第3節發酵工程及其應用基礎鞏固1.發酵工業對于食品、藥品等行業都具有重要的價值。下列不屬于發酵的是()A.利用需氧型青霉菌生產青霉素B.缺氧時,人的組織細胞產生乳酸C.利用酵母菌的無氧呼吸獲得酒精D.利用黑曲霉生產檸檬酸答案:B解析:發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化為人類所需要的產物的過程。B項沒有微生物參與,不屬于發酵。2.用發酵工程生產的產品,如果是菌體,則進行分離提純時可采用的方法是()A.蒸餾、過濾B.過濾、沉淀C.萃取、離心 D.沉淀、萃取答案:B3.下列產品不屬于微生物代謝產物的是()A.味精 B.啤酒C.豆漿 D.人生長激素答案:C4.谷氨酸的發酵過程是其發酵工程的中心環節。下列有關發酵罐的監測裝置作用及目的的敘述,錯誤的是()A.檢測培養液中的細菌數目、產物濃度、代謝產物類型等B.監控pH并及時添加堿性物質或氨水以提高產量C.監控溶解氧、溫度、通氣量和轉速等條件,以免影響其代謝途徑和產量D.此過程需要控制無氧和恒溫條件以利于谷氨酸棒狀桿菌和谷氨酸的生成答案:D解析:發酵罐的監測裝置,可以方便檢測培養液中的細菌數目、產物濃度、代謝產物類型等,以了解發酵進程,A項正確。在谷氨酸發酵過程中,隨著谷氨酸的不斷生成,發酵液的pH不斷減小,對谷氨酸的生成產生抑制,為了維持發酵的最佳條件,要監控pH并及時添加堿性物質或氨水以維持pH穩定,提高谷氨酸的產量,B項正確。谷氨酸發酵過程需要嚴格控制溫度、pH、溶解氧、通氣量等,以免影響其代謝途徑和產量,例如溶解氧不足,生成的代謝產物就會是乳酸或琥珀酸,C項正確。谷氨酸棒狀桿菌是一種異養需氧細菌,擴大培養應在有氧條件下進行,有利于谷氨酸棒狀桿菌和谷氨酸的生成,D項錯誤。5.在發酵過程中培養基的pH常常發生變化,因此配制培養基時應該()A.加酸 B.加堿C.加緩沖液 D.調pH答案:C6.下列關于發酵工程的說法,錯誤的是()A.發酵工程的產品是指微生物的代謝物和菌體本身B.在發酵之前需要對菌種進行擴大培養C.培養基、發酵設備和菌種必須經過嚴格的滅菌D.環境條件的變化,不僅會影響菌種的生長繁殖,而且會影響菌體代謝物的形成答案:C7.下列有關發酵工程應用的敘述,錯誤的是()A.人們可以利用嗜低溫菌提高熱敏性產品的產量B.利用白僵菌防治玉米螟是利用微生物的代謝物防治病蟲害的實例C.借助基因工程和發酵工程,可以利用微生物生產生長激素釋放抑制激素,治療肢端肥大癥D.將乙型肝炎病毒的抗原基因轉入酵母菌,再通過發酵生產乙型肝炎疫苗答案:B8.與傳統發酵技術相比,發酵工程的產品種類更加豐富,產量和質量明顯提高。下列有關敘述錯誤的是()A.發酵工程與傳統發酵技術最大的區別就是前者可以利用微生物來進行發酵B.發酵工程的產品主要包括微生物的代謝物、酶及菌體本身C.在發酵工程的發酵環節中,發酵條件變化不僅會影響微生物的生長繁殖,也會影響微生物的代謝途徑D.通過發酵工程可以利用微生物生產單細胞蛋白答案:A解析:不論是發酵工程還是傳統發酵技術,都是利用微生物進行發酵。9.酒精的生產已經有幾千年的歷史,現在仍然是發酵工程應用的一個重要方面。利用酵母菌發酵生產酒精時,投放的適宜原料和產生酒精階段要控制的必要條件分別是()A.玉米粉和有氧B.大豆粉和有氧C.玉米粉和無氧D.大豆粉和無氧答案:C解析:酵母菌是一種兼性厭氧微生物。在有氧條件下,進行有氧呼吸,分解糖類等有機物生成二氧化碳和水;在無氧條件下,進行無氧呼吸,分解糖類等有機物生成酒精和二氧化碳。因此,在酵母菌產生酒精的過程中,必須控制無氧條件和提供含糖類較多的營養物質。10.現代工業生產中往往采用規范的流程進行發酵生產以提高生產效率。下圖是發酵工程生產產品的流程圖。請據圖回答下列問題。(1)能生產人生長激素的工程菌是通過①培養的,①是;高產青蒿素菌種是通過②培育的,②是。

