届高考生物艺考生总复习专题九生物技术与工程第14讲生物技术高频命题点2传统发酵技术的应用教学案.docx
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届高考生物艺考生总复习专题九生物技术与工程第14讲生物技术高频命题点2传统发酵技术的应用教学案
高频命题点2 传统发酵技术的应用
真题领航——目标方向导入高考
1．（2019·江苏卷,9）下列关于传统发酵技术应用的叙述,正确的是（ ）
A．利用乳酸菌制作酸奶过程中,先通气培养,后密封发酵
B．家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵
C．果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低,果酒制作过程中情况相反
D．毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵
解析：
B [本题借助对传统发酵技术的应用,考查对发酵技术的综合应用能力；通过对发酵技术的应用分析,体现了科学探究素养中的技术评价与结果分析要素。
乳酸菌为严格厌氧型细菌,通气会造成乳酸菌死亡,A错误；家庭酿制葡萄酒利用的主要是附着在葡萄果皮上的野生酵母菌,果醋发酵需要的醋酸杆菌常从变酸酒的表面菌膜中获取,腐乳的制作主要利用空气中的毛霉孢子,三者都不是纯种发酵,B正确；果醋发酵中随着醋酸的产生,pH逐渐降低,果酒发酵中会产生较多的CO2,使发酵液pH降低,C错误；毛霉产生的酶有蛋白酶和脂肪酶等,但毛霉不产生纤维素酶,D错误]
2．（2017·全国Ⅱ卷,37）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32h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32h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________________。
解析：
（1）该实验的自变量是菌种、发酵时间。
（2）如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是好氧菌。
（3）如果在实验后,发现32h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,还需要做的事情是延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。
（4）从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为氨基酸和肽,脂肪转变为脂肪酸和甘油。
答案：
（1）菌种 发酵时间
（2）好氧菌
（3）延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间
（4）氨基酸和肽 脂肪酸和甘油
知识拓展——培养学生文字表达能力
1．传统发酵技术除抑制杂菌繁殖外,还要控制哪些发酵条件？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案：
发酵的温度、pH、O2浓度及发酵时间。
2．腐乳制作中盐、酒各种香辛料的共同作用是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案：
调味作用,同时也有杀菌防腐作用。
3．在制作泡菜时,为什么要测定亚硝酸盐的含量？
答案：
测定亚硝酸盐含量的目的是掌握取食泡菜的最佳时间。
核心整合——掌握必备生物知识
1．理清3种传统食品的发酵技术（填表）
食品
菌种
呼吸类型
原理
温度
果酒
酵母菌
兼性厌氧
无氧呼吸产生酒精
①18～25℃
果醋
醋酸菌
②有氧
糖（酒精）→③醋酸
30～35℃
腐乳
④毛霉等
有氧
蛋白酶、脂肪酶水解
蛋白质、脂肪
15～18℃
2.微生物在传统发酵技术中的应用（填表）
项目
果酒和果醋的制作
腐乳制作
泡菜制作
原理
a.酵母菌在⑤无氧条件下将葡萄糖氧化成乙醇；b.醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为⑥醋酸
毛霉将蛋白质、脂肪分解成小分子有机物
乳酸菌将糖转化为⑦乳酸
实验
流程
让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
