高中生物【分层作业】第1章 发酵工程 章末培优（苏教2019版选择性必修3）

第1章发酵工程章末培优创新突破练突破一微生物的分离、纯化和培养的无菌技术1.[2023江苏南通高二期末]MIC是指药敏试验中某种抗生素对测试菌的最低抑制浓度。某研究小组将含有相同浓度抗生素Ⅰ~Ⅳ的四个大小相同的纸片分别贴在长满测试菌的琼脂平板上进行药敏试验，以了解病原微生物对四种抗生素的敏感程度，下图为实验结果示意图。下列相关叙述正确的是()A.培养基中的琼脂可以为测试菌提供碳源B.抗生素Ⅰ的MIC小于抗生素Ⅱ的MICC.抑菌圈中离纸片越近的菌落对抗生素Ⅳ的抗性越强D.抑菌圈中出现菌落的原因可能是抗生素使病原菌产生耐药性基因突变2.[多选][2023江苏盐城响水中学高三调研]丙草胺(C17H26ClNO2)是一种应用广泛的除草剂。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。下列叙述正确的是()A.实验过程中应避免已灭菌处理的土壤与周围物品接触B.以丙草胺为唯一氮源配制的培养基属于鉴别培养基C.依据实验结果计算出每克土壤中的菌株数约为1.5×1010个D.利用稀释涂布平板法得到的结果往往比实际活菌数要低3.克拉玛依油田所在地的冬季寒冷漫长，导致冬季石油污染土壤的微生物修复效果受到一定的限制。科研人员从克拉玛依油田长期受到石油污染的土壤中通过富集、分离和纯化得到两株低温石油烃降解菌，培养流程如下图所示。请分析并回答下列问题：(1)石油污染样品采自克拉玛依油田附近，铲去后，取距地表10cm左右处长期受石油污染的土壤0.5kg左右，将土样装入经灭菌的纸袋中带回实验室。

(2)步骤①为低温石油烃降解菌的富集培养。称取10g土壤样品加入预先装有100mL含的无机盐液体培养基的三角瓶中，在15℃、160r/min的恒温振荡摇床中培养6d，在相同的培养条件下连续培养四个周期。摇床培养的目的是。

(3)LB培养基的成分有蛋白胨10g、酵母浸粉5g、NaCl5g、蒸馏水1000mL，其中属于氮源的是。实验中初步估测摇瓶中细菌细胞数为3×108个/mL，若要在每个平板上涂布0.1mL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过300个，则至少应将摇瓶中的菌液稀释倍。统计菌落的种类和数量时，要每隔24h观察统计一次，直到各类菌落数目稳定，可以防止。

(4)通过步骤③得到，然后进行斜面低温保存，这种保存方法的缺点是。

突破二传统发酵技术和产品4.[2023江苏徐州第三中学高三模拟]下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、糖源充足条件下可直接发酵为蓝莓醋C.在过程④时，榨出的蓝莓汁需要经过用高压蒸汽灭菌锅灭菌后才能密闭发酵D.过程⑤中酒精可作为醋酸菌的碳源和能源5.[2022江苏南通高二期末]科研人员研究了乳酸菌强化发酵对刺梨果醋风味品质的影响，主要流程如下。下列相关叙述正确的是()A.糖度调整之前可以先对刺梨汁用高压蒸汽灭菌锅灭菌以杀死全部微生物B.酒精为挥发性物质，故刺梨果酒发酵过程中空气的进气量不宜太大C.刺梨果酒发酵时，发酵液产生的气泡多于刺梨果醋发酵时的D.也可以先进行乳酸发酵再加入酵母菌进行酒精发酵高考真题练考向一微生物的分离、纯化与培养1.[2022江苏卷]下列是某同学分离产脲酶菌的实验设计，不合理的是()A.选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株B.在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源C.适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落D.可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌株2.[2019江苏卷]下列关于微生物实验操作的叙述，错误的是()A.培养微生物的试剂和器具都要进行高压蒸汽灭菌B.接种前后，接种环都要在酒精灯火焰上进行灼烧C.接种后的培养皿要倒置，以防培养污染D.菌种分离和菌落计数都可以使用固体培养基3.[2018江苏卷]酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半，可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养，这样既可减少污染又可降低生产成本。研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母，并进行大量培养。下图为操作流程图，请回答下列问题：(1)配制培养基时，按照培养基的配方准确称量各组分，将其溶解、定容后，调节培养基的，及时对培养基进行分装，并进行灭菌。

