資源簡介

第10單元　生物技術(shù)與工程
第2課　傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)酵工程
[復(fù)習目標]　1.運用結(jié)構(gòu)與功能觀分析和解釋發(fā)酵工程相關(guān)技術(shù)的基本原理。(生命觀念)　2.運用歸納法比較果酒、果醋和泡菜的制作原理和過程。(科學思維)　3.針對人類生產(chǎn)和生活的需求，嘗試設(shè)計實驗解決現(xiàn)實生活問題。(科學探究)　4.關(guān)注食品安全，倡導(dǎo)健康的生活方式。(社會責任)
考點一　傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用
1．發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)
(1)發(fā)酵的概念：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(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。
(2)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)
2．腐乳制作
(1)豆腐中的蛋白質(zhì)被微生物分解成小分子的肽和氨基酸。
(2)參與的微生物：如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。
3．泡菜的制作
(1)菌種來源：附著在植物體表面的乳酸菌。
(2)發(fā)酵原理：在無氧條件下，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸。
反應(yīng)式：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量。
(3)制作流程
[教材深挖]
(選擇性必修3 P6拓展)用鹽過多時，制作的泡菜會“咸而不酸”，原因是什么？
提示：鹽過多，抑制了乳酸菌發(fā)酵。
4．果酒和果醋的制作
(1)果酒制作
①菌種來源：新鮮水果果皮表面附著的酵母菌。
②發(fā)酵原理
a．在有氧條件下：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。
b．在無氧條件下：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量。
③發(fā)酵條件
發(fā)酵條件 溫度 一般控制在18～30 ℃
時間 10～12 d
氧氣 初期需氧，后期不需氧
(2)果醋制作
①菌種來源：空氣中的野生型醋酸菌或購買的醋酸菌菌種或從食醋中分離的醋酸菌。
②發(fā)酵原理
a．氧氣、糖源都充足時：C6H12O6＋2O22CH3COOH(乙酸)＋2CO2＋2H2O＋能量。
b．缺少糖源時：C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量。
③發(fā)酵條件
發(fā)酵條件 溫度 30～35 ℃
時間 7～8 d
氧氣 始終需要氧
(3)果酒、果醋制作流程
[教材深挖]
(選擇性必修3 P7探究·實踐)果酒制作時，發(fā)酵瓶裝入葡萄汁后留有1/3空間的目的是什么？
提示：先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡氧氣后再進行酒精發(fā)酵；其次，防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液的溢出。
[易錯辨析]
1．傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主，通常是家庭式或作坊式的。(√)
2．乳酸菌是在有氧條件下能將葡萄糖分解成乳酸的一類細菌的總稱。(×)
3．酵母菌是厭氧微生物，在無氧條件下能進行酒精發(fā)酵。(×)
4．膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，但如果人體攝入過量，會發(fā)生中毒，甚至死亡。(√)
1．泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化
發(fā)酵時期 乳酸菌 乳酸 亞硝酸鹽
發(fā)酵初期 少(有O2，乳酸菌活動受抑制) 少 增加(硝酸鹽還原菌的作用)
發(fā)酵中期 最多(乳酸抑制其他菌活動) 積累、增多，pH下降 下降(硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解)
發(fā)酵后期 減少(乳酸繼續(xù)積累，pH繼續(xù)下降，抑制其活動) 繼續(xù)增多，pH繼續(xù)下降 下降至相對穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)
變化曲線
注意 亞硝酸鹽是硝酸鹽還原菌促進硝酸鹽還原形成的，而不是硝化細菌氧化氨形成的
2.果酒制作中發(fā)酵裝置及各部件的作用
3．發(fā)酵過程中關(guān)注“兩個變化”
(1)果酒發(fā)酵過程中酵母菌數(shù)量和酒精含量的變化
①菌體數(shù)量的變化：發(fā)酵初期，酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖。發(fā)酵中期形成無氧環(huán)境，酵母菌數(shù)量增加緩慢，最后達到穩(wěn)定。發(fā)酵后期由于酒精含量較高，可能會導(dǎo)致酵母菌大量死亡。
②酒精含量的變化：發(fā)酵初期，酵母菌進行有氧呼吸，酒精含量很低。發(fā)酵中期，酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生大量酒精，酒精含量增加。發(fā)酵后期，由于酒精含量升高，大量酵母菌死亡，酒精含量幾乎不再增加。
(2)果酒、果醋制作過程中pH的變化
①果酒發(fā)酵時產(chǎn)生的部分CO2會溶于發(fā)酵液，使發(fā)酵液pH下降，最后趨于穩(wěn)定。
②果醋發(fā)酵時產(chǎn)生的乙酸溶于發(fā)酵液，使發(fā)酵液pH下降，最后趨于穩(wěn)定。
命題點1　圍繞發(fā)酵及傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)考查生命觀念及科學探究
1．下列有關(guān)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的敘述，不正確的是(　　)
