2026届高考生物二轮精准复习：发酵工程及微生物培养专题解读（原卷版）

2026届高考生物二轮精准复习发酵工程及微生物培养专题解读一、传统发酵技术——腐乳、果酒、果醋、泡菜的制作1.常见的发酵产品及其微生物发酵产品微生物代谢类型生物类型繁殖方式腐乳毛霉异养需氧型真核孢子生殖泡菜乳酸菌异养厌氧型原核分裂生殖果酒酵母菌异养兼性厌氧真核出芽生殖果醋醋酸菌异养需氧型原核分裂生殖2.果酒和果醋发酵的改进装置分析3.泡菜制作中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化注意：亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。4.果酒、果醋、泡菜的发酵条件控制条件控制果酒果醋泡菜O2前期有氧，后期无氧有氧无氧温度18～30℃30～35℃室温时间10～12天7～8天腌制15天左右其他条件器具需消毒器具需消毒控制盐水浓度、且煮沸【易错点辨析】传统发酵技术的3个易错点（1）果酒发酵，发酵罐要留有大约1/3的空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵，并且防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。（2）醋酸菌是好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡，且所需温度高于酵母菌。（3）泡菜制作时，配制清水与食盐的质量百分比为5%～20%的盐水。盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。盐水要煮沸后冷却。煮沸的作用：一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他微生物。【典例1】(2024·湖北卷)制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物,常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是()A.食用醋的酸味主要来源于乙酸B.醋酸菌不适宜在无氧条件下生存C.醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶D.葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内【典例2】(2024·河北卷)（多选）中国传统白酒多以泥窖为发酵基础,素有“千年老窖万年糟”“以窖养糟,以糟养泥”之说。多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物。下列叙述正确的是()A.传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的B.窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系,使酿造过程不易污染杂菌C.从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时,需在CO2或N2环境中进行D.从谷物原料发酵形成的酒糟中,可分离出产淀粉酶的微生物【典例3】(2023·山东卷)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理:①沸盐水冷却后再倒入坛中;②盐水需要浸没全部菜料;③盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水;④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是 ()A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低【典例4】(2021·湖北卷)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是()A.泡菜制作过程中,酵母菌将葡萄糖分解成乳酸B.馒头制作过程中,酵母菌进行呼吸作用产生CO2C.米酒制作过程中,将容器密封可以促进酵母菌生长D.酸奶制作过程中,后期低温处理可产生大量乳酸杆菌【典例5】(2021·山东卷)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是()A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加【典例6】(2021·浙江1月卷)用白萝卜制作泡菜的过程中,采用适当方法可缩短腌制时间。下列方法中错误的是()A.将白萝卜切成小块B.向容器中通入无菌空气C.添加已经腌制过的泡菜汁D.用沸水短时处理白萝卜块【典例7】(2021·辽宁卷)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()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【典例8】(2021·湖北卷)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是()A.泡菜制作过程中,酵母菌将葡萄糖分解成乳酸B.馒头制作过程中,酵母菌进行呼吸作用产生CO2C.米酒制作过程中,将容器密封可以促进酵母菌生长D.酸奶制作过程中,后期低温处理可产生大量乳酸杆菌【典例9】(2020·山东卷)我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是()A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡【典例10】(2020·江苏卷)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告,他的做法错误的是()A.选择新鲜的葡萄略加冲洗,除去枝梗后榨汁B.将玻璃瓶用酒精消毒后,装满葡萄汁C.酒精发酵期间,根据发酵进程适时拧松瓶盖放气D.