1.科学思维——选择培养基三种常见制备方法或实例
（1）加入某些特定的物质（前提是培养基具备全部营养成分）
（2）利用培养基“特定化学成分”分离
（3）通过某些“特殊环境”分离
1.研究人员从青藏高原班戈桥地区的土壤中分离到一株能利用原油为碳源生长的细菌（BGQ-6），该菌对原油的总降解率为74.14％，且对直链烷烃、支链烷烃、环烷烃和芳香烃等60种烃类有较高的降解率。下列说法错误的是（ ）
A.利用添加石油的普通培养基能从被石油污染的土壤中筛选BGQ-6
B.可采用稀释涂布平板法对BGQ-6进行计数
C.一般选择菌落数为30～300的平板进行BGQ-6菌落计数
D.由单一的BGQ-6繁殖所获得的群体称为BGQ-6纯培养物
解析：A 利用以石油为唯一碳源的选择培养基能从被石油污染的土壤中筛选BGQ-6，A错误；对微生物进行计数时，应该选择的接种方法是稀释涂布平板法，B正确；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，C正确；由单一的BGQ-6繁殖所获得的群体称为BGQ-6纯培养物，D正确。
2.某同学要分离纯化某种大豆根瘤菌，通过查阅资料，配制了含有如下成分的培养基。下列有关叙述错误的是（ ）
成分 甘露醇 KH2PO4 MgSO4·7H2O NaCl CaSO4·2H2O
浓度（质量分数） 1％ 0.02％ 0.02％ 0.02％ 0.01％
A.该培养基不需要添加氮源，但缺少碳源，无法达到筛选目的
B.该培养基还需要添加琼脂，以便于获得目的菌种的单菌落
C.培养基灭菌后待冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板
D.配制好的培养基调节好pH后，再放入高压蒸汽灭菌锅中灭菌
解析：A 根瘤菌为固氮菌，可利用空气中的氮气作为氮源，该培养基缺少氮源，可用于筛选和富集固氮菌，甘露醇可以作为碳源，A错误；要形成菌落需要利用固体培养基，微生物实验中通常利用琼脂作为培养基的凝固剂，B正确；培养基灭菌后待冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板，以防止杂菌污染，C正确。
3.利用黄粉虫肠道微生物对造成白色污染的PVC塑料膜等污染物进行生物降解，是一种绿色环保的处理工艺。如图是从黄粉虫肠道中分离、纯化微生物的过程。下列叙述错误的是（ ）
A.用稀释涂布平板法进行菌落计数时，稀释涂布后仅最后一组出现单菌落
B.富集培养基含有酵母膏、蛋白胨等物质，酵母膏能提供所需的碳源和氮源
C.与传统填埋、焚烧相比，黄粉虫肠道微生物对PVC塑料膜的降解不会造成二次污染
D.选择培养基中需加入PVC塑料膜作为唯一碳源
解析：A 用稀释涂布平板法进行菌落计数时，当样品的稀释倍数足够高时，平板上形成的一个菌落来自一个活菌，故稀释到一定倍数就能出现单菌落，A错误；富集培养基中含有酵母膏和蛋白胨等，酵母膏能提供碳源和氮源，可获得数目较多的塑料降解菌，B正确；对PVC塑料膜进行传统填埋、焚烧容易造成二次污染，黄粉虫肠道微生物对PVC塑料膜进行的是生物降解，不会造成二次污染，C正确；选择培养基中需加入PVC塑料膜作为唯一碳源，能降解PVC的微生物可以生长繁殖，同时抑制或阻止其他微生物的生长，D正确。
2. 科学探究——果酒、果醋制作的检测和鉴定
（1）果酒制作：发酵后取样，可通过嗅味和品尝进行初步鉴定。此外，还可用显微镜观察酵母菌，并用酸性重铬酸钾溶液检验酒精的存在，在用酸性重铬酸钾检测酒精时，为使检测的结果更有说服力，应设置对照实验。方法如表所示：
项目 实验组A 实验组B 对照组C
步骤
滴入物质的量浓度为3 mol/L的H2SO4溶液3滴
振荡混匀后加入常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴
振荡、观察颜色变化
项目 实验组A 实验组B 对照组C
颜色变化 不变色（橙色） 橙色变成灰绿色 橙色变成灰绿色
结论 果汁经发酵后产生酒精
（2）果醋制作可通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比较乙酸发酵前后发酵液的pH（可用pH试纸）进一步鉴定。此外，还可通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量进一步鉴定。制作成功的果醋具有特殊的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。
4.某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相关叙述正确的是（ ）
A.果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器
B.果酒发酵时，用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多
C.果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时
D.果醋发酵时，用重铬酸钾测定乙酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深
解析：A 酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼吸，果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器，影响酒精发酵，A正确；果酒发酵时，发酵液中的葡萄糖不断被消耗，因此用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日减少，B错误；若以酒精为底物进行乙酸发酵，酒精与氧气发生反应产生乙酸和水，几乎没有气泡产生，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时，若以葡萄糖为底物进行乙酸发酵，发酵液产生的气泡量与果酒发酵时相当，C错误；重铬酸钾用于检测酒精，不能用于测定乙酸含量，D错误。
5.下列关于葡萄汁发酵后检测是否有酒精产生的叙述，错误的是（ ）
A.果汁发酵后，检测是否有酒精产生所用的试剂是重铬酸钾
B.重铬酸钾与酒精的反应是在酸性条件下进行的，反应后颜色呈灰绿色
C.营造反应的酸性环境所用的酸是H2SO4，物质的量浓度为3 mol/L
D.重铬酸钾可以检测酒精的有无，但不能证明产物浓度的高低、酒精产量的多少
解析：D 酒精在酸性条件下遇到重铬酸钾变成灰绿色，故果汁发酵后，检测是否有酒精产生所用的试剂是重铬酸钾，A、B正确；营造反应的酸性环境所用的酸是H2SO4，物质的量浓度为3 mol/L，C正确；重铬酸钾可以检测酒精的有无，且反应产物中酒精浓度越高，颜色越深，D错误。
1.（2023·河北高考12题）为筛选能平衡肠道菌群和降解胆固醇的乳酸菌，下列相关实验设计错误的是（ ）
A.从酸奶和泡菜中采样分离乳酸菌
B.平板倒置培养为筛选乳酸菌创造无氧环境
C.对目的菌株进行胆固醇降解能力的测定
D.检测目的菌株对消化道环境的耐受力
解析：B 筛选目的菌时应从富含目的菌的环境中去取样，酸奶和泡菜中富含乳酸菌，可以从中采样进行分离纯化，A正确；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造成污染，不是创造无氧环境，B错误；筛选的是能平衡肠道菌群和降解胆固醇的乳酸菌，所以，初步筛选后，还需要进一步进行目的菌胆固醇降解能力的测定，以获得符合要求的乳酸菌，C正确；因筛选出的目的菌是在肠道发挥作用，所以，还需要检测目的菌株对消化道环境的耐受力，D正确。
2.（2023·辽宁高考9题）细菌气溶胶是由悬浮于大气或附着于颗粒物表面的细菌形成的。利用空气微生物采样器对某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度（菌落数/m3）。下列叙述错误的是（ ）
A.采样前需对空气微生物采样器进行无菌处理
B.细菌气溶胶样品恒温培养时需将平板倒置
C.同一稀释度下至少对3个平板计数并取平均值
D.稀释涂布平板法检测的细菌气溶胶浓度比实际值高
解析：D 为防止杂菌感染，接种前需要对培养基、培养皿、微生物采样器进行灭菌，对实验操作者的双手进行消毒，A正确；纯培养时，为防止污染培养基和水分蒸发，培养皿应倒置放在恒温培养箱内培养，B正确；微生物计数时在同一稀释度下，应至少需要对3个菌落数目在30～300的平板进行计数，以确保实验的准确性，C正确；使用稀释涂布平板法对微生物计数，数值往往偏小，原因是当两个或多个细胞连在一起时，在平板上只能观察到一个菌落，D错误。
3.（2023·江苏高考7题）下列关于细菌和酵母菌实验的叙述正确的是（ ）
A.通常酵母菌培养基比细菌培养基有更高的碳氮比
B.通常细菌的生长速度比酵母菌快，菌落比酵母菌落大
C.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
D.血细胞计数板既可用于酵母菌的数量测定，也可用于细菌的数量测定
解析：A 细菌是原核生物，酵母菌是真核生物，不同微生物对营养物质的需求不一样，通常酵母菌培养基比细菌培养基有更高的碳氮比，A正确；通常细菌的生长速度比酵母菌快，但部分细菌的菌落小于酵母菌的菌落，B错误；通常细菌和酵母菌的培养基都可以用高压蒸汽灭菌法灭菌，C错误；血细胞计数板适用于真菌的计数，细菌计数板用于细菌的数量测定等，D错误。
4.（2023·山东高考12题）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
解析：C ①沸盐水冷却后再倒入坛中，是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响，A错误；②盐水需要浸没全部菜料，造成无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量，腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。
5.（2023·河北高考18题，改编）乳酸链球菌素（Nisin）是乳酸链球菌分泌的一种抗菌肽。研究者对Nisin发酵生产过程相关指标进行了检测，结果如图。下列叙述不正确的是（ ）
A.适度提高乳酸链球菌接种量可缩短Nisin发酵生产周期
B.发酵的中后期适量补加蔗糖溶液可促进菌体生长
C.向发酵罐内适时适量添加碱溶液可提高Nisin产量
D.发酵结束后主要通过收获并破碎菌体以分离获得Nisin产品
解析：D 适量提高乳酸链球菌的接种量，可以使菌体数量增加较快，进而使Nisin浓度更快提高，因此可以缩短发酵生产周期，在较短时间收获产品，A正确；蔗糖是乳酸链球菌的营养物质，随着发酵的进行，发酵液中蔗糖含量逐渐降低，因此中后期补加一定量的蔗糖溶液利于菌体生长，B正确；乳酸菌生长过程中产生的乳酸会使发酵罐内pH下降，因此在发酵过程中向发酵罐内适时适量添加碱液，可以创造适于Nisin生产的pH条件，C正确；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获得产品。如果产品是分泌到发酵液中的，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施从发酵液中获得产品。Nisin为乳酸链球菌的分泌产物，主要存在于发酵液，D错误。
5 / 5第2课时 微生物的选择培养和计数
导学 聚焦 1.说明选择培养基的概念和如何设计培养基来分离分解尿素的细菌；基于稀释涂布平板法和显微镜计数法，运用归纳与概括的科学方法，概述测定微生物数量的常用方法。 2.基于微生物的选择培养和数量测定原理， 设计实验分离土壤中的尿素分解菌，并对实验结果进行分析与评价
知识点（一） 选择培养基及微生物的选择培养
1.选择培养基
（1）自然界中目的菌株的筛选
①依据：根据目的菌株对 生存环境 的要求，到相应环境中去寻找。
②实例：PCR技术中用到的耐高温的DNA聚合酶就是从热泉中筛选出来的水生栖热菌中提取出来的。
（2）实验室中目的菌株的筛选
①原理：人为提供有利于 目的菌 生长的条件（包括营养、温度、pH等），同时 抑制或阻止 其他微生物的生长。
②选择培养基：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。
小提醒：有些微生物可以利用其他微生物的代谢物生长繁殖，因此，能够在选择培养基上生长的不一定都是目的菌株。
2.微生物的选择培养（稀释涂布平板法）
（1）系列稀释操作
①编号为1×102～1×107的试管中分别盛有9 mL 无菌水 。
②将 10 g土样加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。
③取1 mL上清液加入盛有9 mL无菌水的试管中，依次等比稀释。
（2）涂布平板操作
（3）培养分离：待 涂布的菌液被培养基吸收 后，将平板倒置，放入30～37 ℃的恒温培养箱中培养1～2 d。在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的 单菌落 。
3.判断下列有关表述的正误
（1）选择培养基能使特定种类的微生物生长。（ √ ）
（2）微生物常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。（ √ ）
（3）能分解尿素的细菌之所以能分解尿素，是因为其能产生脲酶。（ √ ）
（4）稀释涂布平板法既能分离微生物，也能对活菌进行计数。（ √ ）
探讨 分析稀释涂布平板法的原理和操作，提高操作能力
菌落总数可作为判定食品被污染程度的标志，也可以用于观察细菌在食品中繁殖的动态，以便对送检样品进行卫生学评估提供证据。如图是某样品培养简化流程图，请分析回答下列问题：
（1）对样品悬液进行梯度稀释的方法是 。
提示：取1 mL样品上清液加入盛有9 mL无菌水的试管中，依次等比稀释。
（2）涂布器一般是在酒精中浸泡，然后放在酒精灯火焰上灼烧灭菌，该操作的目的是 。
提示：杀死涂布器上的杂菌，防止杂菌污染。
（3）下图是涂布平板操作的示意图，用字母和箭头表示涂布平板操作的正确步骤是 。
提示：a→b→c→d。
（4）经培养后发现培养基上出现多种菌落，可能的原因有哪些？
提示：出现杂菌污染的可能原因有：培养基制备过程中被杂菌污染；接种过程中，无菌操作不符合要求；系列稀释时，无菌操作不符合要求等。
1.平板划线法和稀释涂布平板法的比较
项目 平板划线法 稀释涂布平板法
图示
过程 用接种环在固体培养基表面连续划线，将聚集的菌种逐步分散到培养基的表面 将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将稀释后的菌液用涂布器均匀地涂布到固体培养基的表面，进行培养
优点 可以观察菌落特征，对混合菌进行分离 可以计数，可以观察菌落特征
缺点 不能计数 吸收量较少，较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延
相同点 都使用固体培养基，若没有特殊要求，两种方法都可以用来分离微生物
2.单菌落的获得
（1）利用平板划线法接种时，单菌落从最后划线的区域挑取。
（2）利用稀释涂布平板法接种时，只有合适的稀释度才能得到单菌落。
1.下列关于稀释涂布平板法相关操作的叙述，错误的是（ ）
A.将涂布器末端浸在盛有体积分数为70％酒精的烧杯中消毒
B.涂布前取0.1 mL的菌液滴加到培养基表面
C.将蘸有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，燃尽即可进行涂布
D.用涂布器将菌液涂布在培养基表面时可转动培养皿使涂布均匀
解析：C 进行涂布平板操作前，要对涂布器进行灭菌，一般的做法是先将涂布器浸在盛有体积分数为70％酒精的烧杯中，然后将蘸有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，A正确；将蘸有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃尽后冷却再进行涂布，C错误。
2.下面是纯化微生物时采用的两种接种方法接种后培养的效果图，相关叙述正确的是（ ）
A.图甲三个平板中所用培养液的稀释倍数相同
B.图甲、乙均适合分离微生物，但乙不适合对微生物进行计数
C.图甲、图乙所用的接种工具分别是接种环和涂布器
D.图乙每次划线应从同一起点开始以便使聚集的菌种逐步稀释获得单菌落
解析：B 根据图甲中三个平板的菌落密度可知，三个平板中所用培养液的稀释倍数不相同，A错误；甲、乙中若均为选择培养基，均可用于分离微生物，图乙是平板划线法接种后的结果，不适合对微生物进行计数，B正确；稀释涂布平板法接种使用涂布器，平板划线法接种使用接种环，C错误；图乙每次划线应从上一次划线的末端开始，以便使聚集的菌种逐步稀释获得单菌落，D错误。
知识点（二） 微生物的数量测定
1.微生物数量测定的两种基本方法
2.判断下列有关表述的正误
（1）在同一稀释度下，至少要涂布3个平板。（ √ ）
（2）当菌落数目稳定时，选取菌落数为30～300的平板进行计数。（ √ ）
（3）统计菌落数目时，统计的菌落数就是活菌的实际数目。（ × ）
提示：由于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，所以统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。
（4）利用稀释涂布平板法和平板划线法均可实现细菌的分离和计数。（ × ）
提示：平板划线法不能用于细菌的计数。
探讨 微生物的计数分析
甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果。
（1）甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230，该同学的统计结果是否真实可靠？为什么？
提示：不真实。为增加实验的说服力与准确性，应设置重复实验，在同一稀释度下至少涂布3个平板，统计结果后计算平均值。
（2）乙同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学将21舍去，然后取平均值。该同学对实验结果的处理是否合理？为什么？
提示：不合理。微生物计数时，如果实验中出现重复实验的结果差别很大的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出差异的原因，而不能简单地将结果舍弃后进行计数。
（3）某同学在三种稀释度下吸取0.1 mL的菌液涂布平板，统计菌落数，得到了以下的数据，试计算1 g样品的活菌数。
平板 稀释度 平板1 平板2 平板3
104 320 360 356
105 212 234 287
106 21 23 18
