（江蘇專用）2019高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題十一 生物技術(shù)實(shí)踐 考點(diǎn)31 微生物的利用及在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中的應(yīng)用學(xué)案

考點(diǎn)31微生物的利用及在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中的應(yīng)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(yīng)用(B)。4.酶在洗滌等方面的應(yīng)用(B)。5.制備和應(yīng)用固相化酶(A)。6.發(fā)酵食品加工的基本方法(A)。7.實(shí)驗(yàn)：(1)探究酶在洗滌方面的作用(c)；(2)酵母細(xì)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。消毒方法：常用煮沸消毒法、巴氏消毒法。常用滅菌方法：灼燒滅菌接種環(huán)、接種針等金屬器具；干熱滅菌主要針對(duì)玻璃器皿等；高壓蒸汽滅菌主要針對(duì)培養(yǎng)基等。(2)倒平板操作操作過程如圖所示，操作時(shí)要待培養(yǎng)基冷卻至50 左右時(shí)，在酒精燈火焰附近進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(gè)細(xì)胞，從而能在培養(yǎng)基表面形成單個(gè)菌落。如圖所示：2某種微生物的分離與計(jì)數(shù)(1)分離選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌。培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽可得到金黃色葡萄球菌。培養(yǎng)基中缺乏氮源時(shí)，可以分離得到固氮微生物。當(dāng)培養(yǎng)基的某種營養(yǎng)成分為特定化學(xué)成分時(shí)，也具有分離效果。改變微生物的培養(yǎng)條件，也可以達(dá)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(jì)數(shù)土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)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(jì)數(shù)方法：活菌計(jì)數(shù)法和顯微鏡直接計(jì)數(shù)法。前者為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說服力和準(zhǔn)確性，需設(shè)置重復(fù)組，一般選擇菌落數(shù)在30300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。c過程：土壤取樣樣品的稀釋微生物的培養(yǎng)與觀察。分解纖維素的微生物的分離a實(shí)驗(yàn)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(xì)菌含酚紅指示劑的以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基細(xì)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(yīng)用項(xiàng)目果酒和果醋的制作腐乳制作作用菌類果酒：酵母菌果醋：醋酸菌毛霉原理酵母菌在無氧條件下將葡萄糖氧化成乙醇；醋酸菌在有氧條件下將乙醇氧化為醋酸毛霉將蛋白質(zhì)、脂肪分解成小分子有機(jī)物原料選擇新鮮葡萄(或蘋果)豆腐實(shí)驗(yàn)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(xiàng)材料選擇與處理；防止發(fā)酵液污染，控制好發(fā)酵條件材料用量；防止雜菌污染；控制溫度及酒精含量共同點(diǎn)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(duì)環(huán)境有嚴(yán)重危害。某學(xué)校科研小組準(zhǔn)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：(1)甲圖中苯酚降解菌的富集培養(yǎng)基應(yīng)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(yīng)隨轉(zhuǎn)接次數(shù)增加而逐漸_，以達(dá)到獲得苯酚高效降解菌的目的。應(yīng)采用_法來進(jìn)行該菌種的計(jì)數(shù)與分離，統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目要_。(3)制備平板培養(yǎng)基時(shí)除了需要水、碳源、氮源、無機(jī)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_。(4)乙圖為連續(xù)劃線法示意圖，在該圖中_(填序號(hào))區(qū)域最易獲得單菌落。如需要長期保存該菌種，應(yīng)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)20 解析微生物培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源、無機(jī)鹽，此外還要滿足微生物生長對(duì)pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。對(duì)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(shí)并不是起單一方面的作用。微生物常見的接種方法有：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(gè)菌落；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(gè)菌落。(1)培養(yǎng)基成分中的有機(jī)物均可以提供碳源，即蛋白胨、苯酚均可以作為碳源。