高考生物真题分类汇编：22 发酵工程（含解析）
文档属性
| 名称 | 高考生物真题分类汇编：22 发酵工程（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1005.2KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-30 00:25:56 | ||
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文档简介
高考生物真题分类汇编
专题22 发酵工程
考点1 传统发酵技术
1.(2023山东,12,2分)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理:①沸盐水冷却后再倒入坛中;②盐水需要浸没全部菜料;③盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水;④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是( )
A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死
B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌
C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入
D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低
答案 C ①煮沸盐水是为了杀灭盐水中的微生物,去除水中的溶解氧,冷却主要是为了防止杀死菜料表面的乳酸菌,A错误;②的主要目的是创造无氧环境,B错误;③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入,给泡菜坛内创造无氧环境,C正确;④检测到的亚硝酸盐含量变化是先增后减,D错误。
2.(2023山东,20,3分)(不定项)果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比,共同点有( )
A.都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理
B.都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖
C.发酵前都需要对原料进行灭菌
D.发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期
答案 AB 果酒的家庭制作和啤酒的工业化生产所用的菌种都是酵母菌,都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理,A正确;发酵初期提供一定的有氧环境,利于酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖,增加酵母菌数量以提高发酵效率,B正确;果酒的家庭制作利用的是附着在水果果皮上的野生酵母菌,因此发酵前不能对原料进行灭菌,C错误;发酵结束后家庭制作的果酒不需要再进行消毒,D错误。
3. (2022湖北,11,2分)关于白酒、啤酒和果酒的生产,下列叙述错误的是 ( )
A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质,也存在于线粒体
D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同,但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌
答案 C 生产白酒、啤酒、果酒的原材料不同,但发酵的主要菌种都是酵母菌,发酵初期需要提供一定的氧气以促进酵母菌的有氧呼吸,从而促进其大量生长繁殖,A、B、D正确;葡萄糖转化为乙醇的场所是细胞质基质,因此该反应所需的酶只存在于细胞质基质,C错误。
解题关键 注意抓“关键词”,如题中设置的“发酵初期”“葡萄糖转化为乙醇所需的酶”。
4.(2022湖北,14,2分)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.该生产过程中,一定有气体生成
B.微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料
C.该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D.沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
答案 A 连续搅拌反应器是为了使菌体进行有氧呼吸,快速生长繁殖,即该生产过程一定有气体生成,A正确;微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料和果糖生产废水中的含碳有机物,B错误;由图中“连续搅拌反应器”可知,该生产工艺利用微生物有氧发酵技术生产蛋白质,C错误;杂菌对利用酿酒酵母生产蛋白质的生产工艺过程无较大影响,故不需要对加入反应器的原料进行灭菌处理,D错误。
5.(2022江苏,16,3分)(多选)在制作发酵食品的学生实践中,控制发酵条件至关重要。下列相关叙述错误的有 ( )
A.泡菜发酵后期,尽管乳酸菌占优势,但仍有产气菌繁殖,需开盖放气
B.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3,制作泡菜的盐水要淹没全部菜料
C.葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌,制作好葡萄酒后,可直接通入无菌空气制作葡萄醋
D.果酒与果醋发酵时温度宜控制在18~25 ℃,泡菜发酵时温度宜控制在30~35 ℃
答案 ACD 乳酸菌属于厌氧细菌,开盖放气会抑制乳酸菌发酵,故泡菜发酵过程中一般不开盖放气,A错误。制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3,这是为了在发酵初期让酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖,也为了防止发酵过程中发酵液溢出;制作泡菜的盐水要淹没全部菜料,以保证乳酸菌进行无氧呼吸,B正确。制作好葡萄酒后,打开瓶盖,盖上一层纱布,空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖,进行葡萄醋的发酵,C错误。果酒发酵的适宜温度是18~30 ℃,果醋发酵的适宜温度是30~35 ℃,D错误。
6.(2021浙江1月选考,10,2分)用白萝卜制作泡菜的过程中,采用适当方法可缩短腌制时间。下列方法中错误的是( )
A.将白萝卜切成小块
B.向容器中通入无菌空气
C.添加已经腌制过的泡菜汁
D.用沸水短时处理白萝卜块
答案 B 用白萝卜制作泡菜的过程中,将白萝卜切成小块、用沸水短时处理白萝卜块、添加已经腌制过的泡菜汁,都有利于缩短腌制时间。该过程中需要将坛口用水封好,以便形成无氧环境,因此不能向容器中通入无菌空气,B错误。
7.(2021辽宁,8,2分)利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为:先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌,发酵6天后,再接入活化的醋酸杆菌,发酵5天。下列有关叙述错误的是( )
A.乙醇既是醋酸发酵的底物,又可以抑制杂菌繁殖
B.酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C.酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D.接入醋酸杆菌后,应适当升高发酵温度
答案 B 当缺少糖源时,醋酸杆菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,酒精具有抑制杂菌繁殖的作用,A正确;酵母菌是真核生物,可以进行有丝分裂,但醋酸杆菌是原核生物,以二分裂的方式进行增殖,B错误;酵母菌是兼性厌氧微生物,醋酸杆菌是一种好氧细菌,所以酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同,C正确;酒精发酵时一般将温度控制在18~30 ℃,大多数醋酸杆菌最适生长温度为30~35 ℃,所以接入醋酸杆菌后,应适当升高发酵温度,D正确。
8.(2021湖北,3,2分)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是( )
A.泡菜制作过程中,酵母菌将葡萄糖分解成乳酸
B.馒头制作过程中,酵母菌进行呼吸作用产生CO2
C.米酒制作过程中,将容器密封可以促进酵母菌生长
D.酸奶制作过程中,后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
答案 B 泡菜制作的原理是乳酸菌无氧呼吸分解葡萄糖并产生乳酸,A错误;馒头制作过程中,酵母菌呼吸作用产生CO2,B正确;密封容器中酵母菌无氧呼吸产能较少,不利于其生长繁殖,但其进行无氧呼吸可产生酒精,C错误;低温可抑制酶的活性,酸奶制作过程中的低温处理,不利于乳酸杆菌繁殖,D错误。
9.(2021山东,12,2分)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是( )
A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌
C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
答案 D 无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精和二氧化碳及少量能量,繁殖能力弱,能存活但不能大量繁殖,A正确。自然发酵制作葡萄酒时,起主要作用的是葡萄表面存留的野生型酵母菌,B正确。葡萄皮中含有丰富的色素,发酵过程中,这些色素释放出来使葡萄酒显示相应的颜色,C正确。酿酒过程中,酵母菌进行呼吸作用的底物是葡萄糖,发酵液中的糖由于不断消耗而不断减少,D错误。
10.(2020山东,12,2分)我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是( )
A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
答案 C 长期干燥的酒曲中微生物处于休眠状态,可长时间保存,使用前使其活化,可加快微生物的代谢,A正确;“鱼眼汤”说明酒曲中的微生物进行细胞呼吸产生了二氧化碳,B正确;“净淘米”是为了去除杂质,而“蒸熟”是为了消除杂菌对酿酒过程的影响,C错误;如果将酒曲放入刚刚蒸好的米中则过高的温度会导致酒曲中的微生物死亡,而“舒令极冷”则可防止此问题的发生,D正确。
阅读下列材料,回答11、12题。
甜瓣子是豆瓣酱的重要成分,风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响,也受发酵过程中不同微生物的多种代谢产物影响。其生产工艺如图所示。
蚕豆瓣豆瓣曲酱醅甜瓣子
某研究团队对加盐水后的发酵阶段的传统工艺(盐度15%,温度37 ℃,发酵30天)进行了改良,改良后甜瓣子风味得以提升。新工艺参数如下表所示。
时期 时段(天) 盐度(%) 温度(℃)
前期 0~12 6 12
中期 12~16 6 37
后期 16~30 15 37
两种工艺的结果比较见图。
11.(2020天津,9,4分)下列关于本研究的实验方法与原理的描述,错误的是( )
A.发酵开始阶段的微生物主要来源于制曲过程的积累
B.蚕豆瓣可提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源
C.温度与盐度都影响微生物的生长繁殖
D.定期取样,使用平板划线法统计活细菌总数
答案 D 制曲是发酵的重要工序,实质是创造曲霉等相应微生物生长的适宜条件,保证相应微生物得以充分生长繁殖,用于发酵开始阶段,A正确;蚕豆瓣中含有糖类、蛋白质等营养物质,可为微生物的生长繁殖提供碳源、氮源,B正确;微生物生长繁殖需要适宜的温度和盐度,温度过高和过低都会影响微生物的生长繁殖,盐度过高会抑制微生物的生长繁殖,C正确;统计活细菌总数常用的方法是稀释涂布平板法,D错误。
12.(2020天津,10,4分)下列对实验结果的分析,错误的是( )
A.新工艺中期活霉菌总数下降由温度升高导致
B.新工艺后期活细菌总数下降由温度、盐度均升高导致
C.新工艺中期氨基酸产生速率较前期末加快,是因为温度升高提高了蛋白酶活性
D.新工艺中甜瓣子风味提升,与前、中期活微生物总数高和氨基酸终产量高均有关
答案 B 据图可知,新工艺中期活霉菌总数下降,相对新工艺前期比较,盐度不变,温度升高到37 ℃,可推知活霉菌总数下降是由温度升高导致的,A正确;对比新工艺前期和中期,盐度不变,温度升高,对活细菌总数影响不大,对比新工艺中期和后期,温度不变,盐度升高,活细菌总数下降,说明活细菌总数下降是由盐度升高导致的,B错误;对比新工艺前期末和中期,盐度不变,温度升高,会影响酶的活性,可推知新工艺中期温度升高提高了蛋白酶的活性,使分解蚕豆蛋白产生氨基酸的速率加快,C正确;据题意可知,甜瓣子风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响,也受发酵过程中不同微生物的多种代谢产物影响,据图可知新工艺中甜瓣子风味提升,与前、中期活微生物总数和氨基酸终产量高均有关,D正确。
13.(2020江苏单科,18,2分)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告,他的做法错误的是( )
A.选择新鲜的葡萄略加冲洗,除去枝梗后榨汁
B.将玻璃瓶用酒精消毒后,装满葡萄汁
C.酒精发酵期间,根据发酵进程适时拧松瓶盖放气
D.酒精发酵后去除瓶盖,盖一层纱布,再进行醋酸发酵
答案 B 新鲜葡萄应先清洗后去枝梗,A正确;将玻璃瓶用酒精消毒后,将葡萄汁装入玻璃瓶,要留大约1/3的空间,B错误;酒精发酵期间有CO2产生,需根据发酵进程适时拧松瓶盖放气,C正确;用于果醋发酵的醋酸菌为好氧细菌,需在氧气充足的环境中进行醋酸发酵,D正确。
14.(2019江苏单科,9,2分)下列关于传统发酵技术应用的叙述,正确的是( )
A.利用乳酸菌制作酸奶过程中,先通气培养,后密封发酵
B.家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵
C.果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低,果酒制作过程中情况相反
D.毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵
答案 B 乳酸菌为严格厌氧型细菌,通气会造成乳酸菌死亡,A错误;家庭酿制葡萄酒利用的主要是附着在葡萄果皮上的野生酵母菌,果醋发酵需要的醋酸杆菌常从变酸的酒的表面菌膜中获取,腐乳的制作主要利用空气中的毛霉孢子,三者都不是纯种发酵,B正确;果醋发酵中随着醋酸的产生,pH逐渐降低,果酒发酵中会产生较多的CO2,使发酵液pH降低,C错误;毛霉产生的酶有蛋白酶和脂肪酶等,但毛霉不产生纤维素酶,D错误。
易错警示 在传统的葡萄酒制作中起主要作用的是附着在葡萄果皮上的野生型酵母菌。
15.(2017江苏单科,10,2分)下列关于“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.控制发酵温度的主要目的是腐乳调味
B.腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用
C.毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉
D.成品腐乳表面的粘性物质主要由细菌产生
答案 B 本题考查腐乳制作的相关知识。控制发酵温度的主要目的是使毛霉等微生物正常生长增殖,A错误;腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐和调味作用,B正确;毛霉等微生物可分泌蛋白酶和脂肪酶,催化豆腐中的蛋白质水解为小分子肽和氨基酸,催化脂肪水解为脂肪酸和甘油,C错误;成品腐乳表面的粘性物质主要由毛霉产生,D错误。
16.(2017江苏单科,25,3分) 如图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述正确的是( )
A.改变通入气体种类,可以研究呼吸作用类型对发酵的影响
B.果酒发酵中期通入氮气,酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸
C.果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关
D.气体入口与气体出口可以交换使用
答案 ABC 本题主要考查果酒和果醋制作的相关知识。果酒和果醋发酵所利用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌,其中酵母菌属于兼性厌氧菌,而醋酸菌为需氧菌,因此改变通入气体种类,可研究呼吸作用类型对发酵的影响,A正确;果酒发酵中期通入氮气后,酵母菌可从有氧呼吸转变为无氧呼吸,B正确;醋酸菌的最适生长温度为30~35 ℃,温度过低会抑制酶活性,从而抑制果醋的发酵周期,C正确;图中的气体入口与气体出口不可以交换使用,因为与气体入口相连的导管需要插入发酵瓶的底部,D错误。
易错提醒 ①果酒与果醋的制作利用的是微生物发酵,微生物需要一定的温度才能正常生长。②气体入口可为培养液中微生物提供气体环境,故应将与气体入口相连的导管插入发酵瓶底部。
17.(2016江苏单科,7,2分)下列关于中学“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.加盐主要是为了调节水分,利于毛霉生长
B.加料酒主要是为了灭菌,避免腐败变质
C.发酵过程中起主要作用的是乳酸杆菌
D.实验室制作的腐乳不宜直接食用
答案 D 加盐主要是为了调节水分,同时也能抑制微生物的生长,A错误;加料酒可以抑制微生物的生长,同时能使腐乳具有独特的香味,并非灭菌,B错误;发酵过程中起主要作用的是毛霉,C错误;实验室制作的腐乳,未经严格检测,不宜直接食用,D正确。
名师点睛 解答本题的关键在于理解腐乳制作的过程:前期发酵和后期发酵。理解后期发酵过程中加盐、加料酒、加香辛料的作用。
18.(2013江苏单科,14,2分)某研究性学习小组以樱桃番茄为材料进行果酒、果醋发酵实验。下列相关叙述正确的是( )
A.酵母菌是嗜温菌,所以果酒发酵所需的最适温度较高
B.先供氧进行果醋发酵,然后隔绝空气进行果酒发酵
C.与人工接种的发酵相比,自然发酵获得的产品品质更好
D.适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖
答案 D 本题考查果酒和果醋的制作的相关知识。果酒发酵一般将温度控制在18~25 ℃,而果醋发酵的适宜温度为30~35 ℃,因此果醋发酵所需的最适温度较高;应该先隔绝空气进行果酒发酵,然后植入醋酸杆菌,通入空气,进行果醋发酵,因为醋酸杆菌可以将酒精转变为醋酸;与人工接种的发酵相比,自然发酵过程中菌种量比较少,且菌种本身品质不好,因此,自然发酵获得的产品品质较差;适当加大接种量,能提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。
解题思路 ①确定菌种,并比较两菌种的代谢类型及温度范围;②联系已学的相关知识,确定培养的先后顺序;③接种量大,有利于菌种快速达到一定数量,且可抑制其他杂菌的生长。
19.(2011江苏单科,3,2分)下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述,正确的是( )
A.腐乳制作所需要的适宜温度最高
B.果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵
C.使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
D.使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA
答案 D 果酒制作用的是酵母菌,酵母菌发酵时,最适温度在18~25℃;制果醋时用到的醋酸菌是一种好氧菌,最适生长温度为30~35℃;制腐乳时主要用的菌种是毛霉,其最适温度在15~18℃;酵母菌、醋酸菌和毛霉都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA,故D正确。
20.(2021全国乙,37,15分)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流程示意图如图。
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 (答出1点即可)。
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 乙醇和CO2 食盐
解析 (1)微生物培养基成分一般包括碳源、氮源、无机盐、水、生长因子等。含有氮元素且能被微生物利用的物质称为氮源,大豆中的蛋白质可为米曲霉的生长提供氮源,含有碳元素且能被微生物所利用的物质称为碳源,小麦中的淀粉属于多糖,含有C、H、O,可为米曲霉的生长提供碳源。(2)蛋白酶可将大分子的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。米曲霉发酵过程需提供营养物质,需要通入空气并搅拌,故米曲霉的代谢类型为异养好氧型。(3)乳酸菌属于细菌,为原核生物。酵母菌为异养兼性厌氧型生物,在无氧条件下分解葡萄糖可生成乙醇和CO2。发酵过程中加入的食盐可以抑制杂菌的生长。
21.(2018课标全国Ⅲ,37,15分)回答下列与酵母菌有关的问题:
(1)分离培养酵母菌通常使用 (填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基,该培养基应采用 灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上,培养一段时间后可观察到菌落,菌落的含义是 。
(2)酵母菌液体培养时,若通入氧气,可促进 (填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”);若进行厌氧培养,可促进 (填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。
