2024版高考生物一轮复习教材基础练第十一章生物技术与工程第1节发酵工程教学课件
展开知识点85 传统发酵技术的应用
1 果酒、果醋、泡菜的制作都离不开微生物的发酵作用,下列叙述正确的是A.制作果酒时,自始至终都要保持无氧状态,这样才能提高产量B.果醋发酵时,要保持充足的氧气C.参与泡菜制作的微生物不能用于生产酸奶D.泡菜发酵过程中,在泡菜坛盖边沿的水槽中一次性注满水即可
1.B 要提高果酒的产量,首先要增加酵母菌的种群数量,所以果酒发酵的前期需先通入氧气,促进酵母菌的繁殖,A错误。醋酸菌是一种好氧细菌,故果醋发酵时,要保持充足的氧气,B正确。参与泡菜制作的微生物是乳酸菌,乳酸菌也能用于生产酸奶,C错误。制作泡菜所使用的微生物是乳酸菌,其是异养厌氧型微生物,泡菜发酵过程中,要向坛盖边沿的水槽中注满水,并经常向水槽中补水,营造无氧环境,D错误。
2 中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是A.泡菜制作过程中,酵母菌将葡萄糖分解成乳酸B.馒头制作过程中,酵母菌进行呼吸作用产生CO2C.米酒制作过程中,将容器密封可以促进酵母菌生长D.酸奶制作过程中,后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
2.B 在泡菜制作过程中,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸,A项错误;在馒头制作过程中,酵母菌进行细胞呼吸产生CO2,从而使馒头变得松软,B项正确;在米酒制作过程中,将容器密封的目的是让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,将容器密封不利于酵母菌生长,C项错误;在酸奶制作过程中,后期低温处理的目的是抑制微生物的生长,延长保质期,D项错误。
3 “葡萄美酒夜光杯,欲饮琵琶马上催。”诗句中提及的葡萄酒是人类利用微生物发酵制作而来的。下列相关叙述正确的是 A.在18~30 ℃,打开瓶盖,盖上纱布,进行葡萄酒的发酵B.葡萄酒是以葡萄为主要原料,在酵母菌线粒体中发酵制成C.取新鲜葡萄先去枝梗,再用清水冲洗D.传统酿制葡萄酒利用的是葡萄果皮表面附着的野生酵母菌
3.D 葡萄酒发酵时,瓶盖不能一直打开,否则酵母菌不能进行无氧呼吸产生酒精,A错误。酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所是细胞质基质,进行有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,B错误。取新鲜葡萄先用清水冲洗1~2次,再去枝梗,C错误。传统酿制葡萄酒利用的是葡萄果皮表面附着的野生酵母菌,D正确。
4 油炸臭豆腐是我国一些地方的风味小吃。制作时需要将豆腐浸入含有乳酸菌、芽孢杆菌等微生物的卤汁中发酵。下列相关表述正确的是A.卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌不存在竞争关系B.乳酸菌发酵产生了乳酸和CO2C.腐乳的制作也是利用了乳酸菌和芽孢杆菌的发酵D.微生物发酵产生了不同的代谢物使得该臭豆腐具有特殊的味道
4.D 乳酸菌和芽孢杆菌生活在同一环境下会相互竞争营养物质和空间等,因此二者存在竞争关系,A错误。乳酸菌发酵产生乳酸,不会产生CO2,B错误。制作腐乳时,多种微生物参与了豆腐的发酵,如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉,C错误。经过微生物的发酵,豆腐中的蛋白质等被分解产生了不同的代谢物,使臭豆腐具有特殊的味道,D正确。
