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第16讲　生物技术实践
考纲要求　1.(1)微生物的分离和培养。　(2)某种微生物数量的测定。　(3)培养基对微生物的选择作用。　(4)利用微生物进行发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用。　2.(1)从生物材料中提取某些特定的成分。　(2)运用发酵加工食品的基本方法。
考点一　果酒、果醋、腐乳和泡菜制作的比较
■ 主干整合
1.理清4种传统发酵食品的生产技术
项目
果酒 [来源:]
果醋
腐乳
泡菜
菌种
酵母菌
醋酸菌
毛霉
乳酸菌
原理
　酵母菌　　　产生酒精?
　醋酸菌　　　产生醋酸?
　毛霉代谢产生　　 　　　?
　乳酸菌　　　　　产生乳酸?
控制
条件
　前期有氧后期无氧,　　℃左右?
　有氧,　　　　℃?
　有氧,　　　　℃?
　无氧,常温
实验
流程
2.果酒和果醋发酵装置的设计思路
(1)通用装置
装置图
结构
目的
充气口
　醋酸发酵时连接充气泵,输入无菌空气;制酒时关闭充气口
排气口
　用来排出CO2
长而弯曲
的胶管
　防止空气中微生物的污染
出料口
　便于取料,及时监测发酵进行的情况
(2)装置分析
①因为酵母菌的繁殖需要空气,醋酸菌是好氧菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都　　　　。因酵母菌产生酒精发生在无氧条件下,应控制充入氧的量,故应在　　　　设置开关。?
②由于在酒精发酵过程中产生　　　　,因此又需设置排气口;为防止　　　　　　　　　,排气口应连接一个长而弯曲的胶管。?
③为便于取样,及时监测发酵情况,需要设置　　　　。?
3.泡菜制作流程及相关曲线
(1)泡菜制作流程
图16-1
(2)泡菜制作过程中相关曲线
图16-2
①在泡菜制作过程中,亚硝酸盐的含量是变化的,一般是　　　　　　,测定亚硝酸盐含量的目的是掌握取食泡菜的最佳时间。?
②在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生　　　　反应后,与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成　　　　染料,将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行　　　　比较,可大致估算出亚硝酸盐的含量。 ?
■ 考法提炼
考法一　果酒、果醋、腐乳、泡菜制作技术的比较
1.微生物在果酒、果醋及腐乳制作过程中被广泛应用,回答下列问题:
(1)某同学以新鲜葡萄为原料,尝试用罐头瓶制作葡萄酒,应将温度控制在　　　　。在葡萄酒的自然发酵过程中,起主要作用的菌种来自　　　　　　　　　　　　　　。随着酒精浓度的提高,红葡萄皮中的　　　　也进入发酵液,使葡萄酒呈现深红色。?
(2)该同学制作成功的葡萄酒如果暴露在空气中酒味会逐渐消失而出现醋酸味,尤其是气温高的夏天更易如此,分析其原因是?
　。醋酸菌将乙醇变为醋酸的?
环境条件是　　　　　　　　。?
(3)制作腐乳时有个加盐腌制的过程,加盐量为离瓶口越近加盐量越多,原因是　。?
和腐乳风味关系最密切的配料是卤汤,卤汤由酒和各种香辛料配制而成,其中加酒的目的是　,?
并使腐乳具有独特的香味。
2.图16-3中甲为某同学设计的用于制作果酒和果醋的发酵装置。图乙为某研究小组的同学在对杨梅酒和杨梅醋的生产工艺进行考察后,绘制出的基本工艺流程图。请据图回答:
图16-3
(1)图示发酵过程中所需的酵母菌可以从自然界中分离出来,要得到较纯菌种,应配制　　　　培养基(按培养基的功能分),常采用　　　　　　法对培养基进行灭菌。然后用平板划线法或稀释涂布平板法进行接种。?
(2)用图甲装置制作果酒过程中,要关闭　　　　(填“充气”或“排气”)管上的夹子。?
(3)用图甲装置制作果酒过程中,因某一步骤操作失误导致发酵瓶瓶塞被冲开,该失误操作是　　　　　　。对该装置进行的改进是　。?
(4)图乙中A罐顶上的排气管被设计成了弯曲状,其目的是　　　　　　　　　　　。发酵一定时间后,观察到发酵罐内液面不再有　　　　产生,说明发酵基本完毕。?
(5)在制备杨梅醋过程中,B罐内先填充经灭菌处理的木材刨花,然后加入含　　　　菌的培养液,使该菌附着在刨花上,再让A罐中发酵完毕的杨梅酒流入B罐进行杨梅醋发酵。?
