专题十九 发酵工程-2024五年高考题分类训练（生物）

这是一份专题十九 发酵工程-2024五年高考题分类训练（生物），共24页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1. [2023浙江1月选考，2分]某同学想从泡菜汁中筛选耐高盐乳酸菌，进行了如下实验：取泡菜汁样品，划线接种于一定NaCl 浓度梯度的培养基，经培养得到了单菌落。下列叙述正确的是( C )
A. 培养基pH 需偏碱性B. 泡菜汁需多次稀释后才能划线接种
C. 需在无氧条件下培养D. 分离得到的微生物均为乳酸菌
[解析]培养乳酸菌的培养基应偏酸性，A 项错误；划线接种时，泡菜汁不需要进行多次稀释，B 项错误；乳酸菌是厌氧菌，需在无氧条件下培养，C 项正确；泡菜汁中还有其他微生物，因此分离得到的微生物不是只有乳酸菌，D 项错误。
2. [2022江苏，2分]下列是某同学分离高产脲酶菌的实验设计，不合理的是( D )
A. 选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株
B. 在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源
C. 适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落
D. 可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌
[解析]农田或公园土壤中含有较多的可产脲酶的微生物，A 正确；为了筛选可分解尿素的细菌，配制的培养基应以尿素为唯一氮源，B 正确；当样品的稀释度足够高时，培养基表面可形成单菌落，C 正确；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，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，D 错误。
3. [2022辽宁，2分]为避免航天器在执行载人航天任务时出现微生物污染风险，需要对航天器及洁净的组装车间进行环境微生物检测。下列叙述错误的是( C )
A. 航天器上存在适应营养物质匮乏等环境的极端微生物
B. 细菌形成菌膜黏附于航天器设备表面产生生物腐蚀
C. 在组装车间地面和设备表面采集环境微生物样品
D. 采用平板划线法等分离培养微生物，观察菌落特征
[解析]不同微生物对营养物质的需求不同，航天器上可能存在适应营养物质匮乏等环境的极端微生物，A 正确。由于微生物无处不在，故只在组装车间地面和设备表面采集环境微生物样品远远不够，还应在航天器内部、空气等处取样，进行微生物检测，C 错误。
4. [2021天津，4分]下列操作能达到灭菌目的的是( C )
A. 用免洗酒精凝胶擦手B. 制作泡菜前用开水烫洗容器
C. 在火焰上灼烧接种环D. 防疫期间用石炭酸喷洒教室
[解析]用免洗酒精凝胶擦手、制作泡菜前用开水烫洗容器、防疫期间用石炭酸喷洒教室，这三种操作都属于消毒，A 、B 、D 项不符合题意；在火焰上灼烧接种环属于灭菌，C 项符合题意。
【误区警示】
列表辨析消毒和灭菌
5. [2021北京，2分]人体皮肤表面存在着多种微生物，某同学拟从中分离出葡萄球菌。下述操作不正确的是( C )
A. 对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌
B. 使用无菌棉拭子从皮肤表面取样
C. 用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布
D. 观察菌落的形态和颜色等进行初步判断
[解析]通常采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，A 项正确；从皮肤表面分离出葡萄球菌，可用无菌棉拭子从皮肤表面取样，B 项正确；不能直接用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布，C 项错误；一般情况下，不同微生物形成的菌落的形态和颜色等特征不同，可根据菌落的特征对细菌的种类进行初步判断，D 项正确。
二、非选择题
6. [2022全国甲理综，15分]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：K2HPO4 ，MgSO4 ，NH4NO3 ，石油。
培养基Ⅱ：K2HPO4 ，MgSO4 ，石油。
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石油。培养基中NH4NO3 的作用是为菌株的生长提供氮源，氮源在菌体内可以参与合成核酸和蛋白质（合理即可）（答出2种即可）等生物大分子。
[解析]石油中含有含碳有机物，可以作为碳源。菌体内的含氮生物大分子有核酸和蛋白质等。
（2） 步骤①中，在资源和空间不受限制的阶段，若最初接种N0 个A细菌，繁殖n 代后细菌的数量是N0⋅2n （3分）。
[解析]在资源和空间不受限制的阶段，细菌数量呈“J ”形增长。细菌一般以二分裂方式进行增殖，则λ=2 。若最初接种N0 个A 细菌，繁殖n 代后A 细菌的数量是N0⋅2n 。
（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平板Ⅰ以石油为唯一碳源，在平板Ⅰ的甲、乙两孔中分别滴加等量的A 、B 菌液，通过比较透明圈的大小可比较菌株A 、B 分解石油的能力；平板Ⅱ缺少NH4NO3 ，在平板Ⅱ的甲、乙两孔中分别滴加等量的A 、B 菌液，可探究缺NH4NO3 条件下菌株A 、B 对石油的分解能力（合理即可,3分）。
[解析]由题表可知，A 菌株形成的透明圈比B 菌株的大，故A 菌株降解石油的能力比B 菌株强，且A 菌株可以在培养基中不添加NH4NO3 的情况下生长繁殖，产生透明圈；B 菌株不能在培养基中不添加NH4NO3 的情况下生长繁殖，不能产生透明圈，可据此推测实验思路。
（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A ，理由是菌株A 在无NH4NO3 的培养基上可以生长繁殖，而菌株B 在无NH4NO3 的培养基上不能生长繁殖，且菌株A 分解石油的能力较强（合理即可,3分）。
