专题通关20 发酵工程及其应用-【高考领航】2025年高考生物总复习四测通关卷

专题通关20　发酵工程及其应用 (满分：100分) 一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分) 1．下列关于果酒、果醋、腐乳和泡菜制作的叙述，不正确的是(　　) A．在葡萄酒的制作过程中，应对葡萄进行多次反复冲洗，这样才可以洗得彻底 B．果酒、果醋的发酵装置中，充气口的作用是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气，排气口的作用是在酒精发酵时排出二氧化碳 C．腐乳制作过程中，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸 D．制作泡菜时泡菜坛子需要加水密封，目的是隔绝空气，促进乳酸菌繁殖 2．如图是果酒和果醋制作的实验流程及相应的发酵装置。下列相关叙述错误的是(　　) 图1 图2 A．制作葡萄酒时应先冲洗干净葡萄后再去除枝梗 B．制作果酒时，关闭充气口，随着酒精发酵进行排气的时间间隔缩短 C．利用果酒进行果醋发酵时，应打开充气口通入无菌空气，并适当提高温度 D．果酒、果醋制作过程中培养液的pH均降低 3．豆豉是一种古老的传统发酵豆制品，下面是豆豉制作的流程图，装坛放在室外日晒，每天搅拌两次。下列说法正确的是(　　) 选料―→浸泡蒸煮前期发酵调味装坛 A．前期发酵的目的是让霉菌产生相应的酶，使味道更鲜美 B．传统方法制作豆豉，以混合菌种的液体发酵为主 C．调味过程中添加盐可抑制杂菌生长，白酒和风味料只是调节口味 D．装坛后日晒可为微生物提供能量，搅拌可为微生物提供氧气 4．培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。微生物培养时常用到无菌技术避免杂菌污染。下列相关叙述正确的是(　　) A．不同培养基的各种养分的浓度和比例可能存在差异 B．配制好的培养基转移至干热灭菌箱中灭菌 C．微生物培养时无机物可以作为碳源，但无机物不可以提供能量 D．为防止培养基溅到培养皿盖上，倒平板时应把培养皿盖完全打开 5．(2024·山东青岛二中模拟)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。相关叙述正确的是(　　) A．在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具不可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌 B．消毒是用强烈的理化方法杀死物体内外的所有微生物 C．配制好培养基后，先湿热灭菌，后定容 D．采用紫外线照射消毒前，适量喷洒苯酚，可强化消毒效果 6．下表是培养某种微生物的培养基配方，以下说法正确的是(　　) 成分 NH4NO3 KH2PO4 CaCl2 FeSO4 维生素 蒸馏水 含量 0.5 g 3.0 g 0.5 g 0.5 g 少许 定容至 1000 mL A．该培养基中含有碳源、氮源、水和无机盐四类物质 B．该培养基可用来培养硝化细菌，不能用来培养酵母菌 C．该培养基在培养硝化细菌时，需要密封 D．要用该培养基培养酵母菌，需要加入葡萄糖作为氮源 7．如图表示培养和纯化X细菌的部分操作步骤，下列相关叙述错误的是(　　) A．对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒处理 B．步骤①倒平板操作过程中，用食指和拇指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，防止周围环境中杂菌的污染 C．步骤③应多个方向划线，使接种物逐渐稀释，培养后出现单个菌落 D．步骤③划线结束后在培养皿盖上做好标注，培养皿需要倒置培养 8．(2024·海南预测)熔喷布是生产口罩的重要材料，主要成分是聚丙烯，废弃口罩会对环境造成污染。某人从土壤中分离到一种能分解聚丙烯的细菌。下列说法错误的是(　　) A．制备培养基时需要先将培养基的pH调节至中性或弱碱性，再灭菌、倒平板 B．以聚丙烯为唯一碳源的培养基，按功能划分，该培养基属于选择培养基 C．从土壤中分离能分解聚丙烯的细菌，可采用平板划线法、稀释涂布平板法接种 D．对该菌进行扩大培养时，应持续增加培养液中营养物质浓度，以提高菌种密度 9．