第1章 发酵工程 单元综合提升-【金版新学案】2024-2025学年高中生物选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 不定项）

单元综合提升 1．腐乳的制作需要多种微生物的参与，起主要作用的是曲霉。(×) 2．泡菜制作中选材装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装满。(×) 3．酵母菌通过有氧呼吸可以大量繁殖，通过无氧呼吸可以产生酒精。(√) 4．由于醋酸菌对氧气的含量相当敏感，所以在醋酸发酵过程中要始终通入氧气。(√) 5．在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌酶将青霉素分解掉。(√) 6．谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N-乙酰谷氨酰胺。(×) 7．单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白。(×) 8．培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质。(√) 9．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。(×) 10．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。(√) 11．利用稀释涂布平板法统计菌落数目时，统计的菌落数就是活菌的实际数。(×) 12．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。(×) 学生用书第32页 1．果酒制作与果醋制作的比较 针对练1.(2024·江苏南通一模)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可杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 B．②葡萄需先用清水冲洗后去枝梗，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 答案：A 解析：①过程将发酵瓶等清洗干净后用酒精消毒，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，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。 针对练2.(2024·山东临沂高三期末)人们在酿造果醋时，往往要先酿造果酒，其原因不包括(　　) A．果酒发酵液能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率 B．醋酸菌能以果酒中的乙醇为底物来产生乙酸 C．果酒有利于溶解水果中的风味物质并保留在果醋中 D．酿制果酒和果醋时的最适发酵温度接近，均为30～35 ℃ 答案：D 解析：果酒发酵产生的酒精能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率，A正确；缺少糖源时，醋酸菌能将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸(醋酸)，B正确；果酒有利于溶解水果中的风味物质并保留在果醋中，增加果醋风味，C正确；酿制果酒和果醋时的最适发酵温度不同，前者为18～30 ℃，后者为30～35 ℃，D错误。 2．发酵工程的基本环节 针对练3.(2024·安徽池州高三期末)黑曲霉是一种丝状真菌，其代谢产物广泛应用于食品加工等领域。食品工业以红薯粉为原料经黑曲霉发酵获得柠檬酸，如图为生产柠檬酸的简要流程图。下列叙述错误的是(　　) A．优良菌种可以从自然界中筛选出来，也可通过诱变育种或基因工程育种获得 B．据图分析黑曲霉的代谢类型是需氧型，培养过程1使用平板划线法进行接种 学生用书第33页 C.α-淀粉酶将红薯中的淀粉水解产生葡萄糖提供碳源，蛋白胨提供氮源和维生素等 D．因为发酵罐内接种的是黑曲霉纯培养物，所以培养基C和发酵罐不需要严格灭菌 答案：D 解析：发酵工程中的优良菌种可以从自然界中筛选出来，也可通过诱变育种或基因工程育种获得，A正确。培养过程2是振荡培养，且柠檬酸发酵时需搅拌，故黑曲霉的代谢类型为需氧型。培养过程1使用平板划线法接种，B正确。发酵工业中要配制培养基，图中是利用红薯来制备。α-淀粉酶是将红薯中的淀粉水解产生葡萄糖，为黑曲霉发酵提供碳源，蛋白胨可以提供氮源和维生素等，C正确。虽然发酵罐内接种的是黑曲霉纯培养物，发酵工业中一旦有杂菌污染，可能导致产量下降，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌，D错误。 针对练4.(2024·辽宁本溪高三开学考试)食品工业是微生物发酵应用最早最广泛的领域，工业上常用微生物发酵产物生产味精，发酵部分流程如下，下列说法正确的是(　　) A．第①步碾磨前需对大米和酿造器具预先进行消毒 B．直接对微生物培养液沉淀过滤来生产②所需的酶制剂 C．第③步发酵产谷氨酸过程中需发酵液pH值维持在中性和弱碱性 D．第③步向发酵罐中补充尿素的主要目的是补充发酵液中的碳源 答案：C 解析：工业生产谷氨酸需要对酿造器具灭菌，A错误；酶制剂属于细胞代谢产物，需要提取分离纯化培养液来获取酶制剂，B错误；谷氨酸棒状杆菌在中性和弱碱性才能产谷氨酸，C正确；发酵液中已有大量糖，补充尿素的主要目的是补充氮源，D错误。 3．微生物常见纯化方法的比较 针对练5.(2024·江苏淮安高三开学考试)产油脂酶酵母可用于处理含油废水。为筛选产油脂酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究，流程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．①过程为富集培养，可增加产油脂酶酵母菌株的数量 B．②过程要用无菌水，Ⅱ号培养基采用的接种方法是平板划线法 C．培养后，Ⅰ号培养基上出现的菌落是均匀分布的 D．制备Ⅰ号培养基时，将培养基分装于锥形瓶后进行高压蒸汽灭菌，灭菌后适时进行倒平板操作 答案：C 解析：图中①过程为富集培养，目的是增加产油脂酶酵母菌株的数量，以便筛选获得产油脂酶酵母菌株，A正确；②过程进行的是依次等比稀释，需要使用无菌水进行稀释，Ⅱ号培养基采用的接种方法是平板划线法，B正确；Ⅰ号培养基需要配制以油脂为唯一碳源的选择培养基，只有能产油脂酶的酵母菌能生存，因此出现的菌落不是均匀分布的，C错误；培养基要进行高压蒸汽灭菌，制备Ⅰ号培养基时，将培养基分装于锥形瓶后进行高压蒸汽灭菌，灭菌后适时进行倒平板操作，D正确。 