【易错提醒】 1.传统发酵技术中“氧”的控制(1)严格需氧——用醋酸菌生产醋酸(用毛霉制作腐乳也需氧)。(2)严格厌氧——用乳酸菌制作泡菜。(3)前期需氧,后期厌氧——用酵母菌生产酒精。2.传统发酵技术必须控制的发酵条件(1)发酵过程都需要对器材进行消毒。(2)加入抑制杂菌繁殖的物质,如酒精、香辛料等。(3)控制发酵温度、pH、氧气浓度和发酵时间。3.腐乳制作中盐、酒和各种香辛料的作用有共同之处:既具有调味作用,也具有杀菌防腐的作用。
考法二　发酵装置及有关曲线的分析
3.某兴趣小组参加某贫困县精准扶贫的山区苹果酒、苹果醋建厂的调研项目,拟设计采用发酵罐生产。回答下列问题:
(1)制备高产果酒的酵母菌菌株:
①在秋季的葡萄园中,应在葡萄成熟落地流出果汁的周围土壤中选取土样筛选菌株,理由是　　　　　　　　　　　　。若利用发酵罐制备果酒,需接种的菌种是　　　　菌。果酒发酵所依据的原理是　　　　　　　　　　　(用化学反应式表示)。?
②若利用发酵罐制备果醋,需接种醋酸菌,若发酵液中无糖类但有乙醇,则该发酵菌发酵获得醋酸的途径是乙醇→　　　　→醋酸。?
(2)苹果酒、苹果醋的生产:
①若利用发酵罐制备果酒,早期通入除菌后的空气,目的是　;若利用发酵罐制备果醋,?
整个过程中需不间断地通入除菌后的空气,原因是?
　　　　　　　　　　。?
②苹果醋生产可在苹果酒生产基础上改变　　　　和发酵条件进行;评价生产的苹果酒、苹果醋优劣的最常用方法是　　　　　　。?
考点二　 微生物的分离、培养与应用
■ 主干整合
1.微生物培养中的无菌操作技术
(1)3种常用的消毒方法:　　　　　　　　、　　　　　　　及化学药剂消毒法。?
(2)3种常用的灭菌方法:　　　　灭菌——主要针对接种环、接种针等金属器具;　　　　灭菌——主要针对玻璃器皿等;　　　　　　灭菌——主要针对培养基等。?
2.理清微生物培养的5种基本操作
(1)培养基的制备:计算→称量→溶化→　　　　→　　　　。?
(2)无菌技术:主要包括　　　　　　。?
(3)倒平板操作:待培养基冷却至　　　　左右时,在　　　　　　　附近倒平板。?
图16-4
(4)平板划线操作:通过接种环在琼脂固体培养基表面　　　　　　的操作,将聚集的菌种　　　　　　分散到培养基的表面。注意划线的方法如图16-4所示。?
(5)稀释涂布平板法:先将菌液进行一系列的　　　　稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。在　　　　　　　　　的菌液里,聚集在一起的微生物将被分散成　　　　　　　　,从而能在培养基表面形成单菌落。?
3.掌握微生物分离与计数的两个实例
(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
①筛选菌株:利用　　　　　　　筛选菌株。?
②过程:土壤取样→　　　　　　　→微生物的培养与观察→细菌的计数。?
③测定微生物数量的常用方法:活菌计数法和　　　　　直接计数法。?
④鉴定方法:用含酚红指示剂的以　　　　为唯一氮源的培养基培养细菌→指示剂　　　　,则说明该菌能分解尿素。?
(2)分解纤维素的微生物的分离
①原理:
图16-5
②流程:土壤取样→　　　　　　→梯度稀释→　　　　　　→挑选菌落。?
a.分离能分解纤维素的微生物时,有时需要进行选择培养,选择培养的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,以确保用　　　　　　　法鉴别时确实能得到所需菌种。?
b.培养基:以　　　　为唯一碳源的选择培养基。?
c.筛选方法:刚果红染色法,即通过是否产生　　　　来筛选纤维素分解菌。?
4.掌握统计微生物数目的方法
(1)显微镜直接计数法
①原理:利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计算一定体积的样品中微生物的数量。
②缺点:不能区分　　　　　　　。?
(2)间接计数法(活菌计数法)
①原理:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的　　　　　　,通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。?
②计算公式:每克样品中的菌株数=(C÷V)×M,其中,C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL),M代表稀释倍数。
③操作:设置　　　　,增强实验的说服力与准确性;同时为了保证结果准确,一般选择菌落数在　　　　　　的平板进行计数。?
■ 考法提炼
考法一　微生物的实验室培养及无菌操作技术
1.自生固氮菌能够利用大气中的N2,并将其还原为氨。某课题小组从土壤中分离自生固氮菌,并制成菌肥施入土壤中以增加土壤肥力。请回答相关问题:
(1)自生固氮菌能将氮气还原成氨,利用氮元素可合成体内的　　　　　　(填物质,列出两种)。?
(2)在分离土壤自生固氮菌时使用的培养基一般应含有的营养成分有　　　　　　　　　　,在这种选择培养基中其他微生物不能生长的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)接种固氮菌时可采用平板划线法,在进行第二次及其后的划线时,应从　　　　　　　　　开始划线。且每次划线前,都要对接种环做何处理?　　　　　　　　　。?
