2026 年新疆农业大学 830 食品微生物学考研真题样题

一、简答题（共 6 小题，每小题 15 分，共 90 分）

1. 优良葡萄酒酵母应具有哪些特征？
   • 答案解析：优良葡萄酒酵母需同时满足发酵性能、产物品质、环境适应性三大核心需求，具体特征可分为以下 5 类：
     1. 发酵效率与稳定性：能高效利用葡萄汁中的葡萄糖、果糖等糖类，发酵速率适中（避免过快导致泡沫溢出或过慢延长周期），且在高糖（含糖量 18%-25%）、低 pH（3.0-4.0）环境下仍保持稳定活性，不提前停止发酵。
     2. 产物品质优化：发酵过程中产生适量乙醇（通常 10%-15% vol，符合葡萄酒酒精含量标准），不产生过多杂醇油（如甲醇、异戊醇）等有害物质；同时生成少量酯类（如乙酸乙酯）、醛类等风味物质，提升葡萄酒香气与口感，无异味（如硫化氢味）。
     3. 抗逆性强：能耐受发酵过程中逐渐升高的乙醇浓度（耐受度≥15% vol），抵抗葡萄汁中的二氧化硫（常用作保鲜剂，耐受度 20-50mg/L），且在低温（15-20℃，葡萄酒常低温发酵）或波动温度下仍能正常代谢。
     4. 沉淀性能良好：发酵结束后，酵母细胞能快速凝聚并沉降，便于后续过滤、澄清工艺，减少葡萄酒浑浊度，降低加工成本，无需额外添加过多澄清剂。
     5. 安全性高：属于食品级酵母（多为酿酒酵母属，如 Saccharomyces cerevisiae），不产生毒素（如真菌毒素），符合食品安全标准，且无致病性，不会对人体健康造成风险。
2. 简述革兰氏染色方法原理。
   • 答案解析：革兰氏染色是区分细菌类型的经典染色法，由丹麦科学家革兰发明，核心是基于细菌细胞壁结构差异实现染色区分，具体方法与原理如下：
     1. 染色方法（四步操作）：
        • 初染：将细菌涂片用结晶紫染液染色 1-2 分钟，水洗后所有细菌均呈紫色。
        • 媒染：滴加碘液（媒染剂）作用 1-3 分钟，碘与结晶紫结合形成不溶于水的紫黑色复合物，水洗后细菌仍为紫色。
        • 脱色：用 95% 乙醇脱色 30 秒 - 1 分钟（关键步骤），革兰氏阳性菌不脱色，仍呈紫色；革兰氏阴性菌脱色，变为无色。
        • 复染：用番红（或沙黄）染液复染 1 分钟，水洗后革兰氏阳性菌保持紫色，革兰氏阴性菌被染为红色，最终通过显微镜观察颜色区分细菌类型。
     2. 染色原理（细胞壁结构差异是核心）：
        • 革兰氏阳性菌（G⁺）：细胞壁厚（20-80nm），主要成分是肽聚糖，且交联度高，形成致密的网状结构；乙醇脱色时，肽聚糖脱水收缩，孔隙变小，紫黑色复合物无法渗出，故保持紫色。
        • 革兰氏阴性菌（G⁻）：细胞壁薄（10-15nm），肽聚糖含量少且交联度低，外层有脂质双层（外膜）；乙醇会溶解外膜中的脂质，导致细胞壁孔隙变大，紫黑色复合物随乙醇渗出，脱色后经复染呈红色。
3. 微生物外源性污染食品的途径有哪些？
   • 答案解析：微生物外源性污染（即食品在加工、运输、储存等环节接触外界微生物导致的污染）是食品安全的主要风险来源，核心途径可归纳为以下 6 类：
     1. 空气传播：空气中的微生物（如细菌、霉菌孢子）通过气流扩散，污染暴露的食品或加工设备。例如，面包冷却时暴露在空气中，易被曲霉、青霉孢子污染，导致后续发霉。
