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专练 101 发酵工程
授课提示：对应学生用书129页
1．[2023·山东卷]平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是( )
A．不含氮源的平板不能用于微生物培养
B．平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒
C．接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃
D．利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物
答案：D
解析：不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误；平板涂布时涂布器使用前必须
浸在酒精中，然后在火焰上灼烧灭菌，这种操作属于灭菌，不属于消毒，B错误；使用后
的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理，不能直接丢弃，以免污染环境，C
错误；脲酶可以催化尿素分解，在以尿素为唯一氮源的平板上，能合成脲酶的微生物可以
分解尿素获得氮源而进行生长繁殖，但是不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而无法生长，
因此以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物，D正确。
2．[2024·湖北卷]制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，
常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是( )
A．食用醋的酸味主要来源于乙酸
B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存
C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶
D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内
答案：D
解析：醋酸菌是好氧细菌，当O 、糖源都充足时，能通过复杂的化学反应将糖分解成
2
乙酸；当缺少糖源时则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转变为乙酸。乙酸有酸味，因此
食用醋的酸味主要来源于乙酸，A正确。醋酸菌是好氧细菌，不适宜在无氧条件下生存，
B正确。当缺少糖源时，醋酸菌直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转变为乙酸，因此，醋
酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，C正确。醋酸菌为原核生物，其不含有线粒体，D错
误。
3．下列有关土壤中微生物的分离与计数的说法，错误的是( )
A．因为土壤中各类微生物的数量不同，所以为获得不同类型的微生物要按不同的稀
释倍数进行分离
B．测定土壤中不同微生物的数量，选用的稀释范围不同
C.若得到了3个或3个以上菌落数目在30～300的平板，则说明稀释操作比较成功，
并能够进行菌落的计数
D．牛肉膏蛋白胨培养基的菌落数目明显小于选择培养基的数目，说明选择培养基已
筛选出一些细菌菌落
答案：D
解析：样品的稀释度直接影响平板上生长的菌落数目，A正确；土壤中不同类型的微
生物的数量不同，因此在测定其数量时，选用的稀释范围也不同，B正确；实际操作中，
通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数在30～300的平板，C正确；
将菌液稀释相同的倍数，在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基
上的数目，从而说明选择培养基的筛选作用，D错误。4．[2024·山东卷]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
答案：D
解析：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，故D错误。
5.与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。下列
说法错误的是( )
A．分离、提纯获得微生物细胞本身或其代谢产物是发酵工程的中心环节
B．发酵工程可用诱变育种、基因工程等方法选育出性状优良的工程菌并进行扩大培
养
C．在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影
响微生物的代谢途径
D．通过发酵工程获得的单细胞蛋白可作为食品添加剂，也可制成微生物饲料
答案：A
解析：发酵是发酵工程的中心环节，A错误；从诱变育种个体中筛选、通过基因工程
定向改造等可以选育出性状优良的工程菌并进行扩大培养，B正确；在发酵工程的发酵环
节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径，比如厌
氧菌需要提供无氧环境；有氧时酵母菌进行有氧呼吸，无氧时酵母菌进行酒精发酵，C正
确；单细胞蛋白是指利用发酵工程获得的大量微生物菌体，例如用酵母菌生产的单细胞蛋
白可作为食品添加剂；也可在青贮饲料中添加乳酸菌，提高饲料品质，D正确。
6．[2023·辽宁卷]细菌气溶胶是由悬浮于大气或附着于颗粒物表面的细菌形成的。利用
空气微生物采样器对某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度(菌落数/m3)。
