专题五 生物技术与工程
小专题12 发酵工程
【网络构建】
①液体培养基 ②水、碳源、氮源、无机盐 ③稀释涂布平板法
④稀释涂布平板法 ⑤乳酸菌 ⑥酵母菌 ⑦醋酸菌 ⑧发酵罐内发酵
考点一
【核心提炼·抓主干】
真题重组
(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)×
(9)× (10)×
[解析] (3)黄酒发酵过程中,酵母菌在有氧条件下繁殖,产酒精要在无氧条件下,繁殖越快则发酵产物酒精产率越低。
(5)制作泡菜是利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸,所以为制造无氧环境,制作泡菜的菜料要完全淹没在煮沸后冷却的盐水中。
(6)向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无氧环境,不能创造无菌环境。
(7)乳酸菌属于厌氧菌,开盖放气会影响乳酸菌发酵,因此不能开盖放气。
(8)腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少。
(9)果酒的家庭制作无须对原料进行灭菌。
(10)发酵结束后,将过滤所得的固体物质进行分离、纯化、浓缩、干燥等一系列操作后才能获得柠檬酸产品。
【命题追踪·明考向】
1.B [解析] 果酒发酵所需菌种是酵母菌,是真核生物,果醋发酵所需菌种是醋酸菌,是原核生物,两者的细胞结构不同,A错误;过程①为榨汁,果胶酶能分解细胞壁中的果胶,添加适量果胶酶,有利于提高出汁率,B正确;过程②为果酒发酵,酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵,开盖搅拌会引入氧气,会抑制无氧呼吸并增加杂菌污染风险,C错误;过程③为果醋发酵,醋酸菌利用酒精产醋的过程中不产生气体,不会产生大量气泡,且需要开盖培养,D错误。
2.B [解析] 小麦、麸皮等原料含有蛋白质、糖类等多种营养成分,蛋白质可以为微生物提供氮源,糖类等可以为微生物提供碳源,A正确;扩大制曲前不能对留存的酒曲灭菌,因为酒曲中本身含有发酵所需的菌种,若灭菌会杀死这些菌种,导致发酵过程无法正常进行,B错误;糯米、大米蒸煮后温度较高,若立即与酒曲混合,则高温会使酒曲中酶的空间结构改变,导致酶活性降低,从而降低其催化效率,C正确;酒曲中含有淀粉酶,可将糯米、大米中的淀粉分解为葡萄糖,从而为后续酒母(含酵母菌)发酵提供底物,D正确。
3.C [解析] 淀粉水解形成的糖类可以作为黑曲霉生存所需的碳源,糖类氧化分解可以为黑曲霉提供能源,A正确;通过液体培养基的扩大培养,可以为后续的发酵罐内发酵提供足量的黑曲霉菌种,B正确;空气一般通过紫外线照射的方式灭菌,培养基、发酵罐一般用高压蒸汽灭菌的方式灭菌,C错误;由题干可知,可利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸,说明通气、搅拌有利于溶解氧增加,有利于发酵产物柠檬酸的积累,D正确。
考点二
【核心提炼·抓主干】
真题重组
(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√ (8)× (9)√
(10)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菌落一般都来自一个活细胞,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
[解析] (1)一般用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌,以防止杂菌污染。
(2)细菌和酵母菌的培养基都可以用高压蒸汽灭菌法灭菌。
(3)酵母菌培养液使用前要灭活所有微生物,包括细菌和真菌等。
(5)平板倒置培养是为了防止培养皿皿盖上的水珠落入培养基,不是创造无氧环境。
(6)为了保证结果准确,一般选择菌落数为30~300的平板进行计数,而非涂布用的菌浓度控制在30~300个/mL。
(8)筛选尿素分解菌的培养基应以尿素为唯一氮源,若含蛋白胨(含其他氮源),则无法筛选目标菌。
【命题追踪·明考向】
1.B [解析] 制备的培养基需用高压蒸汽灭菌法灭菌,A错误; 将土样加入无菌水制成悬液,经梯度稀释后,取各稀释度菌液涂布于培养基表面,B正确; 连续划线时,每次应从上次划线的末端开始,以逐步稀释菌体,C错误;斜面培养基保存菌种需置于4 ℃短期保存,长期保存应使用甘油管藏法(-20 ℃),室温下无法长期保存,D错误。
2.D [解析] 平板划线法是用来分离和纯化微生物获得单菌落的技术,其主要目的是分离而不是计数,用于活菌计数的方法通常是稀释涂布平板法,A错误;制备培养基时应先灭菌再倒平板,B错误;组②为常压+纤维素,结果无菌落,而组④为高压+纤维素,结果有菌落,②④对比恰好说明在以纤维素为唯一碳源的培养基上,该菌不能在常压下生长,而能在高压下生长,C错误;③④组形成了一个对照实验,自变量是碳源,实验结果表明,在高压条件下,该细菌可以利用纤维素生长(组④),但不能利用淀粉生长(组③),D正确。专题五 生物技术与工程
小专题12 发酵工程
考点一 传统发酵技术与发酵工程
1.厘清3种传统发酵食品的生产技术
项目 果酒制作 果醋制作 泡菜制作
