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（21）微生物培养与发酵工程
——2025高考生物学一轮复习易混易错专项复习
易混易错梳理
1.选择培养基的配制
（1）利用某一类微生物的特殊营养要求配制培养基。如培养基中缺乏氬源时，可以分离出固氬微生物；以尿素为唯一氬源的培养基可分离出分解尿素的微生物
（2）利用某一类微生物的化学抗性配制培养基。如培养基中加入四环素可以分离出对四环素具有抗性的微生物等。
（3）利用某一类微生物的物理抗性配制培养基。如改变微生物的培养条件将培养基放在高温环境中培养，可以分离出耐高温的微生物等。
2.测定微生物数量的常用方法
（1）显微镜直接计数法
①原理：利用特定细菌计数板或血细胞计数板在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。
②方法用计数板计数。
③缺点不能区分死菌与活菌。
（2）间接计数法（活菌计数法）
①原理：当样品的稀释度足够高时培养基表面生长的一个菌落来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中大约含有多少活菌
②计算公式每克样品中的菌株数=（C÷Ⅵ）xM其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数V代表涂布平板时所用的稀释液的体积（mL），M代表稀释倍
③操作：设置重复组增强实验的说服力与准确性。同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。
3.用实验组的平均菌落数与对照组菌落数的差值推算样品中活菌个数
用稀释涂布平板法计数微生物，应设置空白对照实验（跟实验组唯一不同的是不接种或接种等量的无菌水），其目的是确定培养基制作是否合格。空白对照组如果出现了菌落，实验组的数据不能用于计算样品中的活菌数，也不能用实验组的平均菌落数与空白对照组菌落数的差值来推算样品中活菌个数。正确的做法是重新实验，直到空白对照组没有菌洛出现为止
4.发酵工程的概念和内容与应用发酵工程的生产实例
结合课本中发酵罐的结构示意图，理解发酵工程的实例——谷氨酸发酵，在此基础上总结出发酵工程的一般概念，掌握发酵工程的具体内容，包括培养基的选育、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程、产品的分离与提纯等步骤。
易混易错通关
1.某种物质A（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物质A。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物质A的菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲培养基的组分为无机盐、水和物质A，乙培养基的组分为无机盐、水、物质A和物质B，下列表述正确的是（ ）
A.乙培养基中的物质B应为琼脂，为了提高准确度，该实验需设平行重复实验，无须另外设置空白对照
B.实验时，淤泥及盛有培养基的摇瓶通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌
C.步骤③的接种工具是接种环，菌落数日稳定时，大小不同的菌落形成的起始时间一般不同
D.实验中初步估测摇瓶N中细菌细胞数为1.5×107个/mL，若要在每个平板上涂布0.1mL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过150个，则至少应将摇瓶N中的菌液稀释104倍
2.在反刍动物瘤胃中生活着多种微生物，其中许多微生物能够分解尿素。某小组计划从牛瘤胃中分离出该类微生物进行研究，如图为实验所用的培养基配方。下列说法正确的是（ ）
