2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训：专题23微生物的培养与发酵工程 —应用集训

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专题23 微生物的培养与发酵工程
应用篇
【应用集训】
应用 制作酸奶的微生物学原理
1.下列关于酸奶的制作,说法正确的是( )
A.含抗生素的牛奶更容易发酵
B.温度越高,制作酸奶需要的时间越短
C.牛奶变酸的同时,其中的糖类发生了变化
D.制作过程中需不断通入无菌空气
答案 C
2.酸奶不仅美味,还含有丰富的蛋白质、钙以及多种维生素等,酸奶制作也比较简单,所以广受人们的喜欢。请结合实际生活回答下列问题:
(1)对奶牛养殖场售岀的新鲜牛奶消毒常用 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 。
(2)某同学将超市买来的某品牌老酸奶加入鲜奶中,搅拌均匀后,放入酸奶机中,也可制作美味可口的酸奶,该同学加入适量老酸奶的目的是 。
(3)若要分离纯化得到发酵效果相对较好的乳酸菌种,所用的培养基中要加入碳酸钙(有CaCO3的培养基不透明,无CaCO3的培养基透明),其作用除中和产生的乳酸外,还可以 ,分离纯化时应挑选出 的菌落作为候选菌。
(4)乳酸菌菌种若要长期保存,菌液中常需要加入一定量的 ,并在-20℃的环境中存放。
答案 (1)巴氏消毒 在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少 (2)接种 (3)鉴别乳酸菌 透明圈大 (4)甘油
3.酸奶是牛奶、羊奶或马奶经过发酵制成的一种食品,其发酵原理与泡菜制作非常相似。为了研究影响酸奶发酵效果的因素,某小组在A、B两容器中加入一定量的鲜牛奶,将等量的甲、乙两菌种(都能产生乳酸)分别接入其中并混匀,密封后再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在6h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题:
(1)制作酸奶和泡菜与制作果酒相比,相同点是 。上述实验过程中可能会影响酸奶品质的操作是 ,为什么? 。
(2)在家庭制作葡萄酒时,容器瓶的盖子选下列哪种? (填“有螺旋可旋转的”或“密封不可开启的”),为什么? 。
(3)在制作酸奶时,人们还会在鲜奶中加一定量的蔗糖,其原理是 。发现发酵6h内的酸奶,其发酵效果越来越好,但无法确定发酵的最佳时间。若要确定最佳发酵时间,可以 。有人提供的自制酸奶信息表明:酸奶制作时间可长可短,有的季节2~3小时即可,有的季节需要10~12小时。影响发酵效果的非生物因素可能是 。
答案 (1)都是利用微生物在无氧条件下进行无氧呼吸 定期取样观测发酵效果 因为打开瓶盖取样,可能会造成杂菌污染 (2)有螺旋可旋转的 因为酒精发酵会产生较多的二氧化碳,有螺旋可旋转的瓶盖拧松可排出二氧化碳气体,有利于发酵的持续进行 (3)为乳酸菌提供乳酸发酵所需的原料,改善口感 延长发酵时间,观测发酵效果,以找到最好的发酵效果所对应的时间 温度
[教师专用题组]
【应用集训】
应用 制作酸奶的微生物学原理
1.(2019福建宁德一模,37)乳酸菌是对人体有益的微生物之一,常用于生产酸奶,其发酵产物为乳酸,能溶解周围环境中的难溶性碳酸钙。回答下列问题:
(1)为检测某品牌酸奶中的乳酸菌含量是否达标,检验人员进行了相关实验。
①配制培养基:培养基中除含水、无机盐、碳源、氮源和琼脂外,还需添加维生素和 。
②稀释样品:取1mL待测酸奶,用 进行梯度稀释。
③接种培养:用 法接种,培养时控制的气体条件是 。
④观察计数:菌落周围出现 的就是乳酸菌的菌落,选择菌落数在 的平板计数。每隔24小时统计一次菌落数目,选取菌落数目稳定时的记录作为结果,目的是 。
(2)生产上不能用含有抗生素的牛奶发酵成酸奶,原因是 。
答案 (1)CaCO3 无菌水 稀释涂布平板 无氧 透明圈(或溶钙圈) 30~300 可以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目 (2)抗生素会抑制乳酸菌(或细菌)的繁殖
