2023届高考生物二轮复习发酵工程作业含答案

微专题限时集训(十四)　发酵工程

(建议用时：25分钟)

一、选择题

1．(2022·山东烟台一模)下列关于果酒、果醋制作过程的叙述，正确的是(　　)

A．家庭制作果酒、果醋通常不是纯种发酵，无需对材料和用具消毒

B．果酒制作过程中为防止杂菌污染，只能拧松发酵瓶盖而不能打开瓶盖

C．果酒制成后只需要将装置移至温度略高的环境中就能酿成果醋

D．变酸的果酒液面上的菌膜是乳酸菌大量繁殖形成的

B　[家庭制作果酒、果醋通常不是纯种发酵，但材料和用具要进行消毒，以免造成污染或影响风味，A错误；果酒制作过程会产生二氧化碳，在排气的过程中为防止杂菌污染，只能拧松发酵瓶盖而不能打开瓶盖，B正确；制作果醋利用的是醋酸菌，醋酸菌是好氧细菌，果酒制成后需要将装置移至温度略高且持续通入无菌空气的环境中，可制作果醋，C错误；变酸的果酒液面上的菌膜是醋酸菌大量繁殖形成的，D错误。]

2．(2022·辽宁沈阳二模)泡菜，古称葅，是指为了利于长时间存放而经过发酵的蔬菜。我国最早的诗集《诗经》中有“中田有庐，疆场有瓜，是剥是菹，献之皇祖”的诗句。庐和瓜是蔬菜，“剥”和“菹”是腌制加工的意思。泡菜历史悠久，流传广泛，几乎家家会做，人人吃，在筵席上也要上几碟泡菜。下列有关泡菜制作的描述，错误的是(　　)

A．泡菜坛盖边注水并在发酵的过程中不断补充，可以提供无氧发酵环境

B．发酵过程中加入一些已经腌制过的泡菜汁可以缩短发酵时间

C．应用细菌计数板对泡菜汁中乳酸菌进行计数，应该先盖盖玻片再滴加样液

D．制作泡菜时，可将盐水煮沸，既能灭菌避免杂菌污染又能去除盐水中的氧气

D　[泡菜坛盖边注水并在发酵的过程中不断补充，可以形成无氧环境，A正确；腌制过的泡菜汁中含有大量的乳酸菌，可以增加乳酸菌的数量，缩短发酵时间，B正确；细菌计数板的使用原则是先盖盖玻片再滴加样液，C正确；煮沸属于消毒方法，不能灭菌，D错误。]

3．(2022·山东等级考)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是(　　)

A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖

B．可用深层通气液体发酵技术提高产量

C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中

D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌

D　[青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖；乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，A正确。青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确。选育出的高产青霉菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确。为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。]

4．(不定项)(2022·江苏无锡期末)E­Test法是一种用于确定抗菌药物最小抑菌浓度(MIC)的定量检测方法。其原理为将载有抗生素连续梯度浓度的塑料条(E­Test条)置于已接种待测菌液的琼脂平板上，从抑菌圈与 E­Test条交界处可读出MIC值。下图是六种抗生素(①～⑥)对某细菌抑菌情况的测定结果，每个E­Test条上抗生素浓度范围均为0.016～256 μg/mL。下列相关叙述正确的是(　　)

A．检测时，将待测菌液采用稀释涂布平板法接种于琼脂平板培养基上

B．该菌株对不同抗生素的敏感性大小为②>③>⑥>⑤>④>①

C．部分抑菌圈内出现零散细小的菌落，可能是菌株存在抗药性突变

D．该菌株对抗生素④的MIC值应取1.0 μg/mL和256 μg/mL的中间数值

AC　[检测时，将待测菌液采用稀释涂布平板法接种于琼脂平板培养基上，能够保证平板上各个区域的菌落数基本相当，A正确；该菌株对不同抗生素的敏感性不同，抑菌圈越大，说明该菌株对此种抗生素的敏感性越大，故其敏感性大小为①>④>⑤>⑥>③>②，B错误；部分抑菌圈内出现零散细小的菌落，说明这些菌落对该抗生素具有抗性，可能是菌株存在抗药性突变，C正确；从结果可以看出，抗生素浓度在1.0 μg/mL时，几乎看不到抑菌圈，但抗生素浓度在256 μg/mL时，可以看到明显的抑菌圈，MIC值是指抗菌药物最小抑菌浓度，故该菌株对抗生素④的MIC值应取接近于1.0 μg/mL的数值，D错误。]

