1、届人教版生物高考二轮复习专题九 第1讲 微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用精品解析第1讲微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用考纲要求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.利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用。构建网络考点一微生物的利用1有关微生物实验的基本方法(1)制备培养基：计算称量溶化灭菌倒平板。(2)无菌技术：主要指消毒和灭菌。(3)倒平板操作：待培养基冷却至50 左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。(4)平板划线法：是通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。(5)稀释涂
2、布平板法：先将菌液进行一系列的梯度稀释后涂布平板，在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而在培养基表面形成单个菌落。如图：2微生物的分离与培养(1)分离方法：选择培养基。(2)某种微生物的分离土壤中分解尿素的细菌的分离与计数a筛选菌株：利用选择培养基筛选菌株。b计数方法：稀释涂布平板法和显微镜直接计数法。c过程：土壤取样样品的稀释微生物的培养与观察。分解纤维素的微生物的分离a实验原理即：可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。b流程：土壤取样选择培养梯度稀释涂布平板挑选菌落。(3)鉴定方法鉴定分解尿素的细菌含酚红指示剂的尿素为唯一氮源的培养基细菌指示剂变红，则该菌能分
3、解尿素鉴定纤维素分解菌错混诊断1在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，这样做的目的是检测培养基上的细菌含量(2014新课标，39(1)改编)()2某研究小组从有机废水中分离微生物用于废水处理。接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养(2013江苏，18C)()3纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法(2011新课标，39(2)改编)()4在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌(2011重庆，2A)()5检测土壤中细菌总数实验操作中，确定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数(2009安徽，6D)()6培养微生物的培养基分
4、装到培养皿后进行灭菌(2013江苏，18A改编)()题组一从微生物的实验室培养进行命题1(2014新课标，39)为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌分离等工作。回答下列问题：(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是_；然后，将1 mL水样稀释100倍，在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL稀释液；经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为39、38和37。据此可得出每升水样中的活菌数为_。(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环通过_灭菌，在第二次及以
5、后划线时，总是从上一次划线的末端开始划线。这样做的目的是_。(3)示意图A和B中，_表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。(4)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现：振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是：振荡培养能提高培养液中_的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高_的利用率。答案(1)检测培养基平板灭菌是否合格3.8107(2)灼烧将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落(3)B(4)溶解氧营养物质解析(1)为了检测培养基平板灭菌是否合格，可在涂布接种前，随机取灭菌后的空白平板先行培养一段时间。0.1 mL稀
6、释液中平均有(393837)/338个活菌，则每毫升稀释液中活菌的数目为38/0.1380，则稀释前每毫升水样中活菌数目为3801003.8104，则每升水样中活菌数目为3.81041 0003.8107。(2)接种环、接种针等金属用具可直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，以达到迅速彻底灭菌的目的。在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，其目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。(3)比较图A和图B可以看出：A培养基中细菌的分布呈线性，是用平板划线法接种培养后得到的结果；B培养基中细菌均匀分布，是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。(4)振荡培养可以提高培养液中溶解氧的含量
