专题突破练11　发酵工程一、单项选择题1.(2021山东济南章丘二轮阶段性测试)下列有关微生物的培养技术的叙述,正确的是(　　)A.加入链霉素或者伊红美兰的培养基属于选择培养基B.在以尿素作为唯一氮源的培养基中加入酚酞指示剂培养分解尿素的细菌C.对培养皿进行编号或对菌种进行标注时,应使用记号笔在皿底标记D.利用平板划线法可对微生物进行接种纯化、分离和计数2.(2021山东德州二模)温泉中含有能够分解淀粉的耐热古细菌,在固体培养基中,该类细菌分解淀粉会形成透明圈。下图表示筛选能高效产生淀粉酶的耐热古细菌的过程。下列分析正确的是(　　)A.②过程是利用稀释涂布平板法分离并筛选耐热古细菌B.配制Ⅰ号培养基时需要加入琼脂,并且要先灭菌再调节pHC.为防止污染,需要对Ⅰ、Ⅱ号培养基及培养皿进行干热灭菌D.从Ⅰ号培养基中选择透明圈最小的菌落接种到Ⅱ号培养基上3.(2021山东聊城一模)金黄色葡萄球菌是细菌性肺炎的病原体之一。细菌性肺炎一般需要注射或口服抗生素进行治疗,当细菌出现耐药性时疗效会下降。A、B、C、D四种抗生素均可治疗金黄色葡萄球菌引起的肺炎。为选出四种抗生素中疗效最佳的一种,研究者分别将含等剂量抗生素A、B、C、D的四张大小相同的滤纸片a、b、c、d置于金黄色葡萄球菌均匀分布的平板培养基上,在适宜条件下培养48h,结果如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　)A.对实验中使用的培养皿采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌B.A、B、C、D四种抗生素中,抑菌效果最佳的是抗生素DC.细菌出现耐药性是由于抗生素使细菌发生变异D.滤纸片b周围透明圈中出现一菌落,可能是该菌落发生了基因突变4.(2021山东济南一模)某学校生物兴趣小组利用萝卜、卷心菜等新鲜蔬菜为材料制作泡菜,并对发酵过程中乳酸菌、酵母菌细胞的数量和pH的变化进行了测定,结果如下图所示。下列叙述错误的是(　　) 注logCFU·mL-1是指每毫升菌液可以形成的菌落总数的对数值。A.发酵初期乳酸菌的生长导致发酵液pH降低,杂菌繁殖受限甚至死亡,乳酸菌逐渐演变为优势菌群B.发酵中期酵母菌主要通过有氧呼吸获取能量C.统计菌落数目时,应选择菌落数为30~300的多个平板计数并求取平均值D.发酵过程中坛盖边沿的水槽要保持清洁并注满水,注意经常向水槽中补充水5.(2021山东滨州二模)《本草纲目》中记载了酿制烧酒的过程:“用浓酒和糟入甑,蒸令气上,用器承取滴露。凡酸坏之酒,皆可蒸烧。近时惟以糯米,或粳米,或黍,或秫,或大麦蒸熟,和曲酿瓮中七日,以甑蒸取。”下列说法正确的是(　　)A.为使酵母菌进行酒精发酵,酿制时“瓮”应装满后密封B.“糯米或粳米”中所含物质只能为微生物生长提供碳源和氮源C.在利用酵母菌发酵的“七日”中,水和酒精是同时产生的D.发酵过程中密封不严,醋酸菌将酒精转化为乙酸使酒“酸坏”6.(2021山东青岛三模)黄酒是中国特产,与啤酒、葡萄酒并称为世界三大古酒。关于黄酒酿造的“古遗六法”为“秫稻必齐、曲蘖必时、湛炽必洁、水泉必香、陶器必良、火齐必得(注:曲蘖主要指酒曲,湛炽是指浸泡和蒸煮)”。下列叙述错误的是(　　)A.黄酒中的酒精是酵母菌利用“秫稻”经无氧呼吸产生的代谢产物B.“曲蘖”制作的温度不同,可能会影响酵母菌的种类和数量C.“陶器必良”和“火齐必得”是为了控制发酵过程的环境条件D.“湛炽”的目的是灭菌,确保发酵过程中无杂菌污染7.(2021山东泰安肥城高考适应性训练)家庭中制作泡菜的方法:新鲜的蔬菜经过整理、清洁后,放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中,然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”,密封后置于温度适宜的地方。下列与此过程相关的叙述,错误的是(　　)A.用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒B.加入“陈泡菜水”的作用是提供乳酸菌菌种C.发酵过程中,乳酸菌与其他杂菌的竞争越来越强D.若制作的泡菜咸而不酸,可能的原因是加入的食盐过多,抑制了乳酸菌的发酵二、不定项选择题8.(2021山东教科所二轮模拟)泡菜是一种传统美食,其风味也因各地做法不同而有异。下图是制作泡菜的流程图。下列分析正确的是(　　)A.选择新鲜的原料可以降低亚硝酸盐的含量B.配制食盐水的浓度不宜过高,防止乳酸发酵受到抑制C.为降低亚硝酸盐含量,泡菜发酵的时间越长越好D.泡菜发酵温度过高、食盐用量过低等都容易造成杂菌滋生,使泡菜口感下降9.