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第11单元 生物技术实践第33讲传统发酵技术的应用考试说明 1.利用微生物发酵来生产特定的产物(实验与探究能力)。2.运用发酵加工食品的基本方法(实验与探究能力)。3.测定食品加工中可能产生的有害物质(实验与探究能力)。考点一果酒和果醋的制作 1.原理及发酵条件果酒制作果醋制作制作原理菌种反应条件下,大量繁殖:C6H12O6+6O2+6H2O无氧条件下,酒精发酵:C6H12O6氧气、糖源时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸缺少糖源、氧气充足时:C2H5OH+O2发酵条件最适发酵温度空气前期:需氧后期:不需氧需要充足的氧气时间1012 d78 d 2.制作流程挑选葡萄榨汁酒精发酵发酵 果酒果醋3.葡萄酒呈现深红色的原因是。4.现在工厂生产果酒,为提高果酒的品质,更好地抑制其他微生物的生长,采取的措施是直接在果汁中加入的酵母菌。 1.发酵装置分析图11-33-1(1)各部位的作用充气口:在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。排气口:排出酒精发酵时产生的CO2。出料口:用来取样。与瓶身相连的长而弯曲的胶管:防止空气中微生物的污染。(2)该装置的使用方法使用该装置制果酒时,应该关闭充气口;制果醋时,应将充气口连接充气泵进行充气。(3)葡萄汁装入发酵瓶时,要留出约1/3空间,目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,耗尽O2后再进行酒精发酵;防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。 2.果酒和果醋制作成功的关键项目说明材料的选择与处理选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄冲洗,并除去枝梗,以防葡萄汁流失及污染防止发酵液被污染榨汁机和发酵瓶等都需清洗干净,且发酵瓶要进行消毒清洗葡萄时要先清洗后除枝梗发酵瓶排气管用曲颈管不用直管控制发酵条件严格控制温度:1825 有利于酒精发酵,3035 有利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵充气:酒精发酵为无氧发酵,需封闭充气口;醋酸发酵为有氧发酵,需适时通过充气口充气1.如图11-33-2是两位同学制果酒和果醋时使用的装置。同学甲用A装置(带盖的瓶子)制葡萄酒,在瓶中加入适量葡萄汁,每隔12 h左右将瓶盖拧松一次(注意,不是打开瓶盖),之后再将瓶盖拧紧。当发酵产生酒精后,再将瓶盖打开,盖上一层纱布,进行果醋的发酵。同学乙用B装置,温度控制与甲相同,不同的是制果酒阶段排气口用夹子夹住,每隔12 h左右松一松夹子放出多余的气体,制果醋阶段适时向充气口充气,经过20天左右,两位同学先后完成了自己的发酵制作。据此回答有关问题:图11-33-2(1)同学甲在制酒阶段,每隔12 h左右将瓶盖拧松一次,原因是,但又不打开,原因是。(2)B装置中排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连,原因是。(3)制果酒和制果醋温度控制不同的原因是。2.2017武昌元月调研 现代人吃什么都讲究天然,所以目前市场上果酒、果醋等越来越受到人们的青睐。请回答:(1)在葡萄酒的自然发酵过程中起主要作用的酵母菌来源于。(2)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,该过程需将温度控制在;若要提高果醋的产量,发酵过程中还必须提供、等条件。(3)喝剩的葡萄酒放置一段时间后会变酸的原因是。(4)在果酒酿造过程中,如果果汁灭菌不严格,含有醋酸菌,在酒精发酵旺盛时,醋酸菌(填“能”或“不能”)将果汁中的糖发酵为醋酸,理由是。考点二腐乳的制作 1.制作原理图11-33-3 2.制作流程让豆腐上长出加腌制加装瓶腌制。 3.影响条件项目说明水的控制豆腐含水量约70%,含水量过,不易成形盐的控制盐浓度过高会影响;盐浓度过低,腐乳易酒的控制酒精含量一般控制在左右。酒精含量过高,使腐乳成熟期。酒精含量过低,温度控制温度为,适合毛霉生长发酵时间控制在6个月左右香辛料具有的作用,也会影响腐乳的2017贵州铜仁月考 腐乳是我国古代劳动人民创造出的一种经过微生物发酵的大豆食品,如臭豆腐、酱豆腐等,该食品味道鲜美,易于消化吸收,而腐乳本身又便于保存,所以深受人们的喜欢。图11-33-4是腐乳制作的流程示意图。根据流程回答问题:让豆腐上长出毛霉加盐腌制密封腌制图11-33-4(1)流程图中未写出的程序是。(2)含水量为左右的豆腐适合用来做腐乳。制作过程中,加盐的作用是。(3)腐乳制作的原理是毛霉等微生物产生的能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸;可将脂肪分解为甘油和。(4)传统制作腐乳,豆腐块上的毛霉来自,现代腐乳生产是在严格的条件下,将优良的毛霉菌种直接接种在豆腐上。考点三泡菜制作及亚硝酸盐含量的测定 1.泡菜的制作原理在条件下,将葡萄糖分解成。反应式:C6H12O6。 2.泡菜的制作流程(1)流程图11-33-5(2)注意事项材料的选择及用量a.蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的易被还原成亚硝酸盐。