第1章发酵工程导学案-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

发酵工程 【学习目标】 1.微生物发酵的基本原理，制作泡菜、果酒和果醋 2.概述培养基的配制方法和微生物纯培养的基本操作要求，进行酵母菌的纯培养 3.阐明微生物选择培养的原理，进行土壤中分解尿素的细菌的分离和计数 4.论述发酵工程的基本环节及其应用 重难点：1.微生物发酵的基本原理，制作泡菜、果酒和果醋 2.微生物纯培养的基本操作要求及酵母菌的纯培养 3.微生物选择培养的原理，土壤中分解尿素的细菌的分离和计数 4.发酵工程的基本环节及其应用 【学习内容】 发酵工程：是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。 一、传统发酵技术的应用 1.发酵与发酵技术 （1）发酵：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。 发酵原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物。 （2） 传统发酵技术：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。 ①传统发酵的特点：混合菌种发酵；固体发酵及半固体发酵；家庭式或作坊式 ②传统发酵的缺点：菌种差异、杂菌情况不明、发酵过程的控制缺乏标准等，会造成发酵产品品质不一。 2.尝试制作传统发酵食品 （1）乳酸菌 ①代谢特点：厌氧细菌，代谢类型为异养厌氧型； ②发酵原理(反应简式)：C6H12O62C3H6O3(乳酸)+能量 ③常见类型：乳酸链球菌和乳酸杆菌 ④分布：空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内 ⑤生产应用：可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等 实例：泡菜的制作 1.发酵原理： 2.制作流程：（见教材） 3.发酵条件： ①选择气密性好的泡菜坛，盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水，使盐水没过全部菜料，以保证无氧条件。 ②加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水。煮沸的作用是除去水中的氧气、杀灭盐水中的细菌。盐的作用是调味，抑制微生物生长。 ③泡菜坛只能装入八成满。 ④泡菜坛表面形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。 ⑤注意控制腌制时间、温度和食盐的用量。 （2）酵母菌 ①代谢特点：是一类单细胞真菌，代谢类型为异养兼性厌氧微生物； ②重要影响因素：温度是影响酵母菌生长的重要因素；酿酒酵母的最适生长温度约为28℃； ③发酵原理(反应简式)： ④分布：在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面 ⑤生产应用：可用于酿酒、制作馒头和面包等 （3）醋酸菌 ①代谢特点：好氧细菌，代谢类型是异养需氧型； ②发酵原理(反应简式)： 当O2、糖源都充足时，能将糖分解为醋酸； 当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸；多数醋酸菌的最适生长温度为30-35℃； ③生产应用：醋酸菌可用于制作各种风味的醋 实例：制作果酒和果醋 制作果酒： 1.主要微生物及来源：新鲜水果的果皮表面附着的野生酵母菌 2.发酵原理： 3.制作流程:（见教材） 4.注意事项： （1）先清洗后去除枝梗和腐烂的籽粒，从而避免除去枝梗时，引起葡萄损坏，增加被杂菌感染的机会。 （2）留大约1/3的空间：①有利于酵母菌有氧呼吸，快速繁殖；②防止产生的CO2使发酵液溢出。 （3）每隔12h左右将瓶盖拧松一次（排气），防止瓶内压强过大导致发酵瓶炸裂。 制作果醋： 1.参与发酵的主要微生物及来源：空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌； 2.发酵原理： 3.制作流程(以乙醇为底物的类型为例)（见教材） 果酒和果醋制作的发酵条件比较： 果酒、果醋的发酵装置： 充气口 排气口 出料口：取样检测、放出发酵液 改进：充气口塞入棉花或安装其他过滤装置，防止杂菌污染 例1：自古以来，传统发酵的食品一直都是人们舌尖上的美食。下列关于传统发酵技术的描述错误的是（ B ） A. 传统发酵技术所用的菌种一般是原材料中天然存在的微生物 B. 传统发酵以单一菌种的固体发酵或半固体发酵为主 C. 传统发酵技术产物的品质可能低于工业化发酵产品的 D. 传统发酵技术实质上是微生物将大分子有机物分解为小分子物质 例2：下列有关传统发酵技术的叙述 ，正确的是（ D ） A. 传统发酵技术的操作过程是在严格无菌的条件下进行的 B. 泡菜 、果酒、果醋制作过程中菌种产生 CO2的场所都是细胞质基质 C. 