(4)经平板划线培养可形成自生固氮菌的菌落,菌落是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在选择培养时,能够 “浓缩”所需自生固氮菌的原因是　?
?
　　　　　　　　　　　　。?
2.苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中,对环境有严重危害。某学校科研兴趣小组准备依据如图16-6所示操作步骤,从处理废水的活性污泥中分离筛选出苯酚高效降解菌株。回答下列问题:
图16-6
(1)甲图中苯酚高效降解菌的富集培养基应含有蛋白胨、K2HPO4、 MgSO4、苯酚和水,其中可作为碳源的有　　　　　　。?
(2)将采集到的样品接种培养,苯酚用量应随转接次数的增加而逐渐　　　　,以达到获得苯酚高效降解菌的目的。应采用　　　　　　法来进行该菌种的计数与分离,统计的菌落数往往比活菌的实际数目要　　　　。?
(3)制备平板培养基时除了需要水、碳源、氮源、无机盐和特殊营养物质外,还必须添加　　　　。培养基的灭菌方法为　　　　　　　。?
(4)乙图为平板划线法示意图,在该图中　　　　(填序号)区域最易获得单个菌落。如需要长期保存该菌种,应采用甘油管藏的方法,保存温度为　　　　。?
【易错警示】 有关选择培养基选择方法的3个易错点(1)在培养基中加入某种化学物质。例如,加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌;加入高浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌。这里的“加入”是在主要营养成分完备的基础上进行的。(2)改变培养基中的营养成分。例如,缺乏氮源时可以分离出固氮微生物;以石油作为唯一碳源时,可以分离出能消除石油污染的微生物。(3)改变微生物的培养条件。例如,将培养基放在高温环境下培养,可以得到耐高温的微生物。
考法二　微生物的分离与计数
3.在北方每年小麦丰收的季节,焚烧秸秆,火焰四起,烟雾弥漫,导致空气污染的同时造成资源的浪费。科学家为了解决这个问题,努力寻找能分解秸秆中纤维素的微生物,他们做了如图16-7所示实验,据图回答:
图16-7
(1)根据甲图可知,选择培养纤维素分解菌要用　　　　　　。为了鉴别纤维素分解菌,常在培养基中加入　　　　　。为了统计样品中菌株的数目,常用方法除稀释涂布平板法外,还有　　　　　　　法。?
(2)乙图是培养出的单个菌落示意图,最适合分解秸秆的两个菌落是　　　　(填数字),纤维素分解菌将纤维素最终分解为　　　　。从图中可以看出,培养基上菌落数较少,推测可能的原因是　?
　　　　　　。?
(3)为了长期保存该微生物,可以采用　　　　的方法。?
4.材料一:据《本草纲目》记载,中药材陈皮(即晒干的橘皮)可用于脘腹胀痛、恶心呕吐的治疗。
材料二:中药提取物和中药饮片也要求进行微生物限度控制(微生物数量检测),细菌计数操作如图16-8所示(中药提取物需氧菌总数应小于103CFU/g)。
请回答下列问题:
图16-8
(1)橘皮除可晒干制药外,还可用于提取橘皮精油,提取前需要将橘皮在　　　　中浸泡至少10小时,这样做的主要目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,整个提取过程中需过滤　　　　次。?
(2)中药服用前至少经过15分钟以上沸水煎煮,该过程也是　　　　(填“消毒”或“灭菌”)的过程,请说出消毒与灭菌的区别:　?
　。?
(3)应采用　　　　　　法对中药提取物中的细菌计数,接种、培养后,统计4个培养皿中的菌落数分别为25个、30个、32个、34个,则可以推测每毫升提取液中细菌数为　　　　个,该结果往往较实际值小,原因是　?
　。?
5.木聚糖酶系可以将半纤维素(一种多糖)转化为单细胞蛋白等其他有用物质。有些嗜热菌能产生耐热木聚糖酶,在食品工业上具有较高的潜在应用价值。现欲从温泉中分离能分解半纤维素的嗜热菌,并从中筛选木聚糖酶高产菌株,获得耐热木聚糖酶。回答下列问题:
(1)取适量体积的样品涂布在富含　　　　的固体培养基上,置于65 ℃(原因是此温度是　　　　　　　　　　)的培养箱中培养,菌落长出后,挑取单个菌落用　　　　　　法在培养基上接种培养,进行菌株的　　　　。将得到的菌株接种到　　　　(填“固体”或“液体”)培养基中富集培养。?
(2)将富集培养后的菌株接种于固体培养基上,待菌落长出后用0.1%的　　　　　　染色1 h,再用1 mol/L NaCl脱色。菌落周围会出现　　　　,筛选出　　　　　　　的菌落即木聚糖酶高产菌株。?