(2021山东泰安肥城高考适应性训练)发酵工程中选择优良的单一菌种,消灭杂菌是非常重要的工作。筛选微生物的方法包括(　　)A.根据微生物对碳源需求的差异,使用含有不同碳源的培养基B.根据微生物对生长因子需求的差异,在培养基中加入不同的生长因子 C.根据微生物遗传组成的差异,在培养基中加入不同比例的核酸D.根据微生物对抗生素敏感性的差异,在培养基中加入不同的抗生素10.(2021山东泰安肥城高考适应性训练)下图为“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验中样品稀释示意图。据图分析,下列说法正确的是(　　)A.在用移液管吸取菌液进行梯度稀释时,可用手指轻压移液管上的橡皮头,吹吸三次,使菌液与水充分混匀B.对4号试管中的稀释液进行平板培养得到的菌落平均数必定为5号试管的10倍C.5号试管的结果表明每克土壤样品中的细菌数为1.7×109个D.利用该实验方法统计得到的活菌数目往往会比实际活菌数目要低11.(2021山东聊城一模)某种物质X(一种含有C、H、O、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X。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解X的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基,甲的组分为无机盐、水和X,乙的组分为无机盐、水、X和Y。下列相关叙述正确的是(　　)A.甲、乙两培养基均属于选择培养基,乙培养基组分中的Y物质是琼脂B.若要筛选能高效降解X的细菌菌株,则甲、乙两培养基中X是唯一的碳源C.步骤⑤的筛选过程中,各培养瓶中的X溶液的浓度不同D.步骤⑤的筛选过程中,若培养基中X的浓度过高,则某菌株对X的降解量可能下降12.(2021山东济南一模)聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯,它具有类似于合成塑料的理化特性,且废弃后易被生物降解,可用于制造无污染的“绿色塑料”。科学家从某咸水湖中寻找生产PHA菌种的流程图如下所示。下列说法正确的是(　　)A.步骤②可用稀释涂布平板法接种到含合成塑料的选择培养基上B.步骤③需要将接种后的培养基放入恒温培养箱中倒置培养 C.步骤④所用到的培养基应加入琼脂,以便挑取单菌落获得纯化菌株D.挑取菌落时,应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量三、非选择题13.(2021山东济南一模)目前乙醇作为可再生资源中比较理想的液态燃料正受到人们越来越多的关注。自然界中可再生的木质纤维素资源极为丰富,其主要成分之一是半纤维素。半纤维素容易被酸或者酶水解,其水解产物中的85%~90%为木糖。因此利用木糖发酵生产乙醇具有重要的应用研究价值。酵母菌是传统的乙醇生产菌株,因其缺乏转化木糖的酶系而不能很好地利用木糖。自然界中某些酿酒酵母能利用木糖进行酒精发酵,某研究小组欲从土壤中分离这种酵母菌并对其产酶活性进行测定,实验基本流程为取土样→制取土壤悬液→扩大培养→选择培养→菌种分离→酶活性鉴定。请回答下列问题。(1)扩大培养可增加　　　　　　,以确保能够从样品中分离得到所需要的微生物。 (2)分离纯化微生物的关键是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。该研究小组将扩大培养后的混合菌液适当稀释后接种于　　　　　　　　的选择培养基上,倒置放入恒温培养箱中培养。常用的接种方法有　　　　　　　和　　　　　　　两种。若划线的某个平板培养后,第一划线区域的划线上都长满了菌落,第二划线区域的第一条线上无菌落,其他划线上有菌落,则第二划线区域第一条线上无菌落的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)为进一步确定目的菌株的最佳产酶条件,该研究小组选取培养基初始pH、培养温度、摇床转速以及装液量四个因素进行实验。其中,培养基初始pH、培养温度会影响菌株产酶主要是因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;摇床转速因影响　　　　　　　　　　　　而影响菌株产酶。 14.(2021山东青岛三模)丁草胺是一种有机除草剂,主要用于水稻田杂草的防除,具有潜在的致畸变和致突变性。而在水稻种植过程中农田有一段很长的淹水期,淹水会导致水稻田深层土壤处于无氧状态,因此研究丁草胺厌氧降解菌对于水稻田土壤中丁草胺的降解具有重要意义。