传统发酵技术所用的菌种一般是接种的纯净的菌种 D. 制作腐乳时，豆腐表面生长出的白色“绒毛”主要为毛霉菌丝 例3：制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是（ D ） A. 食用醋的酸味主要来源于乙酸 B. 醋酸菌不适宜在无氧条件下生存 C. 醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶 D. 葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内 例4：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（ C ） 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 例5：桑葚玫瑰酒既融合了桑葚和玫瑰的果香、花香，又使其营养价值和功能活性增加，极大地满足人们的需求。图1为制作桑葚玫瑰酒的装置图；图2为不同桑葚汁与玫瑰质量比对花色苷含量、酒精度和感官评分（感官评分越高，品质越好）的影响。下列相关叙述不正确的是（  A  ）    A．桑葚玫瑰酒发酵所用菌种的代谢类型与醋酸菌相同 B．图1中排气口连接长而弯曲的胶管可避免其他微生物进入装置 C．由图2可知，桑葚汁与玫瑰质量比对酒精度影响不大 D．花色苷含量随桑葚汁与玫瑰质量比的增大而降低，质量比为4：1时酒的感官评分最高 二、微生物的基本培养技术 微生物：难以用肉眼观察的微小生物的统称，包括细菌、真菌、病毒及一些原生生物等。 1.培养基的配制 （1）培养基：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。 （2）作用：培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物 （3）类型： 按物理状态可分为液体培养基和固体培养基。 按功能可分为选择培养基和鉴别培养基。 （4）成分：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源 和无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。 注：培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素；培养霉菌时，需要将培养基调制酸性； 培养细菌时，需要将培养基调制中性或弱碱性； 培养厌氧微生物时，需要提供无氧条件。 2.无菌技术 （1）关键：防止杂菌污染 （2）无菌技术主要包括消毒和灭菌 项目 定义 常用方法 消毒 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。 煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药物消毒法、紫外线照射 灭菌 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。 灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌 （2）消毒和灭菌工作主要包括两个方面： ①对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒； ②对用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。 3.微生物的纯培养 （1）培养物：在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体。 （2）纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。 *单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。 （3）纯培养：获得纯培养物的过程。 （4）微生物纯培养步骤：配制培养基—灭菌—接种—分离—培养等 探究.实践：酵母菌的纯培养 1.原理： 采用平板划线法和稀释涂布平板法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形成的纯培养物。 2.步骤 （1）制备培养基：配制培养基—灭菌—倒平板 （2）接种和分离酵母菌：通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。经过数次划线后培养可以分离得到单菌落。 （3）培养酵母菌：完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板（一般做三组，重复实验）和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养24-48h。 （4）实验注意事项 A.培养基灭菌后为什么要冷却到50℃左右时开始倒平板？ 琼脂是一种多糖，在44℃以下凝固，倒平板时，若低于50℃不及时操作，琼脂会凝固。 