2021-2022學(xué)年新教材高中生物第一章發(fā)酵工程第三節(jié)發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產(chǎn)品課后練習(xí)含解析浙科版選擇性必修3

第三節(jié)發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產(chǎn)品必備知識基礎(chǔ)練1.“格瓦斯”是由酵母菌和乳酸菌雙菌發(fā)酵的傳統(tǒng)谷物發(fā)酵飲料,其傳統(tǒng)做法是采用俄式大面包為基質(zhì),加入菌種發(fā)酵生成微量乙醇、一定量的CO2以及豐富的有機酸等物質(zhì)。下列相關(guān)敘述正確的是()A.發(fā)酵過程需要密閉條件B.兩菌種的代謝類型相同C.CO2由兩菌種共同產(chǎn)生D.兩菌種間為互利共生關(guān)系答案A解析酵母菌厭氧呼吸產(chǎn)生乙醇和CO2,乳酸菌厭氧呼吸產(chǎn)生乳酸,故兩個發(fā)酵過程都需要密閉條件,A項正確;酵母菌的代謝類型是異養(yǎng)兼性厭氧型,乳酸菌的代謝類型是異養(yǎng)厭氧型,B項錯誤;乳酸菌厭氧呼吸不產(chǎn)生CO2,酵母菌厭氧呼吸產(chǎn)生CO2,C項錯誤;兩菌種都以俄式大面包為基質(zhì)進行發(fā)酵,兩者間為競爭關(guān)系,D項錯誤。2.下圖所示為草莓酒制作的步驟,下列分析不正確的是()挑選草莓→②→榨汁→裝瓶→⑤→發(fā)酵A.步驟②中先對草莓除去枝梗,再沖洗B.步驟⑤為加入酵母菌液C.發(fā)酵過程中,放氣量先增加后減少D.可利用酸性重鉻酸鉀溶液檢測乙醇的生成答案A解析步驟②中應(yīng)先將草莓進行沖洗,再除去枝梗,原因是除去枝梗時可能造成草莓破損,增加草莓被雜菌污染的機會,A項錯誤;步驟⑤為加入酵母菌液,B項正確;乙醇發(fā)酵過程中除了產(chǎn)生乙醇,還會產(chǎn)生CO2,隨著厭氧呼吸的進行,產(chǎn)生的CO2增加,但隨著發(fā)酵的進行,營養(yǎng)物質(zhì)逐漸減少、pH逐漸降低等,酵母菌乙醇發(fā)酵的速率減慢,產(chǎn)生的CO2也隨之減少,因此發(fā)酵過程中放氣量先增加后減少,C項正確;在酸性條件下,乙醇可用重鉻酸鉀溶液鑒定,D項正確。3.為釀制楊梅酒,小明將楊梅榨成汁后分別裝入甲、乙、丙三個發(fā)酵瓶中,如下圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是()注:各發(fā)酵瓶的左側(cè)管為充氣管,右側(cè)管為排氣管A.應(yīng)將發(fā)酵瓶放在30~35℃環(huán)境中進行發(fā)酵B.甲瓶未夾住發(fā)酵瓶的充氣管,會導(dǎo)致沒有乙醇生成C.乙瓶每隔一段時間需打開排氣管排氣,最終可以得到楊梅酒D.丙瓶中發(fā)酵液過多,會導(dǎo)致發(fā)酵液從排氣管流出答案A解析果酒發(fā)酵的最適溫度是25℃左右,A項錯誤。4.下列關(guān)于發(fā)酵工程特點的描述,錯誤的是()A.生產(chǎn)條件溫和B.原料來源豐富且價格低廉C.可同時獲得多種產(chǎn)物D.廢棄物對環(huán)境影響小且易處理答案C解析發(fā)酵工程的產(chǎn)物專一,不能同時獲得多種產(chǎn)物。5.下圖簡單示意葡萄酒的釀制過程,下列敘述錯誤的是()A.甲裝置一天攪拌2~3次主要是為了釋放產(chǎn)生的氣體B.白糖為甲裝置中酵母菌提供能源物質(zhì)C.甲裝置與乙裝置中放出的氣體主要是CO2D.夏季,打開丙裝置中的塞子,可能會有醋酸產(chǎn)生答案A解析甲裝置一天攪拌2~3次主要是為了增加溶氧量,添加白糖主要是為酵母菌提供能源物質(zhì),因此,甲裝置主要是讓酵母菌進行需氧呼吸從而大量繁殖,A項錯誤,B項正確;甲裝置中酵母菌主要進行需氧呼吸,乙裝置中酵母菌進行厭氧呼吸,兩個裝置中放出的氣體主要是CO2,C項正確;夏季,打開丙裝置中的塞子,空氣中的醋酸菌可能進入容器中,在有氧條件下,將乙醇氧化為醋酸,D項正確。6.嚴(yán)格控制發(fā)酵條件是保證發(fā)酵正常進行的關(guān)鍵,直接關(guān)系到是否能得到質(zhì)量高、產(chǎn)量多的理想產(chǎn)物,通常所指的發(fā)酵條件不包括()A.溫度控制 B.溶氧控制C.pH控制 D.酶的控制答案D解析微生物的生活需要適宜的溫度和pH,溶氧量的多少直接影響到發(fā)酵產(chǎn)物的生成,溫度、pH、溶氧都需要加以控制。酶由微生物細胞產(chǎn)生,對微生物細胞的代謝有催化作用,通常不需要加以控制。7.發(fā)酵工程由一系列工藝環(huán)節(jié)構(gòu)成,下列不屬于發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵這一環(huán)節(jié)的是()A.隨時檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等B.及時添加必需的營養(yǎng)組分C.嚴(yán)格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件D.