菌种 酵母菌 (兼性厌氧型) 醋酸菌 (需氧型) 乳酸菌 (厌氧型)
控制 条件 前期有氧后期 无氧,18~30 ℃ 有氧, 30~35 ℃ 无氧,常温
原理 酵母菌在无氧条件下将葡萄糖分解为乙醇 氧气、糖源充足时,醋酸菌将糖分解为乙酸;缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为乙酸 乳酸菌在无氧条件下将葡萄糖转化为乳酸
反应 式 C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+能量 C6H12O6+2O22CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2+能量C2H5OH+O2CH3COOH(乙酸)+H2O+能量 C6H12O62C3H6O3(乳酸)+能量
实验流程
2.发酵工程的基本环节
(1)[2024·河北卷] 传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的。 ( )
(2)[2025·河南卷] 以谷物为原料酿造食醋和黄酒时,伴有pH下降和气体产生。 ( )
(3)[2025·河南卷] 食醋和黄酒发酵过程中,微生物繁殖越快发酵产物产率越高。 ( )
(4)[2023·江苏卷] 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。 ( )
(5)[2024·江苏卷] 制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中。 ( )
(6)[2023·北京卷] 向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境。 ( )
(7)[2022·江苏卷] 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。 ( )
(8)[2023·山东卷] 检测泡菜中亚硝酸盐的含量可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低。 ( )
(9)[2023·山东卷] 果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产在发酵前都需要对原料进行灭菌。 ( )
(10)[2024·山东卷] 发酵结束后,将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品。 ( )
1.[2025·江苏卷] 某同学利用红叶李果实制作果醋,图示其操作的简易流程。下列相关叙述正确的是 ( )
A.果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同
B.过程①中添加适量果胶酶,有利于提高出汁率
C.过程②中,为使菌种充分吸收营养物质,需每日多次开盖搅拌
D.过程③发酵时会产生大量气泡,需拧松瓶盖放气
2.[2025·云南卷] 黄酒是我国古老的发酵酒之一,传统酿制中,先用蒸煮过的小麦或麸皮为原料,对之前发酵留存的少量酒曲(曲种)进行扩大制曲;再将酒曲和蒸煮后的糯米、大米混合处理一段时间后,添加足量酒母(含酵母菌)完成发酵,压榨成品。下列说法错误的是 ( )
A.小麦、麸皮等原料为酒曲中微生物的生长繁殖提供了碳源和氮源等营养物质
B.为避免制曲过程被杂菌污染影响黄酒品质,扩大制曲前需对留存的酒曲灭菌
C.糯米、大米蒸煮后立即与酒曲混合会导致酶空间结构改变而降低其催化效率
D.将酒曲混合糯米、大米处理一段时间,是为了获得酒母发酵时的底物葡萄糖
3.[2025·陕青宁晋卷] 我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸,流程如下图。下列叙述错误的是 ( )
A.淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源
B.扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种
C.培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同
D.通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累
考点二 微生物的培养、分离与计数
1.记住常用的消毒方法和灭菌方法
2.比较两种接种方法
[警示]为了确定培养基灭菌是否合格,微生物实验一般会设置空白对照。
3.微生物的分离与计数的实例
(1)[2022·湖北卷] 为防止蛋白质变性,不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌。 ( )
(2)[2023·江苏卷] 通常细菌培养基用高压蒸汽灭菌法灭菌,酵母菌培养基用过滤除菌法除菌。 ( )
(3)[2024·江苏卷] 酵母菌培养液使用前要灭活所有细菌,但不能灭活真菌。 ( )
(4)[2025·湖南卷] 完成平板划线后,培养时需增加一个未接种的平板作为对照。 ( )
(5)[2023·河北卷] 平板倒置培养为筛选乳酸菌创造无氧环境。 ( )
(6)[江苏卷] 涂布用的菌浓度应控制在30~300个/mL。 ( )
(7)[2024·江西卷] 稀释涂布平板法不宜用于监控JGs(一种放线菌,菌体呈丝状生长)发酵过程中活细胞数量的变化。 ( )
(8)[2025·湖南卷] 用于筛选尿素分解菌的培养基含有蛋白胨、尿素和无机盐等营养物质。 ( )
(9)[2024·浙江6月选考] 以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌。 ( )
(10)[2022·河北卷] 枯草芽孢杆菌为好氧微生物,液体培养时应采用摇床振荡培养。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 。
1.[2025·江苏卷] 从种植草莓的土壤中分离致病菌,简易流程如下:制备土壤悬液、分离、纯化、鉴定。下列相关叙述正确的是 ( )
A.制备的培养基可用紫外线照射进行灭菌
B.将土样加入无菌水混匀,梯度稀释后取悬液加入平板并涂布
C.连续划线时,接上次划线的起始端开始划线
D.鉴定后的致病菌,可接种在斜面培养基上,并在室温下长期保存
2.[2025·山东卷] 深海淤泥中含有某种能降解纤维素的细菌。探究不同压强下,该细菌在以纤维素或淀粉为唯一碳源的培养基上的生长情况。其他条件相同且适宜,实验处理及结果如下表所示。下列说法正确的是 ( )
组别 压强 纤维素 淀粉 菌落
① 常压 - + -
② 常压 + - -
③ 高压 - + -
④ 高压 + - +
注:“+”表示有;“一”表示无。
A.可用平板划线法对该菌计数
B.制备培养基的过程中,应先倒平板再进行高压蒸汽灭菌
C.由②④组可知,在以纤维素为唯一碳源的培养基上,该菌可在常压下生长
D.由③④组可知,高压下该菌不能在以淀粉为唯一碳源的培养基上生长(共50张PPT)
小专题12
发酵工程
考点一 传统发酵技术与发酵工程
考点二 微生物的培养、分离与计数
备用习题
◆
◆
◆
◆
答案速查
液体培养基
水、碳源、氮源、无机盐
稀释涂布平板法
稀释涂布平板法
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
发酵罐内发酵
考点一 传统发酵技术与发酵工程
1.厘清3种传统发酵食品的生产技术
项目 果酒制作 果醋制作 泡菜制作
菌种 酵母菌(兼性厌氧型) 醋酸菌(需氧型) 乳酸菌
(厌氧型)
控制 条件 前期有氧后期无 氧， 有氧， 无氧，常温
项目 果酒制作 果醋制作 泡菜制作
原理 酵母菌在无氧条件 下将葡萄糖分解为 乙醇 氧气、糖源充足时，醋 酸菌将糖分解为乙酸； 缺少糖源时，醋酸菌将 乙醇变为乙醛，再将乙 醛变为乙酸 乳酸菌在无
氧条件下将
葡萄糖转化
为乳酸
续表
项目 果酒制作 果醋制作 泡菜制作
反应式 能量 (酒精) 能量 (乙酸) 能量(乙酸) 能量
(乳酸) 能量
续表
项目 果酒制作 果醋制作 泡菜制作
实验 流程
续表
2.发酵工程的基本环节
真题重组 自纠自查
(1)[2024·河北卷] 传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物
共同作用下完成的。( )
√
(2)[2025·河南卷] 以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，伴有 下降和气
体产生。( )
√
(3)[2025·河南卷] 食醋和黄酒发酵过程中，微生物繁殖越快发酵产物
产率越高。( )
×
[解析] 黄酒发酵过程中，酵母菌在有氧条件下繁殖，产酒精要在无
氧条件下，繁殖越快则发酵产物酒精产率越低。
(4)[2023·江苏卷] 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。( )
√
(5)[2024·江苏卷] 制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水
中。( )
×
[解析] 制作泡菜是利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸,所以为制造无氧环
境,制作泡菜的菜料要完全淹没在煮沸后冷却的盐水中。
(6)[2023·北京卷] 向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境。
( )
×
[解析] 向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无氧环境,不能创造
无菌环境。
(7)[2022·江苏卷] 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。( )
×
[解析] 乳酸菌属于厌氧菌,开盖放气会影响乳酸菌发酵,因此不能开盖
放气。
(8)[2023·山东卷] 检测泡菜中亚硝酸盐的含量可检测到完整发酵过程
中亚硝酸盐含量逐渐降低。( )
×
[解析] 腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少。
(9)[2023·山东卷] 果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产在发酵前都需
要对原料进行灭菌。( )
×