(2)本實(shí)驗(yàn)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(yīng)隨轉(zhuǎn)接次數(shù)增加而逐漸增加，以達(dá)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(jì)數(shù)與分離，用這種方法統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目要小，因?yàn)槌３Ｓ袃蓚€(gè)或多個(gè)菌體連在一起生長繁殖而形成一個(gè)菌落的情況。(3)制備的平板培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基，除了需要水、碳源、氮源、無機(jī)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(jìn)一步被稀釋，因此圖中區(qū)域更易獲得單菌落。長期保存該菌種，應(yīng)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(shí)也存在著食品安全隱患，今年濟(jì)南將啟動(dòng)外賣“食安封簽”，同時(shí)在餐飲企業(yè)的衛(wèi)生測評(píng)指標(biāo)中增加“微生物控制指數(shù)”?；卮鹣铝袉栴}：(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(yīng)在酒精燈火焰附近進(jìn)行，目的是_。用前種方法若要在五個(gè)區(qū)域劃線，共需灼燒接種環(huán)_次。(2)用稀釋涂布平板法對(duì)細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，所統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往會(huì)比實(shí)際數(shù)目偏小，原因是_。在5個(gè)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(shí)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(xì)菌數(shù)為_個(gè)。(3)為防止人員感染和污染環(huán)境，實(shí)驗(yàn)人員離開實(shí)驗(yàn)室時(shí)，一定要做的事情有_、_。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(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，平板上只能觀察到一個(gè)菌落5.1×108(3)洗手(或用酒精對(duì)手消毒等)對(duì)使用過的培養(yǎng)基進(jìn)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(duì)菌液中含有的活菌數(shù)進(jìn)行計(jì)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(shí)際結(jié)果偏低，原因是涂布時(shí)可能存在兩個(gè)或多個(gè)細(xì)菌連在一起而形成一個(gè)菌落。其計(jì)算方法是：單位菌液中含有的細(xì)菌數(shù)菌落數(shù)的平均值÷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(yīng)在酒精燈火焰附近進(jìn)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(gè)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(duì)細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，平板上只能觀察到一個(gè)菌落，所以統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)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(yīng)該舍棄，其他四個(gè)培養(yǎng)基上平均數(shù)(48505254)/451，所以每升水樣中活菌數(shù)為51×103÷0.1÷1035.1×108(個(gè))。(3)實(shí)驗(yàn)人員離開實(shí)驗(yàn)室時(shí)，一定要洗手(用酒精對(duì)手消毒等)，以防止被微生物感染，對(duì)使用過的培養(yǎng)基丟棄前一定要進(jìn)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(yīng)用3(2018·啟東中學(xué)一模)腐乳是我國古代勞動(dòng)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(qǐng)回答下列有關(guān)問題：(1)現(xiàn)代科學(xué)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_。(2)腐乳易被人體吸收是因?yàn)槎垢械某煞职l(fā)生了如下變化：_。(3)在腐乳制作過程中會(huì)加鹽腌制，加鹽的作用是_。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(xiàng)重要的操作，請(qǐng)?jiān)倭信e一項(xiàng)防止雜菌污染的操作：_。(5)在腐乳制作過程中會(huì)遇到許多問題，請(qǐng)你提出一個(gè)科學(xué)合理且可供研究的課題。_。答案(1)毛霉毛霉有由核膜包被的細(xì)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(shí)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(xì)胞核，而乳酸菌沒有。