解析 (1)①乳酸菌的发酵产物乳酸,能溶解周围环境中的难溶性碳酸钙,因此配制培养乳酸菌的培养基除加入水、无机盐、碳源、氮源和琼脂外,还需添加维生素和CaCO3。②计数乳酸菌前,需用无菌水将待测酸奶稀释至合适浓度。③计数乳酸菌需用稀释涂布平板法接种,乳酸菌是厌氧菌,培养时控制的气体条件是无氧。④乳酸能溶解周围环境中的难溶性碳酸钙,不透明的培养基上出现透明(溶钙)圈的就是乳酸菌的菌落。细菌计数时,常选择菌落数在30~300的平板计数。每隔24小时统计一次菌落数目,选取菌落数目稳定时的记录作为结果,目的是可以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。(2)生产上不能用含有抗生素的牛奶发酵成酸奶,因为抗生素会抑制乳酸菌的繁殖。
2.(2020届广东惠州一调,37)(15分)不同品牌的酸奶具有不同的口味。某研究小组利用含碳酸钙的固体培养基探究甲、乙两品牌酸奶中乳酸菌的类型是否相同(乳酸能够溶解碳酸钙,使培养基变得透明)。请回答下列问题:
(1)将甲、乙两品牌酸奶中的乳酸菌纯化,分别接种在含碳酸钙的固体培养基中培养,根据菌落周围透明圈的大小,可确定酸奶中乳酸菌的类型。不同乳酸菌菌落透明圈大小不同的原因是 。
(2)家庭制作酸奶时,在纯牛奶中加入少量酸奶相当于微生物培养技术中的 操作,纯牛奶变成酸奶,改变了口味,含有的能量减少,原因是 。
(3)为长期保存纯化的优质菌,可将菌液与 充分混匀,置于-20℃的冷冻箱中保存。
(4)该研究小组进一步探究甲品牌酸奶中乳酸菌数量,实验操作如下图。接种微生物的方法有很多,图中过程①②③所示的方法为 。用该方法统计样本菌落数后,所得数据需要乘以10n后,才可表示乳酸菌的数量(单位个M),这里的n= 。用该方法统计样本菌落数时,同时需要做A、B、C三个平板,目的是 。如果平板菌落数超过300,一般还需进一步 。
答案 (1)(在相同时间内)不同类型的乳酸菌产生乳酸的量不同,不同量的乳酸能够溶解碳酸钙的量不同,形成的透明圈大小不同
(2)接种 乳酸菌在发酵时使牛奶中的营养成分发生改变,乳酸菌细胞呼吸消耗部分有机物,从而使能量减少
(3)灭菌的甘油
(4)稀释涂布平板法 6 设置重复组,取平均值,使实验结果更加准确可靠 稀释
解析 (1)由于乳酸菌分泌的乳酸能够溶解碳酸钙,使培养基变得透明,不同类型的乳酸菌分泌乳酸的量不同,分泌量多的产生的透明圈较大,而分泌量少的产生的透明圈则较小,因此可以根据菌落周围透明圈的大小,确定酸奶中乳酸菌的类型。(2)由于酸奶中含有乳酸菌,因此在纯牛奶中加入少量酸奶相当于微生物培养技术中的接种操作。纯牛奶变成酸奶是乳酸菌发酵的结果,乳酸菌在发酵过程中利用牛奶中的营养物质进行代谢,通过细胞呼吸消耗了牛奶中的部分有机物,因此酸奶比纯牛奶中的能量减少了,在乳酸菌代谢过程中又有新物质的生成,从而使牛奶的口味发生了改变。(3)微生物菌种的保藏有临时保藏和长期保藏之分,临时保藏是把菌种接种到试管的固体培养基上,在合适的温度下培养,当菌落长成后,将试管放入4℃的冰箱中保藏。对于需要长期保存的菌种,可以采用甘油管藏的方法。在3mL的甘油瓶中,装入1mL甘油后灭菌。将1mL菌液转移到甘油瓶中,与甘油充分混匀后,放在-20℃的冷冻箱中保存。(4)由图可知,该计数方法为稀释涂布平板法。由①②的操作可知这时已对酸奶样品稀释了100倍,②重复3次又稀释了1000倍,从中取出0.1mL样进行涂布,所用到的量是原来的10-6。因此这里的n=6。用稀释涂布平板法计数时,要至少涂布3个平板,目的是设置重复组,取平均值,使实验结果更加准确可靠。为了保证结果准确,一般选择菌落数中30~300的平板进行计数,如果平板菌落数超过300,说明稀释倍数不够,一般还需进一步稀释。
3.(2018甘肃兰州一诊,37节选)某同学发现超市里袋装牛奶的灭菌方式有两种:一种是巴氏灭菌,保质期时间短;一种是超高温灭菌,保质时间长。该同学想通过实验的方法验证超高温灭菌的牛奶所含的细菌比巴氏灭菌的牛奶少(不考虑奶牛品种、产地等因素),以下是相关检测实验,回答下列问题:
(1)一般来说,培养基中的营养成分应含有 。
(2)在对培养基进行灭菌后,待培养基冷却至50℃左右,需要在 附近倒平板。
(3)待测牛奶在涂布前需进行系列稀释,原因是 。
(4)实验结束后,统计的菌落数目比实际活菌的数目要 (填“多”或“少”)。
(5)实验结果表明,超高温灭菌的牛奶形成的菌落数要比巴氏灭菌的少,从细菌中酶的角度理解,这体现了酶的 的特性。