下列叙述错误的是( )
A．采样前需对空气微生物采样器进行无菌处理
B．细菌气溶胶样品恒温培养时需将平板倒置
C．同一稀释度下至少对3个平板计数并取平均值
D．稀释涂布平板法检测的细菌气溶胶浓度比实际值高
答案：D
解析：为防止杂菌感染，接种前需要对培养基、培养皿、微生物采样器进行灭菌，对
实验操作者的双手进行消毒，A正确；纯化培养时，为防止冷凝水污染培养基和水分蒸发，
平板应倒置放入恒温培养箱中培养，B正确；微生物计数时在同一稀释度下，应至少对3
个菌落数目在30～300的平板进行计数，以确保实验的准确性，C正确；使用稀释涂布平
板法对微生物计数，数值往往偏小，原因是当两个或多个细胞连在一起时，在平板上只能观察到一个菌落，D错误。
7．回答下列与细菌培养相关的问题。
(1)在细菌培养时，培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是________________(填“蛋
白胨”“葡萄糖”或“NaNO ”)。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培
3
养 基 的 pH ， 其 原 因 是
_______________________________________________________________。
硝化细菌在没有碳源的培养基上__________(填“能够”或“不能”)生长，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用平板培养细菌时一般需要将平板________(填“倒置”或“正置”)。
(3)单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特
征来初步区分不同种的微生物，原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过________________处理，这种处理可以杀死
丢弃物中所有的微生物。
答案：(1)蛋白胨 不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同 能够 硝化细菌可以利用
空气中的CO 作为碳源
2
(2)倒置
(3)在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征
(4)灭菌
解析：(1)细菌培养时需要碳源、氮源、水和无机盐等，蛋白胨能同时提供碳源、氮源，
葡萄糖提供碳源，NaNO 不能提供碳源，可提供无机氮源。不同细菌生长繁殖所需的最适
3
pH不同，故制备培养基时需要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH。硝化细菌是自
养型细菌，可以利用空气中的CO 作为碳源，故硝化细菌可在没有碳源的培养基上生长。
2
(2)为防止培养皿盖的冷凝水落入培养基造成污染，用平板培养细菌时一般需将平板倒置。
(3)在一定培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征，如特定的形状、大小、
颜色、隆起程度等，所以依据菌落的特征，可以初步区分不同种的微生物。(4)为防止污染
环境，使用后的培养基丢弃前要经过灭菌处理，以便杀死丢弃物中所有的微生物。
8．[2023·全国乙卷]某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其
主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培
养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失)，在装有淋洗液的瓶中接
种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)。实验流程如图所示。
回答下列问题。
(1)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分
解，其原因是________________________。
(2)采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加
入氮源等营养成分，氮源的主要作用是____________________________________________
________________________________________________________________________(答出1点即可)。
通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的
灭菌效果，需要注意的事项有____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答
出2点即可)。
(3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧
瓶盖的主要目的是________________。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原
因是________________。发酵液中的乙醇可用________________溶液检测。
(4)本实验收集的淋洗液中的________可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原
料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是_____________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)菌T能够分泌纤维素酶
