传统发酵技术和微生物的利用
一、选择题
1．(2019届高三·苏州调研)下列有关微生物发酵技术的叙述，错误的是( )
A．传统的发酵过程受技术条件限制，通常不进行无菌操作
B．成品腐乳表面的皮膜是由毛霉等真菌的菌丝形成的，对人体无害
C．制备果酒、果醋和腐乳时，都是以建立种群优势作为发酵的基本条件
D．果醋的制备可以建立在果酒发酵的基础上，也可以直接利用葡萄汁发酵
解析：选A 传统的发酵过程受技术条件限制，通常灭菌不严格，但也进行无菌操作。成品腐乳表面的皮膜是由毛霉等真菌的生长，产生的菌丝进入豆腐块的深层而形成，对人体无害。制备果酒、果醋和腐乳时，建立的优势种群依次是酵母菌、醋酸菌、毛霉，以此作为发酵的基本条件。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将果汁中的糖分解成醋酸；当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌可以先将酒精变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，因此果醋的制备可以建立在果酒发酵的基础上，也可以直接利用葡萄汁发酵。
2．下列有关制作果酒、果醋和腐乳的叙述，错误的是( )
A．果酒的制作过程中既涉及有氧呼吸又涉及无氧呼吸
B．果醋发酵温度较高，且发酵过程要特别注意氧气的供应
C．变酸的酒表面的菌膜含醋酸菌，腐乳的“皮”为毛霉菌丝
D．发酵过程中所有的相关反应都是在微生物的细胞内进行的
解析：选D 腐乳制作过程中，蛋白质和脂肪的水解反应发生在毛霉的细胞外。
3．(2018·盐城三模)下列有关传统发酵技术的叙述，正确的是( )
A．果酒、果醋和腐乳制作中，利用的都是微生物胞内酶
B．制作果醋的醋酸菌，属于严格厌氧的微生物
C．青霉、毛霉、曲霉等均参与了腐乳的发酵
D．制作果酒、果醋和腐乳所需时间基本相同
解析：选C 果酒、果醋是微生物的代谢产物， 需要的酶为胞内酶；腐乳制作是利用毛霉产生的蛋白酶、脂肪酶分解蛋白质、脂肪，蛋白酶、脂肪酶是胞外酶。制作果醋需要醋酸菌，它是一种好氧的微生物。青霉、毛霉、曲霉等真核生物均参与了腐乳的发酵。制作果酒的时间一般为10～12 d，制作果醋的时间一般为7～8 d，制作腐乳的时间稍长。
4.如图装置可用于生物技术实践的相关实验。下列有关叙述正确的是( )
A．制作果酒、果醋或腐乳时，所需控制的温度都是相同的
B．乙装置可以先用于果酒的制作，后用于果醋的制作
C．用装置甲制作腐乳时，自下而上随着豆腐块加高逐渐减少用盐量
D．装置乙中b为排气口，c为充气口，可防止空气中微生物的污染
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解析：选B 制作果酒、果醋或腐乳时,控制的温度分别是18～25 ℃、30～35 ℃、15～18 ℃；用装置甲制作腐乳时，越接近瓶口微生物感染机会越多，所以加盐量应增大；装置乙中b为充气口，c为排气口，排气口长而弯曲可防止空气中微生物的污染。
5．下列有关微生物培养的叙述，错误的是( )
A．培养基灭菌常用的方法是高压蒸汽灭菌
B．各种微生物培养基的配方中必须包含碳源、氮源、水、无机盐及琼脂等成分
C．纯化培养微生物常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法
D．以尿素为唯一氮源的培养基可以选择培养分解尿素的微生物
解析：选B 各种微生物培养基的配方中一般都包含碳源、氮源、水、无机盐等，但由于各种微生物生长特点不同，培养基中添加的营养物质也不相同，如以CO2为碳源的自养型生物，培养基中不必添加碳源，而一些能以N2为氮源的微生物，培养基中也不必加氮源；另外只有固体培养基中才常添加琼脂做凝固剂。
6．养殖池中存在的有毒物质主要是氨及亚硝酸，这两种物质可被硝化细菌吸收利用。若要对养殖池底泥中硝化细菌分离与计数，则( )
A．需要配制添加一定浓度氨盐的牛肉膏蛋白胨培养基，以筛选硝化细菌
B．应对采集底泥使用的工具进行灭菌，全部接种过程均需在酒精灯火焰旁进行
C．可以采用平板划线法进行计数，还需与未接种的空白培养基同时培养
D．应将培养基置于30 ℃恒温下培养12 h后，统计培养基中全部菌落数
解析：选B 牛肉膏蛋白胨本身含有氮源，许多微生物都可以其作为氮源，因此加入牛肉膏蛋白胨无法筛选硝化细菌；平板划线法可以分离菌种，但不能用于计数；培养过程中应每隔一段时间观察，直到菌落稳定开始计数。