(2)④表示,⑤表示。

(3)整個過程的中心階段是發酵,在此階段需要隨時取樣、檢測等,以了解發酵進程,還要及時添加,同時嚴格控制等發酵條件。

(4)若發酵所得產品是單細胞蛋白,則往往采用的方法進行提取。

答案:(1)基因工程育種誘變育種(2)接種滅菌(3)必需的營養組分溫度、pH和溶解氧(4)過濾、沉淀11.人造蛋白食品的生產可利用現代微生物發酵工程技術,食用真菌蛋白是人造蛋白的一種。下圖為真菌蛋白的制造過程圖解,請據圖回答問題。(1)向發酵罐中注入少量氨水的目的是。

(2)制造真菌蛋白時,要向發酵罐中通入空氣,由此可知,發酵罐中的真菌的異化作用類型是。

(3)向發酵罐中加入的一切物品都需要消毒,從生態學的角度進行分析,其原因是。

(4)從自然界中分離的真菌菌種,當用于制造真菌蛋白時,蛋白質的產量很低。要獲得更多的真菌蛋白,培育優良的真菌菌種可采用的方法。

(5)在下列4種物質中,可以用作培養青霉菌的主要能源物質的是。

A.脂肪 B.葡萄糖C.蛋白質 D.氨基酸答案:(1)為真菌提供合成蛋白質所需的氮源,調節pH(2)需氧型(3)避免雜菌與真菌競爭而降低真菌蛋白的產量(4)人工誘變(5)B解析:(1)氨水呈堿性,能調節發酵液的pH,還能為真菌提供氮源。(2)向發酵罐內通入空氣就是為了提供氧氣,說明發酵罐中的真菌為需氧型微生物。(3)發酵過程中混入的雜菌會和發酵菌競爭營養物質,從而影響發酵的進行。(4)菌體本身能產生蛋白質,要想得到產生蛋白質更多的菌種,可以采用人工誘變的方法。(5)糖類是生物主要的能源物質。能力提升1.紫外線具有殺菌和誘變功能。用相同劑量、不同波長的紫外線處理兩組等量的酵母菌,結果見下表。紫外線波長/nm存活率/%突變數/個2606050~1002801000~1據表推斷,在選育優良菌種時,應采用的紫外線波長及依據分別是()A.260nm,酵母菌存活率較低B.260nm,酵母菌突變數較多C.280nm,酵母菌存活率較高D.280nm,酵母菌突變數較少答案:B解析:由題表可知,當紫外線波長為280nm時,酵母菌的存活率雖然高達100%,但是只有0~1個發生突變,不利于菌種選育;當紫外線波長為260nm時,酵母菌的存活率雖然只有60%,但是有50~100個發生突變,可以提供豐富的變異材料,有利于菌種的選育。2.酵母菌培養過程中的生長曲線如下圖所示,a、b、c、d分別表示不同的生長時期,其中適于作為生產用菌種的時期是()A.a B.bC.c D.d答案:B解析:常作為生產菌種和科研材料的細菌群體,應該是代謝旺盛、個體形態和生理特性比較穩定的時期。曲線中的b時期菌體代謝最旺盛,生理特性比較穩定,是生產用菌種的最佳時期。3.(不定項選擇題)傳統發酵技術是我國文化中的精髓,是我國人民智慧的結晶。下列有關說法錯誤的是()A.利用發酵技術,在鮮奶中加入乳酸菌可制成乳酸制品B.制作泡菜的壇子加水密封隔絕空氣是為了抑制乳酸菌繁殖C.白酒的釀造過程中利用了霉菌和酵母菌兩種微生物的發酵作用D.將做好的發酵食品冷藏于地窖中,其目的是促進微生物代謝物的累積答案:BD解析:制酸奶要用到乳酸菌,乳酸菌發酵產生乳酸,使得酸奶有一種特殊的酸味,所以在鮮奶中加入乳酸菌可制成乳酸制品,A項正確。制作泡菜的壇子加水密封隔絕空氣是為了抑制需氧型微生物繁殖,B項錯誤。白酒的釀造過程中利用了酵母菌的發酵作用,同時利用了霉菌產生的淀粉酶將淀粉糖化,C項正確。