     2. 水传播：食品加工（如清洗原料、调配汤汁）、冷却或设备冲洗使用的水，若含有病原微生物（如沙门氏菌、大肠杆菌）或腐败微生物，会直接污染食品。例如，用未经消毒的河水清洗蔬菜，可能导致肠道致病菌污染。
     3. 土壤传播：新鲜果蔬（如草莓、胡萝卜）在生长过程中，接触含有微生物的土壤，表面易附着芽孢杆菌、霉菌（如根霉）；若收获后未彻底清洗，土壤中的微生物会残留并污染食品。
     4. 设备与器具传播：食品加工设备（如搅拌机、传送带）、容器（如不锈钢盆、塑料袋）、工具（如刀具、砧板）若清洁消毒不彻底，微生物会附着在表面并转移到食品中。例如，切割生肉的砧板未消毒，再切割熟食时，会导致生熟交叉污染（如沙门氏菌污染熟食）。
     5. 人员传播：食品加工、销售人员的手部、衣物、呼吸道若携带微生物（如金黄色葡萄球菌、新冠病毒），接触食品时会造成污染。例如，操作人员未洗手直接分装零食，手部细菌会污染零食表面。
     6. 原料与包装传播：食品原料本身若携带微生物（如未经检疫的肉类携带布鲁氏菌），会直接导致后续加工食品污染；包装材料（如纸质包装袋、塑料膜）若在生产或储存中被微生物污染，也会间接污染食品。
4. 乳酸菌的同型发酵有何特点？
   • 答案解析：乳酸菌的同型发酵是其主要代谢方式之一，核心是通过糖酵解途径（EMP 途径）分解糖类，产物以乳酸为主，具体特点可分为以下 4 点：
     1. 代谢途径固定：以葡萄糖为底物，通过 EMP 途径将葡萄糖分解为丙酮酸，再在乳酸脱氢酶的作用下，丙酮酸还原为乳酸，全程不产生其他主要代谢产物（如乙醇、二氧化碳）。
     2. 产物单一且乳酸含量高：发酵产物中乳酸占总发酵产物的 85% 以上，几乎无其他挥发性物质（如乙酸、乙醛），例如保加利亚乳杆菌发酵牛奶时，主要产物为乳酸，使牛奶凝结成酸奶。
     3. 能量产率较高：每分解 1 分子葡萄糖，可产生 2 分子 ATP（能量），相比异型发酵（产 1 分子 ATP），同型发酵能为乳酸菌提供更多能量，使其在高糖环境下（如发酵乳）生长更快、繁殖更旺盛。
     4. 应用场景明确：因产物以乳酸为主，且能快速降低食品 pH（抑制腐败微生物生长），同型发酵乳酸菌广泛用于酸性食品加工，如制作酸奶、泡菜、乳酸饮料等，既能提升食品风味，又能延长保质期。
5. 微生物生长曲线中延滞期、稳定期有哪些特点？如何缩短延滞期？
   • 答案解析：微生物生长曲线（迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期）中，延滞期与稳定期是影响发酵效率与产物积累的关键阶段，具体特点及缩短延滞期的方法如下：
     1. 延滞期特点：
        • 细胞不分裂或分裂缓慢，活菌数基本不变，生长速率为 0。
        • 细胞代谢活跃，大量合成酶、辅酶、核酸等物质，为后续分裂做准备（如适应新培养基环境）。
        • 细胞体积增大，对环境变化（如温度、pH）敏感，若环境不适，延滞期会延长。
     2. 稳定期特点：
        • 细胞分裂速率与死亡速率基本相等，活菌数达到最大值且保持稳定，生长速率为 0。
        • 培养基中营养物质逐渐耗尽，代谢产物（如乳酸、乙醇）积累，抑制细胞快速生长。
        • 部分微生物开始合成次级代谢产物（如抗生素、色素），例如青霉素生产中，青霉素主要在稳定期积累。
     3. 缩短延滞期的方法：