A．傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵和半固體發(fā)酵為主
B．在制作腐乳的過程中，多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵，其中起主要作用的是毛霉
C．腐乳味道鮮美的原因在于大分子蛋白質(zhì)被分解成了小分子的肽和氨基酸
D．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)都是直接利用天然原料中的微生物
解析：選D。傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)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(fā)酵保存下來的發(fā)酵物中的微生物進行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)，D錯誤。
2．(2022·濟寧市一模)腐乳是我國傳統(tǒng)發(fā)酵食品，具有很高的營養(yǎng)價值。某科研機構(gòu)研究了腐乳生產(chǎn)過程中不同濃度的食鹽對腐乳中氨基酸含量的影響。下列敘述正確的是(　　)
A．腐乳生產(chǎn)過程中發(fā)揮主要作用的微生物是酵母菌
B．時間和食鹽濃度均可影響腐乳中氨基酸的含量
C．經(jīng)過發(fā)酵，豆腐中的蛋白質(zhì)全部分解為氨基酸
D．食鹽濃度越高，對微生物抑制作用越強，對制作腐乳越有利
解析：選B。生產(chǎn)腐乳發(fā)揮主要作用的微生物是毛霉，A錯誤。本實驗的自變量是時間和食鹽濃度，從圖中可以看到，在同一時間的不同食鹽濃度，氨基酸含量不同；在同一食鹽濃度的不同時間，氨基酸含量也不同，所以時間和食鹽濃度均可影響腐乳中氨基酸的含量，B正確。經(jīng)過發(fā)酵，豆腐中的蛋白質(zhì)被分解為小分子肽和氨基酸，C錯誤。高濃度食鹽能抑制微生物生長，同樣會影響腐乳的口感，D錯誤。
命題點2　圍繞泡菜的制作考查科學探究
3．(2021·浙江1月選考)用白蘿卜制作泡菜的過程中，采用適當方法可縮短腌制時間。下列方法中錯誤的是(　　)
A．將白蘿卜切成小塊
B．向容器中通入無菌空氣
C．添加已經(jīng)腌制過的泡菜汁
D．用沸水短時處理白蘿卜塊
解析：選B。將白蘿卜切成小塊可以擴大白蘿卜與腌料的接觸面積，縮短腌制時間，A正確；泡菜制作所需菌種為乳酸菌，制作過程中應(yīng)保持無氧環(huán)境，向容器中通入無菌空氣不利于腌制，B錯誤；泡菜汁中含有一定量的發(fā)酵菌種，所以在腌制過程中，加入一些已經(jīng)腌制過的泡菜汁可縮短腌制時間，C正確；用沸水短時處理白蘿卜塊，可抑制某些微生物的繁殖，提高泡菜品質(zhì)，也可縮短腌制時間，D正確。
4．(2022·棗莊市二模)泡菜古稱葅，是為了利于長時間存放而經(jīng)過發(fā)酵的蔬菜，古法制作用瓷壇密封，安全衛(wèi)生。泡菜制作時使用5%～20%的鹽水，只要乳酸含量達到一定的濃度，并使產(chǎn)品隔絕空氣，就可以達到久貯的目的。下列敘述正確的是(　　)
A．乳酸菌不具有耐鹽特性，制作泡菜時盡量少放食鹽
B．泡菜壇使用前需要清洗干凈，并用70%酒精進行滅菌處理
C．正常乳酸發(fā)酵時，會有部分醋酸菌繁殖，以致發(fā)酵液pH下降
D．乳酸菌是一種原核生物，可以將糖類氧化成乳酸，無氣體產(chǎn)生
解析：選D。泡菜制作時食鹽濃度過低，可能導(dǎo)致雜菌大量繁殖，故泡菜制作時使用5%～20%的鹽水為宜，A錯誤；70%酒精進行的是消毒處理而非滅菌處理，B錯誤；泡菜制作時需要密封隔絕空氣，而醋酸菌屬于好氧菌，故正常乳酸發(fā)酵時不會有醋酸菌繁殖，C錯誤；乳酸菌是一種原核生物，在無氧條件下可以將糖類氧化成乳酸，該過程無氣體產(chǎn)生，D正確。
命題點3　圍繞果酒、果醋制作考查科學探究
5．(2022·日照市一模)為研究甲、乙、丙、丁四種酵母菌釀制菠蘿酒的效果，研究人員進行了有關(guān)實驗，結(jié)果如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．接種前，可以用干熱滅菌法對菠蘿汁進行滅菌
B．利用四種酵母菌釀制菠蘿酒，效果最差的是丙
C．6～7 d，丁組酒精度不再上升可能是菠蘿汁中的葡萄糖耗盡所致
D．利用菠蘿果酒制作菠蘿果醋，發(fā)酵過程中要始終保持有氧狀態(tài)
解析：選A。菠蘿汁不能用干熱滅菌法滅菌，因為干熱滅菌法針對于耐高溫且需要保持干燥的物品，若選用干熱滅菌法會使菠蘿汁的水分蒸發(fā)，A錯誤；由圖可知，四種酵母菌中，丙的酒精度最低，因此利用四種酵母菌釀制菠蘿酒，效果最差的是丙，B正確；6～7 d，丁組酒精度不再上升的原因有：較高的酒精度對細胞有毒害作用，菠蘿中的葡萄糖耗盡等，C正確；由于醋酸菌是好氧菌，因此利用菠蘿果酒制作菠蘿果醋時，發(fā)酵過程要始終保持有氧狀態(tài)，D正確。
考點二　發(fā)酵工程及其應(yīng)用
1．發(fā)酵工程的概念
利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)模化生產(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。
2．發(fā)酵工程的特點
(1)生產(chǎn)條件溫和。
(2)原料來源豐富且價格低廉。
(3)產(chǎn)物專一。
(4)廢棄物對環(huán)境的污染小、容易處理等。
3．發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)
[教材深挖]
(選擇性必修3 P22～23圖1－9)某生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵裝置，在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸，但在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，由此可知環(huán)境條件不僅影響微生物的生長繁殖，而且也會影響微生物代謝物的形成。
4．發(fā)酵工程的應(yīng)用
(1)在食品工業(yè)上的應(yīng)用
①生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品。
②生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑。
③生產(chǎn)酶制劑。
(2)在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用
①獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物。