地窖中溫度低,能抑制細菌、真菌等微生物的生長和繁殖,使其繁殖速度慢,數量少,不能充分分解食物,達到保鮮的目的,所以將做好的發酵食品冷藏于地窖中是為了抑制微生物的生長,D項錯誤。4.(不定項選擇題)有關發酵過程中氧的利用,下列敘述錯誤的是()A.微生物可直接利用空氣中的氧氣B.微生物只能利用發酵液中的溶解氧C.溫度升高,發酵液中溶解氧增多D.需向發酵液中連續補充空氣并不斷地攪拌答案:ACD5.(不定項選擇題)下列關于青霉素生產的敘述,正確的是()A.采用先用紫外線、激光、化學誘變劑處理青霉菌再篩選的方法可選育高產菌種B.青霉素是青霉菌生長過程中產生的抑制細菌生長的代謝物C.發酵罐接種后必須進行滅菌處理D.在青霉菌的生長達到穩定時,活菌數不再增加,青霉菌產量下降答案:AB解析:發酵罐應該在接種前滅菌,接種后滅菌會把接種的菌株殺死。青霉菌生長達到穩定時,活菌數不再增加,抗生素等代謝物逐漸增多,這時若適當補充營養物質,可以提高代謝物的產量。6.傳說中,醋最早是由“酒圣”杜康之子發明的。杜康的兒子墨塔在一次釀酒時發酵過頭,直至第21天開缸時,發現酒液已變酸但香氣撲鼻,且酸甜可口,于是墨塔便把“廿一日”加一“酉”字,給這種酸水起名為“醋”。下列敘述錯誤的是()A.酒發酵初期通入氧氣的目的是促進酵母菌進行有氧呼吸,使其大量增殖B.酒精是在酵母菌細胞的線粒體中產生的,可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測C.墨塔釀酒反成醋的原因可能是發酵裝置密封不嚴或發酵裝置沒有清洗干凈D.釀酒時糖類未耗盡,酵母菌的發酵也會停止原因可能是pH降低和酒精含量增多答案:B解析:酵母菌是兼性厭氧微生物,所以發酵初期通入氧氣的目的是促進酵母菌進行有氧呼吸,大量增殖,A項正確。酒精是酵母菌無氧呼吸的產物,在酵母菌細胞的細胞質基質中產生,可以用酸性重鉻酸鉀溶液檢測酒精的產生,B項錯誤。酒變酸是醋酸菌發酵的結果,墨塔釀酒反成醋的原因可能是發酵裝置密封不嚴,發酵裝置沒有清洗干凈,導致醋酸菌混入發酵液中,C項正確。在釀酒的過程中,糖類即使未耗盡,酵母菌的發酵過程也會停止,原因可能是pH降低和酒精含量增多,對發酵起抑制作用,D項正確。7.(1)人們不會在熱泉中發現活著的嗜冷海藻,但可以在冷水環境中分離出嗜熱微生物。請根據酶的特性分析產生這種現象的原因。(2)淀粉酶可以通過微生物發酵生產。為了提高酶的產量請設計一個實驗,利用誘變育種方法,獲得產生淀粉酶較多的菌株。①寫出主要實驗步驟。②根據誘發突變率低和誘發突變具有不定向性的特點預期實驗結果。(提示:生產菌株在含有淀粉的固體培養基上,隨著其生長可釋放淀粉酶分解培養基中的淀粉,在菌落周圍形成透明圈)答案:(1)嗜冷海藻體內的酶在高溫環境中,因分子結構被破壞而失去活性,海藻很快死亡。而嗜熱微生物體內的酶在低溫環境中,只是活性降低,但結構沒有被破壞,溫度合適時又可以恢復活性。(2)第一步,將培養好的生產菌株分為兩組,一組用一定劑量的誘變劑處理,另一組不處理作對照。第二步,制備含淀粉的固體培養基。第三步,把誘變組的大量菌株接種于多個含淀粉的固體培養基上,同時接種對照組,相同條件下培養。第四步,比較兩組菌株菌落周圍透明圈的大小,選出透明圈變大的菌株。A.由于誘發突變率低,誘變組中絕大多數菌落周圍的透明圈大小與對照組相同。B.由于誘發突變的不定向性,誘變組中極少數菌落周圍的透明圈與對照組相比變大或變小。8.下圖表示制作啤酒的過程,請據圖回答下列問題。(1)把原料放進沸水中是為了。

(2)為什么要在混合物冷卻后才將酵母菌加進去?(3)請寫出酵母菌所進行的生理