答案 (1)碳源、氮源、水和无机盐 (2)酒精灯火焰 (3)在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物易分散成单个细胞 (4)少 (5)作用条件比较温和
解析 (1)各种培养基的具体配方不同,一般来说,培养基中的营养成分应含有碳源、氮源、水和无机盐。(2)在对培养基进行灭菌后,待培养基冷却至50℃左右,需要在酒精灯火焰附近倒平板,避免空气中的微生物污染培养基。(3)待测牛奶在涂布前需进行系列稀释,原因是在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物易分散成单个细胞。(4)由于当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,因此实验结束后,统计的菌落数目比实际活菌的数目要少。(5)超高温灭菌的牛奶形成的菌落数要比巴氏灭菌的牛奶形成的菌落数少,这是因为酶的作用条件较温和,巴氏灭菌的温度(75℃左右)要明显低于超高温灭菌的温度(135℃以上),微生物更容易存活。因此,体现了酶的作用条件比较温和的特性。
4.(2017北京丰台期末,38)酸奶是牛奶经过乳酸菌(主要是保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌)发酵制成的。乳酸菌可将牛奶中的乳糖转化为乳酸,从而减轻某些人群的乳糖不耐受症状。请回答问题:
(1)为鉴别市售酸奶中的菌种,应该采用平板划线法或 法,在 培养基上进行接种,观察所获单菌落的特征。还要对菌落中的菌种进行涂片,并用 进行进一步的观察和鉴定。
(2)实验前需要进行灭菌的是 。
a.培养基 b.培养皿 c.恒温培养箱 d.实验者的双手 e.酸奶
(3)某同学在配制平板时加入CaCO3,从而成功筛选出高效产生乳酸的菌株,其筛选依据的原理是 。
(4)抗生素在现代畜牧业中的广泛应用,不可避免地造成牛奶中抗生素残留。若长期饮用含有抗生素的牛奶,会对人体健康造成危害。利用嗜热链球菌对抗生素的高敏感性,该生进行了如下实验:
将灭菌的滤纸圆片(直径8mm),分别浸润在不同处理的牛奶中一段时间后,放置在涂布了嗜热链球菌的平板上(如上图),在37℃下培养24h,测量结果如下表:
注:消毒方法为80℃水浴加热5min,然后冷却至37℃以下。
通过3、4组实验可得出的结论为 ;通过1、3组实验可得出的结论为 ;第5组的实验结果表明,此待测奶样是否适合用于制作酸奶? 。
答案 (1)稀释涂布平板 固体 显微镜 (2)a、b (3)乳酸会与CaCO3反应形成透明圈,透明圈直径越大,产生乳酸能力越强 (4)抗生素能够杀死嗜热链球菌,形成抑菌圈 80℃水浴加热5min的消毒方法不会使牛奶中的抗生素减少或消除 不适用
解析 (1)为了观察所获单菌落的特征,微生物纯化和接种常用的方法是平板划线法和稀释涂布平板法,接种所用的培养基为固体培养基。根据(1)题干中给的信息,还要对菌落中的菌种进行涂片,因此需要用显微镜进行进一步的观察和鉴定。(2)在培养微生物的操作中,一定要进行无菌操作,实验前对培养基、培养皿等要灭菌,接种前需要对实验者的双手进行酒精消毒。(3)碳酸钙不溶于水,遇酸会溶解。在配制平板时加入CaCO3,从而成功筛选出高效产生乳酸的菌株,其筛选依据的原理是乳酸会与CaCO3反应形成透明圈,透明圈直径越大,产生乳酸能力越强。(4)3、4组实验的单一变量为“是否含有抗生素”,因变量为“抑菌圈的宽度”,抑菌圈的宽度越大说明滤纸片周围的嗜热链球菌被杀死的数量越多,从而出现以滤纸片为中心的透明圈,即抑菌圈。1、3组实验的单一变量为“含抗生素的牛奶是否消毒”,实验的结果是两组抑菌圈的宽度无显著差异,说明是否消毒不会对牛奶中的抗生素造成影响。5组的实验结果中抑菌圈的宽度最大,则说明5组待测奶样中含有抗生素,会杀死嗜热链球菌,因此不适合用于制作酸奶。
审题技巧 本题以酸奶的制作为背景材料,主要考查了微生物的分离方法、无菌操作及实验设计等相关知识。掌握微生物的培养利用等相关知识,学会通过利用变量分析法理解实验设计的原理、步骤和实验评价的方法,是解此类题的关键。
组别
牛奶处理方法
抑菌圈宽度(mm)
1
含抗生素消毒鲜牛奶
4.5
2
不含抗生素消毒鲜牛奶
0
3
含抗生素鲜牛奶
4.6
4
不含抗生素鲜牛奶
0
5
待测奶样
5.8