二、非选择题

5．(2021·广东选择性考试)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图所示。

开放式发酵系统

请回答下列问题：

(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为________，并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配制的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用________________的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有________________________等。(答出两种方法即可)

(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是________________________________

____________________________________________________________________

______________________________________________________(答出两点即可)。

(3)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中________可能是高密度培养的限制因素。

(4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA，说明其能分泌________________________________________________________

__________________________________________________________________。

[解析]　(1)根据题意分析，该实验的目的是提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，结合微生物的代谢需求，其液体培养基应该以蔗糖作为唯一碳源。并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配制的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用血细胞计数板计数的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。 此外，选育优良菌株的方法还有诱变育种、基因工程育种等。

(2)菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，因此当培养基盐浓度为60 g/L，pH为10时，菌株H可正常持续发酵60 d以上，而盐浓度为60 g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制，故该系统不需要灭菌。

(3)分析题意，扩大培养时，营养物浓度、温度、pH等适宜条件下，而发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中氧气不足，使菌种进行无氧呼吸产生乙醇，即氧气(O2或溶解氧)是限制高密度培养的重要因素。

(4)根据酶的专一性可知，菌株H之所以能通过分解主要含蛋白质、淀粉、油脂等的餐厨垃圾来生产PHA，说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。

[答案]　(1)唯一碳源　血细胞计数板计数　诱变育种、基因工程育种　(2)盐浓度为60 g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制　(3)氧气(O2或溶解氧)　(4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等

6．(2022·陕西西安模拟)如图为某工厂生产葡萄酒和葡萄醋的基本工艺流程，请回答：

(1)在图示“葡萄→葡萄汁”的过程中辅以纤维素酶、果胶酶处理可提高红葡萄酒的色泽度，原因是_________________________________________________

___________________________________________________________________。

(2)图示甲罐的液面位置表示加入葡萄汁的量，这种做法的目的是既__________________________，又可以防止________________________。

(3)将甲罐发酵液的样液稀释适当倍数后，取0.1 mL涂布到若干个平板(每个稀释度至少涂布三个平板)，对菌落数在________的平板进行计数，则可根据公式推测甲罐发酵液中酵母菌的活菌数。

(4)在乙罐内利用醋酸菌和葡萄酒进行葡萄醋发酵，所获得的葡萄醋中为什么没有酒精？___________________________________________________________

___________________________________________________________________。

写出与此相应的化学反应方程式____________________________________

_______________________________________________________________。

(5)在制备加入乙罐的醋酸菌液过程中有可能混入乳酸菌。请用稀释涂布平板法设计实验，检测是否混入了乳酸菌(注：乳酸菌和醋酸菌的菌落形态相似)。

①实验思路：___________________________________________________

______________________________________________________________。

②预期结果：__________________________________________________

______________________________________________________________。

[解析]　(1)纤维素酶、果胶酶可分解细胞壁，有利于榨汁处理过程中色素释放，可提高红葡萄酒的色泽度。

(2)图示甲罐的液面位置表示加入葡萄汁的量，要留有1/3的空间，这种做法的目的是初期为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，同时防止后期发酵旺盛时汁液溢出。

(3)稀释涂布平板法计数活菌数量时，为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。

(4)在乙罐内利用醋酸菌和葡萄酒进行葡萄醋发酵，因为醋酸菌将葡萄酒中的乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸，故所获得的葡萄醋中没有酒精；此反应的化学反应方程式为C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量。

(5)由于醋酸菌是好氧细菌，而乳酸菌是厌氧细菌，为检测是否混入了乳酸菌，可将平板置于无氧环境下培养。

①实验思路：用稀释涂布平板法制备该醋酸菌液的若干平板，将平板置于无氧环境下继续培养，观察平板上菌落情况。

②预期结果：若平板上有菌落形成，则说明混入乳酸菌；若没有菌落形成，则说明没有乳酸菌混入。

[答案]　(1)纤维素酶、果胶酶可分解细胞壁，有利于榨汁处理过程中色素释放　(2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气　发酵旺盛时汁液溢出　(3)30～300　(4)醋酸菌将葡萄酒中的乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸　C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量　(5)用稀释涂布平板法制备该醋酸菌液的若干平板，将平板置于无氧环境下继续培养，观察平板上菌落情况　若平板上有菌落形成，则说明混入乳酸菌；若没有菌落形成，则说明没有乳酸菌混入