第1章 发酵工程（选择题）
——高二下学期生物学人教版（2019）期末考前提分练
1.嗜盐单胞菌是一类嗜盐微生物，能够在高pH、高盐和高温等极端条件下生长。聚羟基脂肪酸酯（PHA）是由微生物利用多种碳源发酵产生的高分子聚酯的总称，它具有类似于合成塑料的物化特性及合成塑料所不具备的生物可降解性等许多优秀性能。下图为实验室利用嗜盐单胞菌生产PHA的工艺流程，下列说法正确的是（ ）
A.使用嗜盐单胞菌能够节约淡水资源，还能建立抗杂菌污染的开放式发酵系统
B.实验室用嗜盐单胞菌发酵产生PHA时，需要提供无氧等发酵条件
C.发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可利用微生物来进行发酵
D.可在发酵结束之后，采用过滤和沉淀等方法将PHA从发酵液中分离出来
2.黄酒是中国特产，即墨老酒是黄酒中的珍品，按照“黍米必齐、曲蘖（指发芽的谷粒）必时、水泉必香、陶器必良、湛炽（浸泡和蒸煮）必洁、火剂必得”的古代造酒六法酿制而成。下列叙述错误的是（ ）
A.“黍米”中所含物质能为微生物提供碳源和能源
B.“曲蘖”中含有酿造黄酒所需的酵母菌，酿酒过程中酵母菌呼吸产生CO2
C.“陶器必良”的目的是防止陶器气密性不够导致黄酒变质
D.“湛炽必洁”的目的是灭菌，确保发酵过程中无杂菌干扰
3.阅读下列材料，回答下题。
小曲白酒清香纯正，以大米、大麦、小麦等为原料，以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。
关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是（ ）
A.糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖
B.发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测
C.若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封不严
D.蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵
4.蓝莓果实中含有丰富的营养成分，具有防止脑神经老化、保护视力、强心、抗癌、软化血管、增强人体免疫力等功能。蓝莓酒和蓝莓醋被称为“液体黄金”“口服化妆品”等。如图是以鲜蓝莓为原料发酵制作蓝莓酒和蓝莓醋的过程简图。下列叙述错误的是（ ）
A.去除蓝莓枝梗应在冲洗之后，目的是防止杂菌污染
B.过程③在氧气、糖源充足条件下蓝莓汁可被醋酸菌直接发酵为蓝莓醋
C.在过程④中，榨出的蓝莓汁需要经过高温灭菌后才能密闭发酵
D.在过程⑤中，酒精可作为醋酸菌的碳源
5.酱油起源于我国，它是利用微生物代谢分解蛋白质、油脂等所得到的一种传统发酵食品。传统手工酿造酱油主要包括制曲和发酵两个阶段，参与的主要微生物有米曲霉、酵母菌、乳酸菌，具体的制作流程如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A.豆饼可以为微生物的生长提供氮源
B.参与发酵的米曲霉和酵母菌都具有以核膜为界限的细胞核
C.发酵池中微生物的代谢产物和适量的食盐可抑制杂菌生长
D.该过程中使用的菌种是通过诱变育种或基因工程育种获得的
6.在传统发酵技术中，果醋的制作往往在果酒制作基础上进行。如图甲是醋酸发酵装置，乙是培养液pH变化曲线图，下列叙述正确的是（ ）
A.发酵初期不通气，溶液中没有气泡产生
B.后期接种醋酸菌，适当通气并保持原有温度
C.图乙中能正确表示pH变化的曲线是③
D.中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵
7.刺梨是云贵川的特有水果，富含超氧化物歧化酶和大量的维生素C、花青素等，是制作果酒和果醋的优质原料。刺梨酒和刺梨醋的主要生产流程如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.发酵过程Ⅱ需要氧并产生大量CO2
B.图示发酵过程中发酵液pH先升高后降低
C.发酵过程的温度比发酵过程Ⅱ高
D.发酵Ⅰ、Ⅱ是此生产过程的中心环节
