1、第46講發酵工程簡介走進高考第一關：教材關合作梳理知識體系 發酵工程簡介概念：采用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用產品或直接把微生物應用于工業生產過程的新技術實例谷氨酸發酵（菌種：_）培養基 物理狀態：_原料：_發酵過程：采用_培養法控制條件：_、_等內容 菌種選育（常用的方法是_、_、_）培養基的配制（依據的原則有：_、_、_）滅菌滅菌是指：(13)_通常需對(14)_等滅菌擴大培養和接種發酵過程(15)_基本方法 提取代謝產物的方法：(16)_獲得菌體本身的方法：_自我校對：液體狀態豆餅（或馬鈴薯等）的水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、氧化鉀、硫酸鎂、生物素等谷氨

2、酸棒狀桿菌、黃色短桿菌連續溫度pH誘變育種基因工程細胞工程目的要明確營養要協調pH要適宜殺死一定環境中所有微生物的細胞、芽孢和孢子培養基、發酵設備分離提純蒸餾、萃取、離子交換等過濾、沉淀等解讀高考第二關：考點關考點1應用發酵工程的生產實例-谷氨酸發酵谷氨酸發酵菌種：谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌都是異養需氧型微生物培養基：液體天然培養基。由豆餅（或馬鈴薯）水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、氧化鉀、硫酸鎂、生物素組成培養方式：連續培養培養條件控制：溫度、pH、通氣量、攪拌速度提取：用Na2CO3中和后，過濾、濃縮、離心分離而成特別提醒： （1）發酵過程中熱量的來源與散失 熱量來源：攪拌器攪拌產熱，微

3、生物代謝產熱。熱量散失：發酵罐壁散熱，冷卻水散熱。（2）攪拌器的作用能增加培養液中的溶解氧。 能促使培養液與菌種充分接觸，提高原料的利用率。 例析1-1 在細菌的連續培養過程中，要以一定速度不斷添加新的培養基，同時以同樣速度放出老的培養基。下圖表示培養基的稀釋率（培養基的更新速率）與培養容器中營養物質濃度、細菌代時（細菌數目增加一倍所需的時間）、細菌密度的關系。下列相關敘述不正確的是（）A.在稀釋率很低的情況下，稀釋率的增加會導致細菌密度增加B.稀釋率從a到b的變化過程中，細菌生長速率不斷提高C.稀釋率超過b點后，營養物質濃度過高導致細菌死亡率增大，細菌密度降低D.為持續高效地獲得發酵產品，應

4、將稀釋率控制在b點附近解析：根據題意稀釋率代表培養基的更新速率，生產中若培養基更新過快，由于細菌需要對新營養環境的適應（調整期），使細菌的繁殖速率下降，細菌密度下降。根據曲線當稀釋率低于a時，細菌密度隨稀釋率的增大而增大，即稀釋率很低時，稀釋率的增加會導致細菌密度增加。在稀釋率從a到b的變化過程中細菌的代時縮小，即表明細菌生長速率加快。從曲線來看，當培養基稀釋率高于b后，培養液中細菌密度將會減小，因而會影響到細菌代謝產物的生成。因此生產上為持續高效地獲得發酵產品，應將稀釋率控制在b點附近，這樣能夠保證生物數量最大、產物最多。答案：C點評：正確理解細菌代時、細菌密度與細菌種群數量的關系，以及種群

5、數量與代謝產物產量的關系是命題者的主要考查目的。例析1-2 通過發酵罐發酵可大規模生產谷氨酸，生產中常用的菌種是好氧的谷氨酸棒狀桿菌，下面有關谷氨酸發酵過程的敘述，正確的是（）A.溶氧充足時，發酵液中有乳酸的累積B.發酵液中碳源和氮源比例的變化不影響谷氨酸的產量C.菌體中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和產量的提高D發酵液pH呈堿性時，有利于谷氨酸棒狀桿菌生成乙酰谷氨酰胺解析：在微生物發酵過程中，發酵的條件(如培養基組分、產物濃度、溫度、pH、溶氧量、通氣量等)的變化不僅會影響菌種的生長繁殖，而且會影響菌種代謝產物的合成。如谷氨酸發酵生產過程中，當發酵液pH呈酸性時，谷氨酸棒狀桿菌就會生成乙酰