【归纳提炼】 关注两种对照组与一种重复组(1)将一未接种的选择培养基与接种的选择培养基一起培养——用于确认培养基灭菌是否彻底(制备是否合格)。(2)将一接种的普通培养基与接种的选择培养基一起培养——用于确认选择培养基是否起到“筛选”作用。(3)进行微生物计数时,每一稀释度下涂布三个平板,即设置重复组,是为了求平均值,提高计数准确度。
考点三　 生物技术在其他方面的应用
■ 主干整合
1.植物有效成分提取的3种方法的比较
提取方法
实验原理
适用范围
水蒸气
蒸馏法
　利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来,形成　　　　,冷却后,混合物又会重新分出　　　　　　?
　适用于提取玫瑰油、薄荷油等　　　　的芳香油?
压榨法
　通过机械加压,压榨出果皮中的芳香油
　适用于柑橘、柠檬等易　　　　原料中芳香油的提取?
有机溶
剂萃取法
　使芳香油溶解在　　　　中,蒸发溶剂后就可获得芳香油?
　适用范围广,要求原料的颗粒要尽可能细小,使芳香油能充分溶解在有机溶剂中
2.植物芳香油提取实验流程设计
(1)提取玫瑰精油的实验流程
鲜玫瑰花+清水(1∶4)→　　　　　→油水混合物分离油层　　　?玫瑰精油。?
(2)提取橘皮精油的实验流程
　　　　浸泡橘皮→漂洗→　　　　→过滤→静置→再次过滤→橘皮精油。?
(3)提取胡萝卜素的实验流程
胡萝卜→粉碎→干燥→　　　　→过滤→　　　　→胡萝卜素。?
3.DNA的粗提取与鉴定
基本原理
方法
目的
　DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,如下图所示:
　溶于NaCl溶液中并稀释
　①NaCl溶液浓度为　　　　时,DNA溶解,而部分蛋白质发生盐析生成沉淀,通过　　　　可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质?
　②将NaCl溶液稀释至　　　　时,DNA析出,过滤可除去溶于NaCl溶液中的部分蛋白质和其他杂质?
　DNA不被蛋白酶水解
　加入嫩肉粉
　嫩肉粉中含的　　　　　可水解蛋白质?
　DNA不溶于酒精
　加入冷却的体积分数为95%的　　　?
　DNA析出,除去溶于酒精的蛋白质
　DNA可被二苯胺染成　　　?
　加入　　 　　　　,并　　　?
鉴定DNA
■ 考法提炼
1.玫瑰精油能使人产生愉悦感,是制作高级香水的主要成分。下面是有关玫瑰精油提取实验的问题,请回答:
(1)通常采用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油,它是利用　　　　将挥发性较　　　　(填“强”或“弱”)的玫瑰精油携带出来,形成油水混合物,其中简便易行的是　　　　　(填“水中”“水上”或“水气”)蒸馏的方法。?
(2)蒸馏过程中需要控制蒸馏温度和时间,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)通常对初步得到的乳浊液进行如下处理:玫瑰精油与水的混合物分层 油层无水玫瑰精油较纯净的玫瑰精油。其中试剂A是　　　　,装置B是　　　　;加入试剂C的作用是　　　　,过滤的目的是　　　　　　　　。?
2.茶被誉为“世界三大饮料之一”。茶中含有的茶多酚易溶于水及乙醇,具有很强的抗氧化性,也能抑制细菌繁殖。请分析回答下列问题:
(1)茉莉花可用于配制花茶等茶饮料,也可用于提取植物芳香油,提取流程如下:茉莉花+水→过程A→油水混合物→油层分离与粗提取→过程B→过滤→茉莉油。过程A表示　　　　　　,过程B表示向粗提取精油中加入　　　　　　,目的是　　　　　　　　。?
(2)茶多酚可以用萃取法分离得到。萃取装置要在加热瓶口安装回流冷凝装置,其目的是　　　　　　　　　　　　　。萃取效率主要取决于　　　　　　　　　　　　,同时也受到原料颗粒大小等条件的影响。?
(3)在实验室进行细菌培养时,为检验使用的培养基灭菌是否合格,操作的方法是?
　。?
(4)活菌计数不用平板划线法,原因是?
　　　　　　。?
3.回答下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的问题。图16-9为该实验过程中的一些重要操作示意图。
图16-9
(1)正确的操作顺序是　　　　　　　　　　　。?
(2)图中C、E步骤都加入蒸馏水,但其目的不同,分别是　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)图中A步骤所用酒精溶液必须经过　　　　　　才能使用,该步骤的目的是　。?
(4)为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分为DNA,可滴加　　　　试剂后进行沸水浴,如果出现　　　　则证明该丝状物的主要成分为DNA。?