b.清水和盐的质量比为,盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用,一是,二是。防止杂菌污染:每次取样用具要,要迅速封口。氧气需求a.泡菜坛要选择透气性差的容器,以创造环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。b.泡菜坛盖边沿的水槽要,以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境,并注意在发酵过程中经常向水槽中补水。 温度:发酵过程温度控制在室温即可。温度过高,则易滋生杂菌;温度过低,则发酵时间。 3.测定亚硝酸盐的含量(1)亚硝酸盐的危害:当摄入总量较多时,可引起或死亡。在特定条件下,亚硝酸盐可以转变成致癌物。(2)测定原理有关反应:亚硝酸盐+对氨基苯磺酸反应物;反应物+N-1-萘基乙二胺盐酸盐色染料。判断方法:观察样品颜色变化,并与比较,然后估算亚硝酸盐含量。(3)测定步骤:配制溶液制备制备样品处理液。泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐含量变化:发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有O2,乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制其他菌活动)积累、增多、pH下降下降(硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解)发酵后期减少(乳酸继续积累,pH继续下降,抑制其活动)继续增多,pH继续下降下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)含量变化曲线注意亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,而不是硝化细菌氧化氨形成的1.2017山东潍坊一模 家庭泡菜的制作过程:新鲜的蔬菜经过整理、清洁后,放入泡菜坛中,然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”,密封后置于温度适宜的地方。请回答下列问题:(1)加入蔬菜前要对泡菜坛进行。(2)在家制作泡菜时,常发现泡菜坛内长一层白膜,这层白膜是怎么形成的?。为避免杂菌污染,向泡菜坛中加入了青霉素,结果发酵失败,原因可能是。(3)有时制作的泡菜会“咸而不酸”,最可能的原因是。(4)对亚硝酸盐含量测定的原理是在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与偶联成色化合物。测定亚硝酸盐含量的操作流程是配制溶液制备制备样品处理液比色,其中,使滤液变得无色澄清透明的是。2.2014海南卷 已知泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关。为了测定不同泡制天数泡菜中亚硝酸盐的含量,某同学设计了一个实验,实验材料、试剂及用具包括刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同泡制天数的泡菜滤液等。回答相关问题:(1)请完善下列实验步骤。标准管的制备:用和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。样品管的制备:用刻度移液管分别吸取一定量的,加到不同的比色管中,然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色,得到样品管。将每个分别与系列标准管进行比较,找出与样品管颜色深浅的标准管,该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中亚硝酸盐含量,记录各样品管亚硝酸盐的含量。(2)如图11-33-6表示的是泡菜中趋势。图11-33-6(3)泡菜制作过程中产酸的细菌主要是(填“醋酸杆菌”或“乳酸菌”)。历年真题明考向1.2017江苏卷 (多选)图11-33-7是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述正确的是()图11-33-7A.改变通入气体种类,可以研究呼吸作用类型对发酵的影响B.果酒发酵中期通入氮气,酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸C.果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关D.气体入口与气体出口可以交换使用2.2017全国卷 豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题:(1)该实验的自变量是、。(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是。(3)如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是。(4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为,脂肪转变为。3.2016全国卷 苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。