[解析] 果酒的家庭制作无须对原料进行灭菌。
(10)[2024·山东卷] 发酵结束后,将过滤所得的固体物质进行干燥即可获
得柠檬酸产品。( )
×
[解析] 发酵结束后,将过滤所得的固体物质进行分离、纯化、浓缩、
干燥等一系列操作后才能获得柠檬酸产品。
1.[2025·江苏卷]某同学利用红叶李果实制作果醋，图示其操作的简易
流程。下列相关叙述正确的是( )
A.果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同
B.过程①中添加适量果胶酶，有利于提高出汁率
C.过程②中，为使菌种充分吸收营养物质，需每日多次开盖搅拌
D.过程③发酵时会产生大量气泡，需拧松瓶盖放气
√
[解析] 果酒发酵所需菌种是酵母菌，是真核生物，果醋发酵所需菌
种是醋酸菌，是原核生物，两者的细胞结构不同，A错误；过程①为
榨汁，果胶酶能分解细胞壁中的果胶，添加适量果胶酶，有利于提
高出汁率，B正确；过程②为果酒发酵，酵母菌在无氧条件下进行酒
精发酵，开盖搅拌会引入氧气，会抑制无氧呼吸并增加杂菌污染风
险，C错误；过程③为果醋发酵，醋酸菌利用酒精产醋的过程中不产
生气体，不会产生大量气泡，且需要开盖培养，D错误。
2.[2025·云南卷]黄酒是我国古老的发酵酒之一，传统酿制中，先用蒸
煮过的小麦或麸皮为原料，对之前发酵留存的少量酒曲(曲种)进行扩
大制曲；再将酒曲和蒸煮后的糯米、大米混合处理一段时间后，添加
足量酒母(含酵母菌)完成发酵，压榨成品。下列说法错误的是( )
A.小麦、麸皮等原料为酒曲中微生物的生长繁殖提供了碳源和氮源等
营养物质
B.为避免制曲过程被杂菌污染影响黄酒品质，扩大制曲前需对留存的
酒曲灭菌
C.糯米、大米蒸煮后立即与酒曲混合会导致酶空间结构改变而降低其
催化效率
D.将酒曲混合糯米、大米处理一段时间，是为了获得酒母发酵时的底
物葡萄糖
√
[解析] 小麦、麸皮等原料含有蛋白质、糖类等多种营养成分，蛋白
质可以为微生物提供氮源，糖类等可以为微生物提供碳源，A正确；
扩大制曲前不能对留存的酒曲灭菌，因为酒曲中本身含有发酵所需
的菌种，若灭菌会杀死这些菌种，导致发酵过程无法进行正常，B错
误；糯米、大米蒸煮后温度较高，若立即与酒曲混合，则高温会使
酒曲中酶的空间结构改变，导致酶活性降低，从而降低其催化效率，
C正确；酒曲中含有淀粉酶，可将糯米、大米中的淀粉分解为葡萄糖，
从而为后续酒母(含酵母菌)发酵提供底物，D正确。
3.[2025 陕青宁晋卷］我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲
霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸,流程如下图。下列叙述错误
的是( )
A.淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源
B.扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种
C.培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同
D.通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累
√
[解析] 淀粉水解形成的糖类可以作为黑曲霉生存所需的碳源，糖类
氧化分解可以为黑曲霉提供能源，A正确；通过液体培养基的扩大培
养，可以为后续的发酵罐内发酵提供足量的黑曲霉菌种，B正确；空
气一般通过紫外线照射的方式灭菌，培养基、发酵罐一般用高压蒸
汽灭菌的方式灭菌，C错误；由题干可知，可利用黑曲霉通过深层通
气液体发酵技术生产柠檬酸，说明通气、搅拌有利于溶解氧增加，
有利于发酵产物柠檬酸的积累，D正确。
考点二 微生物的培养、分离与计数
1.记住常用的消毒方法和灭菌方法
2.比较两种接种方法
［警示］为了确定培养基灭菌是否合格,微生物实验一般会设置空白对照。
3.微生物的分离与计数的实例
真题重组 自纠自查
(1)[2022·湖北卷] 为防止蛋白质变性,不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白
胨培养基进行灭菌。( )
×
[解析] 一般用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌,以防止杂
菌污染。
(2)[2023·江苏卷] 通常细菌培养基用高压蒸汽灭菌法灭菌,酵母菌培养
基用过滤除菌法除菌。( )
×
[解析] 细菌和酵母菌的培养基都可以用高压蒸汽灭菌法灭菌。
(3)[2024·江苏卷] 酵母菌培养液使用前要灭活所有细菌,但不能灭活真
菌。( )
×
[解析] 酵母菌培养液使用前要灭活所有微生物,包括细菌和真菌等。
(4)[2025·湖南卷] 完成平板划线后，培养时需增加一个未接种的平板
作为对照。( )
√
(5)[2023·河北卷] 平板倒置培养为筛选乳酸菌创造无氧环境。( )
×
[解析] 平板倒置培养是为了防止培养皿皿盖上的水珠落入培养基,不
是创造无氧环境。
(6)[江苏卷] 涂布用的菌浓度应控制在个/ 。( )
×
[解析] 为了保证结果准确,一般选择菌落数为 的平板进行计
数,而非涂布用的菌浓度控制在个/ 。