研究人员对丁草胺厌氧降解菌进行了分离、鉴定和扩大培养(如下图所示)。请回答下列问题。(1)你认为研究小组应该在哪里取样?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)配制选择培养基时,研究人员先加入了K2HPO4、KH2PO4、FeSO4、MgCl2、NH4Cl、CaCl2、NaCl、微量元素复合液、维生素复合液等,还需要加入一定量的　　　　　　。对培养基灭菌通常采用　　　　　　　　　法。灭菌结束后,应趁热将适量培养基分装于锥形瓶中,充入氮气,塞住胶塞并用铝帽固定,这样操作的目的是　　　　　　　　　　　　。若需要调节培养基的pH,则应在灭菌　　　　(填“前”或“后”)进行。 (3)步骤③中,应将平板放入厌氧罐中,置于培养箱中恒温培养,对长出的菌落进行初步鉴定。菌落是初步区分微生物类型的重要特征,这些特征包括　　　　　　　　　　　　(至少答出两点)等。 (4)步骤④中,从第二次划线操作起,每次划线总是要从上一次划线的末端开始,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  专题突破练11　发酵工程1.C　解析:加入链霉素的培养基为选择培养基,加入伊红美兰的培养基属于鉴别培养基,A项错误。在以尿素作为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,如果pH升高,指示剂将变红,说明该细菌能够分解尿素,B项错误。对培养皿进行编号或对菌种进行标注时,为了便于观察,应使用记号笔在皿底标记,C项正确。利用平板划线法可对微生物进行接种纯化、分离,但不能计数,稀释涂布平板法可对微生物进行接种纯化、分离和计数,D项错误。2.A　解析:由题图可知,该平板上形成的单个菌落分布均匀,②过程是利用稀释涂布平板法分离并筛选耐热古细菌,A项正确。配制Ⅰ号培养基时要先调节pH再灭菌,B项错误。为防止污染,需要对Ⅰ、Ⅱ号培养基进行高压蒸汽灭菌,对培养皿进行干热灭菌,C项错误。在固体培养基中,耐热古细菌分解淀粉会形成透明圈,透明圈越大说明其分解淀粉的能力越强。为筛选能高效产生淀粉酶的耐热古细菌,应从Ⅰ号培养基中选择透明圈最大的菌落接种到Ⅱ号培养基上,D项错误。3.D　解析:要对实验中使用的培养皿进行干热灭菌,A项错误。A、B、C、D四种抗生素中,抑菌效果最佳的是抗生素A,B项错误。细菌出现耐药性是由于抗生素对细菌的耐药基因进行了选择,C项错误。滤纸片b周围透明圈中出现一菌落,说明具有耐药性,可能是该菌落发生了基因突变,D项正确。4.B　解析:发酵初期微生物代谢活动导致氧气减少,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸,导致发酵液pH降低,使杂菌繁殖受限甚至死亡,乳酸菌逐渐演变为优势菌群,A项正确。发酵初期酵母菌主要通过有氧呼吸获取能量;发酵中期为无氧环境,酵母菌主要通过无氧呼吸获取能量,B项错误。统计菌落数目时,为保证菌落计数结果准确,一般选择菌落数为30~300的平板进行计数并求取平均值,C项正确。发酵过程中坛盖边沿的水槽要保持清洁并注满水,注意经常向水槽中补充水,目的是保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境,D项正确。5.D　解析:酿酒时,“翁”应留有大约1/3的空间,以利于酵母菌的快速增殖,A项错误。“糯米或粳米”为微生物生长提供了碳源、氮源、水和无机盐等,B项错误。酵母菌先进行有氧呼吸产生CO2和H2O,再进行无氧呼吸产生CO2和酒精,不能同时产生水和酒精,C项错误。醋酸菌在有氧条件下会将酒精转化为乙酸,从而使酒“酸坏”,D项正确。6.D　解析:酵母菌无氧呼吸产生酒精,黄酒中的酒精是酵母菌利用“秫稻”经无氧呼吸产生的代谢产物,A项正确。“曲蘖”制作的温度、湿度不同,可能会影响酵母菌的种类和数量,B项正确。“陶器必良”是为了有良好的容器从而控制好发酵过程中的气体条件,“火齐必得”也是为了控制发酵过程的环境条件,C项正确。“湛炽”的目的是消毒,发酵过程中酒精的产生和培养液的酸性环境会抑制其他杂菌生长,D项错误。7.C　解析:制作泡菜时,所用的泡菜坛要用白酒擦拭消毒,防止杂菌污染,A项正确。“陈泡菜水”中含有乳酸菌,因此制作泡菜时,可以加入“陈泡菜水”,以增加乳酸菌的数量,缩短制作时间,B项正确。由于乳酸菌发酵过程中的酸性和缺氧环境不适合大部分杂菌生长,乳酸菌与其他杂菌的竞争越来越弱,C项错误。若制作的泡菜咸而不酸,最可能的原因是大量的食盐抑制了乳酸菌的发酵过程,乳酸产生减少,D项正确。