操作注
意事项
a.材料选择与处理；
b.防止发酵液污染,控制好发酵条件
a.材料用量；b.防止杂菌污染；c.控制温度及酒精含量
a.泡菜坛的选择；b.腌制条件（无氧）
答案：
①18～25 ②有氧 ③醋酸 ④毛霉 ⑤无氧
⑥醋酸 ⑦乳酸
把握控制杂菌的“三大措施”
（1）通过发酵条件控制杂菌。
a．无氧发酵时的无氧环境可以抑制好氧菌。
b．酒精发酵形成的酸性环境抑制杂菌繁殖。
（2）利用盐控制杂菌：
如腐乳的制作。
（3）利用酒精控制杂菌：
如果酒、腐乳的制作。
考向立意——突显科学思维和科学探究能力的考查
考向 以传统发酵的应用为载体,考查学生科学探究的能力
1．苹果醋是以苹果汁为原料发酵而成的,回答下列问题：
（1）酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。
图中过程①和②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③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。
（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。
解析：
（1）图示中的过程①和②分别表示无氧呼吸的第一、第二阶段,其场所均为细胞质基质；橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与乙醇发生化学反应,变成灰绿色,过程③表示有氧呼吸的第二、第三阶段,其场所分别为线粒体基质和线粒体内膜,即在酵母菌细胞的线粒体中进行。
与无氧条件相比,在有氧条件下,酵母菌的增殖速度快。
（2）醋酸杆菌是一种好氧菌,在O2充足的条件下才能进行旺盛的生命活动,因此将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程,需要在有氧条件下才能完成。
（3）第一阶段即果酒的制作,所控制的温度范围是18～25℃,第二阶段即果醋的制作所控制的温度范围是30～35℃,所以第一阶段的温度低于第二阶段。
（4）醋酸杆菌属于原核生物,其细胞结构中不含线粒体等复杂的细胞器。
答案：
（1）细胞质基质 重铬酸钾 线粒体 快
（2）有氧 （3）低于 （4）原 不含有
2．如图为腐乳制作的流程示意图,请据图分析回答下列问题：
（1）传统的制作过程中,豆腐块上生长的毛霉,其菌种来自______________。
而现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下,将优良的菌种接种在豆腐上,这样可以避免其他菌种的污染,保证产品的质量。
（2）腐乳制作的原理主要利用了毛霉等微生物产生的______________,通过发酵使豆腐中营养物质的种类增加,且更易于消化和吸收。
（3）用来腌制腐乳的玻璃瓶,洗刷干净后要________。
加入卤汤后,要用胶条密封,密封时最好将瓶口通过酒精灯火焰,防止________。
（4）配置卤汤所加的香辛料的作用是调制腐乳的风味和防腐杀菌；若你完成了腐乳制作,可以从________等方面评价腐乳的质量。
（5）吃腐乳时往往会发现有一层无毒致密的“皮”,该“皮”是由________形成的。
（6）腐乳含嘌呤量普遍较高,痛风、肾病患者及消化道溃疡患者,宜少吃或不吃,以免加重病情；腐乳中的嘌呤产生可能来自________代谢产物。
解析：
（1）传统的制作过程中,豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子。
现代的腐乳生产将优良的菌种接种在豆腐上,可以避免其他菌种的污染,保证产品的质量。
（2）腐乳制作过程中多种微生物参与了发酵,其中起主要作用的是毛霉,毛霉等微生物产生蛋白酶能将豆腐中的蛋白质转化成小分子肽和氨基酸,脂肪酶将脂肪转化成甘油和脂肪酸。
使豆腐中营养物质的种类增加,且更易于消化和吸收。
（3）用来腌制腐乳的玻璃瓶,洗刷干净后要用沸水消毒,加入卤汤后,封瓶时将瓶口通过酒精灯火焰的目的是防止瓶口被污染。
（4）完成了腐乳制作。
可以从色泽、口味、块形等方面评价腐乳的质量。
（5）在制作腐乳过程中,在腐乳表面的皮实际上由毛霉的匍匐菌丝形成的。
（6）嘌呤是核酸的组成成分,因此腐乳中产生的嘌呤可能来自核酸的代谢产物。
答案：
（1）空气中的毛霉孢子
（2）蛋白酶、脂肪酶等酶类 （3）用沸水消毒 瓶口被污染 （4）色泽、口味、块形 （5）毛霉的匍匐菌丝 （6）核酸