(3)制作面包时,为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌,酵母菌引起面包松软的原因是 。
答案 (1)麦芽汁琼脂 高压蒸汽 由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体 (2)菌体快速增殖 乙醇产生 (3)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2,CO2使面包松软
解析 本题通过问题并列的命题方式考查酵母菌的培养与应用,属于对科学探究素养的考查。(1)常用含葡萄糖较多的麦芽汁琼脂培养基分离培养酵母菌。培养基常采用高压蒸汽灭菌法灭菌。菌落是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)有氧气存在时,酵母菌有氧呼吸产生的大量能量可用于快速增殖;无氧气存在时,酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇和CO2。(3)酵母菌进行细胞呼吸可产生CO2,故用酵母菌制作的面包会变得松软。
易错警示 不同培养基的用途
牛肉膏蛋白胨培养基常用于培养细菌,MS培养基常用于植物组织培养,麦芽汁琼脂培养基常用于培养酵母菌。
22.(2017课标全国Ⅱ,37,15分)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题:
(1)该实验的自变量是 、 。
(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是 。
(3)如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是 。
(4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为 ,脂肪转变为 。
答案 (1)菌种 发酵时间 (2)好氧菌 (3)延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间 (4)氨基酸和肽 脂肪酸和甘油
解析 本题考查传统发酵技术的相关知识。(1)根据题中“甲、乙两菌种”和“32 h内定期取样观测发酵效果”可确定该实验的自变量是菌种类型和发酵时间。(2)发酵容器底层缺氧,上层氧气相对充足,上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌属于好氧菌。(3)由于32 h内发酵效果随发酵时间呈直线上升,所以若要确定最佳发酵时间,应该继续延长发酵时间,观测发酵效果,最好发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。(4)发酵过程中微生物会产生多种蛋白酶和脂肪酶,蛋白酶可使蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可使脂肪分解为甘油和脂肪酸。
知识归纳 关于传统发酵技术的3个误区
(1)误认为微生物培养基中都需有机碳源、氮源,自养型微生物的培养不需加有机碳源、固氮菌的培养不需加氮源。
(2)误认为泡菜制作过程中乳酸和亚硝酸盐的含量都是先增加后减少,在泡菜制作过程中乳酸含量先增加后保持稳定。
(3)误认为果酒、果醋制作过程中都需要无氧条件,果醋制作过程中利用的是醋酸菌的有氧呼吸,因此需要有氧条件。
23.(2016课标全国Ⅱ,39,15分)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。回答下列问题:
(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段,在酵母菌细胞的 中进行,其产物乙醇与 试剂反应呈现灰绿色,这一反应可用于乙醇的检验;过程③在酵母菌细胞的 中进行。与无氧条件相比,在有氧条件下,酵母菌的增殖速度 。
(2)第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程,根据醋酸杆菌的呼吸作用类型,该过程需要在 条件下才能完成。
(3)在生产过程中,第一阶段和第二阶段的发酵温度不同,第一阶段的温度 (填“低于”或“高于”)第二阶段的。
(4)醋酸杆菌属于 核生物,其细胞结构中 (填“含有”或“不含有”)线粒体。
答案 (1)细胞质基质 重铬酸钾 线粒体 快
(2)有氧 (3)低于 (4)原 不含有
解析 (1)图中过程①和②表示酵母菌厌氧呼吸的第一、二阶段,发生场所是细胞质基质;乙醇可在酸性条件下与重铬酸钾试剂发生颜色反应;过程③表示有氧呼吸的第二、三阶段,发生在线粒体中;与无氧呼吸相比,有氧呼吸过程释放的能量多,所以在有氧条件下酵母菌的繁殖速度较快。(2)醋酸杆菌是好氧菌,所以乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。(3)酵母菌和醋酸杆菌的最适生长温度分别是18 ℃~25 ℃和30 ℃~35 ℃。(4)醋酸杆菌属于细菌,是原核生物,原核细胞中不含有线粒体。
24.(2016天津理综,10,12分)天津独流老醋历史悠久、独具风味,其生产工艺流程如图。
淀粉类
原料成熟
酒醅成熟
醋醅
(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为酶 。
(2)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高 的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。
(3)在醋酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30天。工艺如下。
①发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是 ,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是 。
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中 层的醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的 ,淘汰了部分乳酸菌种类。
答案 (12分)(1)在最适温度条件下催化能力最强
(2)酵母菌 (3)①先快速增长后趋于稳定 氧气、营养物质、pH ②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动或下) ③种间竞争(或竞争)
解析 (1)因酶在最适温度下的催化能力最强,故发酵过程中需控制好反应温度。(2)酵母菌是兼性厌氧型微生物,在有氧条件下分解有机物释放的能量多,繁殖快。(3)曲线图显示,与翻动前相比,B层在翻动后醋酸杆菌密度先快速增加而后趋于稳定,对比翻动前后B层醋酸杆菌所处环境条件知,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素有氧气浓度、pH及营养物质含量等。乳酸菌是厌氧型微生物,处于发酵缸下层的醋醅有利于乳酸菌发酵产生乳酸。随着发酵时间的推移,环境中营养物质减少,代谢废物增多,微生物生存条件恶劣,不同种乳酸菌间的竞争加剧,部分菌种因不适应环境而被淘汰。
25.(2015广东理综,29,16分)泡菜是我国的传统食品之一,但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害。某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”,查阅资料得到图。
(1)制作泡菜时,泡菜坛一般用水密封,目的是 。乳酸菌发酵第一阶段的产物有 。
(2)据图,与第3天相比,第8天后的泡菜更适于食用,因为后者 ;pH呈下降趋势,原因是 。
(3)该小组得到一株“优选”乳酸菌(亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍),拟参照资料的实验方案和食盐浓度(4%~10%),探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低,并确定其最适条件。请你设计一个实验结果记录表,并推测实验结论。
答案 (16分)(1)创造无氧环境(1分) 丙酮酸、[H]、ATP(3分)
(2)亚硝酸盐含量已接近最低水平(1分) 乳酸积累(2分)
(3)结果记录表(6分)
亚硝酸盐含量(单位:mg/kg)
食盐浓 度(%) 乳酸菌 发酵时间(d)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
4 普通
优选
7 普通
优选
10 普通
优选
注:其他合理答案酌情给分。
推测实验结论:
①用“优选”乳酸菌制作泡菜,亚硝酸盐含量更低(1分)
②最适条件是亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间(2分)
解析 (1)由于乳酸菌是厌氧细菌,制作泡菜时,泡菜坛一般用水密封,目的是隔绝空气,创造无氧环境。乳酸菌发酵第一阶段的产物是丙酮酸、[H]和ATP。(2)析图可知,8天后的泡菜中亚硝酸盐含量低,更适于食用。制作泡菜过程中,由于乳酸的积累,pH呈下降趋势。(3)该实验的目的是比较“优选”乳酸菌和普通乳酸菌在制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低,并确定最适条件,故表格的设计要体现不同时间不同食盐浓度下两种乳酸菌的亚硝酸盐含量的差异。实验结论应是优选乳酸菌制作的泡菜中亚硝酸盐含量更低,并确定亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间。
方法技巧 设计实验结果记录表时注意将自变量、实验对象和发酵时间三个维度设计在一个表格中。
26.（2013全国Ⅰ,39，15分）回答下列有关泡菜制作及酿酒的问题:
(1)制作泡菜时,所用盐水需煮沸,其目的是 。为了缩短制作时间,有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液,加入陈泡菜液的目的是 。从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内,泡菜液逐渐变酸,这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 ,原因是 。
(2)酿制葡萄酒开始时一般要先通气,其目的是 。
若检测酵母菌的代谢产物中是否含有酒精,可以使用酸性的 溶液进行检测。
(3)若将上述培养液中的酵母菌接种到固体培养基表面,常用的方法有 。
答案 (1)杀灭杂菌 增加乳酸菌数量 乳酸菌数量增多,杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更耐酸
(2)让酵母菌在有氧条件下大量繁殖 重铬酸钾
(3)平板划线法或稀释涂布平板法
解析 本题主要考查科学探究中的方案实施要素。(1)制作泡菜时,所用盐水需煮沸,其目的是通过煮沸杀灭盐水中的杂菌,陈泡菜液中含有大量乳酸菌,因此加入陈泡菜液的目的是增加乳酸菌的数量。在制作泡菜的过程中,泡菜液逐渐变酸,乳酸菌耐酸,而其他杂菌不耐酸,因此随着发酵的进行,乳酸菌的数量增多,杂菌的数量减少。(2)酿造葡萄酒所用的菌种是酵母菌,酿制葡萄酒开始时一般要先通气,其目的是让酵母菌在有氧条件下大量繁殖。发酵产生的酒精可以用酸性重铬酸钾溶液检测,其原理是酒精和酸性重铬酸钾溶液反应显灰绿色。(3)将酵母菌接种到固体培养基的常用方法是平板划线法或稀释涂布平板法。
27.(2012海南单科,30,15分)回答下列关于腐乳制作的问题:
(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程,其中起主要作用的微生物是 ,其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为 和 ;其产生的 能将豆腐中的脂肪水解为 和 。
(2)发酵完成后需加盐腌制,加盐还可以抑制 生长。
(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配制而成的卤汤。卤汤除具有一定的防腐作用外,还能使腐乳具有独特的 。
答案 (1)毛霉 肽 氨基酸 脂肪酶 甘油 脂肪酸(每空2分,共12分)
(2)微生物(2分)
(3)风味(1分,其他合理答案也给分)
解析 本题考查腐乳制作过程的相关知识。(1)腐乳制作时是以豆腐为原料,在毛霉以及多种微生物参与下发酵而制成的食品,富含易被人体吸收的多种营养物质,如多肽、氨基酸等。腐乳制作过程中,豆腐中的蛋白质在蛋白酶的作用下被水解为多肽,进而在肽酶的作用下被水解为各种氨基酸;脂肪在脂肪酶的作用下被分解为甘油和脂肪酸。(2)在发酵完成后的腌制过程中,盐能抑制微生物的生长,防止豆腐块腐败变质。(3)卤汤除能防腐外,还可使腐乳具有独特的风味。
考点2 微生物的培养技术与发酵工程
1.(2023浙江1月选考,19,2分)某同学想从泡菜汁中筛选耐高盐乳酸菌,进行了如下实验:取泡菜汁样品,划线接种于一定NaCl浓度梯度的培养基,经培养得到了单菌落。下列叙述正确的是( )
A.培养基pH需偏碱性
B.泡菜汁需多次稀释后才能划线接种
C.需在无氧条件下培养
D.分离得到的微生物均为乳酸菌
答案 C 乳酸菌在乳酸发酵过程中产生乳酸,其所适宜生活的环境偏酸性,A错误;划线接种不需要对泡菜汁进行多次稀释,稀释涂布平板法接种时通常需要对菌液进行稀释处理,B错误;乳酸菌是厌氧菌,需要在无氧条件下培养,C正确;利用一定NaCl浓度梯度的培养基,可分离得到耐高盐的微生物,但不一定都是乳酸菌,D错误。
细菌通常要求在中性偏碱的环境中生长,霉菌要求在中性偏酸的环境中生长。乳酸菌属于细菌,但因其发酵产物含乳酸而适宜生活在偏酸性的环境中,因此配制特定微生物的培养基时,其pH要结合实际情况分析。
2.(2023山东,15,2分)平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是( )
A.不含氮源的平板不能用于微生物培养
B.平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒
C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃
D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物
答案 D 不含氮源的平板可以用于固氮微生物的培养,A错误;平板涂布时涂布器使用前必须进行灭菌,B错误;接种后未长出菌落的培养基需要灭菌后再丢弃,以防污染环境,C错误;能合成脲酶(能催化尿素分解产生NH3,NH3可作为某些细菌生长的氮源)的微生物可以以尿素为氮源,其他微生物因缺乏氮源而无法生长繁殖,D正确。
3.(2023广东,10,2分)研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线(如图)和选择培养基筛选原理来判断,下列最可能筛选到目标菌的条件组合是( )
A. a点时取样、尿素氮源培养基
B.b点时取样、角蛋白氮源培养基
C. b点时取样、蛋白胨氮源培养基
D.c点时取样、角蛋白氮源培养基
答案 D 要筛选获得分解角蛋白的嗜热菌,培养基应以角蛋白为唯一氮源,且嗜热菌需要较高的温度,D正确。
4.(2022湖北,5,2分)灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是( )
A.动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行
B.微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染
C.为防止蛋白质变性,不能用高压蒸汽灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌
D.可用高压蒸汽灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌
答案 D 环境中的微生物对动、植物细胞DNA提取的材料研磨、过滤等操作无影响,故不需要在无菌条件下进行,A错误;抗生素能够杀死细菌,动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染,但微生物如细菌的培养基中不能添加抗生素,B错误;高温变性的蛋白质仍可作为微生物的氮源,可以用高压蒸汽灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌,C错误;对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等可以采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌,也可以采用干热灭菌法进行灭菌,D正确。
5.(2022海南,12,3分)为探究校内植物园土壤中的细菌种类,某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误的是( )
A.采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本
B.培养细菌时,可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基
C.土壤溶液稀释倍数越低,越容易得到单菌落
D.鉴定细菌种类时,除形态学鉴定外,还可借助生物化学的方法
答案 C 采集植物园中土壤样本的原则之一是要随机采样,A正确;牛肉膏蛋白胨固体培养基中含有细菌生长所需的碳源、氮源、水、无机盐等,可用于细菌的培养,B正确;土壤溶液稀释倍数足够高时,才能将聚集的菌体分散开,有助于在培养基表面形成单菌落,C错误; 不同种类细菌的理化特性一般不同,鉴定细菌种类时,除根据菌落特征进行形态学鉴定外,还可以借助生物化学的方法进行鉴定,D正确。
6.(2022江苏,3,2分)下列是某同学分离产脲酶菌的实验设计,不合理的是( )
A.选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株
B.在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源
C.适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落
D.可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌株
答案 D 农田或公园土壤中含有较多的产脲酶菌,A合理;产脲酶菌产生的脲酶可将尿素分解为NH3,NH3可作为其生长的氮源,因此为了筛选产脲酶菌,选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源,这样既有利于目的菌生长,也可抑制或阻止杂菌生长,B合理;适当稀释样品,可以在平板上形成单菌落,便于分离细菌,C合理;产脲酶菌分解尿素产生的NH3会使培养基的碱性增强,酚红指示剂在碱性条件下呈红色,据此原理可知,产脲酶菌周围出现的红色区域越大,表明该菌产脲酶的能力越强,D不合理。
7.(2022辽宁,15,2分)为避免航天器在执行载人航天任务时出现微生物污染风险,需要对航天器及洁净的组装车间进行环境微生物检测。下列叙述错误的是( )
A.航天器上存在适应营养物质匮乏等环境的极端微生物
B.细菌形成菌膜粘附于航天器设备表面产生生物腐蚀
C.在组装车间地面和设备表面采集环境微生物样品
D.采用平板划线法等分离培养微生物,观察菌落特征
答案 C 在太空中可能存在的极冷、极热、辐射及营养物质匮乏等环境的自然选择下,航天器上可能存在适应以上极端环境的微生物,A正确;航天器上的细菌可通过大量繁殖形成菌膜,并粘附于航天器设备表面产生生物腐蚀,B正确;为规避微生物污染的风险,需通过拭子或擦布对航天器内外及组装车间都进行微生物采样,对样品进行检测,并不仅限于采样组装车间地面和设备表面,C错误;平板划线法可将混杂在一起的微生物或同一微生物群体中的不同细胞,用接种环在平板表面上多次划线稀释而获得单个细胞,并让其成长为单菌落,进而通过观察菌落特征确定其类型,D正确。
8.(2022辽宁,18,3分)(不定项)β-苯乙醇是赋予白酒特征风味的物质。从某酒厂采集并筛选到一株产β-苯乙醇的酵母菌应用于白酒生产。下列叙述正确的是( )
A.所用培养基及接种工具分别采用湿热灭菌和灼烧灭菌
B.通过配制培养基、灭菌、分离和培养能获得该酵母菌
C.还需进行发酵实验检测该酵母菌产β-苯乙醇的能力
D.该酵母菌的应用有利于白酒新产品的开发
答案 ABCD 通常微生物培养所用的培养基和接种工具分别采用湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)和灼烧灭菌进行灭菌处理,A正确;该菌株的获得需经过培养基的配制与灭菌、菌株的分离和培养等过程,对分离出的该菌株还需进行发酵实验检测其产β-苯乙醇的能力,以确定能否用于生产,B、C正确;β-苯乙醇可赋予白酒特征风味,故该产β-苯乙醇的酵母菌的应用有利于开发白酒新产品,D正确。
9.(2022浙江1月选考,20,2分)S型肺炎双球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.步骤①中,酶处理时间不宜过长,以免底物完全水解
B.步骤②中,甲或乙的加入量不影响实验结果
C.步骤④中,固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D.步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
答案 D 审题指导明确图中相关处理的作用:(1)蛋白酶处理S型菌匀浆,可除去S型菌的蛋白质。(2)DNA酶处理S型菌匀浆,可除去S型菌的DNA。
解析 步骤①中酶处理的目的是彻底除去底物,因此时间要足够长,以使底物完全水解,A错误;步骤②中,甲或乙的加入量属于无关变量,应相同,否则会影响实验结果,B错误;步骤④中,液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化,C错误;S型细菌有荚膜,菌落光滑,R型细菌无荚膜,菌落粗糙,步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态,可判断是否出现S型细菌,D正确。
