新教材同步備課2024春高中生物第1章發(fā)酵工程第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用課時(shí)訓(xùn)練新人教版選擇性必修3

第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用課時(shí)·訓(xùn)練基礎(chǔ)鞏固1.影響發(fā)酵工程的因素有很多,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.發(fā)酵工程需考慮培養(yǎng)基的來源和轉(zhuǎn)化效率B.培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)的比例會影響微生物的生長C.發(fā)酵生產(chǎn)中,需要隨時(shí)監(jiān)控影響發(fā)酵過程的各種環(huán)境條件D.如果發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物,可采用過濾、沉淀等方法加以分離答案:D解析:不同的發(fā)酵產(chǎn)品,分離和提取的方法不同。如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身,可采用過濾、沉淀等方法加以分離;如果產(chǎn)品是代謝物,可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品。2.利用酵母菌釀酒時(shí),從開始便持續(xù)向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣,結(jié)果是()A.酵母菌大量死亡,酒精減產(chǎn)B.酵母菌數(shù)量不變,酒精產(chǎn)量不變C.酵母菌數(shù)量增多,酒精減產(chǎn)D.酵母菌數(shù)量增多,不產(chǎn)生酒精答案:D解析:酵母菌是兼性厭氧菌,有氧呼吸產(chǎn)生的能量多、繁殖快,無氧呼吸產(chǎn)生酒精。如果從開始便持續(xù)通入無菌空氣,酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,大量繁殖,不產(chǎn)生酒精。3.啤酒是發(fā)酵工程的主要產(chǎn)品。下列關(guān)于啤酒發(fā)酵的說法,錯(cuò)誤的是()A.啤酒是以大麥為主要原料經(jīng)酵母菌發(fā)酵制成的B.酵母菌的大量繁殖在主發(fā)酵階段完成C.主發(fā)酵階段酵母菌主要進(jìn)行有氧呼吸D.后發(fā)酵階段是在低溫、密閉的環(huán)境下進(jìn)行的答案:C解析:在啤酒生產(chǎn)的主發(fā)酵階段,酵母菌主要進(jìn)行無氧呼吸。4.與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比,發(fā)酵工程的產(chǎn)品種類更加豐富,產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()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)品主要包括微生物的代謝物及菌體本身C.在發(fā)酵工程的發(fā)酵環(huán)節(jié)中,發(fā)酵條件變化不僅會影響微生物的生長繁殖,也會影響微生物代謝物的形成D.通過發(fā)酵工程可以利用微生物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白答案:A解析:不論是發(fā)酵工程還是傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù),都可以利用微生物進(jìn)行發(fā)酵,只不過傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)利用的是自然菌種。5.現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中往往采用規(guī)范的流程進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)以提高生產(chǎn)效率。下圖是發(fā)酵工程生產(chǎn)產(chǎn)品的流程圖。請據(jù)圖回答下列問題。(1)能生產(chǎn)人生長激素的工程菌是通過①培養(yǎng)的,①是;高產(chǎn)青霉素菌種是通過②培育的,②是。

(2)④表示,⑤表示。

(3)整個(gè)過程的中心環(huán)節(jié)是發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵,在此環(huán)節(jié)需要隨時(shí)取樣、檢測等,以了解發(fā)酵進(jìn)程,還要及時(shí)添加,同時(shí)嚴(yán)格控制等發(fā)酵條件。

(4)若發(fā)酵所得產(chǎn)品是單細(xì)胞蛋白,則往往采用的方法進(jìn)行提取。

答案:(1)基因工程育種誘變育種(2)接種滅菌(3)必需的營養(yǎng)成分溫度、pH和溶解氧(4)過濾、沉淀6.某種老醋生產(chǎn)工藝流程如下圖所示。請回答下列問題。(1)在糖化階段添加酶制劑需要控制反應(yīng)溫度,這是因?yàn)槊浮?2)在酒精發(fā)酵階段需添加酵母菌。在操作過程中,發(fā)酵罐先通氣,后密閉。通氣能提高的數(shù)量,有利于密閉時(shí)獲得更多的酒精產(chǎn)物。

