（新高考）2021届高三大题优练11 发酵工程及其应用 学生版.docx

例1生物技术在生活中应用非常广泛，与我们的日常生活息息相关。回答下列问题：（1）干白葡萄酒制作前一般将发酵瓶清洗干净，并且要使用_消毒。发酵过程中发现葡萄酒变酸，表面观察到菌膜，造成此现象的微生物是_，该生物新陈代谢类型为_。葡萄汁的发酵是否成功，可用_来检验。（2）腐乳的制作过程中主要利用微生物产生的_，通过发酵，豆腐中营养物质的种类增多，且更容易消化和吸收。影响腐乳的风味和质量的因素是_（至少列举两项）。各地腐乳风味迥异，在原料和菌种相同时，可通过_制作出不同风味的腐乳。（3）泡菜制作中可能会产生亚硝酸盐，在发酵过程中影响亚硝酸盐含量的因素有_。（至少2点）【答案】（1）70%的酒精 醋酸菌 异养需氧型 酸性重铬酸钾溶液 （2）蛋白酶，脂肪酶 盐的用量，酒的用量，发酵温度，发酵时间等 控制发酵的条件 （3）温度、食盐用量、腌制时间等【解析】（1）发酵瓶要使用70%酒精消毒；醋酸菌能将果酒变成醋酸，因此若发酵发程中发现葡萄酒变酸，表面观察到菌膜，造成此现象的微生物是醋酸菌；该生物新陈代谢类型为异养需养型；酒精可用酸性重铬酸钾溶液来检验，溶液的颜色由橙色变成灰绿色；（2）腐乳过程中主要利用微生物产生的蛋白酶，将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸通过发酵，豆腐中营养物质的种类增多，且更容易消化和吸收；影响腐乳的风味和质量的因素是盐的用量，酒的用量，发酵温度，发酵时间等；各地腐乳风味迥异，在原料和菌种相同时，可通过控制发酵的条件制作出不同风味的腐乳；（3）泡菜腌制过程中影响亚硝酸盐含量的因素主要有温度、食盐用量、腌制时间等。例2图甲是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程，图乙是脲酶基因转录的mRNA部分序列。（1）图中选择培养基应以_为唯一氮源；鉴别培养基还需添加_作指示剂，产脲酶细菌在该培养基上生长一段时间后，其菌落周围的指示剂将变成_色。（2）在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为105的土壤样品溶液0.1mL，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。该过程采取的接种方法是_，每克土壤样品中的细菌数量为_×108个；与血细胞计数板计数法相比，此计数方法测得的细菌数较_。（3）现有一菌株的脲酶由于基因突变而失活，突变后基因转录的mRNA在图乙箭头所示位置增加了70个核苷酸，使图乙序列中出现终止密码（终止密码有UAG、UGA和UAA）。突变基因转录的mRNA中，终止密码为_，突变基因表达的蛋白含_个氨基酸。【答案】（1）尿素 酚红 红 （2） 稀释涂布平板法 1.75 少 （3） UGA 115【解析】（1）脲酶能够催化尿素分解为氨，故图中选择培养基应以尿素作为唯一氮源。由于尿素被分解成了氮，氨会使培养基的碱性增强，pH升高，使酚红指示剂变红色。（2）用于计数细菌菌落数接种方法是稀释涂布平板法，统计的菌落数应介于30300之间，故选择细菌菌落数为156、178和191的平板计数，每克土壤样品中的细菌数量为（156+178+191）/3÷0.1×105=1.75×108。由于两个或多个细菌连接在一起时，往往统计的是一个菌落，故用此方法测得的细菌数偏低。（3）密码子由三个相邻的碱基组成，271个碱基和后面2个碱基一起共构成91个密码子，插入的70个核苷酸和后面2个碱基一起共构成24个密码子，后面是UGA，是终止密码，翻译结束，表达的蛋白质含115个氨基酸。1蓝莓富含花青素等营养成分，具有保护视力、软化血管、增强人体免疫力等功能。某同学尝试用蓝莓来制作蓝莓果酒和蓝莓果醋。（1）制酒中利用的微生物是_，取样后可用_观察该微生物。发酵时一般要先通气，通气的目的是_。制酒过程中可在酸性条件下用橙色的重铬酸钾检验酒精的存在，检验后颜色变成_。（2）酿制成功的蓝莓果酒如果暴露在空气中酒味会逐渐消失而出现醋酸味，尤其是气温高的夏天更易如此，分析其原因是_。醋酸菌将乙醇变为醋酸的环境条件是糖源_(填“充足”或“缺少”)。