7．(2019届高三·南通调研)下列检测某熟制食品中大肠杆菌是否超标的实验操作，不合理的是( )
A．待检测食品需要经过灭菌操作后取样检测
B．应设置未接种的培养基，作为实验的对照
C．用稀释涂布平板法接种、计数大肠杆菌的活菌数
D．接种后将培养皿倒置并在适宜温度下培养
解析：选A 待检测食品灭菌后会将大肠杆菌杀死，无法检测大肠杆菌是否超标；应设置未接种的培养基作为实验的对照；应用稀释涂布平板法接种、计数大肠杆菌的活菌数；接种后应该将培养皿倒置，并在适宜温度下培养。
8.在分离、纯化大肠杆菌实验中，划线接种(甲)、培养结果(乙)如右图。有关叙述错误的是( )
A．接种前应对培养基进行高压蒸汽灭菌
B．连续划线的目的是获得单个细菌形成的菌落
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C．接种过程中至少需要对接种环灼烧5次
D．甲中a区域为划线的起始位置
解析：选D 在分离、纯化大肠杆菌实验中，接种前应对培养基进行高压蒸汽灭菌；连续划线的目的是获得单个细菌形成的菌落；接种过程中，对接种环在接种前要灼烧，每次划线后均需灼烧，因此至少需要灼烧5次；据乙中菌落分布特点可推知甲中d区域为划线的起始位置。
9．(多选)下列有关“微生物的分离与培养”实验的叙述，错误的是( )
A．高压蒸汽灭菌锅加盖时应按顺时针方向依次旋紧螺栓
B．选择培养基可以鉴定某种微生物的种类
C．待培养基冷却至室温时倒平板
D．统计样品中活菌数量时，接种方法可采用稀释涂布平板法
解析：选ABC 高压蒸汽灭菌锅加盖时，将盖上的排气软管插入内层灭菌桶的排气槽内，再以两两对称的方式同时旋紧相对的两个螺栓，使螺栓松紧一致；鉴别培养基可以鉴定培养基中某种微生物的种类；待培养基冷却至50 ℃左右时倒平板；稀释涂布平板法可用于活菌数量的计数。
10．(2017·南通二模，多选)下列有关果酒、果醋和腐乳制作的比较，正确的是( )
A．主要菌种不一定是真核生物
B．温度控制必须保证微生物繁殖最快
C．发酵过程会释放热量
D．可通过色、香、味等对产品进行评价
解析：选ACD 果醋制作利用的菌种是醋酸菌，是原核生物；发酵温度和微生物繁殖最快的温度不一定相同，如腐乳制作的发酵温度为15～18 ℃，此温度并不是毛霉繁殖最快的温度；三种发酵过程中，菌种都会进行细胞呼吸释放热量。
二、非选择题
11．(2018·江苏六市二模)图1表示研究人员为筛选纤维素酶高产菌株进行的相关实验流程，其中透明圈是微生物在固体培养基上消耗特定营养物质形成的。请回答下列问题：
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(1)本实验中，选择蘑菇培养基质作为纤维素酶高产菌株的来源，这是因为________________________________________________________________________
____________________________。
(2)筛选用的培养基应以___________作为唯一碳源，并在配制培养基时加入___________作为凝固剂。筛选时应选择D/d较大的菌株，因为这一指标值越大说明_______
________________________________________________________________________。
(3)图2、图3是研究纤维素酶的最适温度和热稳定性的结果。
①研究纤维素酶的热稳定性时，首先将纤维素酶液置于35～65 ℃的不同温度条件下保温2 h，再取上述不同温度处理的纤维素酶液和 ______________________，并在________℃下测定纤维素酶的催化速率，计算酶活性残留率。
②生产中使用该纤维素酶时，最好将温度控制在40 ℃左右，依据是________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)蘑菇培养基质中富含纤维素，会聚集较多的纤维素分解菌，因此本实验中选择蘑菇培养基质作为纤维素酶高产菌株的来源。(2)筛选纤维素分解菌，用的培养基应以纤维素作为唯一碳源，这样纤维素分解菌能正常生长，其他微生物则不能生长。筛选用的培养基是固体培养基，应加入琼脂作为凝固剂(绝大多数微生物不能利用琼脂)。筛选时应选择D/d较大的菌株，因为这一指标值越大说明单个菌体产生的纤维素酶的活性越强。(3)①根据对照实验的基本原则，应选择上述不同温度处理的纤维素酶液和经相应保温处理的纤维素液，又据图2可知，在50 ℃酶的活性最高，因此在50 ℃下测定纤维素酶的催化速率，计算酶活性残留率。②据图3可知，在40 ℃左右，纤维素酶的热稳定性高，作用时间持久，且酶活性相对较高，因此生产中使用该纤维素酶时，最好将温度控制在40 ℃左右。