5 如图所示装置可以用来制作葡萄酒和葡萄醋。相关叙述错误的是A.制作葡萄酒时,该装置预留一定空间有利于酵母菌的增殖B.排气管长而弯曲可以防止杂菌污染C.醋酸菌是厌氧型微生物,因此制作葡萄醋时需关闭充气口D.利用装置中产生的葡萄酒直接制作葡萄醋时,需提高温度
5.C 酵母菌通过有氧呼吸增殖,所以制作葡萄酒时题图中装置预留一定空间有利于酵母菌的增殖,A正确。制作葡萄酒的装置采用长而弯曲的排气管排气,杂菌不容易进入装置中,可以防止杂菌污染,B正确。制作葡萄醋时,利用的是醋酸菌,醋酸菌是好氧细菌,故需持续通入氧气,促进醋酸生成,C错误。葡萄酒发酵时温度控制在18~30 ℃,如果要继续制作葡萄醋,在发酵后期要向发酵液中通入无菌空气,以保证发酵液处于有氧环境,并将发酵液置于30~35 ℃的环境中,D正确。
6 某同学尝试自己制作泡菜,制作时向泡菜坛中加入了一些“陈泡菜水”进行腌制,并在不同的腌制时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法错误的是 A.需将“陈泡菜水”煮沸冷却后再加入泡菜坛中B.腌制时泡菜坛要装至八成满,盐水没过全部菜料,盖上坛盖再用水密封C.泡菜坛内有时会长一层白膜,这是酵母菌大量繁殖导致的D.不同的腌制时间,泡菜中亚硝酸盐的含量可能相同
6.A 泡菜的制作离不开乳酸菌,“陈泡菜水”中含有大量的乳酸菌,煮沸会杀死乳酸菌,故不能煮沸“陈泡菜水”,A错误。腌制时泡菜坛要装至八成满,盐水没过全部菜料,盖上坛盖再用水密封,从而创造无氧条件,B正确。在泡菜制作过程中,泡菜发酵液的营养丰富,其表面往往含有适量的氧气,适合酵母菌生长繁殖,酵母菌大量繁殖会导致泡菜坛液面形成一层白膜,C正确。泡菜腌制过程中,亚硝酸盐的含量先增加后降低,因此在不同的腌制时间,泡菜中亚硝酸盐的含量可能相同,D正确。
7 某兴趣小组进行了泡菜制作,并对发酵过程中乳酸菌数量、泡菜中亚硝酸盐含量以及溶液pH等进行测量记录,绘制出曲线图如图所示。下列相关叙述正确的是 A.与第3天相比,第8天后的泡菜更适于食用B.泡菜制作过程中,乳酸菌种群数量呈“J”形增长C.溶液pH呈下降趋势的原因是乳酸菌经细胞呼吸生成了CO2D.制作泡菜时,泡菜坛一般用水密封,目的是创造无光条件并保温
7.A 与第3天相比,第8天后的泡菜中亚硝酸盐含量较低,更适于食用,A正确。据图分析,泡菜制作过程中,乳酸菌种群数量不呈“J”形增长,B错误。乳酸菌是厌氧细菌,进行无氧呼吸,不能产生CO2,C错误。制作泡菜的主要菌种是乳酸菌,泡菜坛用水密封的目的是为乳酸菌创造无氧环境,D错误。
8 约9 000年前,我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产了酱油、醋、豆豉、腐乳等发酵食品。请根据所学知识回答下列问题。(1)人们在制作腐乳、酱油、泡菜等食品时,往往直接利用原材料中 的微生物,或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品,这种技术一般称为 技术。该技术往往以 的固体发酵及半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式的。(2)人们酿制的葡萄酒呈现深红色的原因是 。 在制作果酒时,有时候酒会变酸,其反应简式为 。(3)制作腐乳、泡菜、果酒、果醋的过程中,利用真菌进行发酵的是 。(4)做酸菜鱼的“酸汤”是通过天然发酵而成的,参与该发酵过程的主要微生物是 。出坛后的“酸汤”若不及时食用,一段时间后会在其表面出现一层白膜,这是 (填微生物名称)繁殖形成的,与进行“酸汤”发酵的主要微生物相比,该微生物在结构上的最主要区别是 。
制作不同发酵食品的区别
知识点86 微生物的基本培养技术