B.为什么倒平板和接种整个过程要在酒精灯火焰旁进行？ 避免杂菌污染 C.倒平板时为什么要使锥形瓶的瓶口通过火焰？ 通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基 D. 为什么倒平板时，将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不能完全打开？ 防止杂菌污染培养基 E.在倒平板的过程中，若不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？ 不能；因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生 F.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？ 可避免培养基中的水分过快蒸发；可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染 G.在灼烧接种环之后，要等其冷却再进行划线，目的是什么？ 避免温度过高杀死菌种 H.除第一次划线外，每次划线都从上一次划线的末端开始，目的是什么？ 使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落 I.为什么划线时要注意不能划破培养基？ ①一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的； ②存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落，菌落会沿着划破处生长，会形成一个条状的菌落 例6：微生物平板划线和培养的具体操作如图所示，下列操作正确的是（ D ） A．①②⑤⑥ B．③④⑥⑦ C．①②⑦⑧ D．①③④⑤ 二、微生物的选择培养基与计数 实验室中微生物的筛选原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物生长。 1.选择培养基：在微生物学中，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。 例：不加碳源——筛选自养微生物 不加氮源——筛选固氮微生物 加入青霉素——筛选真菌 石油为唯一碳源——筛选能分解石油的微生物 尿素为唯一氮源——筛选能分解尿素的微生物 2.微生物的选择培养： (1)方法：稀释涂布平板法； (2)两个基本操作：梯度稀释和涂布平板。 (3)注意事项： ①将涂布器从酒精中取出时，要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后再放在火焰上灼烧；不要将过热的涂布器放在盛有酒精的烧杯中，以免引燃酒精； ②过程中所有操作都应在酒精灯火焰旁进行； ③10g土样加入盛有90mL无菌水中后，已稀释10倍，在计算时，不要忽略； ④使用的平板和试管较多，为避免混淆，在使用之前做好标记。 3.微生物的数量测定 间接计数法(稀释涂布平板法) 直接计数法(显微计数法) 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。 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容积的样品中微生物的数量。 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 一般是活菌数和死菌数的总和 探究.实践：土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 (1)原理：绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。 (2)方法：利用以尿素为唯一氮源的选择培养基。 (3)实验设计 ―→―→―→―→ ①土壤取样：取样时用的铁铲和取样纸袋在使用前都需要灭菌，操作完整后，一定要洗手。 ②样品稀释：不同微生物在土壤中含量不同，分离不同的微生物采用不同的稀释度，以保证获得菌落数在30～300之间适于计数的平板。 ③取样接种：各梯度分别涂布多个平板。 ④培养观察： A. 不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。 B. 每隔24h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。 C. 一般来说，在相同的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征，如形状、大小和颜色等。 ⑤菌种鉴定：由于使用的是选择培养基，所以一般情况下，获得的单菌落即目的菌，但因为有些微生物可以利用目的菌的代谢产物来生长繁殖，所以还需要进一步验证。 注意： 设置对照组一同培养 验证是否有杂菌：未接种的选择培养基、未接种的牛肉膏蛋白胨培养基 验证是否具有筛选作用：接种的牛肉膏蛋白胨培养基 4. 