届 二轮复习 发酵工程教案 全国通用.docx
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届二轮复习发酵工程教案全国通用
必备知识·自测诊断
考点
微生物的培养与利用
1.图解识记微生物的培养、分离与计数
2.熟记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:
利用选择培养基筛选菌株。
②测定微生物数量的常用方法:
活菌计数法和显微镜直接计数。
③过程:
土壤取样→制备培养基→样品稀释→涂布平板→培养与观察→菌落计数。
④鉴定方法:
含酚红指示剂的以尿素为唯一氮源的培养基→细菌→指示剂变红,则该菌能分解尿素。
(2)分解纤维素的微生物的分离:
①实验原理:
即:
可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
②流程:
土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。
(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐,有时还需要加入一些特殊的物质(√)
(2)倒平板时,应将打开的皿盖放到一边,以免培养基溅到皿盖上(×)
(3)消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂对细胞的伤害(√)
(4)为了防止污染,接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落(×)
(5)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时,只要稀释度足够高,就能在培养基表面形成单个菌落(√)
(6)对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法,而不能用平板划线法(×)
(7)筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中,尿素是唯一的氮源(√)
(8)分解尿素的细菌在分解尿素时,可以将尿素转化为氨,使得培养基的酸碱度降低(×)
(9)刚果红可以与纤维素形成透明复合物,所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌(×)
考点
发酵工程的应用
比较记忆果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作
项目内容
果酒和果醋的制作
腐乳制作
制作泡菜并检测
亚硝酸盐含量
作用
菌种
果酒:
酵母菌
果醋:
醋酸菌
主要是毛霉
乳酸菌
原理
①酵母菌在无氧条件下将葡萄糖氧化成乙醇
②醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为醋酸
毛霉将蛋白质、脂肪分解成小分子有机物
乳酸菌将糖分解为乳酸
原料
选择
新鲜葡萄(或苹果)
豆腐
大白菜、花椰菜等新鲜干净的蔬菜
实验
流程
让豆腐上长出毛霉
↓
加盐腌制
↓
加卤汤装瓶
↓
密封腌制
1.判断有关果酒和果醋叙述的正误
(1)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸(×)
(2)酵母菌是嗜温菌,所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度(×)
(3)在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长(√)
(4)在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时,需给发酵装置适时排气(√)
(5)在制作果酒、果醋时,适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖(√)
2.判断关于腐乳制作的叙述的正误
(1)制作腐乳的菌种只有毛霉(×)
(2)腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶(√)
(3)将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时,底层和近瓶口处需加大用盐量(×)
(4)在腐乳制作过程中加入香辛料既能调节风味,还具有防腐杀菌作用(√)
(5)在腐乳制作过程中,盐的用量要适宜,酒的含量一般控制在12%左右(√)
3.判断关于泡菜制作的叙述正误
(1)泡菜制作的菌种主要是醋酸菌(×)
(2)制作泡菜时,盐水煮沸后可以立即使用(×)
(3)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵(√)
(4)泡菜的制作前期需要通入氧气,后期应严格保持无氧条件(×)
关键能力·课堂培优
综合运用能力 掌握微生物的培养和利用
[知识网络]
[题点练通]
培养基和微生物的消毒、灭菌
1.(2019·全国卷Ⅰ)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降解,会造成环境污染。
某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌(目标菌)。
Ⅰ号培养基:
在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X(5g/L)。
Ⅱ号培养基:
氯化钠(5g/L),硝酸铵(3g/L),其他无机盐(适量),X(15g/L)。
Ⅲ号培养基:
氯化钠(5g/L),硝酸铵(3g/L),其他无机盐(适量),X(45g/L)。