提示：105的稀释度下取0.1 mL涂布的三个平板上的菌落数都在30～300范围内，计算其平均值为（212＋234＋287）/3≈244。进一步可以换算出1 g样品中活菌数为（244÷0.1）×105＝2.44×108。
对比分析微生物计数的两种方法
间接计数法（稀释涂布平板法） 直接计数法（显微镜计数法）
原理 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，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 利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定体积的样品中微生物的数量
间接计数法（稀释涂布平板法） 直接计数法（显微镜计数法）
公式 每克样品中的菌落数＝×M C：某稀释度下平板上生长的平均菌落数； V：涂布平板时所用的稀释液的体积（mL）； M：稀释倍数 每毫升原液所含细菌数：每小格内平均细菌数×400×104×稀释倍数
缺点 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 不能区分细胞死活
结果 比实际值偏小 比实际值偏大
1.某同学将1 mL土壤样液稀释100倍，在3个平板上用稀释涂布平板法分别接入0.1 mL稀释液，经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为56、57和58。下列叙述错误的是（ ）
A.可得出土壤样液中活菌大约为5.7×107个/L
B.此方法统计的菌落数往往比实际的活菌数目低
C.一般选择菌落数为30～300的平板进行计数
D.显微镜直接计数法统计的是稀释液中的活菌数
解析：D 将1 mL样品稀释100倍，在3个平板上分别接入0.1 mL稀释液，经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为56、57和58，据此可得出每升样品中的活菌数为（56＋57＋58）÷3÷0.1×1 000×100＝5.7×107，A正确；由于两个或多个细胞连在一起时，在平板上观察到的只是一个菌落，所以统计的菌落数往往比实际的活菌数目低，B正确；为保证结果准确，一般选择菌落数为30～300的平板进行计数，C正确；显微镜直接计数法统计的是稀释液中所有菌体的数目，包括活菌和死菌，D错误。
2.在微生物培养过程中，由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。平板划线法和稀释涂布平板法是常用的获取纯培养物的方法。下列说法正确的是（ ）
A.两种纯化方法的核心都是要防止杂菌污染，保证培养物的纯度
B.用稀释涂布平板法进行微生物的计数时，所得数据往往比实际数据偏大
C.通常对接种室用紫外线照射30 min后，再适量喷洒苯酚等消毒液来增强消毒效果
D.接种环在划线前后都需要灼烧，涂布器在接种前也需要灼烧，两种处理方法相同
解析：A 获得纯培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，因此两种纯化方法的核心都是要防止杂菌污染，保证培养物的纯度，A正确；因为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，因此用稀释涂布平板法进行微生物的计数时，所得数据往往比实际数据偏小，B错误；通常对接种室用紫外线照射30 min，照射前可适量喷洒苯酚等消毒液来增强消毒效果，C错误；接种环可用灼烧灭菌，涂布器要蘸少量酒精在火焰上引燃进行灭菌，D错误。
易错提醒
用稀释涂布平板法计数微生物的方法
（1）稀释涂布平板操作要求：按照平行重复原则，同一稀释度下的菌液应涂布3个或3个以上的平板。
（2）计数的时机：当各平板上菌落数目稳定时进行计数。
（3）选择可用于计数的平板：选择菌落数在30～300的平板（相同稀释度的平板均符合该特点）进行计数，然后取平均值。
知识点（三） 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1.实验设计
（1）土壤取样
①土壤要求：酸碱度接近中性且潮湿。
②取样部位：距地表约 3～8 cm 的土壤层。
（2）样品的稀释
测定土壤中细菌的数量，一般选用 1×104、1×105和1×106 倍稀释的稀释液进行平板培养，当第一次做这个实验时可以将稀释的范围放 宽 一点。
（3）微生物的培养与观察
①培养：根据不同微生物的需要，控制适宜的培养 温度 和培养时间。细菌一般在 30～37 ℃的温度下培养 1～2 d。
②观察：每隔24 h统计一次菌落数目，选取 菌落数目稳定时 的记录作为结果。记录菌落的特征：包括菌落的 形状、大小和颜色 等。
2.操作提示
（1）无菌操作
①取土样的用具在使用前都需要 灭菌 。
②实验操作均应在 火焰旁 进行。
（2）做好标记：本实验使用的平板和试管较多，为避免混淆，最好在使用前做好标记。例如，在标记培养皿时应该注明组别、培养日期和平板上培养样品的 稀释度 等。
（3）制定计划：对于耗时较长的生物实验，需要事先规划时间，以便提高实验效率，在操作时有条不紊。
3.判断下列有关表述的正误
（1）从土壤中取样时，土层越浅越好。（ × ）
提示：从土壤中取样时，一般取表层土。
（2）来自土壤的微生物稀释倍数越大越好。（ × ）
提示：不同微生物的稀释倍数不同。
（3）菌落特征是鉴别菌种的重要依据。（ √ ）
探讨 分析土壤中分解尿素的细菌的分离计数与鉴定
1.筛选分解尿素的细菌的选择培养基的配方如表所示：
组分 含量
KH2PO4 1.4 g
Na2HPO4 2.1 g
MgSO4·7H2O 0.2 g
葡萄糖 10.0 g
尿素 1.0 g
琼脂 15.0 g
H2O 定容至1 000 mL
（1）分离分解尿素的细菌的选择培养基是如何进行选择的？
提示：该选择培养基的配方中，尿素是培养基中的唯一氮源，因此，只有能够利用尿素的微生物才能够生长。
（2）为什么只有能分解尿素的微生物才能在该培养基上生长？
提示：分解尿素的微生物能合成脲酶，而脲酶可催化尿素分解产生NH3，NH3可作为微生物生长的氮源。
2.酚红指示剂是一种常用的酸碱指示剂，在pH为6.6～8.0时显示橙色，pH低于6.6时呈现黄色，pH高于8.4时呈现红色。分解尿素的细菌能产生脲酶，脲酶将尿素分解成了氨，培养基pH升高，可使酚红指示剂变红。
（1）实验中在以尿素为唯一氮源的选择培养基上生长的菌落 （填“是”“不是”或“不一定是”）分解尿素的细菌，原因是 。
提示：不一定是 固氮细菌利用氮气为氮源，也能在以尿素为唯一氮源的培养基上生长
（2）结合所给资料，说出如何对分离的菌种进行鉴定？
提示：在以尿素为唯一氮源的选择培养基中加入酚红指示剂。
“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验结果分析
1.如图是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程，下列叙述错误的是（ ）
A.能产生脲酶的细菌可以分解利用尿素
B.图中逐级稀释的程度会直接影响细菌培养基上的菌落数量
C.培养基中可添加KH2PO4、Na2HPO4以提供无机盐和作为缓冲剂
D.培养基①应以尿素为唯一氮源，培养基②的作用是纯培养产脲酶的细菌
解析：D 酶具有专一性，能产生脲酶的细菌可以分解利用尿素，A正确；稀释度越低，细菌培养基上菌落数越多，稀释度越高，细菌培养基上菌落数越少，因此逐级稀释的程度会直接影响细菌培养基上的菌落数量，B正确；细菌的生长繁殖需要无机盐作为营养物质，培养基中添加的KH2PO4、Na2HPO4可提供无机盐，同时也可以作为缓冲剂，C正确；培养基①为选择培养基，以尿素作为唯一氮源，培养基②为鉴别培养基，通过加入酚红指示剂，观察菌落周围指示剂是否变红，不是用于纯培养产脲酶的细菌，D错误。
2.（2024·江苏连云港高二期末）在做“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”的实验时，甲同学从对应稀释倍数为106的培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只筛选出大约50个菌落。下列有关叙述错误的是（ ）
A.甲同学出现这种结果的原因可能是土样不同，也可能是操作过程出了问题
B.将甲同学配制的培养基在不加土样的情况下进行培养作为空白对照，可以证明培养基是否受到污染
C.让其他同学用与甲同学一样的土壤进行实验，如果结果与甲同学一致，则可以证明甲同学无误
D.B、C选项的实验思路都遵循了实验的对照原则
解析：D B选项的实验思路遵循了实验的对照原则，C选项的实验思路遵循了实验的重复原则，D错误。
（1）选择培养基是指 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 。
（2）稀释涂布平板法用于计数的原理是 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 。
（3）稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少的原因是 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 。
1.（2024·江苏南通高二月考）某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3供植物吸收和利用。以下说法错误的是（ ）
A.土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶
B.能分解尿素的细菌也能以尿素的分解产物CO2作为碳源
C.为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时应选择尿素作为唯一氮源
D.筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4的作用是提供无机盐和维持pH
解析：B 能分解尿素的细菌是一种分解者，属于异养型生物，不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，B错误。
2.平板划线法和稀释涂布平板法是接种微生物的两种常用方法，下列叙述正确的是（ ）
A.采用稀释涂布平板法获得的菌落数往往多于实际的活菌数
B.平板划线法是将不同稀释度的菌液通过接种环连续划在固体培养基表面
C.稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基中进行培养
D.与平板划线法相比，稀释涂布平板法形成单菌落的效果更好
解析：D 由于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，所以利用稀释涂布平板法获得的菌落数往往少于实际的活菌数，A错误；平板划线法不需要稀释菌液，是将菌液通过接种环连续划在固体培养基表面，B错误；稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液涂布到固体培养基中进行培养，C错误。
3.如图是研究人员从红棕壤中筛选高效分解尿素的细菌的过程示意图。下列有关叙述错误的是（ ）
A.在配制步骤②③的培养基时，应先调pH后湿热灭菌
B.步骤③纯化分解尿素的细菌的原理是将聚集的细菌分散，以获得单菌落
C.步骤③采用稀释涂布平板法接种，并需向牛肉膏蛋白胨培养基中加入尿素
D.步骤④挑取③中不同种的菌落分别接种，比较不同种细菌分解尿素的能力
解析：C 步骤③筛选分解尿素的细菌的培养基中，应以尿素为唯一氮源，不能含有其他氮源，不能加入牛肉膏蛋白胨，C错误。
4.（2024·辽宁丹东模拟）下图所示为分离某种以尿素为氮源的细菌实验过程，下列叙述错误的是（ ）
A.土样从有哺乳动物尿液的地方取，获得目的菌种的概率很高
B.为验证尿素固体培养基具有选择作用，可用牛肉膏蛋白胨固体培养基做对照
C.将实验组和对照组37 ℃恒温培养24～48 h时，需将平板倒置
D.在尿素固体培养基上生长的细菌都是以尿素为氮源的细菌
解析：D 在含哺乳动物尿液的土壤中有较多含脲酶的细菌，因此土样从有哺乳动物尿液的地方取，获得目的菌种的概率很高，A正确；取不同稀释倍数的土壤稀释液各0.1 mL，分别涂布于牛肉膏蛋白胨固体培养基、尿素固体培养基上，其中牛肉膏蛋白胨固体培养基是对照，B正确；在尿素固体培养基上生长的细菌大多数是以尿素为氮源的细菌，可能还有一些可以利用空气中氮的微生物等，D错误。
知识点一 选择培养基及微生物的选择培养
1.某些土壤细菌可将尿素[CO（NH2）2]分解为CO2和NH3供植物吸收和利用，但分解物CO2不能为该菌提供营养。下列关于配制分离这一菌种的选择培养基的成分符合要求的是（ ）
A.仅尿素 B.尿素＋葡萄糖
C.仅葡萄糖 D.牛肉膏＋蛋白胨
解析：B 根据题意可知，该土壤细菌是异养型微生物，要配制分离这一菌种的选择培养基需要含碳有机物作为碳源，尿素作为唯一氮源，B符合要求。
2.研究人员利用无机盐、琼脂和石油配制培养基，欲培养出石油降解菌，以修复被石油污染的土壤。下列相关叙述中，错误的是（ ）
A.这种培养基是一种选择培养基
B.这种培养基的唯一碳源是石油
C.能在该培养基上生长的微生物可能是石油降解菌
D.石油降解菌在未被石油污染的土壤中含量较高
解析：D 分离获得能降解石油的菌株的关键是用以石油作为唯一碳源的选择培养基进行培养，A、B正确；由于该培养基以石油作为唯一碳源，能在该培养基上生长的微生物可能是石油降解菌，有些以空气中二氧化碳为碳源的微生物也能在该培养基上生存，C正确；石油降解菌在被石油污染的土壤中含量较高，D错误。
3.利用稀释涂布平板法纯化的大肠杆菌，经培养后发现培养基上出现了多种菌落，不可能的原因是（ ）
A.培养基制备过程中被杂菌污染
B.接种过程中，无菌操作不符合要求
C.系列稀释时，无菌操作不符合要求
D.使用涂布器时涂布不均匀
解析：D 出现杂菌污染的原因可能有培养基制备过程中被杂菌污染；接种过程中，无菌操作不符合要求；系列稀释时，无菌操作不符合要求等；使用涂布器时涂布不均匀会导致菌落分布比较集中，会导致培养基上出现的菌落数目减少，不会出现多种菌落。
4.微生物的接种方法最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，下列关于两者区别的说法，正确的是（ ）
类别 平板划线法 稀释涂布平板法
① 需要接种环（灼烧灭菌） 需要涂布器（酒精消毒）
② 无须对菌液进行梯度稀释 对菌液进行系列梯度稀释
③ 能纯化微生物，不可计数 既能纯化微生物，又能计数
④ 最后的划线区域一定出现单菌落 稀释倍数足够大的菌液，涂布的平板才会出现单菌落
A.②④ B.③④
C.①④ D.②③
解析：D 稀释涂布平板法用到的涂布器进行酒精浸泡消毒后要在涂布平板前进行灼烧灭菌，①错误；平板划线法不需要对菌液进行梯度稀释，稀释涂布平板法需要对菌液进行系列梯度稀释，②正确；平板划线法不能计算出菌液中的活菌数，稀释涂布平板法可计算菌液中的活菌数，二者都可纯化微生物，③正确；如果划线操作不规范，平板划线的最后划线区域不一定会出现单菌落，④错误。
知识点二 微生物的数量测定
5.（2024·江苏泰州期末）研究小组利用稀释涂布平板法来估测大肠杆菌的数量，每一个浓度涂布四个平板。下列关于操作步骤的叙述，正确的是（ ）
A.因为实验前后形成对照，因此本实验不必设置空白对照组
B.涂布前将蘸有少量酒精的涂布器引燃，待涂布器冷却后再涂布
C.为避免混淆，应在培养皿的皿盖上做标记，并将培养皿倒置培养
D.用此法估测的数值往往偏小，故应以菌落数最多平板计数为准
解析：B 需要一个空白的培养基作对照，以判断培养基是否被杂菌污染，A错误；涂布器灭菌时，将蘸有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃尽后，冷却8～10 s再涂布，B正确；用记号笔标记培养皿时，应标记在皿底，C错误；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，因此统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，菌落密度过大会影响结果的准确性，D错误。
6.（2024·辽宁朝阳高二质检）养殖池中存在的有毒物质主要是氨及亚硝酸，这两种物质可由硝化细菌吸收利用。在“养殖池底泥中硝化细菌的分离和计数”实验中，下列说法正确的是（ ）
A.需要配制添加一定浓度铵盐的牛肉膏蛋白胨培养基，以筛选硝化细菌
B.应对采集底泥使用的工具进行灭菌，全部接种过程均需在酒精灯火焰旁进行
C.采用平板划线法进行分离和计数时，还需与未接种的空白培养基同时培养
D.若空白对照组上长出了菌落，需要在实验组数据的基础上减去空白对照组的菌落数
解析：B 要分离硝化细菌，应该用以铵盐为唯一氮源的培养基，培养基中不能加入牛肉膏蛋白胨，A错误；平板划线法不能用于菌落计数，C错误；若空白对照组上长出了菌落，则说明培养基被污染了，实验数据无效，需重新实验，D错误。
7.在筛选纤维素分解菌的培养基中加入刚果红染料，研究者观察到几个有透明圈的菌落。据图分析正确的是（ ）
A.透明圈内的刚果红染料已被分解
B.菌落②中的菌株降解纤维素能力最强
C.图中菌落可能是细菌也可能是真菌
D.图中培养基可用牛肉膏、蛋白胨配制
解析：C 根据分析可知，透明圈不显红色的原因是其中的纤维素已被分解，A错误；菌落①形成的透明圈直径与菌落直径之比最大，说明菌落①降解纤维素能力最强，B错误；根据题干信息不能判断图中菌落的微生物类型，可能是细菌也可能是真菌，C正确；图中培养基应以纤维素为唯一碳源，不可用牛肉膏、蛋白胨配制，D错误。
8.（2024·重庆八中月考）某兴趣小组在校园土壤中取样，进行“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验。小明从稀释倍数为106的培养基中筛选出约120个菌落，而其他同学只筛选出约40个菌落。下列有关叙述错误的是（ ）
A.小明出现这种结果的可能原因是和其他同学取样的土壤不同
B.要证明培养基是否受到污染，可将小明配制的培养基不加土样进行培养
C.当稀释倍数太小时，可能由于菌落重叠而导致计数结果偏小
D.在牛肉膏蛋白胨培养基中加入酚红指示剂可初步鉴定尿素分解菌
解析：D 小明筛选出的菌落数明显比其他同学多，出现这种结果的可能原因是和其他同学取样的土壤不同，也有可能是培养基混入其他氮源或培养基被污染，A正确；要证明培养基是否受到污染，可将小明配制的培养基不加土样进行培养，即进行空白对照，B正确；当稀释倍数太小时，可能会出现菌落重叠而导致计数结果偏小，C正确；在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，可初步鉴定尿素分解菌，D错误。
