第1章发酵工程单元测试-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3（含解析）

发酵工程（二）
基础检测
1.在进行微生物计数时，下列情况会造成统计结果偏大的是( )
A.利用显微镜计数法计数时，滴加菌液时产生了气泡
B.利用显微镜计数法计数时，滴加菌液后再盖盖玻片
C.使用稀释涂布平板法计数时，涂布器经火焰灼烧后直接进行涂布
D.使用稀释涂布平板法计数时，平板上有不少菌落是两个细胞连在一起形成的
2.某班级生物兴趣小组欲探究过期7天的纯牛奶中微生物种类及数量，提出以下实验设计思路：配制牛肉膏蛋白胨培养基、灭菌、倒平板；取10mL过期牛奶作为原液，进行1×10~1×105倍的梯度稀释；取每个浓度的稀释液涂布平板；在适宜温度下培养48h，统计菌落数目。下列有关说法错误的是( )
A.实验过程中一共需要涂布6个平板
B.不同菌落的大小、形状和颜色等是鉴别微生物种类的依据
C.若取稀释倍数过大的菌液涂布平板用于计数，则最终结果误差可能较大
D.用该方法统计菌落数目时需要设计对照组
3.下列关于测定土壤中微生物数量的叙述，正确的是( )
A.第一次测定某种细菌的数量，可以将101~107倍的稀释液分别涂布到平板上培养
B.一般选用103～107倍的稀释液分别涂布
C.若用显微镜进行直接计数，统计的结果一般是活菌数
D.统计菌落数目时，稀释涂布平板法需要设置重复组
4.现在市场上流行一种“精酿”啤酒，它的制作工艺与普通啤酒有所不同，下列有关“精酿”啤酒和普通啤酒的叙述，不正确的是( )
A.“精酿”啤酒的原料和普通啤酒不同，“精酿”啤酒只使用麦芽、啤酒花、酵母菌和水，普通啤酒除了麦芽、啤酒花、酵母菌和水以外，还有玉米等物质
B.“精酿”啤酒由于原料主要是麦芽，麦芽汁的浓度较高，口味较为浓郁
C.“精酿”啤酒不添加食品添加剂，虽然产量低，价格高，但它也有一定的市场
D.“精酿”啤酒和普通啤酒一样可以直接放心饮用
5.下列关于发酵工程及其应用的说法，正确的是( )
A.黑曲霉可用于生产蛋白酶、柠檬酸
B.接种是发酵工程的中心环节
C.用于发酵工程的菌种，可以从自然界中筛选，也可以通过基因工程育种或单倍体育种获得
D.食品添加剂不会改变食品的保存期
知识巩固
6.某研究小组欲采用小型发酵罐（如图）进行果酒的主发酵中试研究。中试是指产品正式投产前的试验，是产品在大规模量产前的较小规模量产。下列相关叙述错误的是( )
A.若要在夏季发酵果酒，常需要对罐体进行相应降温处理
B.乙醇为挥发性物质，因此在发酵过程中的空气进气量不宜太大
C.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.通过微生物培养技术获得单一菌种，可以提高果酒的品质
7.谷氨酸棒状杆菌在发酵工程中常用来生产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠（味精）。在发酵过程中需要不断搅拌使通入的空气形成细小的气泡。谷氨酸由葡萄糖在细胞内经过一系列变化形成，当培养基中碳氮比为4：1时,菌体大量繁殖但产生的谷氨酸少；当碳氮比为3：1时,菌体繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。下列说法错误的是( )
A.谷氨酸棒状杆菌为好氧型细菌，发酵过程需严格控制无菌环境
B.纯化培养谷氨酸棒状杆菌并计数需要将菌液接种于固体培养基
C.发酵过程搅拌的目的主要是及时排出菌体代谢产生的热量
D.发酵后期适当降低培养基中碳氮比有利于发酵产物的大量生产
8.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。M培养基可用于真菌a的筛选，某同学将获得的真菌a利用如图的方式进行稀释，统计甲、乙、丙三个平板中的菌落数分别是110、140和149下列分析正确的是( )
A.若真菌a为酵母菌，通常采用血细胞计数板对活菌进行计数
B.若在培养真菌a的培养基中添加一定量的青霉素，可抑制细菌的繁殖
