高考二輪復(fù)習(xí)微生物的分離培養(yǎng)與利用(含發(fā)酵工程)教案

專題九生物技術(shù)實(shí)踐第17講微生物的分離、培養(yǎng)與利用(含發(fā)酵工程)熱點(diǎn)一微生物的分離、培養(yǎng)與利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有一種廣泛使用的除草劑(含氮有機(jī)化合物)在土壤中不易降解,長(zhǎng)期使用可污染土壤。為修復(fù)被該除草劑污染的土壤,可按下面程序選育能降解該除草劑的細(xì)菌(已知該除草劑在水中溶解度低,含一定量該除草劑的培養(yǎng)基不透明)。判斷下列敘述的正誤。(1)分離該除草劑分解菌的流程是選擇培養(yǎng)→涂布到鑒別培養(yǎng)基上→培養(yǎng)→挑選產(chǎn)生透明圈的菌落。(×)提示:分離該除草劑分解菌的流程是土壤取樣→選擇培養(yǎng)→平板劃線→涂布到鑒別培養(yǎng)基上→培養(yǎng)→挑選產(chǎn)生透明圈的菌落。(2)在配制培養(yǎng)基時(shí),一般微生物除滿足營(yíng)養(yǎng)需求外,還應(yīng)該考慮pH、氧氣及特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的要求。(√)(3)高壓蒸汽滅菌加熱結(jié)束時(shí),打開(kāi)排氣閥使壓力表指針回到零后,開(kāi)啟鍋蓋。(×)提示:高壓蒸汽滅菌加熱結(jié)束后,讓其自然冷卻,當(dāng)壓力表的壓力降到零時(shí)打開(kāi)排氣閥。(4)倒平板時(shí),應(yīng)將打開(kāi)的皿蓋放到一邊,以免培養(yǎng)基濺到皿蓋上。(×)提示:倒平板時(shí)左手拿培養(yǎng)皿,右手拿錐形瓶,左手將培養(yǎng)皿打開(kāi)一條稍大于瓶口的縫隙,倒入培養(yǎng)皿后立即蓋上培養(yǎng)皿的皿蓋。(5)為了防止污染,接種環(huán)經(jīng)火焰滅菌后應(yīng)趁熱快速挑取菌落。(×)提示:灼燒接種環(huán)之后,要冷卻后才能挑取菌落,以免溫度太高殺死菌種。(6)在以除草劑為唯一氮源的培養(yǎng)基中,若出現(xiàn)透明圈,則說(shuō)明篩選到分解除草劑的細(xì)菌。(√)[基礎(chǔ)回顧](1)制備土壤浸出液時(shí),為避免菌體濃度過(guò)高,需將浸出液進(jìn)行稀釋處理。統(tǒng)計(jì)菌落的數(shù)量,一般選用稀釋涂布平板法。(2)平板劃線的目的是通過(guò)接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線,將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面,在數(shù)次劃線后培養(yǎng),可以分離到由一個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的菌落。(3)用稀釋涂布平板法統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目低。這是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí),平板上觀察到的只是一個(gè)菌落。(4)在尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑,培養(yǎng)某種細(xì)菌,若指示劑變紅,則說(shuō)明該種細(xì)菌能分解尿素。纖維素分解菌的篩選原理是剛果紅能與培養(yǎng)基中的纖維素形成紅色復(fù)合物。當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后,剛果紅—纖維素的復(fù)合物就無(wú)法形成,培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。[思維拓展](1)利用劃線培養(yǎng)時(shí),培養(yǎng)基中只出現(xiàn)很少菌落,大部分細(xì)菌在該培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng),其主要原因是什么?提示:培養(yǎng)基中缺少這些細(xì)菌可利用的氮源。(2)根據(jù)菌落周圍是否產(chǎn)生透明圈篩選出目的菌的原理是什么?提示:有透明圈的菌落利用的氮源主要是除草劑中的氮,據(jù)此可篩選出目的菌。結(jié)合微生物的培養(yǎng)、應(yīng)用,考查理解與科學(xué)思維能力[典例引領(lǐng)1](2021·廣東卷)中國(guó)科學(xué)家運(yùn)用合成生物學(xué)方法構(gòu)建了一株嗜鹽單胞菌H,以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液,含較多蔗糖)為原料,在實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵生產(chǎn)PHA等新型高附加值可降解材料,期望提高甘蔗的整體利用價(jià)值。工藝流程如圖?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)為提高菌株H對(duì)蔗糖的耐受能力和利用效率,可在液體培養(yǎng)基中將蔗糖作為,并不斷提高其濃度,經(jīng)多次傳代培養(yǎng)(指培養(yǎng)一段時(shí)間后,將部分培養(yǎng)物轉(zhuǎn)入新配的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng))以獲得目標(biāo)菌株。培養(yǎng)過(guò)程中定期取樣并用的方法進(jìn)行菌落計(jì)數(shù),評(píng)估菌株增殖狀況。此外,選育優(yōu)良菌株的方法還有等(答出兩種方法即可)。