(7)[2024·江西卷] 稀释涂布平板法不宜用于监控 (一种放线菌,菌体
呈丝状生长)发酵过程中活细胞数量的变化。( )
√
(8)[2025·湖南卷] 用于筛选尿素分解菌的培养基含有蛋白胨、尿素和
无机盐等营养物质。( )
×
[解析] 筛选尿素分解菌的培养基应以尿素为唯一氮源，若含蛋白胨
(含其他氮源)，则无法筛选目标菌。
(9)[2024·浙江6月选考] 以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶
细菌。( )
√
(10)[2022·河北卷] 枯草芽孢杆菌为好氧微生物,液体培养时应采用摇床
振荡培养。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_____________
____________________________________________________________
___________________________________________。
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菌落一般都来自一个活细胞,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
1.[2025·江苏卷]从种植草莓的土壤中分离致病菌，简易流程如下：制
备土壤悬液、分离、纯化、鉴定。下列相关叙述正确的是( )
A.制备的培养基可用紫外线照射进行灭菌
B.将土样加入无菌水混匀，梯度稀释后取悬液加入平板并涂布
C.连续划线时，接上次划线的起始端开始划线
D.鉴定后的致病菌，可接种在斜面培养基上，并在室温下长期保存
√
[解析] 制备的培养基需用高压蒸汽灭菌法灭菌，A错误； 将土样加
入无菌水制成悬液，经梯度稀释后，取各稀释度菌液涂布于培养基
表面，B正确； 连续划线时，每次应从上次划线的末端开始，以逐
步稀释菌体，C错误；斜面培养基保存菌种需置于 短期保存，长
期保存应使用甘油管藏法 ，室温下无法长期保存，D错误。
2.[2025·山东卷]深海淤泥中含有某种能降解纤维素的细菌。探究不同
压强下，该细菌在以纤维素或淀粉为唯一碳源的培养基上的生长情况。
其他条件相同且适宜，实验处理及结果如下表所示。下列说法正确的
是( )
组别 压强 纤维素 淀粉 菌落
① 常压
② 常压
③ 高压
④ 高压
注：“”表示有；“ ”表示无。
A.可用平板划线法对该菌计数
B.制备培养基的过程中，应先倒平板再进行高压蒸汽灭菌
C.由②④组可知，在以纤维素为唯一碳源的培养基上，该菌可在常压
下生长
D.由③④组可知，高压下该菌不能在以淀粉为唯一碳源的培养基上生长
√
[解析] 平板划线法是用来分离和纯化微生物获得单菌落的技术，其
主要目的是分离而不是计数，用于活菌计数的方法通常是稀释涂布
平板法，A错误；制备培养基时应先灭菌再倒平板，B错误；组②为
常压纤维素，结果无菌落，而组④为高压 纤维素，结果有菌落，
②④对比恰好说明在以纤维素为唯一碳源的培养基上，该菌不能在
常压下生长，而能在高压下生长，C错误；③④组形成了一个对照实
验，自变量是碳源，实验结果表明，在高压条件下，该细菌可以利
用纤维素生长组，但不能利用淀粉生长组 ，D正确。
备用习题
1. “蒲萄酒,金叵罗,吴姬十五细马驮。”在唐代诗人李白的诗《对酒》中,“蒲萄酒”即葡萄酒。下列有关葡萄酒酿造的说法错误的是 ( )
A.培养基中葡萄糖浓度过高会导致酵母菌细胞过度失水,抑制酵母菌的生长
B.葡萄酒长期保存应严格密封,以避免醋酸菌将酒精直接转化为乙酸影响口感
C.夏季生产葡萄酒常需要对发酵罐进行降温处理
D.在葡萄酒制作过程中,不能对葡萄反复冲洗,以防止菌种流失
√
[解析] 葡萄糖浓度过高会使培养基的渗透压增大,导致酵母菌细胞失水,生命活动受到抑制,A正确;果酒应该密封保存,若密封不严(有氧进入),醋酸菌能将乙醇转化为乙醛,再将乙醛转化为乙酸而影响口感,B错误;酵母菌发酵产生酒精的适宜温度为18~30 ℃,在夏季生产葡萄酒时,一方面由于环境温度较高,另一方面发酵本身产生一定热能,因此需要对发酵罐进行降温处理,C正确;在葡萄酒制作过程中,不能对葡萄反复冲洗,以防止附着在葡萄表面的菌种流失,D正确。
2. 平板接种是微生物培养常用技术。下列叙述错误的是 ( )
A.不含碳源的平板可以用于某些微生物的培养
B.进行平板划线时,接种环使用前必须进行灼烧灭菌
C.接种后未长出菌落,说明培养基未被污染,可以直接丢弃
D.以尿素为唯一氮源的培养基上长出的菌落不一定都可以分泌脲酶
√
[解析]不含碳源的平板可用于自养型微生物的培养,自养型微生物能利用光能或化学能将CO2转变为有机物,A正确;进行平板划线时,接种环使用前必须进行灼烧灭菌,冷却后用于接种,B正确;接种后的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理,不能直接丢弃,以免污染环境,C错误;脲酶可以催化尿素分解,在以尿素为唯一氮源的平板上,能合成脲酶的微生物可以分解尿素获得氮源而进行生长繁殖,但是不能合成脲酶的微生物如固氮菌也能利用空气中的N2,故以尿素为唯一氮源的培养基上长出的菌落不一定都可以分泌脲酶,D正确。