回答下列问题:图11-33-8(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图11-33-8所示。图中过程和是苹果醋生产的第一阶段,在酵母菌细胞的中进行,其产物乙醇与试剂反应呈现灰绿色,这一反应可用于乙醇的检验;过程在酵母菌细胞的中进行。与无氧条件相比,在有氧条件下,酵母菌的增殖速度。(2)第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程,根据醋酸杆菌的呼吸作用类型,该过程需要在条件下才能完成。(3)在生产过程中,第一阶段和第二阶段的发酵温度不同,第一阶段的温度(填“低于”或“高于”)第二阶段的。(4)醋酸杆菌属于核生物,其细胞结构中(填“含有”或“不含有”)线粒体。4.2015广东卷 泡菜是我国的传统食品之一,但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害,某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”,查阅资料得到图11-33-9。图11-33-9(1)制作泡菜时,泡菜坛一般用水密封,目的是。乳酸菌发酵第一阶段的产物有。(2)据上图,与第3 天相比,第8 天后的泡菜更适于食用,因为后者;pH呈下降趋势,原因是。(3)该小组得到一株“优选”乳酸菌(亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍),拟参照资料的实验方案和食盐浓度(4%10%),探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低,并确定其最适条件。请你设计一个实验结果记录表,并推测实验结论。完成课时作业(三十三)第34讲微生物的培养和利用考试说明 1.微生物的分离和培养(实验与探究能力)。2.某种微生物数量的测定(实验与探究能力)。3.培养基对微生物的选择作用(实验与探究能力)。4.微生物在其他方面的应用(实验与探究能力)。考点一微生物的实验室培养 1.培养基(1)概念:人们按照微生物对的不同需求,配制出供其生长繁殖的。(2)营养成分:水、无机盐四类营养物质,另外还需要满足微生物生长对、特殊营养物质以及的要求。(3)类型:培养基含凝固剂,培养基不含凝固剂。 2.无菌技术(1)目的:获得。(2)关键:防止的入侵。(3)无菌技术的主要方法及适用对象(连线) 措施 操作对象 主要方法a消毒b.灭菌.培养基.接种环.操作者双手.培养皿.无菌室.牛奶灼烧灭菌干热灭菌巴氏消毒紫外线消毒化学消毒高压蒸汽灭菌 3.制备牛肉膏蛋白胨固体培养基(1)步骤:计算溶化倒平板。(2)倒平板的过程在火焰旁右手拿锥形瓶,左手。右手拿锥形瓶,使锥形瓶的瓶口迅速通过。左手将培养皿打开一条缝隙,右手将培养基倒入培养皿,左手立刻盖上。待平板冷却凝固后,将平板放置,使皿盖在下、皿底在上。 4.纯化大肠杆菌(1)原理:在培养基上将细菌稀释或分散成细胞,使其长成单个的菌落,这个菌落就是纯化的细菌菌落。图11-34-1(2)平板划线法(图11-34-1中):通过接种环在琼脂固体培养基表面的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。(3)稀释涂布平板法(图11-34-1中):将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到的表面,进行培养。当稀释倍数足够高时,即可获得单个细菌形成的。 5.菌种的保藏(1)对于频繁使用的菌种,可以采用法。(2)对于需要长期保存的菌种,可以采用法。 1.消毒和灭菌的区别条件结果消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子 2.两种纯化细菌的方法的比较比较项目平板划线法稀释涂布平板法关键操作接种环在固体平板培养基表面连续划线一系列的梯度稀释涂布平板操作优点可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落既可以获得单细胞菌落,又能对微生物计数缺点不能对微生物计数操作复杂,需要涂布多个平板适用范围适用于好氧菌适用于厌氧菌和兼性厌氧菌 3.平板划线操作3个易错点(1)灼烧接种环之后,要冷却后再进行接种,以免温度太高杀死菌种。(2)划线时最后一区域不要与第一区域相连。(3)划线用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破。1.2017广东韶关一模 为了调查北江河中细菌的污染情况,某研究性学习小组同学进行了实验。实验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察计数。请回答与此实验相关的问题。(1)实验中制备的牛肉膏蛋白胨培养基的部分成分列表如下:成分牛肉膏蛋白胨NaCl蒸馏水含量0.5 g1 g0.5 g100 mL表中各成分含量的比例确定的原则是。(2)对培养基进行灭菌,通常采用的方法是。为了使培养基达到良好的灭菌效果,一般在压力为100 kPa,温度为的条件下,维持1530 min。(3)为了更好地对细菌计数,一般采用的接种方法是,该方法的操作是将菌液进行一系列的,然后再分别到琼脂固体培养基的表面。(4)接种后放在恒温箱培养一段时间后,为保证结果准确,选择菌落数在的平板进行计数。该组同学在菌落计数时发现,统计的菌落数比实际数目要低,可能的原因是。2.2017福建漳州三模 如图11-34-2为微生物的实验培养和纯化醋酸菌的部分操作步骤。