1 做酵母菌的纯培养实验时,下列叙述不正确的是 A.等高压蒸汽灭菌锅的温度自然下降后才能打开排气阀B.倒平板时,拔出锥形瓶棉塞后,应将瓶口迅速通过火焰C.倒平板时要在酒精灯火焰旁进行,以防杂菌污染D.为了防止污染,接种环经火焰灭菌后应趁热快速蘸取菌液
1.D 利用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌时,应该切断电源,等到锅内温度自然下降后才能打开排气阀,A正确。倒平板时,拔出锥形瓶棉塞后,应将瓶口迅速通过火焰,以防止杂菌污染,B正确。为了防止杂菌污染,倒平板时要在酒精灯火焰旁进行,C正确。接种环经火焰灼烧灭菌后,应该在火焰旁冷却接种环,同时拔出装有菌液的试管的棉塞,将试管口通过火焰,然后用接种环在火焰旁蘸取菌液,以避免接种环因温度太高而杀死菌种,D错误。
2 如表为某培养基的配方,有关叙述正确的是A.从物理性质看,该培养基属于液体培养基B.该培养基中提供碳源的物质主要是葡萄糖,提供氮源的物质是牛肉膏C.能在此培养基上生长的只有大肠杆菌D.该培养基调节合适的pH后就可以接种使用
2.B 该培养基含有琼脂,从物理性质看,该培养基属于固体培养基,A错误。该培养基中提供碳源的物质主要是葡萄糖,提供氮源的物质是牛肉膏,B正确。很多微生物都能利用葡萄糖进行繁殖,此培养基中能生长多种微生物,不是只有大肠杆菌,C错误。该培养基调节合适的pH后要进行高压蒸汽灭菌操作,D错误。
3 下列有关消毒和灭菌的叙述错误的是A.在实验室中,玻璃和金属材质的实验器具可放入干热灭菌箱中进行干热灭菌B.水厂供应的自来水通常是经过氯气消毒的C.巴氏消毒法可以杀死牛奶中的所有微生物,且基本不会破坏牛奶的营养成分D.培养基灭菌常采用湿热灭菌法,未接种的培养基表面也可能会有菌落生长
3.C 玻璃和金属材质的实验器具可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌,A正确。水厂供应的自来水通常是经过氯气消毒的,因为氯气溶于水生成次氯酸,次氯酸具有杀菌功能,同时氯气具有极强的挥发性,不会对人体造成较大的伤害,B正确。巴氏消毒法可以杀死牛奶中的绝大多数微生物,并且不破坏牛奶的营养成分,C错误。培养基灭菌常采用湿热灭菌法,若培养基的制备环节或灭菌环节不合格,则未接种的培养基表面也可能会有菌落生长,D正确。
4 (多选)网传“酵素”能够减肥、美颜,某同学搜索水果“酵素”相关知识得到以下信息:①《酵素产品分类导则》中将“酵素”定义为以动物、植物、菌类等为原料,经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品;②把切成块状的水果和水、糖等按比例放入容器,密封,注意容器内留下20%的空间,置于阴凉处发酵一段时间后,过滤得到的滤液即为“酵素”。有关叙述正确的是A.在“酵素”制作时容器内留下20%的空间可防止发酵液溢出,造成杂菌污染B.发酵装置在阴凉处放置时,需要间隔一定时间放气,后期间隔时间可适当延长C.“酵素”的本质是酶,其具有一定的减肥功能D.“酵素”中含有多种糖类、蛋白质、有机酸等,这些都是有益于人体健康的成分
4.AB 在“酵素”制作时容器内留下20%的空间,是为了防止发酵液溢出造成杂菌污染,A正确。发酵装置放置在阴凉处,需要间隔一定时间放气,后期间隔时间可适当延长,是因为发酵前期营养充足,微生物代谢旺盛,产生较多气体,到发酵后期营养物质减少,微生物代谢减弱,气体释放量减少,B正确。根据《酵素产品分类导则》中对“酵素”的定义可知,“酵素”的本质不是酶,C错误。根据题意可知,“酵素”是以动物、植物、菌类等为原料经微生物发酵制得的产品,因此,“酵素”可能含有糖类、蛋白质、有机酸等成分,同时也可能含有微生物代谢产生的有害物质,并不一定都有益于人体健康,D错误。