3. 亚硒酸钠对细菌的生长有明显的毒害作用,土壤中的一些富硒细菌可将其还原为红色单质硒(硒是一种生命活动必需的微量元素)。如图为土壤中富硒细菌的筛选和纯化过程。请回答下列问题:
(1)微量元素除影响生物的生命活动外,还有______________________ (答出1点)等其他功能。
构成细胞内的化合物
[解析]一些微量元素参与细胞内复杂化合物的构成,许多种微量元素对于维持细胞和生物体的生命活动有非常重要的作用。
(2)获得纯净培养物的关键是__________________。在取②中的培养液接种到③的培养基表面的过程中,用到的器具除了烧杯、酒精灯之外,还有_______________________(答出两种)。③中培养基加入了亚硒酸钠,从功能上看,③中的培养基属于_______培养基,培养之后在④中出现______________________的现象,说明培养基中获得了富硒细菌。
防止杂菌污染
移液器、涂布器
鉴别
菌落周围出现红色区域
[解析]获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。由图分析可知,从②接种至③是用培养液梯度稀释后的稀释液进行接种,采用的是稀释涂布平板法,该方法中用到了烧杯、酒精灯,此外还需要用到移液器、涂布器等。依题意,亚硒酸钠对细菌的生长有明显的毒害作用,土壤中的一些富硒细菌可将其还原为红色单质硒,若添加亚硒酸钠的培养基中获得了富硒细菌,则富硒细菌菌落周围会出现红色区域。因此,根据菌落周围是否出现红色区域,可以鉴别菌落是否为富硒细菌菌落,该培养基起到了鉴别的作用,属于鉴别培养基。
(3)研究小组利用稀释涂布平板法获得的菌落来计算富硒细菌的数目,其依据的原理是______________________________________________
______________________________________________________________________________________________。将10克土壤样品加入90 mL无菌水中,逐级稀释后在3个平板上均涂布稀释倍数为105的土壤样品液0.1 mL,培养一段时间后,平板上长出的细菌菌落数分别为156、178和191,则每克土壤中的细菌数量约为_________个。
当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌;通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌
1.75×108
[解析]稀释涂布平板法除可以用于分离微生物外,也常用来统计样品中活菌的数目。当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。每克土壤中的细菌数量为(156+178+191)÷3÷0.1×105=1.75×108(个)。
快速核答案
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液体培养基 水、碳源、氮源、无机盐 稀释涂布平板法 稀释涂布
平板法 乳酸菌 酵母菌 醋酸菌 发酵罐内发酵
考点一 传统发酵技术与发酵工程
核心提炼 抓主干
真题重组 自纠自查
(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)×
命题追踪 明考向
1.B 2.B 3.C
考点二 微生物的培养、分离与计数
核心提炼 抓主干
真题重组 自纠自查
(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√ (8)× (9)√ (10)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菌落一般都来
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
命题追踪 明考向
1.B 2.D限时集训(十二)
1.C [解析] 缺少糖源时,醋酸菌可将乙醇转化为乙醛,然后再将乙醛转化为乙酸,A正确;传统发酵技术可以直接利用原材料中天然存在的微生物,如葡萄酒的制作,利用葡萄表皮上自带的酵母菌,B正确;酸奶发酵所需的乳酸菌是厌氧型微生物,在空气和动植物体表面可以存活,只是有氧条件下代谢会受到抑制,C错误;果酒制作过程中,酵母菌无氧呼吸产生二氧化碳,二氧化碳溶于水导致pH降低,果醋发酵,醋酸菌将乙醇转化为乙酸,pH降低,D正确。
2.B [解析] 虾酱是由微生物发酵形成的,虾酱特有风味的形成受发酵温度、发酵时间以及微生物种类和数量等因素的影响,A、D正确;传统虾酱的制作过程利用原料中带有的微生物进行发酵,不需要严格执行无菌操作,B错误;原料中的蛋白质会被蛋白酶水解成小分子的肽和氨基酸,C正确。
3.B [解析] 陈醋发酵利用的是醋酸菌,其代谢类型是异养需氧型,故发酵过程中需要提供碳源、氮源并通入空气,A正确;根据题表信息不能判断传统熏醅时提高熏醅的温度可以提高川芎嗪的含量,B错误;伤口愈合需要血小板的参与,而陈醋中的川芎嗪对已聚集的血小板有解离作用,故受皮外伤的患者在伤口愈合期间建议减少对陈醋的食用,C正确;选用机械醋酸发酵和机械熏醅方式酿造的陈醋川芎嗪含量更高,药用价值更高,D正确。