        • 接种菌种与培养基成分一致：将菌种接种到与原培养环境成分相似的培养基中（如从牛奶培养基中接种乳酸菌到含乳糖的发酵培养基），减少菌种适应时间。
        • 选用对数期菌种接种：对数期菌种代谢旺盛、适应能力强，接种后能快速进入分裂状态，避免延滞期过长。
        • 提高接种量：增加接种菌量（如从 1% 接种量提升至 5%），减少菌种在新环境中的 “适应 - 繁殖” 周期，快速达到对数期。
        • 优化培养基环境：提前调节培养基 pH、温度至菌种最适范围（如乳酸菌最适 pH 6.0-7.0，温度 37℃），避免环境因素导致的延滞期延长。
6. 真核微生物和原核微生物各有何特点？
   • 答案解析：真核微生物（如酵母菌、霉菌）与原核微生物（如细菌、放线菌）的核心差异在于细胞结构是否具有成形细胞核，具体特点对比如下：
     1. 细胞核结构：
        • 原核微生物：无成形细胞核（无核膜、核仁），遗传物质（DNA）裸露存在于细胞质中，形成拟核（如大肠杆菌的拟核为环状 DNA）。
        • 真核微生物：有成形细胞核（有核膜、核仁），遗传物质（DNA）与蛋白质结合形成染色体，存在于细胞核内（如酵母菌的细胞核含 4 条染色体）。
     2. 细胞器组成：
        • 原核微生物：仅含核糖体（无膜结构，用于合成蛋白质），无其他细胞器（如线粒体、内质网）。
        • 真核微生物：含多种有膜细胞器，如线粒体（有氧呼吸场所）、内质网（蛋白质加工）、高尔基体（物质运输）、溶酶体（分解废物）等，代谢功能更复杂。
     3. 细胞结构细节：
        • 细胞壁成分：原核微生物细胞壁主要成分为肽聚糖（细菌）或磷壁酸（革兰氏阳性菌）；真核微生物中，酵母菌细胞壁主要为葡聚糖和甘露聚糖，霉菌细胞壁主要为几丁质。
        • 细胞膜：原核微生物细胞膜无胆固醇（支原体除外）；真核微生物细胞膜含胆固醇，能增强膜的稳定性。
     4. 繁殖方式：
        • 原核微生物：主要通过二分裂无性繁殖（如细菌分裂为两个子代细胞），部分可通过接合生殖（基因转移），无有性繁殖。
        • 真核微生物：无性繁殖（如酵母菌出芽生殖、霉菌孢子生殖）与有性繁殖（如酵母菌形成子囊孢子、霉菌形成接合孢子）均存在，繁殖方式更多样。
     5. 代谢能力：
        • 原核微生物：代谢类型多样（如光合自养、化能异养），但代谢途径相对简单（如多数细菌无有氧呼吸的完整线粒体途径）。
        • 真核微生物：代谢途径复杂且完善（如有氧呼吸在线粒体中进行），能利用更多复杂有机物（如霉菌能分解纤维素、木质素）。

二、论述题（共 3 小题，每小题 20 分，共 60 分）

1. 什么是基因工程？有何特征？基因工程应包括几个主要的内容或步骤？
   • 答案解析：基因工程（又称重组 DNA 技术）是现代生物技术的核心，通过人工操作实现基因跨物种转移与表达，在食品微生物改良（如高产酶菌株构建）、食品加工等领域应用广泛，具体定义、特征及步骤如下：
     1. 基因工程的定义：指在体外通过限制性核酸内切酶、DNA 连接酶等工具酶，对不同生物的遗传物质（DNA）进行切割、拼接，构建重组 DNA 分子，再将其导入宿主细胞（如细菌、酵母菌），使宿主细胞表达外源基因产物（如蛋白质、酶），或获得新性状（如抗逆性）的技术体系。
     2. 基因工程的核心特征（4 点）：