9.（多选）（2024·江苏徐州高二检测）丙草胺是一种广泛应用的除草剂，能抑制土壤细菌、放线菌和真菌的生长。某研究小组从某地土壤中分离获得能有效降解丙草胺的细菌菌株，并对其计数（如下图所示），以期为修复污染土壤提供微生物资源。下列有关叙述错误的是（ ）
A.提供适宜的温度，将培养基的pH调至酸性，有利于降解菌的生长繁殖
B.利用该方法计数的结果往往比显微镜直接计数法大
C.配制以丙草胺为唯一氮源的选择培养基进行培养，可以提高降解菌的浓度
D.5号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为1.7×109个
解析：AB 培养细菌时，应该将培养基的pH调至中性或弱碱性，A错误；该计数方法为稀释涂布平板法，由于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，故计数结果比显微镜直接计数法小，B错误；若以丙草胺作为唯一氮源，则只有具有降解丙草胺能力的降解菌能够存活，故可以提高降解菌的浓度，C正确；根据5号试管的数据可知，每克土壤中菌株数为（168＋175＋167）÷3×105×100＝1.7×109个，D正确。
10.（多选）（2024·江苏南通期中）野生型大肠杆菌菌株能在基本培养基上生长，氨基酸营养缺陷型菌株由于发生基因突变而无法合成某种氨基酸只能在完全培养基上生长，如图为纯化某氨基酸营养缺陷型突变株的部分流程图，数字代表培养基，ABC表示操作步骤。下列有关说法错误的是（ ）
A.①②为完全培养基，③④为基本培养基
B.A操作的目的是提高突变菌株的浓度
C.B操作可用涂布器蘸取菌液均匀地涂布在②表面
D.经C过程影印及培养后，可从④培养基中挑取D菌落进行纯培养
解析：AC 完全培养基上无法合成氨基酸的也可以生长，野生型的能在基本培养基培养，①②④为完全培养基，③为基本培养基，A错误；紫外线可以提高突变的频率，A操作的目的是提高突变菌株的浓度，扩大培养，B正确；B操作是将菌液滴加到培养基表面，再用涂布器将菌液均匀地涂布在②表面，C错误；从图中可看出，D在基本培养基中无法生长，在完全培养基中可生长，说明D是氨基酸缺陷型菌落；故经C过程影印及培养后，可从④培养基中挑取D菌落进行纯培养，D正确。
11.（2024·山东济南高二期末）某种在田间广泛使用的除草剂（含氮有机化合物）在土壤中不易降解，长期使用会污染土壤。为修复被该除草剂污染的土壤，可按下面程序选育能有效降解该除草剂的细菌（已知该除草剂在水中溶解度一定，该除草剂的培养基不透明，培养皿中会残留少量无菌空气）。回答下列问题：
（1）制备土壤浸出液时，为避免菌体浓度过高，需将浸出液进行稀释处理。
（2）要从长期使用该除草剂的土壤中分离目的菌，从物理性质、营养成分的角度要求上述培养基具备的特点是以除草剂为唯一氮源的固体培养基。若需要调节培养基pH，应在灭菌前（填“前”或“后”）进行。对培养基进行灭菌，常采用湿热灭菌法。
（3）图中形成的菌落中，无透明带菌落利用的氮源可能是N2，有透明带菌落利用的氮源主要是该除草剂，据此可筛选出目的菌。
（4）若对活菌进行计数，常用的接种方法为稀释涂布平板法。为了测定微生物的数量，一位同学在4个平板培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液 0.1 mL，培养后菌落数目分别为155、160、176、149，则每毫升原土壤样液中上述微生物数量为1.6×109个。
解析：（3）根据题中信息“该除草剂的培养基不透明”，则可知无透明带菌落利用的氮源并不是除草剂，而是空气中的N2，有透明带菌落利用的氮源为该除草剂。（4）接种微生物常用平板划线法和稀释涂布平板法，其中稀释涂布平板法还可用于对微生物进行计数。在4个平板培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液0.1 mL，培养后菌落数目分别为155、160、176、149，则每毫升原土壤样液中上述微生物数量为（155＋160＋176＋149）÷4÷0.1×106＝1.6× 109（个）。
14 / 14第1节 传统发酵技术的应用
导学 聚焦 1.基于酿酒的实例分析，归纳发酵的概念，运用结构与功能观，阐明发酵菌种的结构特点和代谢特点。 2.运用发酵原理，设计并完成利用天然菌种制作泡菜、果酒和果醋的实验探究，并对实验结果进行分析与评价。 3.分析泡菜制作过程中亚硝酸盐含量变化，关注食品安全和人体健康
知识点（一） 发酵与传统发酵技术
1.发酵
2.传统发酵技术
小提醒：工业发酵一般用人工选育的优良菌种进行大规模的液体发酵。
3.判断下列有关表述的正误
（1）发酵是指人们利用微生物，在缺氧的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物。（ × ）
提示：发酵是指人们利用微生物，在适宜条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物。
（2）毛霉主要通过产生蛋白酶分解蛋白质参与腐乳发酵。（ √ ）
（3）腐乳制作利用了毛霉等真菌的有氧呼吸。（ √ ）
探讨 分析腐乳制作，构建传统发酵技术概念
如图是腐乳制作中正在发酵的豆腐坯，结合教材有关内容，回答有关问题：
（1）制作腐乳利用了哪些微生物？这些微生物来自哪里？
提示：制作腐乳利用了空气中存在的酵母、曲霉和毛霉等微生物，其中起主要作用的是毛霉。
（2）你知道豆腐上的毛是怎么形成的吗？
提示：空气中的毛霉孢子在豆腐上生长形成的。
（3）每年进行同样的操作，但是每年制作的腐乳的口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，你知道这是为什么吗？
提示：发酵的生产条件不易控制，容易受杂菌污染。
1.传统发酵产品的影响因素
（1）微生物种类：不同的微生物所含的酶不同，催化的代谢过程不同。
（2）原料的差异：附着的微生物种类不同；为微生物提供的营养物质不同。
（3）发酵条件：温度、湿度、氧气含量等因素影响微生物的代谢过程。
2.传统发酵技术的优点和缺点
传统发酵技术的优点有操作简单，便于家庭式或作坊式生产，它是文化的传承等；缺点有生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低，产物不单一等。
1.（2024·山东淄博高二检测）下列关于发酵的说法，不正确的是（ ）
A.人们了解发酵的本质是从巴斯德开始的
B.利用前一次发酵保存下来的面团进行发面，属于传统发酵技术
C.不同的微生物发酵会产生不同的产物
D.传统发酵以液体发酵为主
解析：D 传统发酵常常是固体发酵或者半固体发酵，D错误。
2.下列关于腐乳制作原理的叙述，错误的是（ ）
A.腐乳制作实质就是利用发酵技术，将大分子有机物分解为小分子有机物的过程
B.腐乳制作中，起作用的微生物多为异养型真菌
C.传统发酵利用的是天然存在的菌种，所生产食品安全性更高
D.家庭自制腐乳时，一般不需单独接种菌种
解析：C 传统发酵利用的是天然存在的菌种，没有经过严格灭菌，所生产食品安全性较低，C错误。
知识点（二） 尝试制作传统发酵食品——泡菜
1.与泡菜制作有关的菌种——乳酸菌
2.泡菜的制作过程
3.判断下列有关表述的正误
（1）制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的。（ √ ）
（2）制备泡菜时，盐水煮沸后可以立即使用。（ × ）
提示：制备泡菜时，盐水煮沸后应冷却后再用。
（3）泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件。（ × ）
提示：泡菜的制作应始终保持无氧环境。
（4）泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生，腌制方法、时间长短和温度高低等条件都对亚硝酸盐的含量有影响。（ √ ）
探讨 分析泡菜的制作，提高学以致用能力
家庭泡菜的制作方法：新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入彻底清洁并用白酒擦拭过的泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封后置于阴凉处，最适环境温度为28～30 ℃。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”。在实验室或工厂化生产泡菜时，还要跟踪检测泡菜腌制过程中产生的亚硝酸盐含量。
（1）配制盐水时以下物质或操作的作用或目的：
①盐的作用： 调味、抑制微生物生长 ，盐含量过低会造成细菌污染。
②盐水煮沸的目的： 杀菌（杀灭水中的微生物及除去水中氧气） 。
③冷却的目的： 为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动 。
（2）向泡菜坛加入“陈泡菜水”的作用是什么？
提示：提供乳酸菌菌种。
（3）若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是什么？
提示：泡菜盐水浓度过高，乳酸菌会通过渗透作用失水，乳酸菌生长被抑制，制作的泡菜会“咸而不酸”。
（4）乳酸菌是厌氧细菌，发酵时需控制严格的无氧环境。尝试说出泡菜制作过程中制造无氧环境的措施。
提示：①选择气密性好的泡菜坛。②盐水煮沸后冷却待用。③装坛时压实，盐水没过全部菜料。④盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水；发酵期间不宜开盖，并在发酵过程中注意经常向水槽中补水。
（5）在用质量分数为5％的盐水制作泡菜时，在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果如图。据图分析，从亚硝酸盐含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？
提示：10天后食用比较合适。因为此时亚硝酸盐含量低。
泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
注意：亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的。
1.（2024·山东济南期末）清代袁枚在《随园食单》中，详尽记载了泡菜的制作工艺：“冬菜黄芽菜，泥头七日便熟。‘泥头’就是用泥密封容器口，然欲久放非盐不可，淡则味鲜，咸则味恶。常腌一大坛三伏时开之……香美异常，色白如玉。”以下有关说法错误的是（ ）
A.泡菜制作过程中起主要作用的微生物是乳酸菌，“泥头”的目的是为该菌提供无氧环境
B.为了确保“淡则味鲜”，盐水浓度不宜过高，可以配制质量分数为3％的盐水用于发酵
C.“咸则味恶”的原因，可能是由于溶液浓度过高使乳酸菌失水死亡，从而影响发酵效果
D.若腌制时间少于“七日”，可能导致泡菜中亚硝酸盐含量高，影响泡菜品质
解析：B 泡菜制作过程中起主要作用的微生物是乳酸菌，乳酸菌是厌氧菌，发酵时需要营造无氧环境，因此“泥头”的目的是为该菌提供无氧环境，A正确；泡菜发酵时盐水的质量分数应是5％～20％，B错误；乳酸菌的生存需要适宜的渗透压等环境，“咸则味恶”的原因可能是由于溶液浓度过高，使乳酸菌失水死亡，从而导致发酵效果降低，C正确；亚硝酸盐的含量与发酵时间有关，若腌制时间少于“七日”，可能导致泡菜中亚硝酸盐含量高，影响泡菜品质，D正确。
2.泡菜是我国的传统食品之一，其制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害。某兴趣小组查阅资料得到如图曲线。下列相关叙述错误的是（ ）
A.乳酸菌发酵的产物是乳酸和亚硝酸盐
B.用水密封泡菜坛的目的是创造无氧环境
C.与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用
D.pH呈下降趋势的原因是乳酸菌发酵产物的积累
解析：A 乳酸菌发酵的产物是乳酸，A错误；乳酸菌是严格厌氧微生物，制作泡菜时用水密封泡菜坛，其目的是保持无氧的环境，B正确；从图中曲线可看出第8天后亚硝酸盐含量与之前相比含量降低，故与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用，C正确；在此过程中乳酸菌进行了乳酸发酵，产生的乳酸导致泡菜坛内pH下降，D正确。
拓展归纳
乳酸菌发酵过程中杂菌的控制方法
（1）泡菜坛的密闭性及灭菌。
（2）蔬菜的清洗可以防止杂菌繁殖。
（3）食盐的用量合适可以控制杂菌的繁殖。
（4）调味料也具有抑菌的作用。
（5）泡菜盐水的浸泡提供的无氧环境为乳酸菌的繁殖提供条件，同时又能抑制好氧菌繁殖。
知识点（三） 尝试制作传统发酵食品——果酒和果醋
1.菌种及发酵原理
果酒制作 果醋制作
菌种类型 酵母菌 醋酸菌
代谢特点 兼性厌氧型 需氧型
发酵温度 18～30 ℃ 30～35 ℃
果酒制作 果醋制作
发酵 原理 无氧条件下： C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量 （1）O2、糖源充足： C6H12O6＋2O22CH3COOH（乙酸）＋2H2O＋2CO2＋能量 （2）糖源不足： C2H5OH＋O2CH3COOH（乙酸）＋H2O＋能量
2.果酒和果醋的制作步骤
小提醒：由果酒制作果醋时，除了通入氧气外，还要提高温度。
3.判断下列有关表述的正误
（1）果酒和果醋的制作可用同一装置，但需不同的发酵条件。（ √ ）
（2）当氧气不充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸。（ × ）
提示：醋酸菌是需氧型微生物，乙酸发酵需要氧气。
（3）制作果醋的温度比制作果酒的温度高。（ √ ）
（4）在葡萄酒的制作过程中，采摘的葡萄应反复冲洗，且要先除枝梗再冲洗。（ × ）
提示：在葡萄酒的制作过程中，采摘的葡萄冲洗1～2次即可，且要先冲洗再除枝梗。
探讨 分析果酒、果醋制作，提高学以致用能力
如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，据图讨论：
（1）从酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸代谢产物的角度思考酒精发酵过程中“先来水”和“后来酒”的原因是什么？
提示：“先来水”的原因是酵母菌先进行有氧呼吸产生水。“后来酒”的原因是在无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。
（2）在果酒和果醋制作过程中，需要控制的条件有哪些不同？
提示：①温度不同。果酒制作和果醋制作所用微生物不同，果酒制作利用的是酵母菌，温度应控制在18～30 ℃；果醋制作利用的是醋酸菌，温度应控制在30～35 ℃。②气体条件不同。果酒制作时需先通气，后密封；果醋制作时需一直通气。
（3）在乙酸发酵阶段，酵母菌是否还会继续进行酒精发酵？
提示：不会。随着乙酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低，且乙酸发酵过程需氧，酵母菌无法进行酒精发酵。
1.果酒和果醋发酵改进装置及其分析
2.常见异常情况的原因与改进措施
异常情况 原因分析 改进措施
果酒发酵周期长，酒精含量少 ①温度不合适； ②酵母菌数量少 ①调节温度至18～30 ℃； ②减少原料冲洗次数或人工接种酵母菌
果酒变质 探究实验操作不规范导致杂菌污染 对榨汁机、发酵装置进行消毒或灭菌处理；若使用带盖子的瓶子发酵，每隔一段时间拧松瓶盖放气，不能完全打开
制作果酒时液面出现一层白膜 装置气密性差 提高装置气密性
异常情况 原因分析 改进措施
果酒制作过程中发酵瓶爆裂 ①发酵液过多； ②排气不畅 ①保证装置中发酵液不超过发酵瓶容积的2/3；②保证排气通畅或定时拧松瓶盖排气
果醋发酵周期长 ①温度不合适； ②氧气不足 ①调节温度至30～35 ℃；②保证充足的氧气供应
1.某同学制作果酒、果醋的步骤如下：①将发酵瓶等清洗干净后用酒精消毒；②清洗葡萄并榨汁装入发酵瓶；③将温度控制在18～30 ℃发酵12 d；④打开瓶盖，盖上一层纱布再发酵8 d。下列说法错误的是（ ）
A.①中应用无水乙醇消毒，且能杀死所有微生物
B.②葡萄需先用清水冲洗后再去枝梗，避免杂菌污染
C.③每隔一段时间拧松瓶盖一次，及时放气
D.④需要调高温度至30～35 ℃，该过程几乎不产生气体
解析：A ①过程将发酵瓶等清洗干净后用体积分数为70％的酒精消毒，防止污染，但不能杀死物体内外所有的微生物，A错误；材料处理时选用新鲜葡萄先用清水冲洗1～2次，再除去枝梗和腐烂的籽粒，避免杂菌污染，B正确；将温度控制在18～30 ℃进行果酒发酵，并需适时拧松瓶盖放气，C正确；果醋发酵菌种是醋酸菌，为好氧型细菌，发酵最适温度为30～35 ℃，④需要调高温度至30～35 ℃，该过程几乎不产生气体，D正确。
2.（2024·河北唐山高二期末）如图为果酒与果醋发酵的简易装置及兴趣小组设计的改进装置示意图，下列说法错误的是（ ）
A.用体积分数为70％的酒精对上述装置进行消毒后，再装入果汁
B.甲装置在酿酒过程中被杂菌污染的机会比其他两装置大
C.丙装置转为果醋发酵更容易，只需通过气阀2通气即可
D.与甲装置相比，乙装置中的气压更容易保持相对稳定
解析：C 题述实验中用体积分数为70％的酒精对上述装置进行消毒后，再装入果汁进行发酵，目的是避免杂菌污染，A正确；甲装置在酿酒过程中需要通过拧松瓶塞排气，而其他的两个装置不需要，因此甲装置被杂菌污染的机会比其他两装置大，B正确；丙装置转为果醋发酵时，需通过气阀1通气，且需提高发酵温度，C错误；因为乙装置中的碳酸钠溶液能够将酵母菌发酵产生的二氧化碳吸收掉，而甲装置中的二氧化碳需要专门排放，否则会爆裂，因此与甲装置相比，乙装置中的气压更容易保持相对稳定，D正确。
（1）发酵是指 人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程 。
（2）传统发酵技术是指 直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术 。
（3）传统发酵获得的发酵食品品质不一的主要原因是 发酵菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准 。
1.（2024·广东肇庆期中）关于果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵产物的制作，下列叙述正确的是（ ）
A.发酵所利用的微生物都属于原核生物
B.发酵过程都在无氧条件下进行
C.发酵过程都在同一温度下进行
D.发酵都是放热过程
解析：D 参与果酒制作的微生物是酵母菌，属于真核生物，A错误；参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌，因此果醋发酵需要有氧条件，B错误；不同的发酵产物需要的温度不同，如果醋发酵所需温度是30～35 ℃，而果酒发酵温度较低，C错误；发酵过程会进行细胞呼吸，细胞呼吸释放的能量多数以热能散失，故发酵都是放热过程，D正确。
