（江蘇專用）2019高考生物二輪復習 專題十一 生物技術(shù)實踐 考點31 微生物的利用及在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中的應用學案

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1、 考點31　微生物的利用及在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中的應用 [直擊考綱]　1.微生物的分離和培養(yǎng)(B)。2.某種微生物數(shù)量的測定(C)。3.微生物的應用(B)。4.酶在洗滌等方面的應用(B)。5.制備和應用固相化酶(A)。6.發(fā)酵食品加工的基本方法(A)。7.實驗：(1)探究酶在洗滌方面的作用(c)；(2)酵母細胞的固定化技術(shù)(b)；(3)腐乳的制作(a)；(4)果酒和果醋的制作(b)；(5)微生物的分離與培養(yǎng)(b)；(6)DNA的粗提取與鑒定(b)。 1．微生物的培養(yǎng) (1)無菌技術(shù)：主要包括消毒和滅菌。 ①消毒方法：常用煮沸消毒法、巴氏消毒法。 ②常用滅菌方

2、法：灼燒滅菌——接種環(huán)、接種針等金屬器具；干熱滅菌——主要針對玻璃器皿等；高壓蒸汽滅菌——主要針對培養(yǎng)基等。 (2)倒平板操作 操作過程如圖所示，操作時要待培養(yǎng)基冷卻至50 ℃左右時，在酒精燈火焰附近進行。 制備固體培養(yǎng)基最后要將平板倒置，其主要目的是防止培養(yǎng)皿皿蓋上的水珠滴入培養(yǎng)基造成污染。 (3)平板劃線操作 (4)稀釋涂布平板法：先將菌液進行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面，進行培養(yǎng)。在稀釋度足夠高的菌液里，聚集在一起的微生物將被分散成單個細胞，從而能在培養(yǎng)基表面形成單個菌落。如圖所示： 2．某種微生物的分離與計數(shù) (1)分

3、離——選擇培養(yǎng)基 ①培養(yǎng)基中加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌。 ②培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽可得到金黃色葡萄球菌。 ③培養(yǎng)基中缺乏氮源時，可以分離得到固氮微生物。 ④當培養(yǎng)基的某種營養(yǎng)成分為特定化學成分時，也具有分離效果。 ⑤改變微生物的培養(yǎng)條件，也可以達到分離微生物的目的，如將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)能得到耐高溫的微生物。 (2)計數(shù) ①土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù) a．篩選菌株：利用以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基篩選菌株。 b．計數(shù)方法：活菌計數(shù)法和顯微鏡直接計數(shù)法。前者為了增強實驗的說服力和準確性，需設(shè)置重復組，一般選擇菌落數(shù)在30～300的平板進行計數(shù)。 c．過程：

4、土壤取樣→樣品的稀釋→微生物的培養(yǎng)與觀察。 ②分解纖維素的微生物的分離 a．實驗原理 即：可根據(jù)是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。 b．流程：土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→涂布平板→挑選菌落。 (3)鑒定方法 鑒定分解 尿素的細菌 含酚紅指示劑的以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基→細菌→指示劑變紅，則該菌能分解尿素 鑒定纖維 素分解菌 3.微生物在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中的應用 項目 果酒和果醋的制作 腐乳制作 作用菌類 果酒：酵母菌 果醋：醋酸菌 毛霉 原理 ①酵母菌在無氧條件下將葡萄糖氧化成乙醇；②醋酸菌在有氧條件下將乙醇氧化為醋酸 毛霉將蛋白質(zhì)、

5、脂肪分解成小分子有機物 原料選擇 新鮮葡萄(或蘋果) 豆腐 實驗流程 →沖洗―→榨汁→ → ↓　　　↓ 果酒　　果醋 讓豆腐上長出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制 操作注意事項 ①材料選擇與處理；②防止發(fā)酵液污染，控制好發(fā)酵條件 ①材料用量；②防止雜菌污染；③控制溫度及酒精含量 共同點 都是天然的發(fā)酵，利用了微生物新陳代謝過程中代謝產(chǎn)物的作用或直接獲取代謝產(chǎn)物 題組一　微生物的培養(yǎng)和利用 1．苯酚及其衍生物廣泛存在于工業(yè)廢水中，對環(huán)境有嚴重危害。某學?？蒲行〗M準備依據(jù)如圖操作步驟，從處理廢水的活性污泥中分離篩選出苯酚高效降解菌株。據(jù)圖回答下列問題：