酒精发酵后去除瓶盖,盖一层纱布,再进行醋酸发酵二、比较传统发酵技术与发酵工程项目传统发酵技术发酵工程概念直接利用原料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品菌种来源来源于空气、蔬菜、面团发酵物等，菌种不纯性状优良的菌种，可从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得过程无菌种选育、扩大培养、接种，无严格的灭菌等菌种选育，培养基的配制、灭菌，扩大培养，接种，发酵，产品的分离和提纯发酵条件控制通过微生物自身的代谢调节pH,通过充气口、排气口及其他人工措施调节溶解氧通过计算机控制系统，对发酵过程中的温度、pH和溶解氧等进行监测和控制应用果酒、果醋的制作，腐乳、泡菜的制作等应用于食品工业、医药工业、农牧业等【典例1】(2024·山东卷)在发酵过程中,多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体,菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时,可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是()A.相同菌体密度下,菌球体越大柠檬酸产生速率越慢B.发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量C.发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长D.发酵结束后,将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品【典例2】(2024·贵州卷)酵母菌W是一种产果胶酶工程菌。为探究酵母菌W的果胶酶产量与甲醇浓度(Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ)的关系。将酵母菌W以相同的初始接种量接种到发酵罐,在适宜条件下培养,结果如图所示。下列叙述正确的是()A.发酵罐中接种量越高,酵母菌W的K值越大B.甲醇浓度为Ⅲ时,酵母菌W的果胶酶合成量最高C.72h前,三组实验中,甲醇浓度为Ⅱ时,产果胶酶速率最高D.96h后,是酵母菌W用于工业生产中收集果胶酶的最佳时期【典例3】(2024·江西卷)井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素,它由吸水链霉菌井冈变种(JGs,一种放线菌,菌体呈丝状生长)发酵而来,在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述,正确的是()A.JGs可发酵生产井冈霉素,因为它含有能够编码井冈霉素的基因B.JGs接入发酵罐前需要扩大培养,该过程不影响井冈霉素的产量C.提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度,会提高井冈霉素的产量D.稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化【典例4】(2023·山东卷)(不定项)果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比,共同点有()A.都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理B.都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖C.发酵前都需要对原料进行灭菌D.发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期【典例5】(2023·辽宁卷)(2023辽宁,13,2分)利用某种微生物发酵生产DHA油脂,可获取DHA(一种不饱和脂肪酸)。如图为发酵过程中物质含量变化曲线。下列叙述错误的是()A.DHA油脂的产量与生物量呈正相关B.温度和溶解氧的变化能影响DHA油脂的产量C.葡萄糖代谢可为DHA油脂的合成提供能量D.12~60h,DHA油脂的合成对氮源的需求比碳源高【典例6】(2023·江苏卷)(多选)某醋厂和啤酒厂的工艺流程如图所示。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌;醋醅含有醋酸菌;糖化即淀粉水解过程。下列相关叙述正确的有()A.糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的是利于糖化和灭菌B.发酵原理是利用真菌的无氧呼吸与细菌的有氧呼吸C.醋酸发酵过程中经常翻动发酵物,可控制发酵温度和改善通气状况D.啤酒酿造流程中适当增加溶解氧可缩短发酵时间【典例7】(2022·湖北卷)关于白酒、啤酒和果酒的生产,下列叙述错误的是()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【典例8】(2022·湖北卷)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.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【典例9】(2022·山东卷)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【典例10】(2022·山东卷)(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()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三、微生物的培养技术及应用1.培养基的类型划分划分标准培养基种类特点用途物理性质液体培养基不加凝固剂工业生产半固体培养基加凝固剂，如琼脂观察微生物的运动固体培养基微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种化学成分天然培养基含化学成分不明确的天然物质工业生产合成培养基培养基成分明确分类、鉴定用途选择培养基加入允许目标微生物生长，而抑制或阻止其他微生物生长的化学物质培养、分离出目标微生物鉴别培养基加入某种指示剂或化学药品(不影响微生物正常生长)鉴别目标微生物提醒常见选择培养基举例(1)缺少氮源的培养基可以筛选能利用大气中N2的微生物。(2)含青霉素的培养基可淘汰细菌，筛选出真菌。(3)无有机碳源的培养基可筛选出自养微生物。(4)尿素分解菌和纤维素分解菌的分离都运用了选择培养基，前者所用的培养基中尿素是唯一的氮源，后者所用的培养基中纤维素是唯一的碳源。2.