【易错警示】 1.植物有效成分提取的3个易错点(1)在玫瑰精油的提取过程中,加入NaCl的目的是增加水层的密度,有利于玫瑰油与水分层,加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。(2)提取橘皮精油时,橘皮要浸透,这样压榨时才不会滑脱,且出油率高,过滤时不会堵塞筛眼。提取橘皮精油时需两次过滤:第一次用普通的布袋过滤,第二次用滤纸过滤。(3)影响萃取效率的因素:主要是萃取剂的性质和使用量,此外,原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件也能影响萃取效果。因此在萃取胡萝卜素的过程中,要先将胡萝卜粉碎和干燥,使之与萃取剂充分接触,提高萃取效率。另外,一般萃取时间长一些,效果就会好些。2.关注DNA粗提取实验中四种试剂的5种作用(1)(2)酒精(体积分数为95%)——除去杂质,提纯DNA。(3)二苯胺——DNA鉴定剂(沸水浴、呈蓝色)。(4)柠檬酸钠——抗凝剂,防止血液凝固。
1.[2018·全国卷Ⅰ] 将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂,用水定容后灭菌,得到M培养基。
回答下列问题:
(1)M培养基若用于真菌的筛选,则培养基中应加入链霉素以抑制　　　　的生长,加入了链霉素的培养基属于　　　　培养基。?
(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质,营养物质类型除氮源外还有　　　　　　　　　(答出两点即可)。氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有　　　　　　　　　(答出两点即可)。?
(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖,接种土壤滤液并培养,平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是　　　　,该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是　?
　　　　　　　　　　　　　。?
(4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量,在同一稀释倍数下得到以下结果:
甲同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是110、140和149,取平均值133;
乙同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是27、169和176,取平均值124。
有人认为这两位同学的结果中,乙同学的结果可信度低, 其原因是?
　　　　　　　　　　　　　。?
2.[2018·全国卷Ⅱ] 在生产、生活和科研实践中,经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。
回答下列问题:
(1)在实验室中,玻璃和金属材质的实验器具　　　　(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。?
(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法,与煮沸消毒法相比,这两种方法的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒,其原因是紫外线能　　　　　　　　。在照射前,适量喷洒　　　　　,可强化消毒效果。?
(4)水厂供应的自来水通常是经过　　　　(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。?
(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时,若压力达到设定要求,而锅内并没有达到相应温度,最可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　。?
3.[2018·全国卷Ⅲ] 回答下列与酵母菌有关的问题:
(1)分离培养酵母菌通常使用　　　　(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基,该培养基应采用　　　　灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上,培养一段时间后可观察到菌落,菌落的含义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)酵母菌液体培养时,若通入氧气,可促进　　　　(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”);若进行厌氧培养,可促进　　　　(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。?
(3)制作面包时,为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌,酵母菌引起面包松软的原因是?