6、谷氨酰胺；當溶氧不足時，生成的代謝產物就會是乳酸(無氧呼吸產物)或琥珀酸；當培養基中C源與N源比為4：1時，谷氨酸棒狀桿菌因大量繁殖而生成谷氨酸較少；當C源與N源比為3：1時，菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的過程受到酶活性的調節，當細胞內谷氨酸積累時，會抑制谷氨酸脫氫酶的活性從而影響谷氨酸的合成，因此，在生產過程中可以采取一定手段改變細胞膜的透性，使谷氨酸能迅速排出細胞外，從而解除谷氨酸對谷氨酸脫氫酶活性的抑制作用，提高谷氨酸產量。答案：C點評：這是一道以谷氨酸生產為線索的有關微生物代謝、營養、代謝的人工控制等方面的綜合題。解此題的啟示是：在復習中應盡量對關聯知

7、識進行歸納總結，形成清晰的知識網絡。互動探究1-1有關谷氨酸發酵的敘述中正確的是（）A.發酵過程中要不斷通入空氣B.培養條件不當將不能得到產品C.攪拌的唯一目的是使空氣成為小氣泡D.冷卻水可使酶活性下降解析：進行谷氨酸發酵的菌種是異養需氧型微生物，所以要在培養過程中不斷通進空氣，但是必須是無菌空氣。攪拌不但使空氣成為小氣泡以增加培養基中的溶氧量，還能使培養基與菌種充分接觸，提高原料利用率。在培養過程中，由于微生物的代謝產熱和機械摩擦生熱，會使培養基的溫度升高，高到一定程度，就會使酶的結構和核酸的結構遭到破壞，培養因此受到影響。降低溫度，保證酶正常活性，而不會使酶的活性下降。當培養條件不恰當時，

8、不能得到谷氨酸，如pH降低時將得到乙酰谷氨酰胺，溶氧低時將得到乳酸或琥珀酸。答案：B互動探究1-2發酵過程中用一定的轉速攪拌除能使菌種與培養液充分接觸，提高原料的利用率外，還能增加（）A.放料速率B.冷卻水循環C.進料數量D.溶氧數量解析：谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌，發酵過程中的攪拌能使空氣形成細小的氣泡，迅速溶解在培養液中（稱溶氧），以確保產物為谷氨酸。答案：D考點2發酵工程的內容一、菌種的選育1.原因：自然菌種產量一般都比較低，不能滿足工業上的需要，因此要獲得能在種類、產量和質量等方面符合人們要求的產品，必需要進行菌種選育。二、培養基的配制根據不同菌種，選擇不同材料配制遵循配制原則 營養要協調

9、，以利于產物的合成既要滿足需要，又要降低成本在生產實踐中，培養基的配方要經過反復試驗才能確定。三、滅菌1.對象：殺滅所有微生物的菌體、芽孢、孢子。2.設備：培養基和發酵裝置都要滅菌，通入的空氣、加入培養基的所有物質也要滅菌。3.方法：高溫蒸氣、火焰灼燒、酒精滅菌等。4.原因：防止雜菌與發酵菌種形成競爭關系，影響發酵產品。四、擴大培養和接種1.擴大培養：就是將培養到對數期的菌體分開分別培養，促進菌體快速繁殖，短時間得到大量菌體。2.接種：要特別注意防止雜菌污染。五、發酵過程1.隨時取樣檢測培養液中的細菌數目、產物濃度等，從而了解發酵進程。2.及時添加必需的培養基成分，以滿足菌體的營養需要。3.嚴

10、格控制發酵條件溫度變化原因氧化分解機械攪拌產熱t 散熱發酵罐壁散熱水分蒸發冷卻水控制方法：溫度自動測試、控制裝置、檢測調整調節原因：溫度會影響微生物代謝pH變化原因氮源利用放出NH3上升pH下降糖類利用產生有機酸控制方法：加酸或堿，也可添加pH緩沖液調節原因：影響代謝產物的種類例：谷氨酸發酵時，pH為酸性，谷氨酸棒狀桿菌就會生成乙酰谷氨酰胺溶解氧 減少原因：好氧細菌氧化分解補充方法：通入無菌空氣補充原因：影響代謝產物種類例：谷氨酸生產時，若溶解氧不足時，生成的代謝產物是乳酸或琥珀酸六、分離提純產品 代謝產物：采用蒸餾、萃取、離子交換方式提取菌體本身：過濾、沉淀特別提醒： 關于發酵工程中注意的幾