②直接對菌種進行改造，再通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。
③利用基因工程，將病原體的某個或某幾個抗原基因轉(zhuǎn)入適當?shù)奈⑸锛毎@得的表達產(chǎn)物可以作為疫苗使用。
(3)在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用：生產(chǎn)微生物肥料、農(nóng)藥和飼料。
(4)其他方面的應(yīng)用
①利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)。
②極端微生物的應(yīng)用：嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產(chǎn)洗滌劑，嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量。
[易錯辨析]
1．與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比，發(fā)酵工程具有生產(chǎn)條件溫和、原料來源豐富且價格低廉、產(chǎn)物專一等優(yōu)點。(√)
2．可將新冠病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入某種微生物體內(nèi)，再通過發(fā)酵工程大量生產(chǎn)新冠病毒疫苗。(√)
3．根據(jù)工程菌所需的營養(yǎng)精確地配制出合成培養(yǎng)基并進行嚴格的滅菌處理。(×)
4．用誘變育種、細胞工程、基因工程等方法選育出性狀優(yōu)良的工程菌并進行擴大培養(yǎng)。(√)
5．發(fā)酵過程中必須嚴格地監(jiān)測并控制發(fā)酵條件。(√)
1．啤酒發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)流程及操作目的
2．“精釀”啤酒與“工業(yè)”啤酒的區(qū)別
3．發(fā)酵罐示意圖分析
(1)攪拌葉輪在發(fā)酵過程中的作用
①通過葉輪的攪拌作用，使培養(yǎng)基在發(fā)酵罐內(nèi)得到充分混合，盡可能使微生物在發(fā)酵罐里的每一處均能得到充足的氧氣和培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)；
②良好的攪拌有利于將微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的熱量傳遞給冷卻介質(zhì)；
③攪拌能使發(fā)酵液充分混合，發(fā)酵罐的發(fā)酵液中的固型物質(zhì)保持懸浮狀態(tài)。
(2)發(fā)酵罐中發(fā)酵條件的控制
①溫度的控制：發(fā)酵過程中可以通過溫度傳感器和控制裝置進行監(jiān)測和由冷卻水進、出口的水流來調(diào)整；
②溶解氧的控制：通過通氣量和攪拌速度加以調(diào)節(jié)；
③pH的控制：可以通過pH計檢測，并由加料裝置添加酸和堿進行調(diào)節(jié)，也可以在培養(yǎng)基中添加pH緩沖液等。
計算機應(yīng)用的發(fā)酵工程中實現(xiàn)了對溫度、酸堿度、通氣量、轉(zhuǎn)速的自動記錄和自動控制。
命題點　圍繞發(fā)酵工程及其應(yīng)用考查科學探究及社會責任
1．(2022·湖北卷)廢水、廢料經(jīng)加工可變廢為寶。某工廠利用果糖生產(chǎn)廢水和沼氣池廢料生產(chǎn)蛋白質(zhì)的技術(shù)路線如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．該生產(chǎn)過程中，一定有氣體生成
B．微生物生長所需碳源主要來源于沼氣池廢料
C．該生產(chǎn)工藝利用微生物厭氧發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)
D．沼氣池廢料和果糖生產(chǎn)廢水在加入反應(yīng)器之前需要滅菌處理
解析：選A。據(jù)圖可知，該生產(chǎn)過程中有釀酒酵母的參與，酵母菌呼吸作用會產(chǎn)生二氧化碳，故該生產(chǎn)過程中，一定有氣體生成，A正確；糖類是主要的能源物質(zhì)，微生物生長所需的碳源主要來源于果糖生產(chǎn)廢水，B錯誤；分析圖示可知，該技術(shù)中有連續(xù)攪拌反應(yīng)器的過程，該操作可以增加微生物與營養(yǎng)物質(zhì)的接觸面積，此外也可增大溶解氧含量，故據(jù)此推測該生產(chǎn)工藝利用微生物的有氧發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)，C錯誤；沼氣生產(chǎn)利用的是厭氧微生物，在連續(xù)攪拌反應(yīng)器中厭氧微生物會被抑制，因此沼氣池廢料無需滅菌，D錯誤。
2．(2022·湖南卷，改編)黃酒源于中國，與啤酒、葡萄酒并稱世界三大發(fā)酵酒。發(fā)酵酒的釀造過程中除了產(chǎn)生乙醇外，也產(chǎn)生不利于人體健康的氨基甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素與乙醇反應(yīng)形成，各國對酒中的EC含量有嚴格的限量標準。回答下列問題：
(1)某黃酒釀制工藝流程如圖所示，圖中加入的菌種a是________，工藝b是________(填“消毒”或“滅菌”)，采用工藝b的目的是__________________。
(2)以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入________指示劑，根據(jù)顏色變化，可以初步鑒定分解尿素的細菌。
(3)研究人員利用脲酶基因構(gòu)建基因工程菌L，在不同條件下分批發(fā)酵生產(chǎn)脲酶，結(jié)果如圖所示。推測________是決定工程菌L高脲酶活力的關(guān)鍵因素，理由是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
圖1
圖2
(4)某公司開發(fā)了一種新的黃酒產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)EC含量超標。簡要寫出利用微生物降低該黃酒中EC含量的思路_______________________________。