(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強(qiáng)等特性,研究人員設(shè)計(jì)了一種不需要滅菌的發(fā)酵系統(tǒng),其培養(yǎng)基鹽濃度設(shè)為60g/L,pH為10,菌株H可正常持續(xù)發(fā)酵60d以上。該系統(tǒng)不需要滅菌的原因是

(答出兩點(diǎn)即可)。

(3)研究人員在工廠進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng),在適宜的營(yíng)養(yǎng)物濃度、溫度、pH條件下發(fā)酵,結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中菌株H細(xì)胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達(dá)到預(yù)期,并產(chǎn)生了少量乙醇等物質(zhì),說(shuō)明發(fā)酵條件中可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。

(4)菌株H還能通過(guò)分解餐廚垃圾(主要含蛋白質(zhì)、淀粉、油脂等)來(lái)生產(chǎn)PHA,說(shuō)明其能分泌。

[解題思路](1)唯一碳源稀釋涂布平板誘變育種、基因工程育種(2)鹽濃度為60g/L的條件下,其他雜菌因失水過(guò)多而死亡;pH為10的條件下,其他雜菌的酶變性失活,生長(zhǎng)繁殖受抑制(3)氧氣(O2或溶解氧)(4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等[模擬訓(xùn)練1](2021·安徽黃山二模)有機(jī)磷農(nóng)藥使用不當(dāng)有時(shí)會(huì)造成瓜果蔬菜等食品農(nóng)藥殘留超標(biāo),危害人類健康。某生物興趣小組同學(xué)提出:土壤中可能存在高效降解有機(jī)磷農(nóng)藥的細(xì)菌。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)培養(yǎng)基常用的滅菌方法是。

(2)為了獲得能降解有機(jī)磷農(nóng)藥的菌種,可在被有機(jī)磷農(nóng)藥污染土壤中取樣。為提高降解有機(jī)磷農(nóng)藥細(xì)菌的比例,可以進(jìn)行選擇培養(yǎng),即以作為唯一碳源的(填物理狀態(tài))培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。一段時(shí)間后,不能降解有機(jī)磷農(nóng)藥的細(xì)菌比例逐漸下降,原因是①;②。(3)統(tǒng)計(jì)選擇培養(yǎng)基中菌種密度時(shí),可以采用稀釋涂布平板法。統(tǒng)計(jì)需要在一定培養(yǎng)時(shí)間范圍內(nèi)完成,若培養(yǎng)時(shí)間過(guò)短,一部分降解有機(jī)磷農(nóng)藥的細(xì)菌繁殖快而先被觀測(cè)到,因此導(dǎo)致計(jì)數(shù)結(jié)果(填“偏低”或“偏高”);若培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),部分菌落