11、個問題（1）外界因素對發酵的影響氧、溫度、pH和磷酸鹽對谷氨酸發酵過程的影響。谷氨酸生產所用菌種是好氧菌，通風和攪拌不僅會影響對氮源和碳源的利用率，而且會影響發酵周期和谷氨酸的合成量，尤其是發酵后期，加大通氣量有利于谷氨酸的合成。當菌體生長到穩定期，適當提高溫度有利于生產谷氨酸。在發酵過程中，隨著營養物質的利用，代謝產物的積累，培養液的pH會不斷變化分別隨著氮源的利用，放出氨，pH會上升；當糖被利用生成有機酸，pH會下降。磷酸鹽是谷氨酸發酵過程中必需的，但濃度不能過高，否則會轉向纈氨酸發酵。發酵結束后，常用離子交換樹脂法等進行提取。（2）單細胞蛋白單細胞蛋白指菌體本身，而非某種蛋白質。用做飼料

12、或食品添加劑。（3）發酵和發酵工程發酵是個過程，是通過微生物培養，大量生產各種代謝產物的過程。發酵工程是一種生物工程技術，采用現代工程技術手段，人工控制發酵條件，進行大規模地發酵生產，所以發酵工程是應用于發酵過程中的一種生物技術。例析2 發酵工程在工業生產上得到廣泛應用，其生產流程如圖所示。結合賴氨酸或谷氨酸的生產實際，回答相關問題。（1）人工控制微生物代謝的措施包括（）和（）。目前采用（）已經選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的（）新菌種。（2）在發酵過程中，產物源源不斷地產生。這說明賴氨酸或谷氨酸的生產采用了 的發酵方式。在生產過程中，由于賴氨酸或谷氨酸的發酵菌種為（），常需增加通氧量。當發酵生

13、產的產品是代謝產物時，還要采用（）等分離提純的方法進行提取。解析：人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物遺傳特性、控制生產過程中的各種條件(即發酵條件)等。黃色短桿菌能利用天冬氨酸合成賴氨酸、蘇氨酸、甲硫氨酸和谷氨酸等，生產中為獲得大量的高產菌種，科學家對黃色短桿菌進行誘變處理，選育出了不能合成高絲氨酸脫氫酶的菌種，從而達到大量積累賴氨酸的目的。人們根據微生物生長曲線，確定微生物在進入穩定期后，代謝產物逐漸積累，因此適當補充營養物質，有助于延長穩定期，提高代謝產物的產量，為此人們探索出連續培養的方法，即以一定的速度不斷地添加新的培養基，同時以同樣的速度不斷地放出老的培養基，以保證微生物對營養物

14、質的需要，并排出部分有害的代謝產物，使微生物保持較長時間的高速生長。黃色短桿菌屬于好氧菌，因此，發酵過程中應注意不斷通入無菌空氣。發酵工程產品有兩類：一類是代謝產物，另一類是菌體本身(如酵母菌和細菌、單細胞蛋白)。如果產品是代謝產物，可采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進行提取。如果是菌體，可采用過濾、沉淀等方法將菌體從培養液中分離出來。答案：（1）改變微生物遺傳特性控制生產過程中的各種條件誘變育種黃色短桿菌（2）連續培養好氧菌萃取（或蒸餾或離子交換等）點評：本題以谷氨酸或賴氨酸發酵為線索，考查相關的基礎知識。值得一提的是考查知識出自教材，但分布于不同的章節中，這就提醒考生在復習過程中，一定要學會

