高考生物专题突破训练：第29练　微生物的培养及应用（含解析）

高考生物专题突破训练
第29练　微生物的培养及应用
1．(2022·全国甲，37)某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌，在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力，并分析两个菌株的其他生理功能。
实验所用的培养基成分如下：
培养基Ⅰ：K2HPO4、MgSO4、NH4NO3、石油。
培养基Ⅱ：K2HPO4、MgSO4、石油。
操作步骤：
①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养，得到A、B菌液；
②液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂，分别制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。
回答下列问题：
(1)实验所用培养基中作为碳源的成分是__________。培养基中NH4NO3的作用是为菌株的生长提供氮源，氮源在菌体内可以参与合成________________________(答出2种即可)等生物大分子。
(2)步骤①中，在资源和空间不受限制的阶段，若最初接种N0个A细菌，繁殖n代后细菌的数量是__________。
(3)为了比较A、B降解石油的能力，某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验，结果如表所示(“＋”表示有透明圈，“＋”越多表示透明圈越大，“－”表示无透明圈)，推测该同学的实验思路是______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
菌株 透明圈大小
平板Ⅰ 平板Ⅱ
A ＋＋＋ ＋＋
B ＋＋ －
(4)现有一贫氮且被石油污染的土壤，根据上表所示实验结果，治理石油污染应选用的菌株是__________，理由是______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)石油　DNA、RNA、蛋白质　(2)N0·2n
(3)在无菌条件下，将等量等浓度的A菌液和B菌液分别接种到平板Ⅰ的甲和乙两孔处，平板Ⅱ也进行同样的操作，在相同且适宜条件下培养一段时间，比较两个平板的两孔处的透明圈大小并作记录，根据透明圈大降解能力强，透明圈小降解能力弱，进而比较A、B降解石油的能力　(4)A　A菌株降解石油的能力高于B菌株，并且在没有添加氮源的培养基中也能生长
解析　(1)培养基的成分有碳源、氮源、无机盐和水等，从组成培养基的物质所含化学元素可知，作为碳源的成分是石油。生物大分子DNA、RNA、蛋白质都含有N元素，故氮源在菌体内可以参与合成这些物质。(2)由题意“资源和空间不受限制”可知，细菌的增殖呈“J”型曲线，由于DNA的半保留复制，细菌每繁殖一代就是上一代的2倍，根据公式Nt＝N0·λt，λ＝2，繁殖n代后细菌的数量是N0·2n。(3)分析表格数据可知，实验的结果是在平板Ⅰ上，A菌株降解石油的能力高于B菌株；在平板Ⅱ上，A菌株仍然能降解石油，而B菌株不能降解，根据实验的单一变量和对照原则，推测该同学的思路是在无菌条件下，将等量等浓度的A菌液和B菌液分别接种到平板Ⅰ的甲和乙两孔处，平板Ⅱ也进行同样的操作，在相同且适宜条件下培养一段时间，比较两个平板的两孔处的透明圈大小并作记录，根据透明圈大降解能力强，透明圈小降解能力弱，进而比较A、B降解石油的能力。(4)由表格数据可知，在平板Ⅱ(无氮源的培养基)上，A菌株仍然能降解石油，而B菌株不能降解，所以要治理贫氮且被石油污染的土壤，应该选用A菌株，因为A菌株降解石油的能力高于B菌株，并且在没有添加氮源的培养基中也能生长。
2．(2022·湖南，21)黄酒源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了产生乙醇外，也产生不利于人体健康的氨基甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素与乙醇反应形成，各国对酒中的EC含量有严格的限量标准。回答下列问题：
(1)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是______，工艺b是______(填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)以尿素为唯一氮源的培养基中加入______指示剂，根据颜色变化，可以初步鉴定分解尿素的细菌。尿素分解菌产生的脲酶可用于降解黄酒中的尿素，脲酶固定化后稳定性和利用效率提高，固定化方法有_______________________________________________________________
_______________________________________________(答出两种即可)。
(3)研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌L，在不同条件下分批发酵生产脲酶，结果如图所示。推测__________是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素，理由是______________________
________________________________________________________________________。
(4)某公司开发了一种新的黄酒产品，发现EC含量超标。简要写出利用微生物降低该黄酒中EC含量的思路：_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)酵母菌　消毒　杀死啤酒中部分微生物，防止杂菌污染，延长保存期　(2)酚红　化学结合法、包埋法、物理吸附法　(3)pH　对比两坐标曲线，随着培养时间延长，两图形中脲酶活力变化曲线基本一致。当pH从6.5降为4.5左右时，酶活力在1.6保持相对稳定；当pH为6.5时，酶活力可以到5.0左右并保持稳定　(4)在发酵环节加入尿素分解菌，使尿素被分解，EC不能形成，从而降低EC含量