10.(2022山东,14,2分)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时,会通过分泌青霉素杀死细菌,以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产,关于该生产过程,下列说法错误的是 ( )
A.发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B.可用深层通气液体发酵技术提高产量
C.选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中
D.青霉素具有杀菌作用,因此发酵罐不需严格灭菌
答案 D 由题意可知,当葡萄糖浓度不足时,青霉菌会分泌青霉素,故工业化生产青霉素时,发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖,A正确;青霉菌为异养需氧型真菌,深层通气液体发酵技术可为发酵提供充足的氧气,可提高产量,B正确;工业发酵罐体积较大,需要接种的菌株较多,故选育出的高产青霉素菌株经扩大培养后,才可用于工业化生产,C正确;青霉素可抑制细菌生长,但不抑制真菌生长,且污染发酵罐的杂菌种类多,某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解,故发酵罐需严格灭菌,D错误。
11.(2022山东,20,3分)(不定项)啤酒的工业化生产中,大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后,最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是 ( )
A.用赤霉素处理大麦,可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶
B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵
D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期
答案 ACD 赤霉素可诱导大麦中与α-淀粉酶相关的基因的表达,促进α-淀粉酶的合成,使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶,A正确;焙烤的目的是杀死大麦种子胚,但不使α-淀粉酶失活,且没有起到灭菌作用,B错误;蒸煮糖浆是为了终止酶的进一步作用并灭菌,为防止高温杀死酵母菌,糖浆需经冷却后才可接种酵母菌进行发酵,C正确;利用转基因技术改造酵母菌,可减少发酵过程中啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期,D正确。
12.(2021浙江6月选考,17,2分)下列关于原生质体和细胞计数的叙述,错误的是( )
A.测定植物原生质体的密度时,可用血细胞计数板
B.红墨水不能进入活细胞,可用于检测细胞的存活状态并计数
C.涂布分离法和划线分离法均能得到单菌落,都可用于细菌计数
D.酵母菌在液体培养基中培养一段时间后,可用比浊计测定其密度
答案 C 测定植物原生质体的密度时,可用血细胞计数板,A正确;红墨水不能进入活细胞,其可用于检测细胞的存活状态并计数,若细胞被红墨水染色,则说明细胞死亡,B正确;划线分离法只能用于细菌分离,不能用于细菌计数,C错误;酵母菌在液体培养基中培养一段时间后,可用比浊计测定其密度,D正确。
13.(2021天津,1,4分)下列操作能达到灭菌目的的是( )
A.用免洗酒精凝胶擦手
B.制作泡菜前用开水烫洗容器
C.在火焰上灼烧接种环
D.防疫期间用石炭酸喷洒教室
答案 C 用免洗酒精凝胶擦手只能起到消毒的作用,无法达到灭菌的目的,A错误;开水烫洗容器只能起到消毒的作用,B错误;在火焰上灼烧接种环可以达到灭菌的目的,C正确;用石炭酸喷洒教室只能起到消毒的作用,D错误。
14.(2021北京,12,2分)人体皮肤表面存在着多种微生物,某同学拟从中分离出葡萄球菌。下述操作不正确的是( )
A.对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌
B.使用无菌棉拭子从皮肤表面取样
C.用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布
D.观察菌落的形态和颜色等进行初步判断
答案 C 对培养基一般进行高压蒸汽灭菌,A正确;从皮肤表面取样时可用无菌棉拭子擦拭皮肤,B正确;将取样后的棉拭子浸入无菌水中制备菌液(必要时需富集培养),取0.1 mL菌液滴加到培养基表面,再用灼烧灭菌过的且冷却的涂布器涂布,C错误;不同的微生物一般有不同的菌落特征,可通过观察菌落的形态和颜色等进行初步判断,D正确。
15.(2021山东,14,2分)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色,乙菌菌落周围不变色。下列说法错误的是( )
A.甲菌属于解脂菌
B.实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源
C.可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比
D.该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力
答案 B 甲菌菌落周围呈现深蓝色说明甲菌能分泌脂肪酶分解脂肪产生脂肪酸,故甲菌属于解脂菌,A正确;乙菌菌落周围不变色,说明乙菌不能分泌脂肪酶分解脂肪,但其能在此培养基中存活并形成菌落,表明实验中所用培养基中脂肪不是唯一碳源,B错误;若两种菌的接种区域之间距离足够大,不容易相互干扰,则可以将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比,C正确;由于解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸,而脂肪酸能使醇溶青琼脂平板变为深蓝色,因此可根据平板中菌落周围深蓝色的面积大小来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力,D正确。
16.(2021山东,20,3分)含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭,硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力,用穿刺接种的方法分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养,如图所示。若两种菌繁殖速度相等,下列说法错误的是( )
A.乙菌的运动能力比甲菌强
B.为不影响菌的运动需选用液体培养基
C.该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量
D.穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染
答案 B 硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀,甲、乙菌的穿刺路径相同,但乙菌在试管中形成的黑色范围大,这说明乙菌的运动能力比甲菌强,A正确;穿刺培养是将接种针深插至半固体培养基中进行接种以培养微生物的一种方法,常用于厌氧或兼性厌氧微生物的培养,B错误;在琼脂层中进行穿刺培养,可根据细菌自穿刺部位的扩散状况来了解细菌的运动性能,但不能比较两种菌产生硫化氢的量,C正确;穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌污染,D正确。
17.(2020浙江7月选考,19,2分)下列关于微生物培养及利用的叙述,错误的是( )
A.利用尿素固体培养基可迅速杀死其他微生物,而保留利用尿素的微生物
B.配制培养基时应根据微生物的种类调整培养基的pH
C.酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵得到糯米酒
D.适宜浓度的酒精可使醋化醋杆菌活化
答案 A 尿素固体培养基属于选择培养基,尿素是唯一氮源,不能利用尿素的微生物因缺乏可利用的氮源而不能在此培养基上生存,故尿素固体培养基的作用并不是迅速杀死这些微生物,A错误;微生物的种类不同,需要的培养条件(如温度和pH)可能不同,B正确;酵母菌没有分解糯米淀粉的酶,故酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵得到糯米酒,C正确;醋化醋杆菌可以利用酒精产生醋酸,故适宜浓度的酒精能活化该菌,D正确。
18.(2018江苏单科,16,2分)某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究,下列叙述错误的是( )
A.夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理
B.乙醇为挥发性物质,故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
答案 B 生产果酒是利用酵母菌的无氧呼吸产生酒精的过程,酒精发酵时一般将温度控制在18~25 ℃,夏季温度高,且发酵过程有热量产生,故夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理,A项正确;在发酵产酒精过程中需保持无氧状态,B项错误;酵母菌的呼吸过程会产生CO2,故正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压,C项正确;可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度决定何时终止发酵,D项正确。
19.(2023北京,16,12分)自然界中不同微生物之间存在着复杂的相互作用。有些细菌具有溶菌特性,能够破坏其他细菌的结构使细胞内容物释出。科学家试图从某湖泊水样中分离出有溶菌特性的细菌。
(1)用于分离细菌的固体培养基包含水、葡萄糖、蛋白胨和琼脂等成分,其中蛋白胨主要为细菌提供 和维生素等。
(2)A菌通常被用做溶菌对象。研究者将含有一定浓度A菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上,凝固形成薄层。培养一段时间后,薄层变浑浊(如图),表明 。
(3)为分离出具有溶菌作用的细菌,需要合适的菌落密度,因此应将含菌量较高的湖泊水样 后,依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后,能溶解A菌的菌落周围会出现 。采用这种方法,研究者分离、培养并鉴定出P菌。
(4)为探究P菌溶解破坏A菌的方式,请提出一个假设,该假设能用以下材料和设备加以验证。
主要实验材料和设备:P菌、A菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱。
答案 (1)碳源、氮源 (2)A菌通过增殖长成菌落均匀分布在培养基表面 (3)稀释 抑菌圈 (4)假设P菌通过分泌溶菌物质破坏A菌
解析 (1)蛋白胨可以为细菌生长提供碳源、氮源和维生素等物质。(2)固体培养基接种A菌后,A菌增殖长成菌落,使培养基表面变浑浊。(3)分离具有溶菌作用的细菌可采用稀释涂布平板法,接种之前要先将湖泊水样稀释,使细菌分开,接种后才能长成单菌落便于分离。能溶解A菌的菌落周围会生成抑菌圈。(4)可用离心机将含P菌的菌液离心,若P菌能分泌溶菌物质,溶菌物质应在上清液中。用圆形滤纸小片蘸取上清液,放在接种了A菌的培养基上,若滤纸片周围出现抑菌圈,说明假设成立。
20.(2023全国乙,37,15分)某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是:先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中,喷水浸润、接种菌T,培养一段时间后,再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失),在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌,进行乙醇发酵(酒精发酵)。实验流程如图所示。
回答下列问题。
(1)在粉碎的秸秆中接种菌T,培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解,其原因是 。
(2)采用液体培养基培养酵母菌,可以用淋洗液为原料制备培养基,培养基中还需要加入氮源等营养成分,氮源的主要作用是 (答出1点即可)。通常,可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时,为了达到良好的灭菌效果,需要注意的事项有 (答出2点即可)。
(3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中,拧紧瓶盖,置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是 。但是在酵母菌发酵过程中,还需适时拧松瓶盖,原因是 。发酵液中的乙醇可用 溶液检测。
(4)本实验收集的淋洗液中的 可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比,本实验中乙醇生产方式的优点是 。
答案 (1)菌T能分泌分解纤维素的酶(纤维素酶) (2)为酵母菌合成蛋白质、核酸等物质提供原料 排净锅内冷空气,使锅内均匀升温;蒸汽压力必须保持一段时间;灭菌包不宜过大过紧,以免影响蒸汽的渗入等 (3)创造无氧环境,利于酒精发酵,同时可防止杂菌(好氧菌)污染 排出瓶内气体 酸性重铬酸钾 (4)(纤维素的分解产物)葡萄糖 不需要消耗粮食,降低粮食短缺风险;促进秸秆的回收利用,提高能量利用率
解析 (1)菌T能产生分解纤维素的酶(纤维素酶)将纤维素大量分解。(2)蛋白质、核酸等的合成都需要氮元素。高压蒸汽灭菌必须要保持一定的压力和温度、灭菌时间适宜,才能灭菌充分。具体见答案。(3)酵母菌进行酒精发酵需要无氧条件,拧紧瓶盖可以创造无氧环境,同时还可防止杂菌污染。酵母菌发酵过程中适时拧松瓶盖是为了排出瓶内酒精发酵产生的气体。橙色的重铬酸钾可在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色,故发酵产生的酒精可用酸性重铬酸钾溶液检测。(4)纤维素的分解产物葡萄糖经清水淋洗进入淋洗液中,灭菌后可作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比,用作物秸秆生产乙醇不需要消耗粮食,降低了粮食短缺风险;可促进秸秆的回收利用,提高能量利用率。
21. (2022广东,21,12分)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”考察船对南中国海科考中,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:
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,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)培养基的营养成分不能满足部分微生物的营养需求;培养条件不利于微生物繁殖;可能与其他微生物之间存在互利共生关系 (3)拟杆菌作为分解者,可将碎屑中的有机碳分解为无机碳,加快碳循环 (4)低温条件下酶活性较高
解析 (1)对培养基一般采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。纯化菌种时常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。据题图可知,拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源的培养基中的生长状况最好。(2)深海冷泉沉积物样品中含有的微生物属于极端微生物,在此条件下生存的微生物,其营养需求、培养条件等与常见微生物存在显著差异,故用各种培养基对此类微生物进行培养时,仍有很多微生物不能被分离筛选出来,且生物与生物之间可能存在互利共生的关系,当某一微生物的生存需要另一微生物提供特殊成分时,其单独存在时就可能不会存活。(3)拟杆菌作为分解者,可将碎屑中的有机碳分解为无机碳,加快碳循环。(4)深海冷泉的温度较低,拟杆菌分泌的多糖降解酶在此条件下可发挥催化作用,说明这些酶除具有酶的一般特性外,还能在极低温条件下保持较高活性。
22.(2022湖南,21,15分)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 杀死黄酒中的大多微生物,延长保存期 (2)酚红 化学结合法、物理吸附法 (3)培养pH pH约为6.5时脲酶活力最高 (4)在发酵酒的酿造过程中添加适量尿素分解菌,其产生的脲酶分解尿素,抑制尿素与乙醇反应生成EC,从而降低EC含量
解析 (1)酒精发酵所需菌种为酵母菌。黄酒富含微生物生长所需的多种营养成分,灌装时容易造成杂菌污染,因此需要进行消毒处理,以延长保存期。(2)脲酶催化尿素分解产生氨,使pH升高,酚红指示剂变红。常用的固定化技术有化学结合法、物理吸附法和包埋法,固定化酶一般采用前两种方法,固定化细胞一般采用包埋法。(3)两图中脲酶活力最高点均为pH约为6.5时,这说明培养pH是决定工程菌L高脲酶活性的关键因素。(4)在发酵酒的酿造过程中添加适量尿素分解菌,其产生的脲酶分解尿素,抑制尿素与乙醇反应生成EC,从而降低EC含量。
23.[2022浙江6月选考,29(一),7分]回答与产淀粉酶的枯草杆菌育种有关的问题:
(1)为快速分离产淀粉酶的枯草杆菌,可将土样用 制成悬液,再将含有悬液的三角瓶置于80 ℃的 中保温一段时间,其目的是 。
(2)为提高筛选效率,可将菌种的 过程与菌种的产酶性能测定一起进行:将上述悬液稀释后涂布于淀粉为唯一碳源的固体培养基上培养,采用 显色方法,根据透明圈与菌落直径比值的大小,可粗略估计出菌株是否产酶及产酶性能。
(3)为了获得高产淀粉酶的枯草杆菌,可利用现有菌种,通过 后再筛选获得,或利用转基因、 等技术获得。
答案 (每空1分)(1)无菌水 水浴 杀死不耐热微生物 (2)分离 KI-I2 (3)人工诱变 原生质体融合
解析 (1)制备细菌悬液应该使用无菌水,以防止杂菌的污染。将含有悬液的三角瓶置于80 ℃的水浴中保温一段时间的目的是杀死不耐热微生物,初步达到筛选的目的。(2)为提高筛选效率,可将悬液稀释后涂布于以淀粉为唯一碳源的固体培养基上培养,这样可将产淀粉酶的枯草杆菌分离出来,同时通过KI-I2显色法对菌种的产酶性能进行测定,其原理是淀粉可以和KI-I2形成蓝色复合物,当淀粉被分解后蓝色复合物消失,形成透明圈,根据透明圈与菌落直径比值的大小,可粗略估计出菌株是否产酶及产酶性能。(3)为了获得高产淀粉酶的枯草杆菌,可利用现有菌种进行遗传改造,其方法除了转基因技术外,还有人工诱变和原生质体融合等技术。
24.(2022全国甲,37,15分)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 蛋白质、核酸 (2)N02n (3)取浓度、体积相同的A、B两种菌液,将A菌液分别接种到平板Ⅰ、Ⅱ的甲孔内,将B菌液分别接种到平板Ⅰ、Ⅱ的乙孔内,置于适宜温度下培养一段时间后观察透明圈大小 (4)A 平板Ⅱ是一个缺氮但含有石油的环境,只有A菌株能在平板Ⅱ上生长
解析 (1)碳源是培养基中提供碳元素的物质,培养基Ⅰ、Ⅱ中含有碳元素的物质只有石油(组成元素有碳、氢、硫、氮、氧等)。培养基中的氮源可以为微生物提供合成含氮物质的原料,参与合成蛋白质、核酸等。(2)资源、空间等条件适宜的情况下,细菌每繁殖一代,种群数量增长一倍,故繁殖n代后细菌的数量是N02n。(3)分析题意可知,该同学的实验设计如图所示:
由培养基Ⅰ、Ⅱ的成分可知,平板Ⅰ、Ⅱ的区别是有无NH4NO3,分析实验结果可知:①无论有无额外氮源,菌株A均可降解石油,且在额外加入氮源的培养基中降解能力更强。②只有在额外加入氮源的培养基中,菌株B才可以降解石油,且降解能力弱于菌株A。(4)平板Ⅱ是一个缺氮但含有石油的环境,表中结果显示,平板Ⅱ中,A菌株周围有透明圈,而B菌株周围没有透明圈,说明前者可以在无充足氮源的条件下降解石油,而后者无法降解,故选A菌株。
25.(15分)回答下列(一)、(二)小题:
(一)[2022浙江1月选考,29(一),8分]红曲霉合成的红曲色素是可食用的天然色素,具有防腐、降脂等功能。研究者进行了红曲色素的提取及红色素的含量测定实验,流程如图:
(1)取红曲霉菌种斜面,加适量 洗下菌苔,制成菌悬液并培养,解除休眠获得 菌种。经液体发酵,收集红曲霉菌丝体,红曲霉菌丝体与70%乙醇溶液混合,经浸提、 ,获得的上清液即为红曲色素提取液。为了进一步提高红曲色素得率,可将红曲霉细胞进行 处理。
(2)红曲色素包括红色素、黄色素和橙黄色素等,红色素在390 nm、420 nm和505 nm波长处均有较大吸收峰。用光电比色法测定红曲色素提取液中的红色素含量时,通常选用505 nm波长测定的原因是
。测定时需用 作空白对照。
(3)生产上提取红曲色素后的残渣,经 处理后作为饲料添加剂或有机肥,这属于废弃物的无害化和 处理。
答案 (一)(1)无菌水 活化 离心 破碎 (2)其他色素对该波长光的吸收相对较少,干扰相对较小 70%乙醇溶液 (3)灭菌 资源化
解析 (一)(1)用适量无菌水,将红曲霉菌种斜面的菌苔洗下,可得到菌悬液并培养,解除休眠后可得到活化的菌种。红曲霉菌丝体与乙醇的混合液经浸提、离心,得到的上清液即为红曲色素提取液。将红曲霉细胞进行破碎处理,可进一步提高红曲色素得率。(2)红色素在多个波长处均有较大吸收峰,但在选用测定波长时,还要考虑避免其他色素对该波长光的吸收,以提高结果的准确性。测定光密度值时,应采用不含红色素的70%乙醇溶液作为空白对照。(3)提取红曲色素后的残渣,需要经灭菌处理以杀灭含有的杂菌等,之后可作为饲料添加剂或有机肥,这属于对废弃物的无害化和资源化处理。
解题技巧 解答第(一)(3)小题要充分联系前后文,“灭菌处理”对应“无害化”,“作为饲料添加剂或有机肥”对应“资源化”。
26.(2022全国乙,37,15分)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 (答出1点即可)。
答案 (1)高压蒸汽灭菌、干热灭菌 (2)葡萄糖 制糖废液 水、氮源、无机盐 (3)菌株C缺少淀粉酶 (4)用一系列浓度梯度的制糖废液分别培养菌株C,测定不同浓度制糖废液中的S产量,S产量最高时对应的制糖废液浓度即为最适碳源浓度 (5)减少污染、节省原料、降低生产成本