15、將相關知識進行串聯復習。互動探究2下圖為谷氨酸發酵裝置圖。圖中3、6處是發酵罐夾層中水的進出口，水在發酵罐夾層流動的作用是（）。（2）谷氨酸發酵液的pH應控制在78范圍內，隨著代謝產物的積累，發酵過程中，若谷氨酸積累過量，會抑制（）的活性，導致合成途徑中斷，這種代謝調節方式稱為（）調節。（3）如果在4處通入空氣，谷氨酸產量會（），原因是（）。解析：在利用發酵罐進行發酵的過程中，由于微生物的呼吸作用以及攪拌等都能產生大量的熱，使發酵液溫度升高，為防止溫度過高降低酶的活性，而降低谷氨酸產量，采取了水在發酵罐表層中流動而降溫的措施。由于谷氨酸顯酸性，隨著它的積累pH變化趨勢會下降，控制辦法是加堿（或

16、氨水），以保持pH的相對穩定。發酵過程中若谷氨酸積累過量，會抑制谷氨酸脫氫酶的活性，導致合成途徑中斷，這種代謝調節方式稱為酶活性的調節方式。如果在4處通入空氣而不是無菌空氣，谷氨酸產量會下降，原因是混入雜菌產生競爭，分解或吸收谷氨酸。答案：（1）冷卻（降溫或使溫度控制在3037）（2）谷氨酸脫氫酶酶活性（反饋、負反饋）（3）下降混入雜菌產生競爭，分解或吸收谷氨酸點評：本題考查了微生物代謝的調節、發酵工程及相關知識，學生能理解以上知識，就能結合題干寫出正確答案。笑對高考第三關：技巧關微生物工程技術的發展微生物工程在基因工程、細胞工程、蛋白質工程等現代生物技術的支持下，可以生產眾多的產品，應用的范

17、圍進一步擴大，已經深入到工農業生產、醫療保健、環境保護、甚至微電子領域，促進了傳統產業技術的改造和新興產業的產生，對人類社會生活產生了重大的影響，同時也具有巨大的經濟效益潛力。通過微生物工程技術的發展過程可以把微生物的結構、類型、代謝、營養以及免疫、遺傳、變異、生態等多方面的知識進行綜合，所以也極易成為考題素材的來源。典 例 為了實現燃料供應來源多樣化，發展長期替代化石燃料的產品如燃料酒精、生物柴油、沼氣等已經列入了我國未來10年的發展計劃。廣東省是我國甘蔗的主產區之一。甘蔗是一種高光效的C4植物，單位面積產量很高，種植面積日益擴大，目前已成為南方地區燃料酒精生產的重要原料。利用甘蔗生產燃料酒

18、精的一般工藝流程為：甘蔗榨汁(蔗糖)酵母發酵蒸餾成品(燃料酒精)。請根據上述材料，回答下列問題：(1)簡述甘蔗大規模快速繁殖的過程_。 (2)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精發酵菌種，對野生酵母菌進行誘變后通過篩選可以得到具有這些特性的突變菌，誘變及篩選過程如下：步驟1：野生菌液體培養一段時間后接受紫外線照射誘變處理。步驟2：制備選擇培養基。在基本培養基的基礎上，注意()和()，加瓊脂后滅菌，制成固體平板。步驟3：將紫外照射后的菌液稀釋涂布平板。步驟4：根據()篩選出突變菌。(3)上述步驟2、3和4的依據分別是()。(4)利用獲得的突變菌和蔗汁進行酒精發酵實驗，除了將培養基滅菌、保持空

19、間潔凈外，發酵過程中防止外來雜菌入侵還有哪些可行方法?(列舉兩種)_ (5)甘蔗榨汁以后還有大量的蔗渣廢棄物，主要成分為木質素、纖維素和半纖維素，但是酵母菌無法直接利用，原因是其()。請提出解決該問題的方法。(列舉兩種方法)_思維導析：(1)若要快速繁殖甘蔗，可以采用組織培養的方法，主要包括脫分化和再分化兩個過程。(2)既然要選擇出耐高糖、耐酸性的微生物，我們可以通過在培養基中加入大量的糖以及調節pH為酸性，看微生物能否在此培養基上生存來選擇。(5)酵母菌之所以不能利用纖維素主要是沒有相應的酶系，因此可以考慮采用轉基因方法或者是利用其他微生物先將纖維素分解成能夠被酵母菌利用的糖類。答案：(1)

