資源簡介

1.3 發酵工程及其應用學案
【預習新知】
（一）發酵工程的基本環節
1.發酵工程一般包括 ， ， ，
， 等方面。
(1)配制培養基：結合 特點配制培養基
(2) ：避免因雜菌污染而影響產品品質和產量
(3)選育菌種：菌種的三個來源: ， ，
(4) ：快速增加菌種數量
(5) ：避免因雜菌污染而影響產品品質和產量
(6)發酵罐內發酵：
a.監測并控制溫度、pH、 、罐壓等發酵條件使發酵全過程處于最佳狀態
b.隨時檢測培養液中 、 等,以了解發酵進程,還要及時添加必需的營養組分等。
(7)分離、提純產物：
a.若發酵產品是微生物細胞本身,可在發酵結束之后采用 、 等方法將菌體分離、干燥
b.若發酵產品是代謝物,可根據產物的性質采取適當的提取、分離和純化措施來獲得產品
2.發酵罐
(1)溫度、pH、溶解氧是影響代謝途徑的重要因素。應根據代謝途徑控制發酵條件，如谷氨酸發酵過程需要 供應，在 性條件下會積累谷氨酸；在 性條件下則容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺。
(2)傳統發酵技術得到的產品一般不進行分離、提純，而發酵工程得到的產品需根據發酵產品類型進行分離、提純。
(3)發酵生產排出的氣體和廢棄物 （能不能）直接排放到外界環境中?！?br/>(4)培養基和發酵設備都必須經過嚴格的 。
(5) 的控制直接影響發酵產品的質和量。
(6)發酵工程可大批量生產發酵產品，降低相應的生產成本和使用成本?！?br/>（二）發酵工程的應用
1．發酵工程的特點
(1)條件：生產條件________。
(2)原料：來源________且價格低廉。
(3)產物：________。
(4)廢棄物________________和容易處理。
2．在食品工業上的應用
(1)生產傳統的發酵產品，如________________。
(2)生產各種各樣的食品添加劑，如通過________發酵制得的檸檬酸，由________________發酵生產味精。
(3)生產酶制劑，如α淀粉酶、β淀粉酶、脂肪酶等。
3．在醫藥工業上的應用
________工程、________工程等的廣泛應用給發酵工程制藥領域的發展注入了強勁動力。
4．在農牧業上的應用
(1)生產微生物肥料。微生物肥料利用了微生物在代謝過程中產生的________、________________等來增進土壤肥力，改良土壤結構，促進植株生長，常見的有________、________等。
(2)生產微生物農藥。微生物農藥是利用________或________來防治病蟲害的。微生物農藥作為________的重要手段，將在農業的____________方面發揮越來越重要的作用。
(3)生產微生物飼料。微生物含有豐富的________。以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業的廢液等為原料，通過發酵獲得了大量的________，即單細胞蛋白，用單細胞蛋白制成的微生物飼料，能使家畜、家禽增重快，產奶或產蛋量顯著提高。
5．在其他方面的應用
發酵工程正滲透到幾乎所有的工農業領域，在助力解決________________________和________等方面的重大問題上，作出了越來越大的貢獻。
【鞏固訓練】
1.下列關于發酵工程的敘述錯誤的是( )
A.發酵工程的中心環節是發酵罐內發酵
B.發酵過程中應對發酵條件進行控制
C.發酵工程的原料來源豐富、價格低廉，產物專一，在許多領域得到了廣泛應用
D.發酵工程大多使用單一菌種進行發酵，所以生產過程不需要進行無菌操作
2.利用傳統的純糧固態發酵工藝生產高品質白酒過程中有多種微生物參與：將谷物中的大分子物質分解為小分子糖類等物質的a類菌種、將糖類發酵產生酒精的b類菌種、將酒精轉化為醋酸的c類菌種、將酒精和酸性物質等轉化為有香味酯的d類菌種。下列說法正確的是( )
A.可以使用以纖維素為唯一碳源的培養基來篩選a類菌種
B.產酒過程中需經常攪拌原料以增加b類菌種發酵所需氧氣