请回答下列问题:图11-34-2(1)是制备培养基时中的主要操作,该操作需使锥形瓶的瓶口通过火焰,目的是通过,防止瓶口的微生物污染培养基。(2)该纯化醋酸菌的接种方法是。完成步骤的操作,接种共需要次灼烧处理。(3)纯化的醋酸菌菌种将频繁用于果醋生产,则可以采用的方法保存菌种,但这种方法保存的时间不长,原因是。(4)将醋酸菌加入果酒中,乙醇可为醋酸菌的生命活动提供,将温度控制在,可以获得较多果醋。考点二土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1.筛选菌株(1)自然界中目的菌株筛选的依据:根据它对的要求,到相应的环境中去寻找。(2)实验室中微生物筛选的原理:人为提供有利于生长的条件(包括营养、温度、pH等),同时抑制或阻止其他微生物生长。(3)选择培养基:允许特定种类的微生物生长,同时和其他种类微生物生长的培养基。 2.统计菌落数目(1)常用方法:法。(2)统计依据:当样品的足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。(3)其他方法:还可利用计数。 3.设置对照设置对照的主要目的是排除实验组中对实验结果的影响,提高实验结果的,例如为了排除培养基被杂菌污染的可能性,需以培养基培养作为空白对照。 4.实验设计项目内容实验原理(1)能合成的细菌才能分解尿素(2)配制以为唯一氮源的培养基,能够生长的细菌就是能分解尿素的细菌实验流程土壤取样(富含)配制土壤溶液和制备培养基涂布平板与培养菌落鉴定(1)方法:在以尿素为唯一氮源的培养基中加入指示剂培养分解尿素的细菌(2)原理:细菌分解尿素的反应中,细菌合成脲酶将尿素分解成了,其会使培养基中的增强,pH升高 1.选择培养基的作用原理(1)在培养基中加入某种化学物质,如加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌;加入高浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌。这里的加入是在满足基本所需培养成分的基础上加入。(2)改变培养基中的营养成分,如缺乏氮源时可以分离出固氮微生物;以石油作为唯一碳源时,可以分离出能消除石油污染的微生物。(3)改变微生物的培养条件,如将培养基放在高温环境中培养可以得到耐高温的微生物。(4)通过某些特殊环境分离微生物,如在高盐环境中可分离出耐盐菌;在高温环境中可分离得到耐高温的微生物。 2.培养基的种类与应用分类依据种类特点应用物理性质液体培养基不加凝固剂工业生产半固体培养基加凝固剂(少)观察微生物的运动、微生物的分离、鉴定固体培养基加凝固剂(多)微生物的分离、鉴定,活菌计数、保藏化学成分天然培养基含化学成分不明的天然物质工业生产合成培养基培养基成分明确或用一定化学物质配制分类、鉴定用途选择培养基添加某物质,抑制杂菌生长,促进所需微生物生长培养分离出特定微生物鉴别培养基根据微生物的代谢特点,在培养基中加入某种指示剂鉴别微生物3.两种计数方法的比较比较项目间接计数法(稀释涂布平板法)直接计数法(显微计数法)原理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,通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量公式每克样品中的菌落数:(CV)M。C:某稀释度下平板上生长的平均菌落数;V:涂布平板时所用的稀释液的体积(mL);M:稀释倍数每毫升原液所含细菌数:每小格平均细菌数40010 000稀释倍数缺点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不能区分细胞死活结果比实际值偏小比实际值偏大【题组训练】1.2017南昌一模 下表为某微生物培养基的配方,请回答相关问题:成分含量成分含量Na2HPO43 g尿素1.0 gK2HPO41 gC6H12O630 gMgSO47H2O0.5 g琼脂15 gFeSO40.01 gH2O1000 mLNH4NO30.3 g(1)按物理性质划分,该培养基属于培养基,无论配制何种培养基,在原料称量、溶化之后都要先,然后分装、包扎并灭菌,常用的灭菌方法是。(2)根据培养基的成分判断,该培养基能否用于分离土壤中分解尿素的细菌?,原因是。(3)为检测尿素分解菌是否存在,还应加入,如果存在,将出现反应。(4)微生物常用的接种方法有。2.某研究小组从牛的瘤胃中采集样本,进行分解尿素的微生物的分离与计数。实验基本步骤如图11-34-3所示。配制培养基灭菌、倒平板接种培养观察、统计图11-34-3(1)分解尿素的微生物含有,因此,配制培养基时以尿素作为唯一氮源,尿素会被分解成,使培养基的碱性增强。(2)配制培养基时,需添加琼脂,琼脂起的作用;培养基中添加作为指示剂,可使目标菌落的周围产生红色环带。(3)对尿素溶液进行灭菌的最适方法是灭菌。A.高压蒸汽B.干热C.添加抗生素D.过滤E.紫外线照射F.70%酒精浸泡(4)该小组在接种前,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瘤胃样液稀释1000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个平板的菌落数分别为49、47和45。据此可得出每升瘤胃样液中分解尿素的微生物活菌数为个,理论上,统计的菌落数往往(填“低”“等”或“高”)于接种的实际活菌数目。