4.D [解析] 以金霉素为唯一碳源的选择培养基,仅允许能利用金霉素的微生物生长(无法利用金霉素的微生物被抑制),符合选择培养基的设计原理,A正确;逐步提高金霉素浓度可模拟环境胁迫,筛选出耐受性更强的菌株,B正确;培养基的pH需根据目标微生物的生长需求调整,如细菌通常培养在呈中性或弱碱性的培养基中,真菌通常培养在呈酸性的培养基中,C正确;稀释涂布平板法需用涂布器将菌液均匀涂布在培养基表面,而接种环用于平板划线,用接种环涂布无法保证菌液均匀,D错误。
5.C [解析] 本实验的目的是检测某品牌牛奶是否合格,因而步骤①中无须用巴氏消毒法对加入的牛奶进行处理,A错误;步骤②配制培养基时需加入琼脂并将pH调至中性或弱碱性,B错误;图示操作中将牛奶稀释了104倍,若步骤③中平均菌落数为45,则每毫升牛奶中细菌数目为45÷0.1×104=4.5×106个,根据食品安全国家标准,每毫升合格的牛奶中细菌总数不能超过50 000个,可见该品牌牛奶不合格,C正确;题图所示计数方法统计结果比显微计数法计数结果小,因为图示方法统计的是活菌数,且统计的结果往往偏小,而显微计数法统计的结果中包括活菌和死菌数,D错误。
6.D [解析] 性状优良的菌种可从自然界筛选出来,也可通过诱变育种或基因工程育种获得,A正确;发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节,B正确;在中性或弱碱性条件下,可以积累谷氨酸,发酵过程维持中性或弱碱性有利于谷氨酸的生产,C正确;发酵液不能严格灭菌,以免杀死谷氨酸棒状杆菌而不能正常发酵,D错误。
7.A [解析] 夹层培养法的原理是先在培养皿上倒一薄层M.M培养基,凝固后再接种一层诱变处理的菌液,其上再浇一层M.M培养基,凝固后培养,培养后再倒一层C.M培养基,再经培养后,新出现的菌落多数是营养缺陷型,但是还可能是生长较晚而在C.M培养基上新出现的野生型菌落,A错误;细菌是原核生物,诱变处理可发生基因突变,同时诱变处理是为了获得营养缺陷型细菌,B正确;再倒一层M.M培养基可避免菌落被C.M培养基冲散,C正确;菌落B的微生物是晚于菌落A的微生物生长的,故菌落B的直径应小于菌落A的直径,D正确。
8.(1)纤维素酶、果胶酶 酒精发酵过程中会产生CO2 糖度不再变化(酒精不再增加)
(2)增加发酵液的溶解氧,保证醋酸菌的活性;让发酵液与醋酸菌充分接触,使发酵更充分 过滤和消毒
(3)酵母菌主导的发酵主要代谢产物是酒精,产酸性物质很少 醋酸菌适应发酵基质较为缓慢,此时产乙酸能力弱
[解析] (1)酶解时,加入的酶是纤维素酶和果胶酶,以去除植物细胞的细胞壁;Ⅰ阶段发酵,主要是进行酒精发酵,在该过程中会产生CO2,气体增多,会导致发酵罐内压力增大,为防止发酵罐内压力过高,所以要定期排气。判断 Ⅰ 阶段发酵结束可以反应物或产物为主要指标,当糖度不再变化,或酒精不再增加时,就说明 Ⅰ 阶段发酵结束。(2) Ⅱ 阶段醋酸发酵中,醋酸菌是需氧型生物,所以为了保证醋酸菌的活性,要通过搅拌增加发酵液中的溶解氧,同时,搅拌也可以使发酵液与醋酸菌充分接触,使发酵更充分、更彻底。Ⅱ 阶段醋酸发酵结束后需要经过滤和消毒处理才能装罐,以保证食品的安全。(3)在果酒的发酵过程中,发酵产物是酒精和CO2,CO2还可以通过换气排出,所以果酒发酵的主要产物是酒精,产酸性物质很少,故pH变化较小。在醋酸发酵0~3 d中,总酸含量增加幅度之所以较小,可能是因为醋酸菌适应发酵液(发酵基质)比较缓慢,产酸能力弱。
9.(1)蛋白质
(2)为细菌的生命活动提供能量、构成细胞结构
(3)使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态
(4)稀释涂布平板法(或显微镜直接计数) 抗菌肽基因发生突变;杂菌污染等
[解析] (1)题目中提到依据抗菌肽功能设计结构,通过改造基因,得到新型抗菌肽,这里运用了蛋白质工程的基本原理。(2)碳源在微生物培养中有重要作用。 一方面,糖类等碳源物质通过细胞呼吸等代谢过程为细菌的生命活动提供能量;另一方面,碳源也是构成细胞结构物质的重要原料,比如参与合成细胞膜、细胞壁等成分。(3)用Ca2+处理枯草芽孢杆菌是基因工程中导入目的基因前的常见操作。 其目的是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,便于目的基因导入细胞。(4)统计微生物数量的方法有稀释涂布平板法(通过统计平板上的菌落数来推算菌液中的活菌数)和显微镜直接计数(利用特定的计数板在显微镜下直接数细胞数目)等。从菌种角度分析,抗菌肽产量大大下降可能是抗菌肽基因发生突变,导致基因表达的产物抗菌肽出现异常;也可能是在繁殖多代过程中出现了杂菌污染,杂菌与枯草芽孢杆菌竞争营养物质等资源,影响了枯草芽孢杆菌的生长和抗菌肽的合成与分泌。限时集训(十二) 发酵工程
1.[2025·陕西西安模拟] 传统发酵技术在我国已有几千年的历史,可以用于腐乳、酸奶、酱油、醋、泡菜和豆豉等的制作。下列有关叙述错误的是( )
A.缺少糖源时,醋酸菌可直接利用乙醇转化为乙醛并最终生成乙酸
B.传统发酵技术可以直接利用原材料中天然存在的微生物
C.酸奶发酵所需的乳酸菌是厌氧型微生物,在空气和动植物体表面无法存活
D.在一段时间内,果醋和果酒的制作过程中发酵液的pH均会逐渐降低