[解析]据题表信息可知，菌株A 在无NH4NO3 的培养基上可以生长繁殖且产生透明圈，而菌株B 在无NH4NO3 的培养基上不能生长繁殖，因此对于贫氮且被石油污染的土壤来说，治理石油污染应该选用菌株A 。
7. [2020全国Ⅰ理综，15分]某种物质S （一种含有C、H 、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S 。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S 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S ，乙的组分为无机盐、水、S 和Y 。
回答下列问题：
（1） 实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用高压蒸汽灭菌的方法进行灭菌。乙培养基中的Y 物质是琼脂。甲、乙培养基均属于选择培养基。
[解析]实验过程中，对盛有水或培养基的摇瓶进行灭菌时，常采用高压蒸汽灭菌法。据题图分析可知，乙培养基为固体培养基，与甲培养基相比，乙培养基特有的组分Y 物质应是凝固剂琼脂。甲、乙培养基均只允许能利用物质S 作为氮源和碳源的微生物生长，因此均为选择培养基。
（2） 实验中初步估测摇瓶M 中细菌细胞数为2×107 个/mL ，若要在每个平板上涂布100μL 稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M 中的菌液稀释104 倍。
[解析]据题意，假设至少将摇瓶M 中的菌液稀释x 倍，才能保证稀释后的100μL 菌液中细菌细胞数不超过200个，初步估测摇瓶M 中细菌细胞数为2×107 个/mL ，则200÷100×103×x=2×107 ，得x=104 ，因此至少应将摇瓶M 中的菌液稀释104 倍。
（3） 在步骤⑤的筛选过程中，发现当培养基中的S 超过某一浓度时，某菌株对S 的降解量反而下降，其原因可能是S 的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长（答出1点即可）。
[解析]在筛选过程中，若培养基中S 浓度过高，可能会导致细胞失水，进而抑制菌株的生长。
（4） 若要测定淤泥中能降解S 的细菌细胞数，请写出主要实验步骤：取淤泥加入无菌水中，涂布（或稀释涂布）到乙培养基上，培养后计数（3分）。
[解析]将含有能降解S 的细菌的淤泥加入无菌水中，进行适当稀释后，利用稀释涂布平板法，取适量的菌液涂布到乙培养基上，在适宜条件下进行培养，一段时间后，统计菌落数，即可估算出淤泥中能降解S 的细菌细胞数。
（5） 上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即水、碳源、氮源和无机盐。
[解析]本实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供的营养物质是水、碳源、氮源和无机盐。
8. [2019全国Ⅰ理综，15分]已知一种有机物X （仅含有C、H 两种元素）不易降解，会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X 的细菌（目标菌）。
Ⅰ号培养基：在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X5g/L 。
Ⅱ号培养基：氯化钠5g/L ,硝酸铵3g/L ,其他无机盐（适量），X15g/L 。
Ⅲ号培养基：氯化钠5g/L ,硝酸铵3g/L ,其他无机盐（适量），X45g/L 。
回答下列问题。
（1） 在Ⅰ号培养基中，为微生物提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是X 。
[解析]牛肉膏蛋白胨培养基中，牛肉膏、蛋白胨为微生物提供了氮源，而Ⅱ号、Ⅲ号培养基中除X 外的其他物质均不含碳，所以能为微生物提供碳源的有机物是X 。
（2） 若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X 的细菌比例会下降，其原因是不能降解X 的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X 的细菌能够增殖（3分）。
[解析]因为Ⅱ号培养基中碳源只有X ，相当于是选择培养基，只有能降解X 的细菌才能增殖，而不能降解X 的细菌因缺乏碳源不能增殖。
（3） Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数，接种时，应采用的方法是稀释涂布平板法。
[解析]要对菌落进行计数，应采用稀释涂布平板法进行接种。
（4） 假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X 的细菌，且该菌能将X 代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供能量
和合成其他物质的原料。
[解析]在有氧条件下，丙酮酸参与细菌的有氧呼吸，可以为该菌的生长提供能量和合成其他物质的原料。
题组二
一、选择题
1. [2023广东，2分]研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线（如图所示）和选择培养基筛选原理来判断，下列最可能筛选到目标菌的条件组合是( D )
A. a 点时取样、尿素氮源培养基B. b 点时取样、角蛋白氮源培养基
C. b 点时取样、蛋白胨氮源培养基D. c 点时取样、角蛋白氮源培养基
[解析]要筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌，即目的菌既耐高温，又能够高效降解角蛋白，所以在c 点取样，并用角蛋白氮源培养基进行选择培养，D 正确。
2. [2022湖北，2分]关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是( C )
