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1.1 传统发酵技术的应用（同步练习）一、选择题1.制作果酒、果醋和泡菜的共同点是()A．菌种均为异养原核生物B．均将原料灭菌后再发酵C．均在无氧环境下发酵D．发酵液最终均呈现酸性2.下列关于乳酸菌的叙述，错误的是()A．乳酸菌的种类很多，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌B．乳酸菌在自然界中分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内均有分布C．乳酸菌是兼性厌氧型微生物D．乳酸菌可将葡萄糖分解为乳酸3.下列关于果醋制作的叙述，错误的是()A．从细胞结构看，醋酸菌是单细胞原核生物B．醋酸菌的细胞呼吸方式为有氧呼吸，场所主要是线粒体C．醋酸菌的遗传物质是DNAD．当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸4.在实验室中可利用酵母菌发酵的方式制作葡萄酒，下列说法正确的是()A．葡萄糖在酵母菌细胞的线粒体内被分解B．制作葡萄酒时酵母菌先在有氧条件下大量增殖C．制作过程中酵母菌始终处于碱性环境D．酵母菌的发酵产物不会抑制自身的代谢活动5.制作泡菜时，下列操作不会导致杂菌污染的是()A．坛盖边沿的水槽注满水，并且经常补充水槽中的水B．腌制时温度过高，食盐量不足C．腌制的时间过短D．盐水不经煮沸，直接入坛6.下列有关果酒和果醋制作的叙述，正确的是()A．发酵过程中有关反应主要发生在细胞外B．发酵过程中为防止被污染，需要严格灭菌C．将葡萄汁制成果酒和果醋后，有机物总量减少而种类增加D．制成果酒后再制果醋，只需向装置中通入无菌空气7.某种果酒的发酵装置如图所示。
下列叙述错误的是()A．发酵过程中酒精的产生速率先逐渐加快，后逐渐减慢B．集气管中的气体是酵母菌无氧呼吸产生的CO2C．适当加入人工培养的酵母菌能更好地抑制杂菌繁殖D．若发酵液表面出现菌膜，最可能原因是发酵瓶漏气8.果酒和果醋制作过程中，发酵条件的控制至关重要，下列叙述正确的是()A．葡萄汁要装满发酵瓶，造成无氧环境，有利于发酵B．葡萄酒发酵过程中，每隔12 h左右打开瓶盖一次，放出CO2C．在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，有利于醋酸菌的代谢D．果酒发酵过程中温度控制在30 ℃，果醋发酵过程中温度控制在20 ℃9.如图所示装置可用于生物技术实践的相关实验，下列有关叙述错误的是()A．装置乙既可用于果酒的制作，又可用于果醋的制作B．利用装置甲制作果酒时，瓶中的果汁不能装满，要留大约1/3的空间C．用装置乙制作果酒时温度应控制在30 ℃左右，制作果醋时应适当降温D．装置乙的充气口在制作果酒时要先打开后关闭，在制作果醋时要通入无菌空气10.图1至图3分别表示泡菜制作中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化。
简答题1、请简述发酵工程发展史上的四个转折点。
答：第一个转折点：非食品工业；第二个转折点：青霉素→抗菌素发酵工业；第三个转折点：切断支路代谢:酶的活力调控,酶的合成调控(反馈控制和反馈阻遏),解除菌体自身的反馈调节, 突变株的应用,前体、终产物、副产物等；近代转折点：基因、动物、海洋2、请简述20世纪70年代现代生物技术取得的标志性进展有哪些？答：细胞融合技术、基因操作技术等生物技术发展，打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用的微生物；基因组与基因组功能；细胞大规模培养──微生物、动植物细胞、藻类细胞等。
3、请简述工业化生产对菌种的要求有哪些？答：能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物；有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强；遗传性能要相对稳定；不易感染它种微生物或噬菌体；生产菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）；生产特性要符合工艺要求。
4、请简述菌种选育与分子改造的目的与方法。
答：目的：防止菌种退化；解决生产实际问题；提高生产能力；提高产品质量；开发新产品。
方法：基因突变：自然选育、诱变育种；基因重组：杂交、原生质体融合、基因工程；基因的直接进化：点突变、易错PCR、同序法DNA Shuffling 等.5、请简述工业生产对发酵培养基的要求。
答：1.培养基能够满足产物最经济的合成。
2.发酵后所形成的副产物尽可能的少。
3.培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应。
4. 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。
6、请解释在发酵培养基中添加产物促进剂为什么能够提高产量？答：促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方面的。
有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产；也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用；有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。
人教生物学选择性必修3单元检测卷一发酵工程(本试卷满分：100分)一、选择题(本题共16小题，共40分。
第1～12小题，每小题2分；第13～16小题，每小题4分。
每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。