培养基的四大基本成分——碳源、氮源、水、无机盐碳源无机碳源（自养型生物）CO2、CO32-、HCO3-有机碳源（异养型生物）葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等氮源无机氮源NH4＋、NO3-、NH3等有机氮源牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等无机盐大量元素Ca、K、Mg微量元素Zn、Cu、Mn、Co、Mo等【提醒】培养基还需满足的其他要求（1）特殊营养物质（即生长因子）：维生素、碱基、氨基酸等，如培养乳酸杆菌需维生素。（2）pH：培养霉菌的培养基一般需调至酸性，培养细菌的培养基需调至中性或弱碱性。（3）O2：培养厌氧微生物需提供无氧环境。3.常用的灭菌、消毒方法比较条件结果常用方法应用范围消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分微生物，不能消灭芽孢和孢子。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，用氯气消毒水源紫外线消毒法用紫外灯照射接种室、接种箱、超净工作台。灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼烧灭菌法接种工具(涂布器、接种环)、试管口或瓶口干热灭菌法玻璃器皿、金属用具湿热灭菌法培养基及容器4.微生物的分离方法比较项目平板划线法稀释涂布平板法分离结果关键操作接种环在固体培养基表面连续划线①一系列的梯度稀释；②涂布平板操作接种用具接种环涂布器优点可以观察菌落特征，对混合菌进行分离可以计数，可以观察菌落特征缺点不能计数操作复杂，需要涂布多个平板共同点都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单个的菌落；都可用于观察菌落特征【提醒】平板划线法的注意事项（1）5次画线需进行6次灼烧接种环的目的①第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物。②每次划线后：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上一次划线的末端。③划线操作结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者。（2）灼烧接种环之后，要冷却后再进行操作，以免接种环因温度过高而杀死菌种。（3）划线时最后一区不要与第一区相连。（4）培养皿盖不能完全打开，应只打开一条缝隙。5.微生物的计数方法比较内容直接计数法间接计数法主要用具显微镜、细菌计数板或血细胞计数板涂布器计数依据细菌个数培养基上菌落数优点计数方便、操作简单计数的是活菌计算公式每毫升原液含菌株数＝每小格平均菌株数×400×10000×稀释倍数每克样品中的菌株数:(C÷V)×MC:某稀释度下平板上生长的平均菌落数;V:涂布平板时所用的稀释液的体积(mL);M:稀释倍数缺点不能区分死菌与活菌当两个或多个菌体连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落结果比实际值偏大比实际值偏小【典例1】(2024·湖南卷)微生物平板划线和培养的具体操作如图所示,下列操作正确的是()A.①②⑤⑥B.③④⑥⑦C.①②⑦⑧D.①③④⑤【典例2】(2024·新课标卷)（不定项）某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病,其筛选流程及抗性检测如图。下列操作正确的是()A.在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内,从感病植株上采集样品B.将采集的样品充分消毒后,用蒸馏水冲洗,收集冲洗液进行无菌检测C.将无菌检测合格的样品研磨,经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落D.判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小【典例3】(2024·山东卷)酵母菌在合成色氨酸时需要3种酶X、Y和Z,trpX、trpY和trpZ分别为相应酶的编码基因突变的色氨酸依赖型突变体。已知3种酶均不能进出细胞,而色氨酸合成途径的中间产物积累到一定程度时可分泌到胞外。将这3种突变体均匀划线接种到含有少量色氨酸的培养基上,生长情况如图。据图分析,3种酶在该合成途径中的作用顺序为()A.X→Y→Z B.Z→Y→XC.Y→X→Z D.Z→X→Y【典例4】(2023·河北卷)为筛选能平衡肠道菌群和降解胆固醇的乳酸菌,下列相关实验设计错误的是()A.从酸奶和泡菜中采样分离乳酸菌B.平板倒置培养为筛选乳酸菌创造无氧环境C.对目的菌株进行胆固醇降解能力的测定D.检测目的菌株对消化道环境的耐受力【典例5】(2023·辽宁卷)细菌气溶胶是由悬浮于大气或附着于颗粒物表面的细菌形成的,利用空气微生物采样器对某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度(菌落数/m3)。下列叙述错误的是()A.采样前需对空气微生物采样器进行无菌处理B.细菌气溶胶样品恒温培养时需将平板倒置C.同一稀释度下至少对3个平板计数并取平均值D.稀释涂布平板法检测的细菌气溶胶浓度比实际值高【典例6】(2023·山东卷)平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是()A.不含氮源的平板不能用于微生物培养B.平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物【典例7】(2023·广东卷)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)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()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【典例8】(2023·浙江1月卷)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()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【典例9】(2024·江西卷)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种聚酯塑料,会造成环境污染。磷脂酶可催化PET降解。为获得高产磷脂酶的微生物,研究人员试验了2种方法。回答下列问题:(1)方