2023届 二轮复习 专题突破　发酵工程 学案

专题九发酵工程[课标内容]1.获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础。2.发酵工程为人类提供多样的生物产品。梳理核心知识提示深思1：原因是酒精浓度过高时，菌体表面蛋白质变性过快，从而凝固形成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其中；酒精浓度过低时，杀菌能力减弱。深思2：根据发酵过程所需条件来选择、设计发酵装置：酒精发酵和制作泡菜均需要隔绝空气，因此必须选择密封性较好的装置；醋酸发酵则需要充足的氧气，同时还需避免杂菌随空气进入发酵装置中造成污染。eq\x(选择性必修③P5～P7“正文信息”)1.制作传统发酵食品的常见的几个反应方程式：①C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3（乳酸）＋能量②C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量③C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up7(酶))2CH3COOH（醋酸）＋2H2O＋2CO2＋能量④C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH（醋酸）＋H2O＋能量eq\x(选择性必修③P7“正文信息”)2.当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可以将糖分解为醋酸；当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌可将乙醇转变为乙醛，再将乙醛转变为醋酸。eq\x(选择性必修③P6“探究·实践”)3.制作泡菜时用水密封泡菜坛的目的是隔绝空气，这说明泡菜制作需要无氧条件。泡菜坛只能装八成满，因为装完原料后还需要加入冷却的盐水，留有一定空间，便于冷却好的盐水淹没全部菜料。eq\a\vs4\al(\x(选择性必修③P7“探究·实践”))4.为了防止发酵液被污染：需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。例如，榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全拧开瓶盖等。eq\x(选择性必修③P13“探究·实践”)5.在未接种的培养基表面不应有菌落生长。如果有，则说明培养基或操作过程中有杂菌污染。规范操作的情况下，在接种酵母菌的培养基表面可以看到单菌落，这些菌落的颜色、形状基本一致。如果不一致，说明受到了杂菌污染。eq\x(选择性必修③P16“思考·讨论”)6.分解尿素的细菌为异养微生物，培养基中需要添加碳源，并以尿素为唯一氮源，另外还需加入水、无机盐和凝固剂如琼脂等。eq\x(选择性必修③P17“图示拓展”)7.平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以避免培养基表面的水分过快地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。eq\x(选择性必修③P18“相关信息”)8.细菌计数板和血细胞计数板的计数原理相同。血细胞计数板比细菌计数板厚，常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。用细菌计数板可对细菌等较小的细胞进行观察和计数。eq\x(选择性必修③P20“练习与应用，拓展应用”)9.在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复合物；而当纤维素被纤维素分解菌分解后，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（如下图所示）。几种纤维素分解菌在刚果红培养基上形成的透明圈eq\x(选择性必修③P23“思考·讨论”)10.发酵罐内的发酵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。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。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产物的形成。例如，谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺。1.判断有关微生物培养与应用说法的正误（1）纯化菌种时，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。（√）（2）在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌。（×）（3）检测土壤中细菌总数实验操作中，确定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数。（×）（4）培养微生物的培养基分装到培养皿后进行灭菌。（×）（5）倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上。（×）（6）对细菌进行计数能采用稀释涂布平板法，也能用平板划线法。（×）（7）筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源。（√）（8）分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低。（×）（9）刚果红可以与纤维素形成透明复合物，所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。（×）2.判断有关发酵工程应用说法的正误（1）腐乳制作是通过毛霉等微生物发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸。（√）（2）醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸。（×）（3）酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度。（×）（4）制作泡菜时，盐水煮沸后可以立即使用。（×）（5）泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵。（√）（6）泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件。（×）（7）在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气。（√）（8）在制作果酒、果醋时，适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。（√）（9）发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以用微生物进行发酵。（×）1.[2019·海南卷，30（2）]某同学在通过发酵制作果酒时，发现在制作原料中添加一定量的糖，可以提高酒精度，原因是。提示糖类是主要的能源物质，可以为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质，还可以作为酒精发酵的原料2.[2018·全国卷Ⅱ，37（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。提示在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少3.[2018·全国卷Ⅲ，37（1）]若将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是。提示由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体4.[2019·全国卷Ⅲ，37（3）]单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物，原因是。提示在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征5.[2014·全国卷Ⅱ，39（2）]某小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环通过灼烧灭菌，在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线。这样做的目的是。提示将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落1.（2020·山东等级考，12）我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是（）A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡答案C解析由题意可知，“浸曲发”是将酒曲浸泡活化，在活化的过程中微生物代谢加快，A正确；“鱼眼汤”是指冒出鱼眼大小的气泡，气泡是微生物进行呼吸作用产生的CO2释放形成的，B正确；酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生的酒精会抑制其他微生物的生长，而“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质，C错误；由题意可知，“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透，其目的是防止蒸熟的米温度过高使酒曲中的微生物死亡，D正确。