　。?

专题八 选修模块
第16讲　生物技术实践
考点互动探究
考点一
【主干整合】
1.无氧呼吸　有氧呼吸　蛋白酶和脂肪酶　无氧呼吸　20　30~35　15~18
2.(2)①需氧　充气口　②CO2　空气中微生物的污染　③出料口
3.(2)①先升高后降低　②重氮化　玫瑰红色　目测
【考法提炼】
1.(1)18~25 ℃　附着在葡萄皮上的野生型酵母菌　色素
(2)空气中含有醋酸菌,醋酸菌是好氧细菌,最适生长温度为30~35 ℃　缺少糖源、O2充足
(3)离瓶口越近杂菌污染的可能性越大　抑制微生物的生长
[解析] (1)利用附着在葡萄皮上的野生型酵母菌制作葡萄酒,应将温度控制在18~25 ℃。随着酒精浓度的提高,红葡萄皮中的色素也进入发酵液,使葡萄酒呈现深红色。(2)在气温高的夏天,制作成功的葡萄酒若暴露在空气中会出现醋酸味,原因是空气中含有醋酸菌,醋酸菌是好氧细菌,最适生长温度为30~35 ℃。在有氧条件下,当缺少糖源时,醋酸菌可将乙醇(酒精)氧化成醋酸。(3)制作腐乳的过程中,离瓶口越近加盐量越多,原因是离瓶口越近杂菌污染的可能性越大。和腐乳风味关系最密切的配料是卤汤,其中卤汤中加酒的目的是抑制微生物的生长,并使腐乳具有独特的香味。
2.(1)选择　高压蒸汽灭菌
(2)充气
(3)未及时排气　排气管改用长而弯曲的胶管
(4)防止空气中微生物的污染　气泡
(5)醋酸
[解析] (1)要分离得到较纯的菌种需用选择培养基培养,对培养基灭菌采用的方法是高压蒸汽灭菌法。然后用平板划线法或稀释涂布平板法进行接种。(2)果酒发酵是无氧发酵,充气管上的夹子在其发酵过程中要关闭。(3)在用图甲装置制作果酒的过程中,因某一步骤操作失误导致发酵瓶瓶塞被冲开,该失误操作是未及时排气。对该装置进行的改进是将排气管改成长而弯曲的胶管。(4)图乙中A罐顶上的排气管被设计成了弯曲状,其目的是防止空气中的微生物进入发酵罐后污染培养液。发酵一定时间后,观察到发酵罐内液面不再有气泡产生,说明发酵基本完毕。(5)在制备杨梅醋过程中,B罐内先填充经灭菌处理的木材刨花,然后加入含醋酸菌的培养液,使该菌附着在刨花上,再让A罐中发酵完毕的杨梅酒流入B罐进行杨梅醋发酵。
3.(1)①该土壤中酵母菌大量生长繁殖　酵母　C6H12O62C2H5OH +2CO2+能量　②乙醛
(2)①使酵母菌快速繁殖　醋酸菌进行的是有氧发酵
②菌种　嗅闻和品尝
[解析] (1)①果酒的制作所依据的原理是酵母菌的无氧呼吸,反应式为C6H12O62C2H5OH +2CO2+能量,因此需接种的菌种是酵母菌。在秋季的葡萄园中,应在葡萄成熟落地流出果汁的周围土壤中选取土样筛选菌株,因为该土壤中酵母菌大量生长繁殖。②若利用发酵罐制备果醋,当缺少糖源时,醋酸菌能够将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸。(2)①制备果酒时,早期通入除菌后的空气,目的是使酵母菌快速繁殖;由于醋酸菌是好氧细菌,因此利用发酵罐制备果醋时,整个过程中需不间断地通入除菌后的空气。②苹果醋生产可在苹果酒生产基础上改变菌种和发酵条件进行;评价生产的苹果酒、苹果醋优劣的最常用方法是嗅闻和品尝。
考点二
【主干整合】
1.(1)煮沸消毒法　巴氏消毒法
(2)灼烧　干热　高压蒸汽
2.(1)灭菌　倒平板
(2)消毒和灭菌
(3)50 ℃　酒精灯火焰
(4)连续划线　逐步稀释
(5)梯度　稀释度足够高　单个细胞
3.(1)①选择培养基　②样品稀释　③显微镜　④尿素　变红
(2)②选择培养　涂布平板
a.增大选择对象在样液中的浓度　刚果红染色
b.纤维素
c.透明圈
4.(1)②死菌和活菌
(2)①一个活菌　③重复组　30~300
【考法提炼】
1. (1)ATP、蛋白质、核酸(任意两种即可)
(2)水、碳源和无机盐　选择培养基中无氮源,其他微生物无法利用大气中的N2
(3)上一次划线的末端　灼烧接种环
(4)由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体　可以让适应这种营养的自生固氮菌迅速繁殖,而使不适应的其他微生物的繁殖受到抑制
[解析] (1)自生固氮菌将空气中的氮气还原成氨,进而合成体内含有氮元素的化合物,如ATP、蛋白质、核酸等。(2)自生固氮菌具有固氮能力,可以利用大气中的N2,因此其培养基中必须含有碳源、水和无机盐,但是不需要氮源,而其他没有固氮能力的微生物,不能利用大气中的N2,因此在这种选择培养基中其他微生物不能生长。(3)在用平板划线法接种时,每一次划线前都需要通过灼烧接种环灭菌,且在非首次划线时,必须从上一次划线的末端开始划线。(4)菌落指的是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体;在选择培养时,培养基中不含氮源,这样可以让适应这种营养的自生固氮菌迅速繁殖,而使不适应的其他微生物的繁殖受到抑制,因而能够“浓缩”所需自生固氮菌。
2.(1)蛋白胨、苯酚
(2)增加(或升高)　稀释涂布平板　低
(3)琼脂(或凝固剂)　高压蒸汽灭菌法
(4)③　-20 ℃