(3)在乙酸發(fā)酵階段,該種老醋采用獨(dú)特的分層固體發(fā)酵法,發(fā)酵30d。工藝如下圖所示。①發(fā)酵過程中,定期取樣測定醋酸菌密度變化,趨勢如下圖所示。據(jù)圖分析,與顛倒前相比,B層醋酸菌在顛倒后密度變化的特點(diǎn)是,由此推測,影響醋酸菌密度變化的主要環(huán)境因素是。

②乳酸含量高是該種老醋風(fēng)味獨(dú)特的重要成因。發(fā)酵過程中,發(fā)酵缸中層的醋醅有利于乳酸菌繁殖,積累乳酸。

③成熟醋醅中乳酸菌的種類明顯減少,主要原因是發(fā)酵后期營養(yǎng)物質(zhì)消耗等環(huán)境因素的改變,加劇了不同種類乳酸菌的,淘汰了部分乳酸菌種類。

答案:(1)在最適溫度條件下催化能力最強(qiáng)(2)酵母菌(3)先快速增長后趨于穩(wěn)定氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)、pH顛倒前的B層和顛倒后的A(或不翻動(dòng),或下)種間競爭(或競爭)解析:(1)酶的催化需要適宜的溫度,在最適溫度條件下酶的催化能力最強(qiáng),所以在糖化階段添加酶制劑需要控制反應(yīng)溫度。(2)酵母菌是兼性厭氧微生物,發(fā)酵初期發(fā)酵罐先通氣是為了讓酵母菌大量繁殖,增加酵母菌的數(shù)量。(3)①由題圖可知,與顛倒前相比,B層醋酸菌的密度變化是先快速增長后趨于穩(wěn)定。醋酸菌是好氧細(xì)菌,顛倒后B層醋酸菌有充足的氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)(發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸)及適宜的pH,所以其密度迅速增大。②乳酸菌是厭氧細(xì)菌,所以發(fā)酵過程中,發(fā)酵缸中顛倒前的B層和顛倒后的A層醋醅有利于乳酸菌繁殖,積累乳酸。③不同的乳酸菌之間競爭營養(yǎng)物質(zhì)和空間,所以它們之間是種間競爭關(guān)系。能力提升1.下列關(guān)于微生物發(fā)酵的說法,錯(cuò)誤的是()A.腐乳制作主要利用毛霉,檸檬酸的生產(chǎn)主要利用黑曲霉B.泡菜和果酒發(fā)酵均需無氧條件,啤酒發(fā)酵需控制在28℃左右C.發(fā)酵得到的微生物菌體(單細(xì)胞蛋白)可作為牲畜飼料D.一種真菌通過發(fā)酵產(chǎn)生的井岡霉素可以用來防治水稻紋枯病答案:D解析:井岡霉素是由一種放線菌產(chǎn)生的。2.利用農(nóng)作物秸稈等纖維質(zhì)原料生產(chǎn)的乙醇,經(jīng)加工可制成燃料乙醇,從而減少了對石油資源的依賴。下圖為生產(chǎn)燃料乙醇的簡要流程圖,據(jù)圖分析,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.要得到微生物A,最好選擇富含纖維素的土壤采集土樣B.圖中②過程常用的微生物B是酵母菌C.微生物A和微生物B可利用的碳源相同D.可用纖維素酶制劑代替微生物A起作用答案:C解析:微生物A所用碳源為纖維素,微生物B所用碳源為纖維素降解物。3.圖1為谷氨酸發(fā)酵裝置示意圖,圖2為谷氨酸產(chǎn)生機(jī)理圖。據(jù)圖分析,下列有關(guān)谷氨酸發(fā)酵的敘述,正確的是()圖1圖2A.菌體是異養(yǎng)厭氧微生物B.培養(yǎng)基屬于化學(xué)成分已知的液體培養(yǎng)基C.谷氨酸的形成與攪拌速度無關(guān)D.提高產(chǎn)物產(chǎn)量的關(guān)鍵是改變菌體膜的通透性答案:D解析:由發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)示意圖可知,發(fā)酵過程需要攪拌,需要通入無菌空氣,說明菌體是異養(yǎng)需氧微生物。該發(fā)酵過程用的是液體培養(yǎng)基,但化學(xué)成分并非全部已知。攪拌速度影響溶氧量,進(jìn)而影響氨基酸的形成。谷氨酸在細(xì)胞內(nèi)積累會抑制谷氨酸脫氫酶的活性,影響產(chǎn)量,因此,改變菌體膜的通透性是提高產(chǎn)物產(chǎn)量的關(guān)鍵。4.發(fā)酵法生產(chǎn)酒精后的廢液(pH=4.3)含有大量有機(jī)物,可用于培養(yǎng)并獲得白地霉菌體,生產(chǎn)高蛋白飼料。下圖為培養(yǎng)、制取白地霉菌體的實(shí)驗(yàn)過程示意圖,請據(jù)圖回答下列問題。(1)實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)白地霉的培養(yǎng)基是。培養(yǎng)基定量分裝前應(yīng)先調(diào)節(jié),分裝后用棉塞封瓶口,最后處理。