2.（2021·全国乙卷，37）[生物——选修1：生物技术实践]工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。回答下列问题：（1）米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供。（2）米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的、能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于（填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”）微生物。（3）在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于（填“真核生物”或“原核生物”）；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是（答出1点即可）。答案（1）蛋白质碳源（2）蛋白酶脂肪酶氨基酸异养好氧（3）原核生物酒精和CO2乳酸（或酒精、食盐）解析（1）大豆的主要营养成分有蛋白质，可为米曲霉的生长提供氮源。淀粉属于多糖，组成元素有C、H、O，可为米曲霉的生长提供碳源。（2）蛋白质和脂肪的分解需要蛋白酶和脂肪酶。蛋白酶可以将蛋白质水解为小分子的肽和氨基酸。依题意可知，米曲霉发酵过程中需要提供营养物质，且需要通入空气并搅拌，故米曲霉的代谢类型为异养好氧型。（3）乳酸菌为原核生物；酵母菌为兼性厌氧微生物，在无氧条件下可以通过无氧呼吸产生酒精和CO2。在发酵池发酵阶段存在乳酸菌和酵母菌，它们产生的乳酸和酒精均会抑制杂菌生长，同时，加入的食盐也有抑制杂菌生长的作用。3.（2020·全国卷Ⅰ，37）[生物——选修1：生物技术实践]某种物质S（一种含有C、H、N的有机物）难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和S，乙的组分为无机盐、水、S和Y。回答下列问题：（1）实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是。甲、乙培养基均属于培养基。（2）实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，若要在每个平板上涂布100μL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释倍。（3）在步骤⑤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（答出1点即可）。（4）若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤：_________________________________________________________________________________________________________________________________________（5）上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即___________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）高压蒸汽灭菌琼脂选择（2）104（3）S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长（4）取淤泥加入无菌水中，涂布（或稀释涂布）到乙培养基上，培养后计数（5）水、碳源、氮源和无机盐解析（1）实验过程中，对盛有水或培养基的摇瓶进行灭菌时，常采用高压蒸汽灭菌法。据题图分析可知，乙培养基为固体培养基，与甲培养基相比，其特有的组分Y物质应是凝固剂琼脂。甲、乙培养基均只允许能利用物质S作为氮源和碳源的微生物生长，因此均为选择培养基。（2）据题意，假设至少将摇瓶M中的菌液稀释X倍，才能保证稀释后的100μL菌液中细菌细胞数不超过200个，初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，则稀释之前100μL菌液中有2×106个细菌，可得2×106×（1/X）＝200，则X＝104，因此至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。（3）在筛选过程中，若培养基中S浓度过高，可能会导致细胞失水，进而抑制菌株的生长。（4）将含有能降解S的细菌的淤泥加入无菌水中，进行适当稀释后，利用稀释涂布平板法，取适量的菌液涂布到乙培养基上，在适宜条件下进行培养，一段时间后，统计菌落数，即可估算出淤泥中能降解S的细菌细胞数。