A. 在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B. 白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C. 葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体
D. 生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌
[解析]在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气，让酵母菌大量繁殖，A 项正确；白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程，如酒精发酵初期酵母菌大量繁殖，B 项正确；生产白酒、啤酒和果酒时,所用的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌，在发酵过程中，酵母菌通过进行无氧呼吸，将葡萄糖转化为乙醇，场所为细胞质基质，因此，葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质，C 项错误、D 项正确。
3. [2022海南，3分]为探究校内植物园土壤中的细菌种类，某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误的是( C )
A. 采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本
B. 培养细菌时，可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基
C. 土壤溶液稀释倍数越低，越容易得到单菌落
D. 鉴定细菌种类时，除形态学鉴定外，还可借助生物化学的方法
[解析]采集植物园中土壤样本时要随机采样，A 正确；牛肉膏蛋白胨固体培养基中含有细菌生长所需的碳源、氮源、水、无机盐等，故可用牛肉膏蛋白胨固体培养基培养细菌，B 正确；土壤溶液稀释倍数足够高时，才能将聚集的菌体分散开，容易在培养基表面形成单菌落，C 错误；不同种类细菌的理化特性一般不同，鉴定细菌种类时，除根据菌落特征进行形态学鉴定外，还可以借助生物化学的方法进行鉴定，D 正确。
4. [2022山东，2分]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( D )
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
[解析]青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会分泌青霉素，但发酵液中的葡萄糖浓度太低时，青霉菌自身生存所需能量不足，不利于青霉菌的增殖，故发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，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；选育出的高产青霉素菌株经扩大培养后，才可接种到发酵罐中进行发酵，C 正确；为了防止细菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐应该严格灭菌，D 错误。
5. [2021海南，3分]关于果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵产物的制作，下列叙述正确的是( D )
A. 发酵所利用的微生物都属于原核生物B. 发酵过程都在无氧条件下进行
C. 发酵过程都在同一温度下进行D. 发酵后形成的溶液都呈酸性
[解析]参与果酒制作的微生物是酵母菌，属于真核生物，A 项错误；参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌，果醋发酵需要在有氧条件下进行，B 项错误；酒精发酵时一般将温度控制在18∼30℃ ,醋酸发酵时一般将温度控制在30∼35℃ ，C 项错误。
6. [2021辽宁，2分]利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为:先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌，发酵6天后，再接入活化的醋酸杆菌，发酵5天。下列有关叙述错误的是( B )
A. 乙醇既是醋酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖
B. 酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C. 酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D. 接入醋酸杆菌后，应适当升高发酵温度
[解析]据题意可知，利用菠萝蜜制作果醋时，首先利用酵母菌进行果酒发酵产生乙醇，再利用醋酸杆菌将乙醇转化为醋酸，乙醇可抑制杂菌繁殖，A 正确；酵母菌的繁殖方式有有性生殖和无性生殖两种，醋酸杆菌属于原核生物，以二分裂的方式进行增殖，B 错误；利用酵母菌进行发酵时，应先通入空气使其进行大量繁殖，再密封使其进行无氧呼吸产生酒精，而醋酸杆菌是好养细菌，用其进行醋酸发酵时应一直通入空气，C 正确；酒精发酵时一般将温度控制在18∼30℃ ，而醋酸杆菌的最适生长温度为30∼35℃ ，D 正确。
二、非选择题
7. [2022全国乙理综，15分]化合物S 被广泛应用于医药、食品和化工工业。用菌株C可生产S ,S 的产量与菌株C培养所利用的碳源关系密切。为此，某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S 产量的影响,结果见表。
回答下列问题。
（1） 通常在实验室培养微生物时,需要对所用的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方法有干热灭菌和高压蒸汽灭菌（答出2点即可）。
