高考生物二轮配套文档专题91微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用.docx
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高考生物二轮配套文档专题91微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用
第1讲 微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用
2016高考导航——适用于全国卷Ⅱ
考纲要求
高考印证
备考策略
2013
2014
2015
1．微生物的分离和培养
T39
（1）
（2）
T39
本部分高考命题有以下特点：
1．非选择题
2．主要为直考教材类
3．微生物的营养、接种方法
4．无菌技术
5．微生物的选择培养
6．果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作
2．培养基对微生物的选择作用
T39（3）（4）
3．利用微生物发酵来生产特定的产物
4．运用发酵技术加工食品的基本方法
[高考回放]
1．（2014·高考全国卷Ⅱ，T39,15分）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1mL水样稀释100倍，在3个平板上用涂布法分别接入0.1mL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。
在第二次及以后的划线时，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。
0.1mL稀释液中平均有（39＋38＋37）/3＝38个活菌，则每毫升稀释液中活菌的数目为38/0.1＝380个，则稀释前每毫升水样中活菌数目为380×100＝3.8×104个，则每升水样中活菌数目为3.8×104×1000＝3.8×107个。
（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 3.8×107个
（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
2．（2013·高考全国卷Ⅱ，T39,15分）临床使用抗生素前，有时需要做细菌耐药实验。
实验时，首先要从病人身上获取少量样本，然后按照一定的实验步骤操作，以确定某致病菌对不同抗生素的敏感性。
回答下列问题：
（1）为了从样本中获取致病菌单菌落，可用________法或________法将样本接种于固体培养基表面，经过选择培养、鉴别等步骤获得。
（2）取该单菌落适当稀释，用________法接种于固体培养基表面，在37℃培养箱中培养24h，使其均匀生长，布满平板。
（3）为了检测该致病菌对于抗生素的敏感性，将分别含有A、B、C、D四种抗生素的滤纸片均匀置于该平板上的不同位置，培养一段时间后，含A的滤纸片周围出现透明圈，说明该致病菌对抗生素A________；含B的滤纸片周围没有出现透明圈，说明该致病菌对抗生素B________；含C的滤纸片周围的透明圈比含A的小，说明______________________________；含D的滤纸片周围的透明圈也比含A的小，且透明圈中出现了一个菌落，在排除杂菌污染的情况下，此菌落很可能是抗生素D的________。
（4）根据上述实验结果，为达到抗菌目的，最好应选用抗生素________。
解析：
（1）实验室中对微生物纯化培养时，常用的接种方法有划线法和稀释涂布法。
（2）若让已经获得的单个菌落在固体培养基上大量且均匀繁殖，常用涂布器把稀释的菌液均匀涂满整个平板。
（3）对某种抗生素越敏感的致病菌，在该抗生素存在的范围内，越不易生存，形成的透明圈就越大。
但是，如果在透明圈中还有菌落生存，则说明这个菌落的细菌耐药性很强。
（4）通过（3）可知，在应用时，要想杀死某致病菌，就得选择能使该致病菌大量死亡，即产生的透明圈大的那种抗生素。
答案：
（1）划线 稀释涂布（或涂布）
（2）涂布
（3）敏感 不敏感 该致病菌对C的敏感性比对A的弱 耐药菌 （4）A
[学生用书P96]
1．构建微生物的培养与应用网络
2．选择培养基中的选择因素
（1）培养基中加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。
（2）培养基中加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。
（3）培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。
（4）当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。
如石油是唯一碳源时，可以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，达到分离能消除石油污染的微生物的目的。
（5）改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。
3．传统发酵技术的应用
果酒
果醋
腐乳
泡菜并检测亚硝酸盐含量
原理
无氧：
酿酒C6H12O6
2C2H5OH＋2CO2；有氧：
酿醋C2H5OH＋O2
CH3COOH＋H2O
蛋白质
小分子肽＋氨基酸；脂肪
甘油＋脂肪酸
无氧：
C6H12O6
2C3H6O3；亚硝酸盐＋对氨基苯磺酸
重氮化合物＋N 1萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色染料
控制条件
O2
无氧
有氧
有氧
无氧
温度
18～25℃
30～35_℃
