高考生物二轮专题6 选修1 生物技术实践（Word版含解析）

高考生物二轮专题6　
选修1　生物技术实践
1.根据微生物利用的相关知识,判断下列叙述的正误:
【易错点点通】
(1)穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染。(2021·山东卷,T20) (　√　)
(2)蚕豆瓣可提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源。(2020·天津卷,T9) (　√　)
(3)使用平板划线法统计活细菌总数。(2020·天津卷,T9) (　×　)
分析:平板划线法不能用来计数,统计活细菌总数要用稀释涂布平板法。
(4)利用尿素固体培养基可迅速杀死其他微生物,而保留利用尿素的微生物。(2020·浙江卷,T19) (　×　)
分析:利用尿素固体培养基,由于不能利用尿素做氮源的微生物不能生长繁殖,而保留利用尿素的微生物,并非杀死其他微生物。
(5)纤维素分解菌菌落周围的纤维素被降解后,可被刚果红染成红色。(2020·江苏卷,T19) (　×　)
分析:刚果红是一种染料,它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物,但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。
(6)筛选分解淀粉的细菌时,菌液应稀释后涂布。(2019·北京卷,T3) (　√　)
(7)可采用干热灭菌法对固体培养基灭菌。 (　×　)
分析:培养基灭菌采用高压蒸汽灭菌法。
(8)在分离以尿素为氮源的微生物时,有脲酶的细菌菌落周围会出现透明圈。 (　×　)
分析:在分离以尿素为氮源的微生物时,有脲酶的细菌可以将尿素分解成氨,氨会使培养基的pH升高,使酚红变成红色,有脲酶的细菌菌落周围会出现着色的环带,而不是透明圈。
(9)当超净台处于紫外灯打开状态时,人必须离开。 (　√　)
(10)在固体培养基中加入无菌水稀释,可直接用于扩大化培养细菌。 (　×　)
分析:大量培养细菌要用液体培养基。
(11)划线分离操作过程,若划线4次,则接种环需要灼烧4次。 (　×　)
分析:每次划线前后均需要对接种环灼烧,所以若划线4次,则接种环需要灼烧5次。
(12)可用紫外线照射接种室,以杀死空气中的所有微生物及芽孢和孢子。 (　×　)
分析:可用紫外线照射接种室进行消毒,以杀死空气中的微生物,但不包括芽孢和孢子。
(13)菌落的大小、颜色、有无荚膜、隆起程度等特征都可作为菌种肉眼鉴定的依据。 (　×　)
分析:菌落的大小、颜色、隆起程度等特征都可作为菌种肉眼鉴定的依据,有无荚膜无法通过肉眼观察。
(14)微生物实验材料在丢弃前一定要进行灭菌处理以免污染环境。 (　√　)
【易混对对碰】
易混1 A:平板划线法和稀释涂布平板法纯化培养酵母菌时接种培养后均可获得单菌落。 (√)
B:平板划线法和稀释涂布平板法纯化培养酵母菌时都需要使用接种环进行接种。 (×)
易混2 A:巴氏消毒法常用于消毒牛奶,可以杀死牛奶中的全部微生物。 (×)
B:在接种过程中,试管口、瓶口等都可以通过火焰灼烧进行灭菌。 (√)
易混3 A:对于需要长期保存的菌种,可以采用低温-4 ℃保藏的方法。 (×)
B:对于频繁使用的菌种,可以采用临时保藏的方法。 (√)
易混4 A:纤维素水解可能生成许多麦芽糖。 (×)
B:分解淀粉与纤维素所需的酶不同。 (√)
2.根据酶应用的相关知识,判断下列叙述的正误:
【易错点点通】
(1)加酶洗衣粉中一般都含有酸性脂肪酶。(2019·江苏卷,T13)。 (　×　)
分析:加酶洗衣粉中应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
(2)加酶洗衣粉中的蛋白酶是相对耐高温的。(2019·江苏卷,T13) (　√　)
(3)包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状,并具有一定的弹性。(2018,江苏卷,T14) (　√　)
(4)固定化酵母细胞时,应用温水使海藻酸钠迅速溶解,待其冷却到室温后用于包埋细胞。(2018·江苏卷,T14)。 (　×　)
分析:在酵母细胞固定化实验中,应该用小火、间断加热的方式使海藻酸钠缓慢溶解。