[解析]在实验室培养微生物时，对玻璃器皿进行灭菌的方法有干热灭菌和高压蒸汽灭菌等。
（2） 由实验结果可知,菌株C生长的最适碳源是葡萄糖；用菌株C生产S 的最适碳源是制糖废液。菌株C的生长除需要碳源外，还需要氮源、无机盐（答出2点即可）等营养物质。
[解析]由实验结果可知，以葡萄糖作为碳源时，细胞干重最高，最有利于菌株C 生长；而以制糖废液作为碳源时，S 产量最高，此时更有利于生产S 。微生物生长所需的营养物质除碳源外，一般还包括水、氮源和无机盐等。
（3） 由实验结果可知，碳源为淀粉时菌株C不能生长，其原因是菌株C 缺乏能分解淀粉的酶，不能分解利用淀粉。
[解析]碳源为淀粉时菌株C 不能生长，可能是因为菌株C 缺乏能分解淀粉的酶，不能分解利用淀粉。
（4） 若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S 的最适碳源浓度,某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路:分别向一系列含有不同浓度制糖废液的培养基中接种等量且适量的菌株C ，放在相同且适宜的条件下培养，一段时间后检测培养液中S 的产量（3分）。
[解析]若要进一步确定生产S 的最适制糖废液浓度，可分别向一系列含有不同浓度制糖废液的培养基中接种等量且适量的菌株C ，放在相同且适宜的条件下培养，一段时间后检测培养液中S 的产量。
（5） 利用制糖废液生产S 可以实现废物利用，其意义是减少环境污染（合理即可）（答出1点即可）。
[解析]利用制糖废液生产S 可以实现废物利用，减少环境污染等。
8. [2021全国乙理综，15分]工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如图。
回答下列问题:
（1） 米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的蛋白质可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供碳源。
[解析]大豆的主要成分为蛋白质，可为米曲霉的生长提供氮源；淀粉属于多糖，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供碳源。
（2） 米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的蛋白酶（1分）、脂肪酶（1分）能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于异养好氧（填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”）微生物。
[解析]蛋白酶可以将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可以将脂肪水解为甘油和脂肪酸。由题干信息可知，米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，可推断出米曲霉属于异养好氧微生物。
（3） 在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于原核生物（1分）（填 “真核生物”或“原核生物”）;添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是CO2 和酒精。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是酒精（乳酸、食盐）（答出1点即可）。
[解析]乳酸菌为原核生物。酵母菌在无氧条件下通过无氧呼吸将葡萄糖分解成CO2 和酒精。在发酵池发酵阶段添加的酵母菌和乳酸菌通过无氧呼吸产生的酒精、乳酸可以抑制杂菌的生长，加入的食盐也可抑制杂菌生长。
9. [2021湖南节选，12分]大熊猫是我国特有的珍稀野生动物，每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12∼38kg 。大熊猫可利用竹子中8% 的纤维素和27% 的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题：
（1） 为筛选纤维素分解菌，将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以纤维素为唯一碳源的固体培养基上进行培养，该培养基从功能上分类属于选择培养基。
[解析]在以纤维素为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。为筛选纤维素分解菌，将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以纤维素为唯一碳源的固体培养基上进行培养，该培养基从功能上分类属于选择培养基。
（2） 配制的培养基必须进行灭菌处理，目的是杀死培养基中的所有微生物，防止培养基中的微生物对实验结果造成影响（2分）。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是将灭菌的固体培养基放置在适宜的温度下培养后，观察是否长出菌落。
[解析]配制的培养基常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，目的是杀死培养基中的所有微生物（包括芽孢和孢子），防止培养基中的微生物对实验结果造成影响。为检测灭菌效果可对培养基进行空白培养，即将未接种的培养基在适宜条件下培养一段时间，若无菌落出现，说明培养基灭菌彻底，否则说明培养基灭菌不彻底。
（3） 简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后，取0.1mL 涂布到若干个以纤维素为唯一碳源的平板上（每个稀释度至少涂布三个平板），对菌落数在30～300 个的平板上的菌落进行计数，则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数（4分）。