两种纯培养方法对比 比较项目 平板划线法 稀释涂布平板法 关键操作 接种环在固体培养基表面连续划线 ①一系列的梯度稀释②涂布平板操作 接种工具 接种环 涂布器 菌体获取 在具有显著的菌落特征的区域挑取菌体 从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体 能否用于计数 不能计数 能计数，但操作复杂，需要涂布多个平板 例7：下列有关微生物纯培养的叙述正确的是（ A ） A．接种后，在培养皿皿底做标记再将平板倒置于恒温培养箱中培养 B．在酒精灯火焰附近将冷却至室温的培养基倒入培养皿 C．可用稀释涂布平板法和平板划线法对微生物进行分离和计数 D．配制好的培养基转移到锥形瓶后，可采用高压蒸汽灭菌或干热灭菌 例8：下表是培养某种微生物的培养基配方，说法错误的是（ B ） 组分 含量 KH2PO4 1.4g NaHPO4 2.1g MgSO4-7H2O 0.2g 葡萄糖 10.0g 尿素 1.0g 琼脂 15.0g H2O 定容至1000mL A．该培养基从功能上分属于选择培养基 B．使用稀释涂布平板法才能得到单菌落 C．配制微生物培养基时，不一定含碳源 D．在培养细菌时，需将培养基调至中性或弱碱性 例9：某实验小组完成了“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验，操作流程如图所示，下列相关叙述正确的是（ A  ） A．某些细菌合成的脲酶可催化尿素分解为 NH3和 CO2 B．实验所用的培养基应该以尿素为唯一的氮源和碳源 C．由图中数据可知实验土样中的菌株数约为 1.7×10⁴个/g D．涂布3个平板可以避免出现菌落数比活菌的实际数目少的现象 例10：金黄色葡萄球菌是一种病原菌，它可耐受质量分数为7.5%的NaCl溶液。金黄色葡萄球菌在添加适量血液的血平板上生长时，可破坏菌落周围的红细胞，使其褪色。为检测鲜牛奶中是否存在金黄色葡萄球菌，科研人员设计了如图所示的流程。下列说法错误的是（ A ） A. 振荡培养时应选用含质量分数为7.5%NaCl溶液的鉴别培养基 B. 振荡培养可使微生物与营养物质充分接触，提高培养液中的氧气含量 C. 若血平板中菌落周围出现透明圈，则初步说明鲜牛奶中存在金黄色葡萄球菌 D. 为使检测更严谨，应设置加灭菌的鲜牛奶但其他操作均与图示相同的对照组 例11：养殖场粪便是农家肥的重要来源，其中某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生NH3，影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物。兴趣小组按图进行实验获得目的菌株，正确的是（ C ） A. ①通常在等比稀释后用平板划线法获取单个菌落 B. ②挑取在2种培养基上均能生长的用于后续的实验 C. ③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙 D. 粪便中添加菌株甲比乙更有利于NH3的减少 三、发酵工程及其应用 1.发酵工程的基本环节 （1）选育菌种 ①目的：获得性状优良的菌种 ②菌种来源：从自然界中筛选、诱变育种或基因工程育种 实例：筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸；使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期。 （2）扩大培养 ①目的：获得更多的菌种 ②一般为液体培养基 （3）配制培养基 在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。 （4）灭菌 ①目的：避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量。 ②培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 （5）接种 将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中。 （6）发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节 要求： ①发酵过程中，要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程； ②要及时添加必需的营养物质，要严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件。 严格控制发酵条件的原因：环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢物的形成 ； 实例——谷氨酸发酵 ①在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸； ②在酸性条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺。 