6、 (1)甲圖中苯酚降解菌的富集培養(yǎng)基應含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水，其中可作為碳源的有______________。 (2)將采集到的樣品接種培養(yǎng)，苯酚用量應隨轉(zhuǎn)接次數(shù)增加而逐漸________，以達到獲得苯酚高效降解菌的目的。應采用______________法來進行該菌種的計數(shù)與分離，統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目要__________________________________________。 (3)制備平板培養(yǎng)基時除了需要水、碳源、氮源、無機鹽和特殊營養(yǎng)物質(zhì)外，還必須添加________。培養(yǎng)基的滅菌方法為____________________。

7、(4)乙圖為連續(xù)劃線法示意圖，在該圖中________(填序號)區(qū)域最易獲得單菌落。如需要長期保存該菌種，應采用甘油管藏的方法，保存溫度為________。 答案　(1)蛋白胨、苯酚　(2)增加(升高)　稀釋涂布平板　小　(3)瓊脂(凝固劑)　高壓蒸汽滅菌　(4)③?。?0 ℃ 解析　微生物培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源、無機鹽，此外還要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。對異養(yǎng)微生物來說，含C、N的化合物既是碳源，也是氮源，即有些化合物作為營養(yǎng)要素成分時并不是起單一方面的作用。微生物常見的接種方法有：①平板劃線法：將已經(jīng)熔化的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿制成平板，接種、劃線，在恒溫箱里

8、培養(yǎng)。在線的開始部分，微生物往往連在一起生長，隨著線的延伸，菌數(shù)逐漸減少，最后可能形成單個菌落；②稀釋涂布平板法：將待分離的菌液經(jīng)過一系列梯度稀釋后，均勻涂布在培養(yǎng)皿表面，經(jīng)培養(yǎng)后可形成單個菌落。 (1)培養(yǎng)基成分中的有機物均可以提供碳源，即蛋白胨、苯酚均可以作為碳源。 (2)本實驗的目的是篩選苯酚降解菌株，因此將采集到的樣品接種培養(yǎng)，苯酚用量應隨轉(zhuǎn)接次數(shù)增加而逐漸增加，以達到富集苯酚降解菌的目的。甲圖中采用的是稀釋涂布平板法，以便于菌落計數(shù)與分離，用這種方法統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目要小，因為常常有兩個或多個菌體連在一起生長繁殖而形成一個菌落的情況。 (3)制備的平板培養(yǎng)基是固體

9、培養(yǎng)基，除了需要水、碳源、氮源、無機鹽和特殊營養(yǎng)物質(zhì)外，還必須添加瓊脂作為凝固劑。培養(yǎng)基的滅菌方法為高壓蒸汽滅菌法。 (4)圖乙為平板劃線法，隨著劃線次數(shù)的增加，菌種進一步被稀釋，因此圖中③區(qū)域更易獲得單菌落。長期保存該菌種，應采用甘油管藏的方法，保存溫度為－20 ℃。 2．外賣在方便了大家的同時也存在著食品安全隱患，今年濟南將啟動外賣“食安封簽”，同時在餐飲企業(yè)的衛(wèi)生測評指標中增加“微生物控制指數(shù)”。回答下列問題： (1)微生物接種最常用的兩種方法是________________________________________和稀釋涂布平板法。這兩種方法的所有操作都應在酒精燈火焰附近

