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)實踐第17講微生物的分離、培養(yǎng)與利用(含發(fā)酵工程)熱點一微生物的分離、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(含氮有機化合物)在土壤中不易降解,長期使用可污染土壤。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,一般微生物除滿足營養(yǎng)需求外,還應(yīng)該考慮pH、氧氣及特殊營養(yǎng)物質(zhì)的要求。(√)(3)高壓蒸汽滅菌加熱結(jié)束時,打開排氣閥使壓力表指針回到零后,開啟鍋蓋。(×)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打開排氣閥。(4)倒平板時,應(yīng)將打開的皿蓋放到一邊,以免培養(yǎng)基濺到皿蓋上。(×)提示:倒平板時左手拿培養(yǎng)皿,右手拿錐形瓶,左手將培養(yǎng)皿打開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,則說明篩選到分解除草劑的細菌。(√)[基礎(chǔ)回顧](1)制備土壤浸出液時,為避免菌體濃度過高,需將浸出液進行稀釋處理。統(tǒng)計菌落的數(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),可以分離到由一個細胞繁殖而來的菌落。(3)用稀釋涂布平板法統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目低。這是因為當(dāng)兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落。(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)某種細菌,若指示劑變紅,則說明該種細菌能分解尿素。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)合物就無法形成,培養(yǎng)基中會出現(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,培養(yǎng)基中只出現(xiàn)很少菌落,大部分細菌在該培養(yǎng)基上不能生長,其主要原因是什么?提示:培養(yǎng)基中缺少這些細菌可利用的氮源。(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)中國科學(xué)家運用合成生物學(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,在實驗室發(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值。工藝流程如圖?；卮鹣铝袉栴}。(1)為提高菌株H對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)過程中定期取樣并用的方法進行菌落計數(shù),評估菌株增殖狀況。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、酸堿耐受能力強等特性,研究人員設(shè)計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

(答出兩點即可)。

(3)研究人員在工廠進行擴大培養(yǎng),在適宜的營養(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細胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達到預(yù)期,并產(chǎn)生了少量乙醇等物質(zhì),說明發(fā)酵條件中可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。

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

[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,其他雜菌因失水過多而死亡;pH為10的條件下,其他雜菌的酶變性失活,生長繁殖受抑制(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)有機磷農(nóng)藥使用不當(dāng)有時會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磷農(nóng)藥的細菌。請回答下列問題。(1)培養(yǎng)基常用的滅菌方法是。

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

,因此導(dǎo)致計數(shù)結(jié)果較實際情況低。

(1)實驗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磷農(nóng)藥的菌種,可在被有機磷農(nóng)藥污染的土壤中取樣。為提高降解有機磷農(nóng)藥細菌的比例,可以進行選擇培養(yǎng),即以有機磷農(nóng)藥作為唯一碳源的液體培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。一段時間后,由于缺乏其他碳源,不能降解有機磷農(nóng)藥的細菌不能生長和增殖;能降解有機磷農(nóng)藥的細菌可以利用有機磷農(nóng)藥生長和繁殖,數(shù)量增多,故不能降解有機磷農(nóng)藥的細菌比例逐漸下降。(3)統(tǒng)計菌種密度時,可以采用稀釋涂布平板法。統(tǒng)計需要在一定培養(yǎng)時間范圍內(nèi)完成,若培養(yǎng)時間過短,一部分降解有機磷農(nóng)藥的細菌繁殖快而先被觀測到,另一部分降解有機磷農(nóng)藥的細菌繁殖慢還沒有形成肉眼可見的菌落,因此導(dǎo)致計數(shù)結(jié)果偏低;若培養(yǎng)時間過長,部分菌落因相鄰較近,相互重疊(或生長到一起),形成一個菌落,因此導(dǎo)致計數(shù)結(jié)果較實際情況低。(1)高壓蒸汽滅菌法(2)有機磷農(nóng)藥液體因缺乏其他碳源,不能降解有機磷農(nóng)藥的細菌不能生長和增殖能降解有機磷農(nóng)藥的細菌可以利用有機磷農(nóng)藥生長和繁殖,數(shù)量增多(3)偏低因相鄰較近,相互重疊(或生長到一起),形成一個菌落(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。(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,不適合進行計數(shù),在最后一次劃線的末端處的菌種最純。統(tǒng)計菌落數(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,考查科學(xué)思維與探究能力[典例引領(lǐng)2](2021·湖南卷)大熊貓是我國特有的珍稀野生動物,每只成年大熊貓每日進食竹子量可達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)基必須進行滅菌處理,目的是。檢測固體培養(yǎng)基滅菌效果的常用方法是。