优点：有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和_控制，还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 （7）分离、提纯产物 ①发酵产品是微生物细胞本身时，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； ②发酵产品是代谢物时，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。 （8）获得产品 二、发酵工程的应用 发酵工程的优点：①生产条件温和 ；②原料来源丰富且价格低廉；③产物专一；④废弃物对环境的污染小和容易处理。 1.在食品工业上的应用 （1）生产传统的发酵食品：生产酱油、酿酒 （2）生产食品添加剂：柠檬酸 、味精、酸度调节剂、增味剂、着色剂、增稠剂、防腐剂。 （2）生产酶制剂：α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶 。 2.在医药工业上的应用 （1）采用基因工程的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物。 （2）直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 3.在农牧业上的应用 （1）生产微生物肥料：根瘤菌肥、固氮菌肥 （2）生产微生物农药：利用微生物或其代谢物来防治病虫害。如苏云金杆菌、白僵菌、井冈霉素等 （3）生产微生物饲料：单细胞蛋白（微生物菌体）；乳酸菌饲料可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。 4.在其他方面的应用 （1）解决资源短缺与环境污染问题：利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。 （2）将极端微生物应用于生产实践：极端微生物：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。 例12：我国是名副其实的发酵大国，发酵工程在食品工业、医药工业及农牧业等许多领域得到了广泛的应用。下列相关叙述错误的是（ D ） A. 发酵工程的产品包括微生物的代谢产物、酶和菌体本身 B. 利用酵母菌等菌种的发酵工程生产的单细胞蛋白，可作为食品添加剂 C. 将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵可生产乙型肝炎疫苗 D. 利用发酵工程生产的微生物农药，作为化学防治的重要手段，可用于防治病虫害 例13：碱性果胶酶是一种生物酶制剂，可用于纺织纤维的脱胶预处理和煮练助剂。芽孢杆菌能分泌大量的碱性果胶酶，但分泌的物质中含有损伤纤维的内源性纤维素酶。毕赤酵母具有高表达的启动子，且不产生对纤维有损伤的酶，常作为碱性果胶酶的表达系统被应用。下列叙述错误的是（  A  ） A．发酵结束后进行离心，从沉淀物中提取、分离产品 B．改造的菌种必须经过扩大培养才能向发酵罐中接种 C．发酵时要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件 D．发酵用的菌种可为导入碱性果胶酶基因的毕赤酵母 例14：我国是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，其工业化生产的简要流程如图所示，下列叙述正确的是（  B  ） A．大麦萌发时仅产生淀粉酶，几乎不产生蛋白酶 B．赤霉素处理大麦可诱导淀粉酶合成，促进糖化发生 C．酵母的发酵适宜在30~35°C、无氧的环境下进行 D．消毒过滤可杀死所有微生物，延长啤酒的保存期 例15：某工厂采用如图所示的发酵罐工业生产啤酒，下列相关操作叙述正确的是（  A  ） A．pH检测装置可监测发酵液pH以便适时调整 B．发酵过程中需从空气入口不断通入无菌空气 C．发酵中搅拌的主要目的是降低发酵温度 D．发酵罐消毒后即可接种菌株进行酒精发酵 例16：在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是（ D ） A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品 【巩固训练】 1．传统发酵技术的目的是将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要产物，下列关于传统发酵工程的叙述中，错误的是（ D ） A．酿制成功的粮食酒如果暴露在空气中酒味会逐渐消失而出现酸味，原因是醋酸菌进行有氧呼吸将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸 B．酿酒和酿醋两个过程中，发酵液pH的变化趋势均为下降 C．泡菜制作利用的是乳酸菌发酵，该过程发生在乳酸菌细胞的细胞质中，泡菜坛内长出一层白膜的原因是因为产膜酵母的繁殖 D．腐乳的营养丰富，原因是毛霉将蛋白质分解成肽和氨基酸，在制作过程中加入酒精含量过高，腐乳成熟时间缩短 2．