解析：(1)制造黃酒利用的是酵母菌的無氧呼吸，加入的菌種a是酵母菌。過濾能除去黃酒中部分微生物，工藝b是消毒，消毒能殺死黃酒中部分微生物，防止雜菌污染，延長其保存期。(2)由于細菌分解尿素的過程中合成脲酶，脲酶將尿素分解成氨，會使培養(yǎng)基堿性增強，pH升高，所以可以用檢測pH變化的方法來判斷尿素是否被分解，故在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑可以鑒別尿素分解菌。(3)對比兩坐標曲線，隨著培養(yǎng)時間延長，兩圖形中脲酶活力先增加后保持相對穩(wěn)定，兩者變化曲線基本一致，所以培養(yǎng)時間不是決定工程菌L高脲酶活力的關(guān)鍵因素。圖1中當pH從6.5降為4.5時，酶活力由1.6逐漸下降后保持相對穩(wěn)定，圖2中當pH為6.5時，酶活力可以達到5.0并保持不變，故pH是決定工程菌L高脲酶活力的關(guān)鍵因素。(4)從坐標圖形看，利用脲酶消除其前體物質(zhì)尿素可降低該黃酒中EC含量。該實驗的實驗思路為：將分解尿素的細菌擴大培養(yǎng)后，經(jīng)過酸性培養(yǎng)基的初篩后，在添加酚紅指示劑的培養(yǎng)基上進行復(fù)篩，挑選目標菌株接種到發(fā)酵環(huán)節(jié)，使尿素被分解，EC不能形成，從而降低EC含量。
答案：(1)酵母菌　消毒　殺死黃酒中部分微生物，防止雜菌污染，延長其保存期　(2)酚紅　(3)pH　隨著培養(yǎng)時間延長，兩圖形中脲酶活力變化曲線基本一致，當pH從6.5降為4.5時，酶活力逐漸下降后保持相對穩(wěn)定　(4)在發(fā)酵環(huán)節(jié)加入尿素分解菌，使尿素被分解，EC不能形成，從而降低EC含量
[真題演練]
1．(2022·湖北卷)關(guān)于白酒、啤酒和果酒的生產(chǎn)，下列敘述錯誤的是(　　)
A．在白酒、啤酒和果酒的發(fā)酵初期需要提供一定的氧氣
B．白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長繁殖的過程
C．葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇所需的酶既存在于細胞質(zhì)基質(zhì)，也存在于線粒體
D．生產(chǎn)白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但發(fā)酵過程中起主要作用的都是酵母菌
解析：選C。在白酒、啤酒和果酒的發(fā)酵初期需要提供一定的氧氣，讓酵母菌大量繁殖，再進行酒精發(fā)酵，A正確；白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長繁殖的過程，如發(fā)酵初期酵母菌大量繁殖，B正確；酒精發(fā)酵利用的菌種是酵母菌，葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇所需的酶存在于細胞質(zhì)基質(zhì)，不存在于線粒體中，C錯誤，D正確。
2．(2022·山東卷)青霉菌處在葡萄糖濃度不足的環(huán)境中時，會通過分泌青霉素殺死細菌，以保證自身生存所需的能量供應(yīng)。目前已實現(xiàn)青霉素的工業(yè)化生產(chǎn)，關(guān)于該生產(chǎn)過程，下列說法錯誤的是(　　)
A．發(fā)酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B．可用深層通氣液體發(fā)酵技術(shù)提高產(chǎn)量
C．選育出的高產(chǎn)菌株經(jīng)擴大培養(yǎng)后才可接種到發(fā)酵罐中
D．青霉素具有殺菌作用，因此發(fā)酵罐不需嚴格滅菌
解析：選D。青霉菌處于葡萄糖濃度不足的環(huán)境中會通過分泌青霉素殺死細菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液單位體積中溶質(zhì)微粒較多，會導(dǎo)致細胞失水，發(fā)酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解為半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生長的最佳碳源，可以被青霉菌緩慢利用而維持青霉素分泌的有利條件，A正確。青霉菌的代謝類型為異養(yǎng)需氧型，可用深層通氣液體發(fā)酵技術(shù)提高產(chǎn)量，B正確。選育出的高產(chǎn)青霉素菌株經(jīng)擴大培養(yǎng)純化后，才可接種到發(fā)酵罐中進行工業(yè)化生產(chǎn)，C正確。為了防止細菌、其他真菌等微生物的污染，獲得純凈的青霉素，發(fā)酵罐仍需嚴格滅菌，D錯誤。
3．(多選)(2022·山東卷)啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)中，大麥經(jīng)發(fā)芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、發(fā)酵、消毒等工序后，最終過濾、調(diào)節(jié)、分裝。下列說法正確的是(　　)
A．用赤霉素處理大麥，可使大麥種子無須發(fā)芽就能產(chǎn)生α-淀粉酶
B．焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進行滅菌
C．糖漿經(jīng)蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進行發(fā)酵
D．通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期
解析：選ACD。赤霉素能促進種子的萌發(fā)，據(jù)此可推測若用赤霉素處理大麥，可誘導(dǎo)α-淀粉酶相關(guān)基因的表達，促進α-淀粉酶的合成，進而使大麥種子無須發(fā)芽就能產(chǎn)生α-淀粉酶，A正確；焙烤可以殺死大麥種子胚，但不使淀粉酶失活，沒有進行滅菌，B錯誤；糖漿經(jīng)蒸煮(產(chǎn)生風味組分，終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌)、冷卻后再接種酵母菌進行發(fā)酵，防止高溫殺死菌種，C正確；轉(zhuǎn)基因技術(shù)已被用來減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期，屬于轉(zhuǎn)基因技術(shù)在微生物領(lǐng)域的應(yīng)用，D正確。
4．(2021·廣東卷)中國科學家運用合成生物學方法構(gòu)建了一株嗜鹽單胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液，含較多蔗糖)為原料，在實驗室發(fā)酵生產(chǎn)PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整體利用價值。工藝流程如圖。