解析　(1)制造果酒利用的是酵母菌的无氧呼吸，加入的菌种a是酵母菌。过滤能除去啤酒中部分微生物，工艺b是消毒，消毒能杀死啤酒中部分微生物，防止杂菌污染，延长其保存期。(2)由于细菌分解尿素的过程中合成脲酶，脲酶将尿素分解成氨，氨会使培养基碱性增强，pH升高，所以可以用检测pH变化的方法来判断尿素是否被分解，故在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂可以鉴别尿素分解菌。固定化酶实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上，实现酶的反复利用，并提高酶稳定性，酶的各项特性(如高效性、专一性和作用条件的温和性)依然保持。固定化酶的方法包括化学结合法、包埋法、物理吸附法等。(3)对比两坐标曲线，随着培养时间延长，两图形中脲酶活力均先增加后保持相对稳定，两者变化曲线基本一致，所以培养时间不是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素。由图可知，当pH从6.5降为4.5左右时，酶活力在1.6相对稳定；当pH为6.5时，酶活力可以达到5.0左右并保持稳定，故pH是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素。(4)利用脲酶消除其前体物质尿素，可降低该黄酒中EC含量。故思路为将分解尿素的细菌加入到发酵环节，使尿素被分解，EC不能形成，从而降低EC含量。
3．(2022·全国乙，37)化合物S被广泛应用于医药、食品和化工工业。用菌株C可生产S，S的产量与菌株C培养所利用的碳源关系密切。为此，某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S产量的影响，结果见表。
碳源 细胞干重(g/L) S产量(g/L)
葡萄糖 3.12 0.15
淀粉 0.01 0.00
制糖废液 2.30 0.18
回答下列问题：
(1)通常在实验室培养微生物时，需要对所用的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方法有__________________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)由实验结果可知，菌株C生长的最适碳源是______________；用菌株C生产S的最适碳源是______________。菌株C的生长除需要碳源外，还需要______________________(答出2点即可)等营养物质。
(3)由实验结果可知，碳源为淀粉时菌株C不能生长，其原因是____________。
(4)若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S的最适碳源浓度，某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)利用制糖废液生产S可以实现废物利用，其意义是_________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)干热灭菌、湿热灭菌(或高压蒸汽灭菌)
(2)葡萄糖　制糖废液　氮源、无机盐、生长因子　(3)缺少淀粉酶　(4)设计一系列不同浓度的制糖废液分别培养菌株C，测定不同浓度制糖废液中S产量，寻找S产量最大的碳源浓度，确定最适碳源浓度　(5)减少污染、节省原料、降低生产成本
解析　(1)防止杂菌污染是获得纯净的微生物培养物的关键，对所需的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方法有干热灭菌、湿热灭菌(或高压蒸汽灭菌，湿热灭菌中效果最好的方法)、灼烧灭菌。(2)分析题干实验结果，以葡萄糖为碳源时，细胞干重最大，故菌株C生长的最适碳源是葡萄糖；以制糖废液为碳源时，S产量最高，故用菌株C生产S的最适碳源是制糖废液。微生物的生长需要水、无机盐、碳源、氮源以及特殊的营养物质，故菌株C的生长除需要碳源外，还需要氮源、无机盐、生长因子等营养物质。(3)由实验结果可知，菌株C可以利用葡萄糖，但在以淀粉为碳源时，菌株C不能生长，说明菌株C无法利用淀粉，分析其原因是菌株C不能合成淀粉酶，导致其无法利用淀粉。(4)以制糖废液作为碳源，进一步确定生产S的最适碳源浓度，可以以碳源浓度作为自变量，不同碳源浓度下S产量作为因变量，实验思路：设计一系列不同浓度的制糖废液分别培养菌株C，测定不同浓度制糖废液中S产量，寻找S产量最大的碳源浓度，从而确定最适碳源浓度。
4．(2022·贵州省黔南州高三一模)2013年12月5日，“韩国泡菜”申遗成功，实际上泡菜是由我国传入韩国的，在《诗经》中出现的“菹”指的就是泡菜，但由于之前的不重视使我国又失去了一项重要的非物质文化遗产，以下是有关泡菜制作的一些问题，请分析作答：
(1)制备泡菜的盐水中盐与清水的质量比约为________________，盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在泡菜腌制过程中经常向坛口边缘的水槽中补充水分的目的是提供________环境。在发酵初期会有气泡从坛沿水槽内的水中间歇性溢出，这些气泡来源于_________________________
________________________________________________________________________。
(3)若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)发酵过程中会产生亚硝酸盐，亚硝酸盐在特定条件下会转变成致癌物______________，所以在发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量，以把握取食泡菜的最佳时机。亚硝酸盐含量的检测方法是____________，在检测泡菜中亚硝酸盐含量的实验中，必须先制备已知浓度的________________，将显色反应后的样品与其进行比对。
答案　(1)1∶10　加热煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响　(2)无氧　微生物呼吸作用产生的气体和泡菜坛中剩余的空气　(3)盐过多抑制了乳酸菌发酵　(4)亚硝胺　比色法　标准显色液