下列关于传统发酵技术的叙述，不正确的是（ D ） A．醋酸发酵时，发酵温度控制为30—35℃ B．为了防止果酒变酸，应避免排气时空气进入及发酵过程中引起的温度升高 C．腐乳制作时，微生物发酵将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美 D．制作的泡菜“咸而不酸”可能的原因是食盐浓度过高、发酵温度过高等 3．下列关于泡菜、面包、酸奶等发酵食品的叙述，正确的是(　C　) A．泡菜坛内的白色菌膜与果醋表面的菌膜中所含菌种相同 B．制作面包和馒头都用到酵母菌，酵母菌产生的酒精与食品松软有关 C．若制作的泡菜咸而不酸，可能的原因是加入食盐过多，抑制了乳酸菌发酵 D．若出现泡菜发酸、面包发霉、酸奶胀袋等情况，都不能再食用 4．下列有关泡菜制作的叙述，正确的是（ C ） A．泡菜制作过程中食盐用量越低有利于乳酸菌的生长 B．制作泡菜时泡菜坛要密封，主要目的是避免外界杂菌的污染 C．蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的亚硝酸盐含量会升高 D．将配制好的盐水煮沸后冷却待用，冷却的目的是降低水中氧气的含量 5．民间的各种美食制作离不开传统的发酵技术，下列说法正确的是（ D ） A．酸菜腌制时间越长，口感越好，营养价值越高 B．苹果醋的制作过程中要严格控制通气，并保持无氧和低温 C．苗族红酸汤以番茄和辣椒为原料密封发酵，该过程用到的是醋酸菌 D．长沙的“臭豆腐”闻着臭吃着香，其在发酵时少不了霉菌的参与 6．上饶多地都有酿米酒的风俗，其制作流程大致为：原料处理、糖化发酵、酒精蒸馏、陈酿熟化、装瓶封存。下列叙述错误的是（ A ） A．制备好的糯米与酒曲充分混合，装满容器后进行密封发酵 B．蒸煮好的糯米需冷却后再加入酒曲，以防影响酒曲中微生物的活性 C．发酵时，霉菌先分泌淀粉酶将淀粉糖化，之后酵母菌才能大量繁殖 D．发酵过程中，酵母菌将糖分转化为酒精和二氧化碳，产生了米酒的特有风味 7．相传，酒祖杜康的儿子在长江边上开了个酒糟房，他把酒糟和江水搅拌后，封存在缸中。到了第21天的酉时才想起自己的酒，开缸一闻，香气扑鼻；舌尖咂磨，酸中带甜；浇到菜里，菜味鲜美。酒没酿出来，倒酿出来一味好佐料。他高兴地琢磨，21天后的酉时，就在酉字后面加上昔(廿一日)，造出了“醋”字。根据上述材料，下列相关分析正确的是（ C ） A．酒糟只提供发酵所需的微生物 B．传统发酵以混合菌种的液体发酵为主 C．酒糟和江水进行搅拌的目的是使发酵更加充分 D．酒和醋的原料和工艺流程相同，但二者的发酵条件不同 8．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。下列叙述错误的是（ A ） 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 9.中国传统白酒多以泥窖为发酵基础，素有“千年老窖万年糟”“以窖养糟，以糟养泥”之说。多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物。下列叙述不正确的是（ C ） A. 传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的 B. 窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系，使酿造过程不易污染杂菌 C. 从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时，需在CO2或N2环境中进行 D. 从谷物原料发酵形成的酒糟中，可分离出产淀粉酶的微生物 10．下列有关培养基的叙述，正确的是（ B ） A．微生物的培养都需要提供水、碳源、氮源、无机盐，缺一不可 B．微生物在固体培养基上生长时，可以形成肉眼可见的菌落 C．在培养霉菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性 D．培养基既能培养细菌，也能培养真菌，还能培养病毒 11．下表表示某培养基的配方（生长在此培养基上的大肠杆菌菌落呈深紫色，并有金属光泽），下列叙述不正确的是（ A ） 成分 蛋白胨 葡萄糖 KH2PO4 伊红 亚甲基蓝 蒸馏水 琼脂 含量 10 g 10 g 2 g 0.4 g 0.065g 1 000 mL 15 g A．从用途分析该培养基属于选择培养基 B．培养基中提供碳源的物质主要是葡萄糖，提供氮源的物质是蛋白胨 C．该培养基含有水、无机盐、碳源和氮源等营养物质 D．该培养基pH值应调节至中性或弱碱性 12.下列有关微生物培养或纯化的叙述，错误的是( C ) A. 微生物在培养前要先对培养基进行灭菌处理再接种 B. 培养液中溶氧量的变化会影响酵母菌的繁殖和代谢途径 C. 分离自养型微生物的方法是用纤维素作为唯一碳源的培养基进行培养 D. 分离纯化微生物的常用方法是平板划线法和稀释涂布平板法 13．下列关于酵母菌纯培养的叙述，正确的是（ A ） A．微生物的纯培养步骤包括制备培养基、灭菌、接种和分离酵母菌、培养酵母菌等 B．