针对练6.(2024·巴蜀中学高三期末)为了分离和纯化高效分解石油的细菌，科研人员利用被石油污染过的土壤进行下图A所示的实验。同学甲进行步骤④的操作，其中一个平板经培养后的菌落分布如图B所示。同学乙也按照同学甲的接种方法进行了步骤④的操作：将1 mL样品稀释100倍，在5个培养基平板上分别接入0.1 mL稀释液，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。在接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，无菌落产生。下列叙述正确的是(　　) A．乙同学计算得出每升样品中的活菌数约为3.3×108个 B．步骤③与步骤②中培养基成分的最大区别是步骤③的培养基中石油是唯一碳源 学生用书第34页 C.步骤④甲同学出现图B结果可能的操作失误是样品的稀释程度太低导致 D．步骤⑤后取样测定石油含量的目的是筛选出能分解石油的细菌 答案：B 解析：乙同学实验平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191，数据之间差值过大，应分析误差产生的原因，重新进行实验，不能用这些数值去计算，A错误；该实验的目的是为了分离和纯化高效分解石油的细菌，因此步骤③是以石油为唯一碳源的选择培养基，与步骤②中培养基成分相比，最大的区别是石油是唯一碳源，B正确；步骤④甲同学出现图B结果是菌落分布不均匀，可能的操作失误是用涂布器涂布平板时涂布不均导致，C错误；步骤⑤后取样测定石油含量的目的是筛选出能高效分解石油的细菌，D错误。 4．区分选择培养基与鉴别培养基 种类 特点 用途 举例 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 从众多微生物中分 离所需的微生物 加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌 鉴别培养基 根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品，进而产生特定的颜色或其他变化 鉴别不同种类的微生物 用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌 针对练7.下列关于微生物的选择培养的叙述，错误的是(　　) A．用纤维素作为唯一碳源的选择培养基分离获得纤维素分解菌 B．用尿素作为唯一氮源的选择培养基分离获得尿素分解菌 C．用缺少有机碳源的选择培养基分离获得自养型微生物 D．用含有青霉素的选择培养基分离获得酵母菌和细菌 答案：D 解析：筛选纤维素分解菌需以纤维素作为唯一的碳源，A正确。筛选尿素分解菌需以尿素作为唯一氮源，B正确。自养型微生物可以自身合成有机物，比如一些微生物可以利用光合作用，利用大气中的二氧化碳合成有机物，对于这类微生物的培养，培养基中可以不加有机碳源，利用空气中的二氧化碳即可。故用缺少有机碳源的选择培养基分离获得自养型微生物，C正确。青霉素是一种抗生素，抑制细菌的生长和增殖，对真核细胞不起作用，酵母菌可以在含有青霉素的选择培养基分离出来，细菌不可分离出来，D错误。 针对练8.刚果红可与纤维素反应形成红色复合物，但不能与纤维素水解产物发生反应。在富含纤维素的培养基中加入刚果红，再接种土壤浸出液，准备从土壤中筛选高效降解纤维素的细菌。下图表为平板上部分菌落周围出现透明圈的情况，下列说法错误的是(　　) 菌种 菌落甲 菌落乙 菌落丙 菌落丁 菌落直径：C(mm) 5.8 4.1 7.4 3.1 透明圈直径：H(mm) 8.4 7.6 9.1 8.0 H/C 1.4 1.9 1.2 2.6 A.培养基需要进行灭菌处理，土壤浸出液不需要 B．图示操作过程所用的接种工具为接种环 C．培养基的pH需调至中性或弱碱性 D．图中菌落丁分解纤维素的能力最强 答案：B 解析：培养基需要进行高压蒸汽灭菌处理，土壤浸出液含有目的菌种，若进行灭菌处理会杀死菌种，导致实验失败，A正确；图示培养基出现较为均匀分布的菌落，使用的接种工具是涂布器，B错误；微生物培养时应具有适宜的pH，细菌所需的pH是中性或弱碱性，C正确；据表格可知，菌落丁H/C最大，说明其分解纤维素的能力最强，D正确。 1．(2023·河北卷)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 答案：B 解析：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·山东卷)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 答案：C 解析：①煮沸是为了杀灭杂菌，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。 3．(2023·辽宁卷)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 学生用书第35页 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 答案：D 解析：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，对操作者双手进行消毒，A正确；纯化培养时，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。 4．(2023·山东卷)平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是(　　) A．不含氮源的平板不能用于微生物培养 B．平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒 C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃 D．利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物 答案：D 解析：不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误；平板涂布时涂布器使用前必须浸在酒精中，然后在火焰上灼烧灭菌，这种操作属于灭菌，不属于消毒，B错误；使用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因缺乏氮源而无法生长，因此以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物，D正确。 