解析　(1)制备泡菜的盐水中盐与清水的质量比约为1∶10。盐水需煮沸并冷却后才可使用，加热煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。(2)泡菜腌制的微生物主要是乳酸菌，乳酸菌是厌氧菌，因此在泡菜腌制过程中，经常向坛口边缘的水槽中补充水分的目的是提供无氧环境。在发酵初期会有气泡从坛沿水槽内的水中间歇性溢出，这些气泡是微生物呼吸作用产生的CO2气体和泡菜坛中剩余的空气。(3)若制作的泡菜“咸而不酸”，“咸”说明盐分过多，“酸”说明乳酸菌的发酵效果不好，盐具有杀菌的作用，因此最可能是盐过多抑制了乳酸菌发酵。(4)发酵过程中会产生亚硝酸盐，亚硝酸盐在特定条件下会转变成致癌物亚硝胺，所以在发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量。亚硝酸盐含量的测定利用比色法，在检测泡菜中亚硝酸盐含量的实验中，必须先制备已知浓度的标准显色液，将显色反应后的样品与其进行比对，估算泡菜中亚硝酸盐的含量。
5．(2022·广西南宁一模)蓝莓果实中含有丰富的营养成分，是世界粮农组织推荐的五大健康水果之一。制作蓝莓果醋的工艺流程如下图。回答下列问题：
(1)在榨取蓝莓果汁时，为了提高出汁率，可以在图中①处加入__________酶。在酒精发酵前调整果汁成分时，可向果汁中添加适量的蔗糖，不能加入过多蔗糖的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)家庭制作蓝莓果酒的酿酒缸并非处于无菌的环境，但发酵液却少有被杂菌污染，是因为在__________________的发酵液中酵母菌可生长繁殖，而多数微生物的生长繁殖受到抑制。蓝莓果酒生产中，为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，可以直接在蓝莓果汁中加入________________________________________________________________________。
(3)发酵过程中，pH降低的原因是__________________________________________________
_______________________________________________________________________________；
酒精含量的变化趋势是___________________________________________________________。
可通过直接观察__________________________________________________________来判断蓝莓果酒发酵的进程。
(4)利用蓝莓果酒进行醋酸发酵时，发酵条件与酒精发酵时条件相比，主要的区别是_____________________________________________________________________(答出两点)。
答案　(1)果胶(纤维素)　加入过多蔗糖会使酵母菌失水死亡　(2)缺氧、呈酸性　人工培养的酵母菌(纯净的酵母菌菌种或分离纯化的酵母菌菌种)
(3)酵母菌呼吸作用产生的CO2溶解在发酵液中，导致pH降低　先逐渐增加，最后趋于稳定　气泡产生情况　(4)发酵温度更高、需要通入无菌空气
解析　(1)为了提高出汁率和澄清度，可在果汁加工过程中加入纤维素酶和果胶酶。水果在酿造的时候，会因为果汁含糖量不足的原因而适当补充糖，且适当加糖可以让我们喝的时候口感更加爽口润喉，中和掉果汁的涩感，但加入过多蔗糖会导致发酵液渗透压升高，使发酵菌种酵母菌失水死亡，因此不能加入过多蔗糖。(2)果酒制作的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，酵母菌是兼性厌氧菌，在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖而绝大多数微生物都因无法适应这一环境而受到抑制，因此家庭制作蓝莓果酒的酿酒缸并非处于无菌的环境，但发酵液却少有被杂菌污染。为了提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，在制作果酒时需加入人工培养的纯净的酵母菌菌种。(3)制作果酒利用的是酵母菌，在制作过程中，首先通气，让酵母菌有氧呼吸进行繁殖；再密封，让酵母菌无氧呼吸产生酒精，酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸时，均产生CO2，溶于发酵液中，使pH下降。发酵早期酵母菌进行有氧呼吸，不会产生酒精；发酵中期，酵母菌无氧呼吸产生酒精，因此酒精逐渐增加；发酵后期，发酵液中物质消耗殆尽，不能继续产生酒精，因此酒精浓度保持不变，所以整个过程中酒精含量是先逐渐增加，最后趋于稳定。发酵早期，酵母菌有氧呼吸产生大量的CO2，随后酵母菌进行无氧呼吸产生少量的CO2，因此可通过直接观察气泡产生情况来判断蓝莓果酒发酵的进程。(4)醋酸发酵的菌种是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型，最适温度为30～35 ℃；酒精发酵的菌种是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型，最适温度为18～25 ℃，因此利用蓝莓果酒进行醋酸发酵时，发酵条件与酒精发酵时的条件相比，主要的区别是发酵温度更高、需要通入无菌空气。
6．(2022·江苏连云港市高三模拟)为比较耐盐植物菊芋与滩涂原生植物碱蓬对滨海滩涂生态系统盐碱土壤中脲酶活性和多种微生物数量的影响，科研人员设置了3组平行地块，在相同且适宜条件下，3月底种植，11月底收获，使用常规模具板犁耕土壤并取样。
(1)将下表填写完整。
序号 实验步骤 简要操作过程
Ⅰ 土壤取样 ①__________________________选取3～5株生长状况良好且相似的植株，整根拔出、轻抖，收集落下的土壤，作为非根际土；收集附在根系上的土壤作为根际土，分别命名为JR、JN(菊芋根际和非根际土壤)及SR、SN(碱蓬根际和非根际土壤)；对照组为②____________________________________________________