(2)取步骤②中不同梯度的稀释液加入标记好的无菌培养皿中，在步骤③中将温度约(填“25℃”“50℃”或“80℃”)的培养基倒入培养皿混匀，冷凝后倒置培养。

(3)挑取分离平板中长出的单菌落，按步骤④所示进行划线。下列叙述合理的有。

a.为保证无菌操作，接种针、接种环使用前都必须灭菌b.划线时应避免划破培养基表面，以免不能形成正常菌落c.挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定酵母细胞中甲醇的含量d.可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度，来获得甲醇高耐受株(4)步骤⑤中，为使酵母数量迅速增加，培养过程中需保证充足的营养和供应。为监测酵母的活细胞密度，将发酵液稀释1000倍后，经等体积台盼蓝染液染色，用25×16型血细胞计数板计数5个中格中的细胞数，理论上色细胞的个数应不少于个，才能达到每毫升3×109个活细胞的预期密度。

考向二传统发酵技术和产品4.[多选][2022江苏卷]在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述错误的是()A.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B.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料C.葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋D.果酒与果醋发酵时温度宜控制在18~25℃，泡菜发酵时温度宜控制在30~35℃5.[2022湖北卷]关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是()A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质中，也存在于线粒体中D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌6.[2021山东卷]葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是()A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生酵母菌C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的D.制作过程中随着发酵的进行，发酵液中糖含量增加7.[2021湖北卷]我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CO2C.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菌考向三发酵工程及其应用8.[2021广东卷]我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(答出两种方法即可)等。