10、進行，目的是_______________。用前種方法若要在五個區(qū)域劃線，共需灼燒接種環(huán)________次。 (2)用稀釋涂布平板法對細菌進行計數(shù)時，所統(tǒng)計的菌落數(shù)往往會比實際數(shù)目偏小，原因是______________________________________。在5個平板上各接種稀釋倍數(shù)為103的菌液樣品0.1 mL，培養(yǎng)一段時間后，平板上的菌落數(shù)分別為48、50、52、54、330，則每升原菌液樣品中細菌數(shù)為________個。 (3)為防止人員感染和污染環(huán)境，實驗人員離開實驗室時，一定要做的事情有____________、____________________________

11、____________________________________________。 答案　(1)平板劃線法　避免周圍環(huán)境中微生物的污染　6　(2)當兩個或多個細胞連在一起時，平板上只能觀察到一個菌落　5.1×108　(3)洗手(或用酒精對手消毒等)　對使用過的培養(yǎng)基進行滅菌處理后再丟棄 解析　微生物接種最常用的兩種方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法。兩種方法均可用于菌種的分離純化，但若要對菌液中含有的活菌數(shù)進行計數(shù)，則只能用稀釋涂布平板法，但這種方法得到的結(jié)果往往比實際結(jié)果偏低，原因是涂布時可能存在兩個或多個細菌連在一起而形成一個菌落。其計算方法是：單位菌液中含有的細菌數(shù)＝菌落數(shù)的平

12、均值÷涂布菌液的體積×稀釋倍數(shù)。 (1)微生物接種最常用的兩種方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法。兩種方法的所有操作都應在酒精燈火焰附近進行，目的是避免周圍環(huán)境中微生物的污染。每次接種前后接種環(huán)都需要灼燒滅菌，因此若要在五個區(qū)域劃線，共需灼燒接種環(huán)6次。 (2)用稀釋涂布平板法對細菌進行計數(shù)時，當兩個或多個細胞連在一起時，平板上只能觀察到一個菌落，所以統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目小。觀察數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)330與其他數(shù)值相比明顯偏高，證明此平板已被污染，此數(shù)值應該舍棄，其他四個培養(yǎng)基上平均數(shù)＝(48＋50＋52＋54)/4＝51，所以每升水樣中活菌數(shù)為51×103÷0.1÷10－3＝5.1×108

13、(個)。 (3)實驗人員離開實驗室時，一定要洗手(用酒精對手消毒等)，以防止被微生物感染，對使用過的培養(yǎng)基丟棄前一定要進行滅菌處理，以免污染環(huán)境。 題組二　傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應用 3．(2018·啟東中學一模)腐乳是我國古代勞動人民創(chuàng)造出的一種經(jīng)過微生物發(fā)酵的大豆食品。它“聞著臭，吃著香”且易于消化吸收，深受大眾喜愛，其制作方法廣為流傳。請回答下列有關(guān)問題： (1)現(xiàn)代科學研究表明，許多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵，其中起主要作用的是________________，它與乳酸菌在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是_____________________________ __________________

14、______________________________________________________。 (2)腐乳易被人體吸收是因為豆腐中的成分發(fā)生了如下變化：____________________ ________________________________________________________________________。 (3)在腐乳制作過程中會加鹽腌制，加鹽的作用是_____________________________ ________________________________________________________________

15、________。 越接近瓶口加鹽量越多的原因是__________________________________________。 (4)防止雜菌污染是制作腐乳過程中的一項重要的操作，請再列舉一項防止雜菌污染的操作：________________________________________________________________________。 (5)在腐乳制作過程中會遇到許多問題，請你提出一個科學合理且可供研究的課題。 ________________________________________________________________________。

16、 答案　(1)毛霉　毛霉有由核膜包被的細胞核而乳酸菌沒有　(2)豆腐中的蛋白質(zhì)在蛋白酶的催化下分解成小分子的肽和氨基酸，豆腐中的脂肪在脂肪酶的催化下分解成甘油和脂肪酸　(3)析出豆腐中的水分使豆腐變硬，抑制微生物的生長避免豆腐變質(zhì)　越接近瓶口，雜菌污染的可能性越大　(4)裝瓶時操作要迅速、小心　(5)探究制作腐乳的最佳濕度 解析　(1)腐乳制作有多種微生物參與，其中起主要作用的是毛霉。毛霉屬于真核生物，而乳酸菌屬于原核生物，因此毛霉與乳酸菌在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是：毛霉有由核膜包被的細胞核，而乳酸菌沒有。 (2)腐乳易被人體吸收是因為豆腐中的成分發(fā)生了如下變化：豆腐中的蛋白質(zhì)在蛋白酶的催化下