8.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
9.调味剂鸡精中含有谷氨酸的钠盐，能够提高菜肴的鲜味。如图表示以玉米淀粉为底物利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸的工艺流程。下列相关说法正确的是（ ）
A.该工艺流程的中心环节是糖液的制备
B.谷氨酸棒状杆菌的代谢类型为自养厌氧型
C.发酵液保持酸性环境可积累较多的谷氨酸
D.配制的发酵液需要经湿热灭菌后再接种
10.某生物兴趣小组对土壤中分解尿素的细菌进行了培养和计数，方法步骤如下图所示，下列叙述正确的是（ ）
A.土壤取样时一般选取表层土，取回土壤后要进行灭菌处理
B.所用培养基应该以尿素为唯一氮源，分离后的菌种无需进行鉴定
C.每隔24小时统计一次菌落数，选取菌落数稳定在30~300间的平板进行计数
D.若平板上平均菌落数为147个，则1g土壤中尿素分解菌的数目为1.47×106
二、多项选择题
11.野生型菌株X能在基本培养基上生长，亮氨酸缺陷型突变株无法合成亮氨酸，只能在完全培养基上生长。如图是运用影印培养法（一种类似“盖章”的接种方法，使一系列培养皿的相同位置上能出现相同菌落）纯化亮氨酸缺陷型突变株的部分流程图，1~5为菌落。下列叙述正确的是（ ）
A.培养基A是基本培养基，培养基B是完全培养基
B.在基本培养基中添加亮氨酸可制成完全培养基
C.可从培养基A中挑取菌落3、5进行纯化培养
D.若要影印多个平板，要注意“盖章”的方向不能改变
12.某实验小组为了研究pH对纤维素分解菌产生的纤维素酶活性的影响，将纤维素分解菌接种在pH分别为6、7、8的刚果红—纤维素培养基中进行培养观察（刚果红与纤维素可形成红色复合物，当纤维素被纤维素分解菌分解掉后，复合物就无法形成，培养基中会出现以这些菌为中心的透明圈），三组实验结果如下，下列叙述正确的是（ ）
pH 出现透明圈的最早时间/h 24 h后透明圈的直径/cm
6 6 4.4
7 10 3.6
8 24 1.3
A.观察出现透明圈的最早时间和24 h后透明圈的直径的大小可判断纤维素酶活性的高低
B.纤维素分解菌接种到培养基上所用的方法为稀释涂布平板法
C.该实验的自变量是出现透明圈的最早时间和24 h后透明圈的直径
D.纤维素分解菌更适合在偏酸性环境下生长
13.如图1为果酒、果醋制作装置，图2为果酒发酵中酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，下列叙述错误的是（ ）
A.制作果酒的整个过程中，夹子a、b均关闭，制作果醋时，夹子a、b均打开
B.制作果酒时应将图1装置放在18~30℃环境中，制作果醋时应将温度提高至30~35℃
C.图2曲线A~B段，瓶内有大量二氧化碳和水产生，导致瓶内气压增大
D.随着发酵时间的推进，葡萄糖含量降低，乙醇的产生速率先上升后趋于稳定
14.某醋厂和啤酒厂的工艺流程如图所示。酒的含有霉菌、酵母菌、乳酸菌；醋醅含有醋酸菌；糖化即淀粉水解过程。下列相关叙述正确的有（ ）
A.糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的是利于糖化和灭菌
B.发酵原理是利用真菌的无氧呼吸与细菌的有氧呼吸
C.醋酸发酵过程中经常翻动发酵物，可控制发酵温度和改善通气状况
D.啤酒酿造流程中适当增加溶解氧可缩短发酵时间
15.青霉素是产黄青霉菌在有氧条件下产生的一种非常重要的抗菌药物，产黄青霉菌的筛选如图所示。利用发酵工程生产青霉素在发酵结束后，需将发酵液与菌体分离。下列相关叙述正确的是（ ）
A.图示生产青霉素的发酵过程中，对产黄青霉菌进行分离纯化采用了平板划线法
B.在制备培养基时，除了添加必要的营养成分外，还需要将pH调至中性
C.待完全发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离
D.分离得到菌种后“摇瓶”培养的目的是提高培养液中溶解氧含量，从而提高营养物质的利用率
答案以及解析
1.答案：A