（5）本实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供的营养物质是水、碳源、氮源和无机盐。微专题1微生物的分离、培养与应用1.培养基制备与微生物纯化技术提醒：①为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物实验一般会设置空白对照：随机取若干灭菌后的空白平板培养基在适宜条件下培养一段时间，观察培养基上是否有菌落生成。②观察菌落需用固体培养基，因此培养基要添加凝固剂，如琼脂。③倒平板的温度一般在50℃左右适宜，温度过高会烫手，温度过低培养基又会凝固。2.微生物分离与计数的两个实例1.（2021·河南名校联盟）琼脂是一种多糖类物质，由于很少有微生物能将其降解而成为配制固体培养基常用的凝固剂之一。某实验室在处理一批已进行过微生物培养的废弃固体培养基时发现，培养基上的微生物几乎全部死亡，但在其中一个培养基上存在一个正常生长的细菌菌落，该实验室研究人员对此提出“该种细菌能利用琼脂”的假说。据此回答问题：（1）若要证明该假说的正确性，应该在配制培养基时，选择以为唯一碳源的固体培养基进行培养，配制好的培养基需通过法进行灭菌。（2）通过实验证明该假说是正确的，并且发现该琼脂分解菌能分泌脱色酶，分解糖蜜发酵废液的黑褐色色素。欲从获得的菌种中分离出分解黑褐色色素能力强的细菌，可在培养基中加入从糖蜜发酵废液中提取到的黑褐色色素，采用的接种方法是。适宜条件下培养一段时间，发现菌落周围形成圆形凹穴和透明圈，形成的原因是；应选择凹穴大且周围透明圈大的菌落进行扩大培养。（3）实验中需要及时灭菌或消毒，才能保证实验结果的准确性，下列各项可以使用干热灭菌的是。（填标号）A.实验者的皮肤 B.培养基C.吸管 D.金属用具E.玻璃棒 F.培养皿答案（1）琼脂高压蒸汽灭菌（2）稀释涂布平板法（或平板划线法）琼脂分解菌分解琼脂出现凹穴，分解黑褐色色素形成透明圈（3）CDEF解析（1）欲证明该种细菌可以利用琼脂，利用筛选微生物的原理，应该选择以琼脂为唯一碳源的固体培养基进行培养，如果该种细菌能在此培养基上生长，则结论是正确的，否则就是错误的。（2）该琼脂分解菌能分泌脱色酶，分解黑褐色色素，可在培养基中加入从糖蜜发酵废液中提取的黑褐色色素，采用稀释涂布平板法或平板划线法接种菌种，由于琼脂分解菌分解琼脂，且能分解色素，所以在培养基上形成凹穴，周围形成透明圈：凹穴大，说明利用琼脂的能力强，透明圈大，说明分解色素的能力强。（3）实验中可以使用干热灭菌的有吸管、金属用具、玻璃棒、培养皿等，实验者的皮肤采用化学试剂消毒的方法，培养基采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。2.（2021·华师一附中期中）我国饮用水卫生标准规定每毫升水样中细菌总数不得大于100个，大肠杆菌不得检出。某兴趣小组为检测本地自来水中的细菌总数和是否有大肠杆菌，进行了如下实验：①分别配制营养琼脂培养基（成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、琼脂、水）和伊红美蓝培养基（成分：蛋白胨、NaCl、琼脂、乳糖、伊红、美蓝、水），灭菌②取水样③先测定甲项指标：用灭菌吸管吸取1mL水样，涂布到营养琼脂培养基中；置于37℃培养24h后进行菌落计数。另设一个空白对照组。④用滤膜法测定乙项指标，装置和操作如图。回答下列问题：（1）步骤②取水样前为了对自来水龙头灭菌，应对它作处理。（2）步骤③测定的指标甲是。水样涂布前无需稀释，原因可能是。步骤③中的空白对照组应是：。（3）步骤④测定乙项指标，主要观察滤膜上是否会出现色菌落。（4）兴趣小组认为合格的自来水中细菌数量很少，担心检测不到，因而将取得的水样先加入到无琼脂的营养培养液中培养一段时间后，再稀释涂布平板计数。这样操作获得的数据（填“可信”或“不可信”）。理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）火焰灼烧一段时间（2）1mL水样中的细菌总数自来水中细菌数量很少1mL水样换成等量无菌水，其他条件完全相同（3）黑（4）不可信细菌会在营养培养液中大量繁殖，其数量不能真实反映水样中原有的数量解析（1）水龙头是金属制品且不能移动位置，可用火焰灼烧灭菌。（2）该实验的自变量是样品的种类，无关变量需要控制得相同且适宜（蒸馏水不一定是无菌的）。3.（2021·黑龙江哈尔滨模拟）某研究人员筛选到能高效降解尿素的细菌，培养基成分如下表所示。请回答下列问题：KH2PO4Na2HPO4MgSO4·7H2O葡萄糖尿素琼脂1.4g2.1g0.2g10g1g15g（1）依据培养基的功能，该培养基属于，加入的琼脂的功能是。（2）降解尿素的细菌中含有酶，该酶能催化尿素分解形成。（3）土壤中的巴氏芽孢杆菌能高效降解尿素。为了从土样中筛选出巴氏芽孢杆菌，需将土样置于选择培养液中培养24h，目的是。