Ⅱ ③________ 称取5 g土壤样品，加入45 mL无菌水，④________________，吸取100 μL于900 μL无菌水中依次浓度梯度稀释，最终倍数要保证每个培养皿获得的菌落数为⑤____________________________________________________ ________________________________________________________________________
Ⅲ 微生物的 培养与计数 吸取100 μL稀释样品，涂布在⑥________________，在合适的培养条件下培养一段时间，每隔24 h统计一次。⑦________________作为结果
Ⅳ 土壤酶 活性测定 另取5 g土壤样品，用酶试剂盒测定脲酶活性
Ⅴ 结果分析 比较两种植物不同土壤样品中脲酶的活性以及细菌、真菌、放线菌等微生物的数量
(2)结果表明，两种植物根际土壤相对于非根际皆有较多的微生物富集，生态修复效果明显，这体现了生物多样性的__________价值。分析下图可知，种植________(填“菊芋”或“碱蓬”)可以显著增加土壤中脲酶的活性，从而促进________分解和吸收，增加植物体内蛋白质等物质含量。
综合分析可知，土壤中酶的主要来源有________。
A．植物根系分泌
B．微生物分泌
C．由化肥提供
D．动植物残体释放
(3)盐胁迫下某些植物气孔开放度降低，直接影响了光合作用________过程。若该滩涂生产者的同化量为a，第二营养级粪便中的能量为b，呼吸作用消耗的能量为c，用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量为d，被分解者分解的能量为e，则前2个营养级间的能量传递效率为______________。
答案　(1)①每组随机　②SR、SN　③样品稀释　④振荡摇匀　⑤30～300　⑥(不同的)选择培养基上　⑦选取菌落数目稳定时的记录　(2)间接　菊芋　尿素　ABD　(3)暗反应　(c＋d)÷a×100%
解析　(1)Ⅰ为土壤取样，根据题意分析可知，该实验的自变量是土壤的种类，所以对照组为碱蓬根际土壤(SR)、碱蓬非根际土壤(SN)。土壤取样要求随机选取，排除由偶然性引起的误差，因此每组随机选取3～5株生长状况良好且相似的植株。Ⅱ为样品稀释，称取5 g土壤样品，加入45 mL无菌水，振荡摇匀，使土样充分打散，获取含有微生物的土壤悬液。然后吸取100 μL于900 μL无菌水中依次浓度梯度稀释，只有得到菌落数目在30～300的平板，才说明稀释操作比较成功，并能够进行菌落的计数。Ⅲ为微生物的培养与计数，分离不同的微生物需要不同的选择培养基，所以吸取100 μL稀释样品，涂布在(不同的)选择培养基上；在菌落计数时，每隔24 h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。(2)生物多样性具有直接价值、间接价值和潜在价值等。而两种植物根际土壤生态修复效果明显，体现了生物多样性的间接价值；根据题图分析可知，耐盐植物菊芋增加盐碱土壤中脲酶活性的能力大于滩涂原生植物碱蓬，推测种植菊芋可以显著增加土壤中脲酶的活性，而脲酶水解尿素产生氨和二氧化碳，从而促进尿素分解和吸收，增加植物体内蛋白质等物质的含量。根据题图分析可知，耐盐植物菊芋与滩涂原生植物碱蓬都会增加盐碱土壤中脲酶的活性，且根际土壤中脲酶活性更高，而脲酶存在于大多数细菌、真菌和高等植物中，可以推测土壤中酶的主要来源有植物根系分泌、微生物分泌、动植物残体释放。(3)盐胁迫下某些植物气孔开放度降低，植物吸收二氧化碳减少，导致细胞内的二氧化碳浓度降低，而二氧化碳是光合作用的原料，参与光合作用的暗反应过程。某一营养级的同化量＝自身生长、发育和繁殖的能量＋呼吸消耗的能量，所以第二营养级同化量＝d＋c，又由于能量传递效率＝下一营养级的同化量÷这一营养级的同化量×100%，所以第一营养级(该滩涂生产者)到第二营养级的能量传递效率为(c＋d)÷a×100%。
7．(2022·江苏苏州高三调研)营养缺陷型菌株是在人工诱变或自发突变后由于某些酶的缺失导致代谢过程中的一些合成反应不能正常进行的菌株。下图是实验人员利用“影印法”筛选出某种氨基酸缺陷型菌株的示意图。请据图回答下列问题：
(1)与完全培养基相比，图中基本培养基组成成分上的区别是______________________。培养基需要进行高压蒸汽灭菌，影响灭菌效果的因素有______________、灭菌时间、灭菌材料和数量等。
(2)过程①的接种方法为________________，接种后的培养皿不能立即倒置培养的原因是__________________________________。
(3)进行过程②时，应先将丝绒布转印至______培养基上，原因是_______________________。丝绒布在两个培养基之间进行转印的操作要点是______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)筛选氨基酸缺陷型菌株的方法是挑选______(填字母)的菌落。
A．完全培养基和基本培养基对应位置上都有
B．完全培养基中有，基本培养基对应位置上没有
C．基本培养基中有，完全培养基对应位置上没有
(5)将筛选出的氨基酸缺陷型菌株转接在斜面上进行低温保存，操作简单且无需特殊设备，但具有保存时间不长、__________________、____________等缺点。
(6)统计菌落数时要每隔24 h观察计数一次，直到菌落数目稳定，以防止培养时间不足导致遗漏，若培养时间太长将导致______________________________________，影响计数。
答案　(1)不含该种氨基酸　温度和压力　(2)稀释涂布平板法　防止培养液流出(或滴落)　(3)基本　防止将特定营养成分(或氨基酸)从完全培养基带入基本培养基　从基本培养基带入完全培养基保持丝绒布转印的方向一致　(4)B　(5)易被污染　易产生变异　(6)菌落粘连(重叠、混杂)、菌体死亡