解析：嗜盐单胞菌是一类嗜盐微生物，能够在高pH、高盐和高温等极端条件下生长，所以使用嗜盐单胞菌能够节约淡水资源，即便在没有灭菌的情况下也很难感染杂菌，A正确；图示用嗜盐单胞菌发酵产生PHA时有提供空气，所以提供的是有氧发酵条件，B错误；发酵工程与传统发酵技术都需要利用微生物来进行发酵，发酵工程应用无菌技术获得纯净的微生物，利用单一菌种，传统发酵技术利用天然的混合菌种，C错误；PHA是嗜盐单胞菌的代谢产物，在发酵后应采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，采用过滤、沉淀等方法得到的是菌体，D错误。
2.答案：D
解析：“黍米”富含有机物，其中所含物质能为微生物提供碳源和能源，A正确；在黄酒制作过程中需要酵母菌，在酿酒过程中，酵母菌先进行有氧呼吸，大量增殖，后进行无氧呼吸，产生酒精，酵母菌呼吸过程均有CO2产生，B正确；“陶器必良”的目的是防止陶器气密性不够导致好氧杂菌大量繁殖，从而使黄酒变质，C正确；“湛炽必洁”的目的是消毒，D错误。
3.答案：D
解析：糖化是指淀粉分解，形成糖浆的过程，该过程主要通过霉菌等将淀粉水解为葡萄糖，A正确；重铬酸钾在酸性条件下为橙色，遇到酒精变成灰绿色，可用于检测蒸馏产物中有无酒精，B正确；若酿造过程中酒变酸，说明有氧气进入，导致醋酸菌进行有氧呼吸产生醋酸，即发酵坛密封不严，C正确；蒸熟并摊晾的原料加入糟醅后，需进行充分搅拌并在氧气充足的条件下培养一段时间，再密封发酵，这是为了使原料与发酵微生物充分混合，并提高酵母菌等菌种的数量，提高发酵效率，D错误。
4.答案：C
解析：A.榨汁前需将新鲜的蓝莓进行冲洗，然后除去枝梗，以避免除去枝梗时引起蓝莓破损，防止增加被杂菌污染的机会，故A正确；
B.过程③是果醋发酵，所用的微生物是醋酸菌，醋酸菌在氧气、糖源充足条件下可直接发酵为蓝莓醋，故B正确；
C.过程④果酒制作的菌种来源于蓝莓皮上野生的酵母菌，所以蓝莓汁不需经过高温灭菌，故C错误；
D.在没有糖原的情况下，醋酸菌可以把酒精转化为醋酸，即酒精可作为醋酸菌的碳源和能源，故D正确。
5.答案：D
解析：豆饼中含有丰富的蛋白质，可以为微生物的生长提供氮源，A正确；米曲霉和酵母菌都是真核生物，都具有以核膜为界限的细胞核，B正确；发酵池中微生物（如乳酸菌）的代谢可以产生酸性物质，使培养液的pH降低，从而起到抑制杂菌生长的作用，食盐也可以抑制杂菌的生长，C正确；由题图可知，该过程中使用的菌种（如米曲霉、酵母菌等微生物）来源于空气，不是通过诱变育种或基因工程育种获得的，D错误。
6.答案：D
解析：A、若发酵初期不通入气体，由于锥形瓶中含有少量空气，溶液中酵母菌也可通过有氧呼吸产生二氧化碳，即使没有空气，酵母菌也能通过无氧呼吸产生二氧化碳，因此有气泡产生，A错误；
B、后期接种醋酸菌，适当通气并提高原有温度，B错误；
C、图乙中能正确表示pH变化的曲线是②，酒精接近中性，醋酸呈酸性，pH下降，C错误；
D、酒精发酵能产生酒精，中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵，D正确。
故选D。
7.答案：D
解析：果酒制作所用菌种是酵母菌，代谢类型是异养兼性厌氧型真菌，属于真核细胞，果酒制作的前期需氧，后期不需氧。果醋制作所用菌种是醋酸菌，属于原核细胞，适宜温度为30~35℃，需要持续通入氧气。发酵过程Ⅱ是醋酸菌利用酒精生产醋酸的过程，醋酸菌为需氧菌，可将酒精分解为乙醛，乙醛再变为醋酸，该过程需要氧但不产生CO2，A错误；酒精生产过程中酵母菌无氧呼吸会产生CO2，使发酵液pH降低，醋酸发酵过程中产生的醋酸会使发酵液的pH再度降低，B错误；酒精发酵的适宜温度为28℃左右，醋酸发酵的适宜温度为30~35℃，因此发酵过程Ⅰ（酒精发酵）的温度比发酵过程Ⅱ（醋酸发酵）低，C错误；酒精发酵是酵母菌在无氧条件下产生酒精，上述醋酸发酵是醋酸菌利用酒精生产醋酸，因此发酵Ⅰ、Ⅱ是此生产过程的中心环节，D正确。
8.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。
9.答案：D
解析：发酵工程的中心环节是发酵液的发酵，A错误；据图中信息，谷氨酸棒状杆菌的代谢类型为异养需氧型，B错误；发酵液保持中性或弱碱性环境可积累较多的谷氨酸，C错误；配制的发酵液需要经湿热灭菌后再接种，D正确。
10.答案：C