易错点拨“选择菌落数在30300的平板”的提醒(1)只得到1个菌落数在30300的平板是错误的,原因是不符合实验的重复原则,易受到偶然因素的影响。(2)得到3个或3个以上菌落数在30300的平板,也不一定正确,原因是如果不同平板间差异较大,如得到3个平板,菌落数分别为230、34、240,虽然菌落数均在“30300”,但由于34与另外两个平板差异较大,应找出原因并重新实验。考点三分解纤维素的微生物的分离 1.纤维素酶(1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括、和三种组分。(2)作用:纤维素。 2.纤维素分解菌的筛选(1)方法:法。纤维素分解菌 (2)原理:刚果红纤维素红色消失,出现。(3)培养基:以为唯一碳源的选择培养基。(4)实验流程土壤取样:富含的环境选择培养:用培养,以增加纤维素分解菌的浓度 :制备系列稀释液涂布平板:将样品涂布到的培养基上 挑选产生的菌落 1.分离纤维素分解菌所用的两种培养基比较分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基,再用鉴别培养基。(1)选择培养基为液体培养基,以纤维素为碳源和能源的微生物可以正常生长,而其他绝大多数微生物不能正常生长;因培养基中无凝固剂,故其为液体培养基,利用液体培养基能使营养成分被充分消耗,以增加纤维素分解菌的浓度。(2)鉴别培养基含琼脂,为固体培养基,细菌可在培养基上形成肉眼可见的菌落。刚果红染色法应用的就是鉴别培养基。 2.筛选微生物的两个实例比较比较项目土壤中分解尿素的细菌的分离分解纤维素的微生物的分离方法利用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行选择培养利用以纤维素为唯一碳源的选择培养基进行选择培养(续表)比较项目土壤中分解尿素的细菌的分离分解纤维素的微生物的分离原理分解尿素的细菌能够合成脲酶,故能在以尿素为唯一氮源的培养基上生长培养基中含有丰富的纤维素,能够分解纤维素的微生物具有更多的生存机会而大量繁殖鉴定在培养基中加入酚红指示剂,指示剂变红说明尿素被分解,从而说明菌落中的细菌为分解尿素的细菌刚果红染色法,菌落周围出现红色消失的透明圈,该菌落为分解纤维素的微生物的菌落1.2017成都一诊 牛的食物主要是草茎类,其中含有大量的纤维素。牛胃内的微生物在帮助消化和利用植物纤维素方面起了决定性的作用。回答下列问题:(1)纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质,组成纤维素的单体为。牛胃中某些微生物能够产生纤维素酶,这种酶是一种复合酶,其中的能使纤维素分解成纤维二糖。 (2)实验室培养牛胃内的微生物,分离得到高纯度纤维素分解菌的关键环节是。为避免周围环境中微生物的污染,实验操作应在附近进行;倒平板用的培养皿需要保持干燥,可以采用法进行灭菌。(3)为了从牛胃的食糜中分离出纤维素分解菌,配制的选择培养基要以为唯一碳源。筛选纤维素分解菌时,常用的刚果红染色法有两种,一种是先培养微生物,再加入刚果红进行颜色反应,另一种是。在涂布平板时滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多,原因是。2.2017河北石家庄二模 为了分离和纯化高效分解石油的细菌,科研人员利用被石油污染过的土壤进行如图11-34-4所示的实验。图11-34-4(1)配制好的培养基通常使用法灭菌。步骤与步骤中培养基成分相比,最大的区别是。(2)同学A进行步骤的操作,其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是,出现图乙结果可能的失误操作是。(3)同学B也按照同学A的接种方法进行了步骤的操作:将1 mL样品稀释100倍,在3个平板上分别接入0.1 mL稀释液;经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为56、58和57。据此可得出每升样品中的活菌数为个。(4)步骤需要振荡培养,原因是。(5)步骤后取样测定石油含量的目的是。历年真题明考向1.2017全国卷 某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。回答下列问题:(1)有些细菌能分解尿素,有些细菌则不能,原因是前者能产生。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源,原因是。但可用葡萄糖作为碳源,进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是(答出两点即可)。(2)为了筛选可分解尿素的细菌,在配制培养基时,应选择(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”)作为氮源,不选择其他两组的原因是。(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有(答出两点即可)。2.2017江苏卷 苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中,对环境有严重危害。小明同学准备依据图11-34-5操作步骤,从处理废水的活性污泥中分离筛选酚降解高效菌株。请回答下列问题: 图11-34-5(1)酚降解菌富集培养基含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水,其中可作为碳源的有。