C.设置甲、乙、丙三个培养基的目的是排除无关变量对实验的干扰
D.根据三个平板中的菌落数可推算培养液中真菌a的密度为1.33×107个/mL
9.厨余垃圾是指居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾。这些垃圾富含淀粉、蛋白质、脂肪等物质，易腐烂、变质，滋生病原微生物等。若处理不当，可能造成严重的污染。圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌组合可以将有机厨余垃圾迅速分解成水和二氧化碳，减轻环境污染。为制备分解有机厨余垃圾的微生物菌剂，某科研小组对两菌种进行了最佳接种量比例的探究实验，并得出如图所示的实验结果。下列叙述错误的是( )
A.巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌生长过程中都需要氮源
B.要统计活菌数量不可采用平板划线法进行接种，应采用稀释涂布平板法
C.将1mL菌液稀释100倍，在3个平板上分别接种0.1mL稀释液，经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为42、39和36，据此可得出每升菌液中的活菌数为3.9×107个
D.处理该类有机厨余垃圾，两菌种的最佳接种量比例为1：1
10.研究小组利用微生物实验操作技术来探究某池塘中大肠杆菌的数量，下列叙述正确的是( )
选项 部分操作过程、结论
A 进行涂布平板操作时，将10mL菌液滴加到培养基的表面后，再用灭菌后的涂布器推匀
B 涂布完成后，在培养皿盖上做好标记，并将培养皿倒置
C 重复实验获得了四个平板，其中的菌落数分别为212、318、157、183，则平均值应为184
D 实验组平板上有38个菌落，空白对照组有5个菌落，则应以“38-5”作为该池塘中大肠杆菌数量计算的依据
A.A B.B C.C D.D
能力提升
11.由于发酵工程具有生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一等特点，在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用。下列有关发酵工程在食品工业上应用的描述，错误的是( )
A.酱油是以大豆为主要原料，利用霉菌制作而成的
B.啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，其中，酵母菌的繁殖在主发酵阶段完成，大部分糖的分解和代谢物的生成在后发酵阶段完成
C.味精是由谷氨酸棒状杆菌发酵产生的谷氨酸经过一系列处理获得的
D.由于酶制剂催化效率高、专一性强、作用条件温和，因此在使用时要考虑酶制剂的使用量、底物的种类以及适宜的温度和pH
12.研究人员计划从土壤中重新筛选酿酒酵母以替代老化菌种进行果酒发酵，具体流程如图。据图分析，下列叙述正确的是( )
A.步骤①土样应取自当地深层土壤
B.步骤②振荡20min的主要目的是增加氧气含量
C.纯化培养时，无需同时进行未接种培养基的培养
D.步骤③将土壤悬浮液稀释了1000倍，步骤④所用的接种工具是涂布器
13.某兴趣小组的同学们按如图所示的过程对某人喝剩的5mL酸奶进行细菌检测，若3个计数的培养基中的菌落数目分别为210个、160个、230个。下列说法错误的是( )
A.为了使1号试管稀释倍数为100倍，锥形瓶中应加入45mL无菌水
B.除了培养涂布的3个培养皿外，还需要培养未涂布菌落的培养基作为对照
C.为了计数准确需要用接种环连续划线，并且每次划线前需要灼烧灭菌
D.已知1号试管稀释倍数为100倍，利用该方法可估算酸奶中细菌含量为2.0×108个·mL-1，此值比实际活菌数少
14.幽门螺杆菌是一种微厌氧菌，它的侵染是引发胃炎的主要原因。胃总是在不停地蠕动，里面还有胃酸（pH在1.5左右），绝大部分的细菌都适应不了。幽门螺杆菌能产生尿素酶，它将尿素分解成氨和二氧化碳，氨可以中和胃酸保护幽门螺杆菌。请回答以下问题：