回答下列問題：
(1)為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液體培養(yǎng)基中將蔗糖作為________，并不斷提高其濃度，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)(指培養(yǎng)一段時間后，將部分培養(yǎng)物轉(zhuǎn)入新配的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng))以獲得目標菌株。培養(yǎng)過程中定期取樣并用__________________的方法進行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況。此外，選育優(yōu)良菌株的方法還有________________________等(答出兩種方法即可)。
(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，研究人員設(shè)計了一種不需要滅菌的發(fā)酵系統(tǒng)，其培養(yǎng)基鹽濃度設(shè)為60 g/L，pH為10，菌株H可正常持續(xù)發(fā)酵60 d以上。該系統(tǒng)不需要滅菌的原因是_________________(答出兩點即可)。
(3)研究人員在工廠進行擴大培養(yǎng)，在適宜的營養(yǎng)物濃度、溫度、pH條件下發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中菌株H細胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達到預(yù)期，并產(chǎn)生了少量乙醇等物質(zhì)，說明發(fā)酵條件中____________可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。
(4)菌株H還能通過分解餐廚垃圾(主要含蛋白質(zhì)、淀粉、油脂等)來生產(chǎn)PHA，說明其能分泌_________________________________________________。
解析：(1)為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，在液體培養(yǎng)基中，可將蔗糖作為碳源。培養(yǎng)過程中可定期取樣并采用稀釋涂布平板法(血細胞計數(shù)法)進行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況。除了上述方法選育能耐受高濃度蔗糖的菌株H外，還可通過誘變育種、基因工程育種來選育優(yōu)良菌株。(2)由題意可知，菌株H具有嗜鹽、酸堿耐受能力強的特性，在該系統(tǒng)中，其他雜菌會因鹽濃度過高或pH不適宜而死亡，故不用滅菌。(3)由于產(chǎn)物中產(chǎn)生了少量乙醇，說明發(fā)酵液缺氧導(dǎo)致菌株H進行了無氧呼吸，最終菌株H由于能量供應(yīng)不足而使得其細胞增殖和PHA的產(chǎn)量均未達到預(yù)期，所以發(fā)酵條件中氧氣可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。(4)餐廚垃圾主要含有蛋白質(zhì)、淀粉、油脂等，菌株H能利用餐廚垃圾來生產(chǎn)PHA，說明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，還有與PHA合成相關(guān)的酶。
答案：(1)碳源　稀釋涂布平板法(血細胞計數(shù)法)　誘變育種、基因工程育種　(2)培養(yǎng)基是高鹽濃度的液體環(huán)境，雜菌會由于滲透失水而死亡；培養(yǎng)基的液體環(huán)境是堿性的，其他雜菌的酶變性失活，生長繁殖受抑制　(3)氧氣　(4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和與PHA合成相關(guān)的酶
[長句特訓(xùn)]
(2022·邯鄲市一模)我國的釀酒技術(shù)已經(jīng)有4000多年的歷史。早在幾千年前，人們就開始進行酒、醬、醋、奶酪等的發(fā)酵生產(chǎn)，并積累了許多關(guān)于發(fā)酵的經(jīng)驗。回答下列與發(fā)酵生產(chǎn)有關(guān)的問題：
設(shè)問形式1　實驗分析類命題
(1)用果汁制作果酒時，以果汁為原料，加入一定比例蔗糖的目的是______________________。最后倒入酵母懸液中，混勻，加蓋。發(fā)酵開始時，微生物的有氧呼吸會使發(fā)酵瓶內(nèi)出現(xiàn)負壓，原因可能是______________。在發(fā)酵過程中，當出現(xiàn)__________________的現(xiàn)象時，即表示發(fā)酵停止。
設(shè)問形式2　原因分析類命題
(2)果汁飲料要求細菌總數(shù)≤100個/mL，大腸桿菌<3個/mL。家庭在果酒、果醋和泡菜的生產(chǎn)過程中沒有進行嚴格滅菌也能制作成功，主要原因是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
設(shè)問形式3　實驗探究類命題
(3)為測得某受污染的果汁中細菌的情況，科研人員分離、培養(yǎng)細菌的流程如圖所示。
ⅰ.細菌可以葡萄糖作為碳源，進入細菌體內(nèi)的葡萄糖的主要作用是_________________________________________________________________。
用移液管吸取1 mL樣液后，注入①號試管中，使樣本與稀釋液充分混勻，依次操作后，④號試管中的細胞濃度稀釋了______________倍。
ⅱ.在培養(yǎng)過程中，單個細菌在平板上會形成菌落，研究人員通常可根據(jù)菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區(qū)分不同種的微生物，原因是_____________。