20、選取甘蔗外植體，通過誘導脫分化產生愈傷組織，然后通過調整植物激素比例，再分化形成芽和根，獲得大量試管苗(或通過誘導大量形成胚狀體，制成人工種子，適宜條件下萌發長成幼苗)(2)添加高濃度蔗糖(葡萄糖)調低pH值是否能在選擇培養基上生長(3)提供高糖和酸性的篩選環境；獲得單菌落；能生長代表該菌落具有耐高糖和耐酸的特性(4)利用突變菌的耐酸特性，降低培養基的pH值，達到抑菌的目的；利用突變菌的耐高糖特性，通過高滲環境達到抑菌目的；保持厭氧環境，達到抑菌目的；在培養基中添加一些抑制物如特殊的抗生素，達到抑菌目的(5)缺乏相應分解酶系(或缺乏纖維素酶和半纖維素酶)在酵母菌中轉入分解酶系相關基因；利用酶或

21、微生物分解蔗渣；利用物理和化學方法分解蔗渣；將酵母菌與其他能分解蔗渣的微生物混合發酵應 用 拓 展 閱讀下述材料，回答相關問題：我國第一個抗菌藥物臨床應用指導原則自2004年11月開始執行。衛生部發布該原則的目的是為了指導醫師合理規范地使用抗菌藥物，保障患者用藥安全。（1）抗菌藥不合理使用的現象普遍存在，如長期或過量使用抗菌藥，可能導致病菌()增強。在此過程中，抗生素起()作用，其實質是()。（2）現已從臨床上獲得某疾病的致病菌株（已知其代謝類型為異養需氧型）。某研究性學習小組為了研究“抗生素單獨與聯合使用對該致病菌株的影響”，制定了實驗方案（供選抗生素：青霉素、頭孢霉素；其他實驗用具根據需要

22、選擇）。你認為該研究方案主要包括的內容有：（）。（至少寫出三項）簡述該研究的主要意義：（）。請進一步完成該實驗的相關步驟：第一步：配制細菌培養基四份編號為A、B、C、D，并利用高壓蒸氣滅菌。第二步：（）第三步：（） 結果預測及相應結論（至少寫出兩種）：_解析:長期或過量使用抗菌素，可導致病菌抗藥性增強，在此過程中，抗生素起選擇作用。欲驗證抗生素單獨使用與聯合使用的效果，可通過設置對照實驗驗證，可分四組，一組不加抗生素，另三組分別加入一種或兩種，觀察細菌生長情況，即可得出結論。答案:（1）抗藥性選擇使抗藥基因頻率在種群中提高（2）研究目的、研究方法、研究計劃、結果預測、報告交流形式等提高抗生素使

23、用的針對性等第二步：將致病菌株培養液適當稀釋后，各取1mL菌液均勻涂布在上述四只培養基中，向A中全部涂布少量青霉素、向B中全部涂布少量頭孢霉素、向C中同時全部涂布少量的青霉素和頭孢霉素。第三步：將A、B、C、D四只培養基一起置于適宜條件下培養一段時間。觀察各培養基中致病菌生長狀況（菌落）。a.若A、B、C三只培養基中細菌生長狀況較D培養基中細菌生長狀況差，說明抗生素具有抑菌作用；b.若C培養基中細菌生長狀況較A、B培養基中細菌生長狀況都要好，說明單獨使用抗生素的效果好于聯合使用；c.若C培養基中細菌生長狀況較A、B培養基中細菌生長狀況都要差，說明抗生素單獨使用的效果不如聯合使用；d.若C培養基

24、中細菌生長狀況與A、B培養基中細菌生長狀況相近，說明抗生素聯合與否，與抗生素的作用效果無關。（其他答案合理也可）高考真題備選 1.（2009全國,3）下列關于通過發酵工程生產谷氨酸的敘述，錯誤的是（）A.發酵時需不斷通入無菌空氣，否則會積累乳酸B.發酵時常采用培養基為液體天然培養基C.從自然界分離的野生菌株可直接用于生產D.當菌體生長進入穩定期時，補充營養物可提高谷氨酸產量解析：從自然界分離的野生菌株，因其產量低而不能直接用于工業生產，故需通過誘變、基因工程、細胞工程等手段選育出生產用菌種。谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌，發酵時需不斷通入無菌空氣，以防止谷氨酸棒狀桿菌無氧呼吸產生乳酸或琥珀酸。工業生產