回答下列问题:
(1)在Ⅰ号培养基中,为微生物提供氮源的是________________。
Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是____________。
(2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中,培养一段时间后,不能降解X的细菌比例会__________,其原因是__________________________________________________。
(3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基,若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数,接种时,应采用的方法是________________。
(4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌,且该菌能将X代谢为丙酮酸,则在有氧条件下,丙酮酸可为该菌的生长提供____________和____________。
解析:
(1)Ⅰ号培养基中含有牛肉膏、蛋白胨和有机物X等,其中X仅含有C、H两种元素,故为微生物提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨。
Ⅱ、Ⅲ号培养基中除无机盐外,还含有有机物X,故为微生物提供碳源的有机物是X。
(2)因Ⅱ号液体培养基中的有机碳源只有X,故培养一段时间后,不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖,而能降解X的细菌能够增殖,故不能降解X的细菌比例会下降。
(3)对微生物分离的方法有平板划线法和稀释涂布平板法,但其中只有稀释涂布平板法能够计数。
(4)能高效降解X的细菌能将X代谢为丙酮酸,丙酮酸在有氧条件下被降解时能释放出大量能量,故丙酮酸可为该细菌的生长提供能量。
丙酮酸还可以为该细菌中其他物质的合成提供原料。
答案:
(1)牛肉膏、蛋白胨 X
(2)下降 不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖,而能降解X的细菌能够增殖 (3)稀释涂布平板法 (4)能量 合成其他物质的原料
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_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)干热灭菌是指将物品放入干热灭菌箱内,在160~170℃条件下加热1~2h。
能耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等,可采用干热灭菌的方法。
(2)巴氏消毒法是在70~75℃条件下煮30min或在80℃条件下煮15min,可以杀死牛奶中的微生物,并且使牛奶的营养物质损失较少。
(3)接种室、接种箱或超净工作台在使用前,可以用紫外线照射30min,紫外线能破坏微生物的DNA结构,从而杀死物体表面或空气中的微生物。
在照射前,适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液,可以强化消毒效果。
(4)自来水通常是用氯气进行消毒的。
(5)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,最可能的原因是锅内原有的冷空气没有排尽。
答案:
(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
微生物的分离和计数
3.(2019·全国卷Ⅱ)物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。
W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。
某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。
回答下列问题:
(1)要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是________。
(2)在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。
如果要得到目标菌,应该选择________菌落进一步纯化,选择的依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。
若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。
为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。
①在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加________,三处滴加量相同。
②一段时间后,测量透明圈的直径。
若C处没有出现透明圈,说明____________________;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明________________________________________________________________________。
解析:
(1)物质W是一种含氮有机物,要分离能够降解物质W的细菌,需用以物质W为唯一氮源的选择培养基进行筛选。