(2023·河北秦皇岛二模)精氨酸依赖型谷氨酸棒状杆菌缺乏将鸟氨酸转化为精氨酸的酶，不能在缺少精氨酸的培养基上正常生长，但可作为鸟氨酸发酵的优良菌种。如图为野生型谷氨酸棒状杆菌经诱变获得精氨酸依赖型菌并进行筛选的过程示意图，过程①将紫外线照射处理过的菌液接种在甲平板上，培养至菌落不再增加时，平板上的菌落如图所示。过程②是将甲平板中菌落利用影印接种法(一种能达到在一系列培养皿的相同位置上出现相同遗传型菌落的接种方法)接种到乙平板，继续培养相同时间。下列相关叙述错误的是(　　) A．与甲平板中成分相比，乙平板中不含精氨酸 B．菌落A是采用稀释涂布平板法接种后培养得到的 C．菌落B可能是鸟氨酸发酵的优良菌种 D．野生型菌经过紫外线处理后一定能获得精氨酸依赖型菌 10．(2024·贵州清华中学校考)自生固氮菌是土壤中能独立固定空气中氮气的细菌，科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究，部分实验流程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．培养自生固氮菌时，可用牛肉膏蛋白胨培养基，接种完成后培养皿应倒置 B．该纯化培养的方法是稀释涂布平板法，统计细菌数量时通常会低于真实值 C．步骤①获取土壤一般来自深层土壤，为防止其他杂菌污染可对获取土壤灭菌处理 D．若④的平板上菌落平均数为58个，则每克土壤中含有的固氮菌约5.8×105个 二、不定项选择题(本题共2小题，每小题5分，共10分) 11．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。研究人员按照如图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。下列叙述正确的是(　　) A．实验时盛有培养基的摇瓶通常采用湿热灭菌法灭菌 B．甲培养基属于选择培养基 C．③过程需在酒精灯火焰旁进行，接种后乙需立即倒置培养 D．甲、乙培养基都能为目的菌的生长提供水、碳源、氮源和无机盐 12．发酵工程广泛应用于农业、食品工业、医药工业等工业生产。下列关于发酵工程的叙述正确的是(　　) A．发酵工程的形成离不开微生物纯培养技术的建立及发酵罐等设备的成功设计 B．筛选出高产柠檬酸的黑曲霉菌种后可直接接种到发酵罐中进行发酵生产 C．若培养基或发酵设备灭菌不彻底，则可能造成青霉素发酵的产量降低 D．发酵工程生产的单细胞蛋白含有糖类、脂质等多种化合物，可作为家畜的优质饲料 选 择 题 答 题 栏 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 三、非选择题(本题共3小题，共60分) 13．(17分)以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵能获得单细胞蛋白，单细胞蛋白含有丰富的蛋白质、糖类、脂质和维生素等物质，可以用作食品添加剂，某兴趣小组通过实验分离出能分解纤维素的微生物。回答下列相关问题： (1)实验小组尝试从收割后的小麦田里分离出分解纤维素的微生物，应该配制以__________为唯一碳源的培养基，配制的培养基用____________法灭菌，灭菌的作用是杀死培养基中的所有微生物，包括____________。 (2)灭菌的培养基需要倒平板操作，冷凝后平板需倒置的目的一是____________________________，二是避免培养基中的水分过快蒸发。 (3)若要对培养的细菌计数，则需要用____________________法进行接种，当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的是单菌落，运用这种方法统计的结果往往比实际值偏小，理由________________________________________________ ________________________。 14．(21分)(2024·陕西校联考)随着能源和环境问题日益严峻，利用纤维素酶降解秸秆进行燃料乙醇的生产对缓解全球能源危机有着重大意义。黑土壤中富含由多年落叶形成的腐殖质，科研人员利用其为原料开展了筛选、诱变及选育高产纤维素酶菌株的相关研究，过程如图所示。回答下列问题： (1)一般情况下，图中的富集培养基属于______(填物理形态)培养基。采用黑土壤富集产纤维素酶菌株的原因是_______________________________________ _________________________________________________________________________________________________________。 (2)常采用稀释涂布平板法或______________法将富集培养后的菌种接种于CMC平板上进行筛选，CMC平板的筛选原理是__________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 培养一段时间后，可根据________________初步鉴定并挑取产纤维素酶菌株XZ-33。 (3)选育高产纤维素酶菌株时，可通过向培养基中加入刚果红染液筛选出透明圈直径与__________比值大的菌落作为目的菌落。 15．(22分)孔雀石绿(简称MG)是广泛使用的有机染料，在自然环境中极难降解，容易引起土壤污染，进而危害人体健康。因此从土壤中分离和筛选出高效的MG降解菌有非常重要的意义。已知MG在水中溶解度低，含过量MG的固体培养基不透明。 (1)培养基的配制：MG降解菌富集培养基需含有NaH2PO4、KH2PO4、NaCl、NH4Cl、CaCl2、MgSO4、水等，再加__________作为唯一碳源。配制好的培养基，需用____________法进行灭菌。 (2)MG高效降解菌株的分离和纯化：图中所示的分离纯化细菌的方法是______________，用该方法统计样品的菌落数目比活菌的实际数目________(填“少”或“多”)，原因是_______________________________________。实验室采用此方法，将1 mL样品稀释1000倍，在3个平板上分别接入0.1 mL稀释液；经正确操作培养后，3个平板上的菌落数分别为150、158和160。据此可得出每升样品中的活菌数至少为__________个。 (3)黑曲霉是一种丝状真菌，黑曲霉的PDA液体产酶培养基组成为：麸皮、豆粉饼、(NH4)2SO4、MgSO4·7H2O、KH2PO4，培养时需要通气振荡。豆粉饼可提供黑曲霉生长所需的____________；若要分离黑曲霉菌落，上述培养基中还需要添加__________，在培养基灭菌前需将pH调至____________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。 (4)计数黑曲霉菌液孢子浓度的方法为：用多层纱布过滤黑曲霉培养液得到孢子悬浮液，取1 mL悬浮液用无菌水逐级稀释104倍，再取稀释液滴加至血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm，由400个小格组成)进行计数，统计得到计数的小格中平均孢子数2个，则黑曲霉培养液中孢子浓度为________个·mL－1。 (5)以大豆为主要原料，利用黑曲霉产生的蛋白酶可将原料中的蛋白质水解成______________________，然后经淋洗、调制可得到酱油。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题通关20　发酵工程及其应用 1．A　在葡萄酒的制作过程中，不能对葡萄进行多次反复冲洗，以防止菌种流失，A错误；果酒、果醋的发酵装置中，酒精发酵不需要氧气，充气口的作用是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气，排气口的作用是在酒精发酵时排出二氧化碳，B正确；腐乳制作的原理是毛霉等微生物产生的蛋白酶能够将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，C正确；泡菜发酵所需的菌种乳酸菌属于厌氧菌，制作泡菜时泡菜坛子需要加水密封，目的是隔绝空气，抑制杂菌繁殖，促进乳酸菌繁殖，D正确。 2．B　制作葡萄酒时对葡萄的处理步骤为：清洗→去梗→榨汁→装瓶，先除去枝梗再清洗容易造成果肉污染， A正确；果酒发酵中，酵母菌因缺氧进行无氧呼吸而产生酒精和CO2，应间歇性打开排气口释放CO2，随着酒精发酵进行，营养物质浓度降低，代谢速率减慢，排气的时间间隔应延长，B错误；果醋发酵利用的是醋酸菌，醋酸菌是好氧菌，并且其发酵温度高于酒精发酵，利用果酒进行果醋发酵时，应打开充气口通入无菌空气，并适当提高温度，C正确；果酒制作过程中酵母菌呼吸作用产生CO2，使 pH降低；果醋制作过程中醋酸菌代谢产生醋酸，使pH降低，D正确。 3．