[解析]为测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数，常采用稀释涂布平板法，在适宜的条件下对大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌进行纯化并计数时，对照组应该涂布等量的无菌水。将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后，取0.1mL 涂布到若干个以纤维素为唯一碳源的平板上（每个稀释度至少涂布三个平板），对菌落数在30～300 个的平板上的菌落进行计数，则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数。
（4） 为高效降解农业秸秆废弃物，研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌，在37℃ 条件下进行玉米秸秆降解实验，结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株C ，理由是接种菌株C 后秸秆失重最多，纤维素降解率最大（2分）。
[解析]测定酶活力时可以用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。由表格可知，在37℃ 条件下，接种菌株C 后秸秆残重最小，失重最多，纤维素降解率最大，说明该菌株产生的纤维素酶活力最大。
题组三
一、选择题
1. [2023浙江6月选考，2分]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。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。
关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是( D )
A. 糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖
B. 发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测
C. 若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封可能不严
D. 蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵
[解析]糖化主要是利用霉菌产生的淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖，A 正确；可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精，若存在酒精则溶液呈现灰绿色，B 正确；若酿造过程中酒变酸，则可能是发酵坛密封不严，导致醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为乙酸，C 正确；蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，不能马上密封，需要提供氧气先让糟醅中的好氧型霉菌将原料中的淀粉糖化，以及让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，D 错误。
2. [2022湖北，2分]废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是( A )
A. 该生产过程中，一定有气体生成
B. 微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料
C. 该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D. 沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
[解析]据题图可知，该生产过程中有酿酒酵母的参与，酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸时都会产生二氧化碳，A 项正确；微生物生长所需碳源主要来源于果糖生产废水，而非沼气池废料，B 项错误；由题图可知，该生产过程中需要使用连续搅拌反应器，推测该生产工艺利用微生物有氧发酵技术生产蛋白质，C 项错误；沼气生产利用的是厌氧微生物，在连续搅拌器中厌氧微生物会被抑制，故沼气池废料在加入反应器之前不需要灭菌，D 项错误。
3. [2021山东，3分]（不定项）含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭。硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力，用穿刺接种的方法分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养，如图所示。若两种菌繁殖速度相等，下列说法错误的是( B )
A. 乙菌的运动能力比甲菌强
B. 为不影响菌的运动需选用液体培养基
C. 该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量
D. 穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染
[解析]由题图可知，乙菌的运动能力比甲菌强，A 正确；为不影响菌的运动，需选用半固体培养基，B 错误；根据题意，黑色区域的面积大小及颜色深浅能代表产生硫化氢的多少，但并不能比较出两种菌产生硫化氢的量，C 正确；穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌污染，D 正确。
二、非选择题
4. [2022湖南节选，13分]黄酒源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了产生乙醇外，也产生不利于人体健康的氨基甲酸乙酯（EC）。EC 主要由尿素与乙醇反应形成，各国对酒中的EC 含量有严格的限量标准。回答下列问题:
（1） 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（1分），工艺b 是灭菌（1分）（填“消毒”或“灭菌”），采用工艺b 的目的是杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子。
[解析]酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，因此黄酒酿造使用的菌种是酵母菌。灌装后要进行灭菌处理，以杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子。
（2） 以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红（1分）指示剂，根据颜色变化，可以初步鉴定分解尿素的细菌。
[解析]在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌后，如果尿素被分解成氨，则培养基的pH 升高，指示剂将变红，根据颜色变化，可以初步鉴定能够分解尿素的细菌。
（3） 研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌L ，在不同条件下分批发酵生产脲酶，结果如图所示。推测培养时间是决定工程菌L 高脲酶活力的关键因素，理由是无论培养pH 是否改变，工程菌L 都需培养到一定时间后生产的脲酶活力才能达到较高水平（3分）。
[解析]据题图分析可知，无论培养pH 是否改变，工程菌L 都需培养到一定时间后生产的脲酶活力才能达到较高水平，说明培养时间是决定工程菌L 高脲酶活力的关键因素。
（4） 某公司开发了一种新的黄酒产品，发现EC 含量超标。简要写出利用微生物降低该黄酒中EC 含量的思路：利用分解尿素的微生物处理新的黄酒产品，降低尿素含量从而使酒中的EC 含量降低（3分）。
[解析]由题意可知，EC 主要由尿素与乙醇反应形成，可利用尿素分解菌降低黄酒中的尿素含量，以防止酒中的EC 含量超标。
5. [2021浙江6月选考节选，6分]（一）回答与甘蔗醋制作有关的问题:
（1） 为了获得酿造甘蔗醋的高产菌株，以自然发酵的甘蔗渣为材料进行筛选。首先配制醋酸菌选择培养基:将适量的葡萄糖、KH2PO4 、MgSO4 溶解并定容,调节pH ，再高压蒸汽灭菌，经冷却后加入3% 体积的无水乙醇。然后将10g 自然发酵的甘蔗渣加入选择培养基,震荡培养24h 。用玻璃刮刀将少量上述培养液涂布到含CaCO3 的分离培养基上，在30℃ 培养48h 。再挑取分离培养基上具有较大透明圈的单菌落若干，分别接种到与分离培养基成分相同的斜面培养基上培养24h 后,置于4℃ 冰箱中保存。
[解析]由于乙醇易挥发，经高压蒸汽灭菌的培养基应冷却后再添加乙醇；由题中信息将培养液涂布到含CaCO3 的分离培养基上，可知采用的分离方法为涂布分离法，所用工具为玻璃刮刀；由于培养过程中有醋酸生成，醋酸会水解CaCO3 ，在单菌落周围会出现透明圈，故挑选菌种时，应选择透明圈较大的单菌落，因为透明圈较大的单菌落的产醋能力较强；把菌种接种到与分离培养基成分相同的斜面培养基上培养24h 后，置于4℃ 冰箱中保存。
（2） 优良产酸菌种筛选。将冰箱保存的菌种分别接入选择培养基,培养一段时间后，取合适接种量的菌液在30℃ 、150r/min 条件下震荡培养。持续培养至培养液中醋酸浓度不再上升,或者培养液中乙醇含量达到最低时，发酵结束。筛选得到的优良菌种除了产酸量高外，还应有耐酒精度高、耐酸高（答出2点即可）等特点。
[解析]醋酸发酵的原料为乙醇，判断发酵结束的标准是产物醋酸浓度不再上升（pH 不变）或底物乙醇含量达到最低；优良菌种要具有产酸量高、耐酒精度高、耐酸度高等特点。
6. [2020江苏，9分]产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题：
（1） 常规微生物实验中，下列物品及其灭菌方法错误的是④（填编号）。
[解析]涂布器一般用干热灭菌法或灼烧灭菌法进行灭菌。
（2） 称取1.0g 某土壤样品，转入99mL 无菌水中，制备成菌悬液，经梯度稀释后，获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1mL 菌悬液涂布在固体培养基上，其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落，则该样本中每克土壤约含酵母菌4.6×105 （或460000 ）个。
[解析]99mL 无菌水中加入1.0g 土壤制成的菌悬液为100mL ，取稀释10倍后的菌悬液0.1mL 涂布平板，平板上的平均菌落数为46，则每克土壤约含酵母菌46÷0.1×10×100=4.6×105 （个）。
（3） 为了进一步提高酵母菌产酶能力，对分离所得的菌株，采用射线辐照进行诱变育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以脂肪（或油脂）为唯一碳源的固体培养基上，培养一段时间后，按照菌落直径大小进行初筛，选择直径较大的菌落，纯化后获得A、B两突变菌株。
[解析]辐射可以提高基因突变的频率，利用射线辐照进行的育种为诱变育种。本实验的目的是筛选产脂肪酶能力高的菌株，所用的培养基应该以脂肪（或油脂）为唯一碳源；最终形成的菌落直径越大，形成该菌落的菌株分解脂肪（或油脂）的能力越强，生产脂肪酶的能力也越大。
（4） 在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果如图所示。据图分析，应选择菌株B 进行后续相关研究，理由是该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；降解脂肪能力强，净化效果好（2分）。
[解析]由图可知，相对于菌株A ，菌株B 的增殖速度更快，降解脂肪的能力更强；根据题干信息“在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白”可进一步推知菌株B 处理含油废水时可得到更多的单细胞蛋白，故菌株B 更适合作为后续研究的材料。