解析 (1)实验室通常采用高压蒸汽灭菌法、干热灭菌法对玻璃器皿进行灭菌处理。(2)表格中,可用细胞干重来表示细胞生长情况,当碳源为葡萄糖时,细胞干重最大,最适合菌株C生长;当碳源为制糖废液时,菌株C生产S的产量最高。一般培养基都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质。(3)菌株C缺乏淀粉酶,不能将淀粉水解为菌株可利用的葡萄糖,故碳源为淀粉时菌株C不能生长。(4)要测定生产S的最适制糖废液浓度,可配制一系列浓度梯度的以制糖废液为唯一碳源的培养基,分别培养菌株C,其他条件保持相同且适宜。一段时间后,测定并比较不同浓度制糖废液培养基中的S产量,S产量最高时对应的制糖废液浓度即为生产S的最适碳源浓度。(5)利用制糖废液生产S不仅能节省原料、降低生产成本,还减少了环境污染。
27.(2022河北,23,15分)番茄灰霉病菌严重影响番茄生产,枯草芽孢杆菌可以产生对多种病原菌具有抑制作用的蛋白质。为探究枯草芽孢杆菌能否用于番茄灰霉病的生物防治,研究者设计了相关实验。
回答下列问题:
(1)检测枯草芽孢杆菌对番茄灰霉病菌的抑制作用时,取适量 菌液涂布于固体培养基上,将无菌滤纸片(直径5 mm)在 菌液中浸泡后覆盖于固体培养基中心,数秒后取出滤纸片,培养皿倒置培养后测量 大小以判定抑菌效果。
(2)枯草芽孢杆菌为好氧微生物,液体培养时应采用 (填“静置”或“摇床震荡”)培养。培养过程中抽样检测活菌数量时,应采用 (填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”),其原因是 。
(3)电泳分离蛋白质混合样品的原理是 。利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定枯草芽孢杆菌的抗菌蛋白分子量时,SDS的作用是
。
(4)枯草芽孢杆菌长期保藏时,常以其 作为保藏对象。
答案 (1)番茄灰霉病菌 枯草芽孢杆菌 抑菌圈 (2)摇床震(振)荡 稀释涂布平板法 用稀释涂布平板法在培养基上看到的每一个单菌落都来自一个活细胞,而显微镜直接计数法会将死亡的枯草芽孢杆菌也计算在内 (3)利用待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身的大小、形状的不同,使带电分子产生不同的迁移速度,从而实现样品中各种分子的分离 消除净电荷对迁移率的影响;使蛋白质发生完全变性 (4)菌液
解析 (1)检测枯草芽孢杆菌对番茄灰霉病菌的抑制作用时,应将适量番茄灰霉病菌菌液均匀涂布于固体培养基上,再把用枯草芽孢杆菌菌液浸泡后的无菌滤纸片覆盖于固体培养基中心,数秒后取出滤纸片,培养皿倒置培养后测量抑菌圈大小以判定抑菌效果。(2)枯草芽孢杆菌为好氧微生物,摇床振荡培养既可以增加培养液中溶解氧的含量,又增大了菌种和营养物质的接触面积,有利于枯草芽孢杆菌的增殖。培养过程中抽样检测活菌数量时,应采用稀释涂布平板法,其原因是使用稀释涂布平板法,培养基上生长的每一个单菌落都来源于样品稀释液中的一个活菌,通过统计菌落数,可得出样品中大约含多少活菌。而显微镜直接计数法会将死亡的枯草芽孢杆菌也计算在内,影响结果的准确性。(3)根据不同蛋白质分子带电性质的差异及分子本身的大小、形状等不同,电泳时蛋白质分子可产生不同的迁移速度,利用这一原理,可以分离蛋白质混合样品。利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定抗菌蛋白分子量时,SDS的作用是消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响,同时能使蛋白质发生完全变性,使电泳迁移率完全取决于分子的大小。(4)长期保藏菌种常用甘油管冷冻保藏法,该方法是将培养的菌液转移到灭菌后的甘油中,与甘油充分混匀后,放在-20 ℃的冷冻箱中保存。故枯草芽孢杆菌长期保藏时,常以其菌液作为保藏对象。
28.(2021浙江6月选考,29,15分)回答与甘蔗醋制作有关的问题:
(1)为了获得酿造甘蔗醋的高产菌株,以自然发酵的甘蔗渣为材料进行筛选。首先配制醋酸菌选择培养基:将适量的葡萄糖、KH2PO4、MgSO4溶解并定容,调节pH,再高压蒸汽灭菌,经 后加入3%体积的无水乙醇。然后将10 g自然发酵的甘蔗渣加入选择培养基,振荡培养24 h。用 将少量上述培养液涂布到含CaCO3的分离培养基上,在30 ℃培养48 h。再挑取分离培养基上具有 的单菌落若干,分别接种到与分离培养基成分相同的 培养基上培养24 h后,置于4 ℃冰箱中保存。
(2)优良产酸菌种筛选。将冰箱保存的菌种分别接入选择培养基,培养一段时间后,取合适接种量的菌液在30 ℃、150 r/min条件下振荡培养。持续培养至培养液中醋酸浓度不再上升,或者培养液中 含量达到最低时,发酵结束。筛选得到的优良菌种除了产酸量高外,还应有 (答出2点即可)等特点。
(3)制醋过程中,可将甘蔗渣制作成固定化介质,经 后用于发酵。其固定化方法为 。
答案 (1)冷却 玻璃刮刀 较大透明圈 斜面 (2)乙醇 耐酒精度高、耐酸高 (3)灭菌 吸附法
解析 (1)用来酿制甘蔗醋的微生物能够利用乙醇来产醋酸,可在培养基中加入无水乙醇,用来筛选该微生物。培养基经高压蒸汽灭菌后温度较高,经冷却后再加入无水乙醇,可防止乙醇挥发。涂布的工具是玻璃刮刀。能够利用乙醇产醋酸的细菌在含有碳酸钙(CaCO3)的培养基中能够导致菌落周围出现透明圈,透明圈越大,其产醋酸能力越强,因此选取透明圈较大的菌落进行菌种保存。在4 ℃冰箱中,菌种保存时选用的培养基是斜面培养基。(2)筛选得到的细菌能够将培养基中的乙醇转化为醋酸,因此发酵结束的标志是乙醇含量达到最低或醋酸浓度不再上升。筛选得到的产酸菌进行醋酸发酵时,以乙醇为发酵底物,以醋酸为发酵产物,发酵初期乙醇浓度高,发酵后期醋酸浓度高,因此筛选得到的优良菌种耐酒精度和耐酸的能力都应很强。(3)为了避免杂菌污染,影响产酸量,固定化介质用于发酵前需先灭菌。制醋过程中所用的固定化方法是吸附法,即将产酸菌吸附在介质上。
29.(2021广东,21,12分)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 诱变育种、基因工程育种 (2)在高盐和较高pH的发酵液中,菌株H可以生长繁殖,而大多数其他微生物因无法适应这一环境而受到抑制 (3)氧气 (4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶
解析 (1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可将蔗糖作为唯一碳源,并不断提高其浓度,经多次传代培养以获得目标菌株。在培养过程中定期取样进行菌落计数,评估菌株增殖状况,可用稀释涂布平板法。此外,还可以通过诱变育种、基因工程育种方法选育优良菌株。(2)菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强,在高盐和较高pH环境中,菌株H可以生长繁殖,但其他大多数微生物不能生长繁殖,所以题述系统不需要灭菌。(3)根据菌株H发酵系统是开放式的系统及图示信息中有空气、搅拌器,可推知发酵需要氧气,再依据发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期并有少量乙醇产生,可知氧气可能是高密度培养的限制因素。(4)菌株H可以分解餐厨垃圾,而餐厨垃圾主要含蛋白质、淀粉、油脂,由此可推知菌株H可分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。
30.(2021河北,23,15分)葡萄酒生产过程中会产生大量的酿酒残渣(皮渣)。目前这些皮渣主要用作饲料或肥料,同时研究者也采取多种措施拓展其利用价值。
回答下列问题:
(1)皮渣中含有较多的天然食用色素花色苷,可用萃取法提取。萃取前将原料干燥、粉碎的目的分别是 ,萃取效率主要取决于萃取剂的 。萃取过程需要在适宜温度下进行,温度过高会导致花色苷 。研究发现,萃取时辅以纤维素酶、果胶酶处理可提高花色苷的提取率,原因是 。
(2)为了解皮渣中微生物的数量,取10 g皮渣加入90 mL无菌水,混匀、静置后取上清液,用稀释涂布平板法将0.1 mL稀释液接种于培养基上。104倍稀释对应的三个平板中菌落数量分别为78、91和95,则每克皮渣中微生物数量为 个。
(3)皮渣堆积会积累醋酸菌,可从中筛选优良菌株。制备醋酸菌初筛平板时,需要将培养基的pH调至 性,灭菌后须在未凝固的培养基中加入无菌碳酸钙粉末、充分混匀后倒平板,加入碳酸钙的目的是 。培养筛选得到的醋酸菌时,在缺少糖源的液体培养基中可加入乙醇作为 。
(4)皮渣堆积过程中也会积累某些兼性厌氧型乳酸菌。初筛醋酸菌时,乳酸菌有可能混入其中,且两者菌落形态相似。请设计一个简单实验,区分筛选平板上的醋酸菌和乳酸菌。(简要写出实验步骤和预期结果)
答案 (1)去除水分、减小原料颗粒 性质和使用量 分解 两种酶可以水解植物细胞细胞壁,加速植物细胞破碎,使花色苷充分释放 (2)8.8×107 (3)中性或微碱 醋酸菌产生的醋酸分解碳酸钙可在培养基上形成透明圈,形成的透明圈的大小可作为筛选优良菌株的依据 碳源(合成醋酸的原料) (4)挑取单菌落,分别将其接种于盛有液体培养基的试管中,并添加石蜡油隔绝空气,在恒温培养箱中进行培养,一段时间后检测菌种是否增殖,能进行增殖的菌即为乳酸菌,不能增殖的菌为醋酸菌。
解析 (1)萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量,同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量等条件的影响。萃取前原料应充分干燥,去除水分,以降低水分对萃取效率的影响,同时对材料进行粉碎,使原料颗粒变小,便于原料与萃取剂充分接触,提高萃取效率。温度变化能显著影响花色苷的热降解速率,温度越高会导致花色苷的热降解越快,分解越多。纤维素酶和果胶酶可水解植物细胞的细胞壁,失去细胞壁的保护,原生质体易破碎,便于释放内部的花色苷,提高花色苷的提取率。(2)10 g皮渣加入90 mL无菌水后,制成100 mL溶液,取其混匀、静置后的上清液进行稀释,从104倍稀释液中各取0.1 mL涂布到三个平板中,得到的菌落数分别为78、91和95,则平均每个平板上有88个菌落,即每毫升上清液中含有的微生物数量为88÷0.1×104=8.8×106;而10 g皮渣制成了100 mL溶液,则1 g皮渣相当于10 mL溶液,则1 g皮渣含有的微生物数量为8.8×107。(3)培养细菌时需将培养基调至中性或微碱性。由于添加碳酸钙的培养基是白色不透明的,醋酸菌合成并释放的醋酸会分解培养基中的碳酸钙而形成透明圈,故可通过菌落周围透明圈的大小来筛选优良菌株。在氧气充足的条件下,若糖源不足时,醋酸菌可将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸。(4)设计实验的目的是区分兼性厌氧型的乳酸菌和好氧型的醋酸菌,二者的本质区别在于在无氧条件下是否能生存繁殖,故可在无氧环境中培养待检菌种,可以增殖的菌种为乳酸菌,否则为醋酸菌。
31.(2021湖南,21,15分)大熊猫是我国特有的珍稀野生动物,每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12~38 kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题:
(1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即 。为筛选纤维素分解菌,将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以 为唯一碳源的固体培养基上进行培养,该培养基从功能上分类属于 培养基。
(2)配制的培养基必须进行灭菌处理,目的是 。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是 。
(3)简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路
。
(4)为高效降解农业秸秆废弃物,研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌,在37 ℃条件下进行玉米秸秆降解实验,结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株 ,理由是 。
菌株 秸秆总重(g) 秸秆残重(g) 秸秆失重(%) 纤维素降解率(%)
A 2.00 1.51 24.50 16.14
B 2.00 1.53 23.50 14.92
C 2.00 1.42 29.00 23.32
答案 (1)C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶 纤维素 选择 (2)防止杂菌污染 将未接种的培养基放在适宜条件下培养,观察平板上有无菌落形成 (3)将0.1 mL稀释度足够高的大熊猫新鲜粪便样品稀释液涂布到若干个固体培养基表面,放在适宜条件下培养,统计菌落数在30~300的各平板菌落数并取平均值,可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数 (4)C 菌株C组秸秆残重最低,秸秆失重率最大,纤维素降解率最高
解析 (1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为其至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分。常使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基筛选获得纤维素分解菌。(2)为防止杂菌污染,配制的培养基需要用高压蒸汽灭菌法灭菌。常用空白对照平板检测灭菌是否合格,即将未接种的培养基放在适宜条件下培养,观察平板上有无菌落形成。(3)常用稀释涂布平板法计数活菌的数量,即将0.1 mL稀释度足够高的大熊猫新鲜粪便样品稀释液涂布到若干个固体培养基表面,放在适宜条件下培养,统计各平板菌落数并取平均值,再将其代入公式,即可估算出每克大熊猫样品中纤维素分解菌的活菌数。(4)相同质量的秸秆分别接种A、B、C三种菌株后,菌株C组秸秆残重最低,秸秆失重率最大,纤维素降解率最高,所以在37 ℃条件下,菌株C的纤维素酶活力最高。
32.(2020课标全国Ⅰ,37,15分)某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解,会对环境造成污染,只有某些细菌能降解S。研究人员按照如图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基,甲的组分为无机盐、水和S,乙的组分为无机盐、水、S和Y。
回答下列问题:
(1)实验时,盛有水或培养基的摇瓶通常采用 的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是 。甲、乙培养基均属于 培养基。
(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL,若要在每个平板上涂布100 μL稀释后的菌液,且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个,则至少应将摇瓶M中的菌液稀释 倍。
(3)在步骤⑤的筛选过程中,发现当培养基中的S超过某一浓度时,某菌株对S的降解量反而下降,其原因可能是 (答出1点即可)。
(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数,请写出主要实验步骤: 。
(5)上述实验中,甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同,但都能为细菌的生长提供4类营养物质,即 。
答案 (1) 高压蒸汽灭菌 琼脂 选择 (2)104 (3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长 (4)取淤泥加入无菌水中,涂布(或稀释涂布)到乙培养基上,培养后计数 (5)水、碳源、氮源和无机盐
解析 (1)实验时,盛有水或培养基的摇瓶常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。题图中摇瓶M内装有液体培养基甲,培养皿中的培养基乙为固体培养基,相比甲需添加凝固剂Y琼脂。依据题干信息,甲、乙培养基均为以S(一种含有C、H、N的有机物)为唯一氮源和碳源的培养基,可抑制或阻止其他微生物繁殖,仅使能够降解和利用S的菌株生长和繁殖,故属于选择培养基。(2)若使平板上长出的菌落数不超过200个,则接种液中的菌体浓度至多为200个/0.1 mL=2×103个/mL,已知摇瓶M中的细菌细胞数为2×107个/mL,则至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。(3)S作为一种营养物质,在培养基中浓度过高,可导致培养液渗透压升高,细菌细胞渗透失水,使其代谢速率下降;另一方面S作为污染物,其浓度过高可能抑制菌体生长、代谢和繁殖。(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数,需进行的实验步骤如下:称取一定质量(10 g)的淤泥溶于一定体积的(90 mL)无菌水中,制备土壤浸出液,经梯度稀释(对于细菌,一般选用104、105、106倍的稀释液)后,采用稀释涂布平板法接种于以S为唯一碳源和氮源的固体培养基(即乙培养基)中,每个稀释倍数下设置三组重复实验;在适宜条件下培养,待长出菌落且菌落数目达到稳定后,选取菌落数在30~300的平板进行计数,统计并计算平均值。(5)在甲、乙两种培养基中,S既作为碳源,又作为氮源,同时培养基中还含有水、无机盐等营养物质。
33.(2020江苏单科,31,9分)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株,科研人员开展了相关研究。请回答下列问题:
(1)常规微生物实验中,下列物品及其灭菌方法错误的是 (填编号)。
编号 ① ② ③ ④
物品 培养基 接种环 培养皿 涂布器
灭菌方法 高压蒸汽 火焰灼烧 干热 臭氧
(2)称取1.0 g某土壤样品,转入99 mL无菌水中,制备成菌悬液,经 后,获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上,其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落,则该样本中每克土壤约含酵母菌 个。
(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力,对分离所得的菌株,采用射线辐照进行 育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以 为唯一碳源的固体培养基上,培养一段时间后,按照菌落直径大小进行初筛,选择直径 的菌落,纯化后获得A、B两突变菌株。
(4)在处理含油废水的同时,可获得单细胞蛋白,实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能,进行了培养研究,结果如图。据图分析,应选择菌株 进行后续相关研究,理由是 。
答案 (1)④ (2)梯度稀释 4.6×105(或460 000) (3)诱变 脂肪(或油脂) 较大 (4)B 该菌株增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好
解析 (1)涂布器应该用酒精引燃灭菌。(2)将制备的菌悬液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌悬液分别涂布到固体培养基的表面,进行培养,在稀释度足够高的菌悬液里,聚集在一起的酵母菌将被分散成单个细胞,从而能在培养基表面形成单个菌落。根据每克样品中的菌株数=(C÷V)×M可知,该样本中每克土壤约含酵母菌数量为46÷0.1×103=4.6×105。(3)射线辐照可导致菌株发生基因突变,属于诱变育种。因要筛选产脂肪酶酵母菌株,故培养基要以脂肪(或油脂)为唯一碳源。培养基上形成的菌落直径越大,说明产脂肪酶越多,酵母菌产酶能力越强。(4)由图可知,菌株B增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好,所以应选择菌株B。
34.(2019课标全国Ⅱ,37,15分)物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。
(1)要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是 。
(2)在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌,应该选择 菌落进一步纯化,选择的依据是 。
(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即 。
(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。
①在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加 ,三处滴加量相同。
②一段时间后,测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈,说明 ;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明 。
答案 (1)W (2)乙 乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W (3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源 (4)①缓冲液 ②缓冲液不能降解W 酶E与天然酶降解W的能力相近
解析 (1)要从土壤中分离能降解W的细菌,培养基中应以W为唯一氮源。(2)乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W。(3)要判断甲、乙能否利用空气中的氮气作为氮源,应将甲、乙菌分别接种在无氮源的培养基上,观察细菌能否生长,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源,否则不能。(4)①实验设计应遵循单一变量原则,C处应滴加等量不含酶的缓冲液。②C处只滴加等量缓冲液,若C处没有出现透明圈,说明缓冲液不能降解W,若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明酶E与天然酶降解W的能力相近。