8.ABD　解析:由于微生物的作用,放置一段时间的原料中亚硝酸盐的含量会增加,故选择新鲜的原料可以降低亚硝酸盐的含量,A项正确。用清水和食盐配制质量分 数为5%~20%的食盐水,食盐水的浓度不宜过高,防止乳酸菌的乳酸发酵受到抑制,B项正确。发酵时间过长泡菜的品质会降低,所以不是发酵的时间越长越好,C项错误。泡菜发酵温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短都容易造成杂菌大量滋生,使泡菜口感下降,D项正确。9.ABD　解析:根据微生物对碳源需求的差异,使用含不同碳源的培养基可以选择微生物种类,A项符合题意。不同的微生物需要不同的生长因子,可以在培养基中加入相应的生长因子进行分离,B项符合题意。在培养基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)不会直接影响微生物自身的遗传组成,即使被微生物利用,也是被分解为核苷酸后利用,所以培养基中加入不同比例的核酸不会对微生物起选择作用,C项不符合题意。根据微生物对抗生素敏感性的差异,在培养基中加入不同的抗生素属于选择培养,可对微生物起选择作用,D项符合题意。10.ACD　解析:在用移液管稀释菌液时,吹吸三次的目的是使菌液与水充分混匀,防止对后续的稀释过程造成影响,A项正确。对4号试管中的稀释液进行平板培养,稀释倍数比5号试管的低10倍,如果稀释适当,得到的菌落平均数可能是5号试管的10倍,B项错误。由题图可知,菌液一共稀释了1×106倍,每克土壤样品中的细菌数为(168+175+167)÷3÷0.1×106=1.7×109(个),C项正确。利用稀释涂布平板法进行计数可能存在两个或多个细菌细胞连在一起成为一个菌落的情况,使统计得到的活菌数目往往比实际活菌数目要低,D项正确。11.ABD　解析:甲、乙两培养基均以X为唯一碳源和氮源,属于选择培养基,其中乙培养基为固体培养基,因此Y物质是琼脂,A项正确。若要筛选能高效降解X的细菌菌株,则甲、乙两培养基中X是唯一的碳源,B项正确。步骤⑤中的自变量是挑取的不同的菌落,各培养瓶中的X溶液的浓度应该是一致的,因为X溶液的浓度属于无关变量,C项错误。步骤⑤的筛选过程中,若培养基中X的浓度过高,可能会导致细菌细胞失水过多而失活,因此该菌株对X的降解量可能下降,D项正确。12.BD　解析:PHA是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯,要筛选嗜盐细菌,步骤②可用稀释涂布平板法接种到含盐量较高的选择培养基上,A项错误。步骤③为防止皿盖上的冷凝水滴入培养基造成污染,需要将接种后的培养基放入恒温培养箱中倒置培养,B项正确。步骤④扩大培养应选用液体培养基,液体培养基中不应加入琼脂,C项错误。要挑选高产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的嗜盐细菌,挑取菌落时,应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量,最后进行比较,D项正确。13.答案(1)目的菌株数量(2)将聚集的菌种逐步稀释分散,以得到由单个细胞增殖而形成的单个菌落　以木糖为唯一碳源　平板划线法　稀释涂布平板法　接种环灼烧灭菌后未冷却即进行划线操作、未从上次划线末端开始划线(3)培养基初始pH、培养温度会影响酶活性　溶解氧量、菌种获取营养物质的概率14.答案(1)施用过丁草胺的水稻田深层土壤(2)丁草胺　高压蒸汽灭菌　创造无氧的培养环境　前(3)形状、大小、颜色、隆起程度、边缘特征等(4)划线后,线条末端细菌的数目比线条起始处要少,从上一次划线的末端开始划线,能使细菌的数目随划线次数的增加而逐步减少,最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落解析:(1)施用过丁草胺的水稻田中能够分解丁草胺的菌株数量多,易获得目的菌株,同时由于目的菌株是厌氧微生物,故获取分离目的菌的土壤样品应从施用过丁草胺 的水稻田深层土壤中获取。(2)配制培养基时除微生物生长所必需的营养物质外,还需加入一定量的丁草胺。培养基灭菌一般采用高压蒸汽灭菌法。灭菌后的培养基趁热充氮的目的是去除培养基中的氧气,创造无氧环境。培养基的pH要在灭菌前调节适当。(3)菌落的特征包括菌落的形状、大小、隆起程度、颜色、边缘特征、光泽等。(4)划线后,线条末端细菌的数目比线条起始处要少,从上一次划线的末端开始划线,能使细菌的数目随划线次数的增加而逐步减少,最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。