) 1．果酒、果醋、泡菜的制作都离不开微生物的发酵作用，下列叙述正确的是() A．制作果酒时，自始至终都要保持无氧状态，这样才能提高产量B．果醋发酵时，要保持充足的氧气C．参与泡菜制作的微生物不能用于生产酸奶D．泡菜发酵过程中，在泡菜坛盖边沿的水槽中一次性注满水即可2．下列有关果醋制作原理的说法，错误的是()A．果醋制作利用的是醋酸菌，它是一种能进行有氧呼吸的原核生物B．当糖源不足时，醋酸菌先将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸C．当氧气和糖源充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸D．实验表明，醋酸菌对氧气的含量不是很敏感，可以短时间内中断通气3．下列有关微生物培养基种类及配制原则的表述，正确的是()A．任何培养基都必须含有碳源、氮源、水、无机盐及生长因子B．液体培养基可用于观察菌落，固体培养基可用于工业生产C．微生物的生长除受营养因素影响外，还受到pH、O2、渗透压等的影响D．培养霉菌时需将培养基pH调到中性或微碱性4．下列关于消毒和灭菌的说法，错误的是()A．人们常用化学药剂对水源和双手进行消毒B．接种室和超净工作台可用紫外线进行消毒C．培养基转移到锥形瓶后可以采用干热灭菌D．接种环可在火焰充分燃烧层进行灼烧灭菌5．下列关于微生物实验室培养的叙述，错误的是()A．培养乳酸菌时需要提供无氧的条件B．平板划线法是在培养基上连续划线以纯化菌种的接种方法C．培养硝化细菌时可不用在培养基中加有机碳源D．分离分解尿素的细菌时，尿素是培养基中唯一的氮源和碳源6．想要对土壤中分解尿素的细菌进行分离与计数，下列操作需要在酒精灯火焰旁进行的有()①土壤取样②称取土壤③稀释土壤溶液④涂布平板⑤微生物的培养A．①②③④⑤B．②③④⑤C．③④⑤D．②③④7．人体皮肤表面存在着多种微生物，某同学拟从中分离出葡萄球菌。
专题32 发酵工程1．（2022·湖北·高考真题）关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是（）A．在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气B．白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程C．葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体D．生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌【答案】C【解析】A、酒精发酵利用的是酵母菌，发酵初期在有氧条件下该菌大量增殖，发酵后期无氧条件下进行酒精发酵，A正确；B、白酒、啤酒和果酒酿制的过程中酒精发酵利用的都是酵母菌，发酵初期在有氧条件下该菌大量增殖，B 正确；C、酒精发酵是无氧呼吸过程，无氧呼吸的场所在细胞质基质，C错误；D、白酒、啤酒和果酒酿制的过程中酒精发酵利用的都是酵母菌，但是不同的品种利用的发酵的原料不同，D正确。
故答案为：C。
2．（2022·湖北·高考真题）灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。
下列叙述正确的是（）A．动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行B．微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染C．为防止蛋白质变性，不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌D．可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌【答案】D【解析】A、动、植物细胞DNA的提取过程不需要在无菌环境，A错误；B、动物细胞培养基中需要无菌无毒的环境，添加一定量的抗生素，微生物的培养不能加入抗生素，抗生素抑制细菌生长，B错误；C、培养基一般用湿热灭菌法进行灭菌，以防止杂菌污染，C错误；D、湿热灭菌法和干热灭菌法都可用来对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌，D正确。
故答案为：D。
3．（2022·湖北·高考真题）废水、废料经加工可变废为宝。
某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。
下列叙述正确的是（）A．该生产过程中，一定有气体生成B．微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料C．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质D．沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理【答案】A【解析】A、由图可知，该生产过程中利用酿酒酵母进行发酵，酵母菌呼吸作用会产生二氧化碳，故该生产过程中，一定有气体生成，A正确；B、由图可知，微生物生长所需的碳源主要来源于果糖生产废水，糖类是主要的能源物质，B错误；C、由图可知，该生产过程中需要连续搅拌反应器，该操作的作用除了可以增加微生物与营养物质的接触面积，也可增大溶解氧含量，故该生产工艺利用微生物有氧发酵技术生产蛋白质，C错误；D、酿酒酵母发酵过程中产生的酒精，pH和氧气条件，会抑制厌氧微生物的生存，因此沼气池废料无需灭菌，D错误。
1．名词解释发酵工程:利用微生物特定性状和功能，通过现代化工程技术生产有用物质或直接应用于工业化生产的技术体系，是将传统发酵于现代的DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等新技术集合并发展起来的发酵技术。
种子扩大培养:指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质量的纯种过程。
这些纯种培养物称为种子。
同步培养：指使细胞的分裂周期为同步的培养方法。
同步化方法的原理是在使所有细胞都处于大体相同的分裂周期的处理后，才使增殖同时开始进行。