此研究过程中的摇床转速为200r/min，推测培养巴氏芽孢杆菌过程中需要使用摇床的原因___________________________________________________________________________________。（3）某湖水中含有巴氏芽孢杆菌。请写出准确测定湖水中巴氏芽孢杆菌数量的实验思路：_________________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）选择培养基作凝固剂（2）脲二氧化碳和氨（3）对巴氏芽孢杆菌扩大培养，使巴氏芽孢杆菌的浓度增加有利于与空气、培养液中的营养物质充分接触，从而得到更多的巴氏芽孢杆菌（4）取湖水稀释后，涂布在选择培养基中，对照组涂布等量无菌水，培养后计数解析将土样置于选择培养液中培养24h，可使培养液中的巴氏芽孢杆菌大量增殖；使用摇床，有利于与空气、培养液中的营养物质充分接触，得到更多的巴氏芽孢杆菌，对湖水中的细菌进行准确计数，需要进行稀释涂布，再进行计数，同时设置对照。4.（2021·广东佛山质检）由于前些年牛奶制品被爆出安全隐患，很多民众认为生牛奶更安全。但有专家指出，没有经过加工的生牛奶中含有大肠杆菌、弧形杆菌、布鲁氏菌等近百种致病菌。为了证实该情况，某实验室按如图方法对生牛奶进行细菌检测实验。分析回答下列问题：（1）制备该无菌培养基的步骤为：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，调节pH应该在（填步骤名称）之前。（2）图中步骤①的目的是；步骤②能否采用平板划线法接种，并说明原因。图示操作后，将接种后的培养基和作为对照的同时放入37℃恒温培养箱中，培养36小时，取出后统计各平板的菌落数。（3）通过观察菌落的特征，可知生牛奶中微生物的种类和数量。菌落特征包括。两位工作人员分别进行菌落检测，取样后的操作均正确且完全一致，但菌落数目却有较大区别，你认为原因最可能是。（4）甲、乙两位工作人员分别对同一样品进行检测，在同一稀释倍数下得到以下结果：甲涂布了3个平板，统计的菌落数分别是122、163和186，取平均值157；乙涂布了3个平板，统计的菌落数分别是25、110和186，取平均值107。你认为这两位工作人员的结果中，可信度低的是，其原因是______________________________________________________________________。答案（1）灭菌（2）梯度稀释菌液，在平板上获得单个菌落，便于计数不能，平板划线法不能对菌落计数未接种的牛肉膏蛋白胨培养基（3）菌落的形状、大小、隆起程度、颜色等取样不相同，不同牛奶中的活菌数不相同（4）乙乙的结果中，有1个平板的计数结果与另外2个相差悬殊，结果的重复性差微专题2发酵工程的应用1.理清“4”种传统发酵食品的制作技术2.泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化提醒：亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。1.（2021·广东深圳高三调研）泡菜是一种独特且具有悠久历史的发酵蔬菜制品，回答下列问题：（1）泡菜发酵的原理是______________________________________________________________________________________________________________________。（2）泡菜制作中，需注意控制食盐用量以及，否则容易造成而导致亚硝酸盐增加，影响泡菜品质，所以泡菜制作过程中需要定期测定亚硝酸盐的含量，一般采用（方法）。（3）在腌制过程中，从外观上可以看到泡菜瓶中有间歇性的气泡冲出，坛盖有响声，其原因可能是____________________________________________________________________________________________________________________________。（4）下图为两种发酵方式下的亚硝酸盐含量的对比。由图可知乳酸菌发酵较自然发酵的优点是，两种发酵方式下的亚硝酸盐含量都是先增加后下降，出现这种变化可能的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）在无氧情况下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸（2）腌制时间、温度细菌大量繁殖比色法（3）泡菜中除乳酸菌外，还有酵母菌和大肠杆菌等，酵母菌能将糖分分解为乙醇和二氧化碳等（4）乳酸菌发酵可降低泡菜中的亚硝酸盐含量，提前亚硝酸盐峰值出现的时间，提高了泡菜食用的安全性（合理即可）与硝酸盐的还原和pH对亚硝酸盐的影响有关（与硝酸盐还原菌等微生物作用和pH对亚硝酸盐的影响有关）2.（2021·河北衡水金卷）人类生产、食用果醋有悠久历史。10世纪时葡萄醋在法国已相当盛行，17世纪以后欧洲各国结合各自的物产和饮食习惯生产出不同品种的果醋，各种类型的果醋产品已是层出不穷。