35.(2018课标全国Ⅰ,37,15分)将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂,用水定容后灭菌,得到M培养基。
回答下列问题:
(1)M培养基若用于真菌的筛选,则培养基中应加入链霉素以抑制 的生长,加入了链霉素的培养基属于
专题22 发酵工程
考点1 传统发酵技术
1.(2023山东,12,2分)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理:①沸盐水冷却后再倒入坛中;②盐水需要浸没全部菜料;③盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水;④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是( )
A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死
B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌
C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入
D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低
答案 C ①煮沸盐水是为了杀灭盐水中的微生物,去除水中的溶解氧,冷却主要是为了防止杀死菜料表面的乳酸菌,A错误;②的主要目的是创造无氧环境,B错误;③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入,给泡菜坛内创造无氧环境,C正确;④检测到的亚硝酸盐含量变化是先增后减,D错误。
2.(2023山东,20,3分)(不定项)果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比,共同点有( )
A.都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理
B.都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖
C.发酵前都需要对原料进行灭菌
D.发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期
答案 AB 果酒的家庭制作和啤酒的工业化生产所用的菌种都是酵母菌,都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理,A正确;发酵初期提供一定的有氧环境,利于酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖,增加酵母菌数量以提高发酵效率,B正确;果酒的家庭制作利用的是附着在水果果皮上的野生酵母菌,因此发酵前不能对原料进行灭菌,C错误;发酵结束后家庭制作的果酒不需要再进行消毒,D错误。
3. (2022湖北,11,2分)关于白酒、啤酒和果酒的生产,下列叙述错误的是 ( )
A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质,也存在于线粒体
D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同,但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌
答案 C 生产白酒、啤酒、果酒的原材料不同,但发酵的主要菌种都是酵母菌,发酵初期需要提供一定的氧气以促进酵母菌的有氧呼吸,从而促进其大量生长繁殖,A、B、D正确;葡萄糖转化为乙醇的场所是细胞质基质,因此该反应所需的酶只存在于细胞质基质,C错误。
解题关键 注意抓“关键词”,如题中设置的“发酵初期”“葡萄糖转化为乙醇所需的酶”。
4.(2022湖北,14,2分)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.该生产过程中,一定有气体生成
B.微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料
C.该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D.沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
答案 A 连续搅拌反应器是为了使菌体进行有氧呼吸,快速生长繁殖,即该生产过程一定有气体生成,A正确;微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料和果糖生产废水中的含碳有机物,B错误;由图中“连续搅拌反应器”可知,该生产工艺利用微生物有氧发酵技术生产蛋白质,C错误;杂菌对利用酿酒酵母生产蛋白质的生产工艺过程无较大影响,故不需要对加入反应器的原料进行灭菌处理,D错误。
5.(2022江苏,16,3分)(多选)在制作发酵食品的学生实践中,控制发酵条件至关重要。下列相关叙述错误的有 ( )
A.泡菜发酵后期,尽管乳酸菌占优势,但仍有产气菌繁殖,需开盖放气
B.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3,制作泡菜的盐水要淹没全部菜料
C.葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌,制作好葡萄酒后,可直接通入无菌空气制作葡萄醋
D.果酒与果醋发酵时温度宜控制在18~25 ℃,泡菜发酵时温度宜控制在30~35 ℃
答案 ACD 乳酸菌属于厌氧细菌,开盖放气会抑制乳酸菌发酵,故泡菜发酵过程中一般不开盖放气,A错误。制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3,这是为了在发酵初期让酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖,也为了防止发酵过程中发酵液溢出;制作泡菜的盐水要淹没全部菜料,以保证乳酸菌进行无氧呼吸,B正确。制作好葡萄酒后,打开瓶盖,盖上一层纱布,空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖,进行葡萄醋的发酵,C错误。果酒发酵的适宜温度是18~30 ℃,果醋发酵的适宜温度是30~35 ℃,D错误。
6.(2021浙江1月选考,10,2分)用白萝卜制作泡菜的过程中,采用适当方法可缩短腌制时间。下列方法中错误的是( )
A.将白萝卜切成小块
B.向容器中通入无菌空气
C.添加已经腌制过的泡菜汁
D.用沸水短时处理白萝卜块
答案 B 用白萝卜制作泡菜的过程中,将白萝卜切成小块、用沸水短时处理白萝卜块、添加已经腌制过的泡菜汁,都有利于缩短腌制时间。该过程中需要将坛口用水封好,以便形成无氧环境,因此不能向容器中通入无菌空气,B错误。
7.(2021辽宁,8,2分)利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为:先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌,发酵6天后,再接入活化的醋酸杆菌,发酵5天。下列有关叙述错误的是( )
A.乙醇既是醋酸发酵的底物,又可以抑制杂菌繁殖
B.酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C.酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D.接入醋酸杆菌后,应适当升高发酵温度
答案 B 当缺少糖源时,醋酸杆菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,酒精具有抑制杂菌繁殖的作用,A正确;酵母菌是真核生物,可以进行有丝分裂,但醋酸杆菌是原核生物,以二分裂的方式进行增殖,B错误;酵母菌是兼性厌氧微生物,醋酸杆菌是一种好氧细菌,所以酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同,C正确;酒精发酵时一般将温度控制在18~30 ℃,大多数醋酸杆菌最适生长温度为30~35 ℃,所以接入醋酸杆菌后,应适当升高发酵温度,D正确。
8.(2021湖北,3,2分)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是( )
A.泡菜制作过程中,酵母菌将葡萄糖分解成乳酸
B.馒头制作过程中,酵母菌进行呼吸作用产生CO2
C.米酒制作过程中,将容器密封可以促进酵母菌生长
D.酸奶制作过程中,后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
答案 B 泡菜制作的原理是乳酸菌无氧呼吸分解葡萄糖并产生乳酸,A错误;馒头制作过程中,酵母菌呼吸作用产生CO2,B正确;密封容器中酵母菌无氧呼吸产能较少,不利于其生长繁殖,但其进行无氧呼吸可产生酒精,C错误;低温可抑制酶的活性,酸奶制作过程中的低温处理,不利于乳酸杆菌繁殖,D错误。
9.(2021山东,12,2分)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是( )
A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌
C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
答案 D 无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精和二氧化碳及少量能量,繁殖能力弱,能存活但不能大量繁殖,A正确。自然发酵制作葡萄酒时,起主要作用的是葡萄表面存留的野生型酵母菌,B正确。葡萄皮中含有丰富的色素,发酵过程中,这些色素释放出来使葡萄酒显示相应的颜色,C正确。酿酒过程中,酵母菌进行呼吸作用的底物是葡萄糖,发酵液中的糖由于不断消耗而不断减少,D错误。
10.(2020山东,12,2分)我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是( )
A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
答案 C 长期干燥的酒曲中微生物处于休眠状态,可长时间保存,使用前使其活化,可加快微生物的代谢,A正确;“鱼眼汤”说明酒曲中的微生物进行细胞呼吸产生了二氧化碳,B正确;“净淘米”是为了去除杂质,而“蒸熟”是为了消除杂菌对酿酒过程的影响,C错误;如果将酒曲放入刚刚蒸好的米中则过高的温度会导致酒曲中的微生物死亡,而“舒令极冷”则可防止此问题的发生,D正确。
阅读下列材料,回答11、12题。
甜瓣子是豆瓣酱的重要成分,风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响,也受发酵过程中不同微生物的多种代谢产物影响。其生产工艺如图所示。
蚕豆瓣豆瓣曲酱醅甜瓣子
某研究团队对加盐水后的发酵阶段的传统工艺(盐度15%,温度37 ℃,发酵30天)进行了改良,改良后甜瓣子风味得以提升。新工艺参数如下表所示。
时期 时段(天) 盐度(%) 温度(℃)
前期 0~12 6 12
中期 12~16 6 37
后期 16~30 15 37
两种工艺的结果比较见图。
11.(2020天津,9,4分)下列关于本研究的实验方法与原理的描述,错误的是( )
A.发酵开始阶段的微生物主要来源于制曲过程的积累
B.蚕豆瓣可提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源
C.温度与盐度都影响微生物的生长繁殖
D.定期取样,使用平板划线法统计活细菌总数
答案 D 制曲是发酵的重要工序,实质是创造曲霉等相应微生物生长的适宜条件,保证相应微生物得以充分生长繁殖,用于发酵开始阶段,A正确;蚕豆瓣中含有糖类、蛋白质等营养物质,可为微生物的生长繁殖提供碳源、氮源,B正确;微生物生长繁殖需要适宜的温度和盐度,温度过高和过低都会影响微生物的生长繁殖,盐度过高会抑制微生物的生长繁殖,C正确;统计活细菌总数常用的方法是稀释涂布平板法,D错误。
12.(2020天津,10,4分)下列对实验结果的分析,错误的是( )
A.新工艺中期活霉菌总数下降由温度升高导致
B.新工艺后期活细菌总数下降由温度、盐度均升高导致
C.新工艺中期氨基酸产生速率较前期末加快,是因为温度升高提高了蛋白酶活性
D.新工艺中甜瓣子风味提升,与前、中期活微生物总数高和氨基酸终产量高均有关
答案 B 据图可知,新工艺中期活霉菌总数下降,相对新工艺前期比较,盐度不变,温度升高到37 ℃,可推知活霉菌总数下降是由温度升高导致的,A正确;对比新工艺前期和中期,盐度不变,温度升高,对活细菌总数影响不大,对比新工艺中期和后期,温度不变,盐度升高,活细菌总数下降,说明活细菌总数下降是由盐度升高导致的,B错误;对比新工艺前期末和中期,盐度不变,温度升高,会影响酶的活性,可推知新工艺中期温度升高提高了蛋白酶的活性,使分解蚕豆蛋白产生氨基酸的速率加快,C正确;据题意可知,甜瓣子风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响,也受发酵过程中不同微生物的多种代谢产物影响,据图可知新工艺中甜瓣子风味提升,与前、中期活微生物总数和氨基酸终产量高均有关,D正确。
13.(2020江苏单科,18,2分)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告,他的做法错误的是( )
A.选择新鲜的葡萄略加冲洗,除去枝梗后榨汁
B.将玻璃瓶用酒精消毒后,装满葡萄汁
C.酒精发酵期间,根据发酵进程适时拧松瓶盖放气
D.酒精发酵后去除瓶盖,盖一层纱布,再进行醋酸发酵
答案 B 新鲜葡萄应先清洗后去枝梗,A正确;将玻璃瓶用酒精消毒后,将葡萄汁装入玻璃瓶,要留大约1/3的空间,B错误;酒精发酵期间有CO2产生,需根据发酵进程适时拧松瓶盖放气,C正确;用于果醋发酵的醋酸菌为好氧细菌,需在氧气充足的环境中进行醋酸发酵,D正确。
14.(2019江苏单科,9,2分)下列关于传统发酵技术应用的叙述,正确的是( )
A.利用乳酸菌制作酸奶过程中,先通气培养,后密封发酵
B.家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵
C.果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低,果酒制作过程中情况相反
D.毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵
答案 B 乳酸菌为严格厌氧型细菌,通气会造成乳酸菌死亡,A错误;家庭酿制葡萄酒利用的主要是附着在葡萄果皮上的野生酵母菌,果醋发酵需要的醋酸杆菌常从变酸的酒的表面菌膜中获取,腐乳的制作主要利用空气中的毛霉孢子,三者都不是纯种发酵,B正确;果醋发酵中随着醋酸的产生,pH逐渐降低,果酒发酵中会产生较多的CO2,使发酵液pH降低,C错误;毛霉产生的酶有蛋白酶和脂肪酶等,但毛霉不产生纤维素酶,D错误。
易错警示 在传统的葡萄酒制作中起主要作用的是附着在葡萄果皮上的野生型酵母菌。
15.(2017江苏单科,10,2分)下列关于“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.控制发酵温度的主要目的是腐乳调味
B.腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用
C.毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉
D.成品腐乳表面的粘性物质主要由细菌产生
答案 B 本题考查腐乳制作的相关知识。控制发酵温度的主要目的是使毛霉等微生物正常生长增殖,A错误;腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐和调味作用,B正确;毛霉等微生物可分泌蛋白酶和脂肪酶,催化豆腐中的蛋白质水解为小分子肽和氨基酸,催化脂肪水解为脂肪酸和甘油,C错误;成品腐乳表面的粘性物质主要由毛霉产生,D错误。
16.(2017江苏单科,25,3分) 如图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述正确的是( )
A.改变通入气体种类,可以研究呼吸作用类型对发酵的影响
B.果酒发酵中期通入氮气,酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸
C.果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关
D.气体入口与气体出口可以交换使用
答案 ABC 本题主要考查果酒和果醋制作的相关知识。果酒和果醋发酵所利用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌,其中酵母菌属于兼性厌氧菌,而醋酸菌为需氧菌,因此改变通入气体种类,可研究呼吸作用类型对发酵的影响,A正确;果酒发酵中期通入氮气后,酵母菌可从有氧呼吸转变为无氧呼吸,B正确;醋酸菌的最适生长温度为30~35 ℃,温度过低会抑制酶活性,从而抑制果醋的发酵周期,C正确;图中的气体入口与气体出口不可以交换使用,因为与气体入口相连的导管需要插入发酵瓶的底部,D错误。
易错提醒 ①果酒与果醋的制作利用的是微生物发酵,微生物需要一定的温度才能正常生长。②气体入口可为培养液中微生物提供气体环境,故应将与气体入口相连的导管插入发酵瓶底部。
17.(2016江苏单科,7,2分)下列关于中学“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.加盐主要是为了调节水分,利于毛霉生长
B.加料酒主要是为了灭菌,避免腐败变质
C.发酵过程中起主要作用的是乳酸杆菌
D.实验室制作的腐乳不宜直接食用
答案 D 加盐主要是为了调节水分,同时也能抑制微生物的生长,A错误;加料酒可以抑制微生物的生长,同时能使腐乳具有独特的香味,并非灭菌,B错误;发酵过程中起主要作用的是毛霉,C错误;实验室制作的腐乳,未经严格检测,不宜直接食用,D正确。
名师点睛 解答本题的关键在于理解腐乳制作的过程:前期发酵和后期发酵。理解后期发酵过程中加盐、加料酒、加香辛料的作用。
18.(2013江苏单科,14,2分)某研究性学习小组以樱桃番茄为材料进行果酒、果醋发酵实验。下列相关叙述正确的是( )
A.酵母菌是嗜温菌,所以果酒发酵所需的最适温度较高
B.先供氧进行果醋发酵,然后隔绝空气进行果酒发酵
C.与人工接种的发酵相比,自然发酵获得的产品品质更好
D.适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖
答案 D 本题考查果酒和果醋的制作的相关知识。果酒发酵一般将温度控制在18~25 ℃,而果醋发酵的适宜温度为30~35 ℃,因此果醋发酵所需的最适温度较高;应该先隔绝空气进行果酒发酵,然后植入醋酸杆菌,通入空气,进行果醋发酵,因为醋酸杆菌可以将酒精转变为醋酸;与人工接种的发酵相比,自然发酵过程中菌种量比较少,且菌种本身品质不好,因此,自然发酵获得的产品品质较差;适当加大接种量,能提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。
解题思路 ①确定菌种,并比较两菌种的代谢类型及温度范围;②联系已学的相关知识,确定培养的先后顺序;③接种量大,有利于菌种快速达到一定数量,且可抑制其他杂菌的生长。
19.(2011江苏单科,3,2分)下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述,正确的是( )
A.腐乳制作所需要的适宜温度最高
B.果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵
C.使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
D.使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA
答案 D 果酒制作用的是酵母菌,酵母菌发酵时,最适温度在18~25℃;制果醋时用到的醋酸菌是一种好氧菌,最适生长温度为30~35℃;制腐乳时主要用的菌种是毛霉,其最适温度在15~18℃;酵母菌、醋酸菌和毛霉都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA,故D正确。
20.(2021全国乙,37,15分)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流程示意图如图。
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 (答出1点即可)。
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 乙醇和CO2 食盐
解析 (1)微生物培养基成分一般包括碳源、氮源、无机盐、水、生长因子等。含有氮元素且能被微生物利用的物质称为氮源,大豆中的蛋白质可为米曲霉的生长提供氮源,含有碳元素且能被微生物所利用的物质称为碳源,小麦中的淀粉属于多糖,含有C、H、O,可为米曲霉的生长提供碳源。(2)蛋白酶可将大分子的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。米曲霉发酵过程需提供营养物质,需要通入空气并搅拌,故米曲霉的代谢类型为异养好氧型。(3)乳酸菌属于细菌,为原核生物。酵母菌为异养兼性厌氧型生物,在无氧条件下分解葡萄糖可生成乙醇和CO2。发酵过程中加入的食盐可以抑制杂菌的生长。
21.(2018课标全国Ⅲ,37,15分)回答下列与酵母菌有关的问题:
(1)分离培养酵母菌通常使用 (填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基,该培养基应采用 灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上,培养一段时间后可观察到菌落,菌落的含义是 。
(2)酵母菌液体培养时,若通入氧气,可促进 (填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”);若进行厌氧培养,可促进 (填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。
(3)制作面包时,为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌,酵母菌引起面包松软的原因是 。