(5)加酶洗衣粉就是将酶直接加到洗衣粉中。 (　×　)
分析:加酶洗衣粉是用特殊的化学物质将酶包裹,使其与洗涤剂隔离。
(6)固定化酶和固定化细胞在应用上的主要区别是后者需要一定的营养。 (　√　)
(7)固定化酶技术可固定系列酶,催化系列化学反应。 (　×　)
分析:固定化细胞固定的是多酶系统(或一系列酶、多种酶)。
(8)将微生物的发酵过程变成连续的酶反应,应选择固定化细胞技术。 (　√　)
(9)生物酶牙膏能增强口腔细胞跨膜运输的能力,让您的细胞充满活力。 (　×　)
分析:含酶牙膏中的酶可以溶解细菌的细胞壁,分解细菌,使牙齿亮洁,不能增强口腔细胞跨膜运输的能力。
(10)加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂,比普通洗衣粉更易污染环境。 (　×　)
分析:用加酶洗衣粉取代普通洗衣粉,减少了磷对环境的污染。
【易混对对碰】
易混1 A:用注射器滴加酵母菌和海藻酸钠混合液时要快速滴加至CaCl2溶液中。 (×)
B:制作固定化酵母细胞实验中,海藻酸钠溶液浓度过高会导致凝胶珠拖尾现象。 (√)
易混2 A:固定化细胞用于生产能分泌到细胞外的产物。 (√)
B:溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素。 (×)
易混3 A:冷水洗涤衣物加酶洗衣粉的去污效果可能比普通洗衣粉效果更差。 (√)
B:相同条件下,加酶洗衣粉的去污效果总比普通洗衣粉好。 (×)
3.根据蛋白质提取与分离和传统发酵技术的相关知识,判断下列叙述的正误:
【易错点点通】
(1)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。(2021·山东卷,T12) (　√　)
(2)自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌。(2021·山东卷,T12) (　√　)
(3)用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋时,应将玻璃瓶用酒精消毒后,装满葡萄汁。(2020·江苏卷,T18) (　×　)
分析:葡萄汁不能装满,需装至玻璃瓶的2/3空间。
(4)家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵。(2019·江苏卷,T9)。 (　√　)
(5)利用乳酸菌制作酸奶过程中,先通气培养,后密封发酵。(2019·江苏卷,T9) (　×　)
分析:乳酸菌是一种严格的厌氧菌,有氧气存在时,其发酵会受到抑制,因此利用乳酸菌制作酸奶的过程中,应一直处于密闭状态,否则会导致发酵失败。
(6)利用0.9%的NaCl对血红蛋白溶液透析12小时,可以去除小分子杂质。 (　×　)
分析:将血红蛋白溶液通过透析进行粗分离时应该选用磷酸缓冲液。
(7)采用凝胶色谱法分离蛋白质的原理是不同蛋白质分子的相对分子质量不同,在色谱柱中的移动速度不同。 (　√　)
(8)使用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法进行纯度鉴定,以获得纯度很高的血红蛋白。 (　√　)
(9)泡菜腌制过程中亚硝酸盐和乳酸的含量都是先增加后减少。 (　×　)
分析:泡菜中亚硝酸盐含量随着泡制时间的增加,亚硝酸盐含量先升高后降低;乳酸会随着时间的增加先增加后趋于稳定。
(10)玫瑰精油提取过程中,在乳浊液分层的时候,为了有利于水和油层的分开,向乳浊液中加无水硫酸钠。 (　×　)
分析:在玫瑰精油提取时,为了有利于水和油层的分开,向乳浊液中加入氯化钠。
(11)提取玫瑰精油时,蒸馏温度越高,蒸馏效果越好。 (　×　)
分析:蒸馏温度高,水和玫瑰油容易挥发,温度过高,会影响玫瑰精油的品质。
(12)萃取胡萝卜素的效率主要取决于原料颗粒大小和萃取温度。 (　×　)
分析:萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。
(13)用纸层析法可以分离提取胡萝卜素粗品。 (　√　)
【易混对对碰】
易混1 A:进行电泳时,带电粒子会向着与其所带电荷相同的电极移动。 (×)
B:电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。 (√)