[解析] (1)培养基中的有机物均可以作为碳源,即蛋白胨、苯酚均可以作为碳源。(2)分析实验可知,实验目的是筛选苯酚高效降解菌,因此将采集到的样品接种培养,苯酚用量应随转接次数的增加而逐渐增加,以达到获得苯酚高效降解菌的目的。甲图中采用的是稀释涂布平板法来进行该菌种的计数与分离,用这种方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目要低,因为常常有两个或多个菌体连在一起生长繁殖而形成一个菌落。(3)制备的平板培养基是固体培养基,除了需要水、碳源、氮源、无机盐和特殊营养物质外,还必须添加琼脂作凝固剂。培养基的灭菌方法为高压蒸汽灭菌法。(4)乙图表示平板划线法示意图,随着划线次数的增加,菌种被进一步稀释,因此乙图中③区域更易获得单个菌落。若要长期保存该菌种,应采用甘油管藏的方法,保存温度为-20 ℃。
3.(1)选择培养基　刚果红(或CR)　显微镜直接计数
(2)1和4　葡萄糖　土壤中纤维素分解菌较少,稀释的倍数太大
(3)甘油管藏
[解析] (1)从土壤样液中筛选能分解纤维素的微生物时所用的培养基是选择培养基。在培养基中加入刚果红,刚果红会与纤维素形成红色复合物,如果纤维素被分解,则培养基表面会形成以纤维素分解菌为中心的透明圈,可以通过观察是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。统计样品中菌株的数目时,常用稀释涂布平板法或显微镜直接计数法。(2)透明圈的大小反映了微生物分解纤维素能力的大小,培养基中大的透明圈就是分解纤维素多的地方,所以乙图中最适合分解秸秆的两个菌落是1和4;纤维素是多糖,最终被纤维素分解菌分解成葡萄糖;从图中可以看出,培养基上菌落数较少,推测可能是土壤中纤维素分解菌较少,稀释的倍数太大所致。(3)长期保存菌种可用甘油管藏的方法。
4.(1)石灰水　破坏细胞结构,分解果胶,防止橘皮压榨时滑脱,提高出油率　两
(2)消毒　灭菌能杀死全部的微生物,包括芽孢和孢子,而消毒只能杀死部分微生物,不包括芽孢和孢子
(3)稀释涂布平板　3.2×106　当两个或多个细菌连在一起时平板上观察到的是一个菌落
[解析] (1)新鲜的橘皮中含有大量的果蜡、果胶和水分,如果直接压榨,出油率较低。石灰水的pH为12,强碱性,能够破坏细胞结构,分解果胶,防止橘皮压榨时滑脱,提高出油率,所以提取橘皮精油前需要将橘皮在石灰水中浸泡至少10小时。整个提取过程中需过滤两次:①压榨液中含有橘皮精油和大量的水分,还有一些糊状残渣等杂质,可先用普通布袋过滤除去固体物和残渣;②第一次过滤得到的滤液经离心后用分液漏斗或吸管将上层的橘皮精油分离出来,在5~10 ℃下静置5~7 d,再用吸管吸出上层澄清的橘皮精油,其余部分通过滤纸过滤。(2)灭菌能杀死全部的微生物,包括芽孢和孢子,而消毒只能杀死部分微生物,不包括芽孢和孢子,所以中药服用前至少经过15分钟以上沸水煎煮,属于消毒的过程。(3)常用稀释涂布平板法来统计样品中活菌的数目;细菌计数时,为了保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数,所以平板上生长的平均菌落数C=(30+32+34)÷3=32(个),据图可知,涂布平板时所用的稀释液的体积V=0. 1 mL,稀释倍数M=104,故每毫升提取液中细菌数为(C÷V)×M=(32÷0.1)×104=3.2×106(个);当两个或多个细菌连在一起时平板上观察到的是一个菌落,因此,统计的菌落数往往比活菌的实际数目小。
5.(1)半纤维素　嗜热菌生活的适宜温度　平板划线(或稀释涂布平板)　分离纯化　液体
(2)刚果红溶液　透明圈　透明圈(直径)大
[解析] (1)因为要分离能分解半纤维素的嗜热菌,所以培养基要富含半纤维素,置于65 ℃的培养箱中培养是因为嗜热菌生活的适宜温度是65 ℃。筛选的方法是单菌落挑取法,即利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体平板培养基表面,直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物。将得到的菌株接种到液体培养基中富集培养。(2)鉴定能分解半纤维素的嗜热菌的方法是刚果红染色法,用0.1%的CR溶液染色1 h,再用1 mol/L NaCl脱色,产生木聚糖酶的菌落周围将会出现明显的透明圈。
考点三
【主干整合】
1.油水混合物　油层和水层　挥发性强　焦糊　有机溶剂
2.(1)水蒸气蒸馏　除水
(2)石灰水　压榨
(3)萃取　浓缩
3.2 mol/L　过滤　0.14 mol/L　木瓜蛋白酶　酒精　蓝色　二苯胺试剂　沸水浴
【考法提炼】
1.(1)水蒸气　强　水中
(2)如果蒸馏温度太高、时间太短,产品品质就比较差
(3)NaCl　分液漏斗　除去水分　除去固体Na2SO4
[解析] (1)提取玫瑰精油采用水蒸气蒸馏法,它是利用水蒸气将挥发性较强的玫瑰精油携带出来,形成油水混合物,其中简便易行的是水中蒸馏的方法。(2)为了保证蒸馏产品的品质,应注意控制蒸馏温度和时间,因为如果蒸馏温度太高、时间太短,产品品质就比较差。(3)分析题意可知,为了使油水分层,应加的试剂A是NaCl;此时应用分液漏斗将油层和水层分开;为了除去油层中的水分,需要加入的试剂C是无水硫酸钠;最后过滤的目的就是除去加入的硫酸钠。
2.(1)水蒸气蒸馏　无水硫酸钠　去除水分
(2)防止加热时有机溶剂挥发　萃取剂的性质和使用量