        • 跨物种性：打破物种间的基因转移壁垒，可将动物基因（如人胰岛素基因）导入微生物（如大肠杆菌），或植物基因导入动物细胞，实现 “异源表达”。例如，将牛凝乳酶基因导入酵母菌，使酵母菌生产凝乳酶（用于奶酪制作），替代传统从牛胃提取的方式。
        • 定向性：可根据需求 “定向” 选择目标基因（如高产乳酸基因），并精准导入宿主细胞，使宿主细胞定向获得所需性状，避免传统育种（如诱变育种）的随机性。例如，通过基因工程定向改造乳酸菌，使其具备更强的耐酸能力，适应酸奶发酵的低 pH 环境。
        • 高效性：基因工程操作周期短（通常数周至数月），且外源基因在宿主细胞中可高效表达（如大肠杆菌表达人胰岛素，产量远高于传统方法），能快速实现目标产物的规模化生产。
        • 可控性：可通过调控启动子（如诱导型启动子）、载体（如质粒载体）等元件，控制外源基因的表达时间与表达量，避免基因过度表达对宿主细胞的损伤。例如，用乳糖诱导启动子控制酵母菌中凝乳酶基因的表达，仅在添加乳糖时才启动表达，降低细胞代谢负担。
     3. 基因工程的主要步骤（6 步，按流程排序）：
        • 步骤 1：获取目标基因（目的基因）。通过 PCR 扩增（从基因组中扩增目标基因）、cDNA 文库筛选（从 mRNA 反转录的 cDNA 中获取）或人工合成（短片段基因）等方式，获得所需的外源基因（如高产淀粉酶基因）。
        • 步骤 2：选择与改造载体。选择合适的载体（如细菌质粒、噬菌体载体），载体需具备复制原点（能在宿主细胞中复制）、启动子（启动基因表达）、标记基因（如抗生素抗性基因，用于筛选阳性细胞）等元件；通过限制性内切酶切割载体，使其产生与目的基因互补的黏性末端。
        • 步骤 3：构建重组 DNA 分子。用 DNA 连接酶将目的基因与切割后的载体连接，形成重组 DNA（如重组质粒），使目的基因整合到载体中。
        • 步骤 4：将重组 DNA 导入宿主细胞。通过转化（如细菌感受态细胞吸收重组质粒）、转染（如动物细胞吸收重组病毒载体）或显微注射（如植物细胞导入重组 DNA）等方法，将重组 DNA 导入宿主细胞（如将重组质粒导入大肠杆菌）。
        • 步骤 5：筛选与鉴定阳性克隆。利用载体上的标记基因（如抗生素抗性基因）筛选含重组 DNA 的宿主细胞（如在含抗生素的培养基中培养，存活的细胞为阳性克隆）；再通过 PCR、测序或 Western blot（检测蛋白表达）等方法，鉴定目的基因是否成功导入并正确表达。
        • 步骤 6：培养与表达产物分离纯化。大规模培养阳性克隆细胞，使外源基因高效表达（如大肠杆菌表达淀粉酶）；通过离心、过滤、层析等工艺，分离纯化表达产物（如淀粉酶），获得最终的目标产品。
2. 谈谈你对微生物的污染源的认识。
   • 答案解析：微生物污染源是导致食品、环境或人体被微生物污染的源头，根据污染来源可分为内源性污染与外源性污染两大类，不同污染源的特征、危害及防控重点存在差异，具体认识如下：
     1. 微生物污染源的分类（按来源分 2 类，核心差异是 “是否与被污染对象自身相关”）：
        • 第一类：内源性污染（自身污染）。指被污染对象（如食品原料）自身携带的微生物，污染发生在对象生长、发育过程中，而非接触外界环境导致。