(2)腐乳易被人體吸收是因?yàn)槎垢械某煞职l(fā)生了如下變化：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)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(huì)過早酥爛；同時(shí)，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(shí)操作要迅速、小心；整齊地?cái)[放好豆腐、加入鹵湯后，要用膠條將瓶口密封；封瓶時(shí)，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(huì)影響腐乳的品質(zhì)，因此可供研究的課題有：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(yù)防動(dòng)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(qǐng)回答下列相關(guān)問題：(1)過程的釀造原理是先使酵母菌進(jìn)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(shí)，并不需要對(duì)百香果進(jìn)行嚴(yán)格的消毒處理，這是因?yàn)樵赺的發(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(yīng)這一環(huán)境而受到抑制。過程往往不能長時(shí)間密封，原因是_。(3)過程適宜的溫度為_。溫度過高時(shí)，醋酸菌代謝減慢甚至死亡，根本原因是_。(4)過程轉(zhuǎn)入過程前，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(jìn)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(huì)使得裝置氣壓增大(3)3035 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(jìn)行有氧呼吸大量繁殖，再進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。(2)釀制百香果酒時(shí)，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(yīng)這一環(huán)境而受到抑制，所以不需要對(duì)百香果進(jìn)行嚴(yán)格的消毒處理。酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2，CO2會(huì)使裝置氣壓增大，應(yīng)及時(shí)放氣。(3)醋酸菌的最適生長溫度為3035 ，溫度主要影響酶的活性。(4)醋酸菌是需氧型細(xì)菌，發(fā)酵時(shí)需要通入無菌空氣?？梢酝ㄟ^檢測和比較醋酸發(fā)酵前后的pH來進(jìn)一步鑒定果醋是否釀制成功。5在白酒發(fā)酵的窖池中，當(dāng)培養(yǎng)液的pH4.5時(shí)，酵母菌的代謝活動(dòng)逐漸受到抑制，甚至停止。耐酸性酵母菌能在pH3.5的環(huán)境下繼續(xù)表現(xiàn)出較強(qiáng)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(qiáng)的酵母菌，研究者進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)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(huì)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_，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。pH5pH4pH3pH2.5pH2注：“”越多表示菌體長得越好。(3)通過如圖所示_法進(jìn)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(jìn)行涂布，要將涂布器_后才能進(jìn)行操作。在恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段時(shí)間后，其中某組的3個(gè)平板上菌落數(shù)分別為99個(gè)、92個(gè)、94個(gè)，則可以推測每毫升酵母菌液中含菌數(shù)為_個(gè)。運(yùn)用這種方法統(tǒng)計(jì)的結(jié)果往往較實(shí)際值偏小，原因是_。(4)實(shí)驗(yàn)獲得了三個(gè)耐酸性較強(qiáng)的酵母菌菌株，特點(diǎn)如下表。菌株ABC特點(diǎn)pH3.5時(shí)，生長代謝正常、優(yōu)于其他常規(guī)菌種pH3.5時(shí)，生長代謝正常，pH 46時(shí)不正常pH 2.56，生長代謝正常、優(yōu)于其他常規(guī)菌種依據(jù)菌株特點(diǎn)，研究者認(rèn)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(xì)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23(3)稀釋涂布平板灼燒冷卻9.5×108有的菌落可能是由2個(gè)或多個(gè)菌體形成的(4)C該菌對(duì)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(答案合理即可)解析(1)在發(fā)酵過程中，導(dǎo)致窖池中培養(yǎng)液的pH逐漸下降的原因有：酵母菌進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2，在培養(yǎng)液中形成碳酸；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pH3.5 的環(huán)境下繼續(xù)表現(xiàn)出較強(qiáng)發(fā)酵能力，因此可從表格中pH范圍為23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(jìn)行涂布的接種方法是稀釋涂布平板法。為防止雜菌污染，進(jìn)行操作前應(yīng)將涂布器灼燒滅菌，待冷卻后再進(jìn)行涂布；根據(jù)題意，每個(gè)平板上的平均菌落數(shù)95(個(gè))，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÷01×1069.5×108(個(gè))。由于平板上有的菌落可能是由2個(gè)或多個(gè)菌體形成的，所以，運(yùn)用這種方法統(tǒng)計(jì)的結(jié)果往往較實(shí)際值偏小。(4)依據(jù)菌株特點(diǎn)，C菌株更適合作為白酒發(fā)酵菌株。因?yàn)樵摼鷮?duì)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