25、常用液體天然培養基，當菌體生長進入穩定期，營養物質相對不足，補充營養物質可提高谷氨酸產量。答案：C2.（2009上海生物，39）氯苯化合物是重要的有機化工原料，因其不易降解，會污染環境。其研究小組依照下列實驗方案（下圖）篩選出能高效降解氯苯的微生物SP1菌。培養基配方如下表。培養基的組成液體培養基蛋白胨牛肉膏氯苯氯化鈉硝酸銨無機鹽（無碳）蒸餾水號10 g5 g5 mg5 g-1 L號-50 mg5 g3 g適量1 L號-2080 mg5 g3 g適量1 L (1)配制號固體培養基時，除添加號液體培養基成分外，還應添加1%的_。（2）培養基配制時，滅菌與調pH的先后順序是_。（3）從用途上來說，

26、號培養基和號培養基分別屬于_培養基和_培養基。在號培養基中，為SP1菌提供氮源的成分是_。（4）在營養缺乏或環境惡劣時，SP1菌體會變成一個圓形的休眼體，這種休眠體被稱為_。（5）將SP1菌接種在含不同濃度氯苯的號培養液中培養，得到生長曲線（如下圖）。從圖可知，SP1菌在 培養條件下最早停止生長，其原因是_。解析：（1）要配制固體培養基，需添加凝固劑瓊脂。（2）配制培養基時應先調pH值，再滅菌。（3）從 號和號培養基的營養要素組成特點可知：號為通用培養基，號為選擇培養基。在號培養基中，硝酸銨為SP1菌提供氮源。（4）芽孢是細菌形成的一種具有很強抗逆性的休眼體。（5）由題圖可知在含20 mg/L

27、氯苯的培養液中培養菌體數目首先達到最大值，最早停止生長。答案：（1）瓊脂（2）先調pH，后滅菌（3）通用選擇硝酸銨（4）芽孢(5)20 mg/L氯苯碳源最早耗盡課后活頁作業 1.在用微生物發酵法生產味精的過程中，要對發酵罐（）A.嚴格密封B.不斷通入二氧化碳C.先通風，后密封D.不斷通入無菌空氣解析：生產味精常用谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌，它們都是好氧菌。答案：D2.用蔗糖、奶粉和經蛋白酶水解后的玉米胚芽液，通過乳酸菌發酵可生產新型酸奶，下列相關敘述錯誤的是（）A.蔗糖消耗量與乳酸生成量呈正相關B.酸奶出現明顯氣泡說明有雜菌污染C.應選擇處于對數期的乳酸菌接種D.只有奶粉為乳酸菌發酵提供氮源解

28、析：乳酸菌的異化作用類型是厭氧型，產物是乳酸，并無氣體產生。乳酸菌和其他菌種一樣，菌種應為對數期的乳酸菌，若發酵過程有氣體產生，則一定是被產氣菌污染所致。在本題中，經蛋白酶水解后的玉米胚芽液也含有氨基酸，也可以為乳酸菌發酵提供氮源。答案：D3.下列有關發酵工程的說法，正確的是（）A.青霉素是抗生素，在青霉素生產過程中不需嚴格滅菌B.單細胞蛋白是從微生物細胞中提取出來的C.谷氨酸棒狀桿菌要在隔絕空氣的條件下發酵才能得到谷氨酸(味精的主要成分)D.在菌種選育的過程中可以利用人工誘變、細胞工程和基因工程等手段解析：青霉素只能抑制某些微生物生長。單細胞蛋白是微生物菌體，不是微生物細胞的提取物。谷氨酸棒