A　豆豉前期发酵的过程中，霉菌产生的蛋白酶将蛋白质转变为小分子肽和氨基酸，使味道更鲜美，A正确；传统发酵以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主， B错误；调味过程中添加盐可抑制杂菌生长，白酒和风味料既可以调节口味也可以抑制杂菌生长，C错误；该发酵过程中的微生物不能利用光能，D错误。 4．A　培养微生物的培养基中，营养物质主要有水、无机盐、碳源和氮源，不同微生物对营养物质的需求不同，所以不同培养基的各种养分的浓度和比例可能存在差异，A正确；配好的培养基应放入高压蒸汽灭菌锅内灭菌，B错误；硝化细菌可以利用氨或铵盐氧化供能，对于某些特殊生物，无机物也可提供能量，C错误；为防止空气中的杂菌落入培养皿中，倒平板时正确的操作是将培养皿打开一条稍大于锥形瓶瓶口的缝隙，D错误。 5．D　在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌，A错误；消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物的方法杀死物体表面或内部的一部分微生物，灭菌则是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子，B错误；配制培养基时，按照培养基配方准确称量各组分，将其溶解、定容后，调节培养基的pH，及时对培养基进行分装，然后进行湿热灭菌，C错误；密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，在照射前，适量喷洒苯酚，可强化消毒效果，D正确。 6．B　分析题表可知，该培养基中不含有碳源，A错误；由A分析可知，该培养基中不含有碳源，而酵母菌是异养生物，硝化细菌是自养生物，其可以利用空气中CO2来合成有机物，因此该培养基可用来培养硝化细菌，不能用来培养酵母菌，B正确；硝化细菌需要利用空气中的CO2来合成有机物，因此该培养基在培养硝化细菌时，不能密封，C错误；要用该培养基培养酵母菌，需要加入葡萄糖作为碳源，D错误。 7．D　实验操作的空间、操作者的衣着和手，需要进行清洁和消毒，A正确；步骤①倒平板操作过程中，用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，右手将锥形瓶中的培养基倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖，防止周围环境中杂菌的污染，B正确；步骤③应多个方向划线，划三至五条平行线，注意不要将最后一区的划线与第一区相连，使接种物逐渐稀释，培养后出现单个菌落，C正确；步骤③划线结束后应在皿底上做好标注，D错误。 8．D　培养细菌时，需将培养基调至中性或弱碱性，A正确；用以聚丙烯为唯一碳源的培养基来筛选能分解聚丙烯的细菌，按功能划分，该培养基属于选择培养基，B正确；从土壤中分离能分解聚丙烯的细菌，可采用的接种法有平板划线法和稀释涂布平板法，C正确；在对该菌进行扩大培养时，不能持续增加培养液中营养物质的浓度，因为持续增加培养液中营养物质的浓度，细菌会渗透失水，影响其生长繁殖，D错误。 9．D　根据实验结果可以推断出乙平板中无精氨酸，因此精氨酸依赖型菌不能繁殖形成菌落，甲平板中含精氨酸，精氨酸依赖型菌可繁殖形成菌落，A正确；平板上的菌落分布较均匀，故菌落A是采用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果，B正确；菌落B在甲平板上可形成，在乙平板上不能形成，可判断其为精氨酸依赖型菌，可作为鸟氨酸发酵的优良菌种，C正确；该培育菌种的方法为诱变育种，基因突变具有不定向性，因此不一定能筛选出精氨酸依赖型菌，D错误。 10．B　培养自生固氮菌时，一般不需要添加氮源，而牛肉膏蛋白胨培养基含有氮源，A错误；该纯化培养的方法是稀释涂布平板法，由于多个细菌连在一起时长出来的是单个菌落，因此统计细菌数量时通常会低于真实值，B正确；步骤①获取土壤一般来自浅层土壤，对土壤灭菌处理时也杀死了固氮菌，C错误；10 g土壤加到90 mL无菌水后，稀释了10倍，在④中相当于稀释了104倍，若在④的平板上统计的菌落的平均数量为58个，则每克土壤中含有的固氮菌为58÷0.1×104＝5.8×106(个)，D错误。 11．ABD　培养基常用的灭菌方法是湿热灭菌法，A正确；图中所示甲为液体培养基，且甲为选择培养基，B正确；乙为稀释涂布平板法，接种后待菌液渗透进入培养基内部后再进行倒置培养，C错误；甲、乙培养基的物理形态虽然不同，但都含有微生物生长的水、碳源、氮源和无机盐等营养物质，D正确。 