摄氧率：摄氧率即单位体积培养液每小时消耗的氧量基因重组：是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合，形成新DNA分子的过程基因的直接进化：在分子水平上，对目标基因直接处理，然后通过高通量的筛选方法，提高目标蛋白的性能。
絮凝:在某些高分子絮凝剂的作用下，溶液中的较小胶粒聚合形成较大絮凝团的过程。
分批发酵:在发酵中，营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气进入和尾气排出外，与外部没有物料交换。
补料发酵:又称半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统不加一定物料的培养技术。
搅拌热：在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生可观的热量。
搅拌热与搅拌轴功率有关。
分批培养：简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。
整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。
2．简答题1.工业化菌种要求A能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物B有关合成产物的途径尽可能地简单，或者说菌种改造的可操作性要强C. 遗传性能要相对稳定D. 不易感染它种微生物或噬菌体E. 产生菌及其产物的毒性必须考虑（在分类学上最好与致病菌无关）F. 生产特性要符合工艺要求2.什么是半连续培养？优缺点答：在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液（带放）称为半连续培养。
第一篇微生物工业菌种与培养基四、名词解释1.培养基:人工配置的供微生物或动植物细胞生长繁殖，代谢和合成人们所需的营养物质和原料。
2.生理酸性物质：经微生物代谢后能形成酸性物质的无机氮源。
3.次级代谢产物：由微生物产生的，与微生物生长繁殖无关的一类物质。
五、问答题1.什么是前体？前体添加的方式？6.依据不同的分类方法，培养基有哪几种类型？7、淀粉酶可以通过微生物发酵生产，为了提高酶的产量，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株，（1）写出主要实验步骤。
（2）根据诱发突变率和诱变不定向性的特点预期实验结果。
答案：（1）主要实验步骤：将培养好的菌株分两组，一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理作对照。
配制含淀粉的培养基。
把诱变组的菌株接种于多个含淀粉的培养基上，同时接种对照组，相同条件培养。
比较两种菌株菌落大小，选出透明大的菌株。
预期实习结果：由于诱变率低，诱变组中大多数菌落周围的透明圈大小与对照组相同。
由于诱变不定向性，诱变组中极少数菌落透明圈与对照组相比变大或变小。
第二篇发酵设备三.填空题1.常用的需氧发酵罐有, , , 等,其中作为通用式发酵罐而占据主导地位.2.发酵罐中的搅拌器按液流形式可分为和两种,圆盘涡轮式搅拌器使用比较广泛,圆盘上的搅拌叶一般有, , 三种.3.酒精发酵罐一般为形,底盖和顶盖为碟形或锥形,国内外啤酒厂使用较多的是形发酵罐,4、下图为标准通用式发酵罐的几何尺寸比例图，其中H/D= ，d/D=W/D= , B/D= .四.名词解释机械搅拌发酵罐气升式发酵罐自吸式发酵罐五.简答题(见P85之1\4\6)1. 机械搅拌发酵罐中，搅拌器的搅拌作用是什么？2. 机械搅拌发酵罐的基本结构包括哪些部件？3. 判断下图分别为何种生物反应器？请简述其操作原理。
4、简述好氧发酵过程所需使用哪些设备?5、简述通风机械搅拌发酵罐的基本结构有哪些？第三篇发酵工艺过程的控制三、填空题1. 一条典型的生长曲线至少可分为_ _、__ __、__ _和__ ___四个生长时期。
果酒和果醋的制作学习目标⑴简述制作果酒、果醋的原理⑵说出制作果酒、果醋的相关微生物及其代谢特点⑶尝试利用简单装置制作果酒、果醋课前导学（一）果酒制作的原理：1．原理：菌种为 ，属于 核生物，新陈代谢类型 ，有氧时，呼吸的反应式为：；无氧时呼吸的反应式为： 。
即____ ____发酵。
2．菌种来源：⎩⎨⎧。
：。
：菌菌种分离获得得纯净的酵母人工培养型酵母菌附着于葡萄皮上的野生自然发酵 3．条件：酒精发酵一般控制在。
4．红色葡萄果酒的颜色成因：在酒精发酵过程中，随着酒精度数的提高，红色葡萄细胞的原生质层失去选择透过性，原来__________内的色素进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。
（二）果醋制作的原理：1．原理：菌种为______________，属于________核生物，新陈代谢类型为___ ______。
醋酸生成反应式是______。
2．菌种来源：到___________.或______________购买。
3．发酵条件：最适合生长温度为__________，需要充足的______________。
当氧气和糖源充足时醋酸菌将糖分解成____________；当糖源不足时醋酸菌将___________变为____________再变为醋酸。
另，要根据原料不同，加入不同菌种。
例如，以淀粉为原料时，需加入_______和________以产生_________和__________酶；以二糖和_____为原料时，需加入________。
（三）制作果酒和果醋的流程：挑选葡萄→清洗→______________→_______________→_______________ ↓ ↓果酒 果醋四）实验结果分析与评价1．果酒制作是否成功：可通过嗅觉和品尝初步鉴定，并用______________检验，这种物质在 条件下可与酒精反应呈现 。
2．果醋的制作是否成功：首先通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH 作进一步的鉴定。