解析　(1)本实验的目的是筛选出某种氨基酸缺陷型菌株，由图示可知，与完全培养基相比，图中基本培养基组成成分上的区别是不含该种氨基酸。培养基需要进行高压蒸汽灭菌，影响灭菌效果的因素有温度、压力、灭菌时间、灭菌材料和数量等。(2)根据菌落的分布结果可判断出过程①的接种方法为稀释涂布平板法，接种后的培养皿不能立即倒置培养的原因是防止培养液流出。(3)进行过程②时，应先将丝绒布转印至基本培养基上，原因是防止将特定营养成分(或氨基酸)从完全培养基带入基本培养基。丝绒布在两个培养基之间进行转印的操作要点是从基本培养基带入完全培养基必须保持丝绒布转印的方向一致。(4)在基本培养基上，氨基酸缺陷型菌株并不能生长，而在完全培养基上能生长，因此应该选择B。(5)临时保存的缺点是保存时间不长、易被污染、易产生变异等。(6)统计菌落数时要每隔24 h观察计数一次，直到菌落数目稳定，以防止培养时间不足导致遗漏，若培养时间太长将导致菌落粘连(重叠、混杂)、菌体死亡，影响计数。
8．(2022·陕西宝鸡高三二模)发酵能让食物改头换面，拥有全新的模样和味道。利用不同微生物的发酵作用制作食品历史悠久，遍布民间，称为传统发酵技术。利用传统发酵技术制作的果酒、果醋、腐乳、泡菜极大地丰富了人们的饮食。请回答下列问题：
(1)在发酵过程中，微生物的参与是关键，人类已经发现了多种用于食品发酵的细菌和真菌。在上述几种饮品及食品加工过程中，利用真菌进行发酵的是___________________________
________________________________________________________________________。
(2)人类使用酿制葡萄酒的微生物主要是酵母菌，酵母菌繁殖的最适温度是______________。葡萄酒呈现深红色的原因是________________________________________________。
(3)做酸菜鱼的“酸汤”是通过天然发酵而成的，参与该发酵过程的主要微生物是______________。酸汤发酵初期，亚硝酸盐的含量逐渐增加，亚硝酸盐在适宜的pH、温度和一定的微生物作用等特定条件下，才会转变成致癌物________________。出坛后的酸汤，若不及时食用，一段时间后会在其表面出现一层白膜，这是____________(填微生物名称)繁殖引起的，与进行酸汤发酵的主要微生物相比，该微生物在结构上的最主要区别是____________________________________。
答案　(1)果酒和腐乳　(2)20 ℃左右　红葡萄皮的色素进入发酵液　(3)乳酸菌　亚硝胺　酵母菌　有以核膜为界限的细胞核
解析　(1)果醋制作、果酒制作、腐乳制作及泡菜制作都巧妙地利用了天然菌种，都为特定的菌种提供了良好的生存条件。其中制作果酒的酵母菌和制作腐乳的毛霉均是真菌，制作果醋的醋酸菌和制作泡菜的乳酸菌都属于细菌。(2)酵母菌繁殖的最适温度是20 ℃左右。葡萄酒呈现深红色，是因为红葡萄皮细胞液含有色素，这些色素在发酵过程中进入发酵液。(3)做酸菜鱼的“酸汤”是通过天然发酵而成的，该过程产生了乳酸，参与该发酵过程的主要微生物是乳酸菌。亚硝酸盐在适宜的温度、pH和一定的微生物作用等特定条件下，才会转变成亚硝胺，亚硝胺对人体有致癌作用。出坛后的酸汤，若不及时食用，一段时间后会在其表面出现一层白膜，这是产膜酵母菌大量繁殖形成的。进行酸汤发酵的主要微生物是乳酸菌，乳酸菌是细菌，属于原核生物，酵母菌是真核生物，与乳酸菌相比，酵母菌具有以核膜为界限的细胞核。
9．(2022·天津河西高三模拟)腐乳是我国独特的传统发酵食品，几百年来深受老百姓的喜爱。天津市蓟州区的“品香源”腐乳手工制作技艺始于清朝末年，传承至今已有120多年历史。腐乳是用豆腐发酵制成，民间老法生产腐乳为自然发酵，现代腐乳生产多采用优良的毛霉菌种进行发酵，现代化生产流程如图。请回答下列问题：
(1)民间制作腐乳时__________(填“需要”或“不需要”)灭菌，发酵好的豆腐上布满了菌落，这些菌落__________(填“属于”或“不属于”)同一物种。
(2)为了筛选出优良的毛霉菌种，可配制以豆渣为唯一氮源的培养基，并在培养基中加入____________试剂，使之呈紫色，将毛霉孢子悬浮液用________________________法接种在培养基上进行培养，培养基上会出现以毛霉菌落为中心的透明圈，挑选_________________的菌落中的菌株用于生产。
(3)腐乳制作时，从微生物培养的角度分析，豆腐相当于____________________，豆腐中的脂肪可作为微生物生长所需的________。
(4)如果发现容器内上层效果比底层的好，说明该发酵菌的新陈代谢类型是______________。豆腐中的营养物质，如蛋白质会被分解成_____________________，脂肪会被分解为甘油和脂肪酸，所以腐乳的口感十分细腻。
(5)为了检测腐乳的营养价值，可以检测腐乳中____________________(填“氨基酸态氮”或“蛋白质态氮”)的含量，一般来说，该物质含量越多，说明腐乳的营养价值越高。
(6)腐乳制作过程中要加盐腌制，加盐可以起到调味的作用，还能析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，还能________________________________________，避免豆腐块腐败变质。
答案　(1)不需要　不属于　(2)双缩脲　稀释涂布平板　透明圈与菌落直径比大　(3)固体培养基　碳源　(4)异养需氧型　小分子的肽和氨基酸　(5)氨基酸态氮　(6)抑制微生物的生长
解析　(1)民间制作腐乳利用了空气中的毛霉孢子，不需要灭菌。发酵菌种除毛霉外，还包括多种微生物，因此豆腐块上的菌落不属于同一物种。(2)豆渣中含有蛋白质，可以与双缩脲试剂反应呈紫色。稀释涂布平板法是将已熔化并冷却至约50 ℃的琼脂培养基，先倒入无菌培养皿中，制成无菌平板。待充分冷却凝固后，将一定量(约0.1 mL)的某一稀释度的样品悬液滴加在平板表面，再用涂布器涂布，使菌液均匀分散在整个平板表面，倒置于恒温箱培养后挑取单个菌落。因此将毛霉孢子悬浮液用稀释涂布平板法接种在培养基上进行培养，培养基上会出现以毛霉菌落为中心的透明圈，挑选透明圈与菌落直径比大的菌落中的菌株用于生产，因为透明圈与菌落直径比越大，菌种越优良。(3)腐乳制作时，从微生物培养的角度分析，豆腐相当于固体培养基，豆腐中的脂肪(组成元素为C、H、O)可作为微生物生长所需的碳源。(4)如果发现容器内上层效果比底层的好，结合上层的空气含量较多，说明该发酵菌的新陈代谢类型是异养需氧型。毛霉等微生物产生的蛋白酶可以将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可以将脂肪水解成甘油和脂肪酸。(5)腐乳制作的原理主要是利用微生物产生的蛋白酶、脂肪酶，蛋白质最终被水解为氨基酸，氨基酸态氮含量可代表蛋白质的分解情况，故为了检测腐乳的营养价值，可以检测腐乳中氨基酸态氮的含量，一般来说，该物质含量越多，说明腐乳的营养价值越高。(6)腐乳制作过程中要加盐腌制，加盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬；抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质；还能起到调味的作用。