C.控制溫度在18-25℃有利于抑制c類菌種的生長而增加產酒量
D.不同白酒的品質差異只取決于d類菌種
3.發酵食品是中國傳統食品中一個重要的類別，承載了中華民族悠久的歷史和豐富的文化內涵。下列有關發酵的說法正確的是( )
A.用于制作泡菜的微生物與用于制作果酒的微生物具有一樣的細胞結構
B.制作果酒和果醋所需要的條件不同點是前者無需通氣，后者需要通氣，其他條件相同
C.傳統發酵產品的風味與微生物的種類、代謝特點及種間關系有關
D.自制酸奶所用原料和器具都需嚴格滅菌，且發酵全過程都需在無菌環境中進行
4.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相關表述錯誤的是( )
A. 發酵條件變化不會影響微生物的代謝途徑
B. 發酵工程與傳統發酵技術的基本環節有差異
C. 發酵工程可應用于食品工業和醫藥工業等
D. 通過發酵工程可以獲得大量的單細胞蛋白
5.關于傳統發酵技術的應用，下列敘述錯誤的是( )
A.醋酸菌在無氧條件下利用乙醇產生醋酸
B.酵母菌在無氧條件下利用葡萄糖產生酒精
C.泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸發酵
D.腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶
6.下列關于微生物純培養與發酵工程的說法正確的是( )
A.微生物的純培養物就是不含有代謝廢物的微生物培養物
B.平板劃線法既可以用于微生物的純培養，又可用于微生物計數
C.利用酵母菌發酵產生的單細胞蛋白屬于分泌蛋白，可制成微生物飼料
D.在農牧業中，利用發酵工程生產的微生物肥料一般是微生物的代謝產物
7.自古以來，傳統發酵的食品一直都是人們舌尖上的美食。下列關于傳統發酵技術的描述錯誤的是( )
A. 傳統發酵技術所用的菌種一般是原材料中天然存在的微生物
B. 傳統發酵以單一菌種的固體發酵或半固體發酵為主
C. 傳統發酵技術產物的品質可能低于工業化發酵產品的
D. 傳統發酵技術實質上是微生物將大分子有機物分解為小分子物質
8.下列關于傳統發酵技術應用的敘述，正確的是( )
A.釀制葡萄酒時對葡萄的處理是先清洗葡萄再去除枝梗
B.變酸的酒表面有白膜出現，是醋酸菌有絲分裂形成的
C.腐乳制作過程利用的是毛霉產生的淀粉酶和脂肪酶
D.制作果醋、泡菜、果酒的過程中發酵液pH不變
9.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。下列相關表述正確的是( )
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，發酵條件變化會影響微生物的生長繁殖，但不會影響微生物的代謝途徑
D. 通過發酵工程可以從微生物細胞中提取單細胞蛋白
10.發酵工程有著多項優點，廣泛應用于許多領域，下列有關說法錯誤的是( )
A.進行發酵工程生產時排出的廢棄物，對環境無害
B.在農牧業上利用發酵工程可生產出微生物肥料、飼料和農藥
C.在醫藥工業上利用發酵工程不僅能提高藥物產量，還能降低成本
D.在食品工業上利用發酵工程既能生產傳統發酵產品，也能生產食品添加劑
參考答案
1.答案：D
解析：A、發酵工程的中心環節是發酵罐內發酵，A正確;
B、發酵過程中應對發酵條件進行控制，使發酵過程處于最佳狀態，B正確;
C、發酵工程的原料來源豐富、價格低廉，產物專一,廢棄物對環境污染小，在食品工業、醫藥工業和農牧業等許多領域得到了廣泛應用，C正確;
D、發酵工程大多使用單一菌種進行發酵，但是生產過程也需要進行無菌操作，D錯誤；
故選D。
2.答案：C
解析：A、a類菌種可將谷物中的大分子物質分解為小分子糖，并以此作為碳源，故可以使用以谷物為唯一碳源的培養基來篩選a類菌種，A錯誤；B、b類菌種在無氧條件下能進行酒精發酵產生酒精，該過程應營造無菌環境，B錯誤；C、C類菌種主要是醋酸菌，醋酸菌發酵適宜的溫度是30~35℃，而b類菌種酒精發酵所需的適宜溫度低于該溫度，故控制溫度低于30~35℃利于減少c類菌種的生長而增加產酒，C正確；D、由題可知，白酒過程中有多種微生物參與：將谷物中的大分子物質分解為小分子糖等物質的a類菌種、將糖類發酵產生酒精的b類菌種、將酒精轉化為醋酸的c類菌種、將酒精和酸性物質等轉化為有香味酯的d類菌種，因此不同白酒的品種取決于4類菌種，D錯誤。