知识点87 微生物的选择培养和计数
1 列有关稀释涂布平板法和细菌计数板计数法的叙述,正确的是 A.两种方法对活菌进行计数时均用到显微镜B.细菌计数板比血细胞计数板薄,常用于酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数C.两种方法计数时,均利用固体培养基培养微生物D.稀释涂布平板法统计活菌时应选择菌落数为30~300的平板进行计数
1.D 稀释涂布平板法通过统计平板上的菌落数来推测样品中所含活菌数,不需要使用显微镜,细菌计数板计数法要用到显微镜,A错误。血细胞计数板比细菌计数板厚,常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数,B错误。稀释涂布平板法计数用到固体培养基,细菌计数板计数利用液体培养基,C错误。稀释涂布平板法可以将待分离的菌液经过大量稀释后,均匀涂布在培养皿表面,经培养后可形成单个菌落,为保证结果准确,常选择菌落数为30~300的平板进行活菌计数,D正确。
微生物的计数方法(1)显微镜直接计数法:利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下观察、计数,然后计算一定体积的样品中微生物的数量,统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。(2)稀释涂布平板法:通过统计平板上的菌落数目,推测样品中的活菌数。
2 下列关于选择培养基的说法,错误的是A.为了确定选择培养基是否具有选择作用,应设计一个不接种的培养基作为对照B.可用以尿素为唯一氮源的培养基将土壤中的尿素分解菌筛选出来C.可向培养基中添加青霉素,从而将真菌从混有细菌的培养基上选择出来D.可用以纤维素为唯一碳源的培养基筛选出分解纤维素的微生物
2.A 选择培养基是允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基,为了确定选择培养基是否具有选择作用,应设计一个在完全培养基上接种的培养皿作为对照,A错误。将一定稀释度的样品接种在以尿素为唯一氮源的培养基上,并在适宜的条件下培养,尿素分解菌能在该培养基上生长、繁殖,而其他微生物则不能生长、繁殖,故以尿素为唯一氮源的培养基可将土壤中的尿素分解菌筛选出来,B正确。青霉素能抑制细菌的繁殖,所以若要将真菌从其他细菌中分离出来,可向培养基中添加青霉素,配制成选择培养基,C正确。若要筛选分解纤维素的微生物,则需要制备以纤维素为唯一碳源的选择培养基,在该培养基上只有能分解纤维素的微生物能够生长,D正确。
3 研究人员用无机盐、琼脂和石油配制的培养基从石油污染的土壤中筛选出一种高效石油降解菌。下列相关叙述错误的是A.这种培养基是一种选择培养基B.所用培养基应该以石油为唯一碳源C.高效石油降解菌可以降解土壤中的石油,修复土壤D.高效石油降解菌在未被石油污染的土壤中含量较高
3.D 要分离获得能降解石油的菌株,需要在选择培养基中筛选,且该培养基应以石油作为唯一碳源,A、B正确。高效石油降解菌可以降解土壤中的石油,修复土壤,C正确。相对于未被污染的土壤,被石油污染的土壤中高效石油降解菌含量更高,D错误。
4 (多选)如图是研究人员从红棕壤中筛选高效分解尿素的细菌的过程示意图,有关叙述错误的是A.在配制步骤②、③的培养基时,都应添加琼脂B.步骤③纯化分解尿素的细菌的原理是将聚集的细菌分散,可以获得单细胞菌落C.步骤③采用涂布平板法接种,并需向牛肉膏蛋白胨培养基中加入尿素D.步骤④挑取③中不同的菌落分别接种,可通过比较溶液pH的变化大小来比较细菌分解尿素的能力