【练后讲评与反思】
考情分析　1.考查题型：非选择题。2.呈现形式：文字题、图形题等。对微生物的分离和培养尤为突出，侧重考查微生物的分离纯化技术，对传统发酵技术的原理、制作流程等也有考查。
考向一　微生物的培养
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题目 1 3 7
正误
错题整理：
核心归纳
(1)无菌技术：主要包括消毒和灭菌。
①常用消毒方法：煮沸消毒法、巴氏消毒法。
②常用灭菌方法：灼烧灭菌——接种环、接种针等金属器具；干热灭菌——主要针对玻璃器皿等；高压蒸汽灭菌——主要针对培养基等。
(2)倒平板操作
操作过程如图所示，操作时要待培养基冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近进行。
制备固体培养基最后要将平板倒置，其主要目的是防止培养皿皿盖上的水珠滴入培养基造成污染。
(3)平板划线操作
(4)稀释涂布平板法：先将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落。如图所示：
考向二　微生物的分离与计数
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题目 1 6
正误
错题整理：
核心归纳
1．微生物的分离——选择培养基
(1)培养基中加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。
(2)培养基中加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。
(3)培养基中缺乏氮源时，可以分离得到固氮微生物。
(4)当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。
(5)改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在高温环境中培养能得到耐高温的微生物。
2．微生物的计数
(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
①筛选菌株：利用以尿素为唯一氮源的选择培养基筛选菌株。
②计数方法：活菌计数法和显微镜直接计数法。前者为了增强实验的说服力和准确性，需设置重复组，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。
③过程：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察→记录结果并计数。
(2)分解纤维素的微生物的分离
①实验原理
即：可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
②流程：土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。
3．微生物的鉴定方法
鉴定分解尿素的细菌 含酚红指示剂的以尿素为唯一氮源的培养基→接种细菌→指示剂变红，则该种细菌能分解尿素
鉴定纤维素分解菌
考向三　微生物在传统发酵技术中的应用
练后反馈
题目 2 4 5 8 9
正误
错题整理：
核心归纳
1．传统发酵食品的制作
项目 果酒和果 醋的制作 腐乳制作 泡菜制作
作用 菌类 果酒：酵母菌； 果醋：醋酸菌 毛霉 乳酸菌
原理 ①酵母菌在无氧条件下将葡萄糖氧化成乙醇； ②醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为醋酸 毛霉产生的蛋白酶、脂肪酶将蛋白质、脂肪分解成小分子有机物 乳酸菌在无氧条件下将葡萄糖转化为乳酸
原料 选择 新鲜葡萄(或苹果) 豆腐 大白菜、花椰菜等新鲜干净的蔬菜
实验 流程 让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
操作注意事项 ①材料选择与处理； ②防止发酵液污染，控制好发酵条件 ①材料用量； ②防止杂菌污染； ③控制温度及酒精含量 ①泡菜坛的选择； ②腌制条件(无氧)； ③控制温度、食盐用量及发酵时间
共同点 都是天然的发酵，利用了微生物新陈代谢过程中代谢产物的作用或直接获取代谢产物
2.测定亚硝酸盐含量
(1)原理：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。
(2)方法：比色法。将显色后的样品与标准显色液进行对比，估算亚硝酸盐含量。
(3)过程：配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。
【校正提分强化训练】
1．(2019·全国Ⅲ，37)回答下列与细菌培养相关的问题。
(1)在细菌培养时，培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是________(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，其原因是____________________________________。硝化细菌在没有碳源的培养基上________(填“能够”或“不能”)生长，原因是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用平板培养细菌时一般需要将平板______(填“倒置”或“正置”)。