29、狀桿菌是好氧菌，在谷氨酸發酵過程中，需一定量的溶氧。答案：D4.利用酵母菌釀酒時，從開始便一直向發酵罐內通氧氣，其結果是（）A.酵母菌大量死亡，酒精減少B.酵母菌數量變多，酒精產量不變C.酵母菌數量增多，酒精增產D.酵母菌數量增多，不產酒精解析：利用酵母菌釀酒，目的是利用酵母菌的無氧呼吸產生酒精，而在發酵的初期則需要在有氧的狀態，加快酵母菌的繁殖速度，盡快擴大菌種數量。答案：D5.發酵條件對發酵過程的影響：谷氨酸除用于制造味精外，還可以用來治療神經衰弱及配制營養注射液。某制醋廠轉產用谷氨酸棒狀桿菌生產谷氨酸，結果卻產生出乳酸，其可能的原因是（）A.溫度控制不適B.pH為7080C.通氣量不足D

30、.通氣量適中解析：谷氨酸棒狀桿菌是好氧菌，當通氣量不足時，改變代謝途徑，產生乳酸或琥珀酸。B項和D項都是微生物正常發酵過程的控制條件，A項溫度不適只能降低谷氨酸的產量，不會改變代謝途徑。答案：C6.分離提純是制取發酵產品不可缺少的階段，產品不同分離提純的方法不同，對產品的代謝產物常采用的提取方法是（）蒸餾萃取過濾離子交換沉淀A.B.C.D.解析：發酵工程生產的產品有兩類，一類是菌體本身，可采用過濾、沉淀等方法將菌體從培養液中分離出來；另一類是代謝產物，可采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進行提取。答案：B7.利用生物工程生產啤酒、味精、胰島素、酸奶的常用菌種分別是（）A.酵母菌、枯草桿菌、大腸桿菌

31、、乳酸菌B.酵母菌、大腸桿菌、青霉菌、乳酸菌C.酵母菌、谷氨酸棒狀桿菌、大腸桿菌、乳酸菌D.黃色短桿菌、酵母菌、大腸桿菌、乳酸菌解析：啤酒生產所用菌種為酵母菌，味精生產應用的是谷氨酸棒狀桿菌，胰島素的生產應用的為大腸桿菌，酸奶生產應用的為乳酸菌。答案：C8.在利用谷氨酸棒狀桿菌生產谷氨酸的過程中，下列敘述正確的是（）各個生長時期的長短是固定的，無法人為縮短生長周期對數期是采樣留種的最佳時期在穩定期補充營養物質可以提高產量調整期是收獲代謝產物的最佳時期A.B.C.D.解析：對數期細菌代謝旺盛，個體形態、生理特性穩定，可作菌種。在穩定期營養物質減少，補充營養物質有利于延長穩定期，積累代謝產物。答案

32、：B9.下表是在一固定容積的發酵罐內培養酵母菌，并定時取樣測定培養基的pH及菌體數量(萬個毫升)的結果，ah是樣品代號。下面對該表的敘述中錯誤的是（）abcdefgh 活菌數3256127234762819821824培養液pH6.04.75.94.95.75.35.15.6A.取樣先后次序為acbgfhdeB. g樣時次級代謝產物已有相當的積累C.如果要擴大培養，可在c樣時期選取菌種D. d樣時培養基中的養分幾乎被耗盡解析：酵母菌在培養過程中會產生CO2，使培養液的pH下降，故取樣越晚，培養液的pH越小，取樣的先后順序為acehfgdb；hfg段活菌數目最多，且相對穩定，故g樣時期屬于穩定期

33、，該期次級代謝產物大量積累；由ace期菌體數目迅速增加，故c樣時期屬于對數期，可進行擴大培養；gdb顯示活菌數目急劇下降，故d樣時期屬于衰亡期，原因是營養物質大量消耗、有害代謝產物積累、pH發生變化等。答案：A10.在發酵生產中，可根據微生物群體的生長規律控制生產進程。在一定的時間內，為提高次級代謝產物生產率，一般需要（）A.縮短穩定期、延長對數期B.延長對數期和穩定期C.縮短調整期、延長穩定期D.延長調整整和衰亡期解析：考查微生物生長規律在實踐中的應用。在穩定期，活菌數目最多，細胞內大量積累代謝產物，特別是次級代謝產物，故可采用連續培養的方法，縮短調整期，延長穩定期，提高代謝產物的產量。答案