17、分解成小分子的肽和氨基酸；豆腐中的脂肪在脂肪酶的催化下分解成甘油和脂肪酸。 (3)制作腐乳的過程中，加鹽可以析出豆腐中的水分使豆腐塊變硬，在后期的制作過程中不會過早酥爛；同時，鹽能抑制微生物的生長，避免豆腐塊腐敗變質(zhì)。越接近瓶口，雜菌污染的可能性越大，因此要隨著豆腐層的加高增加鹽的用量。 (4)在腐乳制作過程中為防止雜菌污染，用來腌制腐乳的玻璃瓶洗刷干凈后要用沸水消毒，除此之外，裝瓶時操作要迅速、小心；整齊地擺放好豆腐、加入鹵湯后，要用膠條將瓶口密封；封瓶時，最好將瓶口通過酒精燈的火焰，防止瓶口被污染。 (5)在腐乳制作過程中，鹽的濃度、溫度、濕度等都會影響腐乳的品質(zhì)，因此可供研究的課題

18、有：探究制作腐乳的最佳濕度、探究制作腐乳的最佳溫度等。 4．用百香果作材料制成的果醋具有緩解壓力、消除疲勞、延緩衰老、預防動脈硬化、養(yǎng)顏美容的功效。如圖為百香果醋的制作流程圖，請回答下列相關(guān)問題： (1)①過程的釀造原理是先使酵母菌進行________，以增加酵母菌的數(shù)量，然后通過__________________獲得果酒。 (2)釀制百香果酒時，并不需要對百香果進行嚴格的消毒處理，這是因為在______________________的發(fā)酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物因無法適應這一環(huán)境而受到抑制。①過程往往不能長時間密封，原因是_________________

19、。 (3)②過程適宜的溫度為________。溫度過高時，醋酸菌代謝減慢甚至死亡，根本原因是________________________________________________________________________。 (4)①過程轉(zhuǎn)入②過程前，除改變溫度外，還需調(diào)整的發(fā)酵條件是______________________。要鑒定百香果醋是否釀制成功，除可以通過觀察菌膜、嘗、嗅之外，還可以通過檢測和比較__________________做進一步的鑒定。 答案　(1)有氧呼吸　無氧呼吸　(2)缺氧、呈酸性　酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生CO2，會使得裝置氣壓增大　(3)30～35

20、 ℃　溫度過高，影響酶的活性　(4)通入無菌空氣　醋酸發(fā)酵前后的pH 解析　(1)在果酒發(fā)酵過程中首先讓酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，再進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。(2)釀制百香果酒時，在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物因無法適應這一環(huán)境而受到抑制，所以不需要對百香果進行嚴格的消毒處理。酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2，CO2會使裝置氣壓增大，應及時放氣。(3)醋酸菌的最適生長溫度為30～35 ℃，溫度主要影響酶的活性。(4)醋酸菌是需氧型細菌，發(fā)酵時需要通入無菌空氣。可以通過檢測和比較醋酸發(fā)酵前后的pH來進一步鑒定果醋是否釀制成功。 5．在白酒發(fā)酵的窖池中，當培養(yǎng)液

21、的pH≤4.5時，酵母菌的代謝活動逐漸受到抑制，甚至停止。耐酸性酵母菌能在pH≤3.5的環(huán)境下繼續(xù)表現(xiàn)出較強發(fā)酵能力，適宜作白酒發(fā)酵生產(chǎn)用菌種。為選育適合白酒生產(chǎn)的耐酸性強的酵母菌，研究者進行了相關(guān)實驗，請回答下列有關(guān)問題： (1)在發(fā)酵過程中，窖池中培養(yǎng)液的pH會逐漸下降，原因是________________________ ________________________________________________________________________。 (2)取窖底泥，溶于10 mL無菌水中，再取1 mL上清液接入一定量的麥芽汁培養(yǎng)基中培養(yǎng)，其目的是________