易混2 A:橘皮压榨液第二次用单层尼龙布过滤,目的是除去固体Na2SO4。 (×)
B:橘皮压榨液第一次用普通布袋过滤,目的是除去固体物和残渣。 (√)
易混3 A:泡菜制作加食盐、白酒等调味品,可有助于防止杂菌污染。 (√)
B:制成的果醋和泡菜需经高压蒸汽灭菌来避免杂菌污染。 (×)
易混4 A:腌制泡菜时可通过向泡菜坛沿边水槽注水保持发酵所需环境。 (√)
B:制作泡菜时腌制时间过长会引起细菌大量繁殖。 (×)
高频考点一　微生物的利用
1.图解无菌技术的关键与方法:
2.图解细菌纯化培养的过程:
3.图解微生物分离与计数的两个实例:
【典例】(2020·全国卷Ⅰ)某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解,会对环境造成污染,只有某些细菌能降解S。研究人员按照如图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基,甲的组分为无机盐、水和S,乙的组分为无机盐、水、S和Y。
回答下列问题:
(1)实验时,盛有水或培养基的摇瓶通常采用　　　　的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是　　　　　。甲、乙培养基均属于　　　　培养基。
(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107 个/mL,若要在每个平板上涂布100 μL 稀释后的菌液,且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个,则至少应将摇瓶M中的菌液稀释　　　倍。
(3)在步骤⑤的筛选过程中,发现当培养基中的S超过某一浓度时,某菌株对S的降解量反而下降,其原因可能是　　　　　(答出1点即可)。
(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数,请写出主要实验步骤_________。
(5)上述实验中,甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同,但都能为细菌的生长提供4类营养物质,即　　　　。
关键信息 转化成已有知识
某种物质S为含有C、H、N的有机物 能为降解S物质的细菌提供碳源和氮源
用培养基分离能降解S的细菌 培养基浓度过低,不能为微生物的生长提供足够的营养物质;培养基浓度过高,会使培养的微生物失水过多而死亡,失去培养价值
【解析】本题主要考查培养基的类型及其应用、无菌技术和微生物的分离与计数。
(1)常用高压蒸汽灭菌法处理盛有水或培养基的摇瓶。由图中③④过程可知,甲为液体培养基,乙为固体培养基,所以乙培养基中需要加入的Y为琼脂。甲和乙培养基可以用于筛选能降解S的菌株,因此均属于选择培养基。
(2)若要在每个平板上涂布100 μL稀释后的菌液,且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个,根据计算公式:细菌细胞数=(C÷V)×M可知,稀释倍数M=2×107×V÷C=2×107÷1000×100÷200=104(倍)。
(3)当培养基中的S超过某一浓度后,可能会抑制菌株的生长,从而造成其对S的降解量下降。
(4)要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数,可以取淤泥加无菌水制成菌悬液,稀释涂布到乙培养基上,培养后进行计数。
(5)甲和乙培养基中均含有水、无机盐、碳源、氮源等成分。
答案:(1)高压蒸汽灭菌　琼脂　选择
(2)104　(3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长
(4)取淤泥加入无菌水,涂布(或稀释涂布)到乙培养基上,培养后计数
(5)水、碳源、氮源和无机盐
1.(2021·南昌三模)龋齿在成人和儿童中是一种常见的慢性口腔疾病,由多种细菌、真菌和这些微生物分泌的黏性高分子聚合物组成的牙菌斑,覆盖于牙齿表面,是龋齿发生的主要诱因。研究表明,变异链球菌是一种重要的口腔致龋细菌,在蔗糖存在的情况下,变异链球菌可以合成一种不溶性胞外多糖,这种多糖可作为牙菌斑扩展的支持性框架。乳酸杆菌是口腔微生物群的重要组成部分,与个体的口腔健康状况有关。它们约占可培养口腔微生物群的1%。请回答下列问题:
(1)变异链球菌合成的不溶性胞外多糖可能含有的单糖是　　　　,推测的依据是　 　。
(2)为了测试乳酸杆菌是否具有抑制变异链球菌生长的能力,研究人员进行了相关的研究,结果如图所示。如图所示的乳酸杆菌接种的方法是　　　　　。微生物接种技术的核心是　　　　　　　　。
(3)根据图中不同乳酸杆菌对变异链球菌生长的影响,可以得出的结论是 _　。
(4)根据乳酸杆菌呼吸作用类型,在-20 ℃长期保存时,推测菌液常需要加入一定量的　　　　(填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。
【解析】(1)变异链球菌合成的不溶性胞外多糖可能含有的单糖是葡萄糖和果糖,推测的依据是变异链球菌是在蔗糖存在的情况下合成的不溶性胞外多糖,而蔗糖可水解为葡萄糖和果糖。(2)从图中可以看出乳酸杆菌接种的方法是平板划线法。微生物接种技术的核心是防止杂菌的污染,保证培养物的纯度。(3)根据图中不同乳酸杆菌对变异链球菌生长的影响,可以得出的结论是B6和B44乳酸杆菌都对变异链球菌的生长有显著抑制作用,且B44菌株的抑制效果低于菌株B6。
(4)在-20 ℃长期保存时需要用甘油管藏的方法,因此,推测菌液常需要加入一定量的甘油。
答案:(1)葡萄糖和果糖　　变异链球菌是在蔗糖存在的情况下合成的不溶性胞外多糖,而蔗糖可水解为葡萄糖和果糖　(2)平板划线法　防止杂菌的污染,保证培养物的纯度　(3)B6和B44乳酸杆菌都对变异链球菌的生长有显著抑制作用,且B44菌株的抑制效果低于菌株B6　(4)甘油
2.(新情境挑战题)琼脂是一种多糖类物质,由于很少有微生物能将其降解而成为配制固体培养基时常用的凝固剂之一。某实验室在处理一批已进行过微生物培养的废弃固体培养基时发现,几乎全部培养基上的微生物都已死亡,但在其中一个培养基上存在一个正常生长的菌落。对此,研究人员做出了以下假说:①此培养基内的营养未被消耗殆尽:②形成此菌落的为自养型微生物;③形成此菌落的微生物能利用琼脂。
(1)从研究人员所做的假说可以推测①所说的“营养”指的最可能是　　　(填“碳源”“氮源”或“无机盐”)。
(2)配制牛肉膏蛋白胨培养基的步骤包括:计算、　　　　、　　　　、灭菌、倒平板。倒平板所用的培养皿和培养基所用的灭菌方法依次是　　和　　　。
(3)为了检验上述假说①是否正确,研究人员分别使用两种培养基对上述微生物进行培养,其中一种为牛肉膏蛋白胨培养基a,则另一种培养基b中不能加入下列的　(填字母)。
A.牛肉膏　B.蛋白胨　C.氯化钠　D.琼脂
(4)用上述a、b培养足够时间,菌落生长情况为　　　时,则排除了假说②③,证明假说①正确。
(5)若上述实验否定了假说①,为进一步检验假说②和③,研究人员想要配制一种新的培养基c,并通过b与c上是否出现菌落作为观察指标,则与b相比,c的成分需要做出的变化是　　　　　。
【解析】(1)从三个假说所指向的微生物来看,其差别主要在于所需碳源不同。(2)培养基配制的基本步骤是计算→称量→溶化→灭菌→倒平板,培养皿等玻璃器皿一般采用干热灭菌,而培养基往往采用高压蒸汽灭菌。(3)A、B可以为绝大多数微生物提供碳源,而从实验目的分析,b培养基应该要排除依靠此类碳源生活的微生物,故选A、B。(4)a培养基上长出菌落,b培养基上不长菌落说明该微生物只能利用常规碳源生活,也就说明假说①更可靠。(5)要出现菌落,需要用固体培养基,由题干提示,琼脂是配制固体培养基时常用的凝固剂之一,因此较为简单的做法是将琼脂换用其他凝固剂,这样就可以通过b和c的对比来确定该微生物能否利用琼脂作为碳源。
答案:(1)碳源　(2)称量　溶化　干热灭菌　高压蒸汽灭菌
(3)A、B
(4)a培养基上长出菌落,b培养基上不长菌落
(5)将琼脂换用其他凝固剂
高频考点二　酶的应用与蛋白质的分离
1.图解酶的应用与固定化:
2.图解血红蛋白的提取和分离:
(1)样品处理与粗分离:
(2)纯化与纯度鉴定:
【典例】(2020·全国卷Ⅱ)研究人员从海底微生物中分离到一种在低温下有催化活性的α-淀粉酶A3,并对其进行了研究。回答下列问题:
(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时,既可检测淀粉的减少,检测应采用的试剂是　　　,也可采用斐林试剂检测　　　　　的增加。