将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加上棉塞后直接放入高压蒸汽灭菌锅进行灭菌 C．接种环在火焰上灼烧灭菌后，立即蘸取菌液在培养基表面连续划线以分离纯化菌种 D．稀释涂布平板法可以估算酵母菌数量，且估算值偏大 14．纯培养物是由一种微生物组成的细胞群体，通常由一个细胞生长、繁殖形成，除了常规接种方法外，浇注平板法也可用于获得纯培养物，即将待分离的样品用无菌水进行充分稀释后，取合适稀释度的少量菌悬液倒入已溶化的固体培养基中充分混匀，再倒入无菌培养皿中培养。下列叙述错误的是（　B　） A．实验室中常利用平板划线法或稀释涂布平板法获得纯培养物 B．为防止培养基再次凝固，融化后的固体培养基需立即与菌悬液混合 C．浇注平板法和稀释涂布平板法均需将待分离的样品进行适宜梯度稀释 D．浇注平板法获得的纯培养物可存在于培养基内部，而平板划线法只在表面 15．精喹禾灵（分子式：C19H17ClN2O4）是一种旱田除草剂，能被土壤微生物分解。研究人员配制了甲、乙两种培养基用于从土壤中筛选出能高效降解精喹禾灵的微生物，甲的组分为无机盐、水和精喹禾灵，乙的组分为无机盐、水、精喹禾灵和琼脂，其操作流程如下图所示。下列叙述错误的是（ D ） A．两种培养基均能为微生物提供水、碳源、氮源和无机盐 B．甲培养基的作用是选择和扩大培养降解精喹禾灵的菌种 C．乙培养基的作用是分离和纯化培养降解精喹禾灵的菌种 D．平板划线法可用于测定土壤中能降解精喹禾灵的细菌细胞数 16．将两种氨基酸营养缺陷型大肠杆菌（菌株a和b）进行如图所示的实验。下列叙述正确的是（　B　） A．基本培养基中包含菌株a和b所需的特殊营养物质 B．菌株a和b需要的特殊营养物有所不同 C．接种至基本培养基的方法是平板划线法 D．基本培养基出现的少量菌落皆为单菌落 17．某研究小组为比较药物 AZA 和 CZA 对肺炎克雷伯菌的抑菌效果，用含有药物的滤纸片进行抑菌实验，结果如图，下列叙述错误的是（ C ） A．培养皿和培养基都要经过灭菌处理 B．倒平板操作应在酒精灯火焰旁进行 C．本实验是运用平板划线法进行接种 D．AZA抑制肺炎克雷伯菌的效果更好 18．味精的主要成分是谷氨酸钠，一般通过谷氨酸棒状杆菌发酵生产。谷氨酸棒状杆菌是一种好氧菌，依靠细胞膜上的转运蛋白分泌谷氨酸。下列措施中，不利于提高谷氨酸钠产量的是（　B　） A．筛选谷氨酸高产菌株 B．抑制谷氨酸转运蛋白基因的表达 C．适当通气并搅拌 D．适当增加谷氨酸棒状杆菌接种量 19.酱油起源于我国，至今已有数千年历史。参与酱油酿造过程的微生物主要有米曲霉、酵母菌和乳酸菌等，在众多微生物及其酶系的作用下，分解大豆、小麦中的蛋白质、脂肪等有机物，最终形成具有特殊色泽和良好风味的酱油。下图是酱油发酵过程中主要微生物的数量变化。下列说法错误的是（ C ） A. 米曲霉产生的蛋白酶能将蛋白质分解成小分子多肽及氨基酸 B. 在发酵初期乳酸菌含量较高，能抑制部分有害微生物的生长 C. 在酱油发酵过程中，乳酸菌和酵母菌的关系表现为相互促进 D. 某些代谢产物的抑制作用是后期酵母菌数量下降的原因之一 20.下图为酱油的制作流程，其中米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油所需的蛋白酶、脂肪酶等，该过程需要提供营养物质、通入空气。下列说法错误的是（ C ） A. 米曲霉发酵过程中，大豆中蛋白质可为米曲霉的生长提供氮源 B. 米曲霉分泌的酶可将大分子有机物水解为小分子有机物 C. 发酵池发酵阶段应密封进行，酵母菌与米曲霉对氧气需求相同 D. 发酵池中两种主要微生物产生的酒精、乳酸可以抑制杂菌生长 21．发酵工程的正确操作过程是（　B　） ①发酵②培养基的配制③灭菌④产品的分离与提纯⑤菌种的选育⑥扩大培养⑦接种 A．⑤②⑥⑦①③④ B．⑤⑥②③⑦①④ C．②⑤③⑦①⑥④ D．⑦⑥⑤②③①④ 22.分流程如下，判断下列选项中正确的是（ C ） 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C源 23．燃料乙醇是一种绿色燃料。研究人员利用酵母菌以霉变的木薯和小麦为原料，混合发酵生产燃料乙醇，流程图如下。下列叙述错误的是（　A　） A．I阶段是该发酵生产的中心环节 B．I阶段的淀粉酶不需进行灭菌处理 C．II阶段步骤①是接种酵母菌 D．Ⅲ阶段步骤②是产品的分离、提纯 24．嗜盐单胞菌是一类嗜盐微生物，能够在高pH、高盐和高温等极端条件下生长。聚羟基脂肪酸酯（PHA）是由微生物利用多种碳源发酵产生的高分子聚酯的总称，它具有类似于合成塑料的物化特性及合成塑料所不具备的生物可降解性等许多优秀性能。下图为实验室利用嗜盐单胞菌生产PHA的工艺流程，下列说法正确的是（　A　） A．使用嗜盐单胞菌能够节约淡水资源，还能建立抗杂菌污染的开放式发酵系统 B．实验室用嗜盐单胞菌发酵产生PHA时，需要提供无氧等发酵条件 C．发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可利用微生物来进行发酵 D．