(2)由题图可知,甲菌落周围没有透明圈,说明甲菌不能降解物质W,乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解物质W,故要得到目标菌,应选择乙菌落进一步纯化。
(3)要鉴定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,则培养基中不能添加氮源,所以应将甲、乙菌分别接种在无氮源的培养基上(其他条件相同且适宜),若细菌能生长,则说明细菌能利用空气中的氮气作为氮源。
(4)实验目的是比较天然酶和酶E降解物质W的能力,做实验时要设计空白对照,所以C处应滴加缓冲液。
C处没有出现透明圈,说明缓冲液不能降解物质W,A、B处透明圈的出现说明物质W被降解,若两个透明圈直径大小相近,则说明酶E与天然酶降解物质W的能力相近。
答案:
(1)W
(2)乙 乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W (3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源 (4)①缓冲液 ②缓冲液不能降解W 酶E与天然酶降解W的能力相近
4.(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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)链霉素是抗生素,可抑制细菌生长,故在M培养基中加入链霉素作为选择培养基,可筛选出真菌。
(2)培养基中的营养成分一般包括碳源、氮源、水和无机盐等。
细胞中含有氮元素的生物大分子有蛋白质、核酸等,故加入的氮源可参与以上物质的合成。
(3)能产生淀粉酶的微生物可将淀粉水解成麦芽糖,淀粉遇碘液变蓝,向加有淀粉的培养基中加入碘液后培养基呈现蓝色,产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解,形成透明圈,可根据透明圈的大小判断产生淀粉酶的多少。
(4)统计菌落数时,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数,甲同学统计的3个平板中的菌落数在正常范围内且差距不大,比较准确;乙同学统计的3个平板中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差。
答案:
(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
理解能力 发酵工程在传统发酵食品中的应用
[知识网络]
[题点练通]
果酒和果醋的制作
1.(2018·江苏高考)某高校采用右图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究,下列叙述错误的是( )
A.夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理
B.乙醇为挥发性物质,故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
解析:
选B 利用酵母菌进行酒精发酵时,一般将温度控制在18~25℃,因此夏季生产果酒时,需要对发酵罐体进行降温处理;发酵过程中,进气口阀门应该关闭,以保证发酵罐的无氧环境,使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精;正常发酵过程中,由于酵母菌进行无氧呼吸产生CO2,所以发酵罐内的压力增大,高于大气压;葡萄酒的发酵过程消耗葡萄糖,所以可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵。
2.(2018·海南高考)葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的。
酿制葡萄酒的两个简易装置如图所示。
回答下列问题:
(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定,与乙装置相比,用甲装置酿制葡萄酒的优点是________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出两点即可)。
(2)葡萄汁装入甲装置时,要留有约1/3的空间,这种做法的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出两点即可)。
(3)某同学若用乙装置进行发酵,并设置两个不同处理组(乙A和乙B),乙A装置中保留一定量的氧气,乙B装置中没有氧气。
在其他条件相同且适宜的情况下,测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势,如曲线图所示。
图中曲线①、②、③依次表示_______、_______、_______含量的变化趋势。
(4)从细胞呼吸类型看,酵母菌属于________生物;从同化作用的类型看,酵母菌属于________(填“自养”或“异养”)生物。
解析:
(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定,与乙装置相比,用甲装置酿制葡萄酒的优点是不需要开盖放气;避免了因开盖引起的杂菌污染。
(2)葡萄汁装入甲装置时,要留有约1/3的空间,这种做法的目的是为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气;防止发酵旺盛时汁液溢出。
(3)分析题意可知,图中曲线①、②、③依次表示乙A中的氧气、乙B中的酒精、乙A中的酒精含量的变化趋势。
(4)从细胞呼吸类型看,酵母菌属于兼性厌氧生物;从同化作用的类型看,酵母菌属于异养生物。