（3）酿制蓝莓果酒时，并不需要对蓝莓进行严格的消毒处理，这是因为在_的发酵液中，绝大多数微生物无法适应这一环境而受抑制。（4）为鉴定蓝莓果醋是否酿制成功，除可以通过观察菌膜、尝、嗅之外，还可以通过检测和比较_作进一步的鉴定。2泡菜是一种独特且具有悠久历史的发酵蔬菜制品，回答下列问题：（1）泡菜发酵原理是_。（2）泡菜制作中，需注意控制食盐用量以及_，否则容易造成_而导致亚硝酸盐增加，影响泡菜品质，所以泡菜制作过程中需要定期测定亚硝酸盐的含量，一般采用_（方法）。（3）在制过程中，从外观上可以看到泡菜瓶中有间性的气泡冲出，坛盖有响声，其原因可能是_。（4）下图为两种发酵方式下的亚硝酸盐含量的对比。由图可知乳酸菌发酵较自然发酵的优点是_，两种发酵方式下的亚硝酸盐含量都是先增加后下降，出现这种变化可能的原因是_。3回答下列与微生物培养相关的问题：（1）对培养基进行灭菌的方法是_。要想检测所倒的平板是否合格，具体操作是_。（2）微生物接种的方法很多，最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，其中稀释涂布平板法的操作过程分两个步骤，即_和涂布平板操作，能在培养基表面形成单个菌落，菌落是指_。（3）在微生物的培养与观察过程中，我们每隔一段时间统计一次菌落数目，选取_时的记录作为结果，这样操作的目的是_。4琼脂是一种多糖类物质，由于很少有微生物能将其降解而成为配制固体培养基常用的凝固剂之一。某实验室在处理一批已进行过微生物培养的废弃固体培养基时发现，培养基上的微生物几乎全部死亡，但在其中一个培养基上存在一个正常生长的细菌菌落，该实验室研究人员对此提出“该种细菌能利用琼脂”的假说。据此回答问题：（1）若要证明该假说的正确性，应该在配制培养基时，选择以_为唯一碳源的固体培养基进行培养，配制好的培养基需通过_法进行灭菌。（2）通过实验证明该假说是正确，并且发现该琼脂分解菌能分泌脱色酶，分解糖蜜发酵废液的黑褐色色素。欲从获得的菌种中分离出分解黑褐色色素能力强的细菌，可在培养基中加入从糖蜜发酵废液中提取到的黑褐色色素，采用的接种方法是_。适宜条件下培养一段时间，发现菌落周围形成圆形凹穴和透明圈，形成的原因是_；应选择凹穴大且周围透明圈大的菌落进行扩大培养。由于该菌种在自然界中极为稀少，欲长期保存该菌种，可以采用_法，具体操作是在3mL的甘油瓶中，装入1mL甘油后灭菌，然后将1mL培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在-20的冷冻箱中保存。（3）实验中需要及时灭菌或消毒，才能保证实验结果的准确性，下列各项可以使用干热灭菌的是_（填标号）A实验者的皮肤 B培养基 C吸管 D金属用具 E玻璃棒 F培养皿5尿素是一种重要的农业氮肥。尿素并不能直接被农作物吸收，只有当土壤中的细菌将尿素分解之后，才能被植物利用。如图是从土壤中筛选分离尿素的细菌的过程，请回答下列问题。（1）土壤中的细菌之所以能将尿素分解，是因为细菌能合成_。因此，图中选择培养基应以_为唯一氮源，尿素会被分解成_，使培养基的碱性增强。鉴别培养基还需添加_作指示剂，分解尿素的细菌在该培养基上生长一段时间后，其菌落周围的指示剂将变成_色。（2）制备实验所需的培养基时，在各成分都溶化后、分装前，要进行的是_和灭菌，对培养基进行灭菌的常用方法是_。（3）为检验培养基及培养皿灭菌是否合格，可采取的措施是_。（4）现将10mL的尿素分解菌悬液进行梯度稀释，分别取0.1mL稀释倍数为105的样液接种到5个培养基上，培养一段时间后，统计菌落数分别为39、41、42、43、45，则1mL悬液中活菌数量为_个。6某研究小组分离提纯葡萄皮上的野生酵母菌时，选取了从自然界中采集到的葡萄，用无菌水将葡萄皮上的微生物冲洗到无菌的三角瓶中进行培养。回答下列问题：（1）配制酵母菌培养液时，需控制培养液的浓度，浓度过高则会导致另需加入一定剂量的青霉素等抗生素，其目的是_，对培养液进行灭菌时，切断高压蒸汽灭菌锅热源后，须待观察到_时，才能打开放气阀以释放锅内余气，最后开启锅盖取出培养液。（2）该研究小组成功分离出某品种的酵母菌后，用等量菌液分别接种于3个盛有等量液体培养基的锥形瓶中，并分别置于转速为150r/min、200r/min、250r/min的摇床上培养，检测结果如图1所示，摇床转速为250r/min的酵母菌种群密度最大的原因是_。