15～18℃
常温
实验流程图
→冲洗
→榨汁→
→
↓ ↓
果酒 果醋
让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
共同点
都是天然发酵，利用了微生物新陈代谢过程中代谢产物的作用或直接获取代谢产物
命题点1 微生物的培养与利用
[学生用书P96]
牛奶是微生物生长的良好培养基。
生鲜牛奶中的微生物情况反映了奶牛的健康状况，也影响奶制品的运输和贮藏。
牛奶在饮用前都要经过巴氏消毒，以杀死有害微生物。
为检测消毒前后牛奶中细菌含量变化情况，做如图所示操作。
用无菌吸管从锥形瓶中吸取1mL生牛奶稀释液至盛有9mL无菌水的试管中，混合均匀，如此再重复2次。
请回答下列有关问题：
（1）巴氏消毒的方法是________________，使用这种方法对生鲜牛奶进行消毒的好处是________________。
（2）取最终的牛奶稀释液0.1mL滴在培养基上进行涂布，应选择的涂布工具是图中的________。
（3）图中所示方法为稀释培养法，理想情况下，培养一段时间后可在培养基表面形成菌落。
若用该方法培养设置了3个培养皿，菌落数分别为35个、33个、34个，则可以推测生牛奶中每毫升含细菌数为________个，运用这种方法统计的结果往往较实际值________（填“偏大”或“偏小”），原因是
________________________________________________________________________。
（4）消毒后的牛奶中绝大部分细菌被杀死，若继续用该方法检测消毒后的牛奶中细菌的数量，则在操作步骤上应做什么改动？
________________________________________________________________________。
（5）从生牛奶取样培养得到的菌落中，混有各种杂菌，从中检测出大肠杆菌的方法是在培养基中加入________，菌落具有________特征的可以认定为大肠杆菌。
[解析]
（1）采用巴氏消毒法加工牛奶，即在70～75℃煮30分钟或80℃煮15分钟，在杀灭牛奶中有害菌群的同时牛奶的营养成分不被破坏。
（2）取最终的牛奶稀释液0.1mL滴在培养基上进行涂布，应选择涂布器，即图中的B。
（3）依题意并结合图示可推测每毫升含细菌数为[（35＋33＋34）÷3]×104÷0.1＝3.4×106。
在统计菌落时，当两个或多个菌落连在一起时，平板上观察到的只是单个菌落，所以运用这种方法统计的结果往往较实际值偏小。
（4）消毒后的牛奶中绝大部分细菌被杀死，若继续用稀释涂布平板法检测消毒后的牛奶中细菌的数量，则在操作步骤上应减少稀释次数。
（5）欲检测大肠杆菌，可在培养基中加入伊红美蓝，大肠杆菌菌落会呈黑色，略带金属光泽。
[答案]
（1）70～75℃煮30分钟（80℃煮15分钟） 牛奶的营养成分不被破坏
（2）B （3）3.4×106 偏小 个别菌落可能是由2个或多个细菌形成的 （4）稀释次数减少
（5）伊红美蓝 （金属光泽的紫）黑色
1．培养基中主要营养物质：
碳源、氮源、水、无机盐和特殊营养物质。
2．无菌技术包括消毒和灭菌
（1）无菌技术的选择原则：
考虑效果和被操作对象的承受能力。
（2）实验操作要在酒精灯火焰附近进行。
3．选择微生物接种方法的原则
（1）纯化微生物：
平板划线法和稀释涂布平板法均可。
（2）计数微生物：
只能选择稀释涂布平板法。
4．选择培养基：
对微生物具有选择作用的培养基。
5．微生物的鉴定需要配制鉴别培养基
（1）分解尿素的细菌可使添加酚红指示剂的培养基变红。
（2）纤维素分解菌可在含有刚果红的培养基上长出周围存在透明圈的菌落。
1．（2015·广西南宁、桂林、柳州、玉林高三适应性检测，T39）微生物中有些细菌可分解原油，从而消除原油泄漏造成的海洋、土壤污染。
如图为某研究小组设计的从土壤中分离原油分解菌的实验方案，请回答下列问题：
（1）菌样应取自______________环境，培养前需对培养基进行________处理。
（2）选择培养时，应将土壤样品稀释液接种于以________为唯一碳源的固体培养基上，从功能上讲，该培养基属于________培养基。
（3）
如图是纯化微生物培养后的效果图，请分析接种的具体方法：
获得图A效果的接种方法是__________________，获得图B效果的接种方法是______________________。
（4）该同学在利用图A所采用的接种方法纯化原油分解菌时，发现培养基上的菌落连成一片（不考虑杂菌污染），最可能的原因是________________________________，应怎样操作才能得到理想结果？
____________________________________。
答案：
（1）原油污染的土壤 灭菌
（2）原油 选择
（3）稀释涂布平板法 平板划线法 （4）菌液浓度过高 增大稀释倍数
2．（2015·宁夏银川一中第五次考试，T39）常见的酿酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖来进行酒精发酵，而自然界中某些酵母菌能分解木糖产生酒精，但是对酒精的耐受能力差。
科学家利用基因工程培育了能利用这两种糖进行发酵且对酒精耐受能力强的酿酒酵母。
请分析回答下列问题：
（1）制备酵母菌培养基要进行倒平板操作，待平板冷凝后，要将平板倒置，其主要原因是________________________________________________________________________。
（2）取从自然界中采集的葡萄，用无菌水将葡萄皮上的微生物冲洗到无菌的三角瓶中，然后按图甲所示过程进行酵母菌的纯化培养。
研究者在图甲过程C的操作培养过程中，得到了一个经培养后菌落分布如图乙所示的平板，推测接种时可能的操作失误是____________________。