,因此導(dǎo)致計(jì)數(shù)結(jié)果較實(shí)際情況低。

(1)實(shí)驗(yàn)室常用的滅菌方法有干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌、灼燒滅菌等,其中培養(yǎng)基常用的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌法。(2)自然界中目的菌株篩選的依據(jù):根據(jù)它對(duì)生存環(huán)境的要求,到相應(yīng)的環(huán)境中去尋找。為了獲得能降解有機(jī)磷農(nóng)藥的菌種,可在被有機(jī)磷農(nóng)藥污染的土壤中取樣。為提高降解有機(jī)磷農(nóng)藥細(xì)菌的比例,可以進(jìn)行選擇培養(yǎng),即以有機(jī)磷農(nóng)藥作為唯一碳源的液體培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。一段時(shí)間后,由于缺乏其他碳源,不能降解有機(jī)磷農(nóng)藥的細(xì)菌不能生長(zhǎng)和增殖;能降解有機(jī)磷農(nóng)藥的細(xì)菌可以利用有機(jī)磷農(nóng)藥生長(zhǎng)和繁殖,數(shù)量增多,故不能降解有機(jī)磷農(nóng)藥的細(xì)菌比例逐漸下降。(3)統(tǒng)計(jì)菌種密度時(shí),可以采用稀釋涂布平板法。統(tǒng)計(jì)需要在一定培養(yǎng)時(shí)間范圍內(nèi)完成,若培養(yǎng)時(shí)間過(guò)短,一部分降解有機(jī)磷農(nóng)藥的細(xì)菌繁殖快而先被觀測(cè)到,另一部分降解有機(jī)磷農(nóng)藥的細(xì)菌繁殖慢還沒(méi)有形成肉眼可見(jiàn)的菌落,因此導(dǎo)致計(jì)數(shù)結(jié)果偏低;若培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),部分菌落因相鄰較近,相互重疊(或生長(zhǎng)到一起),形成一個(gè)菌落,因此導(dǎo)致計(jì)數(shù)結(jié)果較實(shí)際情況低。(1)高壓蒸汽滅菌法(2)有機(jī)磷農(nóng)藥液體因缺乏其他碳源,不能降解有機(jī)磷農(nóng)藥的細(xì)菌不能生長(zhǎng)和增殖能降解有機(jī)磷農(nóng)藥的細(xì)菌可以利用有機(jī)磷農(nóng)藥生長(zhǎng)和繁殖,數(shù)量增多(3)偏低因相鄰較近,相互重疊(或生長(zhǎng)到一起),形成一個(gè)菌落(1)快速確認(rèn)兩類培養(yǎng)基①鑒別培養(yǎng)基:加入的物質(zhì)起“鑒別”作用(該物質(zhì)可能與被鑒別菌種發(fā)生特殊顏色反應(yīng)),該物質(zhì)加入后并未殺死其他微生物,即培養(yǎng)基中可生存多種微生物。②選擇培養(yǎng)基:加入的物質(zhì)起“篩選”作用,該物質(zhì)可抑制或殺死其他微生物,只有被選擇的“目的菌種”才能生存下來(lái)。(2)平板劃線法與稀釋涂布平板法:平板劃線法只適用于微生物的提純,不適合進(jìn)行計(jì)數(shù),在最后一次劃線的末端處的菌種最純。統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)量一般采用稀釋涂布平板法。結(jié)合微生物的接種和篩選等知識(shí),考查科學(xué)思維與探究能力[典例引領(lǐng)2](2021·湖南卷)大熊貓是我國(guó)特有的珍稀野生動(dòng)物,每只成年大熊貓每日進(jìn)食竹子量可達(dá)12～38kg。大熊貓可利用竹子中8%的纖維素和27%的半纖維素。研究人員從大熊貓糞便和土壤中篩選纖維素分解菌。回答下列問(wèn)題。(1)纖維素酶是一種復(fù)合酶,一般認(rèn)為它至少包括三種組分,即。為篩選纖維素分解菌,將大熊貓新鮮糞便樣品稀釋液接種至以為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng),該培養(yǎng)基從功能上分類屬于培養(yǎng)基。

(2)配制的培養(yǎng)基必須進(jìn)行滅菌處理,目的是。檢測(cè)固體培養(yǎng)基滅菌效果的常用方法是。

(3)簡(jiǎn)要寫出測(cè)定大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數(shù)的實(shí)驗(yàn)思路

。(4)為高效降解農(nóng)業(yè)秸稈廢棄物,研究人員利用從土壤中篩選獲得的3株纖維素分解菌,在37℃條件下進(jìn)行玉米秸稈降解實(shí)驗(yàn),結(jié)果如表所示。在該條件下纖維素酶活力最高的是菌株,理由是

。菌株秸稈總重(g)秸稈殘重(g)秸稈失重(%)纖維素降解率(%)ABC[解題思路](1)C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶纖維素選擇(2)防止外來(lái)雜菌的入侵將未接種的培養(yǎng)基在適宜的條件下放置一段時(shí)間,觀察培養(yǎng)基上是否有菌落出現(xiàn)(3)取10g大熊貓新鮮糞便移至90mL無(wú)菌水中,并進(jìn)行101至106梯度稀釋培養(yǎng),取稀釋度為106的稀釋液涂布到選擇培養(yǎng)基上培養(yǎng),選擇菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù),求出該稀釋度平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù),并計(jì)算每克樣品中的菌株數(shù)(4)C菌株C單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中秸稈的減少量大于菌株A和菌株B[模擬訓(xùn)練2]硏究發(fā)現(xiàn),土壤中某種微生物能降解石油。分離降解石油的菌株和探索其降解機(jī)制的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)微生物生長(zhǎng)繁殖所需的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有四類,該實(shí)驗(yàn)所用的振蕩培養(yǎng)的培養(yǎng)基只能以石油作為唯一碳源,其原因是