题组四
一、选择题
1. [2022山东，3分]（不定项）啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是( ACD )
A. 用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α− 淀粉酶
B. 焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
C. 糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵
D. 通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
[解析]用赤霉素处理大麦，可诱导α− 淀粉酶相关基因的表达，促进α− 淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α− 淀粉酶，A 正确；焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不能进行灭菌，B 错误；糖浆经蒸煮（产生风味组分、终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌）、冷却后再接种酵母菌进行发酵，可防止高温杀死菌种，C 正确；转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在食品工业方面的应用，D 正确。
2. [2021山东，2分]解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色，下列说法错误的是( B )
A. 甲菌属于解脂菌
B. 实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源
C. 可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比
D. 该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力
[解析]平板变为深蓝色，根据实验结果甲菌菌落周围呈现深蓝色可知，甲菌属于解脂菌，A 正确；据题意可知，乙菌不能在以脂肪为唯一碳源的培养基上生长，B 错误；可以将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行观察，对比两种菌分泌脂肪酶的能力，C 正确；可以根据平板上菌落周围深蓝色面积大小，比较解脂菌分泌脂肪酶的能力，D 正确。
二、非选择题
3. [2023全国乙理综，15分]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，其原因是菌T 可以分泌纤维素酶。
[解析]纤维素的分解需要纤维素酶的催化。
（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，氮源的主要作用是用于合成蛋白质、核酸等含氮物质 （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，需要注意的事项有待灭菌的物品不宜放置过挤；必须将锅内的冷空气充分排出；灭菌完毕后，不可立即打开排气阀，待压力表的压力降到零时，才能打开；锥形瓶与试管口不要与桶壁接触，以免冷凝水淋湿包裹瓶口的纸而透入棉塞（答出2点即可）。
[解析]氮源主要用于菌体细胞中蛋白质、核酸等含氮物质的合成。①待灭菌的物品不要装得太挤，以免妨碍蒸汽流通而影响灭菌效果；②锥形瓶与试管口不要与桶壁接触，以免冷凝水淋湿包裹瓶口的纸而透入棉塞；③拧紧固定盖子的螺栓，注意要同时旋紧相对的两个螺栓，使螺栓松紧一致，不漏气；④充分排出锅内的冷空气；⑤灭菌结束后，切断热源，让灭菌锅内温度自然下降，当压力表的压力降到零时，打开排气阀，旋松螺栓，打开盖子，取出灭菌物品。如果提前打开排气阀，锅内压力突然下降，灭菌容器内的液体会冲出容器，造成污染。
（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创造无氧环境，利于酒精的产生。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是酒精发酵过程中产生的CO2 会导致瓶内压强升高，及时排出CO2 可以防止发酵瓶破裂。发酵液中的乙醇可用酸性重铬酸钾溶液检测。
[解析]酒精发酵离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧型微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵。要使酵母菌进行酒精发酵，需要创造无氧环境。酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的过程中，会不断产生CO2 ，要适时拧松瓶盖放出CO2 ，以免发酵瓶破裂。在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
（4） 本实验收集的淋洗液中的葡萄糖（1分）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提高了能量利用率、减少了对环境的污染、保障粮食安全。
[解析]菌T 可分泌纤维素酶，纤维素酶可以将纤维素分解成葡萄糖。用秸秆替代粮食生产乙醇，一方面提高了能量利用率，减少了环境污染，另一方面减少了对粮食的消耗，从而保障粮食安全。
4. [2022广东，12分]研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期在“科学号”考察船对中国南海科考中，中国科学家采集了某海域1 146米深海冷泉附近沉积物样品，分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。
回答下列问题：