7、，还可以使菌体与培养液充分接触，提高了营养物质的利用率，因此振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。题组二从微生物培养基的组成成分及纯化方法进行命题2(2014四川，10)有机农药苯磺隆是一种除草剂，长期使用会污染环境。研究发现，苯磺隆能被土壤中某些微生物降解。分离降解苯磺隆的菌株和探索其降解机制的实验过程如图甲、乙所示。(1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、_四类，该实验所用的选择培养基只能以苯磺隆作为唯一碳源，其原因是_。(2)与微生物培养基相比，植物组织培养的培养基常需添加生长素和_，这些植物激素一般需要事先单独配制成_保存备用。(3)纯化菌株时，通常使用的划线工具是_。划
8、线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。造成划线无菌落可能的操作失误有_。(4)为探究苯磺隆的降解机制，将该菌种的培养液过滤离心，取上清液做图乙所示实验。该实验的假设是_，该实验设计是否合理？为什么？_。答案(1)氮源和无机盐只有能利用苯磺隆的微生物能正常生长繁殖(2)细胞分裂素母液(3)接种环接种环灼烧后未冷却；划线未从第一区域末端开始(4)目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白质不合理，缺少空白对照解析(1)微生物生长繁殖需要的主要营养物质包括碳源、氮源、水和无机盐四类。根据题意可知，土壤中某些微生物有降解苯磺隆的能力，该实
9、验的目的是探索其降解机制，因此，需要分离出有降解苯磺隆能力的土壤中的某些微生物，故选择培养时为了排除其他碳源的干扰，培养基中唯一碳源只能是苯磺隆。(2)与微生物培养基相比，植物组织培养的培养基需要添加生长素和细胞分裂素，用于调节植物细胞脱分化和再分化；这些植物激素一般需要事先单独配制成母液保存备用。(3)纯化菌株时，通常使用的划线工具是无菌接种环。划线的平板培养后，发现第一划线区域的划线上不间断地长满了菌，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，而其他划线上有菌落。造成此现象的原因可能有两个：一是接种环灼烧后未冷却，菌种接触到高温的接种环而死亡；二是划第二划线区域第一条线时未从第一区域末端开始。(
10、4)根据图乙所示实验中的上清液加入蛋白酶溶液推测，实验目的是探究目的菌株是否能分泌降解苯磺隆的蛋白质，实验设计不合理之处是缺少不加蛋白酶溶液、其他条件同图乙的空白对照。用选择培养基分离微生物的方法(1)在基础培养基中加入抗性物质。举例：加高浓度食盐分离金黄色葡萄球菌；加青霉素分离酵母菌和细菌。(2)通过改变培养基的成分。举例：培养基中缺乏氮源时，可分离自生固氮微生物，非自生固氮微生物因缺乏氮源而无法生存。培养基中若缺乏有机碳源则异养微生物无法生存，而自养微生物可利用空气中的CO2制造有机物生存。(3)利用培养基的特定成分。举例：当石油是唯一碳源时，可抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石
11、油的微生物生存，从而分离出能消除石油污染的微生物。当纤维素为唯一碳源时，分离纤维素分解菌。考点二传统发酵技术的应用果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作果酒果醋腐乳泡菜原理无氧：酿酒C6H12O62CO22C2H5OH；有氧：酿醋C2H5OHO2CH3COOHH2O蛋白质小分子肽氨基酸；脂肪甘油脂肪酸无氧：C6H12O62C3H6O3控制O2无氧有氧有氧无氧条件温度1825 3035 1518 常温实验流程图让豆腐上长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制错混诊断1醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸(2014广东，4A)()2酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精(2014广东，4B)()3泡菜腌制利用了乳酸菌
12、的乳酸发酵(2014广东，4C)()4腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶(2014广东，4D)()5某研究性学习小组以樱桃番茄为材料进行果酒、果醋发酵实验。先供氧进行果醋发酵，然后隔绝空气进行果酒发酵(2012江苏，14B改编)()6在制作果醋时，如果条件适宜，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸(2012江苏，21B改编)()7在制作腐乳时，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(2012江苏，21D改编)()8在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，让发酵装置接受光照并放在45 处(2010北京，1AD改编)()题组从果酒、果醋和腐乳制作进行命题1(2014江苏，24改编)某同学设