解析：A、细菌绝大多数分布在距地表3~8厘米的土壤层，因此取样时要铲去表层土，且取回土壤后不能灭菌，A错误；B、分离后的菌种还需要借助生物化学的方法进行鉴定，B错误；C、接种完在适宜条件下培养后，每隔24小时统计一次菌落数，选取菌落数稳定的在30~300间的平板进行计数，C正确；D、若平板上平均菌落数为147个，则1g土壤中尿素分解菌的数目为147+10-4-0.1=1.47x107个，D错误。
11.答案：BCD
解析：由题干可知，亮氨酸缺陷型突变株无法在基本培养基上生长，但是可以在完全培养基上生长，与A相比，B中缺少了3、5两个菌落，说明3、5菌落是亮氨酸缺陷型突变株繁殖而来的，故A为完全培养基，B为基本培养基，A错误，C正确；在基本培养基中添加亮氨酸，则亮氨酸缺陷型突变株可以生长繁殖形成菌落，即制成了有利于其生长的完全培养基，B正确；若要影印多个平板，要注意“盖章”的方向不能改变，防止菌落位置不一致，无法进行比较，D正确。
12.答案：ABD
解析：观察出现透明圈的最早时间和24 h后透明圈直径的大小可判断纤维素酶活性的高低，A正确；纤维素分解菌接种到培养基上所用的方法为稀释涂布平板法，B正确；该实验的自变量为pH，检测指标为出现透明圈的最早时间以及24 h后透明圈的直径大小，C错误；由实验结果可知，纤维素分解菌更适合在偏酸性环境下生长，D正确。
13.答案：ACD
解析：制作果酒的过程中，夹子a先打开后关闭，夹子b在发酵过程中间歇打开，果醋发酵时需要氧气，因此用图1装置进行果醋发酵时，需打开夹子a、b，A错误；制作果酒时应将图1装置放在18~30℃环境中，多数醋酸菌的最适生长温度是30~35℃，因此制作果醋时应将温度提高至30~35℃，B正确；图2曲线A~B段，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，酵母菌有氧呼吸过程中氧气消耗量等于二氧化碳产生量，因此瓶内的气压基本不变，C错误；分析图2可知，随着发酵时间的推进，葡萄糖含量降低，乙醇的浓度先上升后趋于稳定，但乙醇的产生速率先上升，后下降为0，D错误。
14.答案：AD
解析：糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的均有利于糖化和灭菌过程，A正确；图中制酒用到了酒曲，酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌，霉菌属于真菌，其为需氧型，该过程霉菌产生的淀粉酶有利于将糯米中的淀粉分解，而乳酸菌属于细菌，进行的是无氧呼吸，酵母菌属于真菌，主要进行无氧呼吸过程完成酿酒的过程，醋酸发酵过程中主要利用了醋酸杆菌的有氧呼吸进行醋酸发酵，B错误；醋酸发酵过程中利用了醋酸菌的有氧呼吸，在发酵过程中经常翻动发酵物，有利于散热，但不能控制发酵温度，C错误；啤酒酿造流程中利用的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，若适当增加溶解氧有利于酵母菌有氧呼吸产生更多的能量以满足酵母菌自身增殖的需要，因而可缩短发酵时间，D正确。
15.答案：CD
解析：题图生产青霉素的发酵过程中，对产黄青霉菌进行分离纯化采用了稀释涂布平板法，A错误；培养霉菌的pH应为酸性，所以在制备培养基时，除了添加必要的营养成分外，还需要将pH调至酸性，B错误；待完全发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离，C正确；分离得到菌种后“摇瓶”培养的目的是提高培养液中溶解氧含量，从而提高营养物质的利用率，D正确。
2第1章 发酵工程（非选择题）
——高二下学期生物学人教版（2019）期末考前提分练
1.磷是维持生物体生长发育所必需的元素。植酸磷作为植物或饲料中磷的主要储存形式，由于动植物体内缺少水解植酸磷的植酸酶，不能很好地利用饲料及土壤中的植酸磷，造成了磷的浪费；同时，动物的高磷粪便排入环境，也造成土壤和水体污染，目前，产植酸酶的细菌种类有很多，如图表示科研人员从土壤中分离出植酸酶的A～E5种细菌菌株的操作过程。回答下列问题：
（1）本实验用牛肉膏蛋白胨培养基，其中牛肉膏提供的主要营养是_______（答出2种即可），培养细菌时需将pH调至_______。
（2）常采用_______法对培养基进行灭菌，灭菌的培养基需要倒平板的目的一是_______，二是避免培养基中的水分过快蒸发。