2.用精心挑选的如皋白萝卜为原料，在陶罐内加入适量盐、糖等辅料精心腌制而成的“如皋萝卜条”，脆而不硬、咸中带甜。下列有关叙述正确的是（ ）
A.腌制一般要超过10天，前期亚硝酸盐含量较高
B.腌制前萝卜和陶罐均需清洗干净后进行高温灭菌
C.腌制萝卜条过程中有气泡产生是由于乳酸菌无氧呼吸产生了CO2
D.“如皋萝卜条”咸中带甜，是由于盐和糖被萝卜细胞主动吸收
解析：A 腌制时间过短，亚硝酸盐含量较高，一般在腌制5天后，亚硝酸盐含量开始下降，10天后亚硝酸盐含量较低，A正确；高温灭菌会杀死附着在萝卜上的乳酸菌，B错误；乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2，C错误；萝卜腌制后细胞已经死亡，盐和糖通过扩散作用进入萝卜细胞，D错误。
3.从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，乳酸菌与杂菌数量也发生变化，下列有关分析错误的是（ ）
A.泡菜制作初期就有乳酸菌的存在
B.密闭的发酵环境使乳酸菌在种间竞争中占据一定优势
C.在发酵过程中，乳酸含量逐渐增多，可以抑制其他微生物的生长
D.发酵过程中，杂菌数目的减少使乳酸菌与杂菌的种间竞争减弱，因此乳酸菌数量一直增多
解析：D 发酵过程中，乳酸含量不断增多，不仅可以抑制其他微生物的生长，也会影响乳酸菌的活性，因此乳酸菌数量不会一直增多，D错误。
4.（2024·江苏泰州模拟）某研究性学习小组进行果酒、果醋发酵实验。下列相关叙述错误的是（ ）
A.先供氧进行果酒发酵，然后隔绝空气进行果醋发酵
B.适当加大接种量可以提高发酵速率，抑制杂菌繁殖
C.发酵液中的醋酸菌通过无丝分裂增殖，繁殖速度快
D.果酒、果醋发酵过程中pH均有一定程度下降的现象
解析：C 缺少糖源时，醋酸菌会将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，所以需要先隔绝空气进行果酒发酵，然后供氧进行果醋发酵，A正确；适当加大接种量可以提高发酵速率，更快产生较多代谢物，从而抑制杂菌繁殖，B正确；发酵液中的醋酸菌属于原核生物，其通过二分裂的方式进行增殖，C错误；果酒制作过程中会产生二氧化碳，二氧化碳溶于水，使pH降低，果醋制作过程中产生乙酸，同时会使pH下降，D正确。
5.（2024·河南周口期末）米酒旧时称酒酿，其乙醇含量极少，口味香甜醇美，深受人们喜爱。其现代工艺流程如图所示，下列说法错误的是（ ）
A.蒸米过程有利于后续过程中根霉曲分解糯米中的有机物
B.蒸米之后可以不经淋冷过程直接加根霉曲
C.加酵母曲后应先通入一段时间无菌空气，再进行无氧发酵
D.发酵结束后要对发酵液进行灭菌，可延长米酒的保存期
解析：B 将米煮熟可以杀死米中绝大多数杂菌，有利于后续根霉曲的繁殖，促进其分解糯米中的有机物，A正确；蒸米之后直接加根霉曲，可能由于米本身温度太高，根霉曲会被高温杀死，所以需要冷淋，B错误；加酵母曲后应先通入一段时间无菌空气，促进酵母菌有氧呼吸，进行大量繁殖，再进行无氧发酵，C正确；发酵结束后保存米酒，米酒发酵过程中可能还保留部分杂菌，需要对发酵液进行灭菌，可延长米酒的保存期，D正确。
知识点一 发酵与传统发酵技术
1.下列关于发酵与传统发酵技术的叙述，正确的是（ ）
A.几千年前，人类就开始利用发酵技术，并且熟知发酵的本质
B.发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程
C.传统发酵技术一般直接利用培养获得的单一菌种进行发酵、制作食品
D.利用传统发酵技术制作的食品包括腐乳、酱油、醋、泡菜、果汁等
解析：B 几千年前，人类就开始利用发酵技术酿酒、酿醋等，但是并不知道发酵的本质，A错误；传统发酵技术一般直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品，C错误；利用传统发酵技术制作的食品包括腐乳、酱油、醋、泡菜等，不包括果汁，D错误。
2.（2021·湖北高考3题）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
解析：B 泡菜制作过程中，主要是乳酸菌将葡萄糖分解形成乳酸，A错误；做馒头或面包时，经常要用到酵母菌，酵母菌可以分解面粉中的葡萄糖，产生二氧化碳和酒精，二氧化碳是气体，遇热膨胀而形成小孔，使得馒头或面包暄软多孔，B正确；酵母菌在有氧条件下可以大量繁殖，在密封也就是无氧条件下产生酒精，C错误；酸奶制作过程中，后期低温处理时大部分乳酸杆菌已死亡，不会大量繁殖，D错误。
3.油炸臭豆腐是种风味小吃，制作时需要将豆腐浸入含有乳酸菌、芽孢杆菌等微生物的卤汁中发酵。下列相关叙述正确的是（ ）
A.乳酸菌发酵产生了乳酸和二氧化碳
B.卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌不存在种间竞争关系
C.腐乳的制作也是利用了乳酸菌和芽孢杆菌的发酵
D.微生物发酵产生了不同的代谢物使得臭豆腐具有特殊的味道
解析：D 乳酸菌是厌氧菌，能够进行无氧呼吸，发酵产生了乳酸，不会产生二氧化碳，A错误；乳酸菌和芽孢杆菌生活在同一环境下会竞争营养物质和空间等，因此二者存在种间竞争关系，B错误；参与豆腐发酵的微生物有酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，C错误；毛霉能够产生蛋白酶，将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，使得臭豆腐具有特殊的味道，D正确。
知识点二 尝试制作传统发酵食品
4.蓝莓酒和蓝莓醋被称为“液体黄金”“口服化妆品”等。如图是以新鲜蓝莓为原料制作蓝莓酒和蓝莓醋的过程简图。下列叙述错误的是（ ）
A.在制作蓝莓酒时，温度应该控制在18～30 ℃
B.若氧气、糖源充足，蓝莓汁可直接经过程③发酵为蓝莓醋
C.若处理不当，在酒精发酵旺盛时，醋酸菌可将糖分解为乙酸
D.在酸性条件下用重铬酸钾溶液检测，若果汁出现灰绿色说明有蓝莓酒产生
解析：C 参与果酒制作的微生物是酵母菌，其最适生长温度约为28 ℃，在制作蓝莓酒时，温度应该控制在18～30 ℃，A正确；过程③是乙酸发酵，所用的微生物是醋酸菌，醋酸菌在氧气、糖源都充足的条件下可直接将蓝莓汁发酵为蓝莓醋，B正确；酒精发酵为无氧环境，而醋酸菌是好氧细菌，即使发酵装置中含有醋酸菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸菌也不能将果汁中的糖分解为乙酸，C错误；利用重铬酸钾溶液在酸性条件下检测，若出现灰绿色，说明有酒精产生，D正确。
5.我国制作泡菜历史悠久。家庭制作泡菜时，主要选择的是芥菜。在发酵过程中，芥菜产生的亚硝酸盐在特定条件下会转变为致癌物——亚硝胺。泡菜虽美味，但不宜过量食用。下列叙述错误的是（ ）
A.在发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量均会先增加后减少再趋于稳定
B.在发酵初期有气泡产生，原因是微生物呼吸作用产生了CO2和坛中存在空气
C.制作过程中需要用食盐，其作用是析出芥菜中的水分并抑制微生物生长
D.原料应选用新鲜的芥菜，原因是新鲜的芥菜中亚硝酸盐的含量低
解析：A 在泡菜腌制过程中亚硝酸盐的含量会先增加后减少；乳酸菌的含量先增加，后由于营养物质缺乏、pH下降而减少；乳酸的含量会先上升后保持稳定，A错误；泡菜发酵初期活动强烈的是酵母菌和大肠杆菌，进行有氧呼吸产生CO2，故在发酵初期有气泡产生，原因是微生物呼吸作用产生了CO2和坛中存在空气，B正确；制作过程中需要用食盐，其作用是析出芥菜中的水分、调制风味并抑制微生物生长，C正确；制作泡菜时宜选用新鲜的蔬菜，原因是新鲜蔬菜中亚硝酸盐的含量低，D正确。
6.如图为酒精发酵和乙酸发酵的简易装置图。下列叙述错误的是（ ）
A.甲瓶中进行的是酒精发酵，乙瓶中进行的是乙酸发酵
B.酵母菌和醋酸菌的呼吸作用的主要场所都是线粒体
C.在发酵前，该装置要进行消毒或灭菌
D.可以用酸性条件下的重铬酸钾检测酒精的生成
解析：B 甲装置没有通气，进行的是酒精发酵，而乙装置通入无菌空气，进行的是乙酸发酵，A正确；醋酸菌是原核生物，没有线粒体，B错误；在发酵前，该装置要进行消毒或灭菌，防止其他微生物对发酵的影响，C正确；酒精可以使用酸性重铬酸钾进行检测，颜色变化是橙色变为灰绿色，D正确。
7.（2024·武汉调研）白酒是蒸馏酒的一种，蒸馏酒的一般制备过程如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A.对原料进行蒸煮的目的之一是利用高温杀死杂菌
B.曲霉与酵母菌在结构上的主要区别是有无成形的细胞核
C.原料经糖化作用后，可为酵母菌提供营养成分
D.发酵作用会先后经历有氧条件和无氧条件两个阶段
解析：B 高温可以破坏微生物的细胞结构，利用高温可将原料中的杂菌杀死，A正确；曲霉与酵母菌是真菌，都有成形的细胞核，B错误；原料经糖化作用形成葡萄糖等，为酵母菌提供营养物质，C正确；酒精发酵作用会先后经历有氧条件（酵母菌大量繁殖）和无氧条件（酒精发酵）两个阶段，D正确。
8.研究人员以苹果为原料，先接种酵母菌，发酵96小时再接种老陈醋的醋酪（含醋酸菌）进行发酵，酿造苹果醋。如图为发酵液中酒精含量和总酸含量随发酵时间变化的曲线。下列相关分析不正确的是（ ）
A.发酵0～24小时酵母菌进行了有氧呼吸
B.24小时后随着发酵时间延长pH逐渐下降
C.96小时后发酵温度应适度升高调整
D.发酵过程中有机物的能量全部留在发酵产品中
解析：D 发酵0～24小时没有酒精产生，说明酵母菌进行了有氧呼吸，A正确；24小时后随着发酵时间延长，总酸含量逐渐上升，pH逐渐下降，B正确；乙酸发酵的最适温度是30～35 ℃，酒精发酵的最适温度是18～30 ℃，故由产酒到产醋应适度升高温度，C正确；发酵过程中有机物中的能量部分留在发酵产品中，部分通过呼吸作用释放，释放出来的能量大部分以热能形式散失，少部分转化为ATP中活跃的化学能，D错误。
9.（多选）发酵辣椒酱一般是利用附着在辣椒表面的微生物进行自然发酵而成的，味美可口，健胃消食，在贵州、湖南、湖北、四川、江西等地家庭广泛制作。湖南发酵辣椒酱工业化生产一般工艺流程为：原料→去蒂→入池腌制（按一层辣椒一层盐腌制，并不时用水泵将下层盐水抽出从表面淋下）→存放发酵（最好是满池存放，表面用膜覆盖密封）→出池清洗→磨酱→拌料调味→灌装→高温杀菌→成品。下列叙述正确的是（ ）
A.生产发酵辣椒酱利用了醋酸菌发酵产生醋酸
B.去蒂完全与否会影响到最终辣椒酱的细腻程度
C.用水泵将下层盐水抽出从表面淋下以利于腌制均匀
D.传统生产辣椒酱无法满足工业化大规模生产和食品安全的需要
解析：BCD 存放发酵时需要用膜覆盖密封，说明生产发酵辣椒酱的菌种不是醋酸菌，而是厌氧的乳酸菌，A错误；若去蒂不完全，会影响到最终辣椒酱的细腻程度，B正确；发酵辣椒酱的传统生产工艺主要是利用了天然乳酸菌发酵产生乳酸，再辅以低盐来保存产品，存在生产周期长，产品品质不稳定，亚硝酸盐等有害物质的含量超标等严重问题，无法满足工业化大规模生产和食品安全的需要，D正确。
10.（多选）为了探究果酒发酵的最适温度，某研究性学习小组将制作的果汁加入果酒发酵罐中，向发酵罐中加入等量酵母菌，并分别设置不同温度，再将发酵罐与传感器相连，实时检测酒精含量变化，结果如图所示。相关叙述错误的是（ ）
A.该实验中 28 ℃组是实验组，其余三组是对照组
B.实验结果表明果酒发酵的最适温度是28 ℃
C.将果汁装入发酵罐时不能装满，要留有一定的空间
D.酒精产生量的多少与通气条件密切相关
解析：AB 根据题干信息无法判断28 ℃组是实验组，A错误；根据图示信息可知，28 ℃条件下气态酒精浓度比较高，表明果酒发酵的最适温度是28 ℃左右，B错误；酵母菌为兼性厌氧微生物，无氧呼吸产生酒精，所以酒精产生量的多少与通气条件密切相关，D正确。
11.（2024·广西桂林检测）传统泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化如图所示，其中亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，硝酸盐还原菌适宜的酸碱度为中性。若摄入过多亚硝酸盐，则对人体有害。回答下列问题：
（1）乳酸菌在自然界中分布广泛，常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌；在对氧气的需求方面，与醋酸菌相比，乳酸菌的特点是不需要氧气；乳酸菌和酵母菌在细胞结构方面的主要区别是乳酸菌无以核膜为界限的细胞核。
（2）泡菜制作过程中，用清水和食盐配制质量分数为5％～20％的盐水，并将盐水煮沸，煮沸的目的是杀灭杂菌，同时可去除部分溶解氧。
（3）发酵初期，硝酸盐还原菌的作用较强（填“较强”或“较弱”），亚硝酸盐含量增加。由图可知，在发酵中、后期的泡菜品质良好，判断依据是乳酸含量较高，而亚硝酸盐含量低。
（4）发酵中期，乳酸菌数量增多，但亚硝酸盐含量下降的原因是缺氧和酸性的环境抑制了杂菌生长，使亚硝酸盐的产生量降低，并且部分亚硝酸盐被分解，含量开始下降。
解析：（3）发酵初期，硝酸盐还原菌将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，此时硝酸盐还原菌的作用较强；据图可知，在发酵的中后期乳酸含量较高，而亚硝酸盐含量低，故泡菜品质良好。（4）泡菜制作中期亚硝酸盐含量下降，原因是：一方面由于缺氧和酸性的环境抑制了杂菌生长，使亚硝酸盐的产生量降低；另一方面由于乳酸菌产生的亚硝酸还原酶将亚硝酸盐分解，使亚硝酸盐的含量降低。
14 / 14第3节 发酵工程及其应用
导学 聚焦 1.基于发酵工程的基本环节和应用实例，阐明发酵工程的概念。 2.运用分析与综合的科学思维，概述从传统发酵到现代发酵工程的发展历程，认同发酵工程的发展离不开科技进步。 3.基于发酵工程在农业、食品工业、医药工业、工业生产上的应用实例，阐明发酵工程的特点和应用价值
知识点（一） 发酵工程的基本环节
1.发酵工程的基本环节
2.判断下列有关表述的正误
（1）发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。（ × ）
提示：发酵工程的菌种也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
（2）发酵工程的中心环节是选育菌种。（ × ）
提示：发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵的过程。
（3）发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。（ × ）
提示：培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
（4）谷氨酸的发酵生产在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。（ √ ）
探讨 分析发酵工程基本过程，提高理解能力
发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产产品。常用谷氨酸棒状杆菌（好氧细菌）在如图所示的发酵罐中发酵来大量生产味精。回答下列问题：
（1）发酵过程中需要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件：原因是 环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成 。
（2）从菌种角度分析，与传统发酵技术相比，发酵工程的优点是 菌种大多为单一菌种 。
（3）在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？
提示：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。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）在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？
提示：不能。要防止排出的气体和废弃培养液中的微生物或活性物质污染环境。
1.影响发酵过程的因素
（1）温度：①温度影响酶活性；②温度影响生物合成的途径；③温度影响发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收等。
（2）pH：①pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况；②pH影响培养基中营养物质的分解等。
（3）溶解氧：氧的供应对需氧发酵来说，是一个关键因素。必须向发酵液中连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，这样可以提高氧在发酵液中的溶解度。
（4）营养物质的浓度：发酵液中各种营养物质的浓度，特别是碳氮比、无机盐和维生素的浓度，会直接影响菌体的生长和代谢物的积累。
2.发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节
1.（2024·天津静海区高二检测）下列关于微生物发酵过程的说法，正确的是（ ）
A.菌种选育是发酵的中心阶段
B.只要不断地向发酵罐中通入液体培养基，就能保证发酵的正常进行
C.在发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶解氧与转速等发酵条件，否则会影响菌种代谢物的形成
D.在谷氨酸发酵过程中，当pH呈酸性时，生成的代谢物就会是乳酸或琥珀酸
解析：C 发酵工程的内容包括选育菌种、扩大培养、培养基的配制、灭菌、接种、发酵和产品的分离与提纯等方面，其中发酵过程是发酵的中心阶段，A错误；发酵过程中应随时检测培养液中的微生物数目、产物浓度等，同时应对发酵过程中的一些条件进行控制才能保证发酵的正常进行，B错误；微生物发酵过程中要严格控制温度、pH、溶解氧与转速等发酵条件，因为环境条件的变化不仅会影响菌种的生长和繁殖，还会影响代谢物的形成，C正确；谷氨酸棒状杆菌在谷氨酸发酵的过程中，当pH呈酸性时，会生成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，D错误。
2.发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，下列说法错误的是（ ）
A.①为诱变育种，②为萃取（或蒸馏或离子交换等）
B.赖氨酸或谷氨酸的生产过程中为使产物源源不断地产生，可采用连续培养的发酵方式
C.由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧菌，在生产过程中常需增加通氧量