(2)将采集到的样品接种培养,苯酚用量应随转接次数增加而逐渐,以达到富集酚降解菌的目的。若上图平板中菌落过于密集,应进一步,以便于菌落计数与分离。制备平板培养基时除了需要水、营养物质外,还必须添加。(3)图11-34-6为连续划线法示意图,在图中(填图中序号)区域更易获得单菌落。 图11-34-6(4)采用比色测定法(使用苯酚显色剂)检测降解后的废水中苯酚残留量。先制作系列浓度梯度并进行显色反应,下表中15号比色管的苯酚浓度应分别为。管号123456苯酚浓度(mg/L)1 如果废水为50 mg/L 苯酚溶液,降解后约有21%的苯酚残留,则需将残留液稀释(填序号:51020)倍后,再进行比色。3.2016全国卷 空气中的微生物在重力等作用下,可以一定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物,以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下:配制培养基(成分:牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O); 制作无菌平板; 设置空白对照组和若干实验组,进行相关操作; 将各组平板置于37 恒温箱中培养一段时间,统计各组平板上菌落的平均数。回答下列问题:(1)该培养基中微生物所需的氮来源于。若要完成步骤,该培养基中的成分X通常是。(2)步骤中,实验组的操作是。(3)若在某次调查中,某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板,而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落,这种结果说明在此次调查中出现了现象。若将30(即36-6)个/平板作为本组菌落数的平均值,该做法(填“正确”或“不正确”)。4.2016全国卷 某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明,乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回答下列问题:(1)分离纯化乳酸菌时,首先需要用对泡菜滤液进行梯度稀释,进行梯度稀释的理由是。(2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有和。分离纯化时应挑选出的菌落作为候选菌。(3)乳酸菌在-20 长期保存时,菌液中常需要加入一定量的(填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。完成课时作业(三十四)第35讲生物技术在其他方面的应用考试说明 1.从生物材料中提取某些特定的成分(实验与探究能力)。2.蛋白质的提取与分离(实验与探究能力)。3.酶活力测定的一般原理和方法(实验与探究能力)。4.酶在食品制造和洗涤等方面的应用(实验与探究能力)。5.制备和应用固相化酶(实验与探究能力)。考点一植物有效成分的提取 1.植物芳香油的提取(1)植物芳香油的主要化学成分是萜类化合物及其衍生物,特点是强,易溶于溶剂。(2)提取方法:、压榨和等。(3)玫瑰精油的提取图11-35-1(4)橘皮精油的提取图11-35-2 2.胡萝卜素的提取(1)方法:法。(2)萃取剂的选择:萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点,能够充分溶解,并且不与水混溶。(3)影响萃取的因素主要因素:和使用量。次要因素:原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等。(4)提取装置的设计加热方式:采用加热,避免加热。防止挥发的装置:安装装置。(5)实验流程胡萝卜干燥过滤胡萝卜素(6)胡萝卜素的鉴定:法。 1.植物芳香油提取方法的比较提取方法蒸馏法压榨法萃取法实验原理利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来通过机械加压,压榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有机溶剂中,蒸发溶剂后就可获得芳香油适用范围适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取适用范围广,要求原料的颗粒要尽可能细小,能充分浸泡在有机溶液中优点简单易行,便于分离生产成本低,易保持原料原有的结构和功能出油率高,易分离局限性水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题分离较为困难,出油率相对较低使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量易错提醒用萃取法提取植物有效成分应注意的问题(1)萃取温度和时间都会影响萃取的效果,萃取效率在一定范围内,与萃取温度呈正相关,通常采用加热的方法提高萃取效率。(2)萃取温度过高会影响植物有效成分的品质,因此萃取时应严格控制温度,适当延长萃取时间。 2.胡萝卜素提取中需要注意的问题(1)层析时注意选择干净的滤纸,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)点样时注意应快速细致,点样斑点不能太大(直径应小于0.5 cm)。