(3)单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物，原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过__________处理，这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。
答案　(1)蛋白胨　不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同　能够　硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源　(2)倒置　(3)在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征　(4)灭菌
解析　(1)细菌培养时常用牛肉膏蛋白胨培养基，牛肉膏能提供碳源、氮源、磷酸盐、维生素，蛋白胨能提供碳源、氮源、维生素，而葡萄糖不能提供氮源，NaNO3不能为微生物提供碳源。不同细菌生长繁殖所需要的最适pH是不同的，应该根据培养细菌的不同来调节培养基的pH。硝化细菌是化能自养型细菌，可以利用空气中的CO2作为碳源，因此在没有碳源的培养基上能够生长。(2)在平板培养基上培养细菌时，一般需将平板倒置，这样可以防止皿盖上的水珠落入培养基。(3)不同种类的细菌所形成的菌落，在大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等方面具有一定的特征，不同种细菌在一定培养条件下表现出各自稳定的菌落特征，可以作为菌种鉴定的重要依据。(4)使用后的培养基在丢弃前需进行灭菌处理，以免污染环境。
2．(2022·广东，21)研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期在“科学号”考察船对中国南海科考中，中国科学家采集了某海域1 146米深海冷泉附近沉积物样品，分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。
回答下列问题：
(1)研究者先制备富集培养基，然后采用______________法灭菌，冷却后再接入沉积物样品，28 ℃厌氧培养一段时间后，获得了含拟杆菌的混合培养物，为了获得纯种培养物，除了稀释涂布平板法，还可采用____________法。据图分析，拟杆菌新菌株在以______为碳源时生长状况最好。
(2)研究发现，将采集的样品置于各种培养基中培养，仍有很多微生物不能被分离筛选出来，推测其原因可能是________________________________________________________________
___________________________________________________________________(答一点即可)。
(3)藻类细胞解体后的难降解多糖物质，通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成成分的角度考虑，拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)深海冷泉环境特殊，推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能还有__________。
答案　(1)高压蒸汽灭菌　平板划线　纤维素　(2)某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存(或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活)　(3)拟杆菌作为分解者，将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到非生物环境中，有利于碳循环的顺利进行　(4)耐低温
解析　(1)培养基通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。可以采用稀释涂布平板法或平板划线法，将单个微生物分散在固体培养基上，经过培养得到单菌落，从而获得纯净培养物。分析题图可知，在以纤维素为碳源的培养基中，细胞数量最多，可推知拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源时生长状况最好。(2)深海冷泉中可能存在某些微生物，只有利用冷泉中的特有物质才能生存(或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活)，故将采集的样品置于各种培养基中培养，仍可能有很多微生物不能被分离筛选出来。(3)拟杆菌为异养生物，作为该生态系统的分解者，能将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到非生物环境中，有利于碳循环的顺利进行。(4)深海冷泉温度较低，故生活在其中的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，应具有耐低温的特性，才能高效降解多糖，保证拟杆菌的正常生命活动所需。
3．(2021·全国乙，37)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程，利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史，某企业通过发酵制作酱油的过程示意图如下。
回答下列问题：
(1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的_______________________可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供________________________________________________________________________。