A.该培养基为固体培养基，倒平板操作后，进行高压蒸汽灭菌
B.该培养基上只有尿素分解菌能够存活，因而长出的菌落无须菌种鉴定
C.接种环可以通过灼烧灭菌，灼烧时使用酒精灯的内焰效果更好
D.尿素分解菌能够使培养基的pH升高，可据此初步确定所需菌种
3.工业污水中含有的多环芳烃类化合物（仅含C、H元素）会造成农田土壤污染。研究人员按照如图所示的流程从受污染的农田土壤中分离得到能高效降解多环芳烃类化合物的细菌菌株。下列叙述错误的是（ ）
A．甲、乙培养基中应以多环芳烃类化合物为唯一碳源
B．步骤①接种操作需要在酒精灯火焰附近进行
C．步骤②中应用涂布器从甲中蘸取菌液均匀涂布于培养基乙表面
D．步骤③中应从降解圈直径与菌落直径比值最大的菌落进行挑选
4.菜籽粕的蛋白质含量为35%~45%，是畜禽饲料的重要原料，但其中的单宁等抗营养因子限制了菜籽粕的应用。研究者将不同菌种接种到菜籽粕与麸皮制成的固体培养基中发酵48h，测定菜籽粕中单宁的含量，结果如图。
下列相关叙述错误的是（ ）
A.菜籽粕与麸皮为微生物提供碳源和氮源
B.接种后需对培养基进行高压蒸汽灭菌
C.黑曲霉菌对单宁的去除效果最为理想
D.对照组为不接种微生物的固体培养基
5.厨余垃圾是指居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾。这些垃圾富含淀粉、蛋白质、脂肪等物质，易腐烂、变质，滋生病原微生物等。若处理不当，可能造成严重的污染。圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌组合可以将有机厨余垃圾迅速分解成水和二氧化碳，减轻环境污染。为制备分解有机厨余垃圾的微生物菌剂，某科研小组对两菌种进行了最佳接种量比例的探究实验，并得出如图所示的实验结果。下列叙述错误的是（ ）
A.巨大芽孢杆菌和圆褐固氮菌生长过程中都需要氮源
B.要统计活菌数量不可采用平板划线法进行接种，应采用稀释涂布平板法
C.将1mL菌液稀释100倍，在3个平板上分别接种0.1mL稀释液，经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为42、39和36，据此可得出每升菌液中的活菌数为3.9×107个
D.处理该类有机厨余垃圾，两菌种的最佳接种量比例为1：1
6.刺梨是云贵川的特有水果，富含超氧化物歧化酶和大量的维生素C、花青素等，是制作果酒和果醋的优质原料。刺梨酒和刺梨醋的主要生产流程如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.发酵过程Ⅱ需要氧并产生大量CO2
B.图示发酵过程中发酵液pH先升高后降低
C.发酵过程的温度比发酵过程Ⅱ高
D.发酵Ⅰ、Ⅱ是此生产过程的中心环节
7.山西老陈醋选用优质高粱、大麦、豌豆等原料，经过一系列工艺流程酿造而成，至今已有3000余年的历史，素有“天下第一醋”的盛誉。关于老陈醋的制作流程，下列叙述正确的是（ ）
A.老陈醋的生产过程中只有酵母菌和醋酸菌参与
B.酒精发酵过程需要全程密封进行
C.酒精发酵和醋酸发酵过程中需要严格控制温度和氧含量
D.在生成酒精和醋的过程中都会产生CO2
8.《中馈录》中记载：“泡盐菜法，定要覆水坛。此坛有一外沿如暖帽式，四周内可盛水；坛口覆一盖，浸于水中，使空气不得入内，则所泡之菜不得坏矣。泡菜之水，用花椒和盐煮沸，加烧酒少许…如有霉花，加烧酒少许…”下列说法不正确的是（ ）
A.“坛口覆一盖，浸于水中”有利于保持坛内的无氧环境
B.“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的之一是消毒杀菌
C.泡菜制作过程用到的乳酸菌属于厌氧菌，发酵会产生乳酸
D.“霉花”主要由霉菌增殖形成，霉菌菌种往往来自蔬菜表面