4.AC 步骤②所用培养基是液体培养基,不需要添加琼脂,A错误;步骤③为筛选、纯化分解尿素的细菌,所用培养基应以尿素为唯一氮源,不能用牛肉膏蛋白胨培养基,C错误;步骤④鉴定细菌分解尿素的能力时,挑取③中不同的菌落分别接种,分解尿素能力强的细菌,会产生更多NH3,使溶液pH变高,所以可通过比较溶液pH的变化大小来比较细菌分解尿素的能力,D正确。
5 (多选)丙草胺(C17H26ClNO2)是一种广泛应用的除草剂。某研究小组从某地土壤中分离获得能有效降解丙草胺的细菌菌株,并对其计数,操作过程如图所示。下列有关叙述正确的是 A.实验过程中应避免已灭菌处理的土壤与周围物品接触B.以丙草胺为唯一氮源的培养基属于选择培养基C.依据实验结果计算出每克土壤中的菌株数约为1.5×1010个D.利用稀释涂布平板法得到的结果往往比实际活菌数要少
5.BCD 土壤不需要灭菌,A错误。丙草胺可提供碳源、氮源,以丙草胺为唯一氮源的培养基属于选择培养基,B正确。用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数时,在同一稀释度下,应至少对3个平板进行重复计数,然后求出平均值,一般选择菌落数为30~300的平板进行计数,据实验结果可知,只有两个平板满足需求,含27个菌落的平板不能用来计数,即每克土壤中的菌株数为(148+153)÷2÷0.1×107≈1.5×1010(个),C正确。图示采用的计数方法是稀释涂布平板法,由于当两个或多个细胞连在一起时,在平板上观察到的只是一个菌落,因此用该方法统计的菌落数往往比活菌的实际数要少,D正确。
6 随着能源和环境问题日益严峻,利用纤维素酶降解秸秆等生产乙醇,对缓解能源危机有着重大意义。科研人员开展筛选、诱变及选育高产纤维素酶菌株的相关研究,过程如图。请回答:(1)从物理状态来看,CMC平板属于 培养基。富集培养后的菌种常采用 法接种于CMC平板,培养一段时间后,可根据 初步鉴定并挑取产纤维素酶菌株XZ-33。(2)选育高产纤维素酶的菌株时,向培养基中加入刚果红染液,然后筛选出 的菌落。(3)如图是筛选获得产纤维素酶菌株UV-C16过程中60C-γ射线辐照剂量与致死率和正突变率(符合生产需要的突变菌数占诱变后活菌数的比例)的关系。实验结果表明,用60C-γ射线诱变处理时合适的辐照剂量为 。
6.【参考答案】 (1)固体 稀释涂布平板 菌落的特征 (2)透明圈大 (3)0.6 KGy【解题思路】 (1)CMC平板上可分离出产纤维素酶菌株XZ-33,属于固体培养基;富集培养后,菌液的浓度较高,一般采用稀释涂布平板法进行接种;培养一段时间后,常常通过菌落的形状、大小、颜色等特征进行初步鉴定。(2)与普通产纤维素酶的菌株相比,高产纤维素酶的菌株产生的纤维素酶较多,因此在刚果红培养基上产生的透明圈比较大,可以据此来筛选出高产纤维素酶的菌株。(3)实验结果表明,用60C-γ射线诱变处理时,当辐照剂量为0.6 KGy时,正突变率最高,同时致死率不算太高,可以保证存活的菌株中高产纤维素酶的菌株占比较高。
7 如图为某课题小组从土壤中分离能够分解尿素的细菌并进行计数的过程,题表是乙培养基的配方。(1)题表所示培养基组分中为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是 。图中甲培养基与乙培养基的成分相比,唯一的区别是甲中培养基无琼脂。在涂平板对甲中的菌液进行稀释,如何确定样品的稀释操作是成功的 。(2)甲、乙培养基都是选择培养基,如何确定该培养基能够对土壤中微生物起到筛选作用 。(3)若想获得每克样品中的菌株数,可用稀释涂布平板法统计菌落的数目,每隔24 h统计一次菌落数目,应选取 作为结果,这样可以防止 。