解析：(1)酵母菌可以利用蔗糖進行酒精發(fā)酵，一定比例的蔗糖可以提高果酒的酒精和糖含量；有氧呼吸消耗O2而且產(chǎn)生的CO2少或溶于水，因此有氧呼吸會使發(fā)酵瓶內(nèi)出現(xiàn)負壓；發(fā)酵產(chǎn)生CO2會出現(xiàn)氣泡，當氣泡停止產(chǎn)生，即表明發(fā)酵停止。(2)發(fā)酵菌種在短時間內(nèi)大量繁殖，并產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，抑制雜菌的生長繁殖，因此果醋和泡菜的生產(chǎn)過程中沒有進行嚴格滅菌也能制作成功。(3)葡萄糖能為細胞生物的生命活動提供能量(呼吸作用將葡萄糖中的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芗癆TP中的化學能)、為其他有機物的合成提供原料(中間產(chǎn)物如丙酮酸等)；用移液管吸取1 mL樣液后，注入①號試管中，使樣本與稀釋液充分混勻，即稀釋了10倍，依次操作后，④號試管中的細胞濃度稀釋了104倍；在一定的培養(yǎng)條件下，不同種微生物表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征，可根據(jù)菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區(qū)分不同種的微生物。
答案：(1)提高果酒的酒精和糖含量　有氧呼吸消耗O2而且產(chǎn)生的CO2少或溶于水　停止產(chǎn)生氣泡　(2)發(fā)酵菌種在短時間內(nèi)大量繁殖，并產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，抑制雜菌的生長繁殖
(3)ⅰ.為細胞生物的生命活動提供能量、為其他有機物的合成提供原料　104　ⅱ.在一定的培養(yǎng)條件下，不同種微生物表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征
第2課　傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)酵工程
[基礎(chǔ)練透]
1．(2022·沈陽市重點高中聯(lián)合體一模)下列關(guān)于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的說法，錯誤的是(　　)
A．果酒的制作離不開酵母菌，酵母菌屬于兼性厭氧微生物，在有氧條件下大量繁殖
B．制作果醋需要醋酸菌，它是一種嚴格厭氧的微生物，可將葡萄中的糖分解為醋酸
C．多種微生物參與了腐乳的制作，如酵母菌、毛霉、曲霉等
D．制作泡菜利用的乳酸菌是一種厭氧微生物，可以通過無氧呼吸產(chǎn)生乳酸
解析：選B。果酒的制作原理是酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精，酵母菌屬于兼性厭氧微生物，在有氧條件下大量繁殖，A正確。醋酸菌是好氧細菌，當O2、糖源都充足時能將糖分解成乙酸；當缺少糖源時則將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜幔珺錯誤。多種微生物參與了腐乳的制作，如酵母菌、毛霉、曲霉等，其中起主要作用的是毛霉，C正確。制作泡菜利用的乳酸菌是一種厭氧微生物，可以通過無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，D正確。
2．下列關(guān)于泡菜制作的敘述中，正確的是(　　)
A．主要菌種是真菌
B．制作過程不必嚴格執(zhí)行無菌操作
C．所用裝置不需要密封
D．所用菌種需要人工接種
解析：選B。制作泡菜的主要菌種是乳酸菌，不是真菌，A錯誤；乳酸菌耐酸性環(huán)境，其產(chǎn)生的乳酸可以抑制其他微生物的生長，泡菜制作過程不必嚴格執(zhí)行無菌操作，B正確；乳酸菌是厭氧細菌，泡菜制作的過程需要密封，C錯誤；泡菜制作過程所用的菌種來源于蔬菜表面，D錯誤。
3．(2022·如皋市一模)紅酸湯是苗族的傳統(tǒng)食品，它顏色鮮紅、氣味清香、味道酸爽，其制作過程類似于泡菜的制作。下列是以番茄和辣椒為原料的紅酸湯制作流程圖，相關(guān)敘述中正確的是(　　)
→→→→
A．紅酸湯制作過程中用到的微生物主要是醋酸菌
B．裝壇時加入成品紅酸湯是為了增加發(fā)酵菌種的數(shù)量
C．裝壇時不裝滿的原因是為了促進微生物繁殖
D．紅酸湯的制作中隨著發(fā)酵時間延長，亞硝酸鹽的含量一直增加
解析：選B。紅酸湯制作過程中用到的微生物主要是乳酸菌，A錯誤；裝壇時加入成品紅酸湯是為了增加發(fā)酵菌種的數(shù)量，B正確；裝壇時壇口留有一點空間而不裝滿的目的是防止番茄發(fā)酵后液體膨脹外溢，C錯誤；亞硝酸鹽的含量隨著發(fā)酵時間的延長先增加后減少，D錯誤。
4．(2022·遼寧一輪聯(lián)考)啤酒是以麥芽汁為原料，經(jīng)釀酒酵母發(fā)酵制得。傳統(tǒng)啤酒釀造過程中，發(fā)酵在敞開式發(fā)酵池中進行，麥芽汁中接入釀酒酵母后通入大量無菌空氣，之后會產(chǎn)生大量氣體翻騰逸出，在麥芽汁表面形成25～30 cm厚的氣泡層(泡蓋)，然后停止通氣，進入靜止發(fā)酵階段。下列說法正確的是(　　)
A．傳統(tǒng)啤酒釀造過程中需要嚴格滅菌，以防雜菌污染
B．制作麥芽汁之前用含有脫落酸的溶液浸泡大麥種子，增加可發(fā)酵糖的含量
C．泡蓋產(chǎn)生的原因是釀酒酵母有氧呼吸產(chǎn)生CO2，泡蓋的形成可以促進酒精的產(chǎn)生
D．欲增加啤酒中的酒精濃度，可增加接種量、延長發(fā)酵時間
解析：選C。傳統(tǒng)啤酒釀造過程中利用的菌種來自自然界中的酵母菌，不能嚴格滅菌，A錯誤；制作麥芽汁之前用含有赤霉素的溶液浸泡大麥種子，可促使種子發(fā)芽，增加可發(fā)酵糖的含量，脫落酸可以抑制種子發(fā)芽，B錯誤；泡蓋產(chǎn)生的原因是釀酒酵母有氧呼吸產(chǎn)生CO2，泡蓋的形成可以在麥芽汁表面起到隔絕空氣的作用，從而促進酒精的產(chǎn)生，C正確；發(fā)酵過程中酒精具有一定的抑菌作用，當酒精達到一定濃度后，酵母菌的代謝受到抑制，酒精濃度不再上升，因此不能通過增加接種量、延長發(fā)酵時間等措施來提升酒精的濃度，D錯誤。
5．(2022·遼寧模考)唐詩云“葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催”，可見果酒的制作在我國源遠流長。下列關(guān)于家庭制作果酒、果醋的敘述，正確的是(　　)
A．果酒制作過程中為防止雜菌污染，不能擰松發(fā)酵瓶蓋
B．若最終獲得的果酒偏酸，可能原因是醋酸菌無氧發(fā)酵產(chǎn)生了醋酸
C．果酒制成后只需要將裝置移至溫度略高的環(huán)境中就能釀成果醋
D．果酒不易變質(zhì)的原因是在酸性、缺氧及含酒精的酒液中，微生物的繁殖受到抑制
