhì)和色、香、味及滿足防腐與加工工藝的需要，人們會在食品中加入一些化學(xué)合成或天然物質(zhì)，這類物質(zhì)被稱為食品添加劑，下列有關(guān)敘述錯誤的是(D)A．許多食品添加劑可以通過發(fā)酵工程生產(chǎn)，如檸檬酸可以通過黑曲霉的發(fā)酵制得B．食品工業(yè)中，常用的著色劑有β－胡蘿卜素、紅曲黃色素等C．食品工業(yè)中，用來延長食品保質(zhì)期的乳酸鏈球菌素、溶菌酶可通過發(fā)酵工程生產(chǎn)D．食品添加劑不能增加食品的營養(yǎng)解析：許多食品添加劑都能通過發(fā)酵工程生產(chǎn)，如檸檬酸可以通過黑曲霉的發(fā)酵制得，A項(xiàng)正確；β－胡蘿卜素、紅曲黃色素等在食品工業(yè)中常用來增加食品的色澤，B項(xiàng)正確；食品工業(yè)中，用來延長食品保質(zhì)期的乳酸鏈球菌素、溶菌酶可通過發(fā)酵工程生產(chǎn)，C項(xiàng)正確；食品添加劑不僅可以增加食品的營養(yǎng)，改善食品的口味、色澤和品質(zhì)，有時(shí)還可以延長食品的保存期，D項(xiàng)錯誤。5．(不定項(xiàng))發(fā)酵工程是采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。下列敘述錯誤的是(CD)A．發(fā)酵工程利用微生物繁殖速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、轉(zhuǎn)化快等特定功能B．發(fā)酵工程中使用的發(fā)酵罐需要在發(fā)酵罐夾層通入冷卻水進(jìn)行冷卻C．培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)物質(zhì)的比例不會影響微生物的生長D．可從培養(yǎng)的微生物細(xì)胞中分離出的單細(xì)胞蛋白進(jìn)行食品加工解析：發(fā)酵工程利用了微生物的繁殖快、適應(yīng)性強(qiáng)、吸收多、轉(zhuǎn)化快等特定功能，能夠生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品，A正確；由于微生物的呼吸作用以及攪拌等都能產(chǎn)生大量的熱，使發(fā)酵液溫度升高，為防止溫度過高降低酶的活性，發(fā)酵工程中使用的發(fā)酵罐需要在發(fā)酵罐夾層通入冷卻水進(jìn)行冷卻，B正確；培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)物質(zhì)的比例能夠影響微生物的生長，C錯誤；單細(xì)胞蛋白是以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過發(fā)酵，獲得的大量的微生物菌體，不是從微生物細(xì)胞中分離的物質(zhì)，D錯誤。6．(不定項(xiàng))(2022·江蘇高三三模)網(wǎng)傳“酵素能夠減肥、美顏”，某同學(xué)搜索“水果酵素”得到下面的信息。下列有關(guān)敘述正確的是(ACD)酵素概念：①酵素本義是酶的別稱；②《酵素產(chǎn)品分類導(dǎo)則》中將酵素定義為以動物、植物、菌類等為原料，添加或不添加輔料，經(jīng)微生物發(fā)酵制得的含有特定生物活性成分的產(chǎn)品。水果酵素制作：①把小塊水果和水按比例放入容器，密封，注意容器內(nèi)留下20%空間；②置于陰涼處6個(gè)月后，過濾得到的濾液即為酵素。A．在酵素制作時(shí)容器內(nèi)留下20%空間有防止發(fā)酵液溢出造成雜菌污染的作用B．發(fā)酵裝置在陰涼處放置時(shí)，需要間隔一定時(shí)間放氣，間隔時(shí)間保持相等C．由于水果酵素是低熱量的飲品，因此酵素具有一定的減肥功能D．酵素中的多種有益微生物、氨基酸、維生素等，是發(fā)揮功能的有效成分解析：在酵素制作時(shí)容器內(nèi)留下20%空間既能保證酵母菌大量繁殖時(shí)對氧氣的需求，又能防止發(fā)酵旺盛時(shí)發(fā)酵液溢出造成雜菌污染，A正確；發(fā)酵裝置放置在陰涼處，需要間隔一定時(shí)間放氣，因?yàn)榘l(fā)酵的不同時(shí)期酵母菌無氧呼吸強(qiáng)度不同，故放氣間隔時(shí)間不一定相等，B錯誤；由于水果酵素是低熱量的飲品，故酵素具有一定的減肥功能，C正確；酵素中的多種有益微生物、氨基酸、維生素等，是發(fā)揮功能的有效成分，D正確。二、非選擇題7．如圖為啤酒釀造的流程圖，請回答與啤酒釀造有關(guān)的問題：eq\x(大麥)eq\o(→,\s\up7(發(fā)芽))eq\x(麥芽)eq\o(→,\s\up7(粉碎),\s\do5(糖化))eq\x(麥汁)eq\o(→,\s\up7(裝罐))eq\x(發(fā)酵)eq\o(→,\s\up7(過濾))eq\x(成品)(1)大麥在釀造前要經(jīng)過發(fā)芽過程制備成麥芽，目的是提高大麥中各種水解酶的含量和__葡萄糖的含量__。但發(fā)芽時(shí)間不宜過長，原因是__減少種子中有機(jī)物的消耗__。(2)麥芽粉碎和糖化可將麥芽中的非水溶性組分轉(zhuǎn)化成水溶性組分，是啤酒發(fā)酵過程中的重要步驟。糖化的主要過程是水解淀粉，參與該過程的水解酶最適溫度以及產(chǎn)物信息如表：淀粉酶種類最適溫度主要產(chǎn)物次要產(chǎn)物α淀粉酶72～75℃糊精麥芽三糖、麥芽糖β淀粉酶62～65℃麥芽糖麥芽三糖、葡萄糖其中糊精不可作為發(fā)酵底物，酵母發(fā)酵時(shí)底物使用的先后順序是葡萄糖＞麥芽糖＞麥芽三糖，因此，若想獲得低乙醇含量的啤酒，糖化時(shí)應(yīng)如何控制溫度？__控制溫度在72～75℃__。(3)為避免發(fā)酵過程產(chǎn)生過多的副產(chǎn)物從而導(dǎo)致啤酒風(fēng)味不佳，麥汁發(fā)酵多在低溫環(huán)境下進(jìn)行。此外，發(fā)酵設(shè)備還需配有冷卻裝置，這是因?yàn)開_酵母菌消耗的糖所釋放的能量中，一部分用于合成ATP，供細(xì)胞生命活動利用，其余絕大部分能量以熱能的形式散失__。解析：(1)釀酒的原理是利用了酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乙醇的特點(diǎn)，無氧呼吸的原料主要是葡萄糖，大麥在釀造前要經(jīng)過發(fā)芽過程制備成麥芽，目的是提高大麥中各種水解酶的含量和葡萄糖的含量，但發(fā)芽時(shí)間不宜過長，以減少種子中有機(jī)物的消耗。(2)糊精不可作為發(fā)酵底物，酵母發(fā)酵時(shí)底物使用的優(yōu)先順序是葡萄糖