一、选择题
1．农业生产上有一种广泛使用的除草剂在土壤中不易被降解,长期使用会污染土壤。
为修复被污染的土壤,可按图示程序选育出能降解该除草剂的细菌。
已知该除草剂（含氮有机物）在水中溶解度低,含一定量该除草剂的培养基不透明。
请分析回答：
（1）微生物接种是微生物学研究中最常用的基本操作技术,该技术的核心是________________________________________________________________________。
（2）在选育过程中,应将土壤浸出液接种于以该除草剂为唯一________的培养基上。
通过比较单菌落周围________的大小,可筛选出高效的目的菌。
实验结果如上图显示的A～E五种菌株中,________是最理想菌株。
（3）若想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数,可采用的接种方法是________。
将1mL土壤溶液分别稀释10倍和100倍,每种稀释度各在3个平板上分别接入0.1mL稀释液,经过适当培养后,6个平板上的菌落数分别为59、57、58和2、7、5,空白对照组的平板上没有菌落,则每升土壤溶液中活菌数的理论值为________个。
实际上每升土壤溶液中的活菌数比通过统计所得的这一数值要大,因为___________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）科研人员用放射线处理该细菌,获得突变株A和B,然后对突变株A和B进行实验,结果如下表所示：
接种的菌种
一般培养基
实验处理及结果
A
不生长
添加营养物质甲,能生长
B
不生长
添加营养物质乙,能生长
A＋B
能生长
不添加营养物质甲、乙,能生长
请分析突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中能生长的最可能原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）微生物接种技术的核心是防止杂菌污染。
（2）已知该除草剂为含氮有机物,在水中溶解度低,含一定量该除草剂的培养基不透明；降解该除草剂的细菌能分解培养基中的该除草剂,使培养基中出现透明圈。
可见,在选育能降解该除草剂的细菌的过程中,应将土壤浸出液接种于以该除草剂为唯一氮源的培养基上。
通过比较单菌落周围透明圈的大小,可筛选出高效的目的菌。
实验结果图显示的A～E五种菌株中,E菌落周围的透明圈最大,因此E是最理想菌株。
（3）对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数,可采用稀释涂布平板法进行接种。
统计菌落数目时,一般选择菌落数在30～300的平板进行计数,因此应选择稀释度为10倍的、分别接入0.1mL稀释液的3个平板上的菌落数（分别为59、57、58）进行统计,则每升土壤溶液中活菌数的理论值为[（59＋57＋58）÷3]×10÷（0.1×10－3）＝5.8×106（个）。
由于统计结果是用菌落数来表示的,当两个或多个细菌连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,所以实际上每升土壤溶液中的活菌数比通过统计所得的这一数值要大。
（4）分析表中信息可知：
突变株A生长需要营养物质甲,突变株B生长需要营养物质乙,据此可推知,突变株A和B混合在一起接种于一般培养基中能生长的最可能原因是：
突变株A生长需要营养物质甲,突变株B可以提供；突变株B生长需要营养物质乙,突变株A可以提供。
答案：
（1）防止杂菌污染（无菌操作）
（2）氮源 透明圈 E （3）稀释涂布平板法 5.8×106 统计结果是用菌落数来表示的,当两个或多个细菌连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落 （4）突变株A生长需要营养物质甲,突变株B可以提供；突变株B生长需要营养物质乙,突变株A可以提供
2．为探究大肠杆菌CV101菌株和CV103菌株的营养需求,某团队在营养成分相同的含醋酸盐的培养液中分别接种CV101菌株和CV103菌株,并置于相同且适宜的环境中培养,每隔一段时间统计两种菌株的生长状况。
实验数据如下图所示,回答下列问题：
（1）醋酸盐培养基从物理性质上来看属于________培养基,该培养基主要应用是________；从功能上来看属于________培养基；