9.湖南省张家界市盛产的“七姊妹”辣椒是制作剁椒的主要原料。将鲜辣椒剁碎后加盐、大蒜和生姜拌匀，放于容器中腌制一段时间，就形成了又酸又辣的剁椒。下列相关叙述错误的是（ ）
A.腌制时须定时向容器中通气以保证产酸细菌的发酵
B.食用剁椒比食用鲜辣椒更容易消化吸收
C.为了更好地储存，可用熟油浸没剁椒
D.加盐的作用不仅是为了调节剁椒的风味，也能抑制其他杂菌的增殖
10.人类很早就能制作果酒，并用果酒进一步发酵生产果醋。
（1）人们利用水果及附着在果皮上的_____菌，在18～25℃、无氧条件下酿造果酒；在利用醋酸菌在_____条件下，将酒精转化成醋酸酿得果醋。
（2）先酿制果酒再生产果醋的优势有_____（填编号）。
①先酿制果酒，发酵液能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率
②酿制果酒时形成的醋酸菌膜，有利于提高果醋的产率
③果酒有利于溶出水果中的风味物质并保留在果醋中
（3）果酒中的酒精含量对果醋的醋酸产率会产生一定的影响。某技术组配制发酵液研究了初始酒精浓度对醋酸含量的影响，结果见图。
该技术组使用的发酵液中，除酒精外还包括的基本营养物质有_____（填写三种）。据图可知，醋酸发酵的最适初始酒精浓度是_____；酒精浓度为10%时醋酸含量最低，此时，若要尽快提高醋酸含量，可采取的措施有_____（填写两个方面）。
答案以及解析
1.答案：D
解析： A错，乙为固体培养基，因此乙培养基中的物质B应为琼脂，该实验需另外设置空白对照，以检验培养基灭菌是否合格； B错，不能对淤泥进行灭菌，若对淤泥进行灭菌，则会将淤泥中的细菌杀死； C错，乙培养基中菌落分布较均匀，可见步骤③采用的接种方法是稀释涂布平板法，所用的接种工具是涂布器； D对，根据公式：每克样品中的菌株数=（C÷V）×M，则有1.5×107=C÷0.1×M，C=1.5×106/M，若要保证每个平板上长出的菌落数不超过150个，则1.5×106/M≤150，M≥10，即至少应将摇瓶N中的菌液稀释104倍。
2.答案：D
解析：培养基配方中含有凝固剂琼脂，因此该培养基为固体培养基，应该先对培养基进行高压蒸汽灭菌再倒平板，A错误；牛瘤胃中可能有能利用空气中N2的固氮微生物，此类微生物也能在该培养基中存活，所以需要进行菌种鉴定，B错误；酒精灯外焰温度更高，灼烧灭菌时使用酒精灯的外焰效果更好，C错误；尿素分解菌能够合成脲酶，催化尿素分解产生NH3，导致培养基pH升高，使酚红指示剂呈现红色，所以可以使用酚红指示剂进行菌种的初步鉴定，D正确。
3.答案：C
解析：A、该研究的目的是从被多环芳烃类化合物污染的土壤中分离出高效降解多环芳烃类化合物的菌株，所以甲、乙培养基中应以多环芳烃类化合物为唯一碳源，A正确；
B、为了能筛选出高效降解多环芳烃类化合物的菌株、防止杂菌污染，在进行步骤①培养的接种操作时，需要在酒精灯火焰附近进行，B正确；
C、步骤②是采用稀释涂布平板法接种并分离高效降解多环芳烃类化合物的菌株（目的菌），应先用微量移液器从甲中取0.1mL菌液滴加到培养基乙的表面，再用涂布器将菌液均匀涂布于培养基乙的表面，C错误；
D、透明圈直径与菌落直径比值越大，说明目的菌降解多环芳烃类化合物的效果越好，因此步骤③应从降解圈直径与菌落直径比值最大的菌落进行挑选菌株并培养，D正确。
故选C。
4.答案：B
解析：菜籽粕的蛋白质含量为35%~45%，麸皮富含纤维素，菜籽粕与麸皮可为微生物提供碳源和氮源，A正确；应在接种前对培养基灭菌，若接种后再灭菌，则菌种将被全部杀死，B错误；据题图可知，与对照组相比，黑曲霉菌发酵菜籽粕中单宁含量最低，说明黑曲霉菌对单宁的去除效果最为理想，C正确；对照组为不接种微生物的固体培养基，目的是作为对照，说明微生物有去除单宁的作用，D正确。
5.答案：D