可在发酵结束之后，采用过滤和沉淀等方法将PHA从发酵液中分离出来 25．从自然界筛选嗜盐菌的一般步骤是： 采集菌样→富集培养→纯种分离→性能测定 (1)培养嗜盐菌的菌样应从 环境采集。 (2)富集培养指创设仅适合待分离微生物旺盛生长的特定环境条件，使其在群落中的数量大大增加，从而分离出所需微生物的培养方法。对嗜盐产淀粉酶微生物的富集培养应采取的措施是 。 在富集培养过程中，将锥形瓶放在摇床上振荡的目的是： 。 (3)下图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图解。 两种接种方法中，可用于微生物计数的是 （填字母），用这种方法测定的细菌数量往往会比实际活菌数目要少，这是因为 。 (4)采用固体平板培养细菌时要倒置培养的目的是 。 【答案】(1)高盐 (2) 选择以淀粉为唯一碳源的培养基，并在高盐条件下培养 使菌株与培养液充分接触，提高营养物质的利用率；增加培养液中的溶氧量 (3)A 当两个或多个细胞（细菌）连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落 (4)防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基；避免培养基中水分的过快挥发 26．有机农药苯磺隆是一种除草剂，长期使用会污染环境。研究发现，苯磺隆能被土壤中某些微生物降解。分离降解苯磺隆的菌株通常需要经过选择培养和划线纯化等操作。回答下列问题： (1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、 四类，该实验所用的选择培养基只能以苯磺隆作为唯一碳源，其原因是 。 (2)某同学在划线操作时，接种环灼烧后未冷却，这样操作的后果是 。 (3)为探究苯磺隆的降解机制，将该菌种的培养液过滤离心，取上清液做下图所示实验。该实验的假设是 ，该实验设计是否合理?为什么? 。 (4)将目的菌种用于环境保护实践时，还有需要解决的问题有 （举出一列） 【答案】(1) 氮源、无机盐 只有能利用苯磺隆的微生物能正常生长和繁殖 (2)第一划线区域的划线上有菌落，后续划线区域的划线上无菌落。 (3) 目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白质 不合理，缺乏空白对照 (4)目的菌是否能在自然环境中大量增殖；是否会产生对环境有害的代谢产物 27．如图是利用发酵技术获得产品的过程图，①、②都表示这一过程中的步骤或者操作，根据该图以及学过的相关知识回答问题： (1)写出数字标号处的操作：① ；② 。其中②的目的是防止发酵过程中混入 ，进而影响生产的效率，甚至导致发酵失败。 (2)配制培养基时，一般要保证培养基中具有几类基本成分，分别是碳源、氮源、 。（写出两种） (3)选育菌种通常是从自然界的特定环境下筛选出需要的目的菌株，但是如果这样的菌种不符合生产的要求时，我们通常还会对菌种进行改良，改良的方法通常包括 和 等。 (4)在发酵过程中，我们要随时检测培养液中的 、 ，以了解发酵进程，必要时要添加营养物质，同时要严格控制发酵条件，如温度、 、 等，因为环境条件的改变，不仅影响菌种的生长繁殖，而且可能会影响 的形成。 (5)为了进一步保持发酵液的无菌环境，我们在培养基中加入了青霉素，则该培养基不能用来培养 （填“细菌”或“真菌”）类微生物，而且要注意在最后处理发酵液的时候，不能将发酵液直接排到自然水体，其原因是： ①发酵液中富含有机物，可能会导致水体富营养化而出现水华等； ②发酵液中加入的青霉素可能会导致自然界的细菌出现 种群，对人类的健康不利。 【答案】(1) 扩大培养 灭菌 杂菌 (2)水和无机盐 (3) 诱变育种 基因工程育种 (4) 微生物数量 产物浓度 pH 溶解氧 菌种代谢产物 (5) 细菌 耐药性 30．青霉病是苹果采摘后致其腐烂的重要病害之一，该病的致病菌为扩展青霉。本研究试图从苹果表面分离筛选出一株可有效拮抗扩展青霉的细菌，以将其应用于水果的防腐和保鲜，实验的流程如图所示，回答下列问题：    (1)步骤1用 水清洗苹果，完成涂布的某种平板需 在37℃恒温培养箱培养24h，挑取合适稀释度下的平板上的菌株分别进行纯化，以做进一步研究。 (2)在步骤2准备分离和筛选能拮抗扩展青霉的菌株前，先通过含有NaNO3的特定培养基培养作为指示菌，其中NaNO3的作用是 （写出2点）。将指示菌接种于此平板中央，将步骤1获得的待测菌株接种于离指示菌2.5cm处，28℃培养48h观察其生长状况，测量抑菌带宽度，挑取抑菌带 （填“宽”或 “窄”）的菌株。 (3)利用射线或化学物质诱导拮抗能力强的菌株发生 。进一步研究发现，拮抗菌株产生脂肽类抗生素能抑制扩展青霉。将步骤4筛选出的拮抗能力最强的突变株，通过发酵工程采用适当的提取、 措施来获得脂肽类抗生素，作为 农药用于苹果青霉病的防治。 【答案】(1) 无菌 倒置 (2) 提供无机盐、提供氮源、维持渗透压 宽 (3) （基因）突变 分离、纯化 （微）生物 1 学科网（北京）股份有限公司 $$