34、：C11.下圖中曲線A為谷氨酸棒狀桿菌的生長曲線，那么曲線B縱坐標可能表示（）A.谷氨酸的產量B.谷氨酸的產生速率C.培養基的消耗量D.培養基的消耗速率解析：根據圖中A、B兩曲線的變化情況可知，A是谷氨酸棒狀桿菌的生長曲線，B是谷氨酸的生產量曲線，因為谷氨酸的產量在谷氨酸棒狀桿菌達到穩定期后，將會最多，而生產速率是開始大而后變小，培養基的消耗量是逐漸增大的，消耗速率則會在菌體數目最多時，消耗最多，故在對數期速率最大。答案：A12.用某種培養基培養谷氨酸棒狀桿菌，測得其生長曲線如圖A所示。谷氨酸是谷氨酸棒狀桿菌的代謝產物之一，其合成途徑如圖B所示。下列有關敘述，不正確的是（）A.該培養基是恒定容

35、積的液體培養基，含有五大營養要素物質B.谷氨酸脫氫酶是組成酶，谷氨酸在圖A中的各個時期都有合成C.在圖A中的時期，谷氨酸棒狀桿菌代謝旺盛，種內斗爭劇烈D.在圖B中，谷氨酸脫氫酶被抑制的直接原因是其結構發生改變解析： 在有些情況下，一種代謝產物的積累，并不影響酶的活性。答案：C13.（2008安徽“江南十校”素質測試）如下圖，將谷氨酸棒狀桿菌接種到四個營養全面、pH適宜的培養基中，放在以下條件中培養，其中菌落形成最快的是（）解析：在谷氨酸生產中，當培養基中的碳源與氮源的比為4:1時，菌體大量繁殖而產生的谷氨酸少；當碳源與氮源比為3:1時，菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大。谷氨酸棒狀桿菌是好氧性

36、細菌，因此，要使谷氨酸棒狀桿菌的菌落形成最快，培養基中碳氮比必須為4:1，培養過程中還要通入無菌空氣。綜上分析應選擇C條件。答案：C14.有一種能生產食品香料的細菌，其生長速率、代謝產物的產量與培養液中的溫度、pH、溶氧量等關系如圖所示：在生產實踐中，人們設計了高效、自控、產品質量較穩定的兩級連續培養裝置，回答有關問題：（1）根據曲線圖與甲裝置的用途可知，甲裝置內的溫度、pH應分別調節為_。A.33和4.3 B.33和5.5 C.37和5.5 D.37和4.3（2） 發酵過程中，通氣裝置控制閥應_。（3）在生產實踐中，當甲裝置內的細胞處于_期時，可讓甲裝置中的培養基大量流入乙裝置，這樣有利于乙

37、裝置中細菌較快進入 期，達到縮短生產周期的目的。（4）從培養液中提取食品香料的方法為_。A.過濾B.蒸餾C.萃取D.沉淀（5）甲裝置中，最初取樣是每毫升10個細菌，培養一段時間后，再次取樣是每毫升320個細菌，則細菌至少已繁殖了_代。（6）如下圖為該細菌生產食品香料的代謝途徑，若要大量合成食品香料，可采取的措施是：a._；b._。解析：微生物生長繁殖和產生代謝產物的最適溫度和pH可能不同，從圖中可看出，甲裝置是用于微生物生長繁殖的，乙裝置是產生代謝產物的。答案：（1）B（2）關閉（3）對數穩定（4）BC（5）5（6）a.對該細菌進行誘變處理，選育出不能合成酶的菌種b.改變細胞膜通透性，使代謝產物迅速排放到細胞外面15.如圖(1)為發酵裝置，請據圖回答：（1）在培養過程中發現放料口所排的培養基中，微生物細胞形態多樣。這時，微生物生長處于_期，添加培養基的速度應該_。請在圖(2)坐標系中畫出添加培養基后的微生物生長變化曲線。（2）若該裝置的pH檢測及控制裝置出現故障，可以采取的應急措施是_，pH發生變化的原因是_。（3）冷卻水的進口是 ，無菌空氣的進口是 。（4）若此裝置用于酒精發酵和谷氨酸發酵，在發酵過程中，技術上的關鍵區別是 。（5）若培養過程中進料和放料速度未變，但有效產物減少。如果是酒精發酵應該檢查_，如果是谷氨酸發酵可能的原因是_。（6