(3)将点好样的滤纸卷成筒状,卷纸时注意滤纸两边不能相互接触,以免因毛细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。 1.2017贵州安顺模拟 许多植物芳香油的提取在原理和程序上是相同的,请结合玫瑰精油的提取,设计一个提取茉莉精油的过程。(1)原料选择:。(2)提取方法的选择及原因:。(3)实验流程: 茉莉花+蒸馏水A油水混合物C初提取精油除水茉莉精油向蒸馏器中加入原料时,茉莉花与清水的质量比大约为。A表示过程,B表示过程,C表示,通过C提取出的初提取精油,可能还混有一定的水分,所以要向提取液加入D除水,放置过夜,再过滤除去固体物质,即可得到茉莉精油。2.2017湖北襄阳一调 胡萝卜素可以维持眼睛和皮肤的健康,改善夜盲症、皮肤粗糙的状况,有助于身体免疫受自由基的伤害。请根据胡萝卜素的提取过程及其性质,回答下列问题。(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是法。不采用蒸馏法的原因是。(2)以下为提取胡萝卜素的实验流程:胡萝卜粉碎干燥A过滤B胡萝卜素,其中B过程叫。从胡萝卜中提取胡萝卜素时,常用作溶剂。在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中,应严格将温度和时间控制在一定范围,原因是。(3)如图11-35-3中甲为提取胡萝卜素的装置示意图,请指出图中一处错误并改正:。图11-35-3(4)如图11-35-3中乙是胡萝卜素粗品鉴定装置示意图。该鉴定方法的名称是法。在图乙的胡萝卜素的鉴定结果示意图中,A、B、C、D四点中,属于提取样品的样点是。归纳提升胡萝卜素萃取的影响因素及解决方法影响因素解决方法萃取剂的性质用水不溶性有机溶剂原料的颗粒大小、紧密程度粉碎材料的含水量干燥萃取温度探索最佳萃取温度,严格控制温度萃取时间适当延长萃取时间考点二蛋白质的提取与分离 1.样品处理与粗分离图11-35-4 2.纯化与纯度鉴定图11-35-5 1.凝胶色谱法(1)概念:根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。(2)原理凝胶形态:微小的多孔球体组成:大多数由多糖类化合物构成结构:内部有许多贯穿的通道分离过程蛋白质类型进入凝胶内部的程度路程移动速度相对分子质量较小容易较长较慢相对分子质量较大无法进入较短较快 2.电泳法(1)概念:指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。(2)原理:在一定的pH下,多肽、核酸等生物大分子的可解离基团会带上正电或负电,在电场的作用下,这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。(3)作用过程各种分子带电性质差异分子本身大小不同分子本身形状不同不同的迁移速度各种分子的分离(4)类型:常用的电泳方法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。测定蛋白质分子量时通常使用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳。2017广东汕头期中 随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成,人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时,首先要获得纯度较高的蛋白质。如图11-35-6是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中,准备从猪的血液中初步提取血红蛋白而设计的“血红蛋白提取、分离流程图”:实验准备:配制缓冲液血细胞悬液样品处理:洗涤、破碎、离心等蛋白质粗分离透析纯化、纯度鉴定:凝胶色谱法、电泳等图11-35-6请回答下列有关问题:(1)样品处理中红细胞的洗涤要用反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH=7.0的缓冲液并充分搅拌,可以破碎红细胞,破碎细胞的原理是。(2)血红蛋白粗分离阶段,透析的目的是,若要尽快达到理想的透析效果,可以(写出一种方法)。 (3)血红蛋白的纯化是通过法将相对分子质量大的杂质蛋白除去。 (4)电泳利用了待分离样品中各种分子的等的差异,而产生不同迁移速度,实现各种分子的分离。 图11-35-7(5)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳,观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如图11-35-7所示。由图可知携带者有种血红蛋白,从分子遗传学的角度做出的解释是。 考点三酶的应用 1.果胶酶在果汁生产中的作用(1)果胶作用:以及胞间层的主要组成成分之一;在果汁加工中,会影响并使果汁混浊。成分:由聚合而成的一种高分子化合物。特点:不溶于水。(2)果胶酶成分:是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和等。作用:果胶可溶性的。(3)酶的活性与影响酶活性的因素概念:指酶催化一定的能力。表示方法:用在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的来表示。酶反应速度的表示方法:用单位时间内、单位体积中或来表示。(4)影响酶活性的因素:、和酶的抑制剂等。 2.