5．(2023·北京卷)自然界中不同微生物之间存在着复杂的相互作用。有些细菌具有溶菌特性，能够破坏其他细菌的结构使细胞内容物释出。科学家试图从某湖泊水样中分离出有溶菌特性的细菌。 (1)用于分离细菌的固体培养基包含水、葡萄糖、蛋白胨和琼脂等成分，其中蛋白胨主要为细菌提供______________和维生素等。 (2)A菌通常被用作溶菌对象。研究者将含有一定浓度A菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上，凝固形成薄层。培养一段时间后，薄层变浑浊(如图)，表明________________________________________________________________________。 (3)为分离出具有溶菌作用的细菌，需要合适的菌落密度，因此应将含菌量较高的湖泊水样________后，依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后，能溶解A菌的菌落周围会出现________。采用这种方法，研究者分离、培养并鉴定出P菌。 (4)为探究P菌溶解破坏A菌的方式，请提出一个假设，该假设能用以下材料和设备加以验证(主要实验材料和设备：P菌、A菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱)________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)氮源、碳源　(2)A菌能在培养平板中生长繁殖　(3)稀释　溶菌圈　(4)假设P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂 解析：(1)蛋白胨主要为细菌提供氮源、碳源和维生素等。(2)将含有一定浓度A菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上，凝固形成薄层。培养一段时间后，薄层变浑浊，表明A菌能在培养平板中生长繁殖。(3)将含菌量较高的湖泊水样稀释后，依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后，能溶解A菌的菌落周围会出现溶菌圈。(4)根据实验材料和设备，圆形滤纸小片可用于吸收某种物质，离心机可用于分离菌体和细菌分泌物，为探究P菌溶解破坏A菌的方式，可假设P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂。 6．(2023·全国乙卷)某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验，其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失)，在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)，实验流程如图所示。回答下列问题。 (1)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是________________________________________(答出1点即可)。通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有______________________________________________ ________________________________________________________________________ _____________________________________________________(答出2点即可)。 (3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是________________。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是________________。发酵液中的乙醇可用________________溶液检测。 (4)本实验收集的淋洗液中的________可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)菌T能够分泌纤维素酶　(2)为微生物合成细胞结构提供原料(微生物细胞中的含氮物质，如核酸、蛋白质、磷脂)　①把锅内的水加热煮沸，将其中原有的冷空气彻底排除；②为达到良好的灭菌效果，一般在压力为100 kPa，温度为121 ℃的条件下，维持15～30 min；③灭菌完成后，应使锅内蒸气压力缓慢降低，排气时间不少于10～12分钟　(3)制造无氧环境　排出二氧化碳　酸性的重铬酸钾　(4)葡萄糖　节约粮食、废物利用、清洁环保、不污染环境、生产成本低、原料来源广 解析：(1)菌T能够分泌纤维素酶，纤维素酶能将纤维素最终分解为葡萄糖，因此在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解。(2)培养基的主要成分：水、碳源、氮源、无机盐，其中氮源主要为微生物合成细胞结构提供原料(微生物细胞中的含氮物质，如核酸、蛋白质、磷脂)。高压蒸汽灭菌法的注意的事项有①把锅内的水加热煮沸，将其中原有的冷空气彻底排除后，将锅密闭，如果高压锅内的空气未排除或未完全排除，则蒸汽不能达到饱和，蒸汽的温度未达到要求的高度，结果导致灭菌的失败；②为达到良好的灭菌效果，一般在压力为100 kPa，温度为121 ℃的条件下，维持15～30 min；③灭菌完成后，应使锅内蒸气压力缓慢降低，排气时间不少于10～12分钟，否则锅内蒸气压力突然降低，液体突然沸腾，冲走瓶盖，使液体喷出或使容器破裂。(3)果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，将酵母菌接种到灭菌后的培养基中进行酒精发酵，酒精发酵需要在无氧的条件下进行，此时拧紧瓶盖的主要目的是制造无氧环境。酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，在发酵过程中密闭，所以需要根据发酵进程适时拧松瓶盖放出二氧化碳，酒精可用酸性重铬酸钾溶液来检测，该物质与酒精反应呈现灰绿色。(4)与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，利用秸秆为原料生产乙醇具有节约粮食、废物利用、清洁环保、不污染环境、生产成本低、原料来源广等优点。 学科网（北京）股份有限公司 $$