D.人工控制微生物代谢的唯一措施是控制生产过程中的各种条件
解析：D 延长稳定期可以提高代谢物的产量，要达到这一目的可采用连续培养的发酵方式，B正确；人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件（即发酵条件）等，D错误。
知识点（二） 发酵工程的应用
1.发酵工程的特点
2.发酵工程的应用
（1）在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品。如酱油、各种酒类。
②生产各种各样的 食品添加剂 。如柠檬酸和味精。
③生产 酶制剂 。如α-淀粉酶、β-淀粉酶、脂肪酶等。
（2）在医药工业上的应用
基因工程、蛋白质工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。
（3）在农牧业上的应用
①生产微生物肥料。微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的 有机酸、生物活性物质 等来增进土壤肥力，改良土壤结构。
②生产微生物农药。微生物农药是利用 微生物或其代谢物 来防治病虫害的。
③生产微生物饲料。通过发酵获得了大量的微生物菌体，即 单细胞蛋白 ，并制作成微生物饲料。
（4）在其他方面的应用
发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决 粮食、环境、健康和能源 等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。
小提醒：单细胞蛋白就是微生物菌体本身，并不只是组成微生物的蛋白质。
3. 判断下列有关表述的正误
（1）微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。（ √ ）
（2）单细胞蛋白是通过发酵产生的大量的微生物分泌蛋白。（ × ）
提示：单细胞蛋白就是微生物菌体。
（3）发酵工程一般用半固体培养基。（ × ）
提示：发酵工程一般用液体培养基
（4）微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。（ √ ）
探讨 分析发酵工程的应用
发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点，在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，形成了规模庞大的发酵工业。思考回答下列问题：
（1）分析下列产品需要利用发酵工程技术进行生产的有哪些？
①生产单细胞蛋白饲料 ②利用工程菌生产胰岛素
③工厂化生产青霉素
提示：①②③。生产单细胞蛋白饲料、利用工程菌生产胰岛素、工厂化生产青霉素均需要利用发酵工程技术。
（2）酱油、各种酒类、柠檬酸和谷氨酸的生产分别利用了哪种微生物的发酵？
提示：酱油、各种酒类、柠檬酸和谷氨酸的发酵生产利用的微生物分别是霉菌（如黑曲霉）、酿酒酵母、黑曲霉和谷氨酸棒状杆菌。
（3）利用微生物进行纤维素发酵生产乙醇，然后和汽油按一定比例混合，可形成乙醇汽油。请结合乙醇的性质，分析乙醇汽油有哪些优点？
提示：乙醇可通过粮食发酵制得，是可再生能源，推广使用乙醇汽油可以节省石油资源；乙醇燃烧生成二氧化碳和水，能减少汽车尾气的污染等。
（4）分析与传统的手工发酵相比，啤酒发酵生产过程中的哪些措施使得啤酒的产量和质量明显提高？
提示：接种单一高质量菌种、严格的消毒和灭菌措施、培养基中营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。
1.啤酒发酵的过程及内容
2.“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
1.（2024·山东师范大学附中高二检测）下列有关发酵工程应用的说法，错误的是（ ）
A.发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵食品
B.柠檬酸、乳酸等食品添加剂可以通过发酵工程生产
C.发酵工程可以生产多种药物，但是不能生产疫苗
D.发酵工程生产的单细胞蛋白可以制成微生物饲料
解析：C 乙型肝炎疫苗可用发酵工程的方法生产，这种方法生产的乙型肝炎疫苗的优点是酵母菌繁殖快，代谢旺盛，单位时间内的产量高，C错误。
2.我国是世界啤酒生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，如图是“精酿”啤酒生产流程示意图。下列说法错误的是（ ）
A.大麦发芽释放的淀粉酶可参与糖化过程
B.碾磨有利于淀粉酶与淀粉充分接触，提升反应速率
C.蒸煮过程可以终止淀粉酶的进一步作用，并对糖浆灭菌
D.当发酵液中的糖分消耗完全后，酵母菌的发酵才会终止
解析：D 糖化主要是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子的过程，因此大麦发芽释放的淀粉酶可参与糖化过程，A正确；破碎过程有利于大麦中淀粉酶的释放，从而使淀粉酶与淀粉充分接触，促进淀粉分解，提升反应速率，B正确；蒸煮过程中淀粉酶的活性丧失，因此蒸煮过程可以终止淀粉酶的进一步作用，并对糖浆灭菌，C正确；在缺氧、酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，但随着无氧呼吸过程中酒精含量的增多，酵母菌的生长受到抑制，因此酵母菌发酵过程未必待糖分消耗完全后才会终止，D错误。
（1）发酵工程一般包括 菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品分离、提纯 等方面。
（2）性状优良的菌种可以从 自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种 获得。
（3）分离、提纯产物时如果发酵产品是微生物细胞本身，可采用 过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥 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。
1.下列关于发酵工程的应用的说法，正确的是（ ）
A.食品添加剂由于可以增加食品营养，改善食品的色、香、味，还可延长保存期，使用时应尽量多添加
B.加酶洗衣粉使用时用沸水洗涤效果最好
C.在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，同时提高动物免疫力
D.与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本高、见效快、无污染的特点
解析：C 过量使用食品添加剂会对人体健康造成影响，甚至危及生命，所以不能过量使用，A错误；加酶洗衣粉中酶制剂在最适温度下活性最高，沸水条件会使酶失活，洗涤效果变差，B错误；在青贮饲料中添加乳酸菌，通过乳酸菌的发酵，可以提高饲料品质，使饲料保鲜，同时提高动物免疫力，C正确；与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本低、无污染的特点，D错误。
2.（2024·湖北武汉高二期末）青霉素是青霉菌分泌的一种抗生素。随着高产菌种的选育，发酵技术的发展，青霉素已经步入产业化生产的道路。下列叙述错误的是（ ）
A.经过不断诱变、筛选获得生产用高产青霉菌株
B.发酵工程所用培养基和设备必须严格控制无菌
C.发酵过程要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度、溶解氧等
D.用过滤、沉淀等方法将青霉菌体分离、干燥即可获得青霉素
解析：D 高产青霉菌株是通过诱变育种获得的，A正确；发酵工程所用培养基和设备必须严格控制无菌，避免杂菌污染，B正确；发酵过程要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度、溶解氧等，以保证发酵过程的顺利进行，C正确；仅通过过滤、沉淀等方法将青霉菌体分离、干燥，不能获得青霉素，还需经过萃取、脱色等，D错误。
3.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
解析：B 果酒发酵的适宜温度为18～30 ℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，因此发酵过程中不需要通入空气，B错误；发酵过程中酵母菌无氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是糖类，因此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，D正确。
4.下图为发酵装置，据图回答下列问题。
（1）若该培养装置的pH检测及控制装置出现故障，可采取的应急措施是添加缓冲液。pH发生变化的原因是代谢物的积累（或酸碱物质的消耗不均等）。
（2）冷却水的进入口是4，无菌空气的进入口是3。
（3）若将此装置用于酒精发酵或谷氨酸发酵，在发酵过程中，技术上的关键区别是是否通入无菌空气
（4）若培养过程中进料和放料的速度未变，但有效产物减少，如果是酒精发酵应该检查通气量，如果是谷氨酸发酵可能的原因是溶氧量降低（或pH降低）。
（5）图中5的作用是 把无菌空气打成细小的气泡，增加溶氧量；使菌种与培养液充分接触。
若此装置损坏，对于无氧发酵，产量将不受大的影响。
知识点一 发酵工程的基本环节
1.发酵工程在现代生物工程中的地位越来越重要。下列有关发酵过程的叙述，错误的是（ ）
A.密闭式发酵罐的设计成功使大规模生产发酵产品得以实现
B.要随时取样，检测培养液的细菌数目、产物浓度等，以了解发酵进程
C.在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养成分
D.要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件
解析：C 在发酵过程中微生物代谢、繁殖会消耗营养成分，因此需要向装置中添加必需的营养成分，C错误。
2.通过发酵罐发酵可大规模生产谷氨酸，生产中常用的菌种是好氧的谷氨酸棒状杆菌。下列有关谷氨酸发酵过程的叙述，正确的是（ ）
A.配制高浓度营养物质的培养基，会使谷氨酸棒状杆菌大量繁殖
B.常用的谷氨酸棒状杆菌为好氧菌，因此培养基中需严格控制溶解氧、通气量等发酵条件
C.排出发酵罐中的谷氨酸，不利于谷氨酸的合成和产量的提高
D.发酵液pH呈碱性时，谷氨酸棒状杆菌易形成谷氨酰胺
解析：B 谷氨酸棒状杆菌在扩大培养时，培养基中营养物质的浓度要合适，若浓度过高，不利于谷氨酸棒状杆菌的大量繁殖，A错误；谷氨酸棒状杆菌是一种好氧菌，因此培养基中需严格控制溶解氧、通气量等发酵条件，以保证谷氨酸棒状杆菌代谢正常进行，B正确；谷氨酸发酵过程中，当谷氨酸合成量过多时，就会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，从而使谷氨酸的合成过程中断，因此需要及时地排出谷氨酸，才可以解除此抑制作用，有利于谷氨酸的合成和产量的提高，C错误；谷氨酸发酵过程中，当发酵液的pH为酸性时，谷氨酸棒状杆菌易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，D错误。
3.（2024·山东枣庄高二月考）下列有关发酵工程基本环节的叙述中，不合理的是（ ）
A.由于工业发酵罐所需接入的菌种总体积一般都比较大，所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养
B.在菌种确定之前，要先制备好培养基
C.发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种
D.如果发酵产品是代谢物，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
解析：B 培养基要在菌种确定之后，再选择原料制备。而且在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。
知识点二 发酵工程的应用
4.（2024·湖北荆门高二期末）与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。下列叙述错误的是（ ）
A.传统发酵技术多是混合菌种发酵，发酵工程一般为纯种发酵
B.通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白
C.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身
D.发酵工程通常可以采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品
解析：B 单细胞蛋白是指以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废料等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体，B错误。
5.下列关于发酵工程在食品工业上的应用的叙述，错误的是（ ）
A.生产传统发酵产品，如利用产生蛋白酶的霉菌酿造酱油
B.生产各种各样的食品添加剂，可以改善食品的口味但不能增加食品的营养
C.生产食品酸度调节剂，如柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得
D.生产酶制剂，少数酶制剂由动植物生产，绝大多数通过发酵工程生产
解析：B 食品添加剂不仅可以增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保存期，B错误。
6.（2024·江苏如皋模拟）红酸汤是苗族人民的传统食品，它颜色鲜红、气味清香、味道酸爽。以番茄和辣椒为原料的红酸汤制作流程如下。下列相关叙述中正确的是（ ）
A.红酸汤制作过程中用到的微生物主要是醋酸菌
B.装坛时加入成品红酸汤是为了增加发酵菌种的数量
C.装坛时不装满的原因是为了促进微生物繁殖
D.红酸汤的制作中发酵时间越长，口味越纯正
解析：B 红酸汤制作过程中要密封发酵，利用的微生物主要是厌氧菌，而醋酸菌是好氧菌，A错误；装坛时加入成品红酸汤是为了增加发酵菌种的数量，B正确；装坛时坛口留有一点空间而不装满的目的是防止发酵后液体外溢，C错误；如果发酵时间过长，会影响口感，D错误。
7.如图为面包霉体内合成氨基酸的途径。若在发酵工程中利用面包霉来大量生产氨基酸b，采取的最佳措施是（ ）
A.用CaCl2处理面包霉，改变其细胞膜的通透性
B.在反应物中增加面包霉生长因子的含量，并加大面包霉的接种量
C.人工诱变，选育出能产生抑制酶③活性的面包霉
D.通过人工诱变，选育出不能合成酶②的面包霉
解析：D 用CaCl2处理面包霉，改变其细胞膜的通透性，可以使氨基酸a和b都过量，从而抑制中间产物的分解，不能大量生产氨基酸b，A不符合题意；在反应物中增加面包霉生长因子的含量，并加大面包霉的接种量不能大量生产氨基酸b，B不符合题意；人工诱变，选育出能产生抑制酶③活性的面包霉，不能大量生产氨基酸b，C不符合题意；通过人工诱变，选育出不能合成酶②的面包霉，可以使中间产物不能生成氨基酸a，进而大量产生氨基酸b，D符合题意。
8.传统酿造工艺生产米酒是利用酒曲作为糖化发酵剂，由于酒曲质量不稳定造成了米酒产品品质差异大，质量稳定性差。为了优化其发酵条件，科技工作者以米曲霉及酿酒酵母为发酵菌株，采用两步发酵法制备米酒，流程如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.大米蒸煮的目的是杀死杂菌并使淀粉糊化，有利于米曲中淀粉酶发挥作用
B.酿酒酵母扩大培养阶段通入适量氧气，可以促进酵母菌的繁殖
C.待熟米冷却至 18～30 ℃时即可加入第一次发酵产物并在该温度下进行二次发酵
D.传统酿造工艺和两步发酵法生产米酒，糖类未耗尽时，酵母菌的发酵不会停止
解析：D 传统酿造工艺和两步发酵法生产米酒，糖类未耗尽时，酵母菌的发酵过程也会停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多，对发酵起抑制作用，从而导致酵母菌发酵停止，D错误。
9.（多选）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.糖化的目的是使淀粉分解形成糖浆
D.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵
解析：ACD 焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并保持酶的活性，不是为了灭菌，B错误。
10.（多选）高酒精度啤酒（酒精浓度≥7.5％vol）由于其高酒精度、高发酵度、低残糖等特点，受到越来越多消费者的青睐，其酿造工艺如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.生产啤酒用的发酵罐和大麦汁等原料都需要经过灭菌消毒
B.多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母菌细胞代谢的影响
C.主发酵过程中还原糖主要用于有氧呼吸，其产生的CO2会使pH下降
D.发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期可以延长排气时间间隔
解析：ABD 主发酵过程中还原糖主要用于无氧呼吸产酒精，同时无氧呼吸产生的CO2会使pH下降，C错误；发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期由于糖类物质不充足，产生的气体变少，可以延长排气时间间隔，D正确。
11.（2024·北京石景山区高二期末）啤酒一般以优质麦芽和水为主要原料，以啤酒花为香料，经糖化过程后由啤酒酵母发酵而成。其主要生产工艺流程见下图。请分析回答下列问题。
（1）糖化过程就是麦芽和辅料中的各种物质溶解和酶解的过程。在这个过程中，淀粉被水解成麦芽糖等二糖，并进一步被分解为葡萄糖等单糖；蛋白质被水解成不同的多肽及氨基酸。
（2）啤酒酵母“种子”扩培是指大量繁殖酵母菌的过程，此阶段需要通入无菌空气保证酵母菌的有氧呼吸。
（3）发酵阶段发生的主要变化是：酵母菌通过无氧呼吸，把麦芽汁中的葡萄糖分解成酒精和CO2及各种风味的代谢物。
（4）为最大限度地提高原料和辅料中各物质的分解率，需要补充添加各种酶制剂。下图为几种蛋白酶对蛋白质的分解效果。据图可知，与仅靠麦芽自身蛋白酶水解相比，分解效果比较好的两种酶是复合蛋白酶和中性蛋白酶，且反应时间至少需要2h。