（3）图中采用的接种方法是_______，为了保证结果准确，一般选择菌落数在_______的平板进行计数，统计的菌落数往往比活菌的实际数目_______（填“高”或“低”），原因是_______。
（4）经20℃恒温培养箱培养后，培养基中出现分解植酸磷的透明圈，图中透明圈最大的是_______，可挑取该菌落进行纯培养。在家畜饲料添加剂中使用植酸酶还需要考虑的因素有_______（答出2点即可），另外添加植酸酶在一定程度上起改善环境的作用，原因是_______。
2.氮、磷作为作物生长必需的营养元素，对作物生长具有重要作用，利用土壤中的微生物进行固氮解磷的优点有为作物提供营养物质的同时减少化肥施用量，提高作物产量，改善作物品质等。为从马铃薯根际土壤中分离出能固氮解磷的微生物，并从中筛选固氮解磷特性较好的有益功能菌株，研究人员进行了相关实验，请回答下列问题：
（1）为筛选固氮微生物，需选用的培养基类型为表中的_____，原因是_____。
类型 组成
甲 葡萄糖、NaCl、MgSO4、CaSO4、CaCO3、KH2PO4，pH=7.0
乙 NaC1、KC1、MgSO4、植酸钙，pH=7.0
丙 葡萄糖、NaCl、KCl、MgSO4、（NH4）2SO4、Ca3（PO4）2，pH=7.0
（2）将筛选出的菌株用_____法接种到固氮培养基培养，观察菌落的_____（答出两点即可）等特征，可对菌株进行种属鉴定。
（3）为进一步筛选出固氮解磷菌，研究人员将上述实验中纯化后的菌落接种于无机磷培养基A中，通过是否产生透明圈筛选固氮解磷菌，测得的D/d（透明圈直径/菌落直径）的结果如图。从物理形态上看，培养基A属于_____培养基。
（4）如图可知，上述9株固氮菌中具有溶磷能力的是_____，根据图中的实验结果可以确定溶磷能力最强的菌株是_____。
（5）为进一步检测发酵过程中上述最优良的固氮解磷菌的数量，实验者将1mL该菌的发酵液稀释1000倍后，分别取0.1mL稀释菌液均匀涂布在5个平板上，经适当培养后，长出的菌落数分别为13、156、462、178和191个，据此可推出每毫升发酵液中的活菌数为_____个。
3.杨梅是浙江省的特色水果之一，为对其进行深加工，某厂进行了杨梅酒和杨梅醋的研制，基本工艺流程如下：
请回答问题。
（1）在制备杨梅酒过程中，甲罐顶上弯管中加水的主要目的是___________。发酵一定时间后，观察到发酵罐内液面不再有___________，说明发酵基本完毕。
（2）甲罐中的主要微生物是___________，属于生态系统成分中的___________。若要检测是否产生了酒精，可在酸性条件下用___________试剂进行检测。
（3）在制备杨梅醋过程中，乙罐内先填充经___________处理的木材刨花，然后加入含___________菌的培养液，使该菌附着在刨花上，再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵。
（4）若甲罐中的杨梅酒全部流入乙罐制成杨梅醋，则乙罐中CO2的产生量是_______。
A.甲罐的两倍 B.与甲罐的相等 C.甲罐的一半 D.几乎为零
（5）在杨梅酒和杨梅醋发酵的整个过程中，某物质浓度随时间变化的示意图如图，该物质是___________。
4.苹果醋是指以苹果汁经发酵而成的苹果原醋、再兑以苹果汁等原料而成的饮品。既有淡淡的醋味，又有果汁的香甜，喝起来非常爽口。下图是苹果醋的制作简图，据图回答：
（1）为提高苹果汁的出汁率和澄清度，在生产苹果汁时加入__________，该物质可以从某些微生物如__________中提取。
（2）过程乙中使用到的微生物是__________，该微生物可以从食醋中分离纯化获得，步骤如下：
第一步：配制培养基。含有微生物生长所需要的各种营养成分外，还必须添加__________。
第二步：对培养基用_________灭菌法进行灭菌。
第三步：接种。分离微生物常用的接种方法有两种，其中用__________法，单菌落更容易分开，但操作复杂。
第四步：培养。在适宜条件下培养48小时。
第五步：挑选符合要求的菌落。
（3）下列关于果酒和果醋制作的叙述合理的是__________。