（2）由图可知：
更适应醋酸盐培养基环境的菌株是________,其依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
原因是_____________________________________________________________________。
（3）若要统计培养30小时后醋酸盐培养基中的CV101活菌数,可采用________法；为保证能在固体培养基上获得单个菌落,接种前,需取1mL该菌液进行________处理。
解析：
（1）根据题干信息分析,某团队在营养成分相同的含醋酸盐的培养液中分别接种CV101菌株和CV103菌株,因此该培养基属于液体培养基,有利于菌种的扩大培养；从功能上看其属于选择培养基。
（2）据图分析可知,在一定时间内,CV101菌株在该培养基中数量持续增多,而CV103菌株的数量减少且维持在较低水平,说明CV101菌株能以醋酸盐为碳源,因此CV101菌株是更适应醋酸盐培养基环境的菌株。
（3）常用的微生物接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法,其中后者可以用于菌种的计数；为保证能在固体培养基上获得单个菌落,接种前,需取1mL该菌液进行梯度稀释处理。
答案：
（1）液体 扩大培养 选择
（2）CV101菌株 在一定时间内CV101菌株在该培养基中数量持续增多,而CV103菌株的数量减少且维持在较低水平 CV101菌株能以醋酸盐为碳源 （3）稀释涂布平板 梯度稀释
3．某地盛产葡萄、柿子等水果,但因销路不畅,造成水果严重积压,腐烂变质。
某驻村扶贫支教老师为解决葡萄、柿子等资源严重损耗问题,组织学生设计了如图1所示装置,试图探究以柿子为原料制作柿子酒、柿子醋。
请回答下列问题：
（1）酵母菌的分离和纯化：
①用清水冲洗葡萄1～2遍除去污物,用榨汁机榨取葡萄汁后,将其装入甲瓶中。
葡萄汁的质量和环境温度等方面满足需求,在________的发酵液中,酵母菌可以生长繁殖,而绝大多数其他微生物则被抑制。
应注意的相关操作是_____________________________________。
②若要通过酵母菌的单菌落进行计数,应在培养液中加入________,采用________法分离和计数。
________（填“能”或“不能”）用这种培养基对酵母菌进行扩大培养。
（2）柿子酒、柿子醋的制备：
①若在甲瓶内装入打碎的柿子浆,加入________酶,能较好的提升柿子酒的清澈度。
②当酒精发酵基本完成时,将果汁的酒精浓度稀释至5～6度,然后导入乙瓶（装有5%～10%的醋酸菌液）,搅匀,将温度保持在30℃,进行醋酸静置发酵。
该过程中,对乙瓶应进行的操作是__________________________________________。
③为探究不同醋酸菌接种量（5%、10%、15%）与醋酸发酵的关系,进行了相应实验,获得图2所示实验数据。
在接种后70h,接种量为15%的醋酸产量最少的主要原因是__________________________________________。
答案：
（1）①缺氧、呈酸性 夹住a、b,关闭c、e,间隔一段时间应打开b处夹子排出CO2 ②琼脂 稀释涂布平板 不能
（2）①纤维素酶和果胶 ②打开夹子d,通入无菌的空气 ③醋酸菌生长繁殖消耗营养物质较多,产生的代谢废物积累太多
4．（2019·高三北京海淀模拟）某校课外兴趣小组对某种品牌的酸奶中乳酸菌的数量进行了测定。
取6支灭菌的试管,分别加入9mL灭菌的生理盐水,编号为B1、B2、B3、B4、B5、B6；吸取1mL酸奶样液加入试管B1中,混合均匀；然后另取一支吸管从B1中吸取1mL溶液,加入B2中,依次类推,最后从试管B6中取0.1mL样液进行涂布计数,涂布三个平板,其菌落数分别为251、265、276个。
请回答下列问题：
（1）乳酸是乳酸菌________呼吸的产物,进行的场所是________________________。
（2）制备乳酸菌的培养基过程中,对培养皿灭菌的常用方法是________。
平板冷凝后,倒置的目的是______________________________________________。
（3）该兴趣小组对乳酸菌接种所采用的方法是________。
根据三个平板中的菌落数,可推测原酸奶中乳酸菌的浓度为________个/mL,该方法测定的乳酸菌的含量和实际值相比,一般________（填“偏大”或“偏小”）。