(2)圖中①過程稱為,從甲到丁的培養(yǎng)過程是為了。白地霉的代謝類型為。

答案:(1)廢液上清液pH滅菌(2)接種擴(kuò)大培養(yǎng)異養(yǎng)需氧型5.某新能源研究興趣小組嘗試用木薯塊根的淀粉制備燃料酒精。查閱資料后,他們用酶將木薯淀粉降解成單糖,安裝的酒精發(fā)酵裝置以及采用的發(fā)酵條件如下圖所示。請據(jù)圖回答下列問題。(1)向發(fā)酵瓶中加入5g酵母菌開始實(shí)驗(yàn),發(fā)酵初期,通氣閥①需要偶爾短時(shí)間打開,并在A通氣口處打氣,以利于;實(shí)驗(yàn)過程中,通氣閥②需要偶爾短時(shí)間打開,目的是。

(2)發(fā)酵第3天,取出少量發(fā)酵液,滴加含有的濃硫酸溶液來檢測酒精。

(3)檢測后發(fā)現(xiàn),盡管酵母菌菌種合適、木薯淀粉酶解物充足、操作正確、發(fā)酵溫度和pH適宜,但酒精含量比預(yù)期低。為此小組成員展開了討論,認(rèn)為還有其他影響因素,如。請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對此因素進(jìn)行探究并預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果(用表格形式呈現(xiàn);用“+”表示酒精含量,最高含量為“+++++”)。

(4)請對預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行分析并得出結(jié)論。答案:(1)酵母菌進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖排出細(xì)胞代謝產(chǎn)生的CO2(2)重鉻酸鉀(3)木薯淀粉酶解物濃度錐形瓶編號12345木薯淀粉酶解物濃度濃度1濃度2濃度3濃度4濃度5酒精含量++++++++++++++++++(4)外界溶液濃度過高時(shí),酵母菌細(xì)胞會因失水過多而死亡,酒精含量反而減少。一定范圍內(nèi),隨著木薯淀粉酶解物濃度的增大,酒精含量增多,但超過一定范圍后,隨著木薯淀粉酶解物濃度的增大,酒精含量逐漸減少。解析:(1)酵母菌為兼性厭氧微生物,在A通氣口處打氣可讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖,從而增加酵母菌的數(shù)量。通氣閥②偶爾短時(shí)間打開,是為了排出細(xì)胞代謝產(chǎn)生的CO2。(2)橙色的重鉻酸鉀