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专题八 生物技术实践,1.微生物的实验室培养。 2.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数。 3.果酒及果醋的制作。 4.胡萝卜素的提取。,考纲要求,技术在食品加工中的应用,构建网络,栏目索引,考点一 微生物的利用,考点二 果酒和果醋的制作,考点三 胡萝卜素的提取,考点一 微生物的利用,重点提炼,命题视角,题组一 从微生物的实验室培养进行命题,题组二 从微生物培养基的组成成分及纯化 方法进行命题,重点提炼,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土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 (1)分离选择培养基。 (2)计数 筛选菌株：利用选择培养基筛选菌株。 计数方法：稀释涂布平板法和显微镜直接计数法。 过程：土壤取样样品的稀释微生物的培养与观察。 (3)鉴定方法：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，则该菌能分解尿素。,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装到培养皿后进行灭菌(2013江苏，18A改编)( ),命题视角,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。,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，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。 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,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？_。 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。,(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。 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,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。,总结提升,(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 果酒和果醋的 制作,重点提炼,命题视角,题组 从果酒、果醋的制作原理和方法进行命题,重点提炼,果酒、果醋的制作,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)( ),错混诊断,4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)( ) 5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)( ),命题视角,题组 从果酒、果醋的制作原理和方法进行命题,1.(2014江苏，24改编)某同学设计了如图所示的发 酵装置，下列有关叙述不正确的是( ) A该装置可阻止空气进入，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,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，与巴斯德的鹅颈瓶作用类似。 答案 C,2.下图是果醋和果酒的发酵装置，相关描述错误的是( ) A出料口可以用来取样 B排气口能排出酒精发酵时产生的二氧化碳 C充气口在醋酸发酵时要连接充气泵进行充气 D充气口的开关始终要处于打开状态,解析 醋酸菌是需氧型微生物，酿制果醋时需一直充气维持有氧环境。而酵母菌是兼性厌氧菌，酿造果酒时，先通过充气口充气使酵母菌大量繁殖，然后关闭充气口，造成无氧环境，使酵母菌发酵产生酒精。所以D选项充气口的开关始终要处于打开状态是错误的。 答案 D,总结提升,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；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、果醋菌种的比较,考点三 胡萝卜素的 提取,重点提炼,命题视角,题组 从提取胡萝卜的原理、方法进行命题,重点提炼,1胡萝卜素的提取 (1)胡萝卜素的性质：不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。 (2)实验设计 方法：萃取法，石油醚最适宜作萃取剂。 实验流程,(3)鉴定方法：纸层析法。 2萃取过程的注意事项 (1)避免明火加热，采用水浴加热防止引起燃烧、爆炸。 (2)在加热瓶口安装冷凝回流装置防止有机溶剂挥发。 (3)萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置，浓缩前要进行过滤。,1用萃取法提取薄荷油时，采用的溶剂是酒精，原理是薄荷油易溶于有机溶剂酒精中(2011海南，30(2)改编)( ) 2用萃取法提取胡萝卜素的主要步骤是：干燥、粉碎、萃取、浓缩、过滤( ) 3在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，温度过高和时间过长会导致胡萝卜素分解(2008宁夏，37(3)改编)( ) 4提取的胡萝卜素可通过纸层析法进行鉴定，在鉴定过程中不需要对照(2008宁夏，37(4)改编)( ),错混诊断,题组 从提取胡萝卜素的原理、方法进行命题 (2014山东，34)胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下：,命题视角,(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用_或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需先灼烧接种环，其目的是_。,(2)培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R的生长提供_和_。 (3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和_以防止胡萝卜素的分解；萃取过程中宜采用_方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是_。 (4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为_。,解析 (1)接种微生物的方法主要是稀释涂布平板法和平板划线法，接种过程为了避免其他杂菌的污染，要做无菌操作，所以接种前需对接种环灭菌操作。 (2)蔗糖主要提供碳源，当然也可以作为能源物质，硝酸盐含氮元素，可提供氮源。 (3)温度过高、干燥时间过长会导致胡萝卜素分解；由于萃取剂往往有挥发性，直接加热时挥发出来的有机溶剂遇明火易爆炸；萃取后需将原料中的固体物滤去。,(4)提取出来的胡萝卜素往往不是纯的，用标准样品主要起一个对照的作用。 答案 (1)稀释涂布平板法 杀灭接种环上的微生物 (2)碳源 氮源 (3)干燥时间 水浴加热 滤去萃取后的固体物 (4)对照,胡萝卜素粗品鉴定过程中的5个易错点 (1)层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显：为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。 (2)点样时点样圆点太大(直径大于2 mm)，导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素：点样圆点的直径应为2 mm。,技法训练,(3)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触：以避免由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。 (4)层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败：层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。 (5)没设置标准样品作对照：层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的胡萝卜素作对比予以确认。,
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