A.用pH试纸可检测并监控果醋发酵的情况，若pH试纸检测流出物明显呈酸性，则可停止实验
B.果酒发酵时，为了提高果酒的产量，果汁应尽量装满发酵瓶
C.果醋发酵时，需要连续通入氧气，否则发酵不能正常进行
D.酒精发酵时，培养液中乙醇浓度不能超过13%，否则酵母菌会死亡
（4）严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，直接关系到是否能得到质量高、产量多的理想产物，通常所指的发酵条件不包括__________。
A.温度控制 B.溶氧控制 C.酸碱度控制 D.酶的控制
5.部分白酒厂的常见白酒酿造工艺流程可简化为图1。浓发酵是指在高浓度的原料中发酵，在规模化生产中，发酵原料浓度的提高能增加生产能力，并具有降低能耗、节约水资源等优点。研究者不断探索能进一步提高发酵原料浓度的发酵工艺，以实现真正意义上的“浓”发酵。回答下列问题：
（1）玉米是东北地区酿制白酒的常用原料，作为培养基的主料主要提供酵母菌所需的碳源。玉米经碾磨后，在“拌料”环节中，除加水外，还应加入其他类型的营养物质如____________、____________以满足酵母菌的代谢需求，提高发酵效率。
（2）“蒸煮”可以改变淀粉分子结构，有利于淀粉的分解，此外，蒸煮还具有____________的作用
（3）“糖化”环节可以加入黑曲霉菌等菌种，也可以直接加入酶，该环节的目的是____________。
（4）发酵原料浓度升高，提高了发酵难度，常导致酒精转化效率降低，研究者对此展开了模拟实验：对照组一次性添加27g/mL浓度的葡萄糖，实验组在酒精发酵的前24h内分批次每3h添加3g/mL浓度的葡萄糖，最终保持两组添加的葡萄糖量相等，定期抽样检测，测定各组葡萄糖、酒精浓度。实验数据如图2所示。
①结果表明，在葡萄糖供应量相等的条件下，分批次添加能提高发酵效率，使酒精产量提高，从培养基理化性质的角度分析，一次性添加过多葡萄糖不利于酒精发酵的原因可能与____________有关。
②为实现浓醪发酵并提高产量，研究者提出了优化发酵工艺环节的建议：将玉米粒研磨颗粒适当增大、将糖化环节与发酵环节合并为一个环节。根据上述实验结果分析，这些措施能____________，从而在原料浓度高的情况下提高酒精产量。
6.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。请回答问题。
（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。培养过程中宜采用________________法对样品中的活菌进行接种和计数，以评估菌株增殖状况。若某次取样中，对菌液稀释了105倍后，在每个平板上涂布菌液的体积为0.1ml，平板上的平均菌落数为220个，则菌液中H菌的细胞数为 ________个/L。菌落数目需要每隔一段时间统计一次，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样做的目的是________________。
（2）发酵装置中搅拌器的作用是________________________________________________________。
（3）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60g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60d以上。分析该系统不需要灭菌的原因是 ________________________________________________________________ 。
答案以及解析
1.答案：（1）碳源、氮源、磷酸盐和维生素等；中性或微碱性
（2）高压蒸汽灭菌；防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成培养基污染
（3）稀释涂布平板法；30～300；低；当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落
（4）菌株E；温度、植酸酶的用量（最适浓度）、植酸酶的储存条件等；饲料中添加植酸酶可使磷被充分吸收，减少粪便中磷的排出量，降低对环境造成的污染