7.【参考答案】 (1)葡萄糖、尿素(二者顺序不可颠倒) 若稀释涂布后能得到菌落数目为30~300的平板,则说明样品的稀释操作比较成功 (2)将土壤稀释液接种到牛肉膏蛋白胨培养基后培养基上菌落的数目明显大于甲、乙选择培养基上菌落的数目,则说明该培养基能够对土壤中微生物起到筛选作用 (3)菌落数目稳定时的记录 因培养时间不足而遗漏菌落的数目【解题思路】 (1)题表所示培养基组分中,为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是葡萄糖、尿素;为了保证结果准确,一般选择菌落数为30~300的平板进行计数,所以如果能得到菌落数目为30~300的平板,则说明稀释操作比较成功。(2)甲、乙培养基都是以尿素作为唯一的氮源,理论上只有能分解尿素的细菌才能生存下来,因此甲、乙培养基从功能上属于选择培养基。将土壤稀释液接种到牛肉膏蛋白胨培养基上,若培养基上菌落的数目明显大于甲、乙选择培养基上菌落的数目,则说明该培养基能够对土壤中微生物起到筛选作用。(3)菌落计数时,一般每隔24 h统计一次,选取菌落数目稳定时的记录作为结果,这样可以防止因培养时间不足而遗漏菌落的数目。
知识点88 发酵工程及其应用
1 与传统发酵技术相比,发酵工程的产品种类更加丰富,产量和质量明显提高。下列有关说法正确的是A.用于发酵工程的优良菌种只能通过诱变育种或基因工程育种获得B.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身C.通常使用液体培养基分离获得细菌单菌落D.利用发酵工程生产的微生物农药来防治害虫,是化学防治的重要手段
1.B 发酵工程中的优良菌种可以从自然界中筛选,也可通过诱变育种或基因工程育种等手段获得,A错误。发酵工程是指利用微生物的特定功能,通过现代工程技术,规模化生产对人类有用的产品,主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身,B正确。菌落是在固体培养基上形成的,液体培养基中不能形成菌落,C错误。利用发酵工程生产的微生物农药来防治病虫害,是生物防治的重要手段,D错误。
2 发酵工程在医药上的应用非常广泛,其中青霉素的发现和产业化生产进一步推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。青霉素是产黄青霉菌在有氧条件下产生的一种非常重要的抗菌药物,生产青霉素的主要流程如图所示。(1)图示生产青霉素的发酵过程中,对产黄青霉菌进行分离纯化采用了 法,其可以用来计数的原理为 。在制备该培养基时,除了添加必要的营养成分外,还需要将pH调至 性。(2)分离得到菌种后摇瓶培养的目的是 (至少答2点)。
(3)发酵过程中,为了解某时刻产黄青霉菌的数量,取10 ml菌液加到90 ml无菌水中,混匀,将0.1 mL稀释液接种于培养基上。105倍稀释对应的三个平板中菌落数量分别为68、76和78,则每毫升菌液中产黄青霉菌数量为 个。待完全发酵结束后,采用 等方法将菌体分离。(4)若“纯粹分离”的平板上混入了一些乳酸菌,请依据其代谢类型设计一个简单实验区分乳酸菌和产黄青霉菌,写出实验思路和预期结果。实验思路: 。预期结果: 。
2.【参考答案】 (1)稀释涂布平板 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一个活菌 酸 (2)提高培养液中溶解氧;使产黄青霉菌充分接触营养物质,提高营养物质利用率 (3)7.4×107 过滤、沉淀 (4)实验思路:将平板置于无氧环境中继续培养,观察菌落大小的变化 预期结果:平板上能继续生长的菌落为乳酸菌,不能继续生长的为产黄青霉菌
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