请结合下图的实验流程回答与苹果醋制作相关的问题。eq\x(鲜苹果汁)eq\o(→,\s\up7(①))eq\x(高纯度苹果酒)eq\o(→,\s\up7(②))eq\x(苹果原醋)＋eq\x(苹果汁等原料)→eq\x(苹果醋)（1）过程①和过程②所用微生物在代谢类型上的主要区别是。（2）和酿制葡萄酒一样，在苹果酒的自然发酵过程中，起主要作用的是上的野生型酵母菌，①中实验操作中一般将温度控制在。（3）在果酒的制作过程中，虽然加入的鲜苹果汁没有经过灭菌处理，但在制成的果酒中基本检测不出酵母菌以外的杂菌，请推测可能的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）为了提高苹果出汁率，在压榨前可加入一定浓度的纤维素酶和果胶酶处理原材料，当观察到发酵罐内的果汁中基本上不再产生时，说明果酒发酵基本完成。（5）当缺少时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，反应简式为。答案（1）前者是兼性厌氧型，后者是需氧型（2）苹果皮18～30℃（3）发酵过程中积累的酒精能够抑制杂菌的生长繁殖（4）气泡（5）糖源C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O＋能量解析（4）酒精发酵的产物之一是CO2，使得发酵罐内的果汁中出现气泡（CO2无法被“观察”到）。3.（2021·安徽富城联考）某生物兴趣小组设计如图装置进行果酒和果醋发酵，回答下列问题：（1）果酒的制作离不开酵母菌。酒精发酵时，酒精产生的场所是酵母菌的。若用平板划线法和稀释涂布平板法分别纯化培养酵母菌时，则这两种接种方法操作过程中的共同点是___________________________________________________________________________________________________________________________________________（答出两点）。（2）制作果酒时，发酵瓶中需预留1/3空间的主要目的是；每隔一段时间要打开气体出口的主要目的是。（3）利用获得的果酒生产果醋时，气体入口应持续通入无菌空气的原因是。要鉴定果醋是否酿制成功，除可以通过观察菌膜、嗅气味之外，还可以通过检测和比较做进一步的鉴定。（4）果醋酿制成功后，某同学用稀释涂布平板法测定果醋中某菌种的数量时，在同一稀释倍数下涂布了3个平板，统计的菌落数分别是35、167和176。其他同学建议不宜将这三个数据求平均值来计算该菌种数量，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）细胞质基质采用固体培养基、在酒精灯火焰旁接种等（合理即可）（2）先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽氧气后再进行无氧呼吸产生酒精，同时防止发酵旺盛时汁液的溢出排出发酵过程中产生的二氧化碳（3）果醋发酵时需要醋酸菌，醋酸菌为好氧型细菌发酵前后溶液的pH（合理即可）（4）此同学的结果中，一个平板的计数结果与另两个相差悬殊，结果的重复性差，若计算平均值会导致结果可信度低（合理即可）专题强化练（时间：40分钟满分：100分）一、微专题强化练微专题1微生物的分离、培养与应用1.（2021·河北唐山期中）在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。下列相关操作正确的是（）A.实验操作者需使用酒精棉球对双手进行灭菌，从而防止外来杂菌的入侵B.接种室内的空气可先喷洒适量石炭酸，再用紫外线照射，从而加强消毒效果C.培养皿等玻璃器具不可以进行干热灭菌，以防高温、干燥条件下爆裂受损D.使用高压蒸汽灭菌锅对培养基灭菌时，将锅密封加热至设定的压力值即可答案B解析实验操作者需使用酒精棉球对双手进行消毒，从而防止外来杂菌的入侵，A错误；接种室内的空气可先喷洒适量石炭酸，再用紫外线照射，从而加强消毒效果，B正确；培养皿等玻璃器具可以进行干热灭菌，C错误；在利用高压蒸汽灭菌锅对培养基灭菌时，锅内水加热煮沸后，必须将锅内冷空气彻底排除，D错误。2.（2021·江苏无锡期末）尿素是一种重要的农业氮肥。当土壤中的细菌将尿素分解成氨之后，才能被植物利用。下列关于土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的叙述，正确的是（）A.分离分解尿素的细菌应以尿素为唯一碳源B.尿素的分解产物使培养基pH降低，从而使酚酞指示剂变成红色C.实验组一平板上有56个菌落，空白对照平板上有3个菌落，则该实验组菌落数记为53D.