解析：氮源是微生物生长和代谢所必需的物质，圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌在生长过程中都需要氮源，A项正确；统计活菌数量可采用稀释涂布平板法，不可以用平板划线法，B项正确；每升菌液中的活菌数为（42+39+36）÷3÷0.1×100×103=3.9×107（个），C项正确；题图中，两菌种的接种量比例为1：1时有效菌落数最多，但是本实验中只做了这几种比例，不足以证明两菌种的最佳接种量比例为1：1，D项错误。
6.答案：D
解析：果酒制作所用菌种是酵母菌，代谢类型是异养兼性厌氧型真菌，属于真核细胞，果酒制作的前期需氧，后期不需氧。果醋制作所用菌种是醋酸菌，属于原核细胞，适宜温度为30~35℃，需要持续通入氧气。发酵过程Ⅱ是醋酸菌利用酒精生产醋酸的过程，醋酸菌为需氧菌，可将酒精分解为乙醛，乙醛再变为醋酸，该过程需要氧但不产生CO2，A错误；酒精生产过程中酵母菌无氧呼吸会产生CO2，使发酵液pH降低，醋酸发酵过程中产生的醋酸会使发酵液的pH再度降低，B错误；酒精发酵的适宜温度为28℃左右，醋酸发酵的适宜温度为30~35℃，因此发酵过程Ⅰ（酒精发酵）的温度比发酵过程Ⅱ（醋酸发酵）低，C错误；酒精发酵是酵母菌在无氧条件下产生酒精，上述醋酸发酵是醋酸菌利用酒精生产醋酸，因此发酵Ⅰ、Ⅱ是此生产过程的中心环节，D正确。
7.答案：C
解析：酒精发酵主要由酵母菌完成，醋酸发酵主要由醋酸菌完成，除此之外，还有其他耐酸微生物存在，如乳酸菌等，A错误；酒精发酵过程有气体（CO2）生成，不能全程封闭进行，B错误；发酵过程需严格控制温度和氧气，C正确；酒精发酵过程有CO2的产生，但酒精氧化生成乙酸时没有CO2的产生，D错误。
8.答案：D
解析：“坛口覆一盖，浸于水中”目的是阻止空气进入坛内，有利于保持坛内的无氧环境，A正确；“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的包括改善泡菜味道、减少水中的溶氧量和消毒杀菌以防止杂菌污染，B正确；泡菜的制作离不开乳酸菌，乳酸菌的代谢类型是异养厌氧型，发酵过程中，乳酸菌无氧呼吸会产生乳酸，C正确；“霉花”指泡菜水表面的白膜，主要是由蔬菜表面附着的酵母菌增殖形成的，D错误。
9.答案：A
解析：剁椒发酵过程中起主要作用的是乳酸菌，乳酸菌是厌氧菌，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸，故腌制时须密封容器，A错误；剁椒是鲜辣椒的发酵产物，鲜辣椒中的大分子物质经过微生物的分解，更容易被人体消化吸收，B正确；用熟油浸没剁椒可隔绝空气，延长保存时间，C正确；盐可以调节辣椒的风味，较高浓度食盐也能抑制其他杂菌的增殖，D正确。
10.答案：（1）酵母菌；30～35℃，有氧
（2）①③
（3）氮源、无机盐、水；6%；适当降低初始酒精浓度，增加氧气供应，适当提高温度等
解析：（1）在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。醋酸菌是好氧菌，最适生长温度为30～35℃。微生物最常用的接种方法是稀释涂布平板法和平板划线法。
（2）①先酿制果酒，发酵液能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率，①正确；②果醋发酵的菌种是醋酸菌，为需氧生物，酿制果酒时形成的醋酸菌膜会造成局部缺氧，导致果醋产率不高，②错误；③果酒有利于溶出水果中的风味物质并保留在果醋中，增加果醋风味，③正确。故选①③。
（3）微生物生长基本营养物质：氮源，碳源，水，无机盐等，题中酒精作为碳源，还应包括氮源、水和无机盐；据图可知，酒精浓度为6%时，醋酸含量最高，是发酵的最适浓度；提高醋酸含量，可采取的措施有适当降低初始酒精浓度，增加氧气供应，适当提高温度等。

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