《（通用版）2019版高考生物二輪復(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》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2019版高考生物二輪復(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（9頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 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)。2.某種微生物數(shù)量的測定。3.培養(yǎng)基對微生物的選擇作用。4.利用微生物進(jìn)行發(fā)酵來生產(chǎn)特定的產(chǎn)物以及微生物在其他方面的應(yīng)用。5.從生物材料中提取某些特定的成分。6.運(yùn)用發(fā)酵加工食品的基本方法。7.DNA的粗提取與鑒定。 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

2、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(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細(xì)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，

3、可以分離得到固氮微生物。 ④當(dāng)培養(yǎng)基的某種營養(yǎng)成分為特定化學(xué)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(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)計數(shù) ①土壤中分解尿素的細(xì)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(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30～300的平板進(jìn)行計數(shù)。 c．過程：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(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

4、。 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 泡菜制作 作用菌類 果酒：酵母菌 果醋：醋酸菌 毛霉 乳酸菌 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)、脂肪分解成小分子有機(jī)物 乳酸菌將糖轉(zhuǎn)化為乳酸 原料選擇 新鮮葡萄(或蘋果) 豆腐 大白菜、花椰菜等新鮮干凈的蔬菜 實(shí)驗(yàn)流

5、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) 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 ①泡菜壇的選擇； ②腌制條件(無氧) 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，對環(huán)境有嚴(yán)重危害。某學(xué)?？蒲行〗M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

6、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)行該菌種的計數(shù)與分離，統(tǒng)計的菌落數(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

7、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(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)③?。?0 ℃ 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。微生物常見的接種的方法有：①平板劃線法：將已經(jīng)熔化的培

8、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，最后可能形成單個菌落；②稀釋涂布平板法：將待分離的菌液經(jīng)過大量稀釋后，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(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。圖甲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(shí)際數(shù)目要小，因?yàn)槌３Ｓ袃蓚€或多個菌體連在一起生長繁殖而形成一個菌落

9、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③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也存在著食品安全隱患，今年濟(jì)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(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

10、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(xì)菌進(jìn)行計數(shù)時，所統(tǒng)計的菌落數(shù)往往會比實(shí)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(xì)菌數(shù)為______個。 (3)為防止人員感染和污染環(huán)境，實(shí)

11、驗(yàn)人員離開實(shí)驗(yàn)室時，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)兩個或多個細(xì)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(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，但若要對菌液中含有的活菌數(shù)進(jìn)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(shí)際結(jié)果偏低，原因是涂布時可能存在兩個或多個細(xì)菌連在一起而形成一個菌落

12、。其計算方法是：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(xì)菌進(jìn)行計數(shù)時，當(dāng)兩個或多個細(xì)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(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，其他四個培養(yǎng)基上平均數(shù)＝(48＋50＋52＋54)/4＝51，所以每升水樣中活菌

13、數(shù)為51×103÷0.1÷10－3＝5.1×108(個)。 (3)實(shí)驗(yàn)人員離開實(shí)驗(yàn)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(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．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(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_____________________________ ______

14、__________________________________________________________________。 (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(xiàng)重要的操作，請?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遇到許多問題，請你提出一個科學(xué)合理且可供研究的課題。 ________________________________________________________________________。 答案　(1)毛霉　毛霉有核膜包被的細(xì)胞核而乳酸

16、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肽和氨基酸；豆腐中的脂肪在脂肪酶的催化

17、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有：探究制作腐乳的最佳濕度、探究制作腐乳的最佳溫度等

18、。 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(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，并不需要對百香果進(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。①過程往往不能長時間密封，原因是_____________________。 (3)②過程適宜的溫度為___

19、_____。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(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，會使得裝置氣壓增大　(3)30～35 ℃　溫度過高，影響酶的活性　(4)

20、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，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會使裝置氣壓增大，應(yīng)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(xì)菌，發(fā)酵時需要通入無菌空氣?？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．泡菜制作簡單，易于儲存，開胃提神，醒酒去膩，老少適宜，是家喻戶曉

21、的一種佐餐菜肴。以下是有關(guān)泡菜制作的一些問題，請分析回答： (1)制備泡菜的鹽水中鹽與清水的質(zhì)量比約為____________，鹽水需煮沸并冷卻后才可使用，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在泡菜腌制過程中經(jīng)常向壇口邊緣的水槽中補(bǔ)充水分，目的是提供____________環(huán)境。在發(fā)酵初期會有氣泡從壇沿水槽內(nèi)的水中間歇性溢

22、出，這些氣泡來源于_________________。 (3)發(fā)酵后期，乳酸含量繼續(xù)增加，當(dāng)達(dá)到1.2%以上時，發(fā)酵速率漸漸變緩甚至停止，主要原因是______________________________。 (4)若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是________________________。 (5)發(fā)酵過程中會產(chǎn)生亞硝酸鹽，亞硝酸鹽在特定條件下會轉(zhuǎn)變成致癌物__________，所以在發(fā)酵過程中應(yīng)定期測定亞硝酸鹽的含量，以把握取食泡菜的最佳時機(jī)。檢測亞硝酸鹽含量的方法是__________________，在檢測泡菜中亞硝酸鹽含量的實(shí)驗(yàn)中，必須先制備已知濃度的______

23、__________，將顯色反應(yīng)后的樣品與其進(jìn)行比對。 答案　(1)1∶4　加熱煮沸是為了殺滅雜菌，冷卻之后使用是為了保證乳酸菌等微生物的生命活動不受影響　(2)無氧　微生物呼吸作用產(chǎn)生的氣體和泡菜壇中剩余的空氣　(3)pH過低抑制了乳酸菌的生長　(4)鹽過多抑制了乳酸菌發(fā)酵　(5)亞硝胺　比色法　標(biāo)準(zhǔn)顯色液 解析　(1)制備泡菜的鹽水中鹽與清水的質(zhì)量比約為1∶4，鹽水加熱煮沸是為了殺滅雜菌，冷卻之后使用是為了避免高溫殺死乳酸菌，保證乳酸菌等微生物的生命活動不受影響。 (2)在泡菜腌制過程中向壇口邊緣的水槽中補(bǔ)充水分的目的是隔絕空氣，提供乳酸菌發(fā)酵的無氧環(huán)境。在發(fā)酵初期微生物呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳和泡菜壇中剩余的空氣由于發(fā)酵壇內(nèi)溫度升高會從壇沿水槽內(nèi)的水中溢出。 (3)發(fā)酵后期，當(dāng)乳酸含量達(dá)到1.2%以上時，pH過低會抑制乳酸菌的生長，導(dǎo)致發(fā)酵速率漸漸變緩甚至停止。 (4)鹽過多會抑制乳酸菌發(fā)酵，會導(dǎo)致制作的泡菜“咸而不酸”。 (5)亞硝酸鹽在特定條件下會轉(zhuǎn)變成亞硝胺，可引起基因突變導(dǎo)致癌癥。檢測泡菜中亞硝酸鹽含量的方法是比色法，檢測時必須先制備已知亞硝酸鹽濃度的標(biāo)準(zhǔn)顯色液。 9