2.[2024·福建卷] 虾酱是以虾为原料的传统发酵食品。在乳酸菌、芽孢杆菌等多种微生物共同作用下,原料中的蛋白质和脂肪发生水解,形成虾酱的特有风味。下列叙述错误的是 ( )
A.虾酱特有风味的形成受发酵时间的影响
B.传统虾酱的制作过程需要严格执行无菌操作
C.原料中的蛋白质会被水解成小分子的肽和氨基酸
D.虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味
3.[2025·广东广州一模] 陈醋中的川芎嗪是治疗血栓等疾病的新型药物,能活血化瘀并对已聚集的血小板有解离作用。研究人员为提高陈醋药用价值,分别探究了传统、机械生产工艺对川芎嗪含量的影响,结果如下。下列叙述错误的是 ( )
生产 工艺 川芎嗪含量/(mg·L-1)
发酵后 熏醅前 发酵后进行 传统熏醅 (80~90 ℃ 4~5 d) 发酵后进行 机械熏醅 (110~120 ℃ 12~24 h)
传统醋 酸发酵 0.38 3.15 11.18
机械醋 酸发酵 1.33 4.73 17.63
A.陈醋发酵过程中需要提供碳源、氮源并通入空气
B.传统熏醅时提高熏醅的温度可以提高川芎嗪的含量
C.受皮外伤的患者在伤口愈合期间建议减少对陈醋的食用
D.选用机械醋酸发酵和机械熏醅方式酿造的陈醋药用价值更高
4.[2025·黑吉辽内蒙古卷] 科研人员通过稀释涂布平板法筛选出高耐受且降解金霉素(C22H23ClN2O8)能力强的菌株,旨在解决金霉素过量使用所导致的环境污染问题。下列叙述错误的是( )
A.以金霉素为唯一碳源可制备选择培养基
B.逐步提高培养基中金霉素的浓度有助于获得高耐受的菌株
C.配制选择培养基时,需确保pH满足实验要求
D.用接种环将菌液均匀地涂布在培养基表面
5.[2025·福建龙岩二模] 根据食品安全国家标准,每毫升合格的牛奶中细菌总数不能超过50 000个。研究小组为检测某品牌牛奶是否合格,进行如下实验。
下列相关叙述正确的是 ( )
A.步骤①中需用巴氏消毒法对加入的牛奶进行处理
B.步骤②配制培养基时需加入琼脂并将pH调至酸性
C.若步骤③中平均菌落数为45,说明该品牌牛奶不合格
D.图中所示计数方法统计结果比显微计数法计数结果大
6.[2025·河北张家口二模] 味精的化学成分为谷氨酸钠,是一种鲜味调味料,易溶于水,其水溶液有浓厚鲜味。与食盐同在时,其味更鲜。由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸,谷氨酸经过一系列处理就能得到味精。下列有关谷氨酸发酵的叙述,错误的是 ( )
A.性状优良的菌种可从自然界筛选出来
B.发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节
C.发酵过程维持中性或弱碱性有利于谷氨酸的生产
D.培养基和发酵液都需要严格灭菌
7.[2025·湖北武汉质检] 夹层培养法可用于筛选营养缺陷型细菌,具体做法如图所示:先在培养皿上倒一层M.M培养基(满足野生型菌株生长的最低营养成分),待凝固后涂布一层经过诱变处理的某种菌液,其上再倒一层M.M培养基,经培养后,首次出现的菌落标记为A。最后倒一层C.M培养基(满足营养缺陷型菌株生长的营养成分),再培养,新出现的菌落标记为B。下列叙述错误的是( )
A.菌落A是野生型,菌落B是营养缺陷型
B.诱变处理是为了获得营养缺陷型细菌
C.再倒一层M.M可避免菌落被C.M冲散
D.菌落B的直径应小于菌落A的直径
8.[2025·江西南昌一模] 刺梨是一种落叶灌木,其果实富含维生素C(VC)、维生素P和超氧化物歧化酶(SOD),VC含量是苹果的800倍,被称为“维生素C大王”。为提高刺梨的经济价值,研究人员以刺梨果实为原料制备刺梨果醋,工艺流程如下:将新鲜成熟的刺梨果清洗干净→切块、榨汁、过滤、酶解→加入白砂糖、并加入活化酵母菌→Ⅰ 阶段发酵→直接加入一定量活性醋酸菌→Ⅱ 阶段醋酸发酵→处理→装罐→刺梨果醋。
回答下列问题:
(1)酶解时,加入的酶是 。 Ⅰ 阶段发酵过程中,需定期排气的原因是 。判断 Ⅰ 阶段发酵结束的主要指标是 。
(2)Ⅱ 阶段醋酸发酵中,每日2次彻底搅拌发酵液,搅拌的目的是 。Ⅱ 阶段醋酸发酵结束后需经“处理”才能装罐,“处理”主要指 。
(3)实验中,在酒精发酵第7 d及醋酸发酵第3~7 d取发酵样液,分别命名为原汁、果酒、Ⅱ-3d、Ⅱ-4d、Ⅱ-5d、Ⅱ-6d、Ⅱ-7d。如图为不同发酵阶段刺梨发酵液的总酸含量和pH变化。果酒发酵过程中的pH变化较小,这是因为 ,在醋酸发酵0~3 d中,总酸含量增加幅度小,可能原因是 。
9.[2025·山西太原二模] 厚壳贻贝新型抗菌肽具有广谱抗菌性和独特的杀菌机制,使细菌难以产生耐药性。科研人员通过构建高效表达新型抗菌肽的枯草芽孢杆菌,并优化发酵工艺等来提高抗菌肽的产量,部分过程如下图所示。请回答下列问题:
(1)要想得到活性强、结构稳定的新型抗菌肽,需要依据其功能设计结构,最终完成过程①。该思路运用了 工程的基本原理。
(2)为提高抗菌肽的产量,在过程②中使用不同碳源的培养基培养枯草芽孢杆菌,筛选出最优碳源葡萄糖,该碳源的作用是 (答出两点)。
(3)过程③用Ca2+处理枯草芽孢杆菌,目的是 。
(4)过程④中要监测发酵罐中枯草芽孢杆菌的数量,并绘制其生长曲线,可采用的计数方法有 。发酵罐中枯草芽孢杆菌繁殖多代后,抗菌肽的产量大大下降,从菌种角度分析可能的原因是
(答出两点)。
