阅读以下材料，回答相关问题。我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程如下图所示。其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。发酵条件随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异。

1. 阅读以下材料，回答相关问题。

我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程如下图所示。

其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。发酵条件随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异。

(1) 发酵工程一般包括菌种的选育、、培养基的配制、灭菌、接种、发酵、产品的分离、提纯等方面。啤酒酵母的新陈代谢类型是。

(2) 在酿酒过程中常加入（填某种植物激素）以缩短大麦发芽的时间，从而减少有机物的消耗。焙烤阶段应注意控制温度，不能使失活。

(3) 发酵阶段的底物是，发酵液和发酵设备都必须经过严格的处理。

(4) 请写出一条啤酒的发酵生产过程中，可以使啤酒的产量和质量得到明显提高的工程手段。

(5) 请写出一条发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等领域得到广泛应用的原因。

【考点】

微生物的分离和培养; 微生物发酵及其应用;

【答案】

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综合题普通

1. 中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液含较多蔗糖）为原料，在实验室发酵生产PHA（聚羟基脂肪酸酯）等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值，工艺流程如图。回答下列问题：

(1) 为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为，并不断提高其浓度，经多次传代培养（指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养）以获得目标菌株。此外，选育优良菌株的方法还有、等。

(2) 研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中可能是高密度培养的限制因素。发酵工程的中心环节是。

(3) 菌株H还能通过分解餐厨垃圾（主要含蛋白质、淀粉、油脂等）来生产PHA，说明其能分泌。

综合题普通

2. 红曲色素是广泛应用于食品等行业的天然色素，主要通过红曲霉菌发酵生产。现有商业菌株生产红曲色素能力低，且会产生对动物肾脏、肝脏有毒害的桔青霉素。科研人员拟获得优质红曲霉菌。

(1) 将待选菌样品接种到含大米研磨液的液体培养基中，扩大培养2 天后进行，依次分别涂布于固体培养基上培养，通过观察特征对菌种进行初步鉴定。

(2) 以菌株为对照进行发酵指标的比较，初步筛选出3种菌株。选取4种大米为基质进行发酵，结束后检测相应物质的含量，结果如图1。

应选择作为目标菌株进行后续生产研究。

(3) 氮源种类及发酵温度对所选红曲霉菌代谢产物合成的影响如图2所示。

根据所有研究结果，依次写出红曲色素发酵罐中优选的碳源、氮源及控制的温度条件。

综合题普通

3. 山西老陈醋历史悠久，独具风味，其生产工艺流程如图1所示。回答下列问题：

(1) 在糖化阶段添加酶制剂有利于淀粉类原料快速糖化，添加的酶制剂可能是等；糖化过程虽然没有加入酵母菌，仍需要控制适宜的反应温度，这是因为。

(2) 在酒精发酵阶段需添加酵母菌。在操作过程中，需要先往发酵罐通入适量的无菌空气，然后密闭发酵罐，这样操作的目的是。

(3) 酒精发酵和醋酸发酵所利用的菌种的代谢类型分别是、。

(4) 在醋酸发酵阶段，A装置每天搅拌一次，B装置不作处理，第15天后B装置每天搅拌一次，每天定期取样测定醋酸菌密度变化，趋势如图2。由此推测，影响醋酸菌密度变化的主要环境因素是（答出2点）。第25天后A、B装置中醋酸菌数量都趋于稳定，原因是。

综合题困难