解析：（2）酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下能大量增殖，故扩培阶段需要通入无菌空气保证酵母菌的有氧呼吸。（3）酵母菌在无氧的条件下，进行酒精发酵，通过无氧呼吸，将葡萄糖分解成酒精和CO2及各种风味的代谢物。（4）根据总可溶性氮含量的变化可知，中性蛋白酶和复合蛋白酶对蛋白质的分解效果比较好。根据曲线的变化可知，反应时间至少要进行2 h。
11 / 11章末质量检测（一） 发酵工程
（满分：100分）
一、单项选择题（本题共14小题，每小题2分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.（2024·江西统考模拟）我国劳动人民利用传统发酵技术制作出大量美味食品，如酱油、腐乳、豆豉等，传承和发扬了中华优秀传统饮食文化。随着科技的发展，现代发酵工程在食品领域的应用更加广泛。下列关于发酵的叙述，错误的是（ ）
A.工业化生产啤酒时，酵母菌的繁殖主要在主发酵阶段完成
B.腐乳和果醋都是在厌氧条件下发酵产生的传统食品
C.水封泡菜坛的目的是隔绝空气，确保坛内乳酸菌发酵处于无氧环境
D.泡菜“咸而不酸”是因为盐水浓度过高，抑制乳酸菌发酵所致
解析：B 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，A正确；腐乳和果醋都是在有氧条件下发酵产生的传统食品，B错误；乳酸菌是厌氧菌，水封泡菜坛的目的是隔绝空气，确保坛内乳酸菌发酵处于无氧环境，C正确；制作泡菜时，如果盐水浓度过高，乳酸菌会通过渗透作用失水，抑制乳酸菌生长，制作的泡菜会“咸而不酸”，D正确。
2.（2024·山东日照期末）小米醋是以小米为原料，通过煮米、大曲酒酵、汾醋、抄缸、拨缸、存醅、淋醋等工序制成。下列说法错误的是（ ）
A.将煮好的小米摊开放凉之后再加入大曲，可以防止高温杀死大曲中的微生物
B.加入大曲后要拌匀再放入缸内，搅拌可以使原料与大曲中的微生物充分混合
C.大曲酒酵阶段需要每隔一段时间将缸打开，可以排气，也可促进酵母菌繁殖
D.抄缸阶段需对醋醅进行翻动，其目的是增加氧气含量，促进醋酸杆菌的繁殖
解析：C 将煮好的小米摊开放凉之后再加入大曲，可以防止高温杀死大曲中的酵母菌等微生物，A正确；加入大曲后要拌匀再放入缸内，搅拌可以使原料与大曲中的微生物充分混合，利于酵母菌发酵充分，B正确；酵母菌无氧呼吸会产生二氧化碳，大曲酒酵阶段需要每隔一段时间将缸打开排气，防止发酵液溢出，C错误；抄缸阶段需对醋醅进行翻动，其目的是增加氧气含量，使醋酸杆菌充分接触氧气，促进醋酸杆菌的繁殖，D正确。
3.蓝莓果实中含有丰富的营养成分，具有良好的营养保健作用。用新鲜蓝莓为原料可以家庭制作蓝莓酒和蓝莓醋，下列有关叙述正确的是（ ）
A.蓝莓酒和蓝莓醋制作的过程是在严格无菌的条件下进行的
B.用带盖瓶子制作蓝莓酒时，拧松瓶盖间隔时间不一定相同
C.蓝莓醋发酵液中，液面处的醋酸菌密度低于瓶底处的密度
D.在蓝莓酒发酵旺盛时，醋酸菌能将果汁中的糖发酵为乙酸
解析：B 制作蓝莓酒时，利用蓝莓上附着的野生酵母菌进行发酵，制作蓝莓醋时，可直接将醋酸菌接种在蓝莓酒的发酵液中，二者不能在严格无菌的条件下进行，A错误；酵母菌进行酒精发酵时会产生二氧化碳，因此用带盖瓶子制作蓝莓酒时，需要拧松瓶盖放气，但由于不同发酵阶段酵母菌代谢强度不同，因此放气时间间隔不一定相同，B正确；醋酸菌属于好氧细菌，在蓝莓醋发酵液中，液面处的醋酸菌更易接触到充足的氧气，因此其密度大于瓶底处的密度，C错误；在蓝莓酒发酵旺盛时，环境条件为无氧，同时酵母菌产生大量酒精，能够抑制醋酸菌的繁殖，此时醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为乙酸，D错误。
4.（2024·山东济南高二期中）唐代苏敬等人编写的《新修本草》中有“凡作酒醴须曲，而蒲桃（即葡萄）、蜜等酒独不用曲”的记载。下列相关叙述正确的是（ ）
A.“蒲桃、蜜等酒独不用曲”说明葡萄酒的酿制不需要微生物
B.“凡作酒醴须曲”的原因是加“曲”可加快发酵过程
C.“曲”中起作用的微生物主要是苹果青霉和黑曲霉
D.制酒过程中必须保证较低温度和全程无氧环境
解析：B “蒲桃、蜜等酒独不用曲”说明葡萄酒的酿制不需要额外加入菌种，但酿酒过程仍然需要微生物，只是菌种来自葡萄本身，A错误；“凡作酒醴须曲”中的“曲”含有菌种，因此加“曲”可加快发酵过程，B正确；“曲”中起作用的微生物主要是酵母菌，C错误；制酒的适宜温度为28 ℃左右，且酿酒的初期发酵装置中需含有一定的氧气，以便于酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，发酵装置内氧气被消耗完后酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，D错误。
5.（2024·江苏无锡高二检测）获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，研究人员对于无菌技术则围绕着如何避免杂菌污染展开讨论。下列操作中错误的是（ ）
A.倒平板后，对空白培养基进行培养，可检测培养基是否被污染
B.在接种箱或超净工作台的使用过程中，可用紫外线照射30 min来进行消毒
C.若培养皿盖和培养皿底之间溅有培养基，则不宜用此培养皿培养大肠杆菌
D.高压蒸汽灭菌时的灭菌条件通常是121 ℃，15～30 min
解析：B 在使用接种箱或超净工作台前（而不是使用过程中），可用紫外线照射30 min来进行消毒，B错误。
6.（2024·陕西西安期末）下列有关微生物培养基的配制表述错误的是（ ）
A.培养硝化细菌的培养基中添加的铵盐可作为能量来源
B.尿素固体培养基中的KH2PO4能用于维持培养基的pH
C.培养光能自养型蓝细菌的培养基中不需提供有机碳源
D.马铃薯琼脂固体培养基中的琼脂能作为酵母菌的碳源
解析：D 硝化细菌是化能自养型生物，可利用氧化NH3获得能量，将无机物转化为有机物，故培养硝化细菌的培养基中的铵盐可作为能量来源，A正确；尿素固体培养基中的KH2PO4能用于维持培养基的pH，保证微生物所需的酸碱环境，B正确；培养光能自养型蓝细菌的培养基中不需提供有机物，蓝细菌可利用二氧化碳和水合成有机物，C正确；琼脂的作用是凝固剂，不能作为碳源，D错误。
7.（2024·湖南株洲模拟）L-天冬酰胺酶由细菌和真菌合成，可分解天冬酰胺释放出氨，然后与奈斯勒试剂反应呈棕色。为筛选获得L-天冬酰胺酶高产菌株，设计了如下固体培养基。固体培养基：主要成分有牛肉膏、蛋白胨、水、NaCl、琼脂、奈斯勒试剂。实验结果如下图。下列叙述错误的是（ ）
A.根据实验结果可知，接种时采用的是稀释涂布平板法
B.应选择菌落C作为高产L-天冬酰胺酶菌株进行大量培养
C.该培养基从功能来看属于选择培养基，其中充当氮源的成分是牛肉膏
D.无菌技术还可以避免操作者被有害微生物感染，实验结束后的培养基不能直接丢弃
解析：C 从接种结果来看，菌落分布较为均匀，应该采用的是稀释涂布平板法，A正确；菌落B和菌落C周围棕色圈的直径相同，但菌落C的直径更小，因此菌落C的单个细胞产生的L-天冬酰胺酶更多，应选择菌落C作为高产L-天冬酰胺酶菌株进行大量培养，B正确；培养基中加入有奈斯勒试剂，若微生物能产生L-天冬酰胺酶，则菌落周围会出现棕色圈，因此该培养基从功能来看属于鉴别培养基，其中充当氮源的成分是牛肉膏和蛋白胨，C错误；无菌技术可用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染，还可以避免操作者被有害微生物感染，且实验结束后为避免环境污染，培养基在丢弃前要进行灭菌处理，D正确。
8.（2024·湖北黄冈模拟）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。将等量的、不能直接吸收脂肪的甲、乙两种细菌分别接种在醇溶青琼脂平板上培养，均产生了菌落，甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色，下列说法正确的是（ ）
A.甲菌和乙菌都属于解脂菌
B.甲菌和乙菌均能在该平板上生长说明培养基中含有其他碳源
C.该平板不能用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力
D.为更好地控制无关变量，应将两种菌分别接种在多个醇溶青平板上培养
解析：B 由题意分析，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，甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色，这说明甲菌能分泌脂肪酶，属于解脂菌，乙菌不能分泌脂肪酶，不属于解脂菌，A错误；乙菌不能产生分解脂肪的酶，但乙菌也能在该培养基上生长，说明培养基中含有其他碳源，B正确；根据题目“脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色”可知，颜色越深，解脂菌产脂肪酶的能力越强，可依据固体培养基上深蓝色的深浅来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力，C错误；为了更好地控制无关变量，可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比，D错误。
9.（2024·山东日照期末）纤维素酶在生产实践中有广泛的应用，例如制作果汁时加入纤维素酶可以使果汁清亮。为获得纤维素酶高产菌株，研究人员以表中配方配制的培养基进行了相关的实验。下列叙述正确的是（ ）
NaNO3 MgSO4 KH2PO4 FeSO4 X H2O
2.8 g 0.6 g 0.15 g 0.02 g 2.0 g 定容至1 L
A.表中X是纤维素，它可以为菌株的生长提供碳源
B.在用稀释涂布平板法分离时，用涂布器蘸取的培养液的量不宜过多
C.在刚果红培养基中，透明圈越大说明该菌落产纤维素酶的能力越强
D.纤维素酶可以将不溶性的纤维素分解成葡萄糖和果糖，使果汁清亮
解析：A 要筛选出纤维素分解菌，应该用以纤维素作为唯一碳源的选择培养基；纤维素分解菌也能以葡萄糖为碳源，但是该培养基不选用葡萄糖作为碳源，因为葡萄糖是普遍微生物均可利用的碳源，用纤维素作为唯一碳源时，只有能分解纤维素的微生物能生存，A正确；在用稀释涂布平板法分离时，用移液枪取0.1 mL菌液，添加到培养基表面，再用消毒的涂布器将菌液均匀地涂布在培养基的表面，B错误；在刚果红培养基中，透明圈直径与菌落直径的比值越大，说明该菌落产纤维素酶的能力越强，C错误；纤维素酶可以将不溶性的纤维素分解成葡萄糖，使果汁清亮，D错误。
10.（2024·河南南阳期末）地衣芽孢杆菌可用于降解土壤中残留的除草剂，修复土壤。某公司生产的企业标准是当发酵液中菌体的浓度为2×1011个/L时发酵结束，经处理后分装、质检、上市。下列说法错误的是（ ）
A.地衣芽孢杆菌菌种的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤
B.为保证活菌数量符合产品要求不宜采用显微镜直接计数
C.发酵结束前取0.2 mL发酵液涂布平板计数时稀释度为10－7最合适
D.发酵结束后可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥
解析：C 显微镜直接计数时死菌和活菌均包含在内，且无法区分，导致统计结果偏大，不符合产品要求，B正确；符合生产标准的发酵液中菌体的浓度为2×1011个/L，发酵结束前取0.2 mL发酵液涂布平板计数时稀释度为10－7平板上的菌落数约为2×1011个/L×0.2 mL×10－7×10－3＝4个，不在30～300范围内，影响结果的准确性，因此稀释度为10－7不合适，C错误；发酵产品不同，分离提纯的方法一般不同，如果产品是菌体，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离和干燥，D正确。
11.（2024·湖南衡阳期末）微生物合成的油脂是制备生物柴油的新型原料。为筛选出产油脂的细菌，某小组进行了如图所示的实验。物质甲可将菌体内的油脂染成黑色。下列分析正确的是（ ）
A.应将土壤菌液系列稀释、灭菌后再涂布到培养基A上
B.培养基A、B、C都以油脂作为唯一的碳源
C.培养基B中的菌落2和菌落4是产油脂的目的菌
D.挑选培养基B中的目的菌接种到固体培养基中扩大培养
解析：C 灭菌会杀死土壤菌液中的目的菌，A错误；该实验的目的是筛选能合成油脂的细菌，因此选择培养基中不能加入油脂，B错误；依据题图可知，菌落2和菌落4的细胞被染成黑色，说明这两个菌落的微生物都产生了油脂，C正确；一般微生物的扩大培养采用液体培养基，D错误。
12.（2024·江苏南通期末）镇江陈醋具有“色、香、酸、醇、浓”之特色，其主要工艺流程如下图。相关叙述正确的是（ ）
A.作为工业生产，镇江陈醋的酿制过程需要做到严格无菌
B.“淋饭”有助于提高发酵原料的透气性，有助于霉菌的糖化等过程
C.接种醋酸菌后的固态发酵需要“翻缸”，主要目的是抑制杂菌
D.后发酵时间越长，醋体中风味物质的不断堆积导致醋品更佳
解析：B 参与果醋制作的微生物是醋酸菌，传统发酵技术是通过控制某些条件抑制其他微生物的繁殖，做不到严格无菌，A错误；“淋饭”有助于提高发酵原料的透气性，为霉菌的糖化等过程提供氧气，B正确；“翻缸”的目的是提供氧气，C错误；后发酵时间太长，可能会产生其他有害的物质或者滋生其他杂菌，D错误。
13.由于发酵工程生产条件温和、原料来源丰富、价格低廉等，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叙述，正确的是（ ）
A.日常生活中食用酱油的制作以小麦为主要原料，利用产蛋白酶的霉菌的作用，将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸
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得到的谷氨酸经过一系列处理而获得的
D.精酿啤酒发酵时间长、产量低、价格高，所以饮用更健康、保质期更长
解析：C 日常生活中食用酱油的制作以大豆为主要原料，A错误；啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，但酵母菌的繁殖、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，B错误；味精的生产是谷氨酸棒状杆菌在有氧条件下发酵产生谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理而获得的，C正确；精酿啤酒发酵时间长、产量低、价格高，但保质期更短（在发酵工艺上，精酿啤酒发酵完成后，不进行过滤和消毒处理），D错误。
14.塑料制品方便人们生活的同时，也造成了短时期难以降解的“白色污染”。塑料制品的主要成分为聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等，研究人员欲比较大肠杆菌YT1和芽孢杆菌YP1两类细菌降解PE[化学式为（C2H4）n]的能力。分组及实验结果如表所示。
培养基及接种菌株 培养基1 培养基2
单独培养并接种YT1 单独培养并接种YP1
降解圈（直径D/mm） 3.5 1.8
下列叙述正确的是（ ）
A.配制的培养基为液体，有利于细菌充分吸收营养物质
B.PE是培养基中的唯一碳源，否则无法比较两者的降解能力
C.芽孢杆菌YP1对PE的降解能力比大肠杆菌YT1强
D.筛选得到的菌株可直接用于治理“白色污染”
解析：B 要在培养基上形成降解圈，故配制的培养基为固体培养基，A错误；要比较两类细菌降解PE的能力，应以PE为培养基中的唯一碳源，B正确；大肠杆菌YT1在培养基上形成的降解圈明显大于芽孢杆菌YP1的降解圈，故大肠杆菌YT1降解PE的能力更强，C错误；筛选得到的菌株用来治理PE造成的污染问题时，还要考虑菌株大量繁殖是否会产生对环境有害的代谢物、是否会对环境产生二次污染等问题，D错误。
二、多项选择题（本题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）
15.某生物兴趣小组完成了“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”的实验，具体操作流程如图所示。下列相关叙述正确的是（ ）
A.纯培养阶段使用选择培养基，应以尿素为唯一氮源
B.梯度稀释时可用移液管或微量移液器进行操作
C.中间试管涂布的3个平板的菌落平均数小于160
D.由图中数据可知10 g土样中的菌株数约为1.6×108个
解析：ABD 稀释倍数越高，平板上出现的菌落数越少，所以中间试管涂布的3个平板的菌落平均数应大于160，C错误。
16.下图①～④表示采用不同方法分离和纯化大肠杆菌的部分操作。下列叙述正确的是（ ）
A.①属于倒平板操作，盖上培养皿的皿盖后应立即将平板倒置
B.②中在火焰上灼烧过的接种环冷却后才能伸入菌液中蘸取菌液
C.③属于涂布平板操作，涂布时可转动培养皿使菌液分布均匀
D.④属于平板划线操作，注意不要将最后一次的划线与第一次的划线相连
解析：BCD ①属于倒平板操作，盖上培养皿的皿盖后，待其冷却凝固后才能将平板倒置，A错误。
17.（2024·山东青岛二中检测）黑曲霉可产生蛋白酶、脂肪酶等多种酶。在工业生产中，可利用黑曲酶以豆饼为原料发酵生产酱油。生产酱油的工艺有固态无盐发酵和固态低盐发酵，前者发酵周期短但酱油风味不足，后者发酵周期长但酱油风味好。下列相关叙述正确的是（ ）
A.蛋白酶能将蛋白质水解为多肽和氨基酸，增加酱油的风味
B.选用的菌种及生产工艺不同，发酵所得酱油的品质及风味不同
C.固态低盐发酵时食盐抑制黑曲霉的生长而使发酵周期延长
D.常温条件下，含水量较高时有利于菌种保藏
解析：ABC 常温条件下，含水量较低时有利于菌种保藏，D错误。
18.苹果是我国北方地区常见的水果，为对其进行深加工，某厂进行了苹果酒和苹果醋的研制，其基本工艺流程如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.甲罐中的微生物所需的最适温度高于乙罐中微生物的最适温度
B.甲罐顶上管道弯曲及加水的目的是防止空气、杂菌进入，以及排气减压等
C.乙罐中刨木花既有利于发酵菌的附着，又能为其提供一定的碳源
D.甲、乙罐的发酵开始时间不同，甲罐的发酵时间早于乙罐
解析：BD 甲罐是果酒发酵，果酒发酵的适宜温度是18～30 ℃；乙罐是果醋发酵，果醋发酵的适宜温度是30～35 ℃，故乙罐微生物所需的最适温度高于甲罐，A错误；甲罐是果酒发酵，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、杂菌进入；果酒发酵过程中除了产生酒精，还产生二氧化碳，故还需要排气减压，B正确；乙罐中的刨木花有利于发酵菌的附着，但不能为其提供碳源，提供碳源的是酒精，C错误；该装置中，果醋发酵是在果酒发酵的基础上进行的，故甲、乙罐的发酵开始时间不同，甲罐的发酵时间早于乙罐，D正确。