(2)为合成微生物细胞结构提供原料(微生物细胞中的含氮物质，如核酸、蛋白质、磷
脂) ①把锅内的水加热煮沸，将其中原有的冷空气彻底排除后，将锅密闭；②为达到良好
的灭菌效果，一般在压力为100 kPa，温度为121℃的条件下，维持15～30 min；③无菌包
不宜过大，不宜过紧，各包裹间要有间隙，使蒸汽能对流易渗透到包裹中央，有利于蒸汽
流通；④灭菌完成后，应使锅内蒸气压力缓慢降低，排气时间不少于10～12 min
(3)制造无氧环境 排出二氧化碳 酸性重铬酸钾
(4)葡萄糖 节约粮食、废物利用、清洁环保、不污染环境、生产成本低、原料来源广
解析：(1)菌T能够分泌纤维素酶，纤维素酶能将纤维素最终分解为葡萄糖，因此在粉
碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解。(2)培养
基的主要成分：水、碳源、氮源、无机盐，其中氮源主要为合成微生物的细胞结构提供原
料(微生物细胞中的含氮物质，如核酸、蛋白质、磷脂)。高压蒸汽灭菌法的注意的事项有
①把锅内的水加热煮沸，将其中原有的冷空气彻底排除后，将锅密闭。如果高压锅内的空
气未排除或未完全排除，则蒸汽不能达到饱和，蒸汽的温度未达到要求的高度，结果导致
灭菌的失败；②为达到良好的灭菌效果，一般在压力为100 kPa，温度为121℃的条件下，
维持15～30 min；③无菌包不宜过大，不宜过紧，各包裹间要有间隙，使蒸汽能对流易渗
透到包裹中央，有利于蒸汽流通；④灭菌完成后，应使锅内蒸气压力缓慢降低，排气时间
不少于10～12 min，否则锅内蒸气压力突然降低，液体突然沸腾，冲走瓶盖，使液体喷出
或使容器破裂。(3)酒精的生产原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，将酵母菌接种到灭菌后的
培养基中进行酒精发酵，酒精发酵需要在无氧的条件下进行，此时拧紧瓶盖的主要目的是
制造无氧环境。酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，在发酵过程中密闭，所以需要
根据发酵进程适时拧松瓶盖放出二氧化碳，酒精可用酸性重铬酸钾溶液来检测，该物质与
酒精反应呈现灰绿色。(4)与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，利用纤维素为原料生产乙醇
具有节约粮食、废物利用、清洁环保、不污染环境、生产成本低、原料来源广等优点。
9．某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌，在此基
础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力，并分析两个菌株的其他生理功能。
实验所用的培养基成分如下。
培养基Ⅰ：KHPO ，MgSO ，NH NO ，石油。
2 4 4 4 3
培养基Ⅱ：KHPO ，MgSO ，石油。
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操作步骤：
①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养，得到A、B菌液；
②液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂，分别制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。
回答下列问题。
(1)实验所用培养基中作为碳源的成分是________。培养基中NH NO 的作用是为菌株
4 3
的生长提供氮源，氮源在菌体内可以参与合成________________________________(答出2
种即可)等生物大分子。
(2)步骤①中，在资源和空间不受限制的阶段，若最初接种N 个A细菌，繁殖n代后细
0
菌的数量是________。
(3)为了比较A、B降解石油的能力，某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验，
结果如表所示(“＋”表示有透明圈，“＋”越多表示透明圈越大，“－”表示无透明圈)，
推测该同学的实验思路是_____________________________________________________。
透明圈大小
菌株
平板Ⅰ 平板Ⅱ
A ＋＋＋ ＋＋
B ＋＋ －
(4)现有一贫氮且被石油污染的土壤，根据上表所示实验结果，治理石油污染应选用的
菌株是________，理由是_______________________________________________________。
答案：(1)石油 蛋白质、核酸 (2)2nN (3)将含等量A、B的菌液分别接种到平板Ⅰ、
0
Ⅱ的甲、乙两孔中，分析A、B菌株在有无NH NO 的条件下对石油的降解能力，透明圈
4 3
越大表明其降解石油的能力越强 (4)A菌株 在平板Ⅱ中，A菌株周围有透明圈，而B菌
株周围没有透明圈
解析：(1)碳源是培养基中提供碳元素的物质，培养基Ⅰ、Ⅱ中含有碳元素的物质只有
石油(组成元素有碳、氢、硫、氮、氧等)。培养基中的氮源可以为微生物提供合成含氮物
质的原料，参与合成蛋白质、核酸等。
(2)资源、空间等条件适宜的情况下，细菌每繁殖一代，种群数量增长一倍，故繁殖n
代后细菌的数量是2nN 。
0
(3)分析题意可知，该同学的实验设计如图所示：
由培养基Ⅰ、Ⅱ的成分可知，平板Ⅰ、Ⅱ的区别是有无NH NO ，分析实验结果可知：
4 3
①无论有无额外氮源，菌株A均可降解石油，且在额外加入氮源的培养基中降解能力更强。
②只有在额外加入氮源的培养基中，菌株B才可以降解石油，且降解能力弱于菌株A。(4)
平板Ⅱ中无充足氮源(与贫氮土壤类似)，表中结果显示，平板Ⅱ中，A菌株周围有透明圈，
而B菌株周围没有透明圈，说明前者可以在无充足氮源的条件下降解石油，而后者无法降
解，故选A菌株。