（1） 研究者先制备富集培养基，然后采用高压蒸汽灭菌（1分）法灭菌，冷却后再接入沉积物样品，28℃ 厌氧培养一段时间后，获得了含拟杆菌的混合培养物，为了获得纯种培养物，除了稀释涂布平板法，还可采用平板划线（1分）法。据图分析，拟杆菌新菌株在以纤维素（2分）为碳源时生长状况最好。
[解析]富集培养基通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。可以采用稀释涂布平板法或平板划线法对微生物进行分离纯化。分析题图可知，在以纤维素为碳源的培养基中细胞数最多，故拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源时生长状况最好。
（2） 研究发现，将采集的样品置于各种培养基中培养，仍有很多微生物不能被分离筛选出来，推测其原因可能是某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存（或某些微生物只有在深海冷泉的特定环境中才能存活）（3分）。（答一点即可）
[解析]深海冷泉中某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存或某些微生物需要在深海冷泉的特定环境条件下才能存活，故将采集的样品置于各种培养基中培养，仍有很多微生物不能被分离筛选出来。
（3） 藻类细胞解体后的难降解多糖物质，通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成成分的角度考虑，拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是拟杆菌作为分解者，将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行（3分）。
[解析]拟杆菌为异养生物，其作为深海生态系统中的分解者，能将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行。
（4） 深海冷泉环境特殊，推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能还有耐低温（2分）。
[解析]深海冷泉温度较低，故生活在其中的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶应具有耐低温的特性，这样才能高效降解多糖，以满足拟杆菌正常的生命活动。
5. [2021广东，12分]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。
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唯一碳源（1分）,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稀释涂布平板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。（答出两种方法即可）
[解析]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唯一碳源，并不断提高其浓度，经多次传代培养以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用稀释涂布平板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和基因工程育种等。
（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60g/L ,pH 为10,菌株H 可正常持续发酵60d 以上。该系统不需要灭菌的原因是盐浓度为60g/L 的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；在pH 为10条件下，其他杂菌会因酶变性失活而死亡（3分）。 （答出两点即可）
[解析]该系统不需要灭菌的原因是在题中盐浓度溶液中及pH 条件下，杂菌无法生长繁殖。
（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，说明发酵条件中氧气浓度可能是高密度培养的限制因素。
[解析]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，说明该条件下细胞进行了无氧呼吸，该发酵条件中氧气浓度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 ,说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。
[解析]菌株H 还能通过分解餐厨垃圾（主要含蛋白质、淀粉、油脂等）来产生PHA ，说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。结果
常用方法
应用范围
消毒
杀死物体表面或内部的部分微生物（不包括芽孢和孢子）
煮沸消毒法
日常用品
巴氏消毒法
不耐高温的液体
化学药剂消毒法
用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等
紫外线消毒法
接种室、接种箱或超净工作台等
灭菌
杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子
灼烧灭菌法
微生物的接种工具等
干热灭菌法
玻璃器皿、金属用具等
高压蒸汽灭菌法
培养基等
菌株
透明圈大小
平板Ⅰ
平板Ⅱ
A
+++
++
B
++
-
碳源
细胞干重g/L
S 产量g/L
葡萄糖
3.12
0.15
淀粉
0.01
0.00
制糖废液
2.30
0.18
菌株
秸秆总重g
秸秆残重g
秸秆失重%
纤维素降解率%
A
2.00
1.51
24.50
16.14
B
2.00
1.53
23.50
14.92
C
2.00
1.42
29.00
23.32
编号
①
②
③
④
物品
培养基
接种环
培养皿
涂布器
灭菌方法
高压蒸汽
火焰灼烧
干热
臭氧