19.（2024·吉林长春高二期末）下列关于啤酒的工业化生产的叙述，正确的是（ ）
A.酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都是在主发酵阶段进行的
B.主发酵阶段结束后，发酵液即适合饮用，且含有活菌
C.后发酵阶段要在低温、密闭条件下进行
D.加入的啤酒花能使啤酒产生泡沫和特殊的苦味
解析：ACD 主发酵阶段结束后，发酵液还不适合饮用，需要经过一段时间的后发酵，才能形成澄清、成熟的啤酒，B错误。
三、非选择题（本题共4小题，共57分）
20.（14分）（2024·辽宁大连模拟）陈醋是我国发明的传统调味品之一，酿制及食用已有3 000多年历史。陈醋生产工艺流程如图所示。
（1）在糖化阶段添加淀粉酶制剂需要控制反应温度，这是因为酶在最适温度下催化能力最强。
（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。先通气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖。
技术员定时抽取发酵液，向发酵液中滴加酸性重铬酸钾溶液，以是否呈现灰绿色来判断是否有酒精产生，若要使检验的结果更有说服力，应该设计对照实验 。
（3）利用醋酸菌获得乙酸的途径有两种。一是在氧气和糖源都充足时，将糖分解成乙酸；二是在缺少糖源时，利用酒精生成乙酸。
解析：（1）分析流程图可知，糖化阶段就是淀粉在淀粉酶作用下水解产生葡萄糖的过程，酶在最适温度下活性最强，因此在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度。（2）酵母菌属于兼性厌氧微生物，在有氧条件下能够大量繁殖，在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精。因此在酒精发酵阶段，发酵罐先通气，后密闭。通气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，有利于密闭时获得更多的酒精。酸性条件下重铬酸钾与酒精反应呈灰绿色，故可滴加酸性重铬酸钾溶液观察是否呈现灰绿色来判断是否有酒精产生，若要使检验的结果更有说服力，应该设计对照实验。
21.（14分）（2024·湖南长沙期末）图1为细菌X合成初生代谢物丁的过程。其中间产物乙是工业生产的重要原料，图2为某实验小组利用野生型X菌培育高产乙的突变型X菌的过程，请回答以下问题：
（1）由图1可知野生型X菌的乙物质产量很低，原因是野生型X菌产生的乙会在酶 B和酶C的催化下逐步转化为丁，不会在细胞内积累 。
（2）初生代谢为生物生长和生存所必需的代谢活动，所以基因A、B、C发生突变，细菌 X 则不能合成物质丁，在不含物质丁的培养基上不能生长。
（3）培养基Ⅰ和Ⅱ都为完全培养基，其成分的区别是培养基Ⅰ不含琼脂；由培养基Ⅰ到培养基Ⅱ的接种方法为稀释涂布平板法。
解析：（1）甲物质在酶A作用下合成乙，乙合成后会在酶B和酶C作用下被逐步分解为丁，所以野生型X菌的乙物质产量很低。（2）初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，初生代谢产物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。从物质甲转变成丁，需要酶A、酶B、酶C的逐步催化，而相应的酶分别由基因A、基因B、基因C依次控制合成，基因A、基因B、基因C中任何一个基因突变，细菌 X 都不能合成物质丁，在不含物质丁的培养基上不能生长。（3）培养基Ⅰ是液体培养基，菌体大量繁殖，诱变处理之后接种在固体培养基Ⅱ形成菌落，培养基Ⅰ和Ⅱ成分的区别是培养基Ⅰ不含琼脂，由培养基Ⅰ到培养基Ⅱ的接种方法为稀释涂布平板法。
22.（14分）科研人员按照如图所示流程从盐湖土壤中分离筛选出了一株高产α-淀粉酶的耐盐性菌株NWU-8，并通过He-Ne激光照射提高该菌株产α-淀粉酶的能力，实验中需要a、b两种培养基，a的组分为牛肉膏、蛋白胨、高浓度NaCl、水，相比培养基a，培养基b的组分增加了可溶性淀粉。回答下列问题。
（1）要在培养基上形成菌落，a、b培养基中均还应加入琼脂，挑取a培养基平板上的菌落进一步划线纯化时，下列图示中正确的操作示意图为A。
（2）a培养基的作用是分离出耐盐微生物（或耐盐菌），b培养基平板滴加碘液后，部分菌落周围出现透明圈，根据菌落直径和透明圈大小，透明圈直径与菌落直径的比值大的菌落初步判断为产酶能力较高的菌株。
（3）He-Ne激光照射诱导后的菌种需要对耐盐性和产酶能力等进行检测和筛选，因为He-Ne激光照射引起的变异具有不定向的特征。最后获得的纯净高产菌种进行液体摇瓶发酵，摇瓶培养的目的是增大培养液的溶氧量，利于微生物和培养液充分接触，发酵过程中可通过稀释涂布平板法检测活菌的数量。
解析：（1）要在培养基上形成菌落，a、b培养基中均还应加入琼脂，制备固体培养基，便于菌落生长和观察，平板划线时，从第一次划线的末端开始作第二次划线。重复以上操作，作第三、四、五次划线，注意不要将最后一次的划线与第一次的划线相连，故选A。（2）从题中给出的操作流程图来看，培养基a的作用是分离出耐盐微生物（耐盐菌），b培养基平板滴加碘液后，部分菌落周围出现透明圈，根据菌落直径和透明圈大小，透明圈直径与菌落直径的比值大的菌落初步判断为产酶能力较高的菌株。（3）变异是不定向的，故He-Ne激光照射诱导后的菌种需要对耐盐性和产酶能力等进行检测和筛选。最后获得的纯净高产菌种进行液体摇瓶发酵，摇瓶培养的目的是增大培养液的溶氧量，利于微生物和培养液充分接触，利于其繁殖，发酵过程中可通过稀释涂布平板法检测活菌的数量。
23.（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：KH2PO4，MgSO4，NH4NO3，石油。
培养基Ⅱ：KH2PO4，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石油。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核酸和蛋白质（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N0×2n 。
（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平板Ⅰ以石油作为唯一碳源，营养物质全面，可以比较菌株A和B分解石油的能力，平板Ⅱ缺少氮源，探究缺氮条件下A和B对石油的分解能力，从而推断出菌种在缺氮条件下的生存能力和繁殖能力。
菌株 透明圈大小
平板Ⅰ 平板Ⅱ
A ＋＋＋ ＋＋
B ＋＋ －
解析：（1）由题干可知，该实验的目的为比较A和B两菌株降解石油的能力，故培养基中应以石油作为唯一碳源。生物大分子包括核酸、蛋白质、多糖等，其中含有N的为核酸和蛋白质。（2）在资源和空间不受限制的阶段，种群数量呈现“J”形增长，n代后种群数量为Nt＝N0×λn＝N0×2n。（3）平板Ⅰ培养基以石油为唯一碳源，且含有氮源、无机盐等成分，菌株A、B均可在其上生存，可用来比较菌株A和B分解石油的能力，透明圈越大，说明分解石油的能力越强。平板Ⅱ培养基以石油为唯一碳源，但不含氮源，B菌无法在其上生存，可探究缺氮条件下，A、B两菌的生存能力及分解石油的能力。
9 / 9第1课时 微生物的基本培养技术
导学 聚焦 1.基于对牛肉膏蛋白胨培养基的实例分析，说明培养基的概念、种类及营养成分的种类和作用。 2.对比分析消毒和灭菌方法的异同，认同灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提。 3.运用微生物培养原理和无菌技术，通过平板划线接种并分离得到酵母菌单菌落，对实验结果进行分析与评价
知识点（一） 培养基的配制
1.培养基的配制
（1）培养基的概念、用途和类型
（2）培养基的配方
①主要营养物质： 水、碳源、氮源、无机盐 。
②其他条件：pH、特殊营养物质和氧气。如下表：
微生物 乳酸菌 霉菌 细菌 厌氧微生物
特殊需求 添加 维生素 pH调至 酸性 pH调至 中性或弱碱性 无氧
小提醒：琼脂是一种微生物难以利用的多糖类物质，在44 ℃以下凝固，在常规培养条件下呈固态。
2.判断下列有关表述的正误
（1）在固体培养基中加入少量水即可制成液体培养基。（ × ）
提示：固体培养基中添加了凝固剂，加少量水不能制成液体培养基。
（2）实验室培养硝化细菌时，培养基无须加入有机碳源。（ √ ）
提示：硝化细菌为自养型生物，可以二氧化碳为碳源合成有机物。
（3）所有微生物在培养时，培养基中都需加入氮源。（ × ）
提示：培养固氮微生物的培养基中可以不加入氮源。
（4）牛肉膏和蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质。（ √ ）
探讨 分析培养基的种类和营养构成
下表是某培养基的配方，分析回答：
材料 牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水
用量 5 g 10 g 5 g 20 g 1 000 mL
（1）根据培养基的物理性质，该培养基属于 培养基，理由是 。
提示：固体 该培养基的配方中含有凝固剂琼脂
（2）该培养基中提供碳源和氮源的物质是 。
提示：牛肉膏和蛋白胨
（3）该培养基培养的微生物同化作用类型是 ，理由是 。
提示：异养型微生物 该微生物的碳源和氮源是有机物
（4）培养微生物时，培养基中是否必须有碳源和氮源？
提示：不一定，例如培养自养微生物时，一般不需要添加碳源，微生物可以利用空气中的二氧化碳；培养固氮微生物时，一般不需要添加氮源，微生物可以利用空气中的氮气。
1.培养基营养成分的作用和主要来源
2.培养基的种类和作用
1.（2024·江苏徐州高二检测）不同的微生物对营养物质的需求各不相同。下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养型微生物所需营养的描述中，错误的是（ ）
A.氮源物质为该微生物提供必要的氮元素
B.碳源物质也是该微生物的能源物质
C.无机盐是该微生物不可缺少的营养物质
D.水是该微生物的营养要素之一
解析：B 微生物生长繁殖需要氮源，氮源物质为该微生物提供必要的氮元素，A正确；该碳源物质是CO2，属于无机物，不能作为微生物的能源物质，B错误；无机盐是微生物生长繁殖不可缺少的营养物质，C正确；生物的生命活动离不开水，水是该微生物的营养要素之一，D正确。
2.（2024·山东济南高二期中）下列有关微生物培养基种类及配制原则的叙述，正确的是（ ）
A.任何培养基都必须含有碳源、氮源、水、无机盐及特殊的营养物质
B.液体培养基可用于观察菌落，固体培养基可用于工业生产
C.微生物的生长除受营养因素影响外，还受pH、O2、渗透压等的影响
D.淀粉可作为所有微生物的碳源
解析：C 培养基不一定都含有碳源、氮源，如培养自养型微生物的培养基中不需加入碳源，培养自生固氮菌的培养基中不需加入氮源，A错误；一般固体培养基可用于观察菌落，液体培养基可用于工业生产，B错误；某些微生物不能利用淀粉，而只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等糖类，D错误。
易错提醒
有关培养基营养物质的四点提醒
（1）培养不同的微生物所需要的营养物质可能不同。
①自养型微生物的培养基主要以无机营养为主。
②异养型微生物的培养基主要以有机营养为主。
（2）对异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。
（3）微生物需要补充生长因子，是由于缺乏合成这些物质所需要的酶或合成能力有限。
（4）微生物需要量最大的是碳源。能合成含碳有机物的是自养型，反之则为异养型。
知识点（二） 无菌技术
1.消毒和灭菌
2.具体操作
①对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和 消毒 。
②将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行 灭菌 。
③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在超净工作台上，并在 酒精灯火焰 附近进行。
④实验操作时应注意避免已经灭菌处理的材料用具与 周围的物品 接触。
3.判断下列有关表述的正误
（1）消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害。（ √ ）
（2）灭菌相比消毒对微生物的杀灭更彻底。（ √ ）
（3）只要是没有生物活性的材料均可进行高压蒸汽灭菌。（ × ）
提示：没有生物活性的材料不一定要用高压蒸汽灭菌法灭菌，如玻璃器皿可用干热灭菌法灭菌。
1.请完善表格中消毒和灭菌的主要方法及应用范围。
项目 主要方法 应用范围
消毒 巴氏消毒法 63～65 ℃消毒30 min或 72～76 ℃处理15 s或80～85 ℃处理10～15 s 牛奶、啤酒、果酒和酱油等不耐高温的液体
煮沸消毒法 100 ℃煮沸 5～6 min 家庭餐具等生活用品
紫外线消毒 30 W紫外灯照射 30 min（损伤细菌的DNA） 接种室 、 接种箱 或 超净工作台
化学药物消毒 用体积分数为70％的 酒精 擦拭实验者双手
氯气 水源
项目 主要方法 应用范围
灭菌 灼烧灭菌 直接在酒精灯火焰的 充分燃烧 层灼烧 接种工具，如 涂布器 、 接种环 、 接种针 或其他金属用具、 试管口 或 瓶口 等
干热灭菌 干热灭菌箱中， 160～170 ℃的热空气中维持 1～2 h 耐高温的和需要保持干燥 的物品，如玻璃器皿、金属用具等
高压蒸汽灭菌（湿热灭菌） 100 kPa、121 ℃ 的条件下，维持 15～30 min 培养基 等
2.牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是什么？
提示：在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。
3.无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么作用？
提示：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
不同消毒方法的特点
1.（2024·杭州高二检测）在微生物的培养和分离实验操作中，无菌操作是实验成功的关键，下列可能造成污染的措施是（ ）
A.实验操作者双手用体积分数为70％的酒精消毒
B.试管高压蒸汽灭菌时加脱脂棉花
C.在超净台上完成操作
D.接种环需要灼烧灭菌
解析：B 实验操作者双手用体积分数为70％的酒精消毒，可防止杂菌污染，A不符合题意；试管用高压蒸汽灭菌法灭菌前要加棉花堵塞，但不能用脱脂棉花，因脱脂棉易吸水，容易引起杂菌污染，B符合题意；在超净台上完成操作，可防止杂菌污染，C不符合题意；接种环需要灼烧灭菌，可保证接种时不会引起杂菌污染，D不符合题意。
2.（2024·湖南长沙高二调研）消毒和灭菌是微生物培养中常用的操作方法。下列说法错误的是（ ）
A.接种疫苗前要对注射区域进行消毒
B.在100 ℃条件下煮沸5～6 min属于灭菌方法，可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢
C.微生物接种技术的方法不同，但核心都是要防止杂菌污染，保证培养物的纯度
D.实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品相接触
解析：B 在100 ℃条件下煮沸5～6 min属于煮沸消毒法，B错误。
知识点（三） 微生物的纯培养
1.微生物的纯培养
（1）概念
（2）过程：包括 配制培养基、灭菌、接种、分离和培养 等步骤。
2.酵母菌的纯培养
（1）实验原理
①分散的微生物在适宜的 固体培养基 表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的 子细胞群体 ，这就是菌落。
②采用 平板划线法 和 稀释涂布平板法 能将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由 单个微生物 繁殖形成的纯培养物。
（2）方法步骤
3.倒平板和平板划线法的操作
（1）倒平板的具体操作
小提醒：倒平板是将熔化后的培养基倒入培养皿冷却凝固形成培养基固体平面的过程，而不只是将培养皿倒置。
（2）平板划线法的具体操作
4.判断下列有关表述的正误
（1）培养基分装到培养皿后再进行湿热灭菌。（ × ）
提示：培养基应灭菌后再分装到培养皿中。
（2）倒平板操作中，等待平板冷却凝固后，要将平板倒置。（ √ ）
（3）平板划线操作中，划完一个区域后要将接种环灼烧，再划下一个区域。（ √ ）
（4）为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。（ × ）
提示：接种环经火焰灭菌冷却后再挑取菌落。
（5）把一个不接种的培养基放在相同条件下培养可检验培养基的灭菌是否合格。（ √ ）
探讨一 分析倒平板的操作过程
结合倒平板的操作程序请探究：
（1）如图一所示，为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？
提示：通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。
（2）如图二所示，从防止杂菌污染的角度思考，为什么培养基冷却凝固后将平板倒置？
提示：可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
（3）培养基灭菌后，需要冷却到50 ℃左右时，才能用来倒平板。可用什么办法来估计培养基的温度？
提示：可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉温度下降到刚刚不烫手即可。
探讨二 分析平板划线操作过程，提高操作能力
下图是平板划线操作的示意图，据图回答下列问题：
（1）用字母和箭头表示平板划线操作的正确步骤。
提示：d→b→f→a→e→c→h→g。
（2）为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？请完善下方的表格。
灼烧时期 目的
取菌种前 杀死接种环上 原有的微生物
每次划线前 杀死上次划线时残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源于 上次划线的末端 ，从而使 每次划线时菌种数目逐渐减少 ，直至得到 单个细菌
接种结束后 杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者
（3）在第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？