（3）图2是采用血细胞计数板直接计数和稀释涂布平板法计数两种方法计数培养液中酵母菌数量时得到的结果，其中采用稀释涂布平板法计数得到的是曲线_，下列判断依据中正确的有_。稀释涂布平板法只计数活的酵母细胞，死细胞无法形成菌落采用血细胞计数板直接计数时，可能会将死细胞与活细胞一起计数采用稀释涂布平板法计数时，两个或多个细胞连在一起长成一个菌落采用稀释涂布平板法计数时，因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目（4）通过如图3所示的方法进行纯化培养时，用移液枪取最终的酵母菌稀释液0.1mL滴在培养基表面，然后将沾有少量酒精的涂布器_后再进行涂布。在恒温培养箱中培养一段时间后，其中某组的4个平板上菌落数分别为69个、52个、44个、26个，则可以推测原酵母菌液中每毫升含菌数为_个。模拟优练1.【答案】（1）酵母菌 (光学)显微镜 酵母菌可在有氧条件下大量繁殖 灰绿色 （2）醋酸菌是好氧细菌，最适生长温度为3035(夏天温度较高，导致醋酸杆菌大量生长产生醋酸) 缺少 （3）缺氧、呈酸性 (醋酸) （4）发酵前后的pH【解析】（1）常用酵母菌制酒，可以借助显微镜观察酵母菌。发酵时一般要先通气，是为了让酵母菌在有氧条件下大量繁殖。在酸性条件下，橙色重铬酸钾遇酒精会由橙色变成灰绿色。（2）醋酸菌是好氧细菌，最适生长温度为3035，故蓝莓果酒如果暴露在空气中酒味会逐渐消失而出现醋酸味。在氧气充足，糖源缺少的情况下，醋酸菌可将乙醇变为醋酸。（3）在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数微生物无法适应这一环境而受抑制，故酿制蓝莓果酒时，并不需要对蓝莓进行严格的消毒处理。（4）果醋发酵过程中，产生的醋酸会引起pH下降，故可以通过可以通过检测和比较发酵前后的pH进一步鉴定蓝莓果醋是否酿制成功。2.【答案】（1）在无氧情况下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸 （2）腌制时间、温度 细菌大量繁殖 比色法 （3）泡菜中除乳酸菌外，还有酵母菌和大肠杆菌等，酵母菌能将糖分分解为乙醇和二氧化碳等 （4）乳酸菌发酵可降低泡菜中的亚硝酸盐含量，提前亚硝酸盐峰值出现的时间，提高了泡菜食用的安全性 与硝酸盐的还原和pH对亚硝酸盐的影响有关（与硝酸还原菌等微生物作用和pH对亚硝酸盐的影响有关）【解析】（1）泡菜发酵的原理是无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。在制作泡菜时所配制的泡菜盐水，要煮沸，杀灭盐水中的微生物，防止杂菌污染。（2）泡菜制作过程中，腌制的时间、温度、盐的用量等都会影响泡菜的品质，否则容易造成细菌大量繁殖。检测亚硝酸盐含量的方法是比色法，在检测泡菜中亚硝酸盐含量的实验中，必须先制备已知浓度的标准显色液，将显色反应后的样品与其进行比对。（3）在发酵初期，泡菜坛内有时会长白膜，与之有关的微生物是产膜酵母菌，且会有气泡从坛沿水槽内的水中间歇性溢出。这些气泡的来源是：泡菜中除乳酸菌外，还有酵母菌和大肠杆菌等，酵母菌能将糖分分解为乙醇和二氧化碳等。（4）由图可知乳酸菌发酵产生的亚硝酸盐含量低于自然发酵，提前亚硝酸盐峰值出现的时间，提高了泡菜食用的安全性，因此乳酸菌发酵生产的泡菜品质优于自然发酵生产的泡菜。泡菜腌制过程中，由于坛内环境中硝酸还原菌等微生物的繁殖，促进硝酸盐还原为亚硝酸盐，初期亚硝酸盐含量增加；但随腌制时间延长，乳酸菌大量繁殖，产生乳酸，环境pH改变，抑制硝酸还原菌等微生物的繁殖，使亚硝酸盐含量逐渐下降。3.【答案】（1）高压蒸汽灭菌法 将未接种（或接种等量无菌水）的平板在适宜条件下培养后，观察是否有菌落形成 （2）系列稀释操作 由一个细胞繁殖而来肉眼可见的子细胞群体 （3）菌落数目稳定 防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目【解析】（1）微生物的接种工具，如接种针、接种环或其他金属用具，常用灼烧灭菌，如玻璃器皿、吸管等常用干热灭菌，培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。