故選：C。
3.答案：C
解析：A、用于制作泡菜的微生物是乳酸菌，為原核生物，制作果酒的微生物是酵母菌，為真核生物，它們的細胞結構不同，A錯誤；B、制作果酒和果醋所需要的條件不同點除了氧氣不同外，溫度條件也不同，釀酒酵母的最適生長溫度為28℃，多數醋酸菌的最適生長溫度為30～35℃，B錯誤；C、微生物的種類、代謝特點及種間關系都會影響發酵產品中物質的種類和含量，因而均與傳統發酵產品的風味有關，C正確；D、自制酸奶利用的是乳酸菌，乳酸菌是厭氧菌，發酵所用原料和器具不需嚴格滅菌，只需經過消毒即可，但發酵全過程需要保證無菌環境，發酵過程中產生的酸性環境可抑制雜菌的生長，D錯誤。
4.答案： A
解析：發酵條件如溫度、氧氣等變化，會影響微生物的代謝途徑,A 項錯誤。
5.答案：A
解析：醋酸菌是好氧菌,利用乙醇生產醋酸需在有氧條件下,故A選項錯誤;酵母菌無氧呼吸能產生酒精,因此酵母菌利用葡萄糖汁產生酒精需要在無氧條件下,故B選項正確;泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸發酵,故C選項正確;腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶,故D選項正確。
6.答案：D
解析：A、由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養物，而不是不含有代謝廢物，A錯誤；B、平板劃線法既可以用于微生物的純培養，但不能用于微生物計數，B錯誤；C、單細胞蛋白是指利用發酵工程獲得的大量的微生物菌體，而并非微生物的代謝產物，C錯誤；D、在農牧業中，利用發酵工程生產的微生物肥料一般是微生物的代謝產物，D正確。
7.答案：B
解析：A、傳統發酵技術是指直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發酵保存下來的發酵物中的微生物進行發酵、制作食品的技術，A正確； B、傳統發酵以混合菌種的固體發酵和半固體發酵為主，通常是家庭作坊式的，B錯誤； C、通過人工接種菌種會使發酵產品的質量提高，因此通過傳統發酵技術與發酵工程生產相同的傳統發酵產品（如啤酒等），后者的品質更優，C正確；D、傳統發酵技術是微生物在酶的作用下將大分子有機物分解為小分子物質，D正確。
故選B。
8.答案：A
解析：A、在榨汁前對葡萄的處理是先清洗葡萄再去除枝梗，這樣能夠防止去除枝梗時露出的果肉不被雜菌污染，A正確。
9.答案：B
解析：A、發酵工程與傳統發酵技術都需要利用微生物來進行發酵，A錯誤；
B、由分析可知，發酵工程的產品主要包括微生物的代謝物、酶及菌體本身，B正確；
C、在發酵工程的發酵環節中，發酵條件不僅影響微生物的生長繁殖，也會通過影響酶的活性影響微生物的代謝途徑，C錯誤；
D、單細胞蛋白是指利用發酵工程獲得的大量的微生物菌體，D錯誤。
故選B。
10.答案：A
解析：A、進行發酵工程生產時，排出的廢棄物中可能含有危害環境的物質，A錯誤；
B、在農牧業上利用發酵工程可生產出微生物肥料、飼料和農藥，如利用微生物發酵工程方法制造出的真菌蛋白，常作為家畜（如豬）的飼料添加劑，豬食用這些蛋白添加劑可加速育肥，B正確；
C、發酵工程在醫藥工業上利用發酵工程不僅能提高藥物產量，還能降低成本，如利用工程菌發酵生產生長激素釋放抑制激素，通過誘變的青霉菌發酵生產青霉素等，C正確；
D、在食品工業上利用發酵工程既能生產傳統發酵產品，也能生產食品添加劑，如利用霉菌發酵生產醬油、利用釀酒酵母生產各種酒類利用黑曲霉發酵生產檸檬酸、利用谷氨酸棒狀桿菌發酵生產谷氨酸等，D正確。
故選A。

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