解析：（1）本实验所用的培养基为牛肉膏蛋白胨培养基，其中牛肉膏提供的主要营养是碳源、氮源、磷酸盐和维生素等。蛋白胨提供的主要营养物质是碳源、氮源和维生素等；培养细菌时需将pH调至中性或微碱性。
（2）常采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，灭菌的培养基需要倒平板的目的一是防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成培养基污染，二是避免培养基中的水分过快蒸发。
（3）图中采用的接种方法是稀释涂布平板法，为了保证结果准确，一般选择菌落数在30~300的平板进行计数，统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，原因是当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。
（4）经20℃恒温培养箱培养后，培养基中出现分解植酸磷的透明圈，图中透明圈最大的是菌株E，可挑取该菌落进行纯培养；在家畜饲料添加剂中使用植酸酶还需要考虑的因素有温度、植酸酶的用量（最适浓度）、植酸酶的储存条件等，另外添加植酸酶在一定程度上起改善环境的作用，原因是饲料中添加植酸酶可使磷被充分吸收，减少粪便中磷的排出量，降低对环境造成的污染。
2.答案：（1）甲；甲培养基中含有葡萄糖作为碳源，不含氮元素，只有固氮菌才能生长，且其中含磷元素，可用于筛选固氮解磷微生物
（2）稀释涂布平板（或平板划线）；形状、颜色、隆起程度（答出两点即可）（3）固体
（4）所有菌株；N46
（5）1.75×106
解析：（1）甲培养基中含有葡萄糖作为碳源，不含氮元素，只有固氮菌才能生长，且其中含磷元素，可用于筛选固氮解磷微生物。
（2）可选用稀释涂布平板法或平板划线法进行接种，可通过观察菌落的形状、颜色、隆起程度等特征，对菌株进行种属鉴定。
（3）菌落在固体培养基上才能形成（培养过程中菌体不能运动），所以从物理形态上看，培养基A属于固体培养基。
（4）由图分析可知，9株固氮菌的透明圈直径与菌落直径的比值均大于1.0，说明9株固氮菌均具有溶磷能力，其中N46的最大，说明其溶磷能力最强。
（5）采用稀释涂布平板法计数，需要取菌落数在30~300之间的平板进行计数，故根据题意可知，每毫升发酵液中的活菌数为（156+178+191）÷3×10×1000=1.75×106个。
3.答案：（1）防止空气进入；气泡冒出
（2）酵母菌；分解者；重铬酸钾
（3）灭菌；醋酸
（4）D
（5）酒精
解析：（1）甲罐进行的是酒精发酵，需要在无氧环境中进行，因此甲罐顶上弯管中加水的主要目的是防止空气进入；酒精发酵过程中除了产生酒精，还产生二氧化碳，若发酵一定时间后，观察到甲罐内液面不再有气泡冒出，则说明发酵基本完毕。
（2）甲罐进行的是酒精发酵，参与该过程的微生物主要是酵母菌；酵母菌是一种真菌，在生态系统中属于分解者。酒精可在酸性条件下用重铬酸钾溶液鉴定。
（3）参与果醋发酵的微生物是醋酸菌，在制备杨梅醋过程中，乙罐内先填充经灭菌处理的木材刨花，然后加入含醋酸菌的培养液，使该菌附着在刨花上，再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵。
（4）若甲罐中的杨梅酒全部流入乙罐制成了杨梅醋，则乙罐中的反应简式为C2H5OH+O2CH3COOH+H2O+能量，可见乙罐中几乎没有CO2产生。
（5）在杨梅酒发酵过程中，酒精浓度逐渐升高，但以杨梅酒为材料进行杨梅醋发酵的过程中，酒精浓度逐渐降低，最终酒精被消耗完。因此图中曲线表示酒精浓度在杨梅酒和杨梅醋制作的整个过程中的变化。
4.答案：（1）果胶酶；苹果青霉或黑曲霉
（2）醋杆菌；琼脂；高压蒸汽；涂布分离
（3）C
（4）D
解析：（1）为提高果汁出汁率，可在生产时加入果胶酶，该物质可以从某些微生物如黑曲霉或苹果青霉中提取。
（2）过程乙是果醋的制作过程，菌种是醋杆菌。分离纯化微生物，采用固体培养基，第一步：配制培养基时，除加入教材中所示物品外，还需加入琼脂作为凝固剂。第二步：培养基灭菌，对培养基常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌。第三步：接种，接种微生物常用划线分离法或涂布分离法，其中用涂布分离法更容易将菌种分开。第四步：培养，温度控制在30~35℃。第五步：挑选符合要求的菌落。