。

(2)振蕩培養(yǎng)的細(xì)菌比靜置培養(yǎng)的細(xì)菌生長(zhǎng)速度快。分析其原因是振蕩培養(yǎng)能提高培養(yǎng)液中的含量,同時(shí)可使菌體與培養(yǎng)液充分接觸,提高的利用率。

(3)若要測(cè)定其活菌數(shù)量,可選用法進(jìn)行計(jì)數(shù);若要測(cè)定培養(yǎng)液中微生物的菌體數(shù),可在顯微鏡下用直接計(jì)數(shù)。

(4)為探究石油的降解機(jī)制,將該菌種的培養(yǎng)液過(guò)濾離心,取上清液做圖乙所示實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的假設(shè)是

,該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理?為什么?。

(1)微生物的各種培養(yǎng)基配方一般都含有水、碳源、氮源和無(wú)機(jī)鹽四類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);選擇培養(yǎng)基只允許特定種類的微生物生長(zhǎng),會(huì)抑制或阻止其他種類微生物生長(zhǎng),因而必須以石油為唯一碳源,只讓目的菌株生長(zhǎng)繁殖。(2)振蕩培養(yǎng)可以增加液體培養(yǎng)基的氧氣含量,促進(jìn)好氧型微生物的生長(zhǎng);同時(shí)還能使菌體與培養(yǎng)液充分接觸,提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率。(3)題圖中檢測(cè)土樣中細(xì)菌含量采用的接種方法是稀釋涂布平板法。若要測(cè)定培養(yǎng)液中微生物的菌體數(shù),可在顯微鏡下用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板直接計(jì)數(shù)。(4)從圖乙上清液中加入蛋白酶溶液可知是用于水解上清液中的蛋白質(zhì),由此可判定實(shí)驗(yàn)假設(shè)是目的菌株通過(guò)分泌某種蛋白質(zhì)來(lái)降解石油,但未設(shè)置不加入蛋白酶的對(duì)照組實(shí)驗(yàn),沒(méi)有說(shuō)服力,因而不合理。(1)水、碳源、氮源和無(wú)機(jī)鹽只有能利用石油的微生物能正常生長(zhǎng)繁殖,以便達(dá)到篩選的目的(2)溶解氧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(3)稀釋涂布平板血細(xì)胞計(jì)數(shù)板(4)目的菌株能分泌降解石油的蛋白質(zhì)不合理,缺少空白對(duì)照區(qū)分一種對(duì)照組與兩種重復(fù)組(1)將一接種的普通培養(yǎng)基與接種的選擇培養(yǎng)基一起培養(yǎng)——用于確認(rèn)選擇培養(yǎng)基是否起到“篩選”作用。(2)將幾個(gè)未接種的培養(yǎng)基在適宜條件下培養(yǎng)——用于確認(rèn)培養(yǎng)基滅菌是否徹底(制備是否合格)。(3)進(jìn)行微生物計(jì)數(shù)時(shí),每一稀釋度下涂布三個(gè)平板,即設(shè)置重復(fù)組,是為了求平均值,提高計(jì)數(shù)準(zhǔn)確度。熱點(diǎn)二傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用楊梅果實(shí)風(fēng)味獨(dú)特、酸甜適中,具有很高的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值。泡菜因其營(yíng)養(yǎng)豐富,口感酸爽,而廣受歡迎。如圖1是制作楊梅酒和楊梅醋的流程圖。圖2是泡菜腌制過(guò)程中,乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化規(guī)律,據(jù)圖判斷下列敘述的正誤。(1)在傳統(tǒng)果酒發(fā)酵后期,擰松瓶蓋的間隔時(shí)間可延長(zhǎng)。(√)(2)楊梅酒的發(fā)酵過(guò)程中,若發(fā)酵液表面出現(xiàn)菌膜,最可能的原因是發(fā)酵瓶漏氣。(√)(3)酵母菌是嗜溫菌,所以果酒發(fā)酵所需的最適溫度高于果醋發(fā)酵所需的最適溫度。(×)提示:醋酸菌是嗜溫菌,果醋發(fā)酵的最適溫度高于果酒發(fā)酵所需的最適溫度。(4)泡菜的制作前期需要通入氧氣,后期應(yīng)嚴(yán)格保持無(wú)氧條件。(×)提示:制作泡菜利用的菌種是乳酸菌,乳酸菌是嚴(yán)格厭氧菌,因此從發(fā)酵的初期就應(yīng)嚴(yán)格控制無(wú)氧條件。(5)制作泡菜過(guò)程中,有機(jī)物的干重和種類均會(huì)減少。(×)提示:制作泡菜的過(guò)程中,乳酸菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸消耗有機(jī)物,有機(jī)物的干重減少,但有機(jī)物種類增多。[基礎(chǔ)回顧](1)傳統(tǒng)發(fā)酵中,發(fā)酵液雖然未經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的滅菌處理,但雜菌一般不能正常生長(zhǎng),這是由于果酒發(fā)酵的無(wú)氧、酸性條件抑制了雜菌的生長(zhǎng)。用來(lái)檢驗(yàn)酒精的化學(xué)試劑是酸性重鉻酸鉀。(2)果酒制作過(guò)程中,酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。溫度適宜時(shí)果酒發(fā)酵時(shí)間較短,原因是果酒發(fā)酵相關(guān)的酶活性最高,發(fā)酵速度快。(3)楊梅醋的發(fā)酵過(guò)程中,除具備必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外,還需要往發(fā)酵液中持續(xù)地通入無(wú)菌空氣。(4)泡菜制作封壇時(shí)水槽中要注滿水,目的是保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無(wú)氧環(huán)境。在發(fā)酵過(guò)程中要注意經(jīng)常向水槽中補(bǔ)水。(5)檢測(cè)亞硝酸鹽的原理是在鹽酸酸化條件下,亞硝酸鹽與對(duì)氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)后,與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結(jié)合形成玫瑰紅色染料。將顯色反應(yīng)后的樣品與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)顯色液進(jìn)行目測(cè)比較,即可大致估算出泡菜中亞硝酸鹽的含量。[思維拓展]如圖表示果酒發(fā)酵過(guò)程中,發(fā)酵液的糖度(葡萄糖的濃度)和酒精度(酒精濃度)隨時(shí)間變化的關(guān)系。發(fā)酵前24h,糖度變化很小,酒精度上升很慢,其原因是什么?96h后酒精度和糖度的變化都趨于平緩,其原因是什么?提示:發(fā)酵前24h酵母菌主要進(jìn)行有氧呼吸,大量增殖;發(fā)酵96h后高濃度的酒精和代謝廢物會(huì)抑制酵母菌的代謝從而影響發(fā)酵。結(jié)合果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作等知識(shí),考查理解和科學(xué)思維能力[典例引領(lǐng)1](2021·全國(guó)乙卷)工業(yè)上所說(shuō)的發(fā)酵是指微生物在有氧或無(wú)氧條件下通過(guò)分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過(guò)程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國(guó)具有悠久的歷史。某企業(yè)通過(guò)發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)米曲霉發(fā)酵過(guò)程中,加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),大豆中的可為米曲霉的生長(zhǎng)提供氮源,小麥中的淀粉可為米曲霉的生長(zhǎng)提供。