解析：選D。果酒制作過程中需定時擰松發(fā)酵瓶蓋，以釋放發(fā)酵產(chǎn)生的CO2，A錯誤；果酒偏酸，可能原因是醋酸菌有氧發(fā)酵產(chǎn)生了醋酸，B錯誤；參與果醋制作的醋酸菌是好氧菌和嗜溫菌，果酒制成后需要將裝置移至溫度略高的環(huán)境中，同時制造有氧環(huán)境，才能釀成果醋，C錯誤；隨著酒精發(fā)酵的進行，發(fā)酵液呈酸性、缺氧及含酒精，各種微生物的繁殖受到抑制，D正確。
6．(2022·沈陽市一模)我國是名副其實的發(fā)酵大國，發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)及農(nóng)牧業(yè)等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A．利用黑曲霉將大豆原料中的蛋白質(zhì)水解，經(jīng)淋洗后可調(diào)制成醬油
B．利用酵母菌等菌種的發(fā)酵工程生產(chǎn)的單細胞蛋白，可作為食品添加劑
C．將乙型肝炎病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入酵母菌，再通過發(fā)酵可生產(chǎn)乙型肝炎疫苗
D．利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的微生物農(nóng)藥，作為化學防治的重要手段，可用于防治病蟲害
解析：選D。以大豆為主要原料，利用產(chǎn)生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉)，將原料中的蛋白質(zhì)水解成小分子的肽和氨基酸，然后經(jīng)淋洗、調(diào)制可以制成醬油產(chǎn)品，A正確；用酵母菌等生產(chǎn)的單細胞蛋白可作為食品添加劑，甚至制成“人造肉”供人們直接食用，B正確；可以將乙型肝炎病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入酵母菌通過發(fā)酵工程制備乙型肝炎疫苗，C正確；微生物農(nóng)藥是利用微生物或其代謝物來防治病蟲害的，微生物農(nóng)藥作為生物防治的重要手段，將在農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮越來越重要的作用，D錯誤。
7．(多選)發(fā)酵工程是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。下列相關(guān)敘述不正確的是(　　)
A．通過有性雜交可形成工程細胞，也可采用基因工程的方法構(gòu)建工程菌
B．單細胞蛋白是從微生物細胞中提取的蛋白質(zhì)，可作為食品添加劑、微生物飼料等
C．如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用提取、分離、純化等措施來獲得產(chǎn)品
D．啤酒生產(chǎn)的后發(fā)酵階段需要在低溫和密閉環(huán)境下進行
解析：選ABC。細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)，屬于無性雜交，因此不能通過有性雜交獲得工程細胞，A錯誤；單細胞蛋白是以淀粉或纖維素的水解液、制糖工廠的廢液等為原料，通過發(fā)酵工程生產(chǎn)的微生物菌體，B錯誤；如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥得到產(chǎn)品，C錯誤；啤酒生產(chǎn)的后發(fā)酵階段，酵母菌主要進行無氧呼吸，需要在低溫和密閉環(huán)境下進行，D正確。
8．如圖是利用山楂制作果酒果醋的流程：
→→→→→→
回答下列問題：
(1)酒精發(fā)酵主要利用酵母菌的____________呼吸，酵母菌與醋酸菌在結(jié)構(gòu)上的本質(zhì)區(qū)別是____________________________________________________。
(2)如圖表示白砂糖的添加量對酒精生成量的影響，白砂糖的添加量為______________左右最為合理。
(3)醋酸發(fā)酵前，需要加入純凈水對山楂果酒進行稀釋，原因是_________________________________________________________________。
(4)將發(fā)酵好的山楂果醋在80 ℃左右的溫度下熱處理8～10 min，目的是________________，以及防止雜菌污染。
解析：(1)酵母菌在無氧條件下進行無氧呼吸，可把葡萄糖分解為酒精和二氧化碳；酵母菌為真核細胞，醋酸菌為原核細胞，二者最根本的區(qū)別是酵母菌有以核膜為界限的細胞核。(2)據(jù)圖可知，酒精含量達到最高值時的白砂糖添加量為15%左右，此時的白砂糖濃度既有利于酒精的產(chǎn)生，也可以避免物質(zhì)的浪費。(3)酒精發(fā)酵后得到的果酒酒精濃度過高，對醋酸菌的生長不利，會抑制醋酸菌的發(fā)酵，因此醋酸發(fā)酵前需要加入純凈水對山楂果酒進行稀釋。(4)將發(fā)酵好的山楂果醋在80 ℃左右的溫度下熱處理8～10 min，可以殺死醋酸菌，防止醋酸菌繼續(xù)發(fā)酵，破壞果醋的營養(yǎng)物質(zhì)，同時也可以防止雜菌污染。
答案：(1)無氧　酵母菌具有以核膜為界限的細胞核　(2)15%　(3)酒精濃度過高會抑制醋酸菌的發(fā)酵　(4)防止醋酸菌繼續(xù)發(fā)酵(或殺死醋酸菌或防止果醋的營養(yǎng)物質(zhì)被破壞)
[能力提升]
9．(2022·邯鄲市一模)黃酒是中國特產(chǎn)，為世界三大古酒之一。關(guān)于黃酒的釀造方法，古遺六法中描述道：秫稻必齊，曲蘗必時，湛熾必潔，水泉必香，陶器必良，火齊必得(注：曲蘗主要指酒曲，湛熾是指浸泡和蒸煮)。下列敘述錯誤的是(　　)
A．黃酒中的酒精是酵母菌利用“秫稻”在無氧條件下的代謝產(chǎn)物
B．曲蘗必時，可能是酵母菌的生長繁殖受適宜的溫度等的影響
C．湛熾必潔，起到消毒的作用，一定程度上可避免雜菌對發(fā)酵的影響
D．黃酒釀造過程中發(fā)酵液出現(xiàn)的氣體都是在酵母菌細胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生的
解析：選D。在無氧條件下酵母菌能進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精和二氧化碳，所以黃酒中的酒精是酵母菌利用“秫稻”在無氧條件下的代謝產(chǎn)物，A正確；曲蘗主要指酒曲，其中含有酵母菌，28 ℃左右最適合酵母菌生長，所以曲蘗必時，可能是酵母菌的生長繁殖受適宜的溫度等的影響，B正確；湛熾是指浸泡和蒸煮，經(jīng)過高溫，起到消毒的作用，一定程度上可避免雜菌對發(fā)酵的影響，C正確；參與黃酒釀造的酵母菌是兼性厭氧型真核生物，有氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳的場所是線粒體基質(zhì)，而無氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)，D錯誤。