答案 (1)麦芽汁琼脂 高压蒸汽 由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体 (2)菌体快速增殖 乙醇产生 (3)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2,CO2使面包松软
解析 本题通过问题并列的命题方式考查酵母菌的培养与应用,属于对科学探究素养的考查。(1)常用含葡萄糖较多的麦芽汁琼脂培养基分离培养酵母菌。培养基常采用高压蒸汽灭菌法灭菌。菌落是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)有氧气存在时,酵母菌有氧呼吸产生的大量能量可用于快速增殖;无氧气存在时,酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇和CO2。(3)酵母菌进行细胞呼吸可产生CO2,故用酵母菌制作的面包会变得松软。
易错警示 不同培养基的用途
牛肉膏蛋白胨培养基常用于培养细菌,MS培养基常用于植物组织培养,麦芽汁琼脂培养基常用于培养酵母菌。
22.(2017课标全国Ⅱ,37,15分)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题:
(1)该实验的自变量是 、 。
(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是 。
(3)如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是 。
(4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为 ,脂肪转变为 。
答案 (1)菌种 发酵时间 (2)好氧菌 (3)延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间 (4)氨基酸和肽 脂肪酸和甘油
解析 本题考查传统发酵技术的相关知识。(1)根据题中“甲、乙两菌种”和“32 h内定期取样观测发酵效果”可确定该实验的自变量是菌种类型和发酵时间。(2)发酵容器底层缺氧,上层氧气相对充足,上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌属于好氧菌。(3)由于32 h内发酵效果随发酵时间呈直线上升,所以若要确定最佳发酵时间,应该继续延长发酵时间,观测发酵效果,最好发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。(4)发酵过程中微生物会产生多种蛋白酶和脂肪酶,蛋白酶可使蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可使脂肪分解为甘油和脂肪酸。
知识归纳 关于传统发酵技术的3个误区
(1)误认为微生物培养基中都需有机碳源、氮源,自养型微生物的培养不需加有机碳源、固氮菌的培养不需加氮源。
(2)误认为泡菜制作过程中乳酸和亚硝酸盐的含量都是先增加后减少,在泡菜制作过程中乳酸含量先增加后保持稳定。
(3)误认为果酒、果醋制作过程中都需要无氧条件,果醋制作过程中利用的是醋酸菌的有氧呼吸,因此需要有氧条件。
23.(2016课标全国Ⅱ,39,15分)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。回答下列问题:
(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段,在酵母菌细胞的 中进行,其产物乙醇与 试剂反应呈现灰绿色,这一反应可用于乙醇的检验;过程③在酵母菌细胞的 中进行。与无氧条件相比,在有氧条件下,酵母菌的增殖速度 。
(2)第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程,根据醋酸杆菌的呼吸作用类型,该过程需要在 条件下才能完成。
(3)在生产过程中,第一阶段和第二阶段的发酵温度不同,第一阶段的温度 (填“低于”或“高于”)第二阶段的。
(4)醋酸杆菌属于 核生物,其细胞结构中 (填“含有”或“不含有”)线粒体。
答案 (1)细胞质基质 重铬酸钾 线粒体 快
(2)有氧 (3)低于 (4)原 不含有
解析 (1)图中过程①和②表示酵母菌厌氧呼吸的第一、二阶段,发生场所是细胞质基质;乙醇可在酸性条件下与重铬酸钾试剂发生颜色反应;过程③表示有氧呼吸的第二、三阶段,发生在线粒体中;与无氧呼吸相比,有氧呼吸过程释放的能量多,所以在有氧条件下酵母菌的繁殖速度较快。(2)醋酸杆菌是好氧菌,所以乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。(3)酵母菌和醋酸杆菌的最适生长温度分别是18 ℃~25 ℃和30 ℃~35 ℃。(4)醋酸杆菌属于细菌,是原核生物,原核细胞中不含有线粒体。
24.(2016天津理综,10,12分)天津独流老醋历史悠久、独具风味,其生产工艺流程如图。
淀粉类
原料成熟
酒醅成熟
醋醅
(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为酶 。
(2)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高 的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。
(3)在醋酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30天。工艺如下。
①发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是 ,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是 。
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中 层的醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的 ,淘汰了部分乳酸菌种类。
答案 (12分)(1)在最适温度条件下催化能力最强
(2)酵母菌 (3)①先快速增长后趋于稳定 氧气、营养物质、pH ②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动或下) ③种间竞争(或竞争)
解析 (1)因酶在最适温度下的催化能力最强,故发酵过程中需控制好反应温度。(2)酵母菌是兼性厌氧型微生物,在有氧条件下分解有机物释放的能量多,繁殖快。(3)曲线图显示,与翻动前相比,B层在翻动后醋酸杆菌密度先快速增加而后趋于稳定,对比翻动前后B层醋酸杆菌所处环境条件知,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素有氧气浓度、pH及营养物质含量等。乳酸菌是厌氧型微生物,处于发酵缸下层的醋醅有利于乳酸菌发酵产生乳酸。随着发酵时间的推移,环境中营养物质减少,代谢废物增多,微生物生存条件恶劣,不同种乳酸菌间的竞争加剧,部分菌种因不适应环境而被淘汰。
25.(2015广东理综,29,16分)泡菜是我国的传统食品之一,但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害。某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”,查阅资料得到图。
(1)制作泡菜时,泡菜坛一般用水密封,目的是 。乳酸菌发酵第一阶段的产物有 。
(2)据图,与第3天相比,第8天后的泡菜更适于食用,因为后者 ;pH呈下降趋势,原因是 。
(3)该小组得到一株“优选”乳酸菌(亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍),拟参照资料的实验方案和食盐浓度(4%~10%),探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低,并确定其最适条件。请你设计一个实验结果记录表,并推测实验结论。
答案 (16分)(1)创造无氧环境(1分) 丙酮酸、[H]、ATP(3分)
(2)亚硝酸盐含量已接近最低水平(1分) 乳酸积累(2分)
(3)结果记录表(6分)
亚硝酸盐含量(单位:mg/kg)
食盐浓 度(%) 乳酸菌 发酵时间(d)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
4 普通
优选
7 普通
优选
10 普通
优选
注:其他合理答案酌情给分。
推测实验结论:
①用“优选”乳酸菌制作泡菜,亚硝酸盐含量更低(1分)
②最适条件是亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间(2分)
解析 (1)由于乳酸菌是厌氧细菌,制作泡菜时,泡菜坛一般用水密封,目的是隔绝空气,创造无氧环境。乳酸菌发酵第一阶段的产物是丙酮酸、[H]和ATP。(2)析图可知,8天后的泡菜中亚硝酸盐含量低,更适于食用。制作泡菜过程中,由于乳酸的积累,pH呈下降趋势。(3)该实验的目的是比较“优选”乳酸菌和普通乳酸菌在制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低,并确定最适条件,故表格的设计要体现不同时间不同食盐浓度下两种乳酸菌的亚硝酸盐含量的差异。实验结论应是优选乳酸菌制作的泡菜中亚硝酸盐含量更低,并确定亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间。
方法技巧 设计实验结果记录表时注意将自变量、实验对象和发酵时间三个维度设计在一个表格中。
26.（2013全国Ⅰ,39，15分）回答下列有关泡菜制作及酿酒的问题:
(1)制作泡菜时,所用盐水需煮沸,其目的是 。为了缩短制作时间,有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液,加入陈泡菜液的目的是 。从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内,泡菜液逐渐变酸,这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 ,原因是 。
(2)酿制葡萄酒开始时一般要先通气,其目的是 。
若检测酵母菌的代谢产物中是否含有酒精,可以使用酸性的 溶液进行检测。
(3)若将上述培养液中的酵母菌接种到固体培养基表面,常用的方法有 。
答案 (1)杀灭杂菌 增加乳酸菌数量 乳酸菌数量增多,杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更耐酸
(2)让酵母菌在有氧条件下大量繁殖 重铬酸钾
(3)平板划线法或稀释涂布平板法
解析 本题主要考查科学探究中的方案实施要素。(1)制作泡菜时,所用盐水需煮沸,其目的是通过煮沸杀灭盐水中的杂菌,陈泡菜液中含有大量乳酸菌,因此加入陈泡菜液的目的是增加乳酸菌的数量。在制作泡菜的过程中,泡菜液逐渐变酸,乳酸菌耐酸,而其他杂菌不耐酸,因此随着发酵的进行,乳酸菌的数量增多,杂菌的数量减少。(2)酿造葡萄酒所用的菌种是酵母菌,酿制葡萄酒开始时一般要先通气,其目的是让酵母菌在有氧条件下大量繁殖。发酵产生的酒精可以用酸性重铬酸钾溶液检测,其原理是酒精和酸性重铬酸钾溶液反应显灰绿色。(3)将酵母菌接种到固体培养基的常用方法是平板划线法或稀释涂布平板法。
27.(2012海南单科,30,15分)回答下列关于腐乳制作的问题:
(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程,其中起主要作用的微生物是 ,其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为 和 ;其产生的 能将豆腐中的脂肪水解为 和 。
(2)发酵完成后需加盐腌制,加盐还可以抑制 生长。
(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配制而成的卤汤。卤汤除具有一定的防腐作用外,还能使腐乳具有独特的 。
答案 (1)毛霉 肽 氨基酸 脂肪酶 甘油 脂肪酸(每空2分,共12分)
(2)微生物(2分)
(3)风味(1分,其他合理答案也给分)
解析 本题考查腐乳制作过程的相关知识。(1)腐乳制作时是以豆腐为原料,在毛霉以及多种微生物参与下发酵而制成的食品,富含易被人体吸收的多种营养物质,如多肽、氨基酸等。腐乳制作过程中,豆腐中的蛋白质在蛋白酶的作用下被水解为多肽,进而在肽酶的作用下被水解为各种氨基酸;脂肪在脂肪酶的作用下被分解为甘油和脂肪酸。(2)在发酵完成后的腌制过程中,盐能抑制微生物的生长,防止豆腐块腐败变质。(3)卤汤除能防腐外,还可使腐乳具有独特的风味。
考点2 微生物的培养技术与发酵工程
1.(2023浙江1月选考,19,2分)某同学想从泡菜汁中筛选耐高盐乳酸菌,进行了如下实验:取泡菜汁样品,划线接种于一定NaCl浓度梯度的培养基,经培养得到了单菌落。下列叙述正确的是( )
A.培养基pH需偏碱性
B.泡菜汁需多次稀释后才能划线接种
C.需在无氧条件下培养
D.分离得到的微生物均为乳酸菌
答案 C 乳酸菌在乳酸发酵过程中产生乳酸,其所适宜生活的环境偏酸性,A错误;划线接种不需要对泡菜汁进行多次稀释,稀释涂布平板法接种时通常需要对菌液进行稀释处理,B错误;乳酸菌是厌氧菌,需要在无氧条件下培养,C正确;利用一定NaCl浓度梯度的培养基,可分离得到耐高盐的微生物,但不一定都是乳酸菌,D错误。
细菌通常要求在中性偏碱的环境中生长,霉菌要求在中性偏酸的环境中生长。乳酸菌属于细菌,但因其发酵产物含乳酸而适宜生活在偏酸性的环境中,因此配制特定微生物的培养基时,其pH要结合实际情况分析。
2.(2023山东,15,2分)平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是( )
A.不含氮源的平板不能用于微生物培养
B.平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒
C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃
D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物
答案 D 不含氮源的平板可以用于固氮微生物的培养,A错误;平板涂布时涂布器使用前必须进行灭菌,B错误;接种后未长出菌落的培养基需要灭菌后再丢弃,以防污染环境,C错误;能合成脲酶(能催化尿素分解产生NH3,NH3可作为某些细菌生长的氮源)的微生物可以以尿素为氮源,其他微生物因缺乏氮源而无法生长繁殖,D正确。
3.(2023广东,10,2分)研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线(如图)和选择培养基筛选原理来判断,下列最可能筛选到目标菌的条件组合是( )
A. a点时取样、尿素氮源培养基
B.b点时取样、角蛋白氮源培养基
C. b点时取样、蛋白胨氮源培养基
D.c点时取样、角蛋白氮源培养基
答案 D 要筛选获得分解角蛋白的嗜热菌,培养基应以角蛋白为唯一氮源,且嗜热菌需要较高的温度,D正确。
4.(2022湖北,5,2分)灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是( )
A.动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行
B.微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染
C.为防止蛋白质变性,不能用高压蒸汽灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌
D.可用高压蒸汽灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌
答案 D 环境中的微生物对动、植物细胞DNA提取的材料研磨、过滤等操作无影响,故不需要在无菌条件下进行,A错误;抗生素能够杀死细菌,动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染,但微生物如细菌的培养基中不能添加抗生素,B错误;高温变性的蛋白质仍可作为微生物的氮源,可以用高压蒸汽灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌,C错误;对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等可以采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌,也可以采用干热灭菌法进行灭菌,D正确。
5.(2022海南,12,3分)为探究校内植物园土壤中的细菌种类,某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误的是( )
A.采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本
B.培养细菌时,可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基
C.土壤溶液稀释倍数越低,越容易得到单菌落
D.鉴定细菌种类时,除形态学鉴定外,还可借助生物化学的方法
答案 C 采集植物园中土壤样本的原则之一是要随机采样,A正确;牛肉膏蛋白胨固体培养基中含有细菌生长所需的碳源、氮源、水、无机盐等,可用于细菌的培养,B正确;土壤溶液稀释倍数足够高时,才能将聚集的菌体分散开,有助于在培养基表面形成单菌落,C错误; 不同种类细菌的理化特性一般不同,鉴定细菌种类时,除根据菌落特征进行形态学鉴定外,还可以借助生物化学的方法进行鉴定,D正确。
6.(2022江苏,3,2分)下列是某同学分离产脲酶菌的实验设计,不合理的是( )
A.选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株
B.在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源
C.适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落
D.可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌株
答案 D 农田或公园土壤中含有较多的产脲酶菌,A合理;产脲酶菌产生的脲酶可将尿素分解为NH3,NH3可作为其生长的氮源,因此为了筛选产脲酶菌,选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源,这样既有利于目的菌生长,也可抑制或阻止杂菌生长,B合理;适当稀释样品,可以在平板上形成单菌落,便于分离细菌,C合理;产脲酶菌分解尿素产生的NH3会使培养基的碱性增强,酚红指示剂在碱性条件下呈红色,据此原理可知,产脲酶菌周围出现的红色区域越大,表明该菌产脲酶的能力越强,D不合理。
7.(2022辽宁,15,2分)为避免航天器在执行载人航天任务时出现微生物污染风险,需要对航天器及洁净的组装车间进行环境微生物检测。下列叙述错误的是( )
A.航天器上存在适应营养物质匮乏等环境的极端微生物
B.细菌形成菌膜粘附于航天器设备表面产生生物腐蚀
C.在组装车间地面和设备表面采集环境微生物样品
D.采用平板划线法等分离培养微生物,观察菌落特征
答案 C 在太空中可能存在的极冷、极热、辐射及营养物质匮乏等环境的自然选择下,航天器上可能存在适应以上极端环境的微生物,A正确;航天器上的细菌可通过大量繁殖形成菌膜,并粘附于航天器设备表面产生生物腐蚀,B正确;为规避微生物污染的风险,需通过拭子或擦布对航天器内外及组装车间都进行微生物采样,对样品进行检测,并不仅限于采样组装车间地面和设备表面,C错误;平板划线法可将混杂在一起的微生物或同一微生物群体中的不同细胞,用接种环在平板表面上多次划线稀释而获得单个细胞,并让其成长为单菌落,进而通过观察菌落特征确定其类型,D正确。
8.(2022辽宁,18,3分)(不定项)β-苯乙醇是赋予白酒特征风味的物质。从某酒厂采集并筛选到一株产β-苯乙醇的酵母菌应用于白酒生产。下列叙述正确的是( )
A.所用培养基及接种工具分别采用湿热灭菌和灼烧灭菌
B.通过配制培养基、灭菌、分离和培养能获得该酵母菌
C.还需进行发酵实验检测该酵母菌产β-苯乙醇的能力
D.该酵母菌的应用有利于白酒新产品的开发
答案 ABCD 通常微生物培养所用的培养基和接种工具分别采用湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)和灼烧灭菌进行灭菌处理,A正确;该菌株的获得需经过培养基的配制与灭菌、菌株的分离和培养等过程,对分离出的该菌株还需进行发酵实验检测其产β-苯乙醇的能力,以确定能否用于生产,B、C正确;β-苯乙醇可赋予白酒特征风味,故该产β-苯乙醇的酵母菌的应用有利于开发白酒新产品,D正确。
9.(2022浙江1月选考,20,2分)S型肺炎双球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.步骤①中,酶处理时间不宜过长,以免底物完全水解
B.步骤②中,甲或乙的加入量不影响实验结果
C.步骤④中,固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化
D.步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果
答案 D 审题指导明确图中相关处理的作用:(1)蛋白酶处理S型菌匀浆,可除去S型菌的蛋白质。(2)DNA酶处理S型菌匀浆,可除去S型菌的DNA。
解析 步骤①中酶处理的目的是彻底除去底物,因此时间要足够长,以使底物完全水解,A错误;步骤②中,甲或乙的加入量属于无关变量,应相同,否则会影响实验结果,B错误;步骤④中,液体培养基比固体培养基更有利于细菌转化,C错误;S型细菌有荚膜,菌落光滑,R型细菌无荚膜,菌落粗糙,步骤⑤中,通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态,可判断是否出现S型细菌,D正确。
10.(2022山东,14,2分)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时,会通过分泌青霉素杀死细菌,以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产,关于该生产过程,下列说法错误的是 ( )
A.发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B.可用深层通气液体发酵技术提高产量