(2)米曲霉發(fā)酵過(guò)程的主要目的是使米曲霉充分生長(zhǎng)繁殖,大量分泌制作醬油過(guò)程所需的酶類,這些酶中的、能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸收、風(fēng)味獨(dú)特的成分,如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和。米曲霉發(fā)酵過(guò)程需要提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、通入空氣并攪拌,由此可以判斷米曲霉屬于(填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”)微生物。

(3)在發(fā)酵池發(fā)酵階段添加的乳酸菌屬于(填“真核生物”或“原核生物”);添加的酵母菌在無(wú)氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)物是。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質(zhì)量的重要因素,據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長(zhǎng)的物質(zhì)是(答出1點(diǎn)即可)。

[解題思路](1)蛋白質(zhì)碳源(2)蛋白酶脂肪酶氨基酸異養(yǎng)好氧(3)原核生物酒精和二氧化碳酒精、乳酸、食鹽(答一個(gè)即可)[模擬訓(xùn)練1](經(jīng)典高考)天津獨(dú)流老醋歷史悠久、獨(dú)具風(fēng)味,其生產(chǎn)工藝流程如圖。(1)在糖化階段添加酶制劑需要控制反應(yīng)溫度,這是因?yàn)槊浮?2)在酒精發(fā)酵階段,需添加酵母菌。在操作過(guò)程中,發(fā)酵罐先通氣,后密閉,通氣能提高的數(shù)量,有利于密閉時(shí)獲得更多的酒精產(chǎn)物。