(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。

第1章发酵工程章末培优参考答案创新突破练1.【答案】B【解析】培养基中的琼脂是凝固剂，不能为测试菌提供碳源，A项错误；由题干信息可知，MIC是指药敏试验中某种抗生素对测试菌的最低抑制浓度，图2中相同浓度抗生素Ⅰ~Ⅳ的四个大小相同的纸片，抗生素Ⅰ的抑菌圈比抗生素Ⅱ的大，这说明抗生素Ⅰ的MIC小于抗生素Ⅱ的MIC，B项正确；在抑菌圈中出现的菌落均是对该种抗生素具有抗性的菌株，但无法通过题图信息来判断它们之间抗性的强弱，若要判断它们之间抗性的强弱还需进一步实验才能确定，C项错误；抗生素对病原菌具有选择作用，不能诱导病原菌产生耐药性基因突变，D项错误。2.【答案】CD【解析】实验的目的是从土壤中分离获得能有效降解丙草胺的细菌菌株，故不能将土壤灭菌，否则会导致目的菌株死亡，无法分离，A项错误；乙草胺可提供碳源、氮源，配制以乙草胺为唯一氮源的选择培养基进行培养，可提高降解菌的浓度，该培养基属于选择培养基，B项错误；用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数时，选择菌落数在30~300的平板进行计数，据图可知，该实验结果只有两个菌落数在30~300的平板，不能用来计数，C项错误；图示采用的计数方法是稀释涂布平板法，由于两个或多个细胞连在一起时，在平板上观察到一个菌落，因此用该方法计数的结果往往比实际活菌数偏低，D项正确。3.【答案】(1)表层土干热(2)石油使细菌与培养液的成分充分接触，增加培养液中的溶解氧(3)蛋白胨和酵母浸粉105因培养时间不足导致遗漏菌落的种类和数目(4)纯化的单菌落保存时间不长，菌种容易被污染或产生变异【解析】(1)由于需要取距地表10cm左右处长期受石油污染的土壤，所以需要铲去表层土，取样后土样装入经干热灭菌的纸袋中。(2)实验目的是获取降解石油的微生物，所以称取10g土壤样品加入预先装有100mL含石油的无机盐液体培养基的三角瓶中。在摇床中振荡培养的目的是使细菌与培养液的成分充分接触，增加培养液中的溶解氧。(3)在LB培养基中，能够提供氮源的是蛋白胨和酵母浸粉。根据稀释涂布平板法的微生物计算公式，即(300÷0.1)×稀释倍数=3×108个/mL，所以计算得到稀释倍数至少为105。统计菌落的种类和数量时，要每隔24h观察统计一次，直到各类菌落数目稳定，可以防止因培养时间不足导致遗漏菌落的种类和数目。(4)步骤③是通过LB培养基经过纯化获得的单菌落。斜面低温保存的缺点是保存时间不长，菌种容易被污染或产生变异。4.【答案】C【解析】过程④是蓝莓酒发酵，一般菌种来源于蓝莓皮上的野生酵母菌，故在过程④时，榨出的蓝莓汁不需要用高压蒸汽灭菌锅灭菌，C项错误。5.【答案】C【解析】糖度调整前若用高压蒸汽灭菌锅灭菌会杀死目的菌种，A项错误；刺梨果酒发酵需要在无氧条件下进行，不能通入空气，B项错误；刺梨果酒发酵时有二氧化碳产生，而刺梨果醋发酵时无气体产生，故刺梨果酒发酵时，发酵液产生的气泡多于刺梨果醋发酵时的，C项正确；酵母菌无法利用乳酸，故不能先进行乳酸发酵再加入酵母菌进行酒精发酵，D项不合理。高考真题练1.【答案】D【解析】在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，氨会使培养基的pH升高，酚红指示剂将变红，因此在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，能对分离的菌种做进一步鉴定，D项不合理。2.【答案】A【解析】接种室、接种箱等常用紫外线消毒法处理，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高压蒸汽灭菌锅灭菌处理，A项错误。3.【答案】(1)pH高压蒸汽(湿热)(2)50℃(3)abd(4)氧气无30【解析】(1)配制培养基时，需先调pH再分装到锥形瓶中进行高压蒸汽灭菌。(2)倒平板时的培养基温度约为50℃，冷凝后倒置培养。(3)接种针、接种环使用前和使用后都需要进行灼烧灭菌，以免造成杂菌污染，a项合理；划线时不能划破培养基表面，否则不能形成正常菌落，b项合理；挑取菌落时，应挑取多个不同的菌落，分别测定酵母细胞中蛋白质含量，c项不合理；逐步提高培养基中甲醇的浓度，能筛选出其中的耐受菌，获得耐受高甲醇的菌株，d项合理。(4)酵母是兼性厌氧型真菌，在有氧条件下可大量繁殖。酵母扩大培养时，需保证充足的营养和氧气等条件。由题中信息“经等体积台盼蓝染液染色”可知，计数室中培养液容积实际只有0.1÷2=0.05mm3。设5个中格中无色(活细胞不能被台盼蓝染色)的细胞数目为x个，则3×109=(x/5)×25×1000×1000÷0.05，解得x=30(个)。4.【答案】ACD【解析】制作泡菜利用的是乳酸菌，乳酸菌是厌氧菌，在制作过程中必须提供无氧环境，不需要开盖放气，A项错误；制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，这样既能够在发酵初期给酵母菌提供氧气，又能防止发酵液溢出，而制作泡菜的盐水要淹没全部菜料，这是因为制作泡菜利用的是乳酸菌，乳酸菌是厌氧菌，用盐水淹没全部菜料能够提供无氧环境，B项正确；虽然葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，但在制作好葡萄酒后，也不能直接通入无菌空气制作葡萄醋，这是因为酵母菌和醋酸菌的最适生长温度不同，要制作果醋还需要升高温度，C项错误；制作果酒的温度宜控制在18~25℃，制作果醋的温度宜控制在30~35℃，而乳酸菌生长的最适温度是37℃左右，通常制作泡菜的温度宜控制在30~35℃，D项错误。5.【答案】C【解析】葡萄糖转化为乙醇是无氧呼吸的过程，发生在细胞质基质中，线粒体是进行有氧呼吸第二、三阶段的场所，C项错误。6.【答案】D【解析】制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量减少，D项错误。7.【答案】B【解析】泡菜制作的原理是乳酸菌无氧呼吸分解葡萄糖并产生乳酸，A项错误；馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生CO2，B项正确；密封容器中酵母菌无氧呼吸产能较少不利于其生长繁殖，但其进行无氧呼吸可