(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的____________、__________能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和__________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质，通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于______________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于____________(填“真核生物”或“原核生物”)，添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是____________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是_____________。
答案　(1)蛋白质　碳源　(2)蛋白酶　脂肪酶　氨基酸　异养好氧　(3)原核生物　酒精和二氧化碳　酒精、乳酸、食盐
解析　(1)大豆中含有丰富的蛋白质，可为微生物的生长繁殖提供氮源。小麦中的淀粉可以为微生物的生长繁殖提供碳源。(2)米曲霉在发酵过程中产生的蛋白酶能将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能将脂肪分解为甘油和脂肪酸，使发酵的产物具有独特的风味。米曲霉发酵时需要利用现有的有机物和需要氧气，说明其代谢类型是异养好氧型。(3)乳酸菌没有核膜包被的细胞核，属于原核生物。酵母菌属于兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳。在发酵池中酵母菌产生的酒精能抑制杂菌的生长，乳酸菌产生的乳酸使发酵液呈酸性也能抑制杂菌的生长，同时往发酵池中添加的食盐也能抑制杂菌的生长。
4．(2021·广东，21)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。培养过程中定期取样并用________________的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有____________________________等(答出两种方法即可)。
(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是________________________________________________________(答出两点即可)。
(3)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。
(4)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______________。
答案　(1)唯一碳源　稀释涂布平板(血细胞计数板计数)　诱变育种、基因工程育种　(2)盐浓度为60 g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制　(3)氧气(O2或溶解氧)　(4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等
解析　(2)已知，菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，因此当培养基盐浓度为60 g/L，pH为10时，菌株H可正常持续发酵60 d以上，而盐浓度为60 g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制，故该系统不需要灭菌。(3)分析题意，扩大培养时，营养物浓度、温度、pH等条件适宜，而发酵液中菌株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，说明发酵条件中氧气不足，使菌种进行无氧呼吸产生乙醇，即氧气(O2或溶解氧)是限制高密度培养的重要因素。
5．(2022·江苏徐州高三调研)菌落总数可作为判定食品被污染程度的标志，也可以用于观察细菌在食品中繁殖的动态，以便为送检样品进行卫生学评估提供证据。下图是某样品培养简化流程图，请分析回答下列问题：
(1)该营养琼脂培养基配制过程中，其基本步骤包括按照培养基配方准确计算、称量、溶化、调节pH、____________法灭菌等。然后将培养基放入50 ℃水浴锅保温，选择此温度的理由是______________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验过程中须将样品剪碎并使用均质器10 000 r·min－1处理1 min，其目的是____________
________________________________________________________________________。
从水浴锅取出营养琼脂培养基倒平板适量，稍冷却后移液0.2 mL样品于培养皿进行涂布，涂布时可__________________，使涂布更均匀。
(3)本实验用菌落计数的原理是基于__________________________，运用这种方法统计的结果往往较实际值偏________。
(4)利用鲜奶进行工业生产酸奶时，不能使用被__________污染的鲜奶为原料，否则会使乳酸菌生长受到限制；利用________法可以除去鲜奶中的白细胞、杂菌和其他肉眼可见的异物，取其上清液用于发酵制酸奶。
答案　(1)高压蒸汽灭菌　保证培养基处于溶化状态(在凝固之前接种且不致将培养物烫死)　(2)尽量使样品中的微生物细胞分散　转动培养皿　(3)一个菌落代表一个活菌　小　(4)抗生素　离心
解析　(1)配制培养基时应按照培养基配方准确称量各组分，将其溶解、定容后，调节培养基的pH，并进行高压蒸汽灭菌；然后将培养基放入50 ℃水浴锅保温，用手触摸不烫手以便于操作，并能保证培养基处于溶化状态，且在凝固之前接种不致将培养物烫死。(2)实验过程中要将样品剪碎并使用均质器10 000 r·min－1处理1 min，尽量使样品中的微生物细胞分散；为了使涂布更均匀，涂布时可转动培养皿。(4)抗生素污染会使乳酸菌生长受到限制，因此不能使用被抗生素污染的鲜奶为原料生产酸奶，原料乳中可能含有细胞类物质，其中一些是牛乳中固有的，也有一些是挤奶过程中牛乳受污染而带进牛奶的，为了保证产品获得良好的最终质量，酸奶制作中第一步就是要除去这些污染物质，常利用特别设计的离心机进行离心，除去牛乳中的白细胞和其他肉眼可见的异物。