(3)簡要寫出測定大熊貓新鮮糞便中纖維素分解菌活菌數(shù)的實驗思路

。(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℃條件下進行玉米秸稈降解實驗,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無菌水中,并進行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的平板進行計數(shù),求出該稀釋度平板上生長的平均菌落數(shù),并計算每克樣品中的菌株數(shù)(4)C菌株C單位時間內(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制的實驗過程如圖所示。回答下列問題。(1)微生物生長繁殖所需的主要營養(yǎng)物質(zhì)有四類,該實驗所用的振蕩培養(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)的細菌比靜置培養(yǎng)的細菌生長速度快。分析其原因是振蕩培養(yǎng)能提高培養(yǎng)液中的含量,同時可使菌體與培養(yǎng)液充分接觸,提高的利用率。

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

(4)為探究石油的降解機制,將該菌種的培養(yǎng)液過濾離心,取上清液做圖乙所示實驗。該實驗的假設(shè)是

,該實驗設(shè)計是否合理?為什么?。

(1)微生物的各種培養(yǎng)基配方一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽四類營養(yǎng)物質(zhì);選擇培養(yǎng)基只允許特定種類的微生物生長,會抑制或阻止其他種類微生物生長,因而必須以石油為唯一碳源,只讓目的菌株生長繁殖。(2)振蕩培養(yǎng)可以增加液體培養(yǎng)基的氧氣含量,促進好氧型微生物的生長;同時還能使菌體與培養(yǎng)液充分接觸,提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。(3)題圖中檢測土樣中細菌含量采用的接種方法是稀釋涂布平板法。若要測定培養(yǎng)液中微生物的菌體數(shù),可在顯微鏡下用血細胞計數(shù)板直接計數(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),由此可判定實驗假設(shè)是目的菌株通過分泌某種蛋白質(zhì)來降解石油,但未設(shè)置不加入蛋白酶的對照組實驗,沒有說服力,因而不合理。(1)水、碳源、氮源和無機鹽只有能利用石油的微生物能正常生長繁殖,以便達到篩選的目的(2)溶解氧營養(yǎng)物質(zhì)(3)稀釋涂布平板血細胞計數(shù)板(4)目的菌株能分泌降解石油的蛋白質(zhì)不合理,缺少空白對照區(qū)分一種對照組與兩種重復(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)進行微生物計數(shù)時,每一稀釋度下涂布三個平板,即設(shè)置重復(fù)組,是為了求平均值,提高計數(shù)準(zhǔn)確度。熱點二傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用楊梅果實風(fēng)味獨特、酸甜適中,具有很高的營養(yǎng)和保健價值。泡菜因其營養(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,擰松瓶蓋的間隔時間可延長。(√)(2)楊梅酒的發(fā)酵過程中,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)格控制無氧條件。(5)制作泡菜過程中,有機物的干重和種類均會減少。(×)提示:制作泡菜的過程中,乳酸菌進行無氧呼吸消耗有機物,有機物的干重減少,但有機物種類增多。[基礎(chǔ)回顧](1)傳統(tǒng)發(fā)酵中,發(fā)酵液雖然未經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌處理,但雜菌一般不能正常生長,這是由于果酒發(fā)酵的無氧、酸性條件抑制了雜菌的生長。用來檢驗酒精的化學(xué)試劑是酸性重鉻酸鉀。(2)果酒制作過程中,酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)。溫度適宜時果酒發(fā)酵時間較短,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)酵過程中,除具備必需的營養(yǎng)物質(zhì)外,還需要往發(fā)酵液中持續(xù)地通入無菌空氣。(4)泡菜制作封壇時水槽中要注滿水,目的是保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境。在發(fā)酵過程中要注意經(jīng)常向水槽中補水。(5)檢測亞硝酸鹽的原理是在鹽酸酸化條件下,亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發(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)顯色液進行目測比較,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,考查理解和科學(xué)思維能力[典例引領(lǐng)1](2021·全國乙卷)工業(yè)上所說的發(fā)酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業(yè)通過發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下?；卮鹣铝袉栴}。(1)米曲霉發(fā)酵過程中,加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長提供營養(yǎng)物質(zhì),大豆中的可為米曲霉的生長提供氮源,小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供。