對選育的菌種進行擴大培養(yǎng)答案D解析對選育的菌種進行擴大培養(yǎng),屬于接種前的技術(shù)環(huán)節(jié),不屬于發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵這一環(huán)節(jié)。8.用蔗糖、奶粉和經(jīng)蛋白酶水解后的玉米胚芽液,通過乳酸菌發(fā)酵可生產(chǎn)新型酸奶。下列相關(guān)敘述不正確的是()A.蔗糖消耗量與乳酸生成量呈正相關(guān)B.酸奶出現(xiàn)明顯氣泡說明有雜菌污染C.乳酸菌是異養(yǎng)厭氧菌D.只有奶粉為乳酸菌發(fā)酵提供氮源答案D解析蔗糖是乳酸菌的碳源,乳酸菌分解蔗糖產(chǎn)生乳酸,所以蔗糖消耗量與乳酸生成量呈正相關(guān),A項正確;乳酸菌在發(fā)酵時的產(chǎn)物只有乳酸,并不產(chǎn)生氣體,如果發(fā)酵時出現(xiàn)明顯的氣泡,說明有其他的微生物存在,B項正確;乳酸菌是異養(yǎng)厭氧菌,C項正確;題中所給的玉米胚芽液經(jīng)過蛋白酶水解后也可以為乳酸菌發(fā)酵提供氮源,D項錯誤。關(guān)鍵能力提升練9.利用卷心菜發(fā)酵制作泡菜過程中,乳酸菌、酵母菌細胞數(shù)量(相對值)和pH的變化如下圖所示,下列敘述錯誤的是()A.酵母菌和乳酸菌均有以核膜為界限的細胞核B.發(fā)酵初期乳酸菌具有明顯的菌種優(yōu)勢C.發(fā)酵初期pH下降主要由乳酸菌代謝引起D.發(fā)酵中期酵母菌進行厭氧呼吸答案A解析乳酸菌是原核生物,細胞內(nèi)沒有以核膜為界限的細胞核,A項錯誤;根據(jù)題圖中乳酸菌和酵母菌細胞數(shù)量的變化可知,發(fā)酵初期乳酸菌遠多于酵母菌,具有明顯的菌種優(yōu)勢,B項正確;結(jié)合題圖分析,發(fā)酵初期,乳酸菌遠多于酵母菌,其產(chǎn)生的乳酸會降低培養(yǎng)液的pH,C項正確;由于泡菜發(fā)酵過程是在無氧環(huán)境下進行的,在發(fā)酵中期,酵母菌只能進行厭氧呼吸,D項正確。10.沼氣發(fā)酵是指人畜糞便、秸稈、污水等各種有機物在密閉的沼氣池內(nèi),被種類繁多的沼氣發(fā)酵微生物分解轉(zhuǎn)化,最終產(chǎn)生沼氣的過程。下列有關(guān)敘述不正確的是()A.有足夠數(shù)量含優(yōu)良沼氣菌種的接種物有利于啟動沼氣發(fā)酵B.為防止發(fā)酵產(chǎn)熱導(dǎo)致池溫過高,應(yīng)定期打開池蓋進行散熱C.發(fā)酵原料不僅要充足,而且需要適當(dāng)搭配,保持一定的碳、氮比例D.沼氣發(fā)酵的依據(jù)主要是物質(zhì)循環(huán)與再生原理答案B解析讓優(yōu)良沼氣菌種快速成為優(yōu)勢種群,有利于沼氣發(fā)酵的啟動,A項正確;沼氣菌屬于厭氧微生物,不能通過打開池蓋進行散熱,B項錯誤;發(fā)酵原料相當(dāng)于沼氣菌的培養(yǎng)基,培養(yǎng)基的成分要搭配適當(dāng),保持一定的碳、氮比例,C項正確;沼氣是在甲烷菌的作用下,把有機物加以分解產(chǎn)生的,利用了物質(zhì)循環(huán)再生原理,實現(xiàn)了能量的多級利用,D項正確。11.某實驗室用兩種方法進行酵母菌發(fā)酵葡萄糖生產(chǎn)乙醇。甲發(fā)酵罐中保留一定量的氧氣,乙發(fā)酵罐中沒有氧氣,其余條件相同且適宜。實驗過程中,每小時測定兩發(fā)酵罐中氧氣和乙醇的量,記錄數(shù)據(jù)并繪成如下坐標(biāo)曲線圖。下列有關(guān)敘述正確的是()A.實驗結(jié)束時,消耗葡萄糖較多的是甲發(fā)酵罐B.甲、乙兩發(fā)酵罐分別在第4小時和第0小時開始進行厭氧呼吸C.甲、乙兩發(fā)酵罐實驗結(jié)果表明,酵母菌為異養(yǎng)厭氧型微生物D.該實驗證明向發(fā)酵罐中連續(xù)通入大量的氧氣可以提高乙醇的產(chǎn)量答案A解析實驗結(jié)束時,甲發(fā)酵罐的乙醇產(chǎn)量是18mol,故厭氧呼吸消耗的葡萄糖為9mol,需氧呼吸消耗的氧氣是6mol,則需氧呼吸消耗的葡萄糖是1mol,故細胞呼吸共消耗葡萄糖10mol;乙發(fā)酵罐產(chǎn)生的乙醇是15mol,厭氧呼吸消耗的葡萄糖是7.5mol,因此實驗結(jié)束時,消耗葡萄糖較多是甲發(fā)酵罐,A項正確。分析題圖可知,甲發(fā)酵罐從第2小時開始生成乙醇,因此從第2小時開始進行厭氧呼吸,B項錯誤。分析題圖可知,酵母菌既可以進行需氧呼吸也可以進行厭氧呼吸,為兼性厭氧型微生物,C項錯誤。向發(fā)酵罐中連續(xù)通入大量的氧氣會抑制酵母菌的厭氧呼吸,降低乙醇的產(chǎn)量,D項錯誤。12.目前在經(jīng)濟作物栽培中使用的赤霉素(GA3)大多是發(fā)酵工業(yè)的產(chǎn)品。為提高發(fā)酵過程中赤霉素的產(chǎn)量,有關(guān)人員對發(fā)酵工藝開展了優(yōu)化研究。請回答下列問題。(1)下表是在不同發(fā)酵溫度下,經(jīng)過190h發(fā)酵后測得的赤霉菌菌絲得率(每消耗1g還原糖所產(chǎn)菌絲干重)。溫度/℃25283032350.320.360.420.430.38上表中數(shù)據(jù)顯示,發(fā)酵溫度為時赤霉菌菌絲得率最高。

