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必备整合1 发酵工程 1．传统发酵技术及发酵工程 (1)传统食品的制作技术 [提醒] ①果酒、果醋、泡菜制作过程中发酵液pH 均呈下降趋势，但原因不同。 ②传统发酵过程中一般不需要严格灭菌，目标菌种的快速建立以及发酵形成的环境条件会抑 制杂菌的生长繁殖。 ③传统发酵一般为混合菌种发酵，品质不一，现代工业发酵一般为单一菌种发酵，品质较高。 (2)制作果酒、果醋的装置图解读 Ⅰ.充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。 Ⅱ.排气口：排出酒精发酵时产生的CO2。 Ⅲ.出料口：用于取样。 [深度思考] ①使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充 气泵，输入氧气。 ②与排气口相连的长而弯曲的胶管作用是防止空气中微生物的污染。 (3)发酵工程的基本环节 2．微生物培养、分离与计数 (1)无菌技术常用方法 (2)两种纯化微生物方法的比较 [深度思考] ①为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物实验如何设置空白对照？ 提示：随机取若干灭菌后的空白平板培养基在适宜条件下培养一段时间，观察培养基上是否 有菌落生成。 ②采用固体平板培养时为什么要倒置？ 提示：既可以防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染，又可以避免培养基中的水分过快地挥 发。 (3)酵母菌的纯培养及微生物分离与计数的两个实例 [提醒] 关注两种对照组与一种重复组 ①将一未接种的选择培养基与接种的选择培养基一起培养——用于确认培养基灭菌是否彻 底(制备是否合格)。 ②将一接种的普通培养基与接种的选择培养基一起培养——用于确认选择培养基是否起 “筛选”作用。 ③进行微生物计数时，每一稀释度下至少涂布三个平板，即设置重复组，是为了求平均值， 提高计数准确度。 1．(不定项)(2025·山东，20)酿造某大曲白酒的过程中，微生物的主要来源有大曲和窖泥。 大曲主要提供白酒酿造过程中糖化所需的微生物，制曲过程需经堆积培养，培养时温度可达 60 ℃左右；将大曲和酿酒原料混合，初步发酵后放入窖池；窖池发酵是白酒酿造过程中微 生物发酵的最后阶段。下列说法正确的是( ) A．堆积培养过程中的高温有利于筛选酿酒酵母 B．大曲中存在能分泌淀粉酶的微生物 C．窖池发酵过程中，酵母菌以无氧呼吸为主 D．窖池密封不严使酒变酸是因为乳酸含量增加 答案 BC 解析 堆积培养是为了制曲，而大曲主要提供白酒酿造过程中糖化所需的微生物，推测培养 时温度达60 ℃左右有利于筛选糖化所需的微生物，而非筛选酿酒酵母(酵母菌最适宜生长 繁殖的温度范围是18～30 ℃)，A 错误；大曲主要提供白酒酿造过程中糖化所需的微生物， 糖化是将淀粉水解形成糖浆的过程，故大曲中应存在能分泌淀粉酶的微生物，B 正确；窖池 发酵是白酒酿造过程中微生物发酵的最后阶段，此时酵母菌主要进行无氧呼吸产生酒精，C 正确；窖池密封不严使酒变酸是因为乙醇被氧化为醋酸，D 错误。 [命题延伸] 判断与填充 (1)果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，发酵前都需要对原料进行灭菌，发酵结束后 都必须进行消毒以延长保存期(2023·山东，20CD)( × ) 提示：家庭制作果酒时需要用到水果表面的酵母菌，所以不能对原料灭菌；家庭制作果酒发 酵结束后不需要消毒处理。 (2)制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料(2022·江 苏，16B)( √ ) (3)葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋(2022· 江苏，16C)( × ) 提示：醋酸菌为好氧细菌，且果醋发酵温度高于果酒发酵，因此制作好葡萄酒后，除通入无 菌空气外，还需要适当提高发酵装置的温度。 (4)制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中(2024·江苏，14A)( × ) 提示：制作泡菜是利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，所以菜料需要完全淹没在煮沸冷却后的盐 水中。 (5)青霉素具有杀菌作用，因此青霉素的工业化生产过程中发酵罐不需严格灭菌(2022·山东， 14D)( × ) 提示：由于杂菌能分泌青霉素酶，从而分解青霉素，为防止杂菌生长，故发酵罐需要严格灭 菌。 (6)(2023·全国乙，37 节选)在发酵瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)过程中将酵母 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 是制造无氧环境。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是排出二氧化碳。发 酵液中的乙醇可用酸性的重铬酸钾溶液检测。 (7)(2022·湖南，21 节选)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a 是酵母菌，工艺b 是消毒(填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b 的目的是杀死黄酒中大多数微生物，延长保存 期。 2．(2025·湖南，5)采集果园土壤进行微生物分离或计数。下列叙述正确的是( ) A．稀释涂布平板法和平板划线法都能用于尿素分解菌的分离和计数 B．完成平板划线后，培养时需增加一个未接种的平板作为对照 C．土壤中分离得到的醋酸菌能在无氧条件下将葡萄糖分解成乙酸 D．用于筛选尿素分解菌的培养基含有蛋白胨、尿素和无机盐等营养物质 答案 B 解析 平板划线法只能用于微生物的分离，不能用于计数，A 错误；为了检测培养基是否彻 底灭菌，完成平板划线后，培养时需增加一个未接种的平板作为对照，B 正确；醋酸菌是好 氧细菌，在有氧条件下才能将葡萄糖分解成乙酸，C 错误；筛选尿素分解菌的培养基应以尿 素为唯一氮源，培养基中不能含有蛋白胨，D 错误。 3．(2025·山东，15)深海淤泥中含有某种能降解纤维素的细菌。探究不同压强下，该细菌在 以纤维素或淀粉为唯一碳源的培养基上的生长情况。其他条件相同且适宜，实验处理及结果 如表所示。下列说法正确的是( ) A．可用平板划线法对该菌计数 B．制备培养基的过程中，应先倒平板再进行高压蒸汽灭菌 C．由②④组可知，在以纤维素为唯一碳源的培养基上，该菌可在常压下生长 D．由③④组可知，高压下该菌不能在以淀粉为唯一碳源的培养基上生长 答案 D 解析 平板划线法是用来分离和纯化微生物，获得单个菌落的技术，其主要目的是分离而不 是计数。用于活菌计数的方法通常是稀释涂布平板法，A 错误。制备培养基时，应先进行高 压蒸汽灭菌，再倒平板，B 错误。②组为常压 ＋ 纤维素，结果无菌落，而④组为高压 ＋ 纤维素，结果有菌落。 说明在以纤维素为唯一碳源的条件下，该菌不能在常压下生长，能 在高压下生长，C 错误。③④组形成对照，变量是碳源。实验结果表明，在高压条件下，该 细菌可以利用纤维素生长，但不能利用淀粉生长，D 正确。 [命题延伸] 判断与填充 (1)平板接种常用在微生物培养中，不含氮源的平板不能用于微生物培养，平板涂布时涂布 器使用前必须进行消毒(2023·山东，15AB)( × ) 提示：不含有氮源的平板可用来培养能利用空气中氮气的微生物；平板涂布时涂布器使用前 必须进行灭菌处理，以防止外来杂菌的污染。 (2)将培养基分装于培养皿中后灭菌，可降低培养基污染的概率(2021·江苏，18A)( × ) 提示：培养基应先灭菌再分装于培养皿中。 (3)涂布用的菌液的菌浓度应控制在30～300 个/mL(2021·江苏，18B)( × ) 提示：为了保证结果准确，一般选择菌落数为30～300 的平板进行计数，而非涂布用的菌浓 度控制在30～300 个/mL。 (4)涂布分离法和划线分离法均能得到单菌落，都可用于细胞计数(2021·浙江6 月选考，17C) ( × ) 提示：划线分离法不能用于细胞计数。 (5)在分离产脲酶菌的实验中可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌株(2022·江苏， 3D)( × ) 提示：在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，氨会使培养基的 pH 升高，酚红指示剂将变红，因此在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，能对 分离的菌种做进一步鉴定。 (6)(2023·全国乙，37 节选)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，氮源的主要作用是用于合成微生物细胞中的含氮化合 物，如核酸、蛋白质等(答出1 点即可)。 (7)(2022·浙江6 月选考，29 节选)为快速分离产淀粉酶的枯草杆菌，可将土样用无菌水制成 悬液，再将含有悬液的三角瓶置于80 ℃的水浴中保温一段时间，其目的是杀死不耐热微生 物。 (8)(2022·河北，23 节选)枯草芽孢杆菌为好氧微生物，液体培养时应采用摇床振荡(填“静 置”或“摇床振荡”)培养。培养过程中抽样检测活菌数量时，应采用稀释涂布平板法(填 “稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”)，其原因是用稀释涂布平板法在培养基上看 到的每一个菌落一般都来自一个活细胞，而显微镜直接计数法会将死亡的枯草芽孢杆菌也计 算在内。 4．(2025·陕晋宁青，3)我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉通过深层通气液体发 酵技术生产柠檬酸，流程如图。下列叙述错误的是( ) A．淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源 B．扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种 C．培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同 D．通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累 答案 C 解析 淀粉水解形成的糖类可以作为黑曲霉生存所需的碳源，氧化分解可以为黑曲霉提供能 源，A 正确；通过液体培养基的扩大培养，可以为后续的发酵罐内发酵提供足量的黑曲霉菌 种，B 正确；空气一般用过滤除菌的方式，培养基一般用高压蒸汽灭菌的方式，发酵罐可以 用高温灭菌的方式等，因此它们的灭菌方法不相同，C 错误；已知利用黑曲霉通过深层通气 液体发酵技术生产柠檬酸，则通气、搅拌有利于溶解氧增加和发酵产物柠檬酸的积累，D 正 确。 1．(2025·青岛二模)小曲白酒清香纯正，以大米、大麦、小麦等为原料，以小曲为发酵剂酿 造而成，小曲中含多种微生物，传统酿造工艺流程如图所示。下列叙述错误的是( ) A．泡粮的目的是让谷物吸水膨胀，打破休眠状态，唤醒胚芽中的酶系统 B．糖化的目的主要是利用微生物将淀粉水解 C．蒸粮可以使淀粉糊化并且杀菌防腐，为了有良好的发酵效果，发酵温度应控制在28 ℃ 左右 D．制酒后若要继续制醋，则可以利用白酒继续进行发酵，将密封的发酵罐打开即可 答案 D 解析 泡粮是酿造白酒的第一步，其目的是让谷物充分吸水膨胀，打破休眠状态，同时唤醒 胚芽中的酶系统，为后续的糖化等过程做准备，A 正确。糖化过程中，利用小曲中含有的多 种微生物，将谷物中的淀粉水解为可发酵性糖，为发酵提供底物，B 正确。蒸粮一方面可以 使淀粉糊化，使其更易于被微生物利用；另一方面能够杀菌防腐，减少杂菌对发酵的影响。 