（1）人体的胃可以为幽门螺杆菌的生长繁殖提供水、无机盐、_____等营养物质，按功能分类，人体胃中的内容物相当于_____培养基。
（2）根据题干信息可知，若要在体外培养幽门螺杆菌，培养温度的要求是_____，氧气条件是_____，_____（填“需要”或“不需要”）将pH调到1.5左右。可在添加了尿素的培养基中加入_____指示剂观察菌落周围是否变红，对幽门螺杆菌进行初步鉴定。
（3）中国人饮食习惯中的不分餐也不常使用公筷很可能会导致胃幽门螺杆菌交叉传播，为了验证这一假说，有人提取了某胃炎患者家庭的100g剩菜，加入无菌水稀释至1000mL。取0.1mL上述稀释液分别接种到3个适宜的培养基中置于适宜的条件下进行培养，三个平板上胃幽门螺杆菌菌落数均介于30~300之间且相差不大，求平均值得到菌落数为A个。
实验过程中，接种的方法一般为_____，由实验可知每克剩菜中胃幽门螺杆菌数量为_____个。
15.发酵工程在工业生产上得到广泛应用，发酵工程生产产品的流程如图所示。回答相关问题。
（1）性状优良的菌种可以从自然界获取，随着技术发展，也可以通过________或________获得。在发酵之前，还需要对菌种进行________，该过程中要严格保证________条件。
（2）发酵过程是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程，其中检测培养液中微生物数量的方法有________________（答出两种）；除了了解发酵进程外，还要及时添加必需的营养组分，要严格控制________________（至少答出3个）与转速等发酵条件。
（3）如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用________等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的________措施来获得产品。
（4）青霉菌在一定条件下可产生青霉素，青霉素具有杀菌的作用，有同学认为利用青霉菌发酵生产青霉素的过程中不必担心杂菌的污染，你是否认同这样的观点，为什么？________________________________。
答案以及解析
1.答案：B
解析：利用显微镜计数法计数时，滴加菌液时产生了气泡，会导致实际所测的菌液体积减少，造成统计结果偏小，A错误；利用显微镜计数法计数时，若先滴加菌液，再盖盖玻片，则盖玻片可能由于菌液表面的张力作用而不能严密地盖到计数板上，从而导致计数室内的菌液体积增多，造成统计结果偏大，B正确；使用稀释涂布平板法计数时，涂布器经火焰灼烧后直接进行涂布会杀灭部分微生物，导致统计结果偏小，C错误；使用稀释涂布平板法计数时，平板上有不少菌落是两个细胞连在一起形成的，统计时会按一个菌落计数，造成统计结果偏小，D错误。
2.答案：A
解析：在用稀释涂布平板法对微生物计数时，每个稀释度下至少计数3个平板，一共至少需要涂布18个平板，A错误；不同菌落的大小、形状和颜色等是鉴别微生物种类的依据，B正确；若取稀释倍数过大的菌液涂布平板，平板上形成的菌落数可能较少（小于30），用于计数，最终结果误差可能较大，C正确；需要用未接种的培养基进行对照，判断培养基灭菌是否彻底，是否被污染，D正确。
3.答案：D
解析：第一次测定某种细菌的数量，可将范围放宽点，可以将103~107倍稀释的稀释液分别涂布到平板上培养，以保证从中能选择出菌落数在30~300的平板进行计数，A错误；测定土壤中细菌的数量，一般选用1×104、1×105、1×106倍稀释液进行平板培养，B错误；若用显微镜进行直接计数，统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和，C错误；统计菌落数目时，稀释涂布平板法需要设置重复组，以增强实验的说服力与准确性，D正确。
4.答案：D