(2)在A3的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度,通常会在凝胶中添加SDS,SDS的作用是　　　　和　　　　。
(3)本实验中,研究人员在确定A3的最适pH时使用了三种组分不同的缓冲系统,结果如图所示。某同学据图判断,缓冲系统的组分对酶活性有影响,其判断依据是 　。
(4)在制备A3的固定化酶时,一般不宜采用包埋法,原因是　　　　(答出1 点即可)。
关键信息 转化成已有知识
有催化活性的α-淀粉酶A3 α-淀粉酶能催化淀粉水解,使其水解为还原糖
聚丙烯酰胺凝胶电泳 蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移速率取决于其所带静电荷的多少和分子大小等因素
SDS的作用 消除蛋白质所带净电荷对迁移速率的影响,并能使蛋白质发生变性
【解析】本题主要考查化合物的检测、蛋白质的分离、pH对酶活性的影响以及固定化酶技术。
(1)α-淀粉酶A3催化淀粉水解生成葡萄糖,可用碘液检测淀粉的减少量,也可采用斐林试剂检测还原糖的生成量。
(2)蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中迁移的速率取决于它所带净电荷的多少以及分子的大小等因素。为了消除净电荷对迁移速率的影响,加入SDS,还能使蛋白质发生变性。
(3)在pH分别为7.5和9.0时,不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性都不同。
(4)细胞多采用包埋法固定化,而酶分子体积小,容易从包埋材料中漏出,更适合采用化学结合和物理吸附法固定化。
答案:(1)碘液　还原糖(或葡萄糖)
(2)消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响
使蛋白质发生变性
(3)在pH相同时,不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同
(4)酶分子体积小,容易从包埋材料中漏出
1.果胶酶广泛应用于果品加工工业,果胶酶活性对加工后成品的影响很大,因此在生产实践中测定果胶酶活性显得尤为重要。
(1)果胶酶在果品加工中的主要作用是榨汁时降低果浆的　　,提高　　(写出两点)
(2)黑曲霉、苹果青霉等微生物可用于生产果胶酶,扩大培养菌体的培养基可用添加　　　的豆芽汁配制。
(3)测定果胶酶活性的一种方法是,将水解果胶得到的半乳糖醛酸与3,5-二硝基水杨酸(简称DNS)共热,生成棕红色氨基化合物,然后用　　　　法测定。从原理分析,DNS起到　　　作用。运用该方法测定果胶酶活性,需要先配制　　标准溶液用于制作标准曲线。
(4)为提高果胶酶的稳定性。可以将酶用物理或化学方法　　　在某种介质上,使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
【解析】(1)果胶酶用于果汁生产中,可以解决两个问题,一是榨取的果汁浑浊、黏度高,容易发生沉淀;二是果肉的出汁率低,耗时长。(2)培养霉菌,一般会在培养基中加入蔗糖作为碳源。(3)半乳糖醛酸含有醛基,具有一定的氧化性,可以与DNS反应生成棕红色物质,该物质可以吸收特定波长的光,吸收的光的值与半乳糖醛酸的浓度有关,所以可用光电比色法测定果胶酶的活性。其中DNS起到显色剂的作用。具体实验操作时,先配制不同浓度的半乳糖醛酸溶液,与DNS反应测得半乳糖醛酸浓度与吸光度值的标准曲线。将果胶酶处理后的溶液与DNS反应,根据吸光度值和标准曲线对比,得出半乳糖醛酸的浓度,进而得出果胶酶的活性。(4)果胶酶溶于水,且不便重复使用,将其用物理或化学方法固定在某种介质上,得到固定化果胶酶,使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
答案:(1)黏稠度(或黏性)　出汁率、(果汁)澄清度　(2)蔗糖　(3)光电比色　显色剂　半乳糖醛酸
(4)固定
2.(新情境挑战题)果胶酶广泛应用于果汁和果酒的加工工业,研究人员利用海藻酸钠和CaCl2固定化果胶酶产生菌——黑曲霉菌,研究了固定化黑曲霉菌随着使用次数的增加对苹果汁出汁率的影响,每组测定了苹果原浆的质量(m1)和离心后苹果渣的质量(m2),实验结