資源簡介

本章整合
1．(2023·山東卷，15)平板接種常用在微生物培養中。下列說法正確的是( D )
A．不含氮源的平板不能用于微生物培養
B．平板涂布時涂布器使用前必須進行消毒
C．接種后未長出菌落的培養基可以直接丟棄
D．利用以尿素為唯一氮源的平板能分離出合成脲酶的微生物
解析： 不含氮源的平板可用于固氮菌的培養，A錯誤；平板涂布時涂布器使用前必須浸在酒精中，然后在火焰上灼燒滅菌，這種操作屬于滅菌，不屬于消毒，B錯誤；使用后的培養基即使未長出菌落也要在丟棄前進行滅菌處理，不能直接丟棄，以免污染環境，C錯誤；脲酶可以催化尿素分解，在以尿素為唯一氮源的平板上，能合成脲酶的微生物可以分解尿素獲得氮源而進行生長繁殖，但是不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而無法生長，因此以尿素為唯一氮源的平板能分離出合成脲酶的微生物，D正確。故選D。
2．(2023·山東卷改編，20)果酒的家庭制作與啤酒的工業化生產相比，共同點有( A )
A．都利用了酵母菌無氧呼吸產生酒精的原理
B．都需要在無氧環境供發酵菌種繁殖
C．發酵前都需要對原料進行滅菌
D．發酵結束后都必須進行消毒以延長保存期
解析： 二者均利用了酵母菌進行無氧呼吸產生酒精的原理，A正確；發酵前期，均需要一定的有氧環境，使酵母菌大量繁殖，B錯誤；果酒的家庭制作不需對原料進行滅菌，C錯誤；果酒的家庭制作不需要進行消毒，D錯誤。故選A。
(2023·浙江卷)閱讀下列材料，完成下面3～4題。
小曲白酒清香純正，以大米、大麥、小麥等為原料，以小曲為發酵劑釀造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厭氧型微生物酵母菌，還有乳酸菌、醋酸菌等細菌。釀酒的原理主要是酵母菌在無氧條件下利用葡萄糖發酵產生酒精。傳統釀造工藝流程如圖所示。
3．小曲白酒的釀造過程中，酵母菌進行了有氧呼吸和無氧呼吸。關于酵母菌的呼吸作用，下列敘述正確的是( A )
A．有氧呼吸產生的[H]與O2結合，無氧呼吸產生的[H]不與O2結合
B．有氧呼吸在線粒體中進行，無氧呼吸在細胞質基質中進行
C．有氧呼吸有熱能的釋放，無氧呼吸沒有熱能的釋放
D．有氧呼吸需要酶催化，無氧呼吸不需要酶催化
解析： 有氧呼吸產生的[H]在第三階段與O2結合生成水，無氧呼吸產生的[H]不與O2結合，A正確；有氧呼吸的第一階段在細胞質基質中進行，第二和第三階段分別在線粒體基質和線粒體內膜中進行，無氧呼吸的兩個階段都在細胞質基質中進行，B錯誤；酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸過程中釋放的能量均大多以熱能散失，但無氧呼吸是不徹底的氧化分解過程，大部分能量存留在酒精，C錯誤；有氧呼吸和無氧呼吸過程都需要酶的催化，只是酶的種類不同，D錯誤。故選A。
4．關于小曲白酒的釀造過程，下列敘述錯誤的是( D )
A．糖化主要是利用霉菌將淀粉水解為葡萄糖
B．發酵液樣品的蒸餾產物有無酒精，可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測
C．若釀造過程中酒變酸，則發酵壇密封不嚴
D．蒸熟并攤晾的原料加入糟醅，立即密封可高效進行酒精發酵
解析： 由于釀酒酵母不能直接利用淀粉發酵產生酒精(乙醇)，故糖化過程主要是利用霉菌分泌的淀粉酶將淀粉分解為葡萄糖，以供發酵利用，A正確；發酵液樣品的蒸餾產物有無酒精，可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測，若存在酒精，則酒精與酸性的重鉻酸鉀反應呈灰綠色，B正確；釀造過程中應在無氧條件下進行，若密封不嚴，會導致醋酸菌在有氧條件下發酵產生醋酸而使酒變酸，C正確；蒸熟并攤晾的原料需要冷卻后才可加入糟醅，以免殺死菌種，且需要在有氧條件下培養一段時間，讓酵母菌大量繁殖，此后再密封進行酒精發酵，D錯誤。故選D。
5．(2022·山東卷，14)青霉菌處在葡萄糖濃度不足的環境中時，會通過分泌青霉素殺死細菌，以保證自身生存所需的能量供應。目前已實現青霉素的工業化生產，關于該生產過程，下列說法錯誤的是( D )
A．發酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B．可用深層通氣液體發酵技術提高產量
C．選育出的高產菌株經擴大培養后才可接種到發酵罐中
D．青霉素具有殺菌作用，因此發酵罐不需嚴格滅菌
解析：青霉菌處于葡萄糖濃度不足的環境中會通過分泌青霉素殺死細菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液單位體積中溶質微粒較多，會導致細胞失水，發酵液中的碳源不宜使用葡萄糖(或：由題知青霉菌在葡萄糖含量不足時，可殺死細菌，并保證自身能量供應，因此不用葡萄糖為碳源有利于青霉菌代謝產青霉素)。乳糖是二糖，可被水解為半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生長的最佳碳源，可以被青霉菌緩慢利用而維持青霉素分泌的有利條件，A正確；青霉菌的代謝類型為異養需氧型，可用深層通氣液體發酵技術提高產量，B正確；選育出的高產青霉素菌株經擴大培養純化后，才可接種到發酵罐中進行工業化生產，C正確；為了防止細菌、其他真菌等微生物的污染，獲得純凈的青霉素，發酵罐仍需嚴格滅菌，D錯誤。
6．(2022·廣東卷，21)研究深海獨特的生態環境對于開發海洋資源具有重要意義。近期在“科學號”考察船對中國南海科考中，中國科學家采集了某海域1 146米深海冷泉附近沉積物樣品，分離、鑒定得到新的微生物菌株并進一步研究了其生物學特性。
回答下列問題：
(1)研究者先制備富集培養基，然后采用 高壓蒸汽滅菌　法滅菌，冷卻后再接入沉積物樣品，28 ℃厭氧培養一段時間后，獲得了含擬桿菌的混合培養物，為了獲得純種培養，除了稀釋涂布平板法，還可采用 平板劃線　法。據圖分析，擬桿菌新菌株在以 纖維素　為碳源時生長狀況最好。
(2)研究發現，將采集的樣品置于各種培養基中培養，仍有很多微生物不能被分離篩選出來，推測其原因可能是 某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物質才能生存(或需要在深海冷泉的特定環境中才能存活)　。(答一點即可)
(3)藻類細胞解體后的難降解多糖物質，通常會聚集形成碎屑沉降到深海底部。從生態系統組成成分的角度考慮，擬桿菌對深海生態系統碳循環的作用可能是 擬桿菌作為分解者，將沉降到深海底部的難降解多糖物質分解為無機物，歸還到無機環境中，有利于碳循環的順利進行　。
(4)深海冷泉環境特殊，推測此環境下生存的擬桿菌所分泌的各種多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能還有 耐低溫　。
解析：(1)培養基通常采用高壓蒸汽滅菌法(或濕熱滅菌法)進行滅菌。可以采用稀釋涂布平板法或平板劃線法，將單個微生物分散在固體培養基上，經過培養得到單菌落，從而獲得純凈培養物。分析圖可知，在以纖維素為碳源的培養基中，細胞數量最多，可推知擬桿菌新菌株在以纖維素為碳源時生長狀況最好。(2)深海冷泉中可能存在某些微生物，只有利用冷泉中的特有物質才能生存(或需要在深海冷泉的特定環境中才能存活)，故將采集的樣品置于各種培養基中培養，仍可能有很多微生物不能被分離篩選出來。(3)擬桿菌為異養生物，作為該生態系統的分解者，能將沉降到深海底部的難降解多糖物質分解為無機物，歸還到無機環境中，有利于碳循環的順利進行。(4)深海冷泉溫度較低，故生活在其中的擬桿菌所分泌的各種多糖降解酶，應具有耐低溫的特性，保證擬桿菌的正常生命活動所需，才能高效降解多糖。
7．(2022·全國甲卷，37)某同學從被石油污染的土壤中分離得到A和B兩株可以降解石油的細菌，在此基礎上采用平板培養法比較二者降解石油的能力，并分析兩個菌株的其他生理功能。
實驗所用的培養基成分如下。
培養基Ⅰ：K2HPO4，MgSO4，NH4NO3，石油。
培養基Ⅱ：K2HPO4，MgSO4，石油。
操作步驟：
①將A、B菌株分別接種在兩瓶液體培養基Ⅰ中培養，得到A、B菌液；
②液體培養基Ⅰ、Ⅱ中添加瓊脂，分別制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按圖中所示在平板上打甲、乙兩孔。
回答下列問題：
(1)實驗所用培養基中作為碳源的成分是 石油　。培養基中NH4NO3的作用是為菌株的生長提供氮源，氮源在菌體內可以參與合成 DNA、RNA和蛋白質(合理即可)　(答出2種即可)等生物大分子。
(2)步驟①中，在資源和空間不受限制的階段，若最初接種N0個A細菌，繁殖n代后細菌的數量是 N0·2n　。
(3)為了比較A、B降解石油的能力，某同學利用步驟②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ進行實驗，結果如表所示(“＋”表示有透明圈，“＋”越多表示透明圈越大，“－”表示無透明圈)，推測該同學的實驗思路是 在平板Ⅰ和平板Ⅱ的甲孔中均滴加A菌液，在平板Ⅰ和平板Ⅱ的乙孔中均滴加等量的B菌液，培養相同時間，觀察透明圈大小(分解石油的能力越強，透明圈越大)　。
菌株 透明圈大小
平板Ⅰ 平板Ⅱ
A ＋＋＋ ＋＋
B ＋＋ －
(4)現有一貧氮且被石油污染的土壤，根據上表所示實驗結果，治理石油污染應選用的菌株是 菌株A　，理由是 菌株A在無NH4NO3的培養基上可以生長繁殖，而菌株B在無NH4NO3的培養基上不能生長繁殖，且菌株A分解石油的能力較強(合理即可)　。
解析：(1)石油中含有含碳有機物，可以作為碳源。菌體內的含氮生物大分子有蛋白質和核酸。(2)在資源和空間不受限制的階段，細菌呈“J”形增長。若最初接種N0個A細菌，繁殖n代后A細菌的數量是N0·2n。(3)由題表可知，Ⅰ平板培養基，菌株AB都可生長，可用來比較A和B菌株分解石油的能力大小；Ⅱ平板缺少氮源，可用來比較此條件下兩種菌株分解石油能力的大小，可據此設計實驗。(4)據表格信息可知，菌株A在無NH4NO3的培養基上可以生長繁殖，而菌株B在無NH4NO3的培養基上不能生長繁殖，而且Ⅰ平板中，A的透明圈大于B的，能說明A菌株分解石油能力強于B菌，因此對于貧氮且被石油污染的土壤來說，治理石油污染應該選用菌株A。
8．(2021·全國乙卷)工業上所說的發酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質轉化為特定產品的過程。利用微生物發酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業通過發酵制作醬油的流程示意圖如下。
回答下列問題：
(1)米曲霉發酵過程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長提供營養物質，大豆中的_蛋白質__可為米曲霉的生長提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供_碳源__。
(2)米曲霉發酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖，大量分泌制作醬油過程所需的酶類，這些酶中的_蛋白酶__、_脂肪酶__能分別將發酵池中的蛋白質和脂肪分解成易于吸收、風味獨特的成分，如將蛋白質分解為小分子的肽和_氨基酸__。米曲霉發酵過程需要提供營養物質、通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于_異養好氧__(填“自養厭氧”“異養厭氧”或“異養好氧”)微生物。