13、计了如图所示的发酵装置，下列有关叙述正确的是(双选)()A该装置不能阻止空气进入，不可用于果酒发酵B该装置便于果酒发酵中产生的气体排出C去除弯管中的水，该装置可满足果醋发酵时底层发酵液中大量醋酸菌的呼吸D去除弯管中的水后，该装置与巴斯德的鹅颈瓶作用相似答案BD解析A项，该装置中注水的弯曲部分可阻止空气进入，能用于果酒发酵。B项，果酒发酵产生的CO2可溶解在弯管的水中，CO2量多时可进一步通过水排出。C项，醋酸菌是好氧菌，因没有将无菌空气通入发酵液中，故去除弯管中的水后也不能满足底层发酵液中醋酸菌有氧呼吸的需求。D项，去除弯管中的水后，该装置的弯管部分既能排出CO2，也能防止空气中的微生物进入，
14、与巴斯德的鹅颈瓶作用类似。2下列有关果酒、果醋和腐乳制作的叙述，正确的是()A参与果酒发酵和果醋发酵的微生物都含有线粒体B果酒制成后只需将装置转移至温度较高的环境中即可制作果醋C在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与D在腐乳装瓶时自下而上随层数的增加逐渐减少盐量答案C解析参与果酒发酵的酵母菌是真核生物，有线粒体；参与果醋发酵的醋酸菌是原核生物，无线粒体。果酒制成后将装置转移至温度较高的环境中，同时要通入无菌空气，可制作果醋。在腐乳装瓶时自下而上随层数的增加逐渐增加盐量。1.果酒和果醋发酵装置的设计思路(1)酵母菌繁殖需要氧气，醋酸菌是好氧细菌，则果酒制作前期和果醋制作整个过程都需要氧气
15、；酵母菌产生酒精时是厌氧的，则在充气口处应该设置开关。(2)发酵过程中产生CO2，需要设置排气口；为了防止空气中微生物污染，排气口应该连接一个长而弯曲的胶管。(3)为便于取样及监测发酵情况，需要设置出料口。2制作果酒、果醋、腐乳、泡菜菌种的比较项目酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物学分类真核生物原核生物真核生物原核生物代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型异养需氧型异养厌氧型生产应用酿酒、发面酿醋制作腐乳制作酸奶、泡菜氧的需求前期需氧，后期厌氧一直需氧一直需氧厌氧专题突破练1下列关于微生物培养和利用的叙述，不正确的是()A利用稀释涂布平板法只能分离微生物不能对微生物进行计数B接种时连续划线的目的是将聚集的菌
16、种逐步稀释获得单菌落C以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌D用大白菜腌制泡菜的过程中亚硝酸盐含量变化是先增加后减少答案A解析用稀释涂布平板法可以分离微生物，也可以对微生物进行计数；接种划线可以将菌体分散，经过培养可以得到单菌落；以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌；在泡菜腌制过程中，开始时亚硝酸盐含量增加，一般腌制10天后含量开始下降。2下列关于果酒和果醋的制作原理、发酵过程的叙述中，错误的是(双选)()A果酒和果醋的发酵菌种不同，但代谢类型相同B制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶消毒C变酸果酒的表面观察到的菌膜可能是醋酸菌的菌落D果酒和果
17、醋的制作不可用同一装置，因为发酵条件不同答案AD解析果酒发酵利用的是酵母菌，酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，果醋发酵利用的是醋酸菌，醋酸菌的代谢类型是异养需氧型。果酒和果醋的制作可用同一装置，但需控制不同的发酵条件。3(2014新课标，39)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题：(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将_分解成_。(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时，CR可与纤维素形成_色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的_。(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤
18、维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表)：酵母膏无机盐淀粉纤维素粉琼脂CR溶液水培养基甲培养基乙注：“”表示有，“”表示无。据表判断，培养基甲_(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是_；培养基乙_(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是_。答案(1)纤维二糖葡萄糖(2)红透明圈(3)不能液体培养基不能用于分离单菌落不能培养基中没有纤维素，不会形成CR纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌解析(1)纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，前两种酶能使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶能
19、将纤维二糖分解成葡萄糖。(2)刚果红是一种染料，可以与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物就无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(3)纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基，而用于分离和鉴别纤维素分解菌的培养基为固体培养基，并且培养基中需含有纤维素，才能与CR形成红色复合物，有纤维素分解菌时才能形成以纤维素分解菌为中心的透明圈。4微生物强化采油(MEOR)是利用某些微生物能降解石油，增大石油的乳化度，降低石油粘度的原理，通过向油井中注入含微生物的水来提高采油率的新技术。以下是筛选、纯化和扩大培养该类