解析：A、“精酿”啤酒的原料和普通啤酒不同，“精酿”啤酒只使用麦芽、啤酒花、酵母菌和水，普通啤酒除了麦芽、啤酒花、酵母菌和水以外，还有玉米、大米、淀粉等物质，A正确；B、“精酿”啤酒由于原料主要是麦芽，麦芽汁的浓度较高，口味较为浓郁，B正确；C、“精酿”啤酒不添加食品添加剂，虽然产量低，价格高，但它也有一定的市场，C正确；D、“精酿”啤酒由于不进行过滤和消毒，所以在安全方面可能不如普通啤酒，需检测后饮用，D错误。故选D。
5.答案：A
解析：生产柠檬酸需要筛选产量高的黑曲霉，以大豆为主要原料，利用黑曲霉可生产蛋白酶，A正确；发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，B错误；发酵工程的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种和基因工程育种获得，C错误；有些食品添加剂可以延长食品的保存期，D错误。
6.答案：B
解析：果酒制作的菌种是酵母菌，其发酵适宜温度是18～30℃，在夏天进行果酒发酵时，微生物进行旺盛的生命活动，会产生大量的热，要适当降低温度，避免温度过高，A正确；果酒酿造是利用酵母菌的无氧呼吸，要严格地避免空气进入发酵罐，B错误；通过监测发酵过程中残余糖的浓度，可以判断发酵罐中的发酵程度以及酒精的含量多少，据此决定何时终止发酵，C正确；通过微生物培养技术获得单一菌种，可以提高果酒的品质，D正确。
7.答案：C
解析：谷氨酸棒状杆菌发酵过程中不断搅拌以便通入空气，因此推测其为好氧型细菌，发酵过程需严格控制无菌环境以免杂菌污染，A正确；可用稀释涂布平板法将谷氨酸棒状杆菌的菌液接种于固体培养基纯化培养并计数，B正确；发酵过程搅拌使通入的空气形成细小的气泡，主要是使氧气充分溶解，也可以使菌体和营养物质充分接触，C错误；发酵前期提高培养基中碳氮比有利于菌体的大量繁殖，发酵后期适当降低碳氮比有利于大量合成谷氨酸，D正确。
8.答案：B
解析：酵母菌相对较大，可采用血细胞计数板进行计数，但该方法统计的是活菌数和死菌数的总和，A项错误；青霉素可抑制细菌的繁殖，避免细菌对真菌a的干扰，B项正确；选取甲、乙、丙三个培养基的目的是减小实验误差，C项错误；根据三个平板中的菌落数可推算培养液中真菌a的密度为1.33×108个/mL,D项错误。
9.答案：D
解析：氮源是微生物生长和代谢所必需的物质，圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌在生长过程中都需要氮源，A项正确；统计活菌数量可采用稀释涂布平板法，不可以用平板划线法，B项正确；每升菌液中的活菌数为（42+39+36）÷3÷0.1×100×103=3.9×107（个），C项正确；题图中，两菌种的接种量比例为1：1时有效菌落数最多，但是本实验中只做了这几种比例，不足以证明两菌种的最佳接种量比例为1：1，D项错误。
10.答案：C
解析：进行涂布平板操作时，取少量菌液（不超过0.1mL）滴加到培养基表面，再用灭菌后的涂布器推匀，A错误；涂布完成后，在培养皿底做好标记，并将培养皿倒置，B错误；计数时一般选择菌落数在30~300的平板进行计数，选项中菌落数为318的不符合要求，应舍弃，其他三个数值求平均值即可，C正确；设置空白对照组的目的是判断有无杂菌污染，题目中空白对照组有5个菌落，说明在培养过程中有杂菌污染，应重新开展实验，D错误。
11.答案：B
解析：酱油是以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌（如黑曲霉），将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后经淋洗、调制而成的，A正确。啤酒发酵的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，在低温、密闭环境下储存一段时间属于后发酵阶段，B错误。谷氨酸棒状杆菌在中性和弱碱性条件下发酵可以获得谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理能够制成味精，C正确。酶制剂是从生物体内提取出来的具有酶特性的一类化学物质，因此使用时要考虑酶制剂的使用量、底物的种类、适宜的温度和pH等，D正确。