（3）pH试纸可以检测并监控果醋发酵的情况，若pH试纸检测流出物明显呈酸性，可以进行下一步操作，A错误；果酒发酵时，果汁不能超过发酵瓶的2/3，以防止发酵液溢出造成污染，B错误；果醋发酵为需氧呼吸，因此需连续通入氧气，否则发酵不能正常进行，C正确；酒精发酵时，培养液中乙醇浓度不能超过16%，否则酵母菌会死亡，D错误。
（4）严格控制发酵条件才能获得产量多的理想产物，一般适宜的温度、溶氧量、酸碱度等条件有利于发酵，由于发酵过程中利用的是某种菌种，因此一般酶不作为发酵条件。
5.答案：（1）氮源；无机盐
（2）使原料在高温下灭菌
（3）使淀粉水解成葡萄糖，为酵母菌发酵提供底物
（4）液体培养基渗透压过高；降低淀粉的水解速度，边糖化边发酵，相当于分批补料，使培养液的渗透压不至于太高，有利于发酵
解析：（1）酵母菌代谢时需要水、碳源、氮源及无机盐，因此，酿制白酒时，降低了玉米提供碳源，添加了水外，还要添加氮源和无机盐，以满足酵母菌的代谢需求，提高发酵效率。
（2）蒸煮是指利用高温促进粮食淀粉颗粒吸水、膨胀、破裂，使淀粉膨胀成溶解状态，可以改变淀粉分子结构，有利于淀粉的分解。由于此过程利用了高温，因此蒸煮还具有灭菌的作用。
（3）“糖化”是指淀粉水解成葡萄糖的过程，黑曲霉菌在生活过程中会分泌淀粉酶，因此，“糖化”环节加入黑曲霉菌等菌种，或直接加入酶，都是为了把原料中的淀粉水解成葡萄糖，为酵母菌发酵提供底物。
（4）①酿酒时使用的培养基是液体培养基，据图2可知，一次性添加过多葡萄糖时，培养基中葡萄糖浓度很高，使培养基的渗透压也高。这会导致酵母菌吸水减少而影响代谢过程，或者会导致部分酵母菌失水死亡，进而不利于酒精发酵。
②将玉米粒研磨颗粒适当增大，则玉米中淀粉与淀粉酶接触概率减小，降低淀粉的水解速度，进而降低发酵液中葡萄糖浓度。将糖化环节与发酵环节合并为一个环节，边糖化边发酵相当于分批补料，使培养液的渗透压不至于太高，有利于发酵。
6.答案：（1）唯一碳源；稀释涂布平板；2.2×1011；防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目
（2）增加培养液中的氧含量（或答增加溶解氧、或答使空气和发酵液充分混合），使菌种和培养液混匀（或答提高原料利用率）
（3）杂菌因失水过多而死亡，酶变性失活
解析：（1）蔗糖是一种有机碳源，根据题意分析，该研究的目的是提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率。结合微生物的代谢需求，其液体培养基应该以蔗糖作为唯一碳源，并不断提高其浓度，经多次传代培养以获得目标菌株。稀释涂布平板法可以用于统计样品的活菌数目。若某次取样中，对菌液稀释了105倍后，在每个平板上涂布菌液的体积为0.1mL，平板上的平均菌落数为220个，则菌液中H菌的细胞数=C÷V×M=220÷0.1×105×103=2.2×1011（个/L），当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，故稀释涂布平板法得到的统计结果往往较实际值偏小。菌落数目统计时为了防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目，需要选取菌落数目稳定时作为结果，增加实验结果的可信度。
（2）发酵装置中搅拌器可增加培养液中的氧含量（或答增加溶解氧、或答使空气和发酵液充分混合），使菌种和培养液混匀（或答提高原料利用率）。
（3）由于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，因此当培养基盐浓度为60g/L，pH为10时，菌株H可正常持续发酵60d以上，而盐浓度太高，其他杂菌因不耐盐，失水过多而死亡；酶发挥作用需要温和的条件下，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。
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