答案：(1)蘑菇培养基质中富含纤维素，会聚集较多的纤维素分解菌 (2)纤维素 琼脂 单个菌体产生的纤维素酶的活性越强 (3)①经相应保温处理的纤维素液 50 ②该温度下，纤维素酶的热稳定性高，作用时间持久，且酶活性相对较高
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12．(2015·江苏高考)人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃，可用来发酵处理秸秆，提高秸秆的营养价值。为了增强发酵效果，研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株，并对其降解纤维素能力进行了研究。请回答下列问题：
(1)在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是________(填序号)。
①酒精灯 ②培养皿 ③显微镜 ④无菌水
(2)在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是______________
_________________________________________________。
(3)向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口粘附有培养基，需要用酒精棉球擦净的原因是________________________________________________________________________
________________________。
(4)刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员在刚果红培养基平板上，筛选到了几株有透明降解圈的菌落(见下图)。图中降解圈大小与纤维素酶的____________有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是______(填图中序号)。
(5)研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4，在不同温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果见下图，推测菌株________更适合用于人工瘤胃发酵，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)在样品稀释和涂布平板过程中，需要在酒精灯火焰附近进行操作，培养皿用于盛放培养基并培养细菌，无菌水做稀释的溶剂，此处唯一用不到的是显微镜。(2)在涂布平板时，要取少量菌悬液滴加到培养基表面，因为如果滴加菌悬液量过多，菌悬液就会堆积在培养基表面影响分离效果。(3)在向试管内分装含琼脂的培养基时，如果试管口粘附有培养基，就很容易使棉塞受到污染，因此,需要用无菌的酒精棉球将试管口擦拭干净。(4)因为刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但不与纤维素降解产物反应，所以在刚果红培养基平板上菌落周围有透明降解圈是纤维素被降解的结果。降解圈大小由纤维素酶的活性和量决定，图中菌落①
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周围的降解圈最大而菌落较小，因此其降解纤维素的能力最强。(5)考虑到人工瘤胃的发酵过程会使发酵液酸性增加，温度升高，在这个前提下观察在不同温度和pH条件下测得的发酵液中酶活性的结果图可以看出，在高温和低pH条件下都是J4菌株中的纤维素酶的活性较高，因而该菌株更适合用于人工瘤胃发酵。
答案：(1)③ (2)培养基表面的菌悬液会出现积液，导致菌体堆积,影响分离效果
(3)避免培养基污染棉塞 (4)量与活性 ① (5)J4 发酵过程会产热和产酸，J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高
13．下图为果酒、果醋工厂化生产流程。请据图回答问题：