12.答案：D
解析：在富含有机质的土壤表层，有更多的微生物生长，故步骤①土样应取自当地表层土壤，A错误；步骤②振荡20min的主要目的是使土壤中的微生物充分释放到无菌水中，B错误；纯化培养时，需同时进行未接种培养基的培养，检测培养过程中培养基是否被杂菌污染或检测培养基是否完全灭菌，C错误；由图可知，0.5mL土壤悬浮液加入4.5mL无菌水是稀释了10倍，步骤③中的稀释倍数分别为10、100、1000倍，因此步骤③将土壤悬浮液稀释了1000倍，步骤④所用的接种方法是稀释涂布平板法，因此所用的接种工具是涂布器，D正确。
13.答案：C
解析：为了使1号试管稀释倍数为100倍，则锥形瓶中的稀释倍数应为10倍，因此加入5mL酸奶应加入45mL无菌水，使稀释后的浓度成为原来的5（45+5）=0.1，即稀释10倍，A正确。除了培养涂布的3个培养皿外，还需要培养未涂布菌落的培养基作为对照，以检查培养基是否被污染，B正确。此实验需要对菌落进行计数，故应采用稀释涂布平板法，使用涂布器进行涂布，C错误。用稀释涂布平板法计算每克样品中菌株数的公式为（C÷V）×M，其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，代表涂布平板时所用的稀释液的体积（mL），M代表稀释倍数。因此估算的酸奶中细菌含量为（210+160+230）/3÷0.1×105=2.0×108（个·mL-1），由于此计数方法存在将多个活菌产生的菌落记作1个菌落的情况，所以此值比实际活菌数少，D正确。
14.答案：（1）碳源、氮源（或有机物，答案合理即可）；选择
（2）37℃；低氧；不需要；酚红
（3）稀释涂布平板法；A×102
解析：（1）幽门螺杆菌是异养生物，其生长繁殖需要胃内容物为其提供水、无机盐、碳源、氮源或有机物；在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。胃的内容物含有胃酸，绝大部分的细菌不能生活在胃中，所以按照功能分类，人体胃中的内容物相当于选择培养基。
（2）人体体温在37℃左右，人胃中氧气含量极低，幽门螺杆菌能在人胃中繁殖，因此体外培养幽门螺杆菌需要提供37℃左右、低氧的环境；由于幽门螺杆菌能产生尿素酶，尿素酶能将尿素分解成氨和二氧化碳，氨可以中和胃酸，所以培养基中无需调节pH至强酸性；在添加尿素的培养基中添加酚红指示剂，当幽门螺杆菌将尿素分解成氨后，氨能使酚红指示剂变红，若菌落周围变红，则可初步鉴定幽门螺杆菌。
（3）由题意可知，该实验采用的接种方法是稀释涂布平板法；该实验将100g剩菜加入1000mL无菌水稀释，则稀释倍数为10倍，因此每克剩菜中胃幽门螺杆菌的数量为A/0.1×10=A×102个。
15.（1）答案：诱变育种；基因工程育种；扩大培养；无菌
解析：性状优良的菌种可以从自然界获取，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。在发酵之前，还需要对菌种进行扩大培养，该过程中要严格保证无菌条件。
（2）答案：稀释涂布平板法、显微镜直接计数法；温度、pH和溶解氧
解析：检测培养液中微生物数量的方法有稀释涂布平板法、显微镜直接计数法；发酵过程中除了要了解发酵进程外，还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧与转速等发酵条件。
（3）答案：过滤、沉淀；提取、分离和纯化
解析：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
（4）答案：不认同，因为青霉素只能杀灭部分杂菌，在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉
解析：青霉素只能杀灭部分杂菌，在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉，因此生产青霉素的过程中也要防止杂菌污染。