C.选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中
D.青霉素具有杀菌作用,因此发酵罐不需严格灭菌
答案 D 由题意可知,当葡萄糖浓度不足时,青霉菌会分泌青霉素,故工业化生产青霉素时,发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖,A正确;青霉菌为异养需氧型真菌,深层通气液体发酵技术可为发酵提供充足的氧气,可提高产量,B正确;工业发酵罐体积较大,需要接种的菌株较多,故选育出的高产青霉素菌株经扩大培养后,才可用于工业化生产,C正确;青霉素可抑制细菌生长,但不抑制真菌生长,且污染发酵罐的杂菌种类多,某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解,故发酵罐需严格灭菌,D错误。
11.(2022山东,20,3分)(不定项)啤酒的工业化生产中,大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后,最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是 ( )
A.用赤霉素处理大麦,可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶
B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵
D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期
答案 ACD 赤霉素可诱导大麦中与α-淀粉酶相关的基因的表达,促进α-淀粉酶的合成,使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶,A正确;焙烤的目的是杀死大麦种子胚,但不使α-淀粉酶失活,且没有起到灭菌作用,B错误;蒸煮糖浆是为了终止酶的进一步作用并灭菌,为防止高温杀死酵母菌,糖浆需经冷却后才可接种酵母菌进行发酵,C正确;利用转基因技术改造酵母菌,可减少发酵过程中啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期,D正确。
12.(2021浙江6月选考,17,2分)下列关于原生质体和细胞计数的叙述,错误的是( )
A.测定植物原生质体的密度时,可用血细胞计数板
B.红墨水不能进入活细胞,可用于检测细胞的存活状态并计数
C.涂布分离法和划线分离法均能得到单菌落,都可用于细菌计数
D.酵母菌在液体培养基中培养一段时间后,可用比浊计测定其密度
答案 C 测定植物原生质体的密度时,可用血细胞计数板,A正确;红墨水不能进入活细胞,其可用于检测细胞的存活状态并计数,若细胞被红墨水染色,则说明细胞死亡,B正确;划线分离法只能用于细菌分离,不能用于细菌计数,C错误;酵母菌在液体培养基中培养一段时间后,可用比浊计测定其密度,D正确。
13.(2021天津,1,4分)下列操作能达到灭菌目的的是( )
A.用免洗酒精凝胶擦手
B.制作泡菜前用开水烫洗容器
C.在火焰上灼烧接种环
D.防疫期间用石炭酸喷洒教室
答案 C 用免洗酒精凝胶擦手只能起到消毒的作用,无法达到灭菌的目的,A错误;开水烫洗容器只能起到消毒的作用,B错误;在火焰上灼烧接种环可以达到灭菌的目的,C正确;用石炭酸喷洒教室只能起到消毒的作用,D错误。
14.(2021北京,12,2分)人体皮肤表面存在着多种微生物,某同学拟从中分离出葡萄球菌。下述操作不正确的是( )
A.对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌
B.使用无菌棉拭子从皮肤表面取样
C.用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布
D.观察菌落的形态和颜色等进行初步判断
答案 C 对培养基一般进行高压蒸汽灭菌,A正确;从皮肤表面取样时可用无菌棉拭子擦拭皮肤,B正确;将取样后的棉拭子浸入无菌水中制备菌液(必要时需富集培养),取0.1 mL菌液滴加到培养基表面,再用灼烧灭菌过的且冷却的涂布器涂布,C错误;不同的微生物一般有不同的菌落特征,可通过观察菌落的形态和颜色等进行初步判断,D正确。
15.(2021山东,14,2分)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色,乙菌菌落周围不变色。下列说法错误的是( )
A.甲菌属于解脂菌
B.实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源
C.可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比
D.该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力
答案 B 甲菌菌落周围呈现深蓝色说明甲菌能分泌脂肪酶分解脂肪产生脂肪酸,故甲菌属于解脂菌,A正确;乙菌菌落周围不变色,说明乙菌不能分泌脂肪酶分解脂肪,但其能在此培养基中存活并形成菌落,表明实验中所用培养基中脂肪不是唯一碳源,B错误;若两种菌的接种区域之间距离足够大,不容易相互干扰,则可以将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比,C正确;由于解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸,而脂肪酸能使醇溶青琼脂平板变为深蓝色,因此可根据平板中菌落周围深蓝色的面积大小来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力,D正确。
16.(2021山东,20,3分)含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭,硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力,用穿刺接种的方法分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养,如图所示。若两种菌繁殖速度相等,下列说法错误的是( )
A.乙菌的运动能力比甲菌强
B.为不影响菌的运动需选用液体培养基
C.该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量
D.穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染
答案 B 硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀,甲、乙菌的穿刺路径相同,但乙菌在试管中形成的黑色范围大,这说明乙菌的运动能力比甲菌强,A正确;穿刺培养是将接种针深插至半固体培养基中进行接种以培养微生物的一种方法,常用于厌氧或兼性厌氧微生物的培养,B错误;在琼脂层中进行穿刺培养,可根据细菌自穿刺部位的扩散状况来了解细菌的运动性能,但不能比较两种菌产生硫化氢的量,C正确;穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌污染,D正确。
17.(2020浙江7月选考,19,2分)下列关于微生物培养及利用的叙述,错误的是( )
A.利用尿素固体培养基可迅速杀死其他微生物,而保留利用尿素的微生物
B.配制培养基时应根据微生物的种类调整培养基的pH
C.酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵得到糯米酒
D.适宜浓度的酒精可使醋化醋杆菌活化
答案 A 尿素固体培养基属于选择培养基,尿素是唯一氮源,不能利用尿素的微生物因缺乏可利用的氮源而不能在此培养基上生存,故尿素固体培养基的作用并不是迅速杀死这些微生物,A错误;微生物的种类不同,需要的培养条件(如温度和pH)可能不同,B正确;酵母菌没有分解糯米淀粉的酶,故酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵得到糯米酒,C正确;醋化醋杆菌可以利用酒精产生醋酸,故适宜浓度的酒精能活化该菌,D正确。
18.(2018江苏单科,16,2分)某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究,下列叙述错误的是( )
A.夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理
B.乙醇为挥发性物质,故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
答案 B 生产果酒是利用酵母菌的无氧呼吸产生酒精的过程,酒精发酵时一般将温度控制在18~25 ℃,夏季温度高,且发酵过程有热量产生,故夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理,A项正确;在发酵产酒精过程中需保持无氧状态,B项错误;酵母菌的呼吸过程会产生CO2,故正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压,C项正确;可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度决定何时终止发酵,D项正确。
19.(2023北京,16,12分)自然界中不同微生物之间存在着复杂的相互作用。有些细菌具有溶菌特性,能够破坏其他细菌的结构使细胞内容物释出。科学家试图从某湖泊水样中分离出有溶菌特性的细菌。
(1)用于分离细菌的固体培养基包含水、葡萄糖、蛋白胨和琼脂等成分,其中蛋白胨主要为细菌提供 和维生素等。
(2)A菌通常被用做溶菌对象。研究者将含有一定浓度A菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上,凝固形成薄层。培养一段时间后,薄层变浑浊(如图),表明 。
(3)为分离出具有溶菌作用的细菌,需要合适的菌落密度,因此应将含菌量较高的湖泊水样 后,依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后,能溶解A菌的菌落周围会出现 。采用这种方法,研究者分离、培养并鉴定出P菌。
(4)为探究P菌溶解破坏A菌的方式,请提出一个假设,该假设能用以下材料和设备加以验证。
主要实验材料和设备:P菌、A菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱。
答案 (1)碳源、氮源 (2)A菌通过增殖长成菌落均匀分布在培养基表面 (3)稀释 抑菌圈 (4)假设P菌通过分泌溶菌物质破坏A菌
解析 (1)蛋白胨可以为细菌生长提供碳源、氮源和维生素等物质。(2)固体培养基接种A菌后,A菌增殖长成菌落,使培养基表面变浑浊。(3)分离具有溶菌作用的细菌可采用稀释涂布平板法,接种之前要先将湖泊水样稀释,使细菌分开,接种后才能长成单菌落便于分离。能溶解A菌的菌落周围会生成抑菌圈。(4)可用离心机将含P菌的菌液离心,若P菌能分泌溶菌物质,溶菌物质应在上清液中。用圆形滤纸小片蘸取上清液,放在接种了A菌的培养基上,若滤纸片周围出现抑菌圈,说明假设成立。
20.(2023全国乙,37,15分)某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是:先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中,喷水浸润、接种菌T,培养一段时间后,再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失),在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌,进行乙醇发酵(酒精发酵)。实验流程如图所示。
回答下列问题。
(1)在粉碎的秸秆中接种菌T,培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解,其原因是 。
(2)采用液体培养基培养酵母菌,可以用淋洗液为原料制备培养基,培养基中还需要加入氮源等营养成分,氮源的主要作用是 (答出1点即可)。通常,可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时,为了达到良好的灭菌效果,需要注意的事项有 (答出2点即可)。
(3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中,拧紧瓶盖,置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是 。但是在酵母菌发酵过程中,还需适时拧松瓶盖,原因是 。发酵液中的乙醇可用 溶液检测。
(4)本实验收集的淋洗液中的 可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比,本实验中乙醇生产方式的优点是 。
答案 (1)菌T能分泌分解纤维素的酶(纤维素酶) (2)为酵母菌合成蛋白质、核酸等物质提供原料 排净锅内冷空气,使锅内均匀升温;蒸汽压力必须保持一段时间;灭菌包不宜过大过紧,以免影响蒸汽的渗入等 (3)创造无氧环境,利于酒精发酵,同时可防止杂菌(好氧菌)污染 排出瓶内气体 酸性重铬酸钾 (4)(纤维素的分解产物)葡萄糖 不需要消耗粮食,降低粮食短缺风险;促进秸秆的回收利用,提高能量利用率
解析 (1)菌T能产生分解纤维素的酶(纤维素酶)将纤维素大量分解。(2)蛋白质、核酸等的合成都需要氮元素。高压蒸汽灭菌必须要保持一定的压力和温度、灭菌时间适宜,才能灭菌充分。具体见答案。(3)酵母菌进行酒精发酵需要无氧条件,拧紧瓶盖可以创造无氧环境,同时还可防止杂菌污染。酵母菌发酵过程中适时拧松瓶盖是为了排出瓶内酒精发酵产生的气体。橙色的重铬酸钾可在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色,故发酵产生的酒精可用酸性重铬酸钾溶液检测。(4)纤维素的分解产物葡萄糖经清水淋洗进入淋洗液中,灭菌后可作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比,用作物秸秆生产乙醇不需要消耗粮食,降低了粮食短缺风险;可促进秸秆的回收利用,提高能量利用率。
21. (2022广东,21,12分)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”考察船对南中国海科考中,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:
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,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)培养基的营养成分不能满足部分微生物的营养需求;培养条件不利于微生物繁殖;可能与其他微生物之间存在互利共生关系 (3)拟杆菌作为分解者,可将碎屑中的有机碳分解为无机碳,加快碳循环 (4)低温条件下酶活性较高
解析 (1)对培养基一般采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。纯化菌种时常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。据题图可知,拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源的培养基中的生长状况最好。(2)深海冷泉沉积物样品中含有的微生物属于极端微生物,在此条件下生存的微生物,其营养需求、培养条件等与常见微生物存在显著差异,故用各种培养基对此类微生物进行培养时,仍有很多微生物不能被分离筛选出来,且生物与生物之间可能存在互利共生的关系,当某一微生物的生存需要另一微生物提供特殊成分时,其单独存在时就可能不会存活。(3)拟杆菌作为分解者,可将碎屑中的有机碳分解为无机碳,加快碳循环。(4)深海冷泉的温度较低,拟杆菌分泌的多糖降解酶在此条件下可发挥催化作用,说明这些酶除具有酶的一般特性外,还能在极低温条件下保持较高活性。
22.(2022湖南,21,15分)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 杀死黄酒中的大多微生物,延长保存期 (2)酚红 化学结合法、物理吸附法 (3)培养pH pH约为6.5时脲酶活力最高 (4)在发酵酒的酿造过程中添加适量尿素分解菌,其产生的脲酶分解尿素,抑制尿素与乙醇反应生成EC,从而降低EC含量
解析 (1)酒精发酵所需菌种为酵母菌。黄酒富含微生物生长所需的多种营养成分,灌装时容易造成杂菌污染,因此需要进行消毒处理,以延长保存期。(2)脲酶催化尿素分解产生氨,使pH升高,酚红指示剂变红。常用的固定化技术有化学结合法、物理吸附法和包埋法,固定化酶一般采用前两种方法,固定化细胞一般采用包埋法。(3)两图中脲酶活力最高点均为pH约为6.5时,这说明培养pH是决定工程菌L高脲酶活性的关键因素。(4)在发酵酒的酿造过程中添加适量尿素分解菌,其产生的脲酶分解尿素,抑制尿素与乙醇反应生成EC,从而降低EC含量。
23.[2022浙江6月选考,29(一),7分]回答与产淀粉酶的枯草杆菌育种有关的问题:
(1)为快速分离产淀粉酶的枯草杆菌,可将土样用 制成悬液,再将含有悬液的三角瓶置于80 ℃的 中保温一段时间,其目的是 。
(2)为提高筛选效率,可将菌种的 过程与菌种的产酶性能测定一起进行:将上述悬液稀释后涂布于淀粉为唯一碳源的固体培养基上培养,采用 显色方法,根据透明圈与菌落直径比值的大小,可粗略估计出菌株是否产酶及产酶性能。
(3)为了获得高产淀粉酶的枯草杆菌,可利用现有菌种,通过 后再筛选获得,或利用转基因、 等技术获得。
答案 (每空1分)(1)无菌水 水浴 杀死不耐热微生物 (2)分离 KI-I2 (3)人工诱变 原生质体融合
解析 (1)制备细菌悬液应该使用无菌水,以防止杂菌的污染。将含有悬液的三角瓶置于80 ℃的水浴中保温一段时间的目的是杀死不耐热微生物,初步达到筛选的目的。(2)为提高筛选效率,可将悬液稀释后涂布于以淀粉为唯一碳源的固体培养基上培养,这样可将产淀粉酶的枯草杆菌分离出来,同时通过KI-I2显色法对菌种的产酶性能进行测定,其原理是淀粉可以和KI-I2形成蓝色复合物,当淀粉被分解后蓝色复合物消失,形成透明圈,根据透明圈与菌落直径比值的大小,可粗略估计出菌株是否产酶及产酶性能。(3)为了获得高产淀粉酶的枯草杆菌,可利用现有菌种进行遗传改造,其方法除了转基因技术外,还有人工诱变和原生质体融合等技术。
24.(2022全国甲,37,15分)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 蛋白质、核酸 (2)N02n (3)取浓度、体积相同的A、B两种菌液,将A菌液分别接种到平板Ⅰ、Ⅱ的甲孔内,将B菌液分别接种到平板Ⅰ、Ⅱ的乙孔内,置于适宜温度下培养一段时间后观察透明圈大小 (4)A 平板Ⅱ是一个缺氮但含有石油的环境,只有A菌株能在平板Ⅱ上生长
解析 (1)碳源是培养基中提供碳元素的物质,培养基Ⅰ、Ⅱ中含有碳元素的物质只有石油(组成元素有碳、氢、硫、氮、氧等)。培养基中的氮源可以为微生物提供合成含氮物质的原料,参与合成蛋白质、核酸等。(2)资源、空间等条件适宜的情况下,细菌每繁殖一代,种群数量增长一倍,故繁殖n代后细菌的数量是N02n。(3)分析题意可知,该同学的实验设计如图所示:
由培养基Ⅰ、Ⅱ的成分可知,平板Ⅰ、Ⅱ的区别是有无NH4NO3,分析实验结果可知:①无论有无额外氮源,菌株A均可降解石油,且在额外加入氮源的培养基中降解能力更强。②只有在额外加入氮源的培养基中,菌株B才可以降解石油,且降解能力弱于菌株A。(4)平板Ⅱ是一个缺氮但含有石油的环境,表中结果显示,平板Ⅱ中,A菌株周围有透明圈,而B菌株周围没有透明圈,说明前者可以在无充足氮源的条件下降解石油,而后者无法降解,故选A菌株。
25.(15分)回答下列(一)、(二)小题:
(一)[2022浙江1月选考,29(一),8分]红曲霉合成的红曲色素是可食用的天然色素,具有防腐、降脂等功能。研究者进行了红曲色素的提取及红色素的含量测定实验,流程如图:
(1)取红曲霉菌种斜面,加适量 洗下菌苔,制成菌悬液并培养,解除休眠获得 菌种。经液体发酵,收集红曲霉菌丝体,红曲霉菌丝体与70%乙醇溶液混合,经浸提、 ,获得的上清液即为红曲色素提取液。为了进一步提高红曲色素得率,可将红曲霉细胞进行 处理。
(2)红曲色素包括红色素、黄色素和橙黄色素等,红色素在390 nm、420 nm和505 nm波长处均有较大吸收峰。用光电比色法测定红曲色素提取液中的红色素含量时,通常选用505 nm波长测定的原因是
。测定时需用 作空白对照。
(3)生产上提取红曲色素后的残渣,经 处理后作为饲料添加剂或有机肥,这属于废弃物的无害化和 处理。
答案 (一)(1)无菌水 活化 离心 破碎 (2)其他色素对该波长光的吸收相对较少,干扰相对较小 70%乙醇溶液 (3)灭菌 资源化
解析 (一)(1)用适量无菌水,将红曲霉菌种斜面的菌苔洗下,可得到菌悬液并培养,解除休眠后可得到活化的菌种。红曲霉菌丝体与乙醇的混合液经浸提、离心,得到的上清液即为红曲色素提取液。将红曲霉细胞进行破碎处理,可进一步提高红曲色素得率。(2)红色素在多个波长处均有较大吸收峰,但在选用测定波长时,还要考虑避免其他色素对该波长光的吸收,以提高结果的准确性。测定光密度值时,应采用不含红色素的70%乙醇溶液作为空白对照。(3)提取红曲色素后的残渣,需要经灭菌处理以杀灭含有的杂菌等,之后可作为饲料添加剂或有机肥,这属于对废弃物的无害化和资源化处理。
解题技巧 解答第(一)(3)小题要充分联系前后文,“灭菌处理”对应“无害化”,“作为饲料添加剂或有机肥”对应“资源化”。
26.(2022全国乙,37,15分)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 (答出1点即可)。
答案 (1)高压蒸汽灭菌、干热灭菌 (2)葡萄糖 制糖废液 水、氮源、无机盐 (3)菌株C缺少淀粉酶 (4)用一系列浓度梯度的制糖废液分别培养菌株C,测定不同浓度制糖废液中的S产量,S产量最高时对应的制糖废液浓度即为最适碳源浓度 (5)减少污染、节省原料、降低生产成本
解析 (1)实验室通常采用高压蒸汽灭菌法、干热灭菌法对玻璃器皿进行灭菌处理。(2)表格中,可用细胞干重来表示细胞生长情况,当碳源为葡萄糖时,细胞干重最大,最适合菌株C生长;当碳源为制糖废液时,菌株C生产S的产量最高。一般培养基都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质。(3)菌株C缺乏淀粉酶,不能将淀粉水解为菌株可利用的葡萄糖,故碳源为淀粉时菌株C不能生长。(4)要测定生产S的最适制糖废液浓度,可配制一系列浓度梯度的以制糖废液为唯一碳源的培养基,分别培养菌株C,其他条件保持相同且适宜。一段时间后,测定并比较不同浓度制糖废液培养基中的S产量,S产量最高时对应的制糖废液浓度即为生产S的最适碳源浓度。(5)利用制糖废液生产S不仅能节省原料、降低生产成本,还减少了环境污染。
27.(2022河北,23,15分)番茄灰霉病菌严重影响番茄生产,枯草芽孢杆菌可以产生对多种病原菌具有抑制作用的蛋白质。为探究枯草芽孢杆菌能否用于番茄灰霉病的生物防治,研究者设计了相关实验。
回答下列问题:
(1)检测枯草芽孢杆菌对番茄灰霉病菌的抑制作用时,取适量 菌液涂布于固体培养基上,将无菌滤纸片(直径5 mm)在 菌液中浸泡后覆盖于固体培养基中心,数秒后取出滤纸片,培养皿倒置培养后测量 大小以判定抑菌效果。
(2)枯草芽孢杆菌为好氧微生物,液体培养时应采用 (填“静置”或“摇床震荡”)培养。培养过程中抽样检测活菌数量时,应采用 (填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”),其原因是 。
(3)电泳分离蛋白质混合样品的原理是 。利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定枯草芽孢杆菌的抗菌蛋白分子量时,SDS的作用是
。
(4)枯草芽孢杆菌长期保藏时,常以其 作为保藏对象。
答案 (1)番茄灰霉病菌 枯草芽孢杆菌 抑菌圈 (2)摇床震(振)荡 稀释涂布平板法 用稀释涂布平板法在培养基上看到的每一个单菌落都来自一个活细胞,而显微镜直接计数法会将死亡的枯草芽孢杆菌也计算在内 (3)利用待分离样品中各种分子带电性质的差异及分子本身的大小、形状的不同,使带电分子产生不同的迁移速度,从而实现样品中各种分子的分离 消除净电荷对迁移率的影响;使蛋白质发生完全变性 (4)菌液
解析 (1)检测枯草芽孢杆菌对番茄灰霉病菌的抑制作用时,应将适量番茄灰霉病菌菌液均匀涂布于固体培养基上,再把用枯草芽孢杆菌菌液浸泡后的无菌滤纸片覆盖于固体培养基中心,数秒后取出滤纸片,培养皿倒置培养后测量抑菌圈大小以判定抑菌效果。(2)枯草芽孢杆菌为好氧微生物,摇床振荡培养既可以增加培养液中溶解氧的含量,又增大了菌种和营养物质的接触面积,有利于枯草芽孢杆菌的增殖。培养过程中抽样检测活菌数量时,应采用稀释涂布平板法,其原因是使用稀释涂布平板法,培养基上生长的每一个单菌落都来源于样品稀释液中的一个活菌,通过统计菌落数,可得出样品中大约含多少活菌。而显微镜直接计数法会将死亡的枯草芽孢杆菌也计算在内,影响结果的准确性。(3)根据不同蛋白质分子带电性质的差异及分子本身的大小、形状等不同,电泳时蛋白质分子可产生不同的迁移速度,利用这一原理,可以分离蛋白质混合样品。利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定抗菌蛋白分子量时,SDS的作用是消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响,同时能使蛋白质发生完全变性,使电泳迁移率完全取决于分子的大小。(4)长期保藏菌种常用甘油管冷冻保藏法,该方法是将培养的菌液转移到灭菌后的甘油中,与甘油充分混匀后,放在-20 ℃的冷冻箱中保存。故枯草芽孢杆菌长期保藏时,常以其菌液作为保藏对象。
28.(2021浙江6月选考,29,15分)回答与甘蔗醋制作有关的问题:
(1)为了获得酿造甘蔗醋的高产菌株,以自然发酵的甘蔗渣为材料进行筛选。首先配制醋酸菌选择培养基:将适量的葡萄糖、KH2PO4、MgSO4溶解并定容,调节pH,再高压蒸汽灭菌,经 后加入3%体积的无水乙醇。然后将10 g自然发酵的甘蔗渣加入选择培养基,振荡培养24 h。用 将少量上述培养液涂布到含CaCO3的分离培养基上,在30 ℃培养48 h。再挑取分离培养基上具有 的单菌落若干,分别接种到与分离培养基成分相同的 培养基上培养24 h后,置于4 ℃冰箱中保存。
(2)优良产酸菌种筛选。将冰箱保存的菌种分别接入选择培养基,培养一段时间后,取合适接种量的菌液在30 ℃、150 r/min条件下振荡培养。持续培养至培养液中醋酸浓度不再上升,或者培养液中 含量达到最低时,发酵结束。筛选得到的优良菌种除了产酸量高外,还应有 (答出2点即可)等特点。
(3)制醋过程中,可将甘蔗渣制作成固定化介质,经 后用于发酵。其固定化方法为 。
答案 (1)冷却 玻璃刮刀 较大透明圈 斜面 (2)乙醇 耐酒精度高、耐酸高 (3)灭菌 吸附法
解析 (1)用来酿制甘蔗醋的微生物能够利用乙醇来产醋酸,可在培养基中加入无水乙醇,用来筛选该微生物。培养基经高压蒸汽灭菌后温度较高,经冷却后再加入无水乙醇,可防止乙醇挥发。涂布的工具是玻璃刮刀。能够利用乙醇产醋酸的细菌在含有碳酸钙(CaCO3)的培养基中能够导致菌落周围出现透明圈,透明圈越大,其产醋酸能力越强,因此选取透明圈较大的菌落进行菌种保存。在4 ℃冰箱中,菌种保存时选用的培养基是斜面培养基。(2)筛选得到的细菌能够将培养基中的乙醇转化为醋酸,因此发酵结束的标志是乙醇含量达到最低或醋酸浓度不再上升。筛选得到的产酸菌进行醋酸发酵时,以乙醇为发酵底物,以醋酸为发酵产物,发酵初期乙醇浓度高,发酵后期醋酸浓度高,因此筛选得到的优良菌种耐酒精度和耐酸的能力都应很强。(3)为了避免杂菌污染,影响产酸量,固定化介质用于发酵前需先灭菌。制醋过程中所用的固定化方法是吸附法,即将产酸菌吸附在介质上。
29.(2021广东,21,12分)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 诱变育种、基因工程育种 (2)在高盐和较高pH的发酵液中,菌株H可以生长繁殖,而大多数其他微生物因无法适应这一环境而受到抑制 (3)氧气 (4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶
解析 (1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可将蔗糖作为唯一碳源,并不断提高其浓度,经多次传代培养以获得目标菌株。在培养过程中定期取样进行菌落计数,评估菌株增殖状况,可用稀释涂布平板法。此外,还可以通过诱变育种、基因工程育种方法选育优良菌株。(2)菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强,在高盐和较高pH环境中,菌株H可以生长繁殖,但其他大多数微生物不能生长繁殖,所以题述系统不需要灭菌。(3)根据菌株H发酵系统是开放式的系统及图示信息中有空气、搅拌器,可推知发酵需要氧气,再依据发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期并有少量乙醇产生,可知氧气可能是高密度培养的限制因素。(4)菌株H可以分解餐厨垃圾,而餐厨垃圾主要含蛋白质、淀粉、油脂,由此可推知菌株H可分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。
30.(2021河北,23,15分)葡萄酒生产过程中会产生大量的酿酒残渣(皮渣)。目前这些皮渣主要用作饲料或肥料,同时研究者也采取多种措施拓展其利用价值。
回答下列问题:
(1)皮渣中含有较多的天然食用色素花色苷,可用萃取法提取。萃取前将原料干燥、粉碎的目的分别是 ,萃取效率主要取决于萃取剂的 。萃取过程需要在适宜温度下进行,温度过高会导致花色苷 。研究发现,萃取时辅以纤维素酶、果胶酶处理可提高花色苷的提取率,原因是 。
(2)为了解皮渣中微生物的数量,取10 g皮渣加入90 mL无菌水,混匀、静置后取上清液,用稀释涂布平板法将0.1 mL稀释液接种于培养基上。104倍稀释对应的三个平板中菌落数量分别为78、91和95,则每克皮渣中微生物数量为 个。
(3)皮渣堆积会积累醋酸菌,可从中筛选优良菌株。制备醋酸菌初筛平板时,需要将培养基的pH调至 性,灭菌后须在未凝固的培养基中加入无菌碳酸钙粉末、充分混匀后倒平板,加入碳酸钙的目的是 。培养筛选得到的醋酸菌时,在缺少糖源的液体培养基中可加入乙醇作为 。
(4)皮渣堆积过程中也会积累某些兼性厌氧型乳酸菌。初筛醋酸菌时,乳酸菌有可能混入其中,且两者菌落形态相似。请设计一个简单实验,区分筛选平板上的醋酸菌和乳酸菌。(简要写出实验步骤和预期结果)
答案 (1)去除水分、减小原料颗粒 性质和使用量 分解 两种酶可以水解植物细胞细胞壁,加速植物细胞破碎,使花色苷充分释放 (2)8.8×107 (3)中性或微碱 醋酸菌产生的醋酸分解碳酸钙可在培养基上形成透明圈,形成的透明圈的大小可作为筛选优良菌株的依据 碳源(合成醋酸的原料) (4)挑取单菌落,分别将其接种于盛有液体培养基的试管中,并添加石蜡油隔绝空气,在恒温培养箱中进行培养,一段时间后检测菌种是否增殖,能进行增殖的菌即为乳酸菌,不能增殖的菌为醋酸菌。
解析 (1)萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量,同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量等条件的影响。萃取前原料应充分干燥,去除水分,以降低水分对萃取效率的影响,同时对材料进行粉碎,使原料颗粒变小,便于原料与萃取剂充分接触,提高萃取效率。温度变化能显著影响花色苷的热降解速率,温度越高会导致花色苷的热降解越快,分解越多。纤维素酶和果胶酶可水解植物细胞的细胞壁,失去细胞壁的保护,原生质体易破碎,便于释放内部的花色苷,提高花色苷的提取率。(2)10 g皮渣加入90 mL无菌水后,制成100 mL溶液,取其混匀、静置后的上清液进行稀释,从104倍稀释液中各取0.1 mL涂布到三个平板中,得到的菌落数分别为78、91和95,则平均每个平板上有88个菌落,即每毫升上清液中含有的微生物数量为88÷0.1×104=8.8×106;而10 g皮渣制成了100 mL溶液,则1 g皮渣相当于10 mL溶液,则1 g皮渣含有的微生物数量为8.8×107。(3)培养细菌时需将培养基调至中性或微碱性。由于添加碳酸钙的培养基是白色不透明的,醋酸菌合成并释放的醋酸会分解培养基中的碳酸钙而形成透明圈,故可通过菌落周围透明圈的大小来筛选优良菌株。在氧气充足的条件下,若糖源不足时,醋酸菌可将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸。(4)设计实验的目的是区分兼性厌氧型的乳酸菌和好氧型的醋酸菌,二者的本质区别在于在无氧条件下是否能生存繁殖,故可在无氧环境中培养待检菌种,可以增殖的菌种为乳酸菌,否则为醋酸菌。
31.(2021湖南,21,15分)大熊猫是我国特有的珍稀野生动物,每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12~38 kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题:
(1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即 。为筛选纤维素分解菌,将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以 为唯一碳源的固体培养基上进行培养,该培养基从功能上分类属于 培养基。
(2)配制的培养基必须进行灭菌处理,目的是 。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是 。
(3)简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路
。
(4)为高效降解农业秸秆废弃物,研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌,在37 ℃条件下进行玉米秸秆降解实验,结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株 ,理由是 。
菌株 秸秆总重(g) 秸秆残重(g) 秸秆失重(%) 纤维素降解率(%)
A 2.00 1.51 24.50 16.14
B 2.00 1.53 23.50 14.92
C 2.00 1.42 29.00 23.32
答案 (1)C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶 纤维素 选择 (2)防止杂菌污染 将未接种的培养基放在适宜条件下培养,观察平板上有无菌落形成 (3)将0.1 mL稀释度足够高的大熊猫新鲜粪便样品稀释液涂布到若干个固体培养基表面,放在适宜条件下培养,统计菌落数在30~300的各平板菌落数并取平均值,可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数 (4)C 菌株C组秸秆残重最低,秸秆失重率最大,纤维素降解率最高
解析 (1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为其至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分。常使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基筛选获得纤维素分解菌。(2)为防止杂菌污染,配制的培养基需要用高压蒸汽灭菌法灭菌。常用空白对照平板检测灭菌是否合格,即将未接种的培养基放在适宜条件下培养,观察平板上有无菌落形成。(3)常用稀释涂布平板法计数活菌的数量,即将0.1 mL稀释度足够高的大熊猫新鲜粪便样品稀释液涂布到若干个固体培养基表面,放在适宜条件下培养,统计各平板菌落数并取平均值,再将其代入公式,即可估算出每克大熊猫样品中纤维素分解菌的活菌数。(4)相同质量的秸秆分别接种A、B、C三种菌株后,菌株C组秸秆残重最低,秸秆失重率最大,纤维素降解率最高,所以在37 ℃条件下,菌株C的纤维素酶活力最高。
32.(2020课标全国Ⅰ,37,15分)某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解,会对环境造成污染,只有某些细菌能降解S。研究人员按照如图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基,甲的组分为无机盐、水和S,乙的组分为无机盐、水、S和Y。
回答下列问题:
(1)实验时,盛有水或培养基的摇瓶通常采用 的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是 。甲、乙培养基均属于 培养基。
(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL,若要在每个平板上涂布100 μL稀释后的菌液,且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个,则至少应将摇瓶M中的菌液稀释 倍。
(3)在步骤⑤的筛选过程中,发现当培养基中的S超过某一浓度时,某菌株对S的降解量反而下降,其原因可能是 (答出1点即可)。
(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数,请写出主要实验步骤: 。
(5)上述实验中,甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同,但都能为细菌的生长提供4类营养物质,即 。
答案 (1) 高压蒸汽灭菌 琼脂 选择 (2)104 (3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长 (4)取淤泥加入无菌水中,涂布(或稀释涂布)到乙培养基上,培养后计数 (5)水、碳源、氮源和无机盐
解析 (1)实验时,盛有水或培养基的摇瓶常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。题图中摇瓶M内装有液体培养基甲,培养皿中的培养基乙为固体培养基,相比甲需添加凝固剂Y琼脂。依据题干信息,甲、乙培养基均为以S(一种含有C、H、N的有机物)为唯一氮源和碳源的培养基,可抑制或阻止其他微生物繁殖,仅使能够降解和利用S的菌株生长和繁殖,故属于选择培养基。(2)若使平板上长出的菌落数不超过200个,则接种液中的菌体浓度至多为200个/0.1 mL=2×103个/mL,已知摇瓶M中的细菌细胞数为2×107个/mL,则至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。(3)S作为一种营养物质,在培养基中浓度过高,可导致培养液渗透压升高,细菌细胞渗透失水,使其代谢速率下降;另一方面S作为污染物,其浓度过高可能抑制菌体生长、代谢和繁殖。(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数,需进行的实验步骤如下:称取一定质量(10 g)的淤泥溶于一定体积的(90 mL)无菌水中,制备土壤浸出液,经梯度稀释(对于细菌,一般选用104、105、106倍的稀释液)后,采用稀释涂布平板法接种于以S为唯一碳源和氮源的固体培养基(即乙培养基)中,每个稀释倍数下设置三组重复实验;在适宜条件下培养,待长出菌落且菌落数目达到稳定后,选取菌落数在30~300的平板进行计数,统计并计算平均值。(5)在甲、乙两种培养基中,S既作为碳源,又作为氮源,同时培养基中还含有水、无机盐等营养物质。
33.(2020江苏单科,31,9分)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株,科研人员开展了相关研究。请回答下列问题:
(1)常规微生物实验中,下列物品及其灭菌方法错误的是 (填编号)。
编号 ① ② ③ ④
物品 培养基 接种环 培养皿 涂布器
灭菌方法 高压蒸汽 火焰灼烧 干热 臭氧
(2)称取1.0 g某土壤样品,转入99 mL无菌水中,制备成菌悬液,经 后,获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上,其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落,则该样本中每克土壤约含酵母菌 个。
(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力,对分离所得的菌株,采用射线辐照进行 育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以 为唯一碳源的固体培养基上,培养一段时间后,按照菌落直径大小进行初筛,选择直径 的菌落,纯化后获得A、B两突变菌株。
(4)在处理含油废水的同时,可获得单细胞蛋白,实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能,进行了培养研究,结果如图。据图分析,应选择菌株 进行后续相关研究,理由是 。
答案 (1)④ (2)梯度稀释 4.6×105(或460 000) (3)诱变 脂肪(或油脂) 较大 (4)B 该菌株增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好
解析 (1)涂布器应该用酒精引燃灭菌。(2)将制备的菌悬液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌悬液分别涂布到固体培养基的表面,进行培养,在稀释度足够高的菌悬液里,聚集在一起的酵母菌将被分散成单个细胞,从而能在培养基表面形成单个菌落。根据每克样品中的菌株数=(C÷V)×M可知,该样本中每克土壤约含酵母菌数量为46÷0.1×103=4.6×105。(3)射线辐照可导致菌株发生基因突变,属于诱变育种。因要筛选产脂肪酶酵母菌株,故培养基要以脂肪(或油脂)为唯一碳源。培养基上形成的菌落直径越大,说明产脂肪酶越多,酵母菌产酶能力越强。(4)由图可知,菌株B增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好,所以应选择菌株B。
34.(2019课标全国Ⅱ,37,15分)物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。
(1)要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是 。
(2)在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌,应该选择 菌落进一步纯化,选择的依据是 。
(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即 。
(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。
①在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加 ,三处滴加量相同。
②一段时间后,测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈,说明 ;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明 。
答案 (1)W (2)乙 乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W (3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源 (4)①缓冲液 ②缓冲液不能降解W 酶E与天然酶降解W的能力相近
解析 (1)要从土壤中分离能降解W的细菌,培养基中应以W为唯一氮源。(2)乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W。(3)要判断甲、乙能否利用空气中的氮气作为氮源,应将甲、乙菌分别接种在无氮源的培养基上,观察细菌能否生长,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源,否则不能。(4)①实验设计应遵循单一变量原则,C处应滴加等量不含酶的缓冲液。②C处只滴加等量缓冲液,若C处没有出现透明圈,说明缓冲液不能降解W,若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明酶E与天然酶降解W的能力相近。
35.(2018课标全国Ⅰ,37,15分)将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂,用水定容后灭菌,得到M培养基。
回答下列问题:
(1)M培养基若用于真菌的筛选,则培养基中应加入链霉素以抑制 的生长,加入了链霉素的培养基属于
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