(3)在發酵池發酵階段添加的乳酸菌屬于_原核生物__(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖的產物是_酒精和二氧化碳__。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質量的重要因素，據圖分析該階段中可以抑制雜菌生長的物質是_酒精、乳酸、食鹽__(答出1點即可)。
解析：(1)大豆中含有豐富的蛋白質，可為微生物的生長繁殖提供氮源。小麥中的淀粉可以為微生物的生長繁殖提供碳源。(2)米曲霉在發酵過程中產生的蛋白酶能將蛋白質分解為小分子的肽和氨基酸，產生的脂肪酶能將脂肪分解為甘油和脂肪酸，使發酵的產物具有獨特的風味。米曲霉發酵時需要利用現有的有機物且需要氧氣，說明其代謝類型是異養好氧型。(3)乳酸菌沒有核膜包被的細胞核，屬于原核生物。酵母菌屬于兼性厭氧型微生物，既可以進行有氧呼吸，也可以進行無氧呼吸，無氧呼吸的產物是酒精和二氧化碳。在發酵池中酵母菌產生的酒精能抑制雜菌的生長，乳酸菌產生的乳酸使發酵液呈酸性也能抑制雜菌的生長，同時往發酵池中添加的食鹽也能抑制雜菌的生長。
9．(2021·廣東卷)中國科學家運用合成生物學方法構建了一株嗜鹽單胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液，含較多蔗糖)為原料，在實驗室發酵生產PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整體利用價值。工藝流程如圖。
回答下列問題：
(1)為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液體培養基中將蔗糖作為_唯一碳源__，并不斷提高其濃度，經多次傳代培養(指培養一段時間后，將部分培養物轉入新配的培養基中繼續培養)以獲得目標菌株。培養過程中定期取樣并用_稀釋涂布平板__的方法進行菌落計數，評估菌株增殖狀況。此外，選育優良菌株的方法還有_誘變育種、基因工程育種__等。(答出兩種方法即可)
(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，研究人員設計了一種不需要滅菌的發酵系統，其培養基鹽濃度設為60 g/L，pH為10，菌株H可正常持續發酵60 d以上。該系統不需要滅菌的原因是_鹽濃度為60_g/L的條件下，其他雜菌因失水過多而死亡；pH為10的條件下，其他雜菌的酶變性失活，生長繁殖受抑制__。(答出兩點即可)
(3)研究人員在工廠進行擴大培養，在適宜的營養物濃度、溫度、pH條件下發酵，結果發現發酵液中菌株H細胞增殖和PHA產量均未達到預期，并產生了少量乙醇等物質，說明發酵條件中_氧氣(O2或溶解氧)__可能是高密度培養的限制因素。
(4)菌株H還能通過分解餐廚垃圾(主要含蛋白質、淀粉、油脂等)來生產PHA，說明其能分泌_蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等__。
解析：(1)根據題意分析，該實驗的目的是提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，結合微生物的代謝需求，其液體培養基應該以蔗糖作為唯一碳源 。并不斷提高其濃度，經多次傳代培養(指培養一段時間后，將部分培養物轉入新配的培養基中繼續培養)以獲得目標菌株。培養過程中定期取樣并用稀釋涂布平板的方法進行菌落計數，評估菌株增殖狀況。 此外，選育優良菌株的方法還有誘變育種、基因工程育種等。(2)已知，菌株H具有嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，因此當培養基鹽濃度為60 g/L，pH為10時，菌株H可正常持續發酵60 d以上，而鹽濃度為60 g/L的條件下，其他雜菌因失水過多而死亡；pH為10的條件下，其他雜菌的酶變性失活，生長繁殖受抑制，故該系統不需要滅菌。(3)分析題意，擴大培養時，營養物濃度、溫度、pH等條件適宜，而發酵液中菌株H細胞增殖和PHA產量均未達到預期，并產生了少量乙醇等物質，說明發酵條件中氧氣不足，使菌種進行無氧呼吸產生乙醇，即氧氣(O2或溶解氧)是限制高密度培養的重要因素。(4)根據酶的專一性可知，菌株H之所以能通過分解主要含蛋白質、淀粉、油脂等的餐廚垃圾來生產PHA，是因為其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。
10．(2021·湖南卷)大熊貓是我國特有的珍稀野生動物，每只成年大熊貓每日進食竹子量可達12～38 kg。大熊貓可利用竹子中8%的纖維素和27%的半纖維素。研究人員從大熊貓糞便和土壤中篩選纖維素分解菌。回答下列問題：
(1)纖維素酶是一種復合酶，一般認為它至少包括三種組分，即 C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶　。為篩選纖維素分解菌，將大熊貓新鮮糞便樣品稀釋液接種至以_纖維素__為唯一碳源的固體培養基上進行培養，該培養基從功能上分類屬于_選擇__培養基。
(2)配制的培養基必須進行滅菌處理，目的是 為了殺死培養基中的所有微生物(微生物和芽孢、孢子)　。檢測固體培養基滅菌效果的常用方法是_不接種培養(或空白培養_)__。
(3)簡要寫出測定大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數的實驗思路_將大熊貓新鮮糞便樣液稀釋適當倍數后，取0.1_mL涂布到若干個平板(每個稀釋度至少涂布三個平板)，對菌落數在30～300的平板進行計數，則可根據公式推測大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數__。
(4)為高效降解農業秸稈廢棄物，研究人員利用從土壤中篩選獲得的3株纖維素分解菌，在37 ℃條件下進行玉米秸稈降解實驗，結果如表所示。在該條件下纖維素酶活力最高的是菌株_C__，理由是_接種C菌株后秸稈失重最多，纖維素降解率最大___。
菌株 秸稈總重(g) 秸稈殘重(g) 秸稈失重(%) 纖維素降解率(%)
A 2.00 1.51 24.50 16.14
B 2.00 1.53 23.50 14.92
C 2.00 1.42 29.00 23.32
解析：(1)纖維素酶是一種復合酶，一般認為它至少包括三種組分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，前兩種酶使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二糖分解成葡萄糖。在用纖維素作為唯一碳源的培養基中，纖維素分解菌能夠很好地生長，其他微生物則不能生長。為篩選纖維素分解菌，將大熊貓新鮮糞便樣品稀釋液接種至以纖維素為唯一碳源的固體培養基上進行培養；培養基從功能上分類可分為選擇培養基和鑒別培養基，故該培養基從功能上分類屬于選擇培養基。(2)配制的培養基常用高壓蒸汽滅菌(濕熱滅菌)，即將培養基置于壓力100 kPa、溫度121 ℃條件下維持15～30分鐘，目的是為了殺死培養基中的所有微生物(微生物和芽孢、孢子)。為檢測滅菌效果可對培養基進行空白培養，即將未接種的培養基在適宜條件下培養一段時間，若在適宜條件下培養無菌落出現，說明培養基滅菌徹底，否則說明培養基滅菌不徹底。(3)為測定大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數，常采用稀釋涂布平板法，在適宜的條件下對大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌進行純化并計數時，對照組應該涂布等量的無菌水。將大熊貓新鮮糞便樣液稀釋適當倍數后，取0.1 mL涂布到若干個平板(每個稀釋度至少涂布三個平板)，對菌落數在30～300的平板進行計數，則可根據公式推測大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數。(4)測定酶活力時可以用單位時間內、單位體積中反應物的減少量或產物的增加量來表示。由表格可知，在適宜的條件下，C菌株在相同的溫度和時間下，秸稈失重最多，纖維素降解率最大，說明該菌株的纖維素分解菌產生的纖維素酶活力最大。第2課時　微生物的選擇培養和計數
知識點一　選擇培養基與鑒別培養基
基礎知識·雙基夯實
1．概念：在微生物學中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養基，稱為選擇培養基。
2．實例：篩選土壤中分解尿素的細菌的選擇培養基以_尿素為唯一氮源__。
3．原理：人為提供有利于目的菌生長的條件(包括營養、溫度和pH等)，同時抑制或阻止其他微生物的生長。
活 | 學 | 巧 | 練
1.選擇分解尿素的細菌的培養基為液體培養基。( × )
2．可以篩選出石油降解菌的培養基為鑒別培養基。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.要分離出分解纖維素的微生物，應在什么樣的環境中取土樣？應配制什么樣的培養基？
提示：應從富含纖維素的環境中取土樣，如樹林中多年落葉形成的腐殖土。應配制以纖維素為唯一碳源的培養基。
2．根據選擇培養基的原理，如何篩選出耐酸菌？
提示：可將培養基的pH調至酸性，再接種培養。
課內探究·名師點睛
1．選擇培養微生物的四種方法及其實例
選擇培養原理 具體處理 分離菌種
利用營養缺陷型選擇培養基進行的選擇培養 不加含碳有機物的無碳培養基 分離自養型微生物
無氮培養基 分離自生固氮微生物
利用微生物(目的菌)對某種營養物質的特殊需求，使該營養物質成為某類微生物的唯一供給者 石油作為唯一碳源的培養基 分離能消除石油污染的微生物
尿素作為唯一氮源的培養基 分離能分解尿素的微生物
在完全培養基中加入某些化學物質，利用加入的化學物質抑制部分微生物生長或利于部分微生物生長 加入青霉素等抗生素 分離酵母菌和霉菌等真菌，同時抑制細菌、放線菌的生長
加入高濃度的食鹽 分離金黃色葡萄球菌
在高鹽環境中 可分離耐鹽菌，其他菌在高鹽濃度下易失水而不能生存
在高溫環境中 可分離得到耐高溫的微生物，其他微生物在高溫環境中因酶失活而無法生存
2.尿素分解菌的鑒定
在細菌分解尿素的化學反應中，細菌合成的脲酶將尿素分解成了NH3。NH3會使培養基的堿性增強，pH升高。在以尿素為唯一氮源的培養基中加入酚紅指示劑，培養某種細菌后，如果pH升高，指示劑將變紅，則可初步說明該種細菌能夠分解尿素。
3．鑒別培養基
(1)特點：根據微生物的代謝特點，在培養基中加入某種指示劑或化學藥品。
(2)用途：鑒別不同種類的微生物(如可用伊紅—亞甲藍瓊脂培養基鑒別飲用水或乳制品中是否有大腸桿菌。若有，菌落呈現深紫色)。
典例1　選擇培養基可以從混雜的微生物群體中分離出所需的微生物，通過不含有機物的培養基、缺氮培養基、含尿素(不含其他氮源)的培養基，可從土壤中分離出的微生物依次是( D )
A．硝化細菌、放線菌、根瘤菌
B．根瘤菌、青霉菌、固氮菌
C．異養細菌、放線菌、硝化細菌
D．自養細菌、固氮菌、分解尿素的細菌
解析：不含有機物的培養基可以選擇自養微生物，缺少氮元素的培養基可以選擇固氮微生物，含尿素(不含其他氮源)的培養基可以選擇能分解尿素的微生物。
能在選擇培養基上生長的不一定是所需要的目的菌。原則上選擇培養基只允許特定種類的微生物生長，但實際上，微生物的培養是一個非常復雜的問題，有些微生物可以利用其他微生物的代謝產物生長繁殖，因此能在選擇培養基上生長的微生物不一定都是所需的微生物，還需進一步的鑒定。
變式訓練 (2023·錦州期末)大腸桿菌的含量是國家飲用水重要檢測指標之一，如圖所示，用濾膜法和伊紅—亞甲藍瓊脂培養基(EMB培養基)測定水中大腸桿菌含量的大致流程為準備工作→用濾膜過濾待測水樣→將濾膜轉移到EMB培養基上→培養→觀察并統計菌落數目。下列敘述正確的是( C )
伊紅—亞甲藍瓊脂培養基配方
基礎培養基　　　　　　　100 mL　20%乳糖溶液 2 mL　2%伊紅水溶液 2 mL　0.5%亞甲藍水溶液 1 mL　瓊脂 1.5 g
A．EMB培養基從用途來分屬于選擇培養基
B．配方的基礎培養基中除水外還必須含有無機鹽和碳源
C．觀察并統計菌落數目時，應選擇培養基上的深紫色菌落進行計數
D．選用濾膜孔徑的大小不會影響實驗結果
解析：EMB培養基從用途來分屬于鑒別培養基，A錯誤；配方的基礎培養基中除水外還必須含有無機鹽和氮源，乳糖可作為碳源，B錯誤；大腸桿菌在EMB培養基上可呈深紫色，并有金屬光澤，觀察并統計菌落數目時，應選擇培養基上的深紫色菌落進行計數，C正確；選用濾膜孔徑過大可能會導致實驗結果比實際值偏小，D錯誤。
知識點二　微生物數量測定方法分析
基礎知識·雙基夯實
一、微生物的選擇培養
1．菌液稀釋
(1)將10 g土樣加入盛有_90__mL無菌水的錐形瓶中，充分搖勻，得到稀釋10倍的菌液。
(2)取1 mL上清液加入盛有9 mL無菌水的試管中，得到稀釋102倍的菌液，依次等比稀釋。
2．稀釋涂布平板法的操作步驟
涂布器消毒：將涂布器浸在盛有酒精的燒杯中
↓
取菌液：用移液槍取0.1 mL菌液，滴加到培養基表面
↓
涂布器滅菌：將涂布器放在火焰上灼燒，待酒精燃盡、涂布器冷卻后，再進行涂布
↓
涂布平板：用涂布器將_菌液__均勻地涂布在培養基表面。涂布時可轉動培養皿，使涂布均勻
3．待涂布的菌液被培養基吸收后，將平板倒置，放入30～37 ℃的恒溫培養箱中培養1～2 d。
4．結果：在涂布有合適濃度菌液的平板上觀察到分離的單菌落。
二、微生物的數量測定
1．常用方法：_稀釋涂布平板法__和顯微鏡直接計數法。
2．稀釋涂布平板法統計樣品中活菌的數目
(1)為了保證結果準確，同一稀釋度下，應至少設3個平板，一般選擇菌落數在_30～300，適于計數__的平板進行重復計數，并取平均值。
(2)統計的菌落數往往比活菌的實際數目少，因為_當兩個或多個細胞連在一起時__，平板上觀察到的只是一個菌落。因此，統計結果一般用菌落數而不是用活菌數來表示。
3．利用顯微鏡進行直接計數
(1)工具：特定的細菌計數板或血細胞計數板。
(2)統計的結果一般是活菌數和死菌數的總和。
特別提醒：顯微鏡直接計數法本身不能區分細菌的死活，因此一般用來統計總菌數。但是，通過一定的輔助處理，可以實現活菌計數，如在計數前用臺盼藍染液進行染色，可以通過統計無色細胞的個數來對活菌進行計數。
活 | 學 | 巧 | 練
1.用平板劃線法培養計數，應選擇菌落數在10～100的平板。( × )
2．利用稀釋涂布平板法統計菌落數目的理論依據是當樣品的稀釋度足夠高時，培養基表面生長的一個單菌落來源于樣品稀釋液中的一個活菌。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.為什么一般選擇菌落數為30～300的平板進行計數？
提示：若平板上菌落數過多，說明稀釋度過低，菌體的密度大，就會出現更多的兩個或兩個以上的菌體形成的菌落，結果不準確，且計數較困難。若平板上菌落數過少，菌落形成的偶然性大，結果也不準確。
2．稀釋涂布平板法和顯微計數法對微生物計數產生的實驗誤差如何？試分析原因。
提示：稀釋涂布平板法計數的值比實際值小，原因是當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落；顯微計數法計數的結果比實際值大，原因是顯微鏡下無法區分細胞的死活，計數時包括了死細胞。
3．在稀釋涂布平板法中，為何需至少涂布3個平板？
提示：作為重復實驗，統計時取平均值，以減少偶然因素對實驗結果的影響，增強實驗結果的說服力。
4．為什么要選取菌落數目穩定時的記錄作為結果？
提示：盡量縮小統計的菌落數與實際活菌數的差值，因為繁殖慢的菌體開始看不出明顯的菌落。(或：可以防止培養時間不足而導致遺漏菌落。)
課內探究·名師點睛
1．微生物數量測定方法
微生物數量測定的常用方法有稀釋涂布平板法、顯微鏡直接計數法等。二者的比較如下表所示：
項目 顯微鏡直接計數法 稀釋涂布平板法(間接計數法)
原理 利用特定細菌計數板或血細胞計數板，在顯微鏡下計數一定容積的樣品中微生物的數量 當樣品的稀釋度足夠高時，培養基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統計平板上的菌落數，就能推測出樣品中大約有多少活菌
主要用具 顯微鏡、細菌計數板(或血細胞計數板) 培養基
計數數據 菌體本身 培養基上的菌落數
優點 計數方便、操作簡單 計數的是活菌
缺點 死菌、活菌都計算在內 操作較復雜，有一定誤差
計算公式 每毫升原液含菌數＝每小格平均菌體數×400×10 000×稀釋倍數 每毫升原液含菌數＝培養基上平均菌落數×稀釋倍數 ÷涂布液體積
　　2.平板劃線法與稀釋涂布平板法的比較
項目 平板劃線法 稀釋涂布平板法
工具 接種環 涂布器
分離單菌落的原理 通過接種環在瓊脂固體培養基表面連續劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基表面。在數次劃線后培養，可以分離到由一個細菌細胞繁殖而來的肉眼可見的細胞群體，即菌落 將菌液進行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養基的表面，進行培養。在稀釋度足夠高的菌液里，聚集在一起的微生物將被分散成單個細菌細胞，從而能在培養基表面形成單個菌落
特點 可以分離得到單菌落，且操作簡單，但不宜計數 可以分離得到單菌落，可以計數，但操作復雜
典例2　(2022·長春聯考)平板劃線法和稀釋涂布平板法是純化微生物的兩種常用方法，下列描述正確的是( D )
A．都要將菌液進行一系列的梯度稀釋
B．平板劃線法是將不同稀釋度的菌液通過接種環在固體培養基表面進行連續劃線的操作
C．稀釋涂布平板法是將不同稀釋度的菌液倒入液體培養基進行培養
D．都是在固體培養基上進行的，都需要在酒精燈火焰旁進行接種
解析：平板劃線法不需要進行梯度稀釋，A、B均錯誤；稀釋涂布平板法是將不同稀釋度的菌液滴加到固體培養基的表面，然后用涂布器將菌液均勻涂布在培養基表面，C錯誤；稀釋涂布平板法和平板劃線法都需要形成單菌落，都必須在固體培養基上進行接種，且均需無菌操作，都需要在酒精燈火焰旁進行接種，D正確。
稀釋涂布平板法計數的幾個注意事項
(1)為了保證結果準確，一般選擇菌落數在30～300的平板進行計數。
(2)要設置對照實驗，且一定要涂布至少3個平板作為重復組，才能增強實驗的說服力與準確性。
(3)計數時機：每隔24 h統計一次菌落數目，選取菌落數目穩定時的記錄作為結果，這樣可以防止因培養時間不足而導致遺漏菌落的數目。
(4)用此種方法統計的菌落數目往往比活菌的實際數目低。這是因為當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。因此，統計結果一般用菌落數而不是用活菌數來表示。
變式訓練 下列有關稀釋涂布平板法計數和顯微鏡直接計數法的描述不正確的是( C )
A．利用血細胞計數板計數屬于顯微鏡直接計數法，其缺點是不能區分死菌與活菌
B．兩種計數方法，其統計值與實際值相比，均有差異，但差異原因不同
C．兩種計數方法均能在計數的同時觀察到所研究微生物的形態特征
D．當菌落數目穩定時，一般選取菌落在30～300的且差異不大的平板進行計數
解析：顯微鏡直接計數法只能看到細菌，無法區分死菌和活菌，A正確；稀釋涂布平板法計數中，當多個細菌連在一起時，平板上觀察到的往往是一個菌落，故而統計值比實際值小，顯微鏡直接計數法不能區分死菌和活菌，故測定的微生物數量往往大于實際的活菌數，因此兩種計數方法的統計值與實際值相比均有差異，但差異原因不同，B正確；稀釋涂布平板法觀察到的是菌落的形態特征，而不是微生物的形態特征，顯微鏡直接計數法觀察到的是微生物的形態特征，C錯誤；當菌落數目穩定時，一般選取菌落在30～300的且差異不大的平板進行計數，D正確。
知識點三　土壤中分解尿素的細菌的分離與計數的實驗操作
基礎知識·雙基夯實
1．分離原理：土壤中的細菌之所以能分解尿素，是因為它們能合成_脲酶__。利用尿素作為唯一氮源的選擇培養基，可以從土壤中分離出分解尿素的細菌。
2．操作步驟
(1)土壤取樣
土壤中的微生物主要分布在距地表3～8 cm的土壤層(酸堿度接近中性)，取樣時用的鐵鏟和取樣袋使用前都需要滅菌。
(2)樣品的稀釋
為保證獲得菌落數為30～300的平板進行計數，可將稀釋倍數為1×103～1×107的稀釋液分別涂布到平板上培養。
(3)微生物的培養與觀察
不同種類的微生物，往往需要不同的培養溫度和培養時間。細菌一般在30～37 ℃的溫度下培養1～2 d(放線菌一般在25～28 ℃的溫度下培養5～7 d；霉菌一般在25～28 ℃的溫度下培養3～4 d)。在菌落計數時，每隔24 h統計一次菌落數目，選取_菌落數目穩定__時的記錄作為結果。
活 | 學 | 巧 | 練
1.分解尿素的細菌在分解尿素時，可以將尿素轉化為氨，使得培養基的pH降低。( × )
2．在用涂布器涂布平板時，為了操作方便可完全打開培養皿的皿蓋。( × )
3．利用稀釋涂布平板法和平板劃線法均可實現細菌的分離和計數。( × )
合 | 作 | 探 | 究
甲、乙兩位同學用稀釋涂布平板法測定同一土壤樣品中的細菌數。在對應稀釋倍數為106的培養基中，得到以下兩種統計結果。
(1)甲同學在該濃度下涂布了一個平板，統計的菌落數為230，該同學的統計結果是否真實可靠？為什么？
(2)乙同學在該濃度下涂布了3個平板，統計的菌落數分別為21、212、256，該同學將21舍去，然后取平均值。該同學對實驗結果的處理是否合理？為什么？
(3)某同學在三種稀釋度下吸取0.1 mL的菌液涂布平板，統計菌落數，得到了以下的數據，試計算1 g樣品的活菌數。
平板菌落稀釋度 平板1 平板2 平板3
104 320 360 356
105 212 234 287
106 21 23 18
提示：(1)不可靠。為增強實驗的說服力與準確性，應設置重復實驗，在同一稀釋度下涂布至少3個平板，統計結果后計算平均值。
(2)不合理。微生物計數時，如果實驗中出現重復實驗結果不一致的情況，應分析實驗過程中可能的影響因素，找出差異的原因，需重新實驗，而不能簡單地舍棄。
(3)105的稀釋度下取0.1 mL涂布的三個平板上的菌落數在30～300，計算其平均值為(212＋234＋287)/3≈244。進一步可以換算出1 g樣品中活菌數為(244÷0.1)×105＝2.44×108。
課內探究·名師點睛
1．實驗設計流程
2．結果分析與評價
內容 現象 結論
有無雜菌污染的判斷 對照的培養皿中無菌落生長 未被雜菌污染
選擇培養基中菌落數偏高 被雜菌污染
菌落形態多樣，菌落數偏高 培養基中混入其他氮源
選擇培養基的篩選作用 牛肉膏蛋白胨培養基上的菌落數目大于選擇培養基上的數目 選擇培養基具有篩選作用
樣品的稀釋操作 得到2個或2個以上菌落數目在30～300的平板 操作成功
重復組的結果 若選取同一種土樣，統計結果應接近
典例3　如圖為土壤中分解尿素的細菌的分離與計數實驗中樣品稀釋示意圖。據圖分析，下列敘述正確的是( C )
A．3號試管的稀釋倍數為103倍
B．4號試管中稀釋液進行平板培養得到的菌落平均數恰好為5號試管的10倍
C．5號試管的結果表明每克土壤中的菌株數為1.7×109個
D．該實驗方法統計得到的結果往往會比實際活菌數目要多
解析：分析題圖可知，3號試管的稀釋倍數為104倍，A錯誤；4號試管中稀釋液進行平板培養得到的菌落平均數不一定恰好為5號試管的10倍，B錯誤；5號試管的結果表明每克土壤中的菌株數為(168＋175＋167)÷3÷0.1×106＝1.7×109(個)，C正確；在固體培養基上可能存在兩個或多個菌體形成一個菌落的情況，因此用稀釋涂布平板法得到的結果往往會比實際活菌數目少，D錯誤。
變式訓練 分解尿素的微生物廣泛存在于農田等土壤中，下列關于對分解尿素的微生物進行分離和計數的操作正確的是( C )
A．分解尿素的微生物含有脲酶，因此配制培養基時應選擇包括尿素在內的多種物質作為氮源
B．培養基中添加酚紅作為指示劑，培養后，培養基pH會降低，可使指示劑變紅色
C．在接種前，隨機取若干滅菌后的空白平板先培養一段時間，目的是檢測培養基平板滅菌是否合格
D．計數時，在同一稀釋度下，任取3個平板對其中的菌落數進行統計，取其均值即可
解析：分解尿素的微生物含有脲酶，配制分解尿素的培養基時應以尿素作為唯一氮源；培養基中添加酚紅作為指示劑，培養后，細菌合成的脲酶將尿素分解為氨，培養基的堿性增強，pH升高，可使指示劑變紅色；為了保證結果準確，一般選擇菌落數在30～300的平板進行計數。
不能理解“多次劃線”與“逐步稀釋分散成單菌落”的關系
平板劃線法中通過“多次劃線”操作，達到“逐步稀釋分散成單個菌落”的結果。具體分析如下：
(1)通過每次劃線稀釋菌種，線條末端菌體數少于線條首端。
(2)每次劃線前灼燒接種環，殺死接種環上的微生物，保證下一次劃線的菌種來自上一次劃線的末端。再次通過劃線稀釋菌種，依次類推，得到單個菌落。
典例4　下圖中甲是稀釋涂布平板法中的部分操作，乙是平板劃線法的劃線操作。下列敘述中錯誤的是( C )
A．甲圖中涂布前要將涂布器灼燒，冷卻后才能涂菌液
B．甲、乙兩圖的操作中只有甲可以用于微生物的計數
C．乙圖中接種環需要灼燒5次
D．乙圖中連續劃線的起點是上一次劃線的末端
解析：甲圖中采用了稀釋涂布平板法，涂布前要將涂布器灼燒，冷卻后才能涂菌液，A項正確；乙圖的操作對應平板劃線法，無法用于微生物的計數，B項正確；乙圖平板中劃了5個區域，因此操作過程中接種環需要灼燒6次，C項錯誤；乙圖中每次劃線的起點是上一次劃線的末端，D項正確。
學 | 霸 | 記 | 憶
1.選擇培養基是指允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養基。
2．只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，因此可用尿素為唯一氮源的選擇培養基分離能分解尿素的細菌。
3．為確保結果準確，一般選擇菌落數在30～300的平板進行計數。
4．當樣品的稀釋度足夠高時，培養基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌。
5．稀釋涂布平板法統計的菌落數往往比活菌的實際數目少，這是因為當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。
1．分離土壤中分解尿素的細菌，對培養基的要求是( A )
①加尿素　②不加尿素　③加瓊脂　④不加瓊脂　⑤加葡萄糖　⑥不加葡萄糖　⑦加硝酸鹽　⑧不加硝酸鹽
A．①③⑤⑧ B．②④⑥⑧
C．①③⑤⑦ D．①④⑥⑦
解析：要分離分解尿素的細菌應以尿素為唯一氮源，①正確、 ②錯誤；分離土壤中分解尿素的細菌用固體培養基，需加入瓊脂，③正確，④錯誤；培養基中需要加碳源即葡萄糖，⑤正確，⑥錯誤；不需要其他氮源，故不加硝酸鹽，⑦錯誤，⑧正確。故符合題意的有①③⑤⑧，A正確。
2．用稀釋涂布平板法來統計樣品中的活菌數時，通過統計平板上的菌落數就能推測出樣品中的活菌數。原因是( C )
A．平板上的一個菌落就是一個細菌
B．菌落中的細菌數是固定的
C．此時的一個菌落一般來源于樣品稀釋液中的一個活菌
D．此方法統計的菌落數一定與實際的活菌數相同
解析：用稀釋涂布平板法來統計樣品中的活菌數時，平板上的一個菌落一般來源于樣品稀釋液中的一個活菌，偶爾會來自兩個或更多個活菌。
3．請分析以下材料，并回答問題：
材料一：硝化細菌是一類能進行化能合成作用的細菌，包括亞硝酸細菌和硝酸細菌兩個菌群，這兩個菌群通常生活在一起。亞硝酸細菌可將氨氧化成亞硝酸，硝酸細菌可將亞硝酸氧化成硝酸，氨和亞硝酸分別是亞硝酸細菌和硝酸細菌的唯一能源。
材料二：可利用以下兩種選擇培養基，通過振蕩培養從土壤中分離得到較純凈的硝酸細菌和亞硝酸細菌。
1號選擇培養基 2號選擇培養基
(NH4)2SO4 NaNO2
NaCl MnSO4
FeSO4 Na2CO3
K2HPO4 K2HPO4
MgSO4 MgSO4
CaCO3 NaH2PO4
蒸餾水 蒸餾水
(1)2號培養基中主要起選擇作用的物質是_NaNO2__；該培養基中亞硝酸細菌不能生長繁殖的主要原因是_缺乏亞硝酸細菌生長繁殖所需的唯一能源物質氨__。
(2)硝化細菌屬于_好氧__(填“好氧”或“厭氧”)細菌。
(3)用1號培養基可分離得到較純凈的亞硝酸細菌，是因為NH達到一定濃度后會抑制硝酸細菌的生長繁殖。若要探究抑制硝酸細菌生長繁殖的NH濃度，可在2號培養基中加入_瓊脂__和不同濃度的_(NH4)2SO4(或NH)__，制備多組培養基，利用_稀釋涂布平板__法將等量稀釋度相同且適宜的純凈硝酸細菌菌液分別接種于各組培養基中，培養一段時間后統計培養基中的_菌落__數。
解析：材料一是回答(1)(2)(3)的依據；對材料二的分析應從表中成分的分析著手。第3節　發酵工程及其應用
課標要求
1．概述發酵工程及其基本環節。
2．說明發酵工程在生產上有重要的應用價值。
核心素養
1．科學思維——發酵工程基本環節分析。
2．社會責任——認同發酵工程是在傳統發酵技術的基礎上發展起來的，它實現了發酵食品、藥物等的工業化生產，極大地改善了人們的生活。
知識點一　發酵工程的基本環節
基礎知識·雙基夯實
發酵工程一般包括_菌種的選育__，擴大培養，培養基的配制、_滅菌__，接種，__發酵__，產品的分離、提純等方面。
1．選育菌種：性狀優良的菌種可以從_自然界__中篩選出來，也可以通過_誘變育種__或_基因工程育種__獲得。
2．擴大培養：工業發酵罐的體積很大，接入的菌種總體積也較大，因此在發酵之前還需要對菌種進行_擴大培養___。
3．配制培養基：在菌種確定之后，要選擇原料制備培養基。培養基的配方要經過_反復試驗__才能確定。
4．滅菌：發酵工程中所用的菌種大多是單一菌種。一旦有雜菌污染，可能導致產量大大下降。因此，_培養基__和_發酵設備__都必須經過嚴格的滅菌。
5．接種：擴大培養的菌種和滅菌后的__培養基__加入發酵罐中。大型發酵罐有計算機控制系統，能對發酵過程中的溫度、pH、溶解氧、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營養等進行監測和控制。
6．發酵罐內發酵：在發酵過程中，要隨時檢測培養液中的_微生物數量__、 _產物濃度__等，以了解發酵進程。還要及時添加必需的_營養組分__，要嚴格控制_溫度__、_pH__和溶解氧等發酵條件。
7．分離、提純產物：如果發酵產品是微生物細胞本身，可在發酵結束之后，采用_過濾__、_沉淀__等方法將菌體分離和干燥得到產品。如果產品是代謝物，可根據產物的性質采取適當的_提取__、_分離__和_純化__措施來獲得產品。
活 | 學 | 巧 | 練
　　1.發酵工程利用的菌種都是從自然界中篩選出來的。( × )
2．發酵工程的中心環節是選育菌種。( × )
3．發酵工程中要對培養基進行滅菌，發酵設備不用滅菌。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.利用酵母菌進行酒精發酵過程中為什么要“先通氣后密封”？
提示：“通氣”的目的是使酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，“密封”的目的是使酵母菌進行酒精發酵產生酒精。
2．啤酒生產中，發酵是重要環節，發酵后期，如果密封不嚴，會使啤酒變酸，你知道這是發生了什么變化嗎？
提示：醋酸菌是一種好氧菌，若發酵罐密封不嚴，酒精就會在醋酸菌的作用下被氧化產生乙醛，最后變為乙酸。
課內探究·名師點睛
1．對發酵工程概念的理解
原理 發酵原理和工程學原理
所用生物 常規菌種、基因工程改造的“工程菌”菌種、誘變育種獲得的菌種等
過程
實質 利用微生物進行產品生產
產物 通過微生物的大量繁殖獲得所需產品、次生代謝物和菌體本身
　　2.發酵工程基本環節分析
典例1　某高校采用下圖所示的發酵罐進行葡萄酒主發酵過程的研究，下列敘述錯誤的是( B )
A．夏季生產果酒時，常需對罐體進行降溫處理
B．乙醇為揮發性物質，故發酵過程中空氣的進氣量不宜太大
C．正常發酵過程中罐內的壓力不會低于大氣壓
D．可以通過監測發酵過程中殘余糖的濃度來決定何時終止發酵
解析：A對：利用酵母菌進行酒精發酵時，一般將溫度控制在18～30 ℃，因此夏季生產果酒時，需要對發酵罐體進行降溫處理。B錯：發酵過程中，進氣口閥門應該關閉，以保證發酵罐的無氧環境，使酵母菌進行無氧呼吸產生酒精。C對：正常發酵過程中，由于酵母菌進行無氧呼吸產生CO2，所以發酵罐內的壓力增大，高于大氣壓。D對：葡萄酒的發酵過程消耗葡萄糖，所以可以通過監測發酵過程中殘余糖的濃度來決定何時終止發酵。
變式訓練 發酵工程在工業生產上得到廣泛應用，其生產流程如圖所示。結合賴氨酸或谷氨酸的生產實際，下列說法錯誤的是( D )
A．①為誘變育種，②為提取、分離和純化等
B．賴氨酸或谷氨酸的生產過程中為使產物源源不斷地產生，可及時添加必需的營養組分
C．由于賴氨酸或谷氨酸的發酵菌種為好氧菌，在生產過程中常需增加通氧量
D．人工控制微生物代謝的唯一措施是控制生產過程中的各種條件
解析：由題意分析可知，圖中①為誘變育種，②為提取、分離和純化，A正確；為了提高代謝產物的產量，可及時添加必需的營養組分，B正確；由于賴氨酸或谷氨酸的發酵菌種為好氧菌，因此在生產過程中常需增加通氧量，C正確；人工控制微生物代謝的措施包括改變微生物遺傳特性(即選育菌種)、控制生產過程中的各種條件(即發酵條件)等，D錯誤。
知識點二　發酵工程的應用
基礎知識·雙基夯實
1．在食品工業上的應用
(1)生產傳統的發酵產品，如_醬油、各種酒類__。
(2)生產各種各樣的食品添加劑，如通過_黑曲霉__發酵制得的檸檬酸，由_谷氨酸棒狀桿菌__發酵生產的味精。
(3)生產酶制劑，如α-淀粉酶、β-淀粉酶、脂肪酶等。
2．在醫藥工業上的應用
_基因__工程、__蛋白質__工程等的廣泛應用給發酵工程制藥領域的發展注入了強勁動力。
3．在農牧業上的應用
(1)生產微生物肥料。微生物肥料利用了微生物在代謝過程中產生的_有機酸__、_生物活性物質__等來增進土壤肥力，改良土壤結構，促進植株生長，常見的有_根瘤菌肥__、_固氮菌肥__等。
(2)生產微生物農藥。微生物農藥是利用_微生物__或_其代謝物__來防治病蟲害的。微生物農藥作為_生物防治__的重要手段，將在農業的_可持續發展__方面發揮越來越重要的作用。
(3)生產微生物飼料。微生物含有豐富的_蛋白質__。以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業的廢液等為原料，通過發酵獲得了大量的微生物菌體，即_單細胞蛋白__，用單細胞蛋白制成的微生物飼料，能使家畜、家禽增重快，產奶或產蛋量顯著提高。
4．在其他方面的應用
發酵工程正滲透到幾乎所有的工農業領域，在助力解決_糧食__、_環境__、_健康__和_能源__等方面的重大問題上，作出了越來越大的貢獻。
活 | 學 | 巧 | 練
1.利用微生物農藥防治農林蟲害屬于化學防治。( × )
2．微生物飼料主要是利用發酵工程生產的微生物的菌體。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.微生物肥料使作物增產的原理是什么？
提示：微生物在代謝過程中產生的有機酸、生物活性物質能增進土壤肥力、改良土壤結構，促進植物生長。
2．微生物農藥防治農林害蟲的原理是什么？
提示：微生物農藥是利用微生物或其代謝物來防治病蟲害的。
課內探究·名師點睛
1．啤酒發酵的過程及內容
2．“精釀”啤酒與“工業”啤酒的區別
典例2　食品工業是微生物最早開發和應用的領域，利用發酵過程生產的食品比比皆是，下列有關敘述錯誤的是( B )
A．黑霉菌產生的蛋白酶可以將大豆中的蛋白質分解成肽和氨基酸
B．利用谷物釀制白酒時，酵母菌只需要進行無氧呼吸即可，所以整個發酵過程需要隔絕空氣進行
C．利用乳酸鏈球菌可以提取乳酸鏈球菌素制作防腐劑
D．味精的生產需要谷氨酸棒狀桿菌經過發酵先產生谷氨酸
解析：酵母菌是兼性厭氧微生物，在發酵初期，需要向發酵罐內通氣，促進酵母菌大量繁殖，增加酵母菌菌種數量，之后再進行密閉，有利于酵母菌進行無氧呼吸產生酒精。
變式訓練 我國是世界上啤酒生產和消費大國。啤酒是以大麥為主要原料經酵母菌發酵制成的。啤酒生產需經過制麥、糖化、發酵等主要環節。糖化主要是將麥芽中的淀粉等有機物水解為小分子的過程。主要工藝流程如圖所示，下列關于啤酒發酵的敘述，錯誤的是( A )
A．糖化采用的溫度越高，淀粉水解速度越快
B．啤酒中的酒精是糖類經酵母菌無氧呼吸產生的代謝產物
C．在釀造啤酒過程中，酵母菌進行了有氧呼吸和無氧呼吸
D．酵母不能直接利用淀粉，需要淀粉酶等將淀粉轉化成酵母可利用的糖
解析：糖化采用的溫度適宜，淀粉水解速度快，如果溫度過高，酶失活反應速度下降，A錯誤；酵母菌無氧呼吸產生酒精和二氧化碳，故啤酒中的酒精是糖類經酵母菌無氧呼吸產生的代謝產物，B正確；在釀造啤酒過程中，酵母菌開始進行有氧呼吸繁殖增加數量，后酵母菌進行無氧呼吸產生酒精，C正確；酵母菌細胞呼吸的底物為葡萄糖，不能直接利用淀粉，需要淀粉酶等將淀粉轉化成酵母菌可利用的糖，D正確。
傳統發酵技術與現代工業發酵在很多方面存在差異，總結如下：
項目 傳統發酵技術 現代工業發酵
概念 直接利用原料中存在的天然微生物或前一次發酵保存下來的面團、鹵汁等發酵物中的微生物進行發酵、制作食品的技術 利用微生物的特定功能，通過現代工程技術，規模化生產對人類有用的產品
菌種來源 來源于空氣、蔬菜、面團發酵物等，菌種不純 選育的純菌種，可從自然界中分離，也可利用工程技術改造獲得
過程 無菌種選育、擴大培養和接種，無嚴格的滅菌等 菌種選育、培養基的配制、滅菌、擴大培養和接種、發酵、產品的分離和提純
發酵條件控制 通過微生物自身的代謝調節pH，通過充氣口、排氣口及其他人工措施調節溶解氧 通過計算機控制系統，對發酵過程中的溫度、pH、溶解氧等進行監測和控制
應用 果酒、果醋的制作，腐乳、泡菜的制作等 應用于食品工業、醫藥工業、農牧業等
典例3　下列有關傳統發酵技術與現代工業發酵的描述，正確的是( B )
A．傳統發酵技術與現代工業發酵都需要進行嚴格的無菌操作，防止雜菌的污染，如都要進行培養液的滅菌
B．傳統發酵技術對發酵條件的控制主要通過人工控制，而現代工業發酵對發酵條件的控制是通過計算機系統進行全面的監測和控制
C．制作泡菜的菌種是人工接種的純的乳酸菌菌種
D．果酒制作、果醋制作以及腐乳的制作等都屬于現代工業發酵
解析： 傳統發酵技術與現代工業發酵都要進行無菌操作，但傳統發酵技術防止發酵液污染的措施主要是進行有關發酵裝置的消毒，滅菌不是很嚴格，傳統發酵技術利用的是原料中存在的微生物，培養液是不能滅菌的，A項錯誤；傳統發酵技術對發酵條件的控制主要是通過人工控制的，現代工業發酵對發酵條件的控制是通過計算機系統自動進行監測和控制的，B項正確；制作泡菜屬于傳統發酵技術的應用，菌種來源于附著在原材料上的天然的乳酸菌，不需要接種，C項錯誤；果酒制作、果醋制作以及腐乳制作屬于傳統發酵技術的應用，D項錯誤。
學 | 霸 | 記 | 憶
1.性狀優良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過誘變育種或基因工程育種獲得。
2．發酵工程所用的菌種大多是單一菌種。
3．發酵工程的中心環節是發酵罐內發酵。
4．如果發酵產品是微生物菌體可采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥得到產品；如果發酵產品是微生物的代謝物可根據產物的性質采取適當的提取、分離和純化措施來獲得產品。
5．發酵工程的產品主要包括微生物的代謝產物、酶及微生物的菌體。
1．下列關于通過發酵工程生產谷氨酸的敘述，正確的是( C )
A．發酵時常采用的培養基為固體天然培養基
B．從自然界分離的野生型菌株可直接用于生產
C．當菌體生長進入穩定期時，補充營養物質可提高谷氨酸的產量
D．酵母菌和谷氨酸棒狀桿菌在發酵產生產品時需提供空氣或氧氣
解析：通過發酵工程生產谷氨酸時所用的培養基通常由豆餅的水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、氧化鉀、硫酸鎂、生物素等配制而成，呈液體狀態，因此是液體天然培養基，A錯誤；從自然界分離的野生型菌株產量一般都比較低，不能滿足工業上的需要，通常要用人工誘變的方法處理菌種，使其產生突變，再從中篩選出符合要求的優良菌種才能用于生產，B錯誤；當菌體生長進入穩定期時，要及時補充營養物質(或循環培養)以滿足菌體的營養需求，提高谷氨酸的產量，C正確；酵母菌在發酵產生酒精時為無氧條件，D錯誤。
2．下列關于發酵工程的應用的說法，正確的是( C )
A．食品添加劑由于可以增加食品營養，改善食品的色、香、味，還可延長保存期，使用時應盡量多添加
B．加酶洗衣粉使用時用沸水洗滌效果最好
C．在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質，使飼料保鮮，同時提高動物免疫力
D．與使用化學農藥相比，使用微生物農藥具有成本高、見效快、無污染的特點
解析：食品添加劑過量使用會對人體健康造成影響，甚至危及生命，不能過量使用，A項錯誤；加酶洗衣粉中酶制劑在最適溫度下活性最高，沸水條件使酶失活，洗滌效果較差，B項錯誤；在青貯飼料中添加乳酸菌，通過乳酸菌的發酵，可以提高飼料品質，使飼料保鮮，同時提高動物免疫力，C項正確；與使用化學農藥相比，使用微生物農藥具有成本低、無污染、見效慢的特點，D項錯誤。
3．檸檬酸是一種廣泛應用的食品酸度調節劑，它可以通過黑曲霉發酵制得。如圖表示生產檸檬酸的連續發酵設置。
(1)根據物理性質，該發酵過程使用的培養基屬于_液體培養基__。根據工藝流程可知，黑曲霉的新陳代謝類型屬于_異養需氧__型。
(2)從加料口輸入的培養基必須經過嚴格的_滅菌__處理。根據圖示可知，發酵過程需要嚴格控制_溫度、pH、溶解氧、通氣量__和攪拌速度等條件。
(3)在大規模的發酵生產中，需要將選育出的優良菌種經過多次的_擴大培養__，當達到一定數量后再接種。
(4)此工藝流程(連續培養)以一定的速度不斷添加新的培養基，同時又以同樣的速度放出舊的培養基，可大大提高生產效率，道理在于_保證微生物對營養物質的需求、排出部分代謝物和使微生物保持較長時間的快速生長__。
解析：(1)據題圖分析：黑曲霉發酵產生檸檬酸屬于液體發酵，該發酵過程使用的培養基屬于液體培養基，黑曲霉屬于異養需氧型微生物。(2)微生物發酵的培養基必須進行嚴格的滅菌處理，發酵過程需要嚴格控制溫度、pH、溶解氧、通氣量和攪拌速度等無關變量條件。(3)優良菌種經過多次擴大培養可以應用于大規模的發酵生產中。(4)連續培養的主要原理是保證微生物對營養物質的需求、排出部分代謝物和使微生物保持較長時間的快速生長。第1節　傳統發酵技術的應用
課標要求
1．簡述傳統發酵技術的特點，說出常見的傳統發酵食品。
2．概述微生物發酵的基本原理。
3．嘗試制作泡菜、果酒和果醋，說出傳統發酵技術應用的優點與不足。
核心素養
1．生命觀念——比較乳酸菌、酵母菌和醋酸菌的細胞結構的差異，以及代謝過程中對氧的不同需求。
2．科學探究——設計泡菜、果酒和果醋制作的實驗流程，探究無菌操作和控制發酵條件的方法。
知識點一　發酵與傳統發酵技術
基礎知識·雙基夯實
1．發酵的概念：指人們利用_微生物__，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉化為人類所需要的產物的過程。
2．傳統發酵技術
(1)實例——腐乳制作：經過微生物的發酵，豆腐中的蛋白質被分解成小分子的_肽和氨基酸__。多種微生物參與了豆腐的發酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是_毛霉__。
(2)概念：直接利用原料中_天然存在__的微生物，或利用前一次發酵保存下來的面團、鹵汁等發酵物中的微生物進行發酵、制作食品的技術。
(3)類型：傳統發酵以混合菌種的固體發酵和半固體發酵為主。
活 | 學 | 巧 | 練
　　1.傳統發酵技術可以利用前一次發酵保存下來的鹵汁中的代謝產物進行發酵。( × )
2．微生物發酵產生了不同的代謝物使得臭豆腐具有特殊的味道。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.在毛霉的代謝過程中主要有哪些物質參與使豆腐發酵變成腐乳的過程？
提示：主要是毛霉產生的蛋白酶和脂肪酶參與腐乳的發酵過程。
2．從溫度的角度考慮，盛夏制作腐乳會有什么不利影響？
提示：毛霉適宜生長的溫度是15～18 ℃，若盛夏制作腐乳，此時氣溫較高，容易導致豆腐腐敗變質。
課內探究·名師點睛
1．自然發酵與人工發酵的比較
項目 自然發酵 人工發酵
概念 利用自然環境中的微生物進行發酵的過程 利用人工接種的菌種進行發酵的過程
缺點 菌群不明，發酵風險大；發酵啟動困難，發酵容易中止，發酵不徹底；發酵結果不可控 需要耗費大量的財力，需要由專業的技術人員完成
優點 由于發酵產生許多種類的醇、揮發性的酸，香氣較為濃厚 發酵風險低，發酵結果可控
　　2.固體發酵與液體發酵的比較
項目 固體發酵 液體發酵
概念 微生物在沒有或基本沒有游離水的固態基質上的發酵方式，如釀酒、釀醋 借助于液態介質完成的發酵，如味精的生產
優點 水分活度低，微生物易生長，酶活力高；發酵過程粗放，不需嚴格無菌條件；設備構造簡單、投資少，易操作，污染少，基本無廢水排放 速度快；成本低；產量高
缺點 發酵速度慢，周期長；原料成分復雜，影響產量和質量，產品少，操作強度大等 產生的其他成分很少或基本沒有，需人工添加以補充其他成分
典例1　下列有關傳統發酵技術的描述，正確的是( D )
A．傳統發酵技術所用的菌種一般是接種的純凈的菌種
B．傳統發酵技術是各種微生物在有氧條件下將大分子有機物分解成小分子有機物
C．傳統發酵技術的目的是獲得發酵產品或更多的微生物
D．果酒、果醋、泡菜等是傳統發酵技術的產物
解析：傳統發酵技術所用的菌種一般是原料中天然存在的微生物，或是前一次發酵保存下來的面團、鹵汁等發酵物中的微生物，A項錯誤；發酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉化為人類所需要的產物的過程，包括有氧發酵和無氧發酵，B項錯誤；傳統發酵技術的目的是生產各種發酵產品，C項錯誤；傳統發酵技術的應用包括果酒、果醋、泡菜等的制作，D項正確。
傳統發酵技術是發酵的一種類型，按照工藝流程劃分，發酵可劃分為現代發酵技術和傳統發酵技術。
變式訓練 (2023·濰坊期末)下列有關傳統發酵技術的敘述，不正確的是( D )
A．傳統發酵以混合菌種的固體發酵和半固體發酵為主
B．在制作腐乳的過程中，多種微生物參與了豆腐的發酵，其中起主要作用的是毛霉
C．腐乳味道鮮美的原因在于大分子蛋白質被分解成了小分子的肽和氨基酸
D．傳統發酵技術都是直接利用的天然原料中的微生物
解析：傳統發酵技術是指直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發酵保存下來的發酵物中的微生物進行發酵、制作食品的技術，D錯誤。
知識點二　泡菜制作的原理和過程
基礎知識·雙基夯實
1．菌種：乳酸菌是_厭氧__細菌，常見的乳酸菌有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。
2．發酵原理：在_無氧__條件下，乳酸菌能將葡萄糖分解成乳酸。
3．制作過程
知識拓展：用水密封泡菜壇的目的是創設無氧環境，因制作泡菜時乳酸菌是在無氧條件下進行發酵的。
活 | 學 | 巧 | 練
　　1.乳酸菌發酵產生了乳酸和CO2。( × )
2．制作傳統泡菜是利用植物體表面天然的乳酸菌來進行發酵。( √ )
3．泡菜的制作前期需要通入氧氣，后期應嚴格保持無氧條件。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.在泡菜制作的發酵過程中，為什么要經常向泡菜壇的水槽中補充水？
提示：為了保證壇內乳酸菌發酵所需的無氧環境。
2．為什么泡菜壇只能裝八成滿？
提示：蔬菜剛入壇時，其表面帶入的微生物，主要以不抗酸的大腸桿菌和酵母菌較為活躍，這些微生物進行發酵，產物中有較多的二氧化碳，因此壇內要留有一定的空間，否則發酵液可能會溢出壇外。
3．乳酸菌是厭氧菌，發酵時需控制嚴格的無氧環境。嘗試說出泡菜制作過程中制造無氧環境的措施。
提示：①選擇氣密性好的泡菜壇；②鹽水煮沸后冷卻待用；③裝壇時壓實，鹽水沒過全部菜料；④蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿水；發酵期間不宜開蓋，并注意在發酵過程中經常向水槽中補充水。
課內探究·名師點睛
1．制作泡菜所需菌種及原理
常見類型 乳酸鏈球菌、乳酸桿菌
生物學分類 原核生物
分布 廣泛分布于空氣、土壤、植物體表、人或動物的腸道內
代謝類型 異養厭氧型
生產應用 制作泡菜、酸奶等
發酵原理 C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量
1．乳酸菌是在無氧條件下能將葡萄糖分解成乳酸的一類細菌的總稱。
2．乳酸菌是厭氧微生物，在有氧氣存在時，其無氧呼吸受抑制。
3．泡菜制作的菌種來自植物體表面的天然乳酸菌。
4．抗生素能殺死乳酸菌或抑制乳酸菌的生長，所以含抗生素的牛奶不能發酵成酸奶。
2．泡菜制作的實驗設計及操作
3．泡菜制作過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化情況分析
發酵時期 乳酸菌 乳酸 亞硝酸鹽
發酵初期 少(有氧氣，乳酸菌的活動受到抑制) 少 增加(硝酸鹽還原菌的作用)
發酵中期 最多(乳酸抑制其他微生物活動) 積累增多，pH下降 下降(硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解)
發酵后期 減少(乳酸積累，pH下降，抑制其活動) 繼續增多，pH繼續下降 下降至相對穩定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)
曲線模型
典例2　泡菜發酵的微生物主要是乳酸菌，而在發酵初期，水槽內經常有氣泡產生，下列關于這些氣泡產生的原因及成分的分析正確的是( C )
A．乳酸菌是兼性厭氧型微生物，初期進行有氧呼吸產生CO2；氣體為CO2
B．因腌制過程中鹽進入蔬菜使蔬菜體積縮小，氣體被排出；氣體為空氣
C．發酵初期活動強烈的是酵母菌，其利用氧氣進行呼吸作用，產生氣體；氣體為CO2
D．乳酸菌在發酵過程中產生了熱量，使壇內溫度升高，空氣受熱膨脹排出；氣體為空氣
解析：乳酸菌是厭氧細菌，只能進行無氧呼吸，A項錯誤；腌制的過程中蔬菜主要是失水而不是釋放氣體，B項錯誤；泡菜的發酵初期中有多種微生物參與，其中氣體主要是酵母菌的活動產生的，C項正確；泡菜發酵液中的發酵過程產生的熱不會導致壇內溫度升高而使空氣膨脹排出，D項錯誤。
變式訓練 泡菜在發酵期間，由于乳酸菌的發酵作用，乳酸不斷積累，因此可以根據微生物的活動情況和乳酸積累量，將泡菜發酵過程分為三個階段。下列說法錯誤的是( D )
A．初期由于含有氧氣且pH較高，壇內存在其他微生物的生長
B．中期由于乳酸不斷積累，厭氧狀態形成，乳酸菌成為優勢種
C．后期由于乳酸含量繼續增加，發酵速度會逐漸變緩甚至停止
D．整個發酵過程中亞硝酸鹽含量不斷增加，故泡菜要盡早食用
解析：初期由于含有氧氣且pH較高，壇內存在其他微生物的生長，A正確；中期由于乳酸不斷積累，厭氧狀態形成，乳酸菌成為優勢種，B正確；后期由于乳酸含量繼續增加，發酵速度會逐漸變緩甚至停止，C正確；整個發酵過程中亞硝酸鹽含量表現為先增加后下降的趨勢，泡菜一般在腌制10天后，亞硝酸鹽含量開始下降，D錯誤。
　　　　　　知識點三　制作果酒和果醋的原理和過程
基礎知識·雙基夯實
1．制作果酒
(1)菌種：酵母菌，是一類單細胞真菌，它是_兼性厭氧__微生物。
(2)發酵原理：酵母菌在_無氧__條件下進行酒精發酵，可用于釀酒等。溫度是影響酵母菌生長的重要因素，釀酒酵母的最適生長溫度約為_28_℃__。
2．制作果醋
(1)菌種：_醋酸菌__，屬于原核生物，它是好氧細菌。
(2)發酵原理：當_O2和糖源都充足__時能通過復雜的化學反應將糖分解成乙酸，當缺少糖源時則直接將_乙醇__轉化為乙醛，再將乙醛變為乙酸。多數醋酸菌的最適生長溫度為_30～35_℃__。
3．制作果酒和果醋的流程(以葡萄酒和葡萄醋的制作為例)
活 | 學 | 巧 | 練
1.酵母菌通過有氧呼吸可以大量繁殖，通過無氧呼吸可以產生酒精。( √ )
2．由于醋酸菌對氧氣的含量相當敏感，所以在醋酸發酵過程中要始終通入氧氣。( √ )
3．只有在糖源充足的情況下才能進行醋酸發酵。( × )
4．在利用葡萄發酵生產果酒的后期，加入醋酸菌即可產生醋酸。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.在果酒和果醋制作中，你認為哪些方法可防止發酵液被污染？
提示：(1)沖洗葡萄時應先沖洗再除去枝梗。
(2)榨汁機要沖洗干凈并晾干。
(3)發酵瓶要清洗干凈，并用70%的酒精消毒。
(4)排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋，防止雜菌污染。
2．果酒制作過程中，在不滅菌的情況下，酵母菌是如何成為優勢菌種的？
提示：發酵后期在缺氧和酸性發酵液中，絕大多數微生物的生命活動受到抑制，而酵母菌可以適應這一環境成為優勢菌種。
課內探究·名師點睛
果酒和果醋制作的原理
(1)酵母菌和醋酸菌的比較
項目 酵母菌 醋酸菌
生物學分類 單細胞，真核生物 單細胞，原核生物
代謝方式 異養兼性厭氧型 異養需氧型
生長繁殖的最適溫度范圍 18～ 30 ℃ 30～35 ℃
主要繁殖方式 出芽生殖 二分裂生殖
生產、生活應用 釀酒、發面等 制醋
(2)果酒制作與果醋制作的比較
項目 果酒制作 果醋制作
發酵菌種 酵母菌 醋酸菌
菌種來源 傳統的葡萄酒釀造采用自然發酵，菌種主要是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌 空氣中的野生型醋酸菌或購買醋酸菌的菌種或從食醋中分離醋酸菌
發酵原理 ①在有氧條件下：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量②在無氧條件下：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量 ①氧氣、糖源都充足時：C6H12O6＋2O22CH3COOH(乙酸)＋2CO2＋2H2O＋能量 ②缺少糖源時：C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量
發酵條件 溫度 一般控制在18～30 ℃ 30～35 ℃
時間 10～12 d 7～8 d
氧氣 初期需氧，后期不需氧 始終需要氧
pH 最適pH為4.5～5.0 最適pH為5.4～6.0
典例3　下列對葡萄酒和葡萄醋發酵條件控制的敘述，錯誤的是( B )
A．葡萄汁裝入簡易發酵瓶時，要留有約1/3的空間
B．用清水沖洗葡萄除去污物時，應反復多次沖洗
C．制作葡萄酒的過程中，需將時間控制在10～12 d
D．制作葡萄醋的溫度要比制作葡萄酒的溫度高些，但時間一般控制在7～8 d
解析：制作葡萄酒所用的菌種來源于附著在葡萄皮上的野生型酵母菌，對選擇的葡萄應沖洗1～2次，清除污物即可，不應反復多次沖洗，以免造成菌種流失。
1．發酵不等于無氧呼吸。發酵是通過微生物的培養來大量生產各種代謝產物的過程，包括有氧發酵(如醋酸發酵、谷氨酸發酵)和無氧發酵(如酒精發酵)。
2．葡萄酒制作過程中產生的酒精能溶解葡萄皮和籽中的色素等物質，從而決定酒的風味、色澤與質地。
3．開瓶后的葡萄酒如果密封不嚴，則會很快變酸。在變酸的酒的表面觀察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。
變式訓練 如圖為果酒與果醋發酵的簡易裝置及興趣小組設計的改進裝置示意圖，下列說法錯誤的是( C )
A．用70%左右的酒精對上述裝置進行消毒后，再裝入果汁
B．甲裝置在釀酒過程中被雜菌污染的機會比其他兩裝置大
C．丙裝置轉為果醋發酵更容易，只需通過氣閥2通氣即可
D．與甲裝置相比，乙裝置中的氣壓更容易保持相對穩定
解析：上述實驗中可以用70%左右的酒精對上述裝置進行消毒后，再裝入果汁進行發酵，目的是避免雜菌污染，A正確；甲裝置在釀酒過程中需要通過擰松瓶塞排氣，而其他的兩個裝置不需要通過擰松瓶塞排氣，因此甲裝置被雜菌污染的機會比其他兩裝置大，B正確；丙裝置轉為果醋發酵時，需通過氣閥1通氣，且需提高發酵溫度，C錯誤；因為乙裝置中的碳酸氫鈉溶液能夠將酵母菌發酵產生的二氧化碳吸收掉，而甲裝置中的二氧化碳需要專門排放，否則會爆破，因此與甲裝置相比，乙裝置中的氣壓更容易保持相對穩定，D正確。
混淆不同微生物的代謝特點
微生物 類型 代謝類型 適宜生長條件 應用舉例
酵母菌 真核生物 異養兼性厭氧型 溫度：18～30 ℃；偏酸性環境 果酒發酵、面包制作
醋酸菌 原核生物 異養需氧型 溫度：30～35 ℃；偏酸性環境 果醋發酵
乳酸菌 原核生物 異養厭氧型 溫度：37 ℃左右；偏酸性環境 泡菜制作、酸奶發酵
腐乳的制作也應用了傳統發酵技術，涉及的微生物有酵母菌、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。腐乳制作的原理是經過微生物的發酵，豆腐中的蛋白質被分解成小分子的肽和氨基酸。
典例4　(2023·南通海安中學月考)果酒、果醋、泡菜的制作都離不開微生物的發酵作用。下列敘述正確的是( B )
A．酵母菌是兼性厭氧微生物，所以在有氧或無氧條件下均可發酵產生果酒
B．果醋發酵時，需要始終保持充足的氧氣
C．果酒制作完成后，只需升高溫度即可制作果醋
D．參與泡菜制作的微生物不能用于生產酸奶
解析：果酒制作所需菌種為酵母菌，酵母菌為兼性厭氧型微生物，適宜生長繁殖的溫度約為28 ℃，在有氧條件下酵母菌能夠大量繁殖，在無氧條件下酵母菌能夠發酵產生酒精，A錯誤；果醋制作所需的菌種是醋酸菌，醋酸菌為好氧細菌，適宜生長繁殖的溫度是30～35 ℃，發酵過程中需要持續通入無菌空氣，B正確；果酒制作完成后，將溫度適當升高并通入無菌空氣，才能發酵制作果醋，C錯誤；制作泡菜的菌種是乳酸菌，在無氧條件下可產生乳酸，乳酸菌也可用于制作酸奶，D錯誤。
學 | 霸 | 記 | 憶
1.發酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉化為人類所需要的產物的過程。
2．乳酸菌是厭氧細菌。醋酸菌是好氧細菌。酵母菌是兼性厭氧型真菌。
3．直接利用原材料中天然存在的微生物或利用前一次發酵保存下來的微生物進行發酵、制作食品的技術稱為傳統發酵技術。
4．傳統發酵食品的制作過程中，沒有接種菌種，而是利用了天然存在的菌種。
1．制作泡菜所利用的乳酸菌最初主要來自( A )
A．所選蔬菜自身帶有的
B．人工加入泡菜水中的
C．腌制過程中產生的
D．泡菜壇邊沿上的
解析：乳酸菌分布廣泛，在空氣、土壤、植物體表和人或動物腸道內都有分布，制作泡菜所利用的乳酸菌最初來自所選蔬菜自身攜帶的，A正確；在制作泡菜時不需人工加入菌種，B錯誤；腌制過程中不可能自發產生乳酸菌，C錯誤；泡菜壇邊沿有氧氣，乳酸菌為厭氧菌，因此乳酸菌不存活，應該不含乳酸菌，D錯誤。
2．(2023·大同期末)下圖表示果酒和果醋制作過程中的物質變化過程，下列敘述正確的是( C )
A．過程①和②都只能發生在缺氧條件下
B．過程①和③都發生在酵母菌細胞的線粒體中
C．過程③和④都需要氧氣的參與
D．過程①～④所需的最適溫度基本相同
解析：有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段相同，均發生在細胞質基質中，產物是丙酮酸，而丙酮酸產生乙醇只能發生在無氧呼吸過程中，A、B兩項均錯誤；過程③屬于有氧呼吸的第二、三階段，第三階段需要氧氣參與，過程④是制作果醋的過程，需醋酸菌參與，醋酸菌是一種好氧細菌，因此④過程也需要氧氣參與，C項正確；制作果酒時，最適溫度為18～30 ℃，而制作果醋時最適溫度為30～35 ℃，D項錯誤。
3．下列有關傳統發酵技術的敘述，正確的是( C )
A．制作果酒最快捷的途徑是先制果醋，再制果酒
B．釀制果醋所需的酵母菌和醋酸菌的發酵底物、條件完全相同
C．制作腐乳需利用毛霉產生的酶分解豆腐中的蛋白質等物質
D．制作果酒、果醋和腐乳過程都應防止微生物的生長、繁殖
解析：制作果酒最快捷的途徑是利用酵母菌發酵，A項錯誤；酵母菌的發酵底物一般是葡萄糖，醋酸菌的發酵底物是葡萄糖或乙醇，B項錯誤；毛霉等多種微生物分泌的蛋白酶，能將蛋白質分解成小分子的肽和氨基酸，C項正確；制作果酒、果醋和腐乳過程都需要微生物的生長、繁殖，果酒制作利用的菌種是酵母菌，果醋制作利用的菌種是醋酸菌，腐乳制作利用的菌種是毛霉，D項錯誤。第2節　微生物的培養技術及應用
課標要求
1．概述培養基的配制方法和微生物純培養的基本操作要求。
2．掌握無菌技術的操作。
3．掌握酵母菌純培養的方法及步驟。
4．闡明微生物選擇培養的原理。
5．概述測定微生物數量的方法。
6．進行土壤中分解尿素的細菌的分離和計數。
核心素養
1．科學思維——根據微生物的代謝類型分析培養基營養物質的組成。
2．科學探究——設計制備馬鈴薯固體培養基的實驗步驟，并嘗試運用平板劃線法進行純化酵母菌。
3．科學思維——根據微生物的代謝特征配制選擇培養基。
4．科學探究——設計實驗分離土壤中的尿素分解菌，并對實驗結果進行分析與評價。
第1課時　微生物的基本培養技術
　　　　　　　知識點一　培養基的種類及營養要素分析
基礎知識·雙基夯實
1．概念：人們按照微生物對_營養物質__的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養基質。
2．功能：用以培養、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。
3．分類
瓊脂固體培養基是實驗室中最常見的培養基之一。微生物在瓊脂固體培養基表面或內部生長，可以形成肉眼可見的菌落。
4．營養成分：一般都含有水、_碳源__(提供碳元素的物質)、氮源(提供氮元素的物質)和無機鹽等營養物質。在提供上述幾種主要營養物質的基礎上，培養基還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養物質(如維生素、氨基酸等)以及氧氣的要求。
5．某些微生物生長還需要的特殊條件
培養的微生物 需要滿足的特殊條件
乳酸桿菌 培養基中添加維生素
霉菌 一般將培養基調至_酸性__
細菌 一般將培養基調至中性或弱堿性
厭氧微生物 需要提供無氧的條件
活 | 學 | 巧 | 練
　　1.培養基中的營養物質濃度越高，對微生物的生長越有利。( × )
2．培養基中提供的碳源是無機物。( × )
3．微生物在液體培養基中生長可形成菌落。( × )
合 | 作 | 探 | 究
1.牛肉膏蛋白胨培養基是一種常見的細菌培養基，其中牛肉膏、蛋白胨能夠提供哪些營養成分？
提示：牛肉膏、蛋白胨能夠提供碳源、氮源、維生素(生長因子)和無機鹽。
2．培養微生物時，培養基中是否必須有碳源和氮源？
提示：不一定，例如培養自養微生物時，一般不需要添加碳源，微生物可以利用空氣中的二氧化碳；培養固氮微生物時，一般不需要添加氮源，微生物可以利用空氣中氮氣。
課內探究·名師點睛
1．培養基的種類、特點及用途分析
劃分標準 種類 特點 用途
物理性質 液體培養基 不加凝固劑 工業生產
半固體培養基 加凝固劑，如瓊脂 觀察微生物的運動
固體培養基 微生物分離、鑒定，活菌計數，菌種保藏
化學成分 天然培養基 含化學成分不明確的天然物質 工業生產
合成培養基 培養基成分明確(用化學成分已知的化學物質制備) 微生物的分類、鑒定
是否含有凝固劑(如瓊脂)是區分固體培養基和液體培養基的唯一標準，含凝固劑的為固體培養基。
2．培養基營養成分的含義、作用、主要來源分析
營養物質 含義 作用 主要來源
碳源 凡能提供碳元素的物質 構成生物體細胞的物質和一些代謝物，有些也是異養生物的能源物質 無機碳源：CO2、NaHCO3等；有機碳源：糖類、脂肪酸、花生粉餅、石油等
氮源 凡能提供氮元素的物質 合成蛋白質、核酸以及含氮的代謝物 無機氮源：N2、NH3、銨鹽、硝酸鹽等；有機氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨等
無機鹽 為微生物提供除碳、氮以外的各種重要元素，包括大量元素和微量元素 是細胞的組成成分、生理調節物質、某些化能自養菌的能源、酶的激活劑等 無機化合物
水 生物體內含量很高的無機物 不僅是優良的溶劑， 而且可維持生物大分子結構的穩定 從外界攝入
典例1　下列關于微生物營養的說法，不正確的是( C )
A．對異養微生物而言，牛肉膏既是碳源，又是氮源
B．生長因子是指氨基酸、維生素、堿基等不可缺少的微量有機物
C．氮源不能為微生物提供能量
D．氮源主要用于合成蛋白質、核酸以及含氮的代謝產物
解析：同一種物質可以既作為碳源又作為氮源，如牛肉膏，A正確；生長因子是指氨基酸、維生素、堿基等不可缺少的微量有機物，B正確；自然界中一些微生物如硝化細菌，可以通過氧化氨釋放的能量獲得生長所需能量，C錯誤；蛋白質、核酸以及含氮的代謝產物等都含有氮元素，所以氮源主要用于合成這些含氮的化合物，D正確。
變式訓練 如表是微生物培養基的成分。下列有關說法錯誤的是( C )
編號 ① ② ③ ④ ⑤
成分 (NH4)2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O
含量(g) 0.4 4.0 0.5 0.5 100 mL
A.此培養基可用來培養自養型微生物
B．此表中的營養成分共有三類，即水、無機鹽、氮源
C．若除去①，此培養基可培養硝化細菌
D．培養基中若加入氨基酸，則它可充當碳源、氮源
解析：此培養基中不含有機碳源，適合用來培養自養型微生物，A正確；此表中的營養成分共有三類，即水、無機鹽、氮源，B正確；硝化細菌能進行化能合成作用，但不能固氮，因此若除去①，此培養基不能培養硝化細菌，C錯誤；培養基中若加入氨基酸，它可作為碳源、氮源，D正確。
知識點二　無菌技術
基礎知識·雙基夯實
獲得純凈的微生物培養物的關鍵是防止雜菌污染。無菌技術應圍繞著如何避免雜菌的污染展開，主要包括消毒和滅菌。
概念 常用方法
消毒 使用_較為溫和__的物理、化學或生物等方法殺死物體表面或內部一部分微生物 煮沸消毒法：日常生活中常用的方法
_巴氏消毒法__：適用于不耐高溫的液體，如牛奶
化學藥物消毒法：如用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等
紫外線消毒法：適用于接種室、接種箱或超凈工作臺等
滅菌 使用_強烈__的理化方法殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子 濕熱滅菌：常用高壓蒸汽滅菌，如培養基的滅菌
干熱滅菌：適用于耐高溫的和需要保持干燥的物品，如玻璃器皿、金屬用具等
灼燒滅菌：適用于接種工具或其他金屬用具
做好消毒和滅菌工作后，要注意避免已經滅菌處理的材料用具與周圍的物品接觸。為了避免周圍環境中微生物的污染，接下來的許多操作都應在超凈工作臺上并在酒精燈火焰附近進行。
歸納拓展：(1)芽孢是某些細菌生長到一定階段，在細胞內形成的休眠體。孢子是某些微生物的繁殖體。
(2)與煮沸消毒法相比，巴氏消毒法的優點是在達到消毒目的的同時，營養物質損失少。
活 | 學 | 巧 | 練
　　1.無菌技術可以用來防止實驗室的培養物被其他外來微生物污染。( √ )
2．只要是沒有生物活性的材料均可進行濕熱滅菌。( × )
3．消毒和滅菌的殺菌程度存在差異。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.在科研和生產上，研究和應用微生物的前提是什么？在實驗室中培養微生物應注意哪些問題？
提示：在科研和生產上，研究和應用微生物的前提是防止雜菌污染，獲得純凈的微生物培養物。在實驗室中培養微生物，一方面要為人們需要的微生物提供合適的營養和環境條件，另一方面確保其他微生物無法混入。
2．對培養基、培養皿、接種環、實驗者的雙手、空氣和牛奶常采用的滅菌或消毒方法分別是什么？
提示：分別為高壓蒸汽滅菌(或濕熱滅菌)、干熱滅菌、灼燒滅菌、化學藥物消毒、紫外線消毒、巴氏消毒。
3．常用酒精擦拭雙手是預防新冠肺炎的日常防護措施之一，這是消毒還是滅菌？體積分數為70%和95%的酒精，哪種效果更好？為什么？
提示：酒精擦拭屬于消毒，酒精消毒時，70%的酒精殺菌效果最好。濃度過高，使菌體表面蛋白質凝固成一層保護膜，酒精分子不能滲入其中；濃度過低，殺菌能力減弱。
課內探究·名師點睛
1．無菌技術的主要內容
(1)對實驗操作的空間、操作者的衣著和手，進行清潔和消毒。
(2)將用于微生物培養的器皿、接種用具和培養基等進行滅菌。
(3)為避免周圍環境中微生物的污染，實驗操作應在酒精燈火焰附近進行。
(4)實驗操作時應避免已經滅菌處理的材料用具與周圍的物品相接觸。
2．常見的滅菌和消毒方法
方法 種類 主要方法 應用范圍 聯系
滅菌 濕熱滅菌法(以高壓蒸汽滅菌法為例) 100 kPa,121 ℃的高壓蒸汽滅菌鍋內維持15～30 min 培養基等 ①都需借助理化性質，營造微生物難以生存的不良環境②其作用原理都是通過使蛋白質(或核酸)變性來抑制微生物生命活動或殺死微生物
干熱滅菌法 放入密閉容器如干熱滅菌箱，160～170 ℃加熱2～3 h 玻璃器皿(如吸管、培養皿等)、金屬用具等凡不適合用其他方法滅菌而又能耐高溫的物品
灼燒滅菌法 酒精燈火焰灼燒 微生物接種工具，如涂布器、接種環、接種針或其他金屬用具等，接種過程中試管口或瓶口等
消毒 巴氏消毒法 62～65 ℃消毒30 min或80～90 ℃處理30 s～1 min 牛奶、啤酒、果酒和醬油等不宜進行高溫滅菌的液體
煮沸消毒法 100 ℃煮沸5～6 min 日常食品、罐裝食品
紫外線消毒法 30 W紫外燈照射30 min 接種室、接種箱、超凈工作臺
化學藥物消毒法 用體積分數為70%的乙醇、碘酒涂抹，來蘇水噴灑等 皮膚、傷口、動植物組織表面、空氣、手術器械、塑料或玻璃器皿等
典例2　(2023·長郡中學月考)在生產、生活和科研實踐中，經常通過消毒和滅菌來避免雜菌的污染。下列關于消毒和滅菌的敘述，錯誤的是( B )
A．牛奶的消毒常用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法
B．水廠供應的自來水通常是經過高錳酸鉀消毒的
C．用紫外燈對密閉教室消毒前，適量噴灑消毒液可強化消毒效果
D．培養基不能放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌
解析：用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法對牛奶等飲品消毒，既能殺菌，又能保持營養和風味，A正確；高錳酸鉀是強氧化劑，不宜用于自來水消毒，自來水消毒常用氯氣，B錯誤；用紫外燈對密閉空間消毒前，適量噴灑消毒液可強化消毒效果，常噴灑石炭酸，C正確；培養基應該用高壓蒸汽滅菌(濕熱滅菌)，D正確。
變式訓練 消毒和滅菌是微生物培養中常用的操作方法。下列說法正確的是( A )
A．微生物接種技術的方法各不相同，但核心都是要防止雜菌污染，保證培養物的純度
B．在100 ℃煮沸5～6分鐘屬于滅菌方法，可殺死微生物細胞和一部分芽孢
C．在滅菌后倒平板前，加入一定量的緩沖液以調節培養基的pH
D．高壓蒸汽滅菌，只有當壓力表的壓力降到一個標準大氣壓時，才能打開蓋子
解析：防止雜菌污染，保證培養物的純度，是微生物接種技術的核心；在100 ℃煮沸5～6分鐘屬于煮沸消毒，不屬于滅菌；為了防止污染，調節培養基的pH應在滅菌之前；高壓蒸汽滅菌，只有當壓力表的壓力降到0時，才能打開蓋子。
知識點三　微生物的純培養
基礎知識·雙基夯實
1．相關概念
(1)培養物：在微生物學中，將接種于培養基內，在合適條件下形成的含特定種類微生物的群體。
(2)純培養物：由單一個體繁殖所獲得的微生物群體。
(3)純培養：獲得純培養物的過程。
2．酵母菌的純培養
(1)原理：分散的微生物在適宜的固體培養基表面或內部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態結構的子細胞群體，這就是菌落。采用_平板劃線法__和稀釋涂布平板法能將單個微生物分散在固體培養基上，之后經培養得到的單菌落一般是由單個微生物繁殖形成的純培養物。
(2)方法步驟
a．制備培養基
b．接種和分離酵母菌
通過接種環在固體培養基表面連續劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基的表面。經數次劃線后培養，可以分離得到單菌落。
平板劃線的操作步驟如下：
c．培養酵母菌
完成平板劃線后，待菌液被培養基吸收，將接種后的平板和_一個未接種__的平板倒置，放入28 ℃左右(培養溫度因酵母菌種類的不同而稍有差異)的恒溫培養箱中培養24～48 h。
活 | 學 | 巧 | 練
1.微生物的純培養就是不含有代謝廢物的微生物培養物。( × )
2．倒平板操作中，等待平板冷卻凝固后，要將平板倒置。( √ )
3．平板劃線操作中，劃完一個區域后要將接種環灼燒，再劃下一個區域。( √ )
4．把一個不接種的培養基放在相同條件下培養可檢驗培養基的滅菌是否合格。( √ )
合 | 作 | 探 | 究
1.平板劃線操作時每次劃線接種前與接種后都要灼燒接種環或接種針，其目的分別是什么？
提示：劃線接種前灼燒是殺死接種環上可能存在的微生物，其后每次劃線前灼燒是為了殺死上次劃線結束后殘留的菌種。劃線結束后灼燒，能及時殺死接種環或接種針上殘留的菌種，避免污染環境和感染操作者。
2．接種結束后，為什么要將一個未接種的培養基和一個已接種的培養基放在一起培養，未接種的培養基表面如果有菌落生長，說明了什么？
提示：培養未接種培養基的作用是對照，未接種的培養基在恒溫箱中保溫1～2 d后無菌落生長，說明培養基的制備是成功的。若有菌落形成，說明培養基滅菌不徹底，或培養基被污染了，需要重新制備。
課內探究·名師點睛
1．微生物純培養的操作步驟
2．倒平板操作步驟
3．平板劃線法操作步驟
典例3　(2023·運城聯考)下列有關平板劃線操作的敘述，正確的是( B )
A．用接種環蘸取菌液后需要立即塞上棉塞
B．待灼燒滅菌的接種環冷卻后再進行劃線
C．劃線結束后要形成首尾相連的環形圈
D．每次劃線都要在菌液中蘸取一環菌液
解析：用接種環蘸取菌液后，要將試管口再次通過火焰滅菌后再塞上棉塞，A錯誤；待灼燒滅菌的接種環冷卻后再進行劃線，B正確；劃線結束后最后一次劃線不能和第一次劃線相連，C錯誤；只在第一次劃線時蘸取一環菌液，后續的劃線不需要再蘸取菌液，D錯誤。
變式訓練 如圖是倒平板的操作，下列相關敘述錯誤的是( D )
A．正確的操作順序是丙→乙→甲→丁
B．甲應在酒精燈火焰附近進行
C．此培養基不可能為液體培養基
D．完成甲后應快速進行丁操作
解析：結合倒平板的操作步驟可知，正確的操作順序為丙→乙→甲→丁，A正確；甲在酒精燈火焰附近進行可以避免雜菌污染，B正確；圖示操作中的培養基是固體培養基，C正確；等待培養基冷卻凝固后，再將培養皿倒過來放置，D錯誤。
一、倒平板操作的注意事項
1．培養基滅菌后需要冷卻至50 ℃左右時才能倒平板。溫度過高，培養基凝固后皿蓋上冷凝水過多，落入培養基，造成污染；溫度過低，培養基又會凝固。
2．將培養皿打開一條稍大于瓶口的縫隙，不要完全打開，以免雜菌污染培養基。
3．培養基冷卻凝固后，要將培養皿倒置的原因：防止皿蓋上的水珠落入培養基，造成污染。
4．在倒平板的過程中，如果不小心將培養基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板應棄用，因為空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養基上滋生。
5．整個操作過程要在酒精燈火焰旁進行，避免雜菌污染。
二、平板劃線操作的注意事項
1．蘸取菌液及每次劃線之前都需灼燒接種環，劃線操作結束仍需灼燒接種環，每次灼燒的目的不同。
項目 蘸取菌液前灼燒 每次劃線前灼燒 劃線結束灼燒
目的 避免接種環上可能存在的微生物污染培養物 灼燒殺死上次劃線結束后接種環上殘留的菌種，使每次劃線的菌種均來自上次劃線的末端 殺死接種環上殘留的菌種，避免污染環境和感染操作者
2.灼燒接種環之后，要等其冷卻后才能伸入菌液或進行劃線，以免溫度太高，殺死菌種。
3．在做第二次以及其后的劃線操作時，要從上一次劃線的末端開始劃線，這樣才能使菌體的數目隨著劃線次數的增加而逐步減少，最終得到由單個菌體繁殖而來的菌落。
4．最后一次的劃線不要與第一次的劃線相連。
5．劃線時用力要大小適當，防止用力過大將培養基劃破。
典例4　關于平板劃線操作的敘述，錯誤的是( C )
A．第一步灼燒接種環是為了避免接種環上可能存在的微生物污染培養物
B．每次劃線前，灼燒接種環是為了殺死上次劃線結束后，接種環上殘留的菌種
C．第二次劃線時，接種環上的菌種直接來源于菌液
D．劃線結束后，灼燒接種環，能及時殺死接種環上的菌種
解析：平板劃線操作中接種環蘸取菌液前灼燒的目的是避免接種環上可能存在的微生物污染培養物；每次劃線前都要灼燒接種環，是為了殺死上次劃線結束后，接種環上殘留的菌種，使下次劃線的菌種均來自上次劃線的末端；劃線結束后仍需灼燒接種環，是為了及時殺死接種環上殘留的菌種，避免污染環境和感染操作者；在第二次劃線時，接種環上的菌種來源于第一次劃線的末端。
學 | 霸 | 記 | 憶
1.各種培養基一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽等營養物質。
2．獲得純凈微生物培養物的關鍵是防止雜菌污染。
3．消毒是指使用較為溫和的物理、化學或生物等方法殺死物體表面或內部一部分微生物。
4．滅菌是指使用強烈的理化方法殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
5．由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養物，獲得純培養物的過程就是純培養。
6．菌落是分散的微生物在適宜的固體培養基表面或內部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態結構的子細胞群體。
1．微生物的實驗室培養可采用高壓蒸汽滅菌(濕熱滅菌)、酒精擦拭、火焰灼燒等不同的滅菌或消毒方法，這些方法可依次用于處理( C )
A．接種針、手、培養基 B．器皿、接種針、手
C．培養基、手、接種針 D．菌種、手、接種針
解析：高壓蒸汽滅菌法(濕熱滅菌)通常用于培養基的滅菌；用酒精擦拭雙手是用化學試劑進行消毒的方法；火焰灼燒可以迅速徹底地滅菌，適用于微生物接種工具的滅菌，如接種針、接種環等。
2．如圖為平板劃線法接種的示意圖。觀察或比較各種細菌菌落形態的最佳區域是( D )
A．①　　 B．②　　
C．③　　 D．④
解析：由題圖可知，該平板上的劃線順序為①→②→③→④，觀察或比較各種細菌菌落形態的最佳區域是④，故選D。
3．回答下列與細菌培養相關的問題。
(1)在細菌培養時，培養基中能同時提供碳源、氮源的成分是_蛋白胨__(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常，制備培養基時要根據所培養細菌的不同來調節培養基的pH，其原因是_不同細菌生長繁殖所需的最適pH不同__。硝化細菌在沒有碳源的培養基上_能夠__(填“能夠”或“不能”)生長，原因是_硝化細菌可以利用空氣中的CO2作為碳源__。
(2)用平板培養細菌時一般需要將平板_倒置__(填“倒置”或“正置”)。
(3)單個細菌在平板上會形成菌落，研究人員通常可根據菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區分不同種的微生物，原因是_在一定的培養條件下，不同種微生物表現出各自穩定的菌落特征__。
(4)有些使用后的培養基在丟棄前需要經過_滅菌__處理，這種處理可以殺死丟棄物中所有的微生物。
解析：(1)能同時提供碳源、氮源的成分必須同時含有碳和氮兩種元素，蛋白胨、葡萄糖和NaNO3中，只有蛋白胨同時含有這兩種元素。不同細菌生長繁殖所需的最適pH不同，所以在配制培養基時，在分裝前必須調節pH。硝化細菌能夠進行化能合成作用，即能夠利用化學反應產生的化學能固定外界的CO2，所以能夠在沒有碳源的培養基上生長。
(2)用平板培養細菌時，為防止培養基冷凝后形成的水滴滴落在培養基上污染培養基，要將平板倒置。
(3)通常根據菌落的形狀、大小、顏色等特征初步區分不同種的微生物，因為不同微生物的菌落的形狀、大小、顏色、凹凸情況等不同，且在一定的培養條件下微生物的菌落特征是穩定的。
(4)為防止污染環境，使用后的培養基在丟棄前需進行滅菌處理，這種處理可以殺死丟棄物中所有的微生物。

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