          • 典型案例：新鲜肉类（如猪肉、牛肉）在动物存活时，肠道内的微生物（如大肠杆菌、沙门氏菌）会附着在肌肉表面；动物屠宰后，若处理不当，肠道微生物会扩散到肉中，导致内源性污染。此外，植物原料（如玉米）在生长过程中，自身组织内可能存在内生菌（如芽孢杆菌），即使表面清洗，内生菌仍会残留。
          • 污染特点：微生物与被污染对象结合紧密，不易通过表面清洗去除；污染发生早（原料生长阶段），后续加工若未彻底杀菌（如未煮熟），易导致食品安全问题（如食用未煮熟的猪肉引发沙门氏菌食物中毒）。
        • 第二类：外源性污染（外界污染）。指被污染对象在加工、运输、储存、销售等环节，接触外界环境中的微生物而导致的污染，是食品污染的主要来源（详细途径见简答题 3）。
          • 典型案例：面包在冷却过程中，空气中的霉菌孢子（如曲霉孢子）落在面包表面，导致面包发霉；牛奶在运输过程中，若容器破损，外界的细菌（如金黄色葡萄球菌）会进入牛奶，导致牛奶腐败变质。
          • 污染特点：污染发生在原料加工之后，与外界环境直接相关；微生物主要附着在被污染对象表面，部分可通过清洁消毒（如紫外线杀菌、高温灭菌）去除，但需严格控制污染环节。
     2. 不同场景下的主要微生物污染源及危害（以食品、环境、人体为例）：
        • 食品领域：主要污染源为肠道致病菌（如沙门氏菌、李斯特菌）、腐败微生物（如假单胞菌、霉菌）。肠道致病菌污染食品（如肉类、乳制品）后，若人体食用，会引发急性肠胃炎（如呕吐、腹泻）；腐败微生物污染食品（如水果、蔬菜）后，会分解食品中的糖类、蛋白质，产生异味（如酸味、臭味），导致食品变质，失去食用价值。
        • 环境领域：主要污染源为病原微生物（如新冠病毒、结核杆菌）、水体富营养化相关微生物（如蓝细菌）。病原微生物通过空气、水传播，会导致人体感染传染病；蓝细菌在水体中大量繁殖，会产生藻毒素（如微囊藻毒素），污染饮用水，长期饮用会损害肝脏。
        • 人体领域：主要污染源为体表或体内的条件致病菌（如金黄色葡萄球菌、念珠菌）。当人体免疫力下降时，条件致病菌会大量繁殖，引发感染（如金黄色葡萄球菌导致皮肤脓肿，念珠菌导致阴道炎）。
     3. 微生物污染源的防控核心原则（3 点）：
        • 源头控制：从污染源本身入手，减少微生物产生（如食品原料种植 / 养殖过程中，控制饲料中的微生物含量；环境中定期消毒，减少病原微生物数量）。
        • 过程阻断：在污染传播途径中设置屏障（如食品加工时采用无菌操作，避免人员、设备污染；饮用水采用过滤、消毒工艺，阻断微生物进入）。
        • 末端治理：对已被污染的对象进行处理（如食品高温灭菌，杀死微生物；环境中使用消毒剂，清除残留微生物），降低危害。
3. 微生物对营养物质的吸收方式有几种？谈谈其吸收方式的定义及特点。
   • 答案解析：微生物（原核微生物、真核微生物）需通过细胞膜吸收外界营养物质（如糖类、氨基酸、无机盐），核心吸收方式有 4 种，不同方式的能量需求、载体依赖度、物质选择性存在显著差异，具体分类、定义及特点如下：
     1. 单纯扩散（被动扩散）：
        • 定义：指营养物质顺浓度梯度（从高浓度向低浓度）扩散进入微生物细胞，无需载体蛋白协助，也不消耗能量的吸收方式。
        • 特点：
          • 无载体、无能量消耗：仅依赖物质的浓度差与细胞膜的通透性，无需细胞提供能量（如 ATP），也不需要细胞膜上的载体蛋白结合。