(3)将未接种的培养基在适宜温度的恒温箱中(倒置)培养一段时间,观察是否有菌落生成
(4)得到的菌落多数不是单菌落(或菌落数远小于活菌数)
[解析] (1)以茉莉花为原料,采用水蒸气蒸馏法提取茉莉油的操作方法是茉莉花+水→水蒸气蒸馏→油水混合物→加入NaCl,分离油层→加入无水Na2SO4,除水→过滤→茉莉油。所以题中过程A表示水蒸气蒸馏;过程B表示加入无水硫酸钠,目的是去除水分。(2)用萃取法提取茶多酚,其萃取装置要在加热瓶口安装回流冷凝装置,目的是防止加热时有机溶剂挥发。萃取效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。(3)实验室检验使用的培养基灭菌是否合格,方法是将未接种的培养基在适宜温度的恒温箱中(倒置)培养一段时间,观察是否有菌落生成。(4)活菌计数一般采用稀释涂布平板法,不用平板划线法,原因是平板划线法得到的菌落多数不是单菌落,与实际活菌数相差太大。
3.(1)C→B→E→D→A
(2)使鸡血细胞吸水破裂　降低NaCl溶液的浓度,使DNA析出
(3)充分冷却　提取含杂质较少的DNA
(4)二苯胺　蓝色
[解析] DNA粗提取的过程:在鸡血细胞液中加蒸馏水,鸡血细胞破裂后过滤→在滤液中加NaCl,使NaCl溶液物质的量浓度为2 mol/L→过滤除去不溶的杂质→加蒸馏水,析出含DNA的黏稠物→过滤除去溶液中的杂质→将黏稠物溶解在2 mol/L NaCl溶液中→过滤除去不溶的杂质→加入体积分数为95%的冷却的酒精溶液以进一步提纯。所以根据图示及以上分析可知,正确的操作顺序为C→B→E→D→A。图C步骤中加蒸馏水,目的是使鸡血细胞吸水破裂,并释放核物质。图E步骤中加蒸馏水,目的是降低NaCl溶液的浓度,使DNA析出。图A步骤中加入体积分数为95%的酒精溶液,目的是利用DNA不溶于酒精的特点析出DNA,以提取含杂质较少的DNA,由于DNA在冷却的酒精溶液中溶解度更低,因此需将酒精冷却后再使用。在沸水浴条件下,DNA遇二苯胺后呈现蓝色。
真题回顾拓展
1.(1)细菌　选择
(2)碳源、无机盐　蛋白质、核酸
(3)碘液　淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解,形成透明圈
(4)乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差
[解析] (1)M培养基若用于真菌的筛选,则在培养基中加入链霉素可以抑制细菌的生长。培养基按其功能可分为选择培养基和鉴别培养基,该培养基属于选择培养基。
(2)培养基中的营养要素有碳源、氮源、无机盐、生长因子等。生物体内的含碳生物大分子主要有多糖、核酸、蛋白质等,而含有氮元素的生物大分子有核酸(包括DNA和RNA)和蛋白质等。
(3)根据淀粉遇碘液变蓝的特性,M培养基中含有淀粉,如果平板中培养的微生物能够合成淀粉酶,淀粉会被淀粉酶水解,不能与碘液反应生成蓝色,因此产生淀粉酶的菌落周围会形成透明圈。用该方法可以筛选出能产生淀粉酶的微生物。
(4)在进行微生物的计数时,乙同学的结果中1个平板的菌落数为27,与另2个平板的菌落数相差悬殊,结果的重复性差,因此乙同学的结果可信度低。
2.(1)可以
(2)在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少
(3)破坏DNA结构　消毒液
(4)氯气
(5)未将锅内冷空气排尽
[解析] (1)在实验室中,玻璃和金属材质的实验器具常放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。
(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法,与煮沸消毒法相比,这两种方法的优点是既能达到消毒的目的,又可以减少对牛奶中营养物质的破坏。
(3)紫外线可以破坏微生物的DNA结构,从而杀死微生物。消毒液也可用于杀灭微生物。若照射紫外线前用消毒液处理,可强化消毒效果。
(4)氯气与水反应生成了次氯酸,次氯酸的强氧化性能杀死水里的病菌,而水中的残留毒性较少,可用于自来水消毒。
(5)使用高压蒸汽灭菌锅时,若压力达到设定要求,而锅内并没有达到相应温度,最可能的原因是未将锅内冷空气排尽。
3.(1)麦芽汁琼脂　高压蒸汽　由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体
(2)菌体快速增殖　乙醇产生
(3)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2,CO2使面包松软
[解析] (1)因酵母菌喜糖,所以培养酵母菌的培养基为麦芽汁培养基;对培养基进行灭菌需用高压蒸汽灭菌法,在压力为100 kPa,温度为121 ℃条件下持续灭菌15~30 min即可。分离纯化微生物最常用的方法之一是平板划线法,在数次划线后可分离到肉眼可见的子细胞群体即菌落。
(2)酵母菌为兼性厌氧菌,在氧气充足时可快速繁殖后代;在缺氧时可进行乙醇发酵。
(3)制作馒头或面包时,经常要用到酵母菌,酵母菌可以分解面粉中的葡萄糖,产生CO2,CO2使得馒头或面包松软多孔。

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