(1)家庭自制葡萄酒所用菌种常来自______________，图中的候选菌A、B经筛选和纯化分别获取________和________菌种。
(2)图中所用的培养基都需要在接种前用____________法进行灭菌。
(3)在纯化菌种A时接种了5个平板，每个平板均接种0.1 mL样品并培养。其中乙平板的菌落分布如图，纯化菌种A的接种方法是______________，推测出现平板乙可能的操作失误是________________。其余的甲、丙、丁、戊平板操作正常，其菌落数分别是210、230、470、190，则样品中菌种A的数量为________个/mL。
(4)果酒发酵罐与果醋发酵罐需要控制的温度条件差异是________________________。
解析：(1)家庭自制葡萄酒所用菌种常来自葡萄皮表面的酵母菌。候选菌A、B筛选和纯化后可以分别用于制作果酒和果醋，所以分别获取的是酵母菌和醋酸菌。(2)培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。(3)分析乙平板的菌落分布结果，可推知采用的纯化菌种的接种方法是稀释涂布平板法。出现乙平板结果可能的操作失误是涂布不均匀。平板上菌落数量在30～300之间可以用于计算，所以有效的菌落数是210、230、190，平均值为210。因为接种了0.1 mL，所以菌种A的数量为2 100个/mL。(4) 果酒发酵的适宜温度是18～25 ℃，果醋发酵的适宜温度是30～35 ℃。
答案：(1)葡萄皮表面的酵母菌 酵母菌 醋酸菌 (2)高压蒸汽灭菌 (3)稀释涂布平板法 涂布不均匀 2 100 (4)前者18～25 ℃，后者30～35 ℃
14．(2018·徐州考前模拟)图1为某同学设计的用于制作果酒和果醋的发酵装置。图2为某研究小组的同学在对杨梅酒和杨梅醋的生产工艺进行考察后，绘制出的基本工艺流程图。请据图回答下列问题：
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(1)图示发酵过程中所需的酵母菌可以从自然界中分离出来，要得到较纯菌种，应配制________培养基(按培养基的功能分)，常采用________________法对培养基进行灭菌。灭菌后用平板划线法或稀释涂布平板法进行接种。
(2)用图1装置制作果酒过程中，要关闭________(填“充气”或“排气”)管上的夹子。
(3)用图1装置制作果酒过程中，因某一步骤操作失误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作失误是____________。对该装置进行的改进是____________________________________。
(4)图2中甲罐顶上的排气管被设计成了弯曲状的管，其目的是____________________。发酵一定时间后，观察到发酵罐内液面不再有________产生，说明发酵基本完毕。
(5)在制备杨梅醋过程中，乙罐内先填充经灭菌处理的木材刨花，然后加入含________菌的培养液，使该菌附着在刨花上，再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵。
解析：(1)分离得到较纯的菌种用的培养基是选择培养基，对培养基灭菌采用的方法是高压蒸汽灭菌法。灭菌后用平板划线法或稀释涂布平板法进行接种。(2)果酒发酵是无氧发酵，充气管上夹子在其发酵过程中要关闭。(3)用图1装置制作果酒的过程中，因某一步骤操作失误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作失误是未及时排气。可将该装置中排气管改成长而弯曲的管道，并适时打开排气管上的夹子。(4)图2中甲罐顶上的排气管被设计成了弯曲状的管，其目的是防止空气中的微生物进入后污染培养液，并放出发酵过程中产生的CO2。发酵一定时间后，观察到发酵罐内液面不再有气泡产生，说明发酵基本完毕。(5)在制备杨梅醋过程中，乙罐内先填充经灭菌处理的木材刨花，然后加入含醋酸菌的培养液，使该菌附着在刨花上，再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵。
答案：(1)选择 高压蒸汽灭菌 (2)充气 (3)未及时排气 排气管改用长而弯曲的胶管 (4)防止空气中的微生物污染，并放出发酵过程中产生的CO2 气泡 (5)醋酸
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