(2)圖1為不同發(fā)酵溫度條件下赤霉菌產(chǎn)赤霉素的速率(每小時、每升菌液中的合成產(chǎn)物量)。圖1圖2綜合上表中數(shù)據(jù)和圖1所示結(jié)果可知,菌絲得率和GA3合成速率的溫度不同。

(3)依據(jù)上述實驗結(jié)果,采用分階段變溫調(diào)控的發(fā)酵工藝后,與恒溫發(fā)酵相比,GA3的產(chǎn)量明顯提高。發(fā)酵過程中菌絲干重、殘?zhí)菨舛燃癎A3濃度的變化如圖2。發(fā)酵過程中殘?zhí)菨舛认陆档脑蚴恰?/p>

(4)鑒于菌絲產(chǎn)量、GA3合成速率以及維持高水平GA3產(chǎn)率的時間共同決定了GA3的最終產(chǎn)量,請綜合圖表中的信息,簡述圖2所示發(fā)酵過程前、中、后期采用3種不同溫度的設(shè)計思路:。

答案(1)32℃(2)最適(3)糖類被用于菌絲生長和各種代謝產(chǎn)物合成的碳源及能量供給(4)由于菌絲得率和GA3合成速率的最適溫度不同,而菌絲總量、GA3合成速率以及維持高水平GA3產(chǎn)率的時間共同影響GA3的最終產(chǎn)量。所以,在發(fā)酵過程的前期,采用32℃適合菌絲快速生長,以便產(chǎn)生更多的菌絲,在中期采用30℃有利于快速提高GA3的合成速率,而后期采用28℃則有利于延長赤霉菌高水平合成GA3的時間。解析(1)由表格中數(shù)據(jù)可知,32℃時赤霉菌菌絲得率最高。(2)由圖1可知,溫度為30℃、發(fā)酵時間為70h左右的時候赤霉菌產(chǎn)赤霉素(GA3)的速率最高,而赤霉菌菌絲得率最高時的溫度是32℃,所以菌絲得率和GA