（3）将培养基上的酵母菌菌株转接到________________的培养基中，无氧条件下培养一周后，有些酵母菌死亡，
说明这些酵母菌不能利用木糖发酵。
从存活的酵母菌中提取DNA，经大量扩增获得目的基因。
（4）将目的基因连接到质粒上，该质粒以尿嘧啶合成酶基因作为标记基因。
将重组质粒导入酵母菌时，应选择缺乏______________能力的酿酒酵母作为受体菌。
（5）将上述获得的转基因酿酒酵母接种在以__________为碳源的培养基中进行发酵能力测试。
随着发酵的持续进行，若该酿酒酵母能够存活，说明它能
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
即所需菌株培育成功。
答案：
（1）防止培养皿盖的冷凝水落入培养基造成污染
（2）涂布不均匀 （3）以木糖为唯一碳源
（4）尿嘧啶合成 （5）葡萄糖和木糖 利用葡萄糖和木糖产生酒精，且对酒精的耐受能力强
微生物纯化培养的方法
（1）平板划线操作
（2）稀释涂布平板法：
先将菌液进行一系列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。
如图所示：
命题点2 传统发酵技术的应用
[学生用书P98]
（2015·河北唐山高三模拟）根据相关知识，回答关于果酒、果醋和腐乳制作的相关问题：
（1）当______________时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
（2）在________条件下，重铬酸钾与酒精发生反应呈现________色。
（3）下图为腐乳制作的实验流程示意图，据图回答下列问题：
①图中A代表________，其主要目的是____________________，同时还能__________________________。
②在配制卤汤中酒的含量一般控制在________左右，酒精含量过高腐乳成熟时间将会________；酒精含量过低，________________，可能导致豆腐腐败。
[解析] 在氧气、糖源都充足的条件下，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
在酸性条件下，重铬酸钾与酒精发生反应呈现灰绿色。
在腐乳制作过程中，在豆腐上长出毛霉后需加盐腌制，盐的作用是析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，还能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。
卤汤中加酒需适量，酒精含量过高使腐乳成熟时间延长，酒精含量低，不足以抑制微生物的生长。
[答案]
（1）氧气、糖源都充足
（2）酸性 灰绿
（3）①加盐腌制 析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬 抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质
②12% 延长 不足以抑制微生物的生长
1．传统发酵食品的发酵类型
（1）果酒制作和泡菜制作：
无氧发酵，应控制无氧条件。
（2）果醋制作和腐乳制作：
有氧发酵；腐乳制作后期为无氧发酵。
2．发酵菌种类型
（1）果酒制作和腐乳制作的发酵菌种：
真菌。
（2）果醋制作和泡菜制作的发酵菌种：
细菌。
3．腐乳发酵的原理
毛霉等微生物产生的蛋白酶和脂肪酶将蛋白质和脂肪分解为小分子有机物。
4．控制杂菌
包括发酵条件、盐、酒和香辛料（调味料）等因素。
1．（2015·云南昆明质检）葡萄收获的季节性较强，并且不易运输，易腐烂变质。
为了解决上述问题且满足不同人群的需求，可以将其加工制作成果汁、果酒、果醋等。
如图是简单的生产流程，结合所学知识回答下列问题：
（1）果胶酶能够提高葡萄的出汁率并使浑浊的果汁变得澄清，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
生产果汁时，为了使果胶酶得到充分的利用，节约成本，需要控制好________________。
（2）果酒的制作离不开酵母菌。
在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的是____________________________________。
温度是酵母菌生长和发酵的重要条件，在酵母菌的酒精发酵过程中，一般将温度控制在________________。
（3）果醋的制作需要醋酸菌。
醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。
当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成__________；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为______________，再进一步转变为____________。
（4）从发酵条件看，果酒和果醋的制作过程的不同之处主要是________________________________________。
解析：
（1）植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，果胶酶能够分解果胶，瓦解植物细胞壁及胞间层，因酶具有高效性，果胶酶不宜过多要控制好用量。
（2）在葡萄酒自然发酵中起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌，温度一般控制在18～25℃。