加酶洗衣粉在洗涤中的作用(1)加酶洗衣粉:指含的洗衣粉。(2)酶制剂的种类与洗涤原理种类洗涤原理洗涤的物质种类蛋白酶蛋白质或氨基酸血渍、奶渍等脂肪酶脂肪食品的油渍、人体皮脂、口红等淀粉酶淀粉来自面条等的污垢酶使纤维的结构变得蓬松棉纺品的表面浮毛3.固定化酶和固定化细胞(1)固定化酶形成:将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种上,使之成为的制剂。特性:与游离酶相比,好,与底物和产物容易分离,易于控制,能反复多次使用;便于,有利于自动化生产。(2)固定技术概念:利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。方法(连线) (3)适用对象一般来讲,酶更适合采用和物理吸附法固定化,而细胞多采用固定化,这是因为体积大的细胞难以被吸附或结合,而体积小的酶则易从包埋材料中漏出。 1.酶活性与酶促反应速率的区别与联系酶活性是指酶催化化学反应的能力。通常以测出的酶促反应的速率来衡量,但是酶促反应的速率并不等于酶活性。如过氧化氢酶活性为零时(不起催化作用),过氧化氢的分解速率并不为零。(1)影响酶活性的因素 影响酶活性的因素主要有温度、pH、酶的抑制剂(能抑制酶活性的物质)和酶激活剂(能提高酶活性的物质)等。注意酶浓度不会影响酶活性,它是影响酶促反应速率的因素之一。(2)影响酶促反应速率的因素影响酶促反应速率的因素有温度、pH、酶的抑制剂和酶激活剂、酶浓度、底物浓度等。其中温度、pH、酶的抑制剂和酶激活剂是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。底物浓度和酶的浓度通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率,并不影响酶的活性。 2.固定化酶与固定化细胞的比较固定化酶固定化细胞固定酶的种类一种一系列适用方法化学结合法、物理吸附法包埋法(续表)固定化酶固定化细胞优点酶既可与反应物结合,又可与产物分离,固定在载体上的酶可反复利用成本低、操作容易缺点一种酶只能催化一种或一类化学反应可能导致反应效率下降实例固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞1.在工业生产果汁时,常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率,为了研究温度对果胶酶活性的影响,某同学设计了如下实验:图11-35-8.将果胶酶与苹果泥分装于不同试管,在10 水浴中恒温处理10分钟(如图11-35-8中A)。.将果胶酶与苹果泥混合,再次在10 水浴中恒温处理10分钟(如图11-35-8中B)。.将步骤处理后的混合物过滤,收集滤液,测果汁量(如图11-35-8中C)。.在不同温度条件下重复以上实验步骤,并记录果汁量,结果如下表: 温度()10203040506070果汁量(mL)8131525151211根据上述实验,请分析回答下列问题:(1)果胶酶能破除细胞壁,是因为果胶酶可以促进细胞壁中的水解。(2)实验结果表明,当温度为时果汁量最多,此时果胶酶的活性在所设的温度条件下。(3)题中的步骤能否省略?,原因是。(4)为什么此实验可以通过测量滤出的果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低?。(5)上表中产生果汁量最多的温度(填“是”或“不一定是”)果胶酶的最适温度。如何更精确地探究果胶酶的最适温度?。2.为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果,将一种无酶洗衣粉分成3等份,进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中分别加入一种酶,丙组不加酶,在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍(血渍含有蛋白质成分,油渍含有动物的脂肪成分),其他实验条件均相同,下表为实验记录。水温/1020304050组别甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血渍时间/min67668852518336347711126891167清除油渍时间/min93789587639182468575277769868请回答下列问题:(1)从实验中可以看出,提高洗衣粉去污能力的方法有和,甲组在洗衣粉中加入了,乙组在洗衣粉中加入了。(2)实验记录中酶的最适宜温度为。(3)甲、乙组洗涤效果的差异,说明酶的作用具有。(4)如果甲、乙和丙3组均在水温为90 时洗涤同一种污渍,请比较这3组洗涤效果之间的差异:,并说明理由:。3.图11-35-9表示制备固定化酵母细胞的过程,请据图回答:(1)在缺水状态下,微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复状态。活化前应选择足够大的容器,因为酵母细胞活化时。图11-35-9(2)影响此实验成败的关键步骤是,此步的操作应采用。(3)观察形成的凝胶珠颜色和形状:形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,说明。(4)本实验所用的固定化技术是,而制备固定化酶则不宜用此方法
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