          • 物质选择性低：仅能吸收小分子、脂溶性物质（如氧气、二氧化碳、甘油、乙醇），这些物质能直接通过细胞膜的脂质双层，大分子物质（如葡萄糖）无法通过。
          • 吸收速率慢：吸收速率仅取决于物质的浓度差，当细胞内外浓度达到平衡时，吸收停止，无法逆浓度梯度吸收。
        • 典型案例：大肠杆菌吸收甘油，通过单纯扩散从培养基中进入细胞，当细胞内甘油浓度与外界平衡时，吸收停止。
     2. 促进扩散：
        • 定义：指营养物质顺浓度梯度扩散进入细胞，需细胞膜上的载体蛋白协助，但不消耗能量的吸收方式。
        • 特点：
          • 需载体、无能量消耗：载体蛋白能与特定营养物质结合（如葡萄糖载体结合葡萄糖），提高物质的运输效率，但不消耗细胞能量，仍依赖浓度差。
          • 物质选择性高：载体蛋白具有特异性，仅能结合特定结构的物质（如葡萄糖载体不结合果糖），因此仅能吸收特定小分子物质（如葡萄糖、氨基酸）。
          • 存在载体饱和现象：当培养基中营养物质浓度过高，载体蛋白全部与物质结合时，吸收速率达到最大值，不再随浓度升高而增加。
        • 典型案例：酵母菌吸收葡萄糖，通过细胞膜上的葡萄糖载体蛋白，顺浓度梯度进入细胞，无需消耗 ATP。
     3. 主动运输：
        • 定义：指营养物质逆浓度梯度（从低浓度向高浓度）进入细胞，需载体蛋白协助且消耗能量（如 ATP、质子动力势）的吸收方式，是微生物吸收营养物质的主要方式。
        • 特点：
          • 需载体、需能量消耗：载体蛋白结合营养物质后，通过消耗 ATP（或利用质子动力势）改变构象，将物质逆浓度梯度运输到细胞内，能实现 “低浓度环境中高效吸收”。
          • 物质选择性高：载体蛋白的特异性强，可吸收多种营养物质（如氨基酸、无机盐、糖类），甚至能吸收低浓度环境中的微量营养物质（如土壤中的微量元素）。
          • 吸收速率快且可持续：不受细胞内外浓度平衡的限制，只要细胞能提供能量，就能持续逆浓度梯度吸收，满足微生物快速生长的需求。
        • 典型案例：大肠杆菌吸收乳糖，通过乳糖透性酶（载体蛋白），消耗质子动力势将培养基中低浓度的乳糖运输到细胞内，即使外界乳糖浓度远低于细胞内，仍能持续吸收。
     4. 基团转位：
        • 定义：指营养物质在运输过程中被化学修饰（如磷酸化），逆浓度梯度进入细胞，需载体蛋白协助且消耗能量的吸收方式，仅存在于原核微生物（如细菌、放线菌）中。
        • 特点：
          • 需载体、需能量、物质被修饰：运输过程中，营养物质会被磷酸基团（来自磷酸烯醇式丙酮酸，PEP）修饰（如葡萄糖运输时被磷酸化为葡萄糖 - 6 - 磷酸），修饰后的物质无法再通过细胞膜扩散到细胞外，实现 “逆浓度梯度积累”。
          • 物质选择性高：仅能运输特定糖类（如葡萄糖、果糖、麦芽糖），载体蛋白与被修饰的物质特异性结合。
          • 能量来源特殊：能量来自 PEP 的高能磷酸键，而非 ATP，是原核微生物适应低营养环境的高效吸收方式。
        • 典型案例：金黄色葡萄球菌吸收葡萄糖，通过磷酸转移酶系统（PTS），将葡萄糖磷酸化为葡萄糖 - 6 - 磷酸后运输到细胞内，修饰后的葡萄糖无法外流，实现细胞内葡萄糖的快速积累。