(3)在醋酸發(fā)酵階段,獨(dú)流老醋采用獨(dú)特的分層固體發(fā)酵法,發(fā)酵30天。工藝如下:①發(fā)酵過(guò)程中,定期取樣測(cè)定醋酸桿菌密度變化,趨勢(shì)如圖。據(jù)圖分析,與顛倒前相比,B層醋酸桿菌在顛倒后密度變化的特點(diǎn)是,

由此推測(cè),影響醋酸桿菌密度變化的主要環(huán)境因素是。

②乳酸含量高是獨(dú)流老醋風(fēng)味獨(dú)特的重要成因。發(fā)酵過(guò)程中,發(fā)酵缸中層的醋醅有利于乳酸菌繁殖,積累乳酸。③成熟醋醅中乳酸菌的種類明顯減少,主要原因是發(fā)酵后期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗等環(huán)境因素的改變,加劇了不同種類乳酸菌的,淘汰了部分乳酸菌種類。

(1)在糖化階段添加酶制劑,需要控制反應(yīng)溫度,因?yàn)闇囟葧?huì)影響酶的活性,只有在最適溫度條件下,酶的催化能力才最強(qiáng)。(2)發(fā)酵過(guò)程中酵母菌在有氧條件下,代謝旺盛,能快速增殖,產(chǎn)生大量酵母菌,有利于密閉時(shí)獲得更多的酒精產(chǎn)物。(3)①發(fā)酵過(guò)程中,定期取樣測(cè)定醋酸桿菌的密度變化,由圖中信息可知與顛倒前相比,B層醋酸桿菌在顛倒后(第15天后)先快速增長(zhǎng)后趨于穩(wěn)定;影響醋酸桿菌密度的主要環(huán)境因素是氧氣(醋酸桿菌為需氧生物)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、pH。②乳酸菌為厭氧生物,無(wú)氧條件有利于乳酸菌繁殖。③發(fā)酵過(guò)程中不同乳酸菌之間相互爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),加劇了不同種類乳酸菌的種間競(jìng)爭(zhēng)(或競(jìng)爭(zhēng))。(1)在最適溫度條件下催化能力最強(qiáng)(2)酵母菌(3)①先快速增長(zhǎng)后趨于穩(wěn)定氧氣、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、pH②顛倒前的B層和顛倒后的A(或不翻動(dòng),或下)③種間競(jìng)爭(zhēng)(或競(jìng)爭(zhēng))控制雜菌的“三大措施”(1)通過(guò)發(fā)酵條件控制雜菌。①無(wú)氧發(fā)酵時(shí)的無(wú)氧環(huán)境可以抑制好氧菌。②酒精發(fā)酵形成的酸性環(huán)境抑制不耐酸的雜菌繁殖。(2)利用鹽控制雜菌,如腐乳的制作。(3)利用酒精控制雜菌,如果酒、腐乳的制作。結(jié)合傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用等知識(shí),考查科學(xué)思維與探究能力[典例引領(lǐng)2](2017·全國(guó)Ⅱ卷)豆豉是大豆經(jīng)過(guò)發(fā)酵制成的一種食品。為了研究影響豆豉發(fā)酵效果的因素,某小組將等量的甲、乙兩菌種分別接入等量的A、B兩桶煮熟大豆中并混勻,再將兩者置于適宜條件下進(jìn)行發(fā)酵,并在32h內(nèi)定期取樣觀測(cè)發(fā)酵效果?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)該實(shí)驗(yàn)的自變量是、。

(2)如果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵容器內(nèi)上層大豆的發(fā)酵效果比底層的好,說(shuō)明該發(fā)酵菌是。

(3)如果在實(shí)驗(yàn)后,發(fā)現(xiàn)32h內(nèi)的發(fā)酵效果越來(lái)越好,且隨發(fā)酵時(shí)間呈直線上升關(guān)系,則無(wú)法確定發(fā)酵的最佳時(shí)間;若要確定最佳發(fā)酵時(shí)間,還需要做的事情是

。(4)從大豆到豆豉,大豆中的成分會(huì)發(fā)生一定的變化,其中,蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)?脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)椤?/p>

[解題思路](1)菌種發(fā)酵時(shí)間(2)好氧菌(3)延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間,觀察發(fā)酵效果,最好的發(fā)酵效果所對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為最佳發(fā)酵時(shí)間(4)肽和氨基酸甘油和脂肪酸[模擬訓(xùn)練2](2021·安徽皖南三模)某地制酒和制醋的工藝歷史悠久。回答下列與生產(chǎn)酒和醋相關(guān)的問(wèn)題。(1)生產(chǎn)酒和醋都需要嚴(yán)格篩選菌種和控制溫度條件,在酒精發(fā)酵時(shí),使用的菌種為;在醋酸發(fā)酵時(shí),使用的菌種為,一般溫度控制在。