利用稀释涂布平板法测定的细菌数量可能会偏低答案D解析分离分解尿素的细菌应为尿素为唯一氮源，A错误；尿素的分解产物氨使培养基pH升高，从而使酚酞指示剂变成红色，B错误；在完全正确的操作情况下，空白对照组中不应出现菌落，若空白对照组出现菌落，说明操作过程中存在微生物污染，属于实验失误，所有实验数据均不应采用，C错误；统计菌落数目的方法有显微镜直接计数法和稀释涂布平板法，前者可用血细胞计数板直接计数，而用稀释涂布平板法测定细菌数时，可能会把连接在一起的两个或多个细菌统计成一个菌落，所以用该方法统计的细菌数可能会偏低，D正确。3.（2021·河北衡水五校联考）如图甲、乙是微生物接种常用的两种方法，图丙是接种后培养的效果图解。下列相关叙述不正确的是（）A.图甲是平板划线法，图乙是稀释涂布平板法B.这两种方法所用的接种工具分别是接种针和接种环C.图丙是采用图乙所示方法得到的结果D.两种方法的接种操作都一定要在火焰附近进行，因为火焰附近存在着无菌区域答案B解析据图分析，图甲是平板划线法，图乙是稀释涂布平板法，这两种方法所用的接种工具分别是接种环和涂布器，B错误。4.（2021·湖北襄阳四中调研）难以处理的土壤重金属污染是当前所面临的环境问题之一。研究人员筛选出了一种铅镉复合重金属高耐性菌株，为微生物修复重金属污染土壤提供重要的微生物种质资源。回答下列问题：（1）实验前，实验人员应在的土壤中寻找目的菌株，将制备好的菌悬液放入基础培养基中待用，基础培养基能够满足培养菌生长所需的4类营养物质是；同时需要制备筛选所用的培养基，在相应基础培养基中加入即可制成选择培养基。（2）经过富集培养的菌液，在平板培养基上可采用法分离纯化，依据特征可以初步确定菌株类型。（3）研究人员对筛选出的菌株进行耐铅镉性筛选，8种菌株在不同铅镉离子浓度下的生长情况如表所示。菌株Pb2＋/Cd2＋（mg·L－1）020040060080090010001200140002040608090100120140K­1＋＋＋－－－－－－K­2＋＋＋＋＋＋－－－K­3＋＋＋＋＋＋＋＋＋K­4＋＋－－－－－－－K­5＋＋－－－－－－－K­6＋＋＋－－－－－－K­7＋＋＋＋＋－－－－K­8＋＋＋－－－－－－注：“＋”生长；“－”无生长。由表可知，K­3菌株是筛选出的耐铅镉优势菌株，依据是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）研究人员将耐性菌株K­3转接到无铅镉基础培养基上进行10次传代培养，K­3菌株生长良好；随后将其转接于铅镉选择培养基上再进行10次传代培养，K­3菌株仍能生长，并且菌株形态特征未改变，该实验结果说明__________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）被铅和镉等重金属污染水、碳源、氮源和无机盐一定浓度的含铅离子和镉离子的溶液（2）平板划线（或稀释涂布平板）菌落（3）K­3菌株在较高的铅镉离子浓度下生长仍良好，具有良好的耐铅镉性（或8种菌株中只有K­3菌株在0～1400/0～140mg/L铅离子/镉离子浓度下均能生长）（4）K­3菌株耐铅镉特性由遗传物质控制，并且能稳定遗传解析（1）实验前，根据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找，实验人员应在铅镉复合重金属污染土壤中寻找目的菌株，将制备好的菌悬液放入基础培养基中待用，基础培养基能够满足培养菌生长所需的水、碳源、氮源和无机盐；同时需要制备筛选所用的培养基，在相应基础培养基中加入不同浓度的铅、镉离子溶液即可制成选择培养基。（2）经过富集培养的菌液，在平板培养基上可采用平板划线或稀释涂布平板法分离纯化，依据菌落特征可以初步确定菌株类型。（3）表中显示，8种菌株中只有K­3菌株在0～1400/0～140mg/L铅离子/镉离子浓度下均能生长，随着铅镉离子浓度的增加，K­3菌株在最大浓度下仍能生长，其余菌株在最大浓度之前就停止生长，说明K­3菌株是筛选出的耐铅镉优势菌株。（4）研究人员将耐性菌株K­3转接到无铅镉基础培养基上进行10次传代培养，K­3菌株生长良好；随后将其转接于铅镉选择培养基上再进行10次传代培养，K­3菌株仍能生长，并且菌株形态特征未改变，该实验结果说明K­3菌株耐铅镉特性是由遗传物质控制的，并且能稳定遗传。微专题2发酵工程的应用5.（2021·河北正定调研）下列关于家庭制作葡萄酒的叙述错误的是（）A.制作过程中，不应对葡萄进行消毒处理，以保存野生菌种B.适当加大接种量可以提高发酵速度，抑制杂菌生长繁殖C.葡萄酒制作过程中酵母菌种群数量呈“S”形增长D.发酵过程中每隔一定时间进行排气答案C解析家庭制作葡萄酒时的菌种是附着在葡萄皮上的野生酵母菌，因此制作过程中，不应对葡萄进行消毒处理，以保存野生菌种，A正确；适当加大接种量可以提高发酵速率，抑制杂菌生长繁殖，B正确；葡萄酒制作过程中，先通气后密封，通气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖，后密封进行酒精发酵，因此该过程中酵母菌种群数量没有呈“S”形增长，C错误；发酵过程中酵母菌无氧呼吸产生CO2，应每隔一段时间进行排气，D正确。6.