而酒精发酵时，适宜的温度一般控制在18～30 ℃，在这个温度范围内，酵母菌等微生物的 活性较高，发酵效果较好，所以发酵温度控制在28 ℃左右是合理的，C 正确。制酒过程主 要是酵母菌在无氧条件下将糖转化为酒精，而制醋过程需要醋酸菌在有氧条件下将酒精转化 为醋酸，若要利用白酒继续制醋，不仅需要打开密封的发酵罐提供氧气，还需要接种醋酸菌、 提高发酵温度等条件，仅打开发酵罐是不能实现的，D 错误。 2．(2025·湖南长郡中学模拟)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。研究人员按照如图所示流程，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。下列叙述错误的是( ) A．甲、乙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．培养基中X 的作用是作为唯一的碳源和氮源 C．步骤⑤的筛选过程中，根据对照原则各培养瓶中X 溶液的浓度不同 D．步骤⑤的筛选过程中，若X 浓度过高，某菌株对X 的降解量可能下降 答案 C 解析 甲、乙培养基均只含有机物X，属于选择培养基，乙培养基组分中除了X 外，还加 入了Y 物质琼脂，制备固体培养基，从而分离出所需的菌种，A 正确；若要筛选出高效降 解X 的细菌菌株，需要甲、乙培养基中的X 是唯一提供碳源和氮源的有机物，不能利用物 质X 的微生物不能在该培养基上生长，从而筛选出高效降解X 的细菌菌株，B 正确；步骤 ⑤中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，需要保持相同，C 错误；步骤⑤的筛选过程中，若培养基中的X 浓度 过高，可能会导致菌体失水影响菌体的正常生长，因此某菌株对X 的降解量可能下降，D 正确。 3．(2025·青岛三模)自生固氮菌是土壤中能独立固氮的微生物。科研人员进行了土壤中自生 固氮菌的分离和固氮能力测定的研究，实验流程如图。下列叙述正确的是( ) A．为排除其他微生物的作用，①的土壤应置于60 ℃恒温箱中处理1 h B．进行④培养时，应待涂布器冷却后蘸取菌液涂布在平板上 C．若④平板上的菌落平均数为46 个，则土壤中的固氮菌为4.6×106个/克 D．扩大培养和固氮能力鉴定培养所需的培养基成分相同 答案 C 解析 自生固氮菌通常为中温微生物(25～30 ℃)，60 ℃处理可能杀死部分目标菌，为排除 其他微生物的作用，预处理方法应为选择性培养或梯度稀释，而非高温处理，A 错误；该纯 化培养的方法是稀释涂布平板法，应该用微量移液器从盛有菌液的试管中取0.1 mL 菌液， 再用涂布器涂布，B 错误；据图可知，④平板上共稀释了104倍，若④平板上的菌落平均数 为46 个，则土壤中的固氮菌为46/0.1×104＝4.6×106(个/克)，C 正确；扩大培养和固氮能力 鉴定培养基成分不同，固氮能力鉴定培养基无额外氮源，D 错误。 4．(2025·常德二模)我国每年产生的农业秸秆数量巨大，秸秆直接焚烧会造成大气污染、土 壤损伤，绿色处理秸秆能有效减少农业废弃物，促进可持续发展。如图为发酵工程中利用水 稻、玉米等农业秸秆生产柠檬酸的简要流程图。下列叙述正确的是( ) A．生产柠檬酸的黑曲霉是异养厌氧型，其优良菌种只能从自然界中筛选出来 B．发酵罐内发酵是工厂化生产柠檬酸的中心环节，还可利用黑曲霉发酵过程生产酱油 C．发酵结束后，对罐内发酵液可采取适当的过滤、沉淀措施获得柠檬酸 D．黑曲霉还可以在工业生产中用来生产淀粉酶这种利用价值更高的单细胞蛋白 答案 B 解析 由图中“振荡培养”可知，黑曲霉是好氧菌，优良菌种不仅可以从自然界中筛选，还 可以通过诱变育种、基因工程等现代生物技术进行培育，A 错误；发酵罐内发酵是柠檬酸生 产的核心环节，且黑曲霉发酵过程可用于酱油生产，B 正确；发酵结束后，发酵液中除了柠 檬酸外还含有黑曲霉菌体及其他杂质，仅采取过滤、沉淀措施无法获得纯净的柠檬酸，还需 要进行进一步的分离和提纯等操作，C 错误；单细胞蛋白指的是微生物菌体，不是淀粉酶， D 错误。