(2)在酒精發(fā)酵階段,發(fā)酵池應(yīng)先通氣后密閉,其原因是。在醋酸發(fā)酵階段,需要不斷地向發(fā)酵池通入氧氣并攪動(dòng)發(fā)酵液,其原因是。

(3)在制作葡萄酒和制作葡萄醋時(shí),酒精發(fā)酵之前的實(shí)驗(yàn)流程是。利用淀粉類原料生產(chǎn)醋,需要經(jīng)糖化階段將淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?。糖化階段宜采用酶制劑催化反應(yīng),而不宜在強(qiáng)酸條件下使淀粉水解,其原因是。(1)酵母菌屬于兼性厭氧型微生物,在有氧的條件下能夠大量繁殖,在無(wú)氧條件下無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精,所以酒精發(fā)酵使用酵母菌;醋酸發(fā)酵使用的菌種為醋酸菌,醋酸菌的最適生長(zhǎng)溫度為30～35℃。(2)酵母菌屬于兼性厭氧型微生物,即在有氧的條件下能夠大量繁殖,在無(wú)氧條件下無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精,所以在酒精發(fā)酵階段使用酵母菌。在酒精發(fā)酵階段,發(fā)酵罐先通氣,后密閉,通氣的目的是提高酵母菌的數(shù)量,有利于密閉時(shí)獲得更多的酒精產(chǎn)物;醋酸菌是一種好氧細(xì)菌,只有當(dāng)氧氣充足時(shí),才能進(jìn)行旺盛的生理活動(dòng)。醋酸菌對(duì)氧氣的含量特別敏感,當(dāng)進(jìn)行深層發(fā)酵時(shí),即使只是短時(shí)間中斷通入氧氣,也會(huì)引起醋酸菌死亡。所以,在醋酸發(fā)酵階段,需要不斷地向發(fā)酵池通入氧氣并攪動(dòng)發(fā)酵液。(3)在制作葡萄酒和制作葡萄醋時(shí),酒精發(fā)酵之前的實(shí)驗(yàn)流程是挑選葡萄→沖洗→(去梗后)榨汁;由于酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能,且作用條件溫和,使用酶制劑能大大縮短糖化階段的時(shí)間,而強(qiáng)酸環(huán)境能使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞,不利于后續(xù)的酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵,所以糖化階段宜采用酶制劑催化反應(yīng),而不宜在強(qiáng)酸條件下使淀粉水解。(1)酵母菌醋酸菌30～35℃(2)通氣可增加酵母菌的數(shù)量,密閉時(shí)能獲得更多的酒精產(chǎn)物醋酸菌是好氧細(xì)菌,不斷通入氧氣和攪動(dòng)發(fā)酵液可增加發(fā)酵液中溶解氧的含量,利于醋酸發(fā)酵的進(jìn)行(3)挑選葡萄→沖洗→(去梗后)榨汁使用酶制劑能大大縮短糖化階段的時(shí)間,而強(qiáng)酸環(huán)境會(huì)導(dǎo)致菌種死亡不利于后續(xù)的發(fā)酵1.(2021·安徽示范高中聯(lián)考)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛,請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題。(1)工業(yè)化生產(chǎn)腐乳時(shí),應(yīng)對(duì)玻璃器皿進(jìn)行滅菌,滅菌能夠殺死物體內(nèi)外的所有微生物,還包括。將長(zhǎng)出毛霉的豆腐裝瓶加鹽腌制一段時(shí)間后,最上層的豆腐塊長(zhǎng)出了黑毛和綠毛,原因可能是。在加鹵湯裝瓶階段,若制作的鹵湯中酒精含量過(guò)高,則會(huì)導(dǎo)致腐乳成熟的時(shí)間。

(2)制作葡萄酒時(shí),酵母菌的培養(yǎng)狀態(tài)可以分為兩個(gè)階段:第一個(gè)階段是利用發(fā)酵裝置中少量的氧氣進(jìn)行有氧呼吸,其目的是;第二個(gè)階段是在無(wú)氧環(huán)境中酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精。在的發(fā)酵液中,酵母菌可以生長(zhǎng)繁殖,而絕大多數(shù)其他微生物會(huì)被抑制,所以葡萄僅需要經(jīng)過(guò)沖洗即可以榨汁用于酒精發(fā)酵。(3)酒精發(fā)酵時(shí)發(fā)酵液中的葡萄皮等固體物質(zhì)會(huì)上浮覆蓋在發(fā)酵液表面,形成酒帽,酒帽的出現(xiàn)會(huì)降低發(fā)酵速度,原因是。工業(yè)生產(chǎn)中處理酒帽的方法是定期將其按壓下去,浸入發(fā)酵液。