（3）当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸；缺少糖源时，可将乙醇变为乙醛，再进一步转化为醋酸。
答案：
（1）果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层 酶的用量
（2）附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 18～25℃ （3）醋酸 乙醛 醋酸 （4）果酒制作需无氧条件，果醋制作需要充足的氧气
2．（2015·广西桂林高三摸底考试）家庭中泡菜的制作方法：
新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中，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。
有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”，前者是用盐过多，后者是用盐过少。
（1）用白酒擦拭泡菜坛的目的是____________。
密封泡菜坛的原因是
①________________________________________________________________________；
②__________________。
（2）若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）加入“陈泡菜水”的作用是
________________________________________________________________________。
（4）制作泡菜的过程中，有机物的干重将________，泡菜坛内有机物的种类将________。
（5）乳酸菌与酿制果醋的菌种在代谢方式上的主要区别是________________________________________________________________________。
（6）有位同学在家制作泡菜时，为避免杂菌污染而向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是
________________________________________________________________________
____________________。
答案：
（1）消毒 乳酸菌是厌氧生物，密封后造成缺氧环境 防止杂菌进入
（2）大量的食盐抑制了乳酸菌发酵（大量的食盐杀死了乳酸菌） （3）提供乳酸菌菌种（接种）
（4）减少 增加 （5）乳酸菌是厌氧型细菌，醋酸菌是好氧型细菌 （6）青霉素杀死了乳酸菌
3．γ氨基丁酸（GABA）是具有降血压、抗焦虑等功能的水溶性氨基酸。
科研人员通过实验研究了白方腐乳在前发酵、盐腌和后发酵过程中GABA的含量变化，为寻找生产富含GABA腐乳的工艺奠定基础。
实验步骤如下：
①豆腐白坯表面接种毛霉孢子后，在适宜的温度和湿度下培养48h，获得毛坯。
②将毛坯分层整齐地摆放在瓶中，盐腌5d。
③腌制后加入卤汤，置于28℃恒温箱中后发酵90d。
④分别采集各时段的腐乳坯样品，测定GABA含量，结果如下。
请分析回答：
（1）通常含水量为________左右的豆腐适合做腐乳；毛霉生长的适宜温度为________。
（2）前发酵过程中，毛坯的GABA含量发生明显变化的原因是
________________________________________________________________________。
（3）步骤②中，加盐腌制的正确方法是
______________________________________________。
此过程腐乳干重中的GABA含量下降，一方面与食盐抑制毛霉生长，酶活性降低有关；另一方面部分GABA会________而导致测定值减小。
（4）后发酵过程中，GABA含量再次增加的原因是____________________，后发酵________d后的白方腐乳出厂销售比较适宜。
解析：
（1）含水量为70%左右的豆腐适于制作腐乳，含水量过高的豆腐制作腐乳不易成形；毛霉生长的适宜温度为15～18℃。
（2）前发酵过程中，毛霉产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质水解产生GABA，使毛坯的GABA含量发生明显变化。
（3）加盐腌制的正确方法是：
将长满毛霉的豆腐块分层整齐地摆放在瓶中，逐层加盐，随着层数的加高增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些。
加盐腌制的过程中，坯体会适当脱水，此过程腐乳干重中的GABA含量下降，一方面与食盐抑制毛霉生长，酶活性降低有关；另一方面是由于GABA为水溶性物质，部分GABA会溶解于水（不存在于腐乳块中）而导致测定值减小。
（4）后发酵过程中，GABA含量再次增加的原因是毛霉产生的蛋白酶继续发挥作用。
后发酵过程中GABA的含量变化曲线图显示，在60d以后，GABA的含量达到最大值且保持相对稳定，所以此时出厂销售白方腐乳比较适宜。
答案：
（1）70% 15～18℃
（2）毛霉产生的蛋白酶促进蛋白质水解产生GABA
（3）逐层加盐，随着层数的加高增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些 溶解于水（不存在于腐乳块中）
（4）毛霉产生的蛋白酶继续发挥作用 60
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
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