（4）为了使测量的结果更加准确,对照组的设置应该是
__________________________________________________________________________________。
解析：
（1）乳酸是乳酸菌进行无氧呼吸的产物,无氧呼吸的场所是乳酸菌细胞的细胞质基质。
（2）制备培养基过程中,对培养皿灭菌的常用方法是干热灭菌法,对培养基常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌法。
平板冷凝后,将平板倒置的目的是防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养基中造成污染,同时也可以避免培养基中的水分过快地挥发。
（3）根据题干的操作步骤可推知,得到的是101、102、103、104、105、106倍的稀释液。
从试管B6中取0.1mL样液进行涂布计数,三个平板中菌落数分别为251、265、276个,可推测原酸奶中乳酸菌的浓度为（251＋265＋276）÷3×10×106＝2.64×109个/mL。
稀释涂布平板法测定活菌数目时,因为相邻的细菌可能形成一个菌落,因此测定值可能比实际值小。
（4）为了使测量的结果更加准确,需要另增设一组培养基,接种等量无菌水,主要是检测对培养基和培养器具灭菌是否彻底和操作是否严格按无菌操作要求进行。
答案：
（1）无氧 细胞质基质
（2）干热灭菌法 防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养基,也可以避免培养基中的水分过快地挥发 （3）稀释涂布平板法 2.64×109 偏小 （4）另增设一组培养基,接种等量无菌水,其他操作均相同
5．土壤是微生物的天然培养基。
回答下列问题：
（1）按照如表所示配方配制1000mL牛肉膏蛋白胨固体培养基的基本流程：
称量→________________________。
该培养基中能为微生物提供维生素的是____________________________。
牛肉膏蛋白胨固体培养基配方
牛肉膏
5.0g
蛋白胨
10.0g
NaCl
5.0g
琼脂
20.0g
将上述物质溶解后,添加自来水,定容至1000mL
（2）从土壤中分离分解纤维素的微生物的实验流程中,首先进行选择培养,目的是________________________________________________________________________；其次进行梯度稀释,目的在于鉴定培养时培养皿中菌落数在________之间；然后进行鉴定培养,____________________________的菌落是目的菌形成的。
（3）如图所示为某同学统计某培养液中纤维素分解菌数目的流程及记录结果。
据图分析,该样液中微生物浓度大约为________个/mL。
若各操作环节均正确,该同学认为该培养液中含有多种微生物,则该同学做出如此判断的理由是________________________________。
解析：
（1）由于该配方是按照1000mL的量制定的,所以按照如表配方配制1000mL牛肉膏蛋白胨固体培养基的基本流程是称量→溶化→（调pH→）灭菌→倒平板,无需进行计算环节。
牛肉膏和蛋白胨都能为微生物的生长提供维生素。
（2）选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度,以确保能从样品中分离到所需的微生物。
利用稀释涂布平板法统计样液中微生物数量时,为了使统计结果更加准确,培养皿中菌落数应在30～300之间。
鉴定纤维素分解菌时,应使用刚果红染液,刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物,一旦纤维素被分解,纤维素分解菌形成的菌落周围就会出现透明圈。
（3）根据公式可计算出该样液中微生物浓度大约为8.0×107个/mL。
各操作环节均正确,由于培养基中形成了多种不同类型的菌落,所以判断样液中有多种微生物。
答案：
（1）溶化→（调pH→）灭菌→倒平板 牛肉膏和蛋白胨
（2）增加纤维素分解菌的浓度,以确保能从样品中分离到所需的微生物 30～300 产生透明圈
（3）8.0×107 培养皿中有多种不同类型的菌落
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