(2)米曲霉發(fā)酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖,大量分泌制作醬油過程所需的酶類,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)酵過程需要提供營養(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的物質(zhì)是(答出1點即可)。

[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(答一個即可)[模擬訓(xùn)練1](經(jīng)典高考)天津獨流老醋歷史悠久、獨具風(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,這是因為酶。(2)在酒精發(fā)酵階段,需添加酵母菌。在操作過程中,發(fā)酵罐先通氣,后密閉,通氣能提高的數(shù)量,有利于密閉時獲得更多的酒精產(chǎn)物。

(3)在醋酸發(fā)酵階段,獨流老醋采用獨特的分層固體發(fā)酵法,發(fā)酵30天。工藝如下:①發(fā)酵過程中,定期取樣測定醋酸桿菌密度變化,趨勢如圖。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是,

由此推測,影響醋酸桿菌密度變化的主要環(huán)境因素是。

②乳酸含量高是獨流老醋風(fēng)味獨特的重要成因。發(fā)酵過程中,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,因為溫度會影響酶的活性,只有在最適溫度條件下,酶的催化能力才最強。(2)發(fā)酵過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,有利于密閉時獲得更多的酒精產(chǎn)物。(3)①發(fā)酵過程中,定期取樣測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)、營養(yǎng)物質(zhì)、pH。②乳酸菌為厭氧生物,無氧條件有利于乳酸菌繁殖。③發(fā)酵過程中不同乳酸菌之間相互爭奪營養(yǎng)物質(zhì),加劇了不同種類乳酸菌的種間競爭(或競爭)。(1)在最適溫度條件下催化能力最強(2)酵母菌(3)①先快速增長后趨于穩(wěn)定氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)、pH②顛倒前的B層和顛倒后的A(或不翻動,或下)③種間競爭(或競爭)控制雜菌的“三大措施”(1)通過發(fā)酵條件控制雜菌。①無氧發(fā)酵時的無氧環(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,考查科學(xué)思維與探究能力[典例引領(lǐng)2](2017·全國Ⅱ卷)豆豉是大豆經(jīng)過發(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行發(fā)酵,并在32h內(nèi)定期取樣觀測發(fā)酵效果?；卮鹣铝袉栴}。(1)該實驗的自變量是、。

(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,說明該發(fā)酵菌是。

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

。(4)從大豆到豆豉,大豆中的成分會發(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)酵時間(2)好氧菌(3)延長發(fā)酵時間,觀察發(fā)酵效果,最好的發(fā)酵效果所對應(yīng)的時間即為最佳發(fā)酵時間(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?；卮鹣铝信c生產(chǎn)酒和醋相關(guān)的問題。(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,使用的菌種為;在醋酸發(fā)酵時,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發(fā)酵液,其原因是。