22、________________，2天后分別接種到不同酸堿度的麥芽汁培養(yǎng)基上，培養(yǎng)結(jié)果見下表。為選擇合適的菌種，根據(jù)培養(yǎng)結(jié)果，可從表格中pH范圍為________的培養(yǎng)基中獲得菌種。 pH＝5 pH＝4 pH＝3 pH＝2.5 pH＝2 ＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋ ＋ 注：“＋”越多表示菌體長得越好。 (3)通過如圖所示________________法進行純化培養(yǎng)，取最終的酵母菌稀釋液0.1 mL滴在培養(yǎng)基上進行涂布，要將涂布器____________后才能進行操作。在恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段時間后，其中某組的3個平板上菌落數(shù)分別為99個、92個、94個，則可

23、以推測每毫升酵母菌液中含菌數(shù)為____________個。運用這種方法統(tǒng)計的結(jié)果往往較實際值偏小，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)實驗獲得了三個耐酸性較強的酵母菌菌株，特點如下表。 菌株 A B C 特點 pH≤3.5時，生長代謝正常、優(yōu)于其他常規(guī)菌種 pH≤3.5時，生長代謝正常，pH 4～6時不正常

24、 pH 2.5～6，生長代謝正常、優(yōu)于其他常規(guī)菌種 依據(jù)菌株特點，研究者認為________菌株更適合作為白酒發(fā)酵菌株，作出這一判斷的理由是 ________________________________________________________________________。 答案　(1)酵母菌細胞呼吸產(chǎn)生CO2，可形成碳酸，代謝過程還產(chǎn)生了其他酸性物質(zhì)　(2)使酵母菌大量繁殖　2～3　(3)稀釋涂布平板　灼燒冷卻　9.5×108　有的菌落可能是由2個或多個菌體形成的　(4)C　該菌對pH的耐受范圍更大，發(fā)酵初期pH近中性，C菌種適合此環(huán)境，更易于形成優(yōu)勢菌群；發(fā)酵后期

25、pH逐漸降低，C菌種依然能正常生長(答案合理即可) 解析　(1)在發(fā)酵過程中，導致窖池中培養(yǎng)液的pH逐漸下降的原因有：①酵母菌進行細胞呼吸產(chǎn)生CO2，在培養(yǎng)液中形成碳酸；②代謝過程還產(chǎn)生了其他酸性物質(zhì)。(2)將上清液接入一定量的麥芽汁培養(yǎng)基中培養(yǎng)的目的是讓酵母菌大量繁殖。由于篩選的酵母菌必須能在pH≤3.5 的環(huán)境下繼續(xù)表現(xiàn)出較強發(fā)酵能力，因此可從表格中pH范圍為2～3的培養(yǎng)基中獲得菌種。(3)將酵母菌稀釋液0.1 mL滴在培養(yǎng)基上進行涂布的接種方法是稀釋涂布平板法。為防止雜菌污染，進行操作前應將涂布器灼燒滅菌，待冷卻后再進行涂布；根據(jù)題意，每個平板上的平均菌落數(shù)＝＝95(個)，培養(yǎng)液的稀釋倍數(shù)為106，因此，每毫升酵母菌液中含菌數(shù)＝95÷0．1×106＝9.5×108(個)。由于平板上有的菌落可能是由2個或多個菌體形成的，所以，運用這種方法統(tǒng)計的結(jié)果往往較實際值偏小。(4)依據(jù)菌株特點，C菌株更適合作為白酒發(fā)酵菌株。因為該菌對pH的耐受范圍更大，發(fā)酵初期pH近中性，C菌種適合此環(huán)境，更易于形成優(yōu)勢菌群；發(fā)酵后期pH逐漸降低，C菌種依然能正常生長。 10