(4)若發(fā)酵一定時(shí)間后發(fā)現(xiàn)酒精度偏低,需檢測(cè)是否因?yàn)榻湍妇鷶?shù)量偏少,可以通過(guò)兩種方法估算酵母菌的數(shù)量:a.顯微鏡直接計(jì)數(shù)法;b.稀釋涂布平板法。兩種方法得到的活酵母估算數(shù)據(jù)可能。偏大,b偏小 偏小,b偏大(1)滅菌是用強(qiáng)烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物,包括芽孢和孢子;將長(zhǎng)出毛霉的豆腐裝瓶加鹽腌制一段時(shí)間后,最上層的豆腐塊長(zhǎng)出了黑毛和綠毛,說(shuō)明被雜菌污染了,可能是最上一層加鹽偏少導(dǎo)致的。鹵湯中酒的含量應(yīng)該控制在12%左右,酒精含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致腐乳成熟的時(shí)間延長(zhǎng),酒精含量過(guò)低則不足以抑制微生物的生長(zhǎng),可能導(dǎo)致豆腐腐敗。(2)果酒發(fā)酵分為兩個(gè)階段,第一個(gè)階段是利用酵母菌的有氧呼吸,讓其大量繁殖;第二階段是利用酵母菌的無(wú)氧呼吸,讓其產(chǎn)生酒精。酵母菌在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中可以生長(zhǎng)繁殖而其他大多數(shù)微生物則不能,因此葡萄糖僅需要沖洗而不需要經(jīng)過(guò)滅菌處理就可以榨汁用于酒精發(fā)酵。(3)酒精發(fā)酵過(guò)程中,覆蓋在發(fā)酵液表面的酒帽會(huì)使得葡萄皮上的菌種無(wú)法浸入發(fā)酵液,進(jìn)而會(huì)降低發(fā)酵速度。(4)顯微鏡直接計(jì)數(shù)法會(huì)將死亡的酵母菌也計(jì)算在內(nèi),因此會(huì)導(dǎo)致計(jì)數(shù)偏大;而用稀釋涂布平板法計(jì)數(shù)時(shí),由于2個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí),平板上觀察到的只是一個(gè)菌落,因此會(huì)導(dǎo)致計(jì)數(shù)偏小。(1)芽孢和孢子最上一層加鹽偏少導(dǎo)致雜菌污染延長(zhǎng)(2)讓酵母菌(通過(guò)有氧呼吸)快速增殖缺氧、呈酸性(3)葡萄皮上的菌種無(wú)法浸入發(fā)酵液(4)C2.某同學(xué)利用牛奶加適量的葡萄糖以及少許菌種在家自制了酸奶,一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn),制備的酸奶中有酒精的味道。于是他將制備的酸奶帶到實(shí)驗(yàn)室,對(duì)酸奶中的微生物進(jìn)行了研究。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)制備酸奶的過(guò)程,不需要嚴(yán)格的消毒,原因是

。通過(guò)微生物的作用,牛奶變酸的實(shí)質(zhì)是。(2)該同學(xué)對(duì)自制酸奶中的微生物培養(yǎng)后根據(jù)的特征來(lái)判斷微生物種類。

(3)經(jīng)培養(yǎng)分離后的結(jié)果顯示,酸奶中含有乳酸菌和部分酵母菌,請(qǐng)分析這兩種微生物能在制備酸奶中共存的原因是。(4)根據(jù)結(jié)果分析,該同學(xué)酸奶制備過(guò)程中出現(xiàn)酵母菌的原因可能有①;②。

(1)制備酸奶的過(guò)程無(wú)須嚴(yán)格消毒的原因在于乳酸菌在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物會(huì)抑制其他微生物的生長(zhǎng)。牛奶之所以變酸,是因?yàn)榕Ｄ讨械奶窃谌樗峋淖饔孟卤环纸獬闪巳樗帷?2)分離酸奶中的微生物可根據(jù)菌落的形狀、大小、隆起程度和顏色等特征判斷微生物的種類。(3)乳酸菌為厭氧菌,酵母菌為兼性厭氧菌,因此在無(wú)氧條件下,二者可共存。(4