10．(2022·淄博市一模)醬油起源于我國，至今已有數(shù)千年歷史。參與醬油釀造過程的微生物主要有米曲霉、酵母菌和乳酸菌等，在眾多微生物及其酶系的作用下，分解大豆、小麥中的蛋白質(zhì)、脂肪等有機物，最終形成具有特殊色澤和良好風味的醬油。如圖是醬油發(fā)酵過程中主要微生物的數(shù)量變化。下列說法錯誤的是(　　)
A．米曲霉產(chǎn)生的蛋白酶能將蛋白質(zhì)分解成小分子肽和氨基酸
B．在發(fā)酵初期乳酸菌含量較高，能抑制部分有害微生物的生長
C．在醬油發(fā)酵過程中，乳酸菌和酵母菌的關(guān)系表現(xiàn)為相互促進
D．某些代謝產(chǎn)物的抑制作用是后期酵母菌數(shù)量下降的原因之一
解析：選C。制作醬油時，米曲霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶能將蛋白質(zhì)分解成小分子肽和氨基酸，A正確；由題圖可知，在發(fā)酵初期乳酸菌含量較高，乳酸菌產(chǎn)生的乳酸可以抑制其他微生物的生長，B正確；分析題圖可知，發(fā)酵過程中，乳酸菌含量減少時，酵母菌的數(shù)量增加，由此可知乳酸菌和酵母菌的關(guān)系不是相互促進，C錯誤；隨著發(fā)酵的進行，由于營養(yǎng)物質(zhì)的消耗和代謝產(chǎn)物的積累，某些代謝產(chǎn)物會抑制酵母菌的生長繁殖，D正確。
11．(多選)啤酒發(fā)酵依賴于發(fā)酵工程，產(chǎn)品質(zhì)檢可應(yīng)用“電子舌”，“電子舌”可根據(jù)不同滋味信號傳感器呈現(xiàn)的響應(yīng)值對啤酒風味進行評價，結(jié)果如圖。下列相關(guān)敘述，不正確的是(　　)
A．啤酒主要經(jīng)酵母菌和乳酸菌發(fā)酵制成
B．發(fā)酵原料應(yīng)含有糖類作為發(fā)酵菌種的碳源
C．發(fā)酵液L1和L2口味相似，而L3澀味較弱
D．菌種選育可依賴于突變篩選或轉(zhuǎn)基因技術(shù)等
解析：選AC。啤酒是以大麥為主要原料經(jīng)酵母菌無氧呼吸將糖類分解為酒精而制成的，A錯誤；酒精發(fā)酵的原材料是糖類，B正確；由題圖可知，發(fā)酵液L1和L2口味相似，而L3澀味較強，C錯誤；菌種選育可依賴于突變篩選(誘變育種)或轉(zhuǎn)基因技術(shù)(基因工程)等，D正確。
12．(2022·北京西城區(qū)二模)乳酸在食品、化工等行業(yè)用途廣泛。與乳酸菌相比，重組大腸桿菌生產(chǎn)乳酸效率更高。
(1)大腸桿菌以培養(yǎng)基中的葡萄糖為________，通過圖1所示細胞呼吸的第一階段將其分解為[A]__________(填A(yù)的名稱)，進而發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，同時還有乙酸、琥珀酸等副產(chǎn)物。
圖1
(2)研究人員從野生型大腸桿菌中篩選到菌株甲，利用重組片段和特定技術(shù)敲除甲擬核上的F酶基因，進一步獲得菌株乙，過程如圖2所示(圖中只顯示與基因敲除有關(guān)的片段)。
圖2
重組片段上慶大霉素抗性基因(Gmr)的作用是_____________________。實際發(fā)酵使用的菌株乙要將引入的Gmr去除，試分析原因_____________________。
(3)用相同方法獲得敲除F酶、T酶雙基因的菌株丙。將等量乙、丙分別接種于7 L的發(fā)酵罐中，當菌體濃度在600 nm的吸光度達到30時，調(diào)整發(fā)酵條件，使體系從好氧生長階段進入?yún)捬醢l(fā)酵階段。
①兩階段發(fā)酵過程需調(diào)整發(fā)酵罐的__________(填字母)。
A．通氣量　　　 B．攪拌葉輪的轉(zhuǎn)速
C．pH D．溫度
②當發(fā)酵罐葡萄糖耗盡時結(jié)束發(fā)酵，乙、丙菌株兩階段發(fā)酵過程各產(chǎn)物的變化如圖3所示。實踐生產(chǎn)中進入?yún)捬醢l(fā)酵階段后，隨時監(jiān)測并及時添加營養(yǎng)物質(zhì)保證連續(xù)發(fā)酵。綜合圖3結(jié)果和生產(chǎn)實踐，你認為哪種菌株更適合做生產(chǎn)菌種并闡述理由______________________________________________________。
圖3
解析：(1)葡萄糖常為呼吸的底物，能為大腸桿菌提供營養(yǎng)和能量，可作為培養(yǎng)基的碳源(提供碳元素的物質(zhì))；細胞呼吸的第一階段為葡萄糖產(chǎn)生丙酮酸和[H]的過程，無氧呼吸的第二階段可以是丙酮酸和[H]生成乳酸，故A是丙酮酸。(2)重組片段上慶大霉素抗性基因(Gmr)，可以使得含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌在含有慶大霉素的培養(yǎng)基上生長，而篩選得到含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，即敲除F基因的突變株；Gmr是抗生素抗性基因，只是用于篩選，且菌珠乙中Gmr基因表達需要消耗物質(zhì)和能量，造成浪費，若發(fā)酵產(chǎn)品中含有抗生素會引發(fā)安全性問題，因此實際發(fā)酵使用的菌株乙要將引入的Gmr去除。(3)菌株乙的發(fā)酵產(chǎn)物有乙酸和乳酸，丙的發(fā)酵產(chǎn)物只有乳酸，要使發(fā)酵體系從好氧生長階段進入?yún)捬醢l(fā)酵階段，需調(diào)整發(fā)酵罐的通氣量(降低通氣量)、攪拌葉輪的轉(zhuǎn)速(降低轉(zhuǎn)速)、pH(不同的酶有不同的適宜pH)、溫度(不同的酶有不同的適宜溫度)，故選A、B、C、D；結(jié)合圖3，隨著發(fā)酵時間的延長，菌株丙的厭氧發(fā)酵階段生產(chǎn)乳酸的速率快，琥珀酸和乙酸的產(chǎn)量低，更適合用作生產(chǎn)菌種。
答案：(1)碳源　丙酮酸　(2)作為標記基因，用于篩選出敲除F基因的突變菌株　菌株的Gmr基因表達需要消耗物質(zhì)和能量，造成浪費(發(fā)酵產(chǎn)品中含有抗生素會引發(fā)安全性問題)　(3) ①A、B、C、D　②菌株丙；厭氧發(fā)酵階段生產(chǎn)乳酸的速率快，琥珀酸和乙酸的產(chǎn)量低

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