12．ACD　科学技术的应用离不开理论的支持和设备等工具的进步，因此发酵工程的形成离不开微生物纯培养技术的建立及发酵罐等设备的成功设计，A正确；筛选出能高产柠檬酸的黑曲霉菌种后还需要进一步扩大化培养才能接种到发酵罐中进行发酵生产，B错误；若培养基或发酵设备灭菌不彻底，则可能被杂菌污染，造成青霉素被分解，产量降低，C正确；发酵工程生产的单细胞蛋白是微生物的细胞，含有糖类、脂质等多种化合物，可作为家畜的优质饲料，D正确。 13．解析：(1)想分离分解纤维素的微生物，应该配制以纤维素为唯一碳源的培养基，在该培养基中，只有能利用纤维素的微生物才能生存繁殖。配制的培养基常用高压蒸汽灭菌法灭菌，灭菌的作用是杀死培养基中的所有微生物，包括芽孢和孢子，从而避免杂菌污染以及与目标菌群争夺养分。(2)冷凝后平板需倒置的目的一是防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成培养基污染，二是避免培养基中的水分过快蒸发。(3)若要对培养的细菌计数，则需要用稀释涂布平板法进行接种，稀释涂布平板法除了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，就能推测样品大约含有多少活菌。但运用这种方法统计的结果往往比实际值偏小，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。 答案：(1) 纤维素　高压蒸汽灭菌　芽孢和孢子 (2)防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成培养基污染　(3)稀释涂布平板　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 14．解析：(1)一般情况下，实验室常用液体培养基对目的菌进行富集培养；黑土壤中有由多年落叶形成的腐殖质，纤维素含量较高，产纤维素酶菌株的数目较多，因此选用黑土壤富集培养目的菌。(2)菌种常采用稀释涂布平板法或平板划线法进行接种；由题图可知，CMC培养基属于选择培养基，其筛选产纤维素酶菌的原理是通过设置培养条件允许产纤维素酶菌的生长，同时抑制或阻止其他种类微生物的生长。可根据菌落特征(或菌落的形状、大小、颜色和隆起程度等)初步鉴定并挑取产纤维素酶菌株XZ­33。(3)可通过向培养基中加入刚果红染液筛选出透明圈直径与菌落直径比值大的菌落作为目的菌落，其降解纤维素的能力强。 答案：(1) 液体　黑土壤中有由多年落叶形成的腐殖质，纤维素含量较高，故产纤维素酶菌株的数目较多　(2)平板划线　提供有利于产纤维素酶菌(或目的菌)生长的条件，允许产纤维素酶菌(或目的菌)的生长，同时抑制或阻止其他种类微生物的生长　菌落特征(或菌落的形状、大小、颜色和隆起程度等)　(3)菌落直径 15．解析：(1)要筛选出能降解MG的微生物，培养基的配制需要以MG作为唯一碳源。培养基需要用高压蒸汽灭菌法进行灭菌处理。(2)稀释涂布平板法可用于统计样品中活菌的数目，图中所示的分离纯化细菌的方法(需要计数)是稀释涂布平板法，用该方法(稀释涂布平板法)统计样品的菌落数目比活菌的实际数目少，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。根据计算公式即每ml样品中的活菌数＝平板菌落平均数÷接种稀释液体积×稀释倍数，故每升样品中的活菌数至少为(150＋158＋160)÷3÷0.1×1000×103＝1.56×109(个)。(3)豆粉饼可为黑曲霉提供生长所需的氮源和碳源；若要分离黑曲霉菌落，需要在上述液体培养基中添加琼脂，制成固体培养基；黑曲霉属于霉菌，培养霉菌的培养基需要将pH 调至酸性。(4)由题干信息中的计数方法可知，计数的小格中平均孢子数为2个，因此黑曲霉培养液中孢子浓度为2×400×104×104＝8×1010 (个·mL－1)。(5)酶具有专一性，且蛋白质的基本单位是氨基酸，若以大豆为主要原料，利用黑曲霉产生的蛋白酶可将原料中的蛋白质水解成小分子肽和氨基酸，然后经淋洗、调制可得到酱油。 答案：(1) 孔雀石绿(或MG)　高压蒸汽灭菌　(2)稀释涂布平板法　少　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　1.56×109　(3)碳源和氮源　琼脂　酸性　(4)8×1010　(5)小分子肽和氨基酸 学科网（北京）股份有限公司 $$