(3)在制作葡萄酒和制作葡萄醋時,酒精發(fā)酵之前的實驗流程是。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)槠咸烟恰Ｌ腔A段宜采用酶制劑催化反應(yīng),而不宜在強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,在無氧條件下無氧呼吸產(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,在無氧條件下無氧呼吸產(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,有利于密閉時獲得更多的酒精產(chǎn)物;醋酸菌是一種好氧細菌,只有當(dāng)氧氣充足時,才能進行旺盛的生理活動。醋酸菌對氧氣的含量特別敏感,當(dāng)進行深層發(fā)酵時,即使只是短時間中斷通入氧氣,也會引起醋酸菌死亡。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發(fā)酵液。(3)在制作葡萄酒和制作葡萄醋時,酒精發(fā)酵之前的實驗流程是挑選葡萄→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間,而強酸環(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,密閉時能獲得更多的酒精產(chǎn)物醋酸菌是好氧細菌,不斷通入氧氣和攪動發(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間,而強酸環(huán)境會導(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,請回答下列相關(guān)問題。(1)工業(yè)化生產(chǎn)腐乳時,應(yīng)對玻璃器皿進行滅菌,滅菌能夠殺死物體內(nèi)外的所有微生物,還包括。將長出毛霉的豆腐裝瓶加鹽腌制一段時間后,最上層的豆腐塊長出了黑毛和綠毛,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高,則會導(dǎo)致腐乳成熟的時間。

(2)制作葡萄酒時,酵母菌的培養(yǎng)狀態(tài)可以分為兩個階段:第一個階段是利用發(fā)酵裝置中少量的氧氣進行有氧呼吸,其目的是;第二個階段是在無氧環(huán)境中酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。在的發(fā)酵液中,酵母菌可以生長繁殖,而絕大多數(shù)其他微生物會被抑制,所以葡萄僅需要經(jīng)過沖洗即可以榨汁用于酒精發(fā)酵。(3)酒精發(fā)酵時發(fā)酵液中的葡萄皮等固體物質(zhì)會上浮覆蓋在發(fā)酵液表面,形成酒帽,酒帽的出現(xiàn)會降低發(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)酵一定時間后發(fā)現(xiàn)酒精度偏低,需檢測是否因為酵母菌數(shù)量偏少,可以通過兩種方法估算酵母菌的數(shù)量:a.顯微鏡直接計數(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;將長出毛霉的豆腐裝瓶加鹽腌制一段時間后,最上層的豆腐塊長出了黑毛和綠毛,說明被雜菌污染了,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,酒精含量過高會導(dǎo)致腐乳成熟的時間延長,酒精含量過低則不足以抑制微生物的生長,可能導(dǎo)致豆腐腐敗。(2)果酒發(fā)酵分為兩個階段,第一個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)過滅菌處理就可以榨汁用于酒精發(fā)酵。(3)酒精發(fā)酵過程中,覆蓋在發(fā)酵液表面的酒帽會使得葡萄皮上的菌種無法浸入發(fā)酵液,進而會降低發(fā)酵速度。(4)顯微鏡直接計數(shù)法會將死亡的酵母菌也計算在內(nèi),因此會導(dǎo)致計數(shù)偏大;而用稀釋涂布平板法計數(shù)時,由于2個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落,因此會導(dǎo)致計數(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(2)讓酵母菌(通過有氧呼吸)快速增殖缺氧、呈酸性(3)葡萄皮上的菌種無法浸入發(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驗室,對酸奶中的微生物進行了研究。請回答下列問題。(1)制備酸奶的過程,不需要嚴(yán)格的消毒,原因是

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

(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)酸奶制備過程中出現(xiàn)酵母菌的原因可能有①;②。

(1)制備酸奶的過程無須嚴(yán)格消毒的原因在于乳酸菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物會抑制其他微生物的生長。牛奶之所以變酸,是因為牛奶中的糖在乳酸菌的作用下被分解成了乳酸。(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,因此在無氧條件下,二者可共存。(4