要想检测所倒的平板是否合格，具体操作是将未接种（或接种等量无菌水）的平板在适宜条件下培养后，观察是否有菌落形成，如果没有菌落的形成，则配制的培养基合格。（2）稀释涂布平板法的操作过程分两个步骤，即系列稀释操作和涂布平板操作，能将菌液中聚集在一起的微生物稀释成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落。菌落是指由一个细胞繁殖而来肉眼可见的子细胞群体。（3）在微生物的培养与观察过程中，我们每隔一段时间统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样操作的目的是防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。4.【答案】（1）琼脂 高压蒸汽灭菌 （2）稀释涂布平板法（或平板划线法） 琼脂分解菌分解琼脂出现凹穴，分解黑褐色色素形成透明圈 甘油管藏 （3）CDEF【解析】（1）欲证明该种细菌可以利用琼脂，利用筛选微生物的原理，应该选择以琼脂为唯一碳源的固体培养基进行培养，如果该种细菌能在此培养基上生长，则结论是正确的，否则就是错误的。（2）该琼脂分解菌能分泌脱色酶，分解黑褐色色素，可在培养基中加入从糖蜜发酵废液中提取的黑褐色色素，采用稀释涂布平板法或平板划线接种菌种，由于琼脂分解菌分解琼脂所以在培养基上形成凹穴，能分解黑褐色色素所以周围形成透明圈。凹穴大，说明利用琼脂的能力强，透明圈大，说明分解色素的能力强。对于需要长期保存的菌种，应用甘油管藏法长期保存。（3）实验中可以使用干热灭菌的有吸管、金属用具、玻璃棒、培养皿等，实验者的皮肤采用化学试剂消毒的方法，培养基采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。5.【答案】（1）脲酶 尿素 氨 酚红 红 （2）调pH 高压蒸汽灭菌 （3）单独设置一个灭菌后不接种菌液的培养皿（含培养基）进行培养 （4）4.2×107【解析】（1）土壤中存在能分解尿素的细菌，这些细菌之所以能将尿素分解，是因为能合成脲酶。要从土壤中筛选能分解尿素的细菌，应该用以尿素为唯一氮源的选择培养基。细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强，因此鉴别培养基还需添加酚红作指示剂，在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂培养细菌，若指示剂变红，可确定该种细菌能够产生脲酶，并分解尿素。（2）制备实验所需的培养基时，在各成分都溶化后和分装前，要进行的是调整pH和灭菌，对培养基进行灭菌的常用方法是高压蒸汽灭菌。（3）为检验培养基及培养皿灭菌是否合格，可以将灭菌后的空白平板进行培养。（4）梯度稀释10倍，即取1mL接种到9mL的培养液中，由题干可知5个培养基上菌落的平均数为（39+41+42+43+45）÷5=42个，则1mL悬液中活菌数量为42×105×10=4.2×107个，该计数方法为稀释涂布平板法。6.【答案】（1）抑制细菌的生长 压力表指针降至“0”点 （2）摇床转速越高，提供的氧气越充足，酵母菌代谢旺盛，增殖快 （3）乙 和 （4）灼烧冷却 5.5×107【解析】（1）分离野生酵母菌时需要加入青霉素等抗生素的原因是酵母菌对青霉素不敏感，而细菌、放线菌对抗生素敏感，所以培养基中加入青霉素可以抑制细菌的生长。切断高压蒸汽灭菌锅热源后，须待观察到压力表指针降至“0”点，才能打开放气阀以释放锅内余气。（2）根据题意可知，摇床转速越高，提供的氧气越充足，从图中可看出摇床转速越高，酵母菌代谢旺盛，增殖快，因此繁殖的速度和总量越高，种群密度最大。（3）根据图2可知，由于稀释涂布平板法只计数活的酵母菌，血细胞计数板直接计数会将死细胞一起计数，稀释涂布平板法获得的菌落数目比血细胞计数法计数时微生物数目少，因此采用稀释涂布平板法计数的是曲线乙。因此判断依据有和。（4）在培养基上进行涂布时，要将涂布器灼烧冷却后才能进行操作；根据图解可知菌液被稀释了105倍（M），同时选择菌落数目在30-300的进行计数，所以每毫升含菌数为个。