答案:
(1)不需要开盖放气;避免了因开盖引起的杂菌污染
(2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气;防止发酵旺盛时汁液溢出 (3)乙A中的氧气 乙B中的酒精 乙A中的酒精 (4)兼性厌氧 异养
腐乳和泡菜的制作
3.(2019·西安期末)下图为腐乳制作过程的流程图,下列说法错误的是( )
―→
―→
―→
A.毛霉为好氧型真菌,为避免缺氧,码放豆腐时要留出一定缝隙
B.加盐腌制的目的是析出豆腐中的水分使之变硬,同时能抑制微生物的生长
C.加卤汤、密封腌制中,毛霉不断增殖,并产生大量的酶,分解蛋白质
D.用胶条密封瓶口时,最好将瓶口通过酒精灯的火焰,以防止瓶口污染
解析:
选C 毛霉是异养需氧型微生物,所以为避免缺氧,码放豆腐时要留出一定缝隙;加盐可以析出豆腐中的水分使之变硬,同时能抑制微生物的生长,避免豆腐块腐败变质;加卤汤、密封腌制,具有防腐杀菌的作用,同时使腐乳具有一定的香味,在此条件下毛霉不能生长增殖;用胶条密封瓶口时,最好将瓶口通过酒精灯的火焰,以防止瓶口污染。
4.利用卷心菜发酵制作泡菜过程中,乳酸菌、酵母菌细胞数量和pH的变化如图所示。
下列叙述错误的是( )
A.酵母菌和乳酸菌均有核膜包被的细胞核
B.发酵初期乳酸菌建立了明显的菌种优势
C.前6dpH下降主要由乳酸菌代谢引起
D.发酵中期酵母菌通过无氧呼吸获取能量
解析:
选A 乳酸菌是原核生物,细胞内没有核膜包围的细胞核;根据曲线图中乳酸菌和酵母菌的数量变化曲线对比分析可知,发酵初期乳酸菌远多于酵母菌,所以乳酸菌成为了明显的优势菌种;结合曲线图分析,前6d,由于乳酸菌远多于酵母菌,其产生的乳酸会降低培养液的pH;由于整个发酵过程都是在无氧环境条件下进行的,在发酵中期(22~26d),酵母菌只能通过无氧呼吸获取能量。
5.(2019·凉山模拟)乳酸菌能产生亚硝酸还原酶将亚硝酸盐分解,某兴趣小组从泡菜滤液中筛选出亚硝酸盐还原酶活力较高的乳酸菌,进行了相关实验。
请回答下列问题:
(1)为保证泡菜发酵过程中的无氧环境,在装坛发酵前后需要检查泡菜坛________________________________,并对泡菜坛进行________________________处理,在腌制过程中,坛中会出现溶液量增多现象,主要原因是________________________________。
(2)将筛选出的乳酸菌,用于泡菜制作过程,进行食盐用量与亚硝酸盐含量的探索实验,结果如图。
①泡菜制作过程中,pH呈下降趋势,原因是乳酸菌发酵在第________阶段产生________。
②据图可知,腌菜时食盐的浓度越低,亚硝酸盐含量的峰值出现得越早,且峰值较高,原因是________________________________________。
③实验结果说明,食盐用量和______________影响亚硝酸盐含量,亚硝酸盐含量达到峰值后下降,一方面是因为________________环境抑制杂菌生长,使亚硝酸盐的产生量降低;另一方面是因为________________________。
解析:
(1)为保证泡菜发酵过程中的无氧环境,在装坛发酵前后需要检查泡菜坛有无裂纹和砂眼,并对泡菜坛进行用水密封坛口处理,在腌制过程中,坛中会出现溶液量增多现象,主要原因是外界溶液浓度高使蔬菜细胞渗透失水。
(2)①泡菜制作的原理是乳酸菌的无氧呼吸,无氧呼吸第二阶段产生了乳酸,导致pH呈下降趋势。
②食盐用量过低,会造成细菌大量繁殖,因此图中腌菜时食盐的浓度越低,亚硝酸盐含量的峰值出现得越早,且峰值较高。
③据图分析可知,食盐用量和腌制时间都会影响亚硝酸盐含量,亚硝酸盐含量达到峰值后下降,是因为缺氧和酸性环境抑制杂菌生长,使亚硝酸盐的产生量降低,同时乳酸菌产生亚硝酸还原酶会将亚硝酸盐分解。
答案:
(1)有无裂纹和砂眼 用水密封坛口 外界溶液浓度高使蔬菜细胞渗透失水
(2)①二 乳酸 ②食盐用量过低,造成细菌大量繁殖 ③腌制时间 缺氧和酸性 乳酸菌产生亚硝酸还原酶将亚硝酸盐分解
学科素养·强化训练
1.下表表示某培养基的配方,下列叙述正确的是( )
成分
蛋白胨
葡萄糖
KH2PO4
伊红
美蓝
蒸馏水
含量
10g
10g
2g
0.4g
0.065g
1000mL
A.从物理性质看该培养基属于液体培养基,从用途看该培养基属于选择培养基
B.培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖,属于氮源的物质是蛋白胨
C.该培养基缺少提供生长因子的物质
D.该培养基调节合适的pH后就可以接种
解析:
选B 从物理性质看该培养基属于液体培养基,从用途看该培养基属于鉴别培养基;微生物的营养物质主要包括氮源、碳源、水和无机盐等,培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖,属于氮源的物质是蛋白胨;生长因子主要包括维生素、氨基酸和碱基等,它们一般是酶和核酸的组成成分,蛋白胨可以提供生长因子;该培养基调节合适的pH后还需经灭菌后才可以接种使用。
2.[不定项选择](2020·山东模拟考)生长图形法是一种测定微生物营养需求的简便方法。
为探究某嗜热菌所需生长因子的种类,研究小组把该菌的悬浮液与不含任何生长因子但含有其他必需营养物质的培养基混合后倒成平板,然后在平板上划分数区,将甲、乙、丙三种生长因子分别添加到不同区域,培养结果如图所示,下列说法正确的是( )
A.倒成平板后直接培养可判断有无污染
B.倒成平板后需要进行灭菌处理
C.图示结果表明该菌需要生长因子乙或丙
D.生长图形法还可用于某些菌种的
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