第1章 发酵工程 章末整合提升 知识储备 考教衔接(教用Word)-【优学精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版）

1.概念理解（判断正误） （1）传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。（　√　） （2）乳酸菌是在有氧条件下能将葡萄糖分解成乳酸的一类细菌的总称。（　×　） （3）泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件，发酵微生物乳酸菌发酵产生了乳酸和CO2。（　×　） （4）膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。（　√　） （5）酵母菌是厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵。（　×　） （6）红葡萄酒中的红色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。（　√　） （7）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。（　√　） （8）果醋发酵时，用重铬酸钾测定乙酸含量变化，溶液灰绿色逐日加深。（　×　） （9）性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过杂交育种或基因工程育种获得。（　×　） （10）发酵过程中发酵条件温度的控制主要是通过发酵罐壁散热。（　×　） （11）发酵工程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此培养基和发酵设备都必须经过严格的消毒。（　×　） （12）发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关。（　√　） （13）分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。（　×　） （14）啤酒的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成。（　×　） （15）工业上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。（　√　） （16）柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂，可以通过黑曲霉的发酵制得；由谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸，经过处理就能制成味精。（　√　） （17）为了避免周围环境中微生物的污染，接种过程中许多操作都应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。（　√　） （18）生物消毒法是指利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。（　√　） （19）倒平板过程中，将培养基倒入培养皿并盖上皿盖后，立即将培养皿倒置。（　×　） （20）选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。（　×　） （21）菌液的稀释度足够高时，培养基表面会获得单菌落。（　√　） （22）稀释涂布平板法计数时，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。（　√　） （23）细菌计数板常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。（　×　） （24）稀释涂布平板法计数时，平板上的一个菌落就是一个细菌。（　×　） （25）纤维素分解菌在刚果红培养基上形成的透明圈越大，说明该类纤维素分解菌分解纤维素的能力越强。（　√　） 2.思维表达（长句书写） （1）如图为某同学设计的酿制苹果醋的基本流程示意图和发酵装置示意图。回答下列问题： ①过程c发酵过程中充气口需要关闭，原因是在无氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生酒精和CO2，而在有氧条件下，酵母菌细胞呼吸不会产生酒精　。 ②若要对过程d的细菌进行初步分离纯化，比较便捷的操作是采用平板划线法把它们接种到固体培养基上，经培养得到肉眼可见的菌落。 （2）酸汤鱼是贵州菜和黔菜系中非常著名的火锅菜品。最初的酸汤是用酿酒后的尾酒调制的，凯里是红酸汤的发源地，凯里红酸汤用小番茄、鲜辣椒、野生木姜子为主要原料，清洗、粉碎后加入食盐、白酒等配料封入坛中，自然发酵而成，属纯天然健康食品，制作过程如图所示。请据图回答下列问题： ①密封发酵时，常在坛中加入成品红酸汤，其目的是增加乳酸菌含量，以缩短制作时间。 ②红酸汤腌制发酵的初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，试分析原因：刚入坛时，番茄表面的杂菌呼吸产生CO2，之后随着乳酸菌发酵的进行，乳酸积累，抑制了杂菌的生长，乳酸菌产生乳酸的过程不产生CO2。 ③红酸汤在制作过程中会有亚硝酸盐的产生，亚硝酸盐含量会影响红酸汤的品质。同时，如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。在发酵过程中影响亚硝酸盐含量的因素有温度、食盐用量、腌制时间、腌制方法等（答出2点即可）。 （3）实验室中配制的培养基是培养、分离、鉴定、保存微生物或其代谢物的物质基础。下表为两种微生物的培养基配方： A 组 KH2PO4 Na2HPO4 MgSO4·7H2O 葡萄糖 尿素 琼脂 1.4 g 2.1 g 0.2 g 10.0 g 1.0 g 15.0 g B 组 纤维素粉 NaNO3 Na2HPO4·7H2O KH2PO4 MgSO4·7H2O KCl 5 g 1 g 1.2 g 0.9 g 0.5 g 0.5 g 注：上述两种培养基中的物质溶解后，均用蒸馏水定容至 1 000 mL。 ①A组添加琼脂的目的是制成琼脂固体培养基，B组培养基可用于微生物的扩大培养。 ②A组培养基灭菌后倒平板，冷凝的平板应倒置，目的是防止培养皿盖上的冷凝水落入培养基造成污染。 ③某团队利用 A组平板，用稀释涂布平板法对微生物进行了计数。涂布操作结束后需要灼烧涂布器，目的是杀死涂布器上残留的菌种，避免细菌污染或感染操作者。 （4）幽门螺杆菌（Hp）是急慢性胃炎和消化道溃疡的主要致病因子，能分泌 X 酶分解对热不稳定的尿素。某同学欲从患者胃黏膜提取物中分离出幽门螺杆菌并培养检测，请回答下列问题： ①筛选 Hp 的培养基成分应具有的主要特点是以尿素为唯一氮源。培养基中还应加入 KH2PO4和 Na2HPO4，作用是提供无机盐和维持培养基的pH稳定。 ②若比较两种抗生素 A 和 B 抑制幽门螺杆菌能力的强弱，请用简洁的语言写出实验思路：在两组培养基中分别添加等量的抗生素A和B，在两组平板上涂布等量的幽门螺杆菌菌液，在相同且适宜的条件下培养一段时间后，统计和比较两组平板上的菌落数目。 （5）为调查某地人工湖的水质状况，科研小组进行了该湖水样中的细菌培养、分离及计数等工作。回答下列问题： ①在细菌培养时，培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是蛋白胨（填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”）。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，其原因是不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同。 ②通常采用稀释涂布平板法检测水样中细菌含量。在接种前应随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，这样做的目的是检查培养基平板灭菌是否合格。 ③科研人员将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现，振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。主要原因可能是　振荡培养能提高培养液的溶解氧含量；振荡培养可使菌体与培养液充分接触，提高培养液中营养成分的利用率。（写出2点即可） 一、传统发酵技术的应用 【真题1】　（2024·福建高考5题）虾酱是以虾为原料的传统发酵食品。在乳酸菌、芽孢杆菌等多种微生物共同作用下，原料中的蛋白质和脂肪发生水解，形成虾酱的特有风味。下列叙述错误的是（　　） A.虾酱特有风味的形成受发酵时间的影响 B.传统虾酱的制作过程需要严格执行无菌操作 C.原料中的蛋白质会被水解成小分子的肽和氨基酸 D.虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味 解析：B　虾酱是由微生物发酵形成的，虾酱特有风味的形成受发酵条件、发酵温度、发酵时间的影响，A正确；传统虾酱的制作过程利用原料中带有的微生物进行发酵，不需要经过严格无菌操作，B错误；原料中的蛋白质会被蛋白酶水解成小分子的肽和氨基酸，C正确；虾酱发酵由乳酸菌、芽孢杆菌等多种微生物共同参与，虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味，D正确。 【教材溯源】 关于腐乳生产工艺的记载。千百年来，腐乳一直受到人们的喜爱。这是因为经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。 （教材P5正文） 【真题2】　（2025·浙江1月选考8题）传统发酵技术为我们提供了多种食品、饮料及调味品。下列叙述错误的是（　　） A.泡菜的风味由乳酸菌的种类决定 B.用果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌 C.家庭酿制米酒的过程既有需氧（有氧）呼吸又有厌氧（无氧）呼吸 D.传统发酵通常是利用多种微生物进行的混合发酵 解析：A　泡菜的风味由原料、发酵菌种类、发酵环境等因素共同决定，A错误；用果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌，醋酸菌是好氧型微生物，B正确；家庭酿制米酒主要用的是酵母菌，在酿制米酒的过程中，首先让酵母菌在有氧的环境进行增殖，然后在无氧的环境中进行发酵，C正确；传统发酵食品所用的是自然菌种，没有进行严格的灭菌，以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，D正确。故选A。 【教材溯源】 （1）传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。 （教材P5正文） （2）许多新鲜水果（如葡萄）的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌。在这些酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒。在有氧的条件下，果酒经醋酸菌的作用还可以进一步发酵成果醋。 （教材P7“探究·实践”） （3）制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的。发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量分数为0.4％～0.8％时，泡菜的口味、品质最佳。 （教材P6“探究·实践”） 【真题3】　（2024·江苏高考14题）关于“利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜”的实验，下列叙述正确的是（　　） A.制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中 B.制作酸奶的牛奶须经过高压蒸汽灭菌后再接种乳酸菌 C.发酵装置需加满菜料或牛奶并封装，以抑制乳酸菌的无氧呼吸 D.控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质 解析：D　制作泡菜是利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，所以为制造无氧环境，制作泡菜的菜料要完全淹没在煮沸后冷却的盐水中，A错误；如果采用市售未开封的鲜奶，可直接使用，不需要灭菌，B错误；发酵泡菜时发酵装置装至八成满，制作酸奶时倒入的奶液量不要超过奶瓶容积的2/3，C错误；制作酸奶或泡菜时要控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质，D正确。 【教材溯源】 （1）用清水和食盐配制质量分数为5％～20％的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。 （教材P6“探究·实践”） （2）将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豇豆等）洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满。 （教材P6“探究·实践”） （3）将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。 （教材P6“探究·实践”） （4）向坛盖边沿的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水，根据室内温度控制发酵时间。 （教材P6“探究·实践”） 二、微生物的培养技术及应用 【真题4】　（2024·天津高考8题）实验中常根据菌落外表特征鉴别微生物，进而对实验结果做出判断，下列实验不是根据菌落外表特征做出判断的是（　　） A.艾弗里证明肺炎链球菌的转化因子是DNA B.判断分离酵母菌的固体培养基是否被毛霉污染 C.利用浸有抗生素的滤纸片筛选大肠杆菌中耐药性强的菌株 D.判断在尿素为唯一氮源的培养基上生长的尿素降解菌是否有不同种类 解析：C　艾弗里将S型细菌的DNA、蛋白质、糖类等物质分离开，单独地、直接地观察它们各自的作用进行对比，R型肺炎链球菌没有荚膜（菌落表面粗糙），S型肺炎链球菌有荚膜（菌落表面光滑），该实验是通过观察培养基上形成的不同菌落特征，来判断转化是否成功的，A不符合题意；毛霉属于多细胞的真菌，由细胞形成菌丝，可根据毛霉的形态判定固体培养基是否是被毛霉污染了，B不符合题意；抗生素可消灭细菌，利用浸有抗生素的滤纸片筛选大肠杆菌中耐药性强的菌株是从抑菌圈边缘菌落挑取大肠杆菌来获得目的菌株，没有依靠菌落外表形态特征做出判断，C符合题意；不同尿素降解菌降解尿素的能力不同，因此在分离出的以尿素为唯一氮源的尿素降解菌后，若要验证其中是否有不同种类降解菌，可在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，接种并培养初步筛选的菌种，若根据菌落周围出现红色环带的大小判定其种类，D不符合题意。 【教材溯源】 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。请仔细观察你所分离到的菌落，最好以表格的形式将不同菌落的特征（如形状、大小和颜色等）记录下来。 （教材P19“探究·实践”） 【真题5】　（2024·浙江6月选考14题）脲酶催化尿素水解，产生的氨可作为细菌的氮源。脲酶被去除镍后失去活性。下列叙述错误的是（　　） A.镍是组成脲酶的重要元素 B.镍能提高尿素水解反应的活化能 C.产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基生长繁殖 D.以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌 解析：B　根据题意，脲酶被去除镍后失去活性，说明镍是组成脲酶的重要元素，A正确；脲酶催化尿素水解的机理为降低化学反应所需的活化能，镍作为脲酶的重要组成元素，应该与降低尿素水解反应的活化能有关，B错误；产脲酶细菌可利用NH4Cl里的氮源进行代谢活动，因此产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基生长繁殖，C正确；产脲酶细菌能利用脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可作为细菌生长的氮源，不能产脲酶的细菌则无法分解尿素获得氮源，因此以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌，D正确。 【教材溯源】 　而这些细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可作为细菌生长的氮源。 （教材P16“思考·讨论”） 三、发酵工程及其应用 【真题6】　（2024·山东高考14题）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（　　） 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 解析：D　在氧气充足的条件下，黑曲霉可以利用糖类发酵产生柠檬酸，在相同菌体密度下，菌球体越大，越不容易获得氧气，柠檬酸产生速率越慢，A正确。由题目所给信息“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”可推出，发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量，B正确。大部分细菌适合在中性或弱碱性环境中生存，发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长，C正确。如果发酵产品是微生物细胞本身，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，即可得到产品；如果产品是代谢物，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。柠檬酸属于代谢物，D错误。 【教材溯源】 　许多食品添加剂都能通过发酵工程生产（表1－2）。例如，柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂（图1－10），它可以通过黑曲霉的发酵制得。 （教材P25正文） 真题拆解重组练 1.酵母菌培养液使用前要灭活所有细菌，但不能灭活真菌。 （2024·江苏高考）（　×　） 提示：酵母菌培养液使用前要灭活所有细菌和真菌。 2.向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境。 （2023·北京高考）（　×　） 提示：向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无氧环境，不能创造无菌环境。 3.土壤溶液稀释倍数越低，越容易得到单菌落。 （2022·海南高考）（　×　） 4.果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理，也都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖。 （2023·山东高考）（　√　） 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $