資源簡介

（21）微生物培養(yǎng)與發(fā)酵工程
——2025高考生物學(xué)一輪復(fù)習(xí)易混易錯(cuò)專項(xiàng)復(fù)習(xí)
易混易錯(cuò)梳理
1.選擇培養(yǎng)基的配制
（1）利用某一類微生物的特殊營養(yǎng)要求配制培養(yǎng)基。如培養(yǎng)基中缺乏氬源時(shí)，可以分離出固氬微生物；以尿素為唯一氬源的培養(yǎng)基可分離出分解尿素的微生物
（2）利用某一類微生物的化學(xué)抗性配制培養(yǎng)基。如培養(yǎng)基中加入四環(huán)素可以分離出對四環(huán)素具有抗性的微生物等。
（3）利用某一類微生物的物理抗性配制培養(yǎng)基。如改變微生物的培養(yǎng)條件將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)，可以分離出耐高溫的微生物等。
2.測定微生物數(shù)量的常用方法
（1）顯微鏡直接計(jì)數(shù)法
①原理：利用特定細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板在顯微鏡下計(jì)算一定容積的樣品中微生物的數(shù)量。
②方法用計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)。
③缺點(diǎn)不能區(qū)分死菌與活菌。
（2）間接計(jì)數(shù)法（活菌計(jì)數(shù)法）
①原理：當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)培養(yǎng)基表面生長的一個(gè)菌落來源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌。通過統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù)就能推測出樣品中大約含有多少活菌
②計(jì)算公式每克樣品中的菌株數(shù)=（C÷Ⅵ）xM其中C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)V代表涂布平板時(shí)所用的稀釋液的體積（mL），M代表稀釋倍
③操作：設(shè)置重復(fù)組增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說服力與準(zhǔn)確性。同時(shí)為了保證結(jié)果準(zhǔn)確一般選擇菌落數(shù)在30~300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。
3.用實(shí)驗(yàn)組的平均菌落數(shù)與對照組菌落數(shù)的差值推算樣品中活菌個(gè)數(shù)
用稀釋涂布平板法計(jì)數(shù)微生物，應(yīng)設(shè)置空白對照實(shí)驗(yàn)（跟實(shí)驗(yàn)組唯一不同的是不接種或接種等量的無菌水），其目的是確定培養(yǎng)基制作是否合格。空白對照組如果出現(xiàn)了菌落，實(shí)驗(yàn)組的數(shù)據(jù)不能用于計(jì)算樣品中的活菌數(shù)，也不能用實(shí)驗(yàn)組的平均菌落數(shù)與空白對照組菌落數(shù)的差值來推算樣品中活菌個(gè)數(shù)。正確的做法是重新實(shí)驗(yàn)，直到空白對照組沒有菌洛出現(xiàn)為止
4.發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容與應(yīng)用發(fā)酵工程的生產(chǎn)實(shí)例
結(jié)合課本中發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖，理解發(fā)酵工程的實(shí)例——谷氨酸發(fā)酵，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出發(fā)酵工程的一般概念，掌握發(fā)酵工程的具體內(nèi)容，包括培養(yǎng)基的選育、滅菌、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程、產(chǎn)品的分離與提純等步驟。
易混易錯(cuò)通關(guān)
1.某種物質(zhì)A（一種含有C，H，N的有機(jī)物）難以降解，會對環(huán)境造成污染，只有某些細(xì)菌能降解物質(zhì)A。研究人員按照如圖所示流程從淤泥中分離得到能高效降解物質(zhì)A的菌株。實(shí)驗(yàn)過程中需要甲、乙兩種培養(yǎng)基，甲培養(yǎng)基的組分為無機(jī)鹽、水和物質(zhì)A，乙培養(yǎng)基的組分為無機(jī)鹽、水、物質(zhì)A和物質(zhì)B，下列表述正確的是（ ）
A.乙培養(yǎng)基中的物質(zhì)B應(yīng)為瓊脂，為了提高準(zhǔn)確度，該實(shí)驗(yàn)需設(shè)平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，無須另外設(shè)置空白對照
B.實(shí)驗(yàn)時(shí)，淤泥及盛有培養(yǎng)基的搖瓶通常采用高壓蒸汽滅菌法進(jìn)行滅菌
C.步驟③的接種工具是接種環(huán)，菌落數(shù)日穩(wěn)定時(shí)，大小不同的菌落形成的起始時(shí)間一般不同
D.實(shí)驗(yàn)中初步估測搖瓶N中細(xì)菌細(xì)胞數(shù)為1.5×107個(gè)/mL，若要在每個(gè)平板上涂布0.1mL稀釋后的菌液，且保證每個(gè)平板上長出的菌落數(shù)不超過150個(gè)，則至少應(yīng)將搖瓶N中的菌液稀釋104倍
2.在反芻動物瘤胃中生活著多種微生物，其中許多微生物能夠分解尿素。某小組計(jì)劃從牛瘤胃中分離出該類微生物進(jìn)行研究，如圖為實(shí)驗(yàn)所用的培養(yǎng)基配方。下列說法正確的是（ ）
A.該培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基，倒平板操作后，進(jìn)行高壓蒸汽滅菌
B.該培養(yǎng)基上只有尿素分解菌能夠存活，因而長出的菌落無須菌種鑒定
C.接種環(huán)可以通過灼燒滅菌，灼燒時(shí)使用酒精燈的內(nèi)焰效果更好
D.尿素分解菌能夠使培養(yǎng)基的pH升高，可據(jù)此初步確定所需菌種
3.工業(yè)污水中含有的多環(huán)芳烴類化合物（僅含C、H元素）會造成農(nóng)田土壤污染。研究人員按照如圖所示的流程從受污染的農(nóng)田土壤中分離得到能高效降解多環(huán)芳烴類化合物的細(xì)菌菌株。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A．甲、乙培養(yǎng)基中應(yīng)以多環(huán)芳烴類化合物為唯一碳源
B．步驟①接種操作需要在酒精燈火焰附近進(jìn)行
C．步驟②中應(yīng)用涂布器從甲中蘸取菌液均勻涂布于培養(yǎng)基乙表面
D．步驟③中應(yīng)從降解圈直徑與菌落直徑比值最大的菌落進(jìn)行挑選
4.菜籽粕的蛋白質(zhì)含量為35%~45%，是畜禽飼料的重要原料，但其中的單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子限制了菜籽粕的應(yīng)用。研究者將不同菌種接種到菜籽粕與麩皮制成的固體培養(yǎng)基中發(fā)酵48h，測定菜籽粕中單寧的含量，結(jié)果如圖。
下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A.菜籽粕與麩皮為微生物提供碳源和氮源
B.接種后需對培養(yǎng)基進(jìn)行高壓蒸汽滅菌
C.黑曲霉菌對單寧的去除效果最為理想
D.對照組為不接種微生物的固體培養(yǎng)基
5.廚余垃圾是指居民日常生活及食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動中產(chǎn)生的垃圾。這些垃圾富含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)，易腐爛、變質(zhì)，滋生病原微生物等。若處理不當(dāng)，可能造成嚴(yán)重的污染。圓褐固氮菌和巨大芽孢桿菌組合可以將有機(jī)廚余垃圾迅速分解成水和二氧化碳，減輕環(huán)境污染。為制備分解有機(jī)廚余垃圾的微生物菌劑，某科研小組對兩菌種進(jìn)行了最佳接種量比例的探究實(shí)驗(yàn)，并得出如圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A.巨大芽孢桿菌和圓褐固氮菌生長過程中都需要氮源
B.要統(tǒng)計(jì)活菌數(shù)量不可采用平板劃線法進(jìn)行接種，應(yīng)采用稀釋涂布平板法
C.將1mL菌液稀釋100倍，在3個(gè)平板上分別接種0.1mL稀釋液，經(jīng)適當(dāng)培養(yǎng)后，3個(gè)平板上的菌落數(shù)分別為42、39和36，據(jù)此可得出每升菌液中的活菌數(shù)為3.9×107個(gè)
D.處理該類有機(jī)廚余垃圾，兩菌種的最佳接種量比例為1：1
6.刺梨是云貴川的特有水果，富含超氧化物歧化酶和大量的維生素C、花青素等，是制作果酒和果醋的優(yōu)質(zhì)原料。刺梨酒和刺梨醋的主要生產(chǎn)流程如圖所示。下列敘述正確的是（ ）
A.發(fā)酵過程Ⅱ需要氧并產(chǎn)生大量CO2
B.圖示發(fā)酵過程中發(fā)酵液pH先升高后降低
C.發(fā)酵過程的溫度比發(fā)酵過程Ⅱ高
D.發(fā)酵Ⅰ、Ⅱ是此生產(chǎn)過程的中心環(huán)節(jié)
7.山西老陳醋選用優(yōu)質(zhì)高粱、大麥、豌豆等原料，經(jīng)過一系列工藝流程釀造而成，至今已有3000余年的歷史，素有“天下第一醋”的盛譽(yù)。關(guān)于老陳醋的制作流程，下列敘述正確的是（ ）
A.老陳醋的生產(chǎn)過程中只有酵母菌和醋酸菌參與
B.酒精發(fā)酵過程需要全程密封進(jìn)行
C.酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵過程中需要嚴(yán)格控制溫度和氧含量
D.在生成酒精和醋的過程中都會產(chǎn)生CO2
8.《中饋錄》中記載：“泡鹽菜法，定要覆水壇。此壇有一外沿如暖帽式，四周內(nèi)可盛水；壇口覆一蓋，浸于水中，使空氣不得入內(nèi)，則所泡之菜不得壞矣。泡菜之水，用花椒和鹽煮沸，加燒酒少許…如有霉花，加燒酒少許…”下列說法不正確的是（ ）
A.“壇口覆一蓋，浸于水中”有利于保持壇內(nèi)的無氧環(huán)境
B.“泡菜之水，用花椒和鹽煮沸”的目的之一是消毒殺菌
C.泡菜制作過程用到的乳酸菌屬于厭氧菌，發(fā)酵會產(chǎn)生乳酸
D.“霉花”主要由霉菌增殖形成，霉菌菌種往往來自蔬菜表面
9.湖南省張家界市盛產(chǎn)的“七姊妹”辣椒是制作剁椒的主要原料。將鮮辣椒剁碎后加鹽、大蒜和生姜拌勻，放于容器中腌制一段時(shí)間，就形成了又酸又辣的剁椒。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A.腌制時(shí)須定時(shí)向容器中通氣以保證產(chǎn)酸細(xì)菌的發(fā)酵
B.食用剁椒比食用鮮辣椒更容易消化吸收
C.為了更好地儲存，可用熟油浸沒剁椒
D.加鹽的作用不僅是為了調(diào)節(jié)剁椒的風(fēng)味，也能抑制其他雜菌的增殖
10.人類很早就能制作果酒，并用果酒進(jìn)一步發(fā)酵生產(chǎn)果醋。
（1）人們利用水果及附著在果皮上的_____菌，在18～25℃、無氧條件下釀造果酒；在利用醋酸菌在_____條件下，將酒精轉(zhuǎn)化成醋酸釀得果醋。
（2）先釀制果酒再生產(chǎn)果醋的優(yōu)勢有_____（填編號）。
①先釀制果酒，發(fā)酵液能抑制雜菌的生長，有利于提高果醋的產(chǎn)率
②釀制果酒時(shí)形成的醋酸菌膜，有利于提高果醋的產(chǎn)率
③果酒有利于溶出水果中的風(fēng)味物質(zhì)并保留在果醋中
（3）果酒中的酒精含量對果醋的醋酸產(chǎn)率會產(chǎn)生一定的影響。某技術(shù)組配制發(fā)酵液研究了初始酒精濃度對醋酸含量的影響，結(jié)果見圖。
該技術(shù)組使用的發(fā)酵液中，除酒精外還包括的基本營養(yǎng)物質(zhì)有_____（填寫三種）。據(jù)圖可知，醋酸發(fā)酵的最適初始酒精濃度是_____；酒精濃度為10%時(shí)醋酸含量最低，此時(shí)，若要盡快提高醋酸含量，可采取的措施有_____（填寫兩個(gè)方面）。
答案以及解析
1.答案：D
解析： A錯(cuò)，乙為固體培養(yǎng)基，因此乙培養(yǎng)基中的物質(zhì)B應(yīng)為瓊脂，該實(shí)驗(yàn)需另外設(shè)置空白對照，以檢驗(yàn)培養(yǎng)基滅菌是否合格； B錯(cuò)，不能對淤泥進(jìn)行滅菌，若對淤泥進(jìn)行滅菌，則會將淤泥中的細(xì)菌殺死； C錯(cuò)，乙培養(yǎng)基中菌落分布較均勻，可見步驟③采用的接種方法是稀釋涂布平板法，所用的接種工具是涂布器； D對，根據(jù)公式：每克樣品中的菌株數(shù)=（C÷V）×M，則有1.5×107=C÷0.1×M，C=1.5×106/M，若要保證每個(gè)平板上長出的菌落數(shù)不超過150個(gè)，則1.5×106/M≤150，M≥10，即至少應(yīng)將搖瓶N中的菌液稀釋104倍。
2.答案：D
解析：培養(yǎng)基配方中含有凝固劑瓊脂，因此該培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基，應(yīng)該先對培養(yǎng)基進(jìn)行高壓蒸汽滅菌再倒平板，A錯(cuò)誤；牛瘤胃中可能有能利用空氣中N2的固氮微生物，此類微生物也能在該培養(yǎng)基中存活，所以需要進(jìn)行菌種鑒定，B錯(cuò)誤；酒精燈外焰溫度更高，灼燒滅菌時(shí)使用酒精燈的外焰效果更好，C錯(cuò)誤；尿素分解菌能夠合成脲酶，催化尿素分解產(chǎn)生NH3，導(dǎo)致培養(yǎng)基pH升高，使酚紅指示劑呈現(xiàn)紅色，所以可以使用酚紅指示劑進(jìn)行菌種的初步鑒定，D正確。
3.答案：C
解析：A、該研究的目的是從被多環(huán)芳烴類化合物污染的土壤中分離出高效降解多環(huán)芳烴類化合物的菌株，所以甲、乙培養(yǎng)基中應(yīng)以多環(huán)芳烴類化合物為唯一碳源，A正確；
B、為了能篩選出高效降解多環(huán)芳烴類化合物的菌株、防止雜菌污染，在進(jìn)行步驟①培養(yǎng)的接種操作時(shí)，需要在酒精燈火焰附近進(jìn)行，B正確；
C、步驟②是采用稀釋涂布平板法接種并分離高效降解多環(huán)芳烴類化合物的菌株（目的菌），應(yīng)先用微量移液器從甲中取0.1mL菌液滴加到培養(yǎng)基乙的表面，再用涂布器將菌液均勻涂布于培養(yǎng)基乙的表面，C錯(cuò)誤；
D、透明圈直徑與菌落直徑比值越大，說明目的菌降解多環(huán)芳烴類化合物的效果越好，因此步驟③應(yīng)從降解圈直徑與菌落直徑比值最大的菌落進(jìn)行挑選菌株并培養(yǎng)，D正確。
故選C。
4.答案：B
解析：菜籽粕的蛋白質(zhì)含量為35%~45%，麩皮富含纖維素，菜籽粕與麩皮可為微生物提供碳源和氮源，A正確；應(yīng)在接種前對培養(yǎng)基滅菌，若接種后再滅菌，則菌種將被全部殺死，B錯(cuò)誤；據(jù)題圖可知，與對照組相比，黑曲霉菌發(fā)酵菜籽粕中單寧含量最低，說明黑曲霉菌對單寧的去除效果最為理想，C正確；對照組為不接種微生物的固體培養(yǎng)基，目的是作為對照，說明微生物有去除單寧的作用，D正確。
5.答案：D
解析：氮源是微生物生長和代謝所必需的物質(zhì)，圓褐固氮菌和巨大芽孢桿菌在生長過程中都需要氮源，A項(xiàng)正確；統(tǒng)計(jì)活菌數(shù)量可采用稀釋涂布平板法，不可以用平板劃線法，B項(xiàng)正確；每升菌液中的活菌數(shù)為（42+39+36）÷3÷0.1×100×103=3.9×107（個(gè)），C項(xiàng)正確；題圖中，兩菌種的接種量比例為1：1時(shí)有效菌落數(shù)最多，但是本實(shí)驗(yàn)中只做了這幾種比例，不足以證明兩菌種的最佳接種量比例為1：1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.答案：D
解析：果酒制作所用菌種是酵母菌，代謝類型是異養(yǎng)兼性厭氧型真菌，屬于真核細(xì)胞，果酒制作的前期需氧，后期不需氧。果醋制作所用菌種是醋酸菌，屬于原核細(xì)胞，適宜溫度為30~35℃，需要持續(xù)通入氧氣。發(fā)酵過程Ⅱ是醋酸菌利用酒精生產(chǎn)醋酸的過程，醋酸菌為需氧菌，可將酒精分解為乙醛，乙醛再變?yōu)榇姿幔撨^程需要氧但不產(chǎn)生CO2，A錯(cuò)誤；酒精生產(chǎn)過程中酵母菌無氧呼吸會產(chǎn)生CO2，使發(fā)酵液pH降低，醋酸發(fā)酵過程中產(chǎn)生的醋酸會使發(fā)酵液的pH再度降低，B錯(cuò)誤；酒精發(fā)酵的適宜溫度為28℃左右，醋酸發(fā)酵的適宜溫度為30~35℃，因此發(fā)酵過程Ⅰ（酒精發(fā)酵）的溫度比發(fā)酵過程Ⅱ（醋酸發(fā)酵）低，C錯(cuò)誤；酒精發(fā)酵是酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生酒精，上述醋酸發(fā)酵是醋酸菌利用酒精生產(chǎn)醋酸，因此發(fā)酵Ⅰ、Ⅱ是此生產(chǎn)過程的中心環(huán)節(jié)，D正確。
7.答案：C
解析：酒精發(fā)酵主要由酵母菌完成，醋酸發(fā)酵主要由醋酸菌完成，除此之外，還有其他耐酸微生物存在，如乳酸菌等，A錯(cuò)誤；酒精發(fā)酵過程有氣體（CO2）生成，不能全程封閉進(jìn)行，B錯(cuò)誤；發(fā)酵過程需嚴(yán)格控制溫度和氧氣，C正確；酒精發(fā)酵過程有CO2的產(chǎn)生，但酒精氧化生成乙酸時(shí)沒有CO2的產(chǎn)生，D錯(cuò)誤。
8.答案：D
解析：“壇口覆一蓋，浸于水中”目的是阻止空氣進(jìn)入壇內(nèi)，有利于保持壇內(nèi)的無氧環(huán)境，A正確；“泡菜之水，用花椒和鹽煮沸”的目的包括改善泡菜味道、減少水中的溶氧量和消毒殺菌以防止雜菌污染，B正確；泡菜的制作離不開乳酸菌，乳酸菌的代謝類型是異養(yǎng)厭氧型，發(fā)酵過程中，乳酸菌無氧呼吸會產(chǎn)生乳酸，C正確；“霉花”指泡菜水表面的白膜，主要是由蔬菜表面附著的酵母菌增殖形成的，D錯(cuò)誤。
9.答案：A
解析：剁椒發(fā)酵過程中起主要作用的是乳酸菌，乳酸菌是厭氧菌，在無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸，故腌制時(shí)須密封容器，A錯(cuò)誤；剁椒是鮮辣椒的發(fā)酵產(chǎn)物，鮮辣椒中的大分子物質(zhì)經(jīng)過微生物的分解，更容易被人體消化吸收，B正確；用熟油浸沒剁椒可隔絕空氣，延長保存時(shí)間，C正確；鹽可以調(diào)節(jié)辣椒的風(fēng)味，較高濃度食鹽也能抑制其他雜菌的增殖，D正確。
10.答案：（1）酵母菌；30～35℃，有氧
（2）①③
（3）氮源、無機(jī)鹽、水；6%；適當(dāng)降低初始酒精濃度，增加氧氣供應(yīng)，適當(dāng)提高溫度等
解析：（1）在葡萄酒的自然發(fā)酵過程中，起主要作用的是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。醋酸菌是好氧菌，最適生長溫度為30～35℃。微生物最常用的接種方法是稀釋涂布平板法和平板劃線法。
（2）①先釀制果酒，發(fā)酵液能抑制雜菌的生長，有利于提高果醋的產(chǎn)率，①正確；②果醋發(fā)酵的菌種是醋酸菌，為需氧生物，釀制果酒時(shí)形成的醋酸菌膜會造成局部缺氧，導(dǎo)致果醋產(chǎn)率不高，②錯(cuò)誤；③果酒有利于溶出水果中的風(fēng)味物質(zhì)并保留在果醋中，增加果醋風(fēng)味，③正確。故選①③。
（3）微生物生長基本營養(yǎng)物質(zhì)：氮源，碳源，水，無機(jī)鹽等，題中酒精作為碳源，還應(yīng)包括氮源、水和無機(jī)鹽；據(jù)圖可知，酒精濃度為6%時(shí)，醋酸含量最高，是發(fā)酵的最適濃度；提高醋酸含量，可采取的措施有適當(dāng)降低初始酒精濃度，增加氧氣供應(yīng)，適當(dāng)提高溫度等。

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