提示：划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
（4）接种结束后，为什么要将一个未接种的培养基和一个已接种的培养基放在一起培养，未接种的培养基表面如果有菌落生长，说明了什么？
提示：培养未接种培养基的作用是对照，未接种的培养基在恒温箱中保温1～2 d后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的。若有菌落形成，说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备。
1.平板划线操作的注意事项
（1）灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
（2）第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个菌种繁殖而来的菌落。
（3）划线时最后一区不要与第一区相连。
（4）划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。
2.实验结果的分析
（1）若未接种的培养基表面有菌落生长，则说明培养基被污染，应该重新制备；若无菌落生长，则说明未被污染。
（2）在接种酵母菌的培养基上可观察到独立的菌落，这些菌落在颜色、形状和大小上相似，酵母菌菌落一般表面光滑、多呈乳白色。
（3）若在培养基中观察到不同形态的菌落，原因可能是菌液中混入了其他杂菌，或在实验操作过程中被杂菌污染。
1.（2024·江苏南京调研）下图为实验室培养和纯化大肠杆菌过程中的部分操作步骤，下列说法正确的是（ ）
A.步骤①后需将培养基灭菌并调节pH
B.步骤①②③操作时需要在酒精灯火焰附近进行
C.步骤③到④的过程中，接种环共灼烧处理了5次
D.图中步骤①结束后需倒置平板，④结束后不需要
解析：B 步骤①表示倒平板，培养基需要先调节pH后灭菌，冷却后倒平板，A错误；接种环在每次接种前和接种结束后都要通过灼烧来灭菌，所以步骤③到步骤④的过程中5次划线操作前都要灼烧灭菌，接种结束后还需灼烧灭菌1次，防止造成污染，由此可见，步骤③到④的过程中共需灼烧接种环6次，C错误；步骤④操作结束后需在培养皿的底上做好标记并倒置后放入培养箱中进行培养，D错误。
2.在分离、纯化酵母菌实验中，划线接种（甲）、培养结果（乙）如图所示，且甲、乙的对应位置不变。下列相关叙述错误的是（ ）
A.配制培养基时需进行高压蒸汽灭菌
B.甲中a区域为划线的起始位置
C.连续划线的目的是获得单个微生物繁殖形成的菌落
D.图示接种过程中接种环灼烧了5次
解析：B 为了能彻底灭菌，配制的培养基需进行高压蒸汽灭菌，A正确；起始划线的区域长出的菌落多且密，甲中d区域为划线的起始位置，a区域为划线的结束位置，B错误；连续划线的目的是获得单个微生物繁殖形成的菌落，C正确；由于每次使用接种环前后都要灼烧灭菌，图示甲中共有4次划线接种，故接种环灼烧了5次，D正确。
易错提醒
倒平板操作的注意事项
（1）培养基灭菌后，需冷却至50 ℃左右时才能倒平板，原因是琼脂在44 ℃以下凝固。
（2）培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开。
（3）整个操作过程要在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。
（4）平板冷凝后要倒置，防止皿盖上的冷凝水落入培养基，造成污染。
（5）若倒平板时，培养基溅在皿盖和皿底之间的部位，这个平板应丢弃。
（1）培养基是指 按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质 。
（2）消毒是指 使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物 。
（3）纯培养物是指 由单一个体繁殖所获得的微生物群体 。
1.某异养自生固氮菌能将大气中的氮还原成氨，若在实验室中分离土壤中的该菌，则配制培养基时，一般不需要加入的物质是（ ）
A.蒸馏水 B.葡萄糖
C.氯化钠 D.蛋白胨
解析：D 培养该菌时，需要加入蒸馏水；该微生物为异养生物，需要葡萄糖作为碳源；培养该微生物需要无机盐，故需要加入氯化钠；该微生物可以自己固氮，不需要加入氮源，故不需要加入蛋白胨，D符合题意。
2.（2024·山东潍坊高二检测）下列关于培养基的叙述，正确的是（ ）
A.培养基是为微生物的生长繁殖提供营养的基质
B.培养基都含有水、碳源、氮源、无机盐等
C.牛肉膏蛋白胨培养基属于合成培养基，营养全面
D.微生物在培养基上生长，都需要将pH维持在中性
解析：A 培养基是为微生物的生长繁殖提供碳源、氮源、水和无机盐等营养的基质，A正确；微生物培养基的主要营养物质有碳源、氮源、水和无机盐等，有的自养型微生物的碳源是二氧化碳，固氮菌的氮源是氮气，此时培养基中不需要加碳源或氮源，B错误；牛肉膏蛋白胨培养基属于天然培养基，营养全面，C错误；不同微生物生长的最适pH不同，如霉菌一般适合在酸性环境中生长，细菌一般适合在中性或弱碱性环境中生长，D错误。
3.如图是倒平板的操作，下列相关叙述错误的是（ ）
A.正确的操作顺序应该是丙→乙→甲→丁
B.甲在酒精灯火焰附近进行可以避免杂菌污染
C.丁操作必须要等待平板冷却凝固后才能进行
D.培养基应冷却到50 ℃左右时倒平板是因为该温度下不易受杂菌污染
解析：D 倒平板正确的操作顺序应该是丙→乙→甲→丁，A正确；将培养基倒入培养皿（甲），在酒精灯火焰附近进行可以避免杂菌污染，B正确；丁操作为将培养基倒置，必须要等待平板冷却凝固后才能进行，C正确；培养基冷却到50 ℃左右时既不烫手，也不发生凝固，适宜进行倒平板，而不是防止杂菌污染，D错误。
4.微生物的实验室培养要进行严格的灭菌和消毒。下列关于灭菌和消毒的叙述，正确的是（ ）
A.煮沸消毒法中100 ℃煮沸5～6 min可以杀死全部微生物的细胞和芽孢、孢子
B.培养皿用酒精直接擦拭即可达到彻底灭菌的目的
C.灼烧灭菌的对象是金属器具，不可以是玻璃器具
D.消毒和灭菌的原理是相同的
解析：D 灭菌可以杀死环境中的一切微生物，包括芽孢和孢子，消毒只能杀死物体表面或内部一部分微生物，A错误；玻璃器皿等耐高温、需要保持干燥的实验器具，应采用干热灭菌法进行灭菌，而用酒精直接擦拭达不到彻底灭菌的目的，B错误；灼烧灭菌的对象可以是金属器具，也可以是玻璃器具，C错误；消毒和灭菌的原理是相同的，都是使微生物的蛋白质变性，D正确。
5.如图是微生物平板划线示意图。划线的顺序为1、2、3、4、5，下列操作方法叙述正确的是（ ）
A.在1、2、3、4、5区域中划线前都要对接种环灼烧灭菌，灼烧灭菌后立即进行划线
B.1和5划线可以如图所示，也可以相连在一起
C.在划线操作结束时，也要对接种环灼烧灭菌
D.在5区域中才可以得到单菌落
解析：C 灼烧接种环，杀灭环上残留菌液，待冷却后再进行划线，A错误；划线时注意不要将最后一区5的划线与第一区1相连，B错误；在5个区域中，只要有单个活细菌，通过培养即可获得所需菌落，D错误。
6.灭菌和无菌操作是获得微生物纯培养物的基础，在接种、培养、分离酵母菌时，下列操作正确的是（ ）
A.用浸泡在体积分数为70％的酒精中的涂布器直接涂布
B.将接种后的培养皿倒置在恒温培养箱中培养酵母菌
C.为了防止污染，接种环经火焰灼烧灭菌后应趁热快速挑取菌落
D.倒平板时，应将培养皿的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上
解析：B 将浸泡在体积分数为70％的酒精中的涂布器拿出后还需要经过灼烧灭菌及冷却后才能进行涂布，A错误；接种环经火焰灼烧灭菌之后还需要冷却后才能挑取菌落，C错误；倒平板时，用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基（10～20 mL）倒入培养皿，立即盖上培养皿的皿盖，D错误。
知识点一 培养基的配制和无菌技术
1.（2024·武汉高二期中）关于培养基的配制的说法，错误的是（ ）
A.配制培养基时要注意各种养分的浓度和比例
B.合适的培养基可实现分离、鉴定微生物等不同目的
C.在培养尿素分解菌的培养基中，尿素既是氮源也是碳源
D.不同培养基的配方不同，但一般含有碳源、氮源、水和无机盐
解析：C 培养基有选择培养基、鉴别培养基和加富培养基等，可实现分离、鉴定微生物等不同目的，B正确；在培养尿素分解菌的培养基中，尿素是唯一的氮源，培养基中添加葡萄糖，葡萄糖作为碳源，C错误；微生物的营养物质主要包括碳源、氮源、水和无机盐等，D正确。
2.（2024·河北衡水中学高二检测）下表是某同学培养微生物时配制的培养基，关于此培养基的说法，错误的是（ ）
编号 ① ② ③ ④ ⑤
成分 （NH4）2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O
含量 0.4 g 4.0 g 0.5 g 0.5 g 100 mL
A.此培养基可用来培养自养型微生物
B.此表中的营养成分共有三类，即水、无机盐、氮源
C.表中各成分的质量按照所培养的微生物的营养需要来确定
D.若除去①，此培养基可用于培养大肠杆菌
解析：D 由表中成分可知，该培养基中未添加有机碳源，故此培养基可用来培养自养型微生物，A正确；分析表格可知，表中的营养成分共有三类，即水、无机盐、氮源，B正确；培养基中各成分的质量按照所培养的微生物的营养需要来确定，C正确；大肠杆菌是异养型生物，且不能固氮，因此培养大肠杆菌还需要添加有机碳源，D错误。
3.（2024·江苏南通高二期末）许多生物学实验十分重视无菌操作，防止杂菌污染。下列操作正确的是（ ）
A.对无菌室、超净台和实验员可采用紫外线杀菌
B.家庭制作酸奶时，要将容器和鲜牛奶进行灭菌
C.加入培养基中的指示剂和染料不需要灭菌
D.灼烧灭菌法杀死微生物的营养体和芽孢
解析：D 对无菌室、超净台可采用紫外线杀菌，对实验员可用酒精擦拭双手进行消毒，A错误；家庭制作酸奶时，要将容器煮沸消毒，鲜牛奶不进行灭菌，B错误；加入培养基中的指示剂和染料也需要灭菌，否则可能会污染培养基，C错误；灼烧灭菌法可杀死物体内外所有的微生物（包括微生物的营养体、芽孢和孢子），D正确。
4.（2024·湖北黄冈高二检测）下列哪项不属于无菌技术（ ）
A.将培养皿、接种工具和培养基进行灭菌
B.实验操作应在酒精灯火焰附近进行
C.避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触
D.操作者的衣着和双手用纯净水洗干净
解析：D 为保证不被杂菌污染，应将培养皿、接种工具和培养基等进行灭菌，A不符合题意；酒精灯火焰附近可以形成一个相对无菌区，为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行，B不符合题意；周围物品可能含有杂菌，为防止污染，实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品相接触，C不符合题意；对实验操作的空间，操作者的衣着和双手，需进行清洁和消毒，仅用纯净水洗干净不属于无菌技术，D符合题意。
知识点二 微生物的纯培养
5.采用平板划线法能将单个微生物分散在固体培养基上，下列有关平板划线操作的叙述，错误的是（ ）
A.第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物
B.每次划线前，灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种
C.在第二区域内划线时，接种环上的菌种直接来源于菌液
D.划线结束后，灼烧接种环，能及时杀死接种环上的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者
解析：C 从第二次划线开始，每次划线时接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，C错误。
6.在培养基配制和微生物接种的过程中，确保无杂菌污染被称为无菌操作。下图中，符合无菌操作要求的有（ ）
①火焰烧瓶口并在火焰旁将培养基倒入灭菌培养皿
②菌种试管口在火焰上灼烧 ③接种前灼烧接种环
④接种前培养皿在火焰上灼烧 ⑤靠近火焰接种
A.①②③④ B.①②③⑤
C.①③④⑤ D.②③④⑤
解析：B 火焰烧瓶口并在火焰旁将培养基倒入灭菌培养皿，这是因为酒精灯火焰旁具有无菌区域，能够防止杂菌污染，①正确；菌种试管口在火焰上灼烧，这样能够防止杂菌污染，②正确；接种前灼烧接种环，能够杀死接种环上的杂菌，③正确；接种前培养皿不能在火焰上灼烧，灼烧会导致培养基熔化等，正确操作是接种时在酒精灯火焰旁进行操作，④错误；靠近火焰接种，这样能够防止杂菌污染，⑤正确。
7.（2024·辽宁营口高二期中）下列关于实验室培养和纯化酵母菌过程中的部分操作的说法，正确的是（ ）
A.培养酵母菌的试剂和器具都要进行湿热灭菌
B.称量、溶化和倒平板都需要在酒精灯火焰旁进行
C.倒好的平板要立即使用，以免表面干燥，影响酵母菌生长
D.将平板倒置放入适宜温度的恒温培养箱中培养
解析：D 接种环等常用灼烧灭菌法处理，吸管、培养皿等常用干热灭菌法处理，培养基及多种器材用湿热灭菌法处理，A错误；倒平板、接种需要在酒精灯火焰旁进行，而称量、溶化不需要在酒精灯火焰旁进行，B错误；倒好的平板需要冷却后使用，C错误。
8.下列有关微生物的培养与应用的叙述，不正确的是（ ）
A.在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，这样做的目的是检测培养基是否灭菌合格
B.微生物纯培养时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法
C.在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有一种细菌
D.培养微生物的培养基分装到培养皿后进行灭菌
解析：D 在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，这样做的目的是检测培养基是否灭菌合格，以确保实验的准确性，A正确；菌落是由一个细胞发育成的子细胞群体，只含有一种细菌，故在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有一种细菌，C正确；培养微生物的培养基需要先灭菌后再分装到培养皿，D错误。
9.菜籽粕中含有35％～45％的蛋白质，是畜禽饲料的重要原料，但其中的单宁等抗营养因子限制了菜籽粕的应用。研究者将不同菌种接种到菜籽粕与麸皮制成的固体培养基中发酵48 h，测定菜籽粕中单宁的含量，结果如下图。
下列相关叙述错误的是（ ）
A.菜籽粕与麸皮为微生物提供碳源和氮源
B.接种后需对培养基进行高压蒸汽灭菌
C.黑曲霉菌对单宁的去除效果最为理想
D.对照组为不接种微生物的固体培养基
解析：B 菜籽粕中含有35％～45％的蛋白质，麸皮富含纤维素，菜籽粕与麸皮可为微生物提供碳源和氮源，A正确；对培养基灭菌应在接种前，若接种后再灭菌，菌种将被全部杀死，B错误；据图可知，与对照组相比，黑曲霉菌发酵菜籽粕中单宁含量最低，说明黑曲霉菌对单宁的去除效果最为理想，C正确；对照组为不接种微生物的固体培养基，目的是作为对照，D正确。
10.（多选）（2024·江苏无锡高二期末）生长图形法是一种测定微生物营养需求的简便方法。为探究某嗜热菌所需生长因子的种类，某研究小组把该菌的悬浮液与不含任何特殊营养物质但含有其他必需营养物质的培养基混合后倒平板，然后在平板上划分数区，将甲、乙、丙三种生长因子分别添加到不同区域，培养结果如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.倒平板后直接培养可判断有无污染
B.将所有平板放置在适宜的37 ℃下倒置培养并观察
C.图示结果表明该菌需要特殊营养物质乙和丙
D.生长图形法还可用于某些菌种的筛选
解析：ACD 倒平板后不接种任何菌种直接进行培养观察有无菌落的出现，可以判断培养基有无污染，A正确；该菌为嗜热菌，应放置在其适宜的高温条件下培养，而不是37 ℃，B错误；图中嗜热菌在添加了乙、丙特殊营养物质的区域生长，故该菌需要的特殊营养物质是乙和丙，C正确；不同的菌种所需的特殊营养物质不同，利用生长图形法可用于某些菌种的筛选，菌种只会在提供其需要的生长因子的区域生长，D正确。
11.（2024·河北石家庄高二期末）扩展青霉是腐烂苹果中常见的微生物之一，其次级代谢产物棒曲霉素（Pat）是一种具有致突变作用的毒素。为研究腐烂苹果中Pat的分布，研究人员进行了如图所示的实验，其中“病健交界处”为腐烂部位与未腐烂部位的交界处，取样分离的5 个部位分别为①号、②号、③号、④号、⑤号。请回答下列问题：
（1）苹果腐烂部位的微生物除扩展青霉外，还有枯草杆菌。两种微生物在结构上的主要区别是扩展青霉有以核膜为界限的细胞核，枯草杆菌无。
（2）活化扩展青霉菌种使用的培养基成分如下表，根据物理性质划分该培养基属于液体 培养基，其中能为扩展青霉的生长繁殖提供能源的是蔗糖；NaNO3的作用是为扩展青霉的生长提供氮源和无机盐、维持培养液一定的渗透压（答两点）。
蔗糖 NaNO3 MgSO4 KCl FeSO4 KH2PO4 蒸馏水
30 g 2 g 0.5 g 0.5 g 0.01 g 1 g 1 000 mL
（3）用平板划线法分离扩展青霉时，划线的某个平板培养后第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌落，其他区域的划线上却均无菌落。操作失误的原因可能是第一区域划线结束，接种环灼烧后未冷却或划线未从第一区域末端开始 。
（4）接种扩展青霉前，应对苹果进行消毒（填“消毒”或“灭菌”）。研究人员测定了病斑直径为1 cm、2 cm、3 cm 的苹果中①～⑤号部位的Pat含量，请推测最可能的结果：相同病斑情况下，离病斑越远的部位，Pat含量越低；相同部位病斑越大，Pat含量越高。
解析：（2）活化扩展青霉菌种使用的培养基成分中没有凝固剂，故根据物理性质划分该培养基属于液体培养基。（3）每次从上一次划线的末端开始，能使扩展青霉的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细胞繁殖而来的菌落。若划线的某个平板培养后第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌落，其他区域的划线上却均无菌落，可能是因为第一区域划线结束，接种环灼烧后未冷却或划线未从第一区域末端开始。（4）接种扩展青霉前，为了避免苹果上其他杂菌、病原微生物的污染，应对苹果进行消毒处理。由图可知，①号为腐烂部位，②③④⑤依次距离腐烂部位越来越远，推测相同病斑情况下，①号部位的Pat含量最高，离腐烂部位越远的果肉中Pat含量越低，相同部位病斑越大，Pat含量越高。
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