20、微生物的实验操作。请回答下列问题：(1)土壤是微生物的大本营，该类微生物应取自_的土壤。(2)为筛选和纯化该类微生物，从功能上分，应选用_培养基。常用的接种方法是_和_。(3)接种后，应密封培养的原因是_，培养一段时间后在培养基上形成降油圈，此时选取_的菌落就可获得高效菌株。(4)扩大培养过程中需要对微生物进行计数。取0.2 mL样品，用固体培养基对其培养，最后统计三个平板，菌落数分别是200、180、220。则样品中微生物的数量为_个/mL。该统计结果_(填“低于”或“高于”)实际值。答案(1)长期被石油污染(含石油多的)(2)选择平板划线法稀释涂布平板法(3)该类微生物是厌氧型微生物降油圈
21、大(4)1 000低于解析(1)根据微生物对生存环境的要求，该类微生物应到相应的环境中寻找，即被石油污染的环境或含石油较多的环境。(2)筛选微生物常用选择培养基，纯化微生物常用的方法有平板划线法和稀释涂布平板法。(3)由于该类微生物是厌氧微生物，因此接种后应密封培养，一段时间后在培养基上形成降油圈，此时选取降油圈较大的菌落就可获得高效菌株。(4)根据公式计算菌株数：C(200180220)3200，V0.2，M1，则样品中微生物数量为M1 000个/mL。在统计菌落时，有些活菌在培养过程中死亡，另外有些菌落是由多个活菌共同形成的，所以按形成的菌落数目来计算活菌数目的话，结果往往会低于活菌实际数
22、目。5如图简单表示葡萄酒的酿制过程，请据图分析：(1)葡萄酒的酿制原理是：先通气使酵母菌进行_，以增加酵母菌的数量，然后使酵母菌发酵获得葡萄酒。(2)随着发酵过程的加深，液体密度会逐渐变低(可用密度计测量)。其原因是_。(3)在甲中进行搅拌的目的是_，丙中一段时间后，揭开盖子是否能够产生果醋？_(填“能”或“不能”)。(4)苹果醋是最受欢迎的饮料之一，其生产过程中利用了_的发酵作用。在传统发酵技术中，果醋制作往往在果酒制作的基础上进行，其相关的反应式为：_。答案(1)有氧呼吸(2)发酵时糖被消耗，产生了酒精和CO2，而酒精密度比糖和水低(3)增加溶氧量能(4)醋酸菌C2H5OHO2醋酸菌,CH
23、3COOHH2O解析(1)酵母菌为一种兼性厌氧真菌，在有氧情况下可进行有氧呼吸，缺氧则进行无氧呼吸。(2)由于发酵时糖被消耗，产生酒精和CO2，而酒精的密度比糖和水低，这是液体密度降低的原因。(3)搅拌可增加甲内溶氧量，酵母菌有氧呼吸需要氧。揭盖后氧气充足，丙中酒精可在醋酸菌作用下被氧化生成醋酸。(4)果醋制作过程中，起作用的微生物主要是醋酸菌。6(2014江苏，30)为了获得胡萝卜素产品，某小组开展了产胡萝卜素酵母的筛选与色素提取实验。请回答下列问题：(1)实验用的培养皿常用的两种灭菌方法是_；为了减少灭菌后器皿被污染，灭菌前应该_。(2)为了筛选出酵母菌，培养基中添加了青霉素，其目的是_。
24、(3)下图是灭菌锅及其局部剖面示意图，图中甲、乙、丙指示的依次是_。 (填序号)安全阀、放气阀、压力表放气阀、安全阀、压力表安全阀、放气阀、温度表放气阀、安全阀、温度表(4)为了将分离到的菌株纯化，挑取了菌落在3块相同平板上划线，结果其中一块平板的各划线区均未见菌生长，最可能的原因是_。(5)为增加胡萝卜素提取量，在研磨酵母细胞时，添加石英砂的目的是_；研磨时_(填“需要”或“不需要”)添加 CaCO3，理由是_。答案(1)干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)用牛皮纸(报纸)包扎器皿(2)抑制细菌(放线菌)生长(3)(4)接种环温度过高，菌被杀死(5)有助于研磨充分不需要胡萝卜素较耐酸解析(1)
25、培养皿灭菌常用的方法有湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)、干热灭菌等。将培养皿放入灭菌锅之前通常用牛皮纸或报纸包扎，避免灭菌后的再次污染。(2)青霉素能抑制细菌和放线菌的生长繁殖，但对酵母菌等真菌不起作用，因此添加青霉素可筛选出酵母菌。(3)图中乙连接软管，为排(放)气阀，甲为安全阀，丙是压力表。(4)三块平板中有两块平板长有菌落，说明含有菌株并可在培养基上生长；而其中一块平板未见菌落，说明接种不成功，可能是接种环灼烧后未冷却或未充分冷却，使菌株因温度过高而被杀死。(5)从胡萝卜素酵母中提取胡萝卜素，参照叶绿体中色素提取的方法，可添加石英砂，因为石英砂有助于研磨充分。在提取叶绿体中色素时，CaCO3的作
26、用是中和酸性物质，防止叶绿素被分解，而胡萝卜素较耐酸，不易被分解，故在研磨酵母细胞时无需添加CaCO3。7从自然菌样中筛选理想的生产菌种的一般步骤是：采集菌样选择培养纯种分离性能测定。(1)不同微生物的生存环境不同，获得理想微生物的第一步是从适合的环境采集菌样，然后再按一定的方法分离、纯化。若培养噬盐菌的菌样应从_环境中采集。(2)选择培养指创设特定环境条件，使待分离微生物在群落中的数量大大增加，从而达到从自然菌样中分离到所需特定微生物的培养方法。人们对富含耐高温淀粉酶的微生物选择培养应选择以_为唯一碳源的选择培养基，并在_条件下培养。(3)实验室最常用的灭菌方法是利用高温处理达到杀菌的效果。高温灭菌的原理是高温使微生物的_等物质发生变性。_灭菌法是微生物研究中应用最广、效果最好的湿热灭菌法。(4)下图甲表示在平板培养基上的第一次和第二次划线，请在图乙中画出第三次划线。划线后在恒温培养箱中培养时，培养皿须倒置，目的是_。(5)植物组织培养过程中也要十分注意灭菌及避免被杂菌污染。在配制好的MS培养基中，若要促进愈伤组织的生长，需要进行的处理是_。答案(1)高盐(2)淀粉高温(3)蛋白质和核酸高压蒸汽(4)如右图避免培养皿盖上的水滴污染培