（2021·山东聊城调研）我国利用不同微生物的发酵作用制作食品的历史悠久，在多种文献中均有记载：①《齐民要术》中记载：“作盐水，令极咸，于盐水中洗菜，即内雍中。”②《北山酒经》中记载：“每坛加蜡三钱，竹叶五片，隔水煮开，乘热灌封坛口。”③《齐民要术》中记载了多种利用谷物酿制食醋的工艺。其经历的三个主要发酵过程为糖化→酒化→醋化。④《本草纲目拾遗》中记述：“豆腐又名菽乳，以豆腐腌过酒糟或酱制者，味咸甘心。”下列说法错误的是（）A.①介绍的是泡菜制作技术，配制的盐水要煮沸冷却后使用B.②中加热杀菌保存酒液的原理和方法，与酿酒中普遍使用的巴氏消毒法基本相同C.③中醋化过程指乙醇转变为乙醛，再变为醋酸D.④从微生物培养的角度看，豆腐是固体培养基，接种时不需要对其进行严格灭菌答案C解析分析可知，①介绍的是泡菜制作技术，配制的盐水要煮沸冷却后使用，以杀灭盐水中的微生物，防止杂菌污染，A正确；②中加热杀菌保存酒液的原理和方法，与酿酒中普遍使用的巴氏消毒法基本相同，都是采用了低温加热处理的方法，B正确；③中的酿醋工艺是淀粉先在微生物作用下分解成葡萄糖，葡萄糖再在相关酶的作用下反应生成乙醇，在氧气充足、缺少糖源的条件下，醋酸菌可将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸，C错误；从微生物培养的角度看，豆腐是固体培养基，接种时不需要对其进行严格灭菌，D正确。7.（2021·山东威海模拟）人类利用微生物发酵制作果酒、果醋的历史源远流长，果酒、果醋在人类生活中有众多的用途。下列关于果酒、果醋制作的说法正确的是（）A.在缺氧呈酸性的发酵液中，酵母菌和绝大多数微生物都能够生长繁殖B.在变酸的酒的表面观察到的菌膜是乳酸菌大量繁殖而形成的C.在氧气、糖源充足的条件下，醋酸菌能将葡萄汁中的糖分解成醋酸D.在果酒、果醋的制作过程中，需要注意随时通过充气口充气答案C解析在缺氧呈酸性的发酵液中，酵母菌能够生长繁殖，而其他绝大多数微生物都不能生长繁殖，A错误；在变酸的酒的表面观察到的菌膜是醋酸菌大量繁殖而形成的，B错误；在氧气、糖源充足的条件下，醋酸菌能将葡萄汁中的糖分解成醋酸，C正确；在果醋的制作过程中，需要注意随时通过充气口充气，而在果酒的制作过程中，要关闭充气口，D错误。二、专题综合提升8.（2021·选择性考试广东卷，21）中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖）为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。回答下列问题：（1）为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为，并不断提高其浓度，经多次传代培养（指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养）以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有_____________________________________________________________________________________________________________________________等（答出两种方法即可）。（2）基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是_________________________________________________________________________________________________________（答出两点即可）。（3）研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中可能是高密度培养的限制因素。（4）菌株H还能通过分解餐厨垃圾（主要含蛋白质、淀粉、油脂等）来生产PHA，说明其能分泌______________________________________________________________________________________________________________________________。答案（1）碳源稀释涂布平板法（血细胞计数法）诱变育种、基因工程育种（2）培养基是高盐浓度的液体环境，杂菌会由于渗透失水而死亡；培养基的液体环境是碱性的，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制（3）氧气（4）蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和PHA合成相关的酶解析（1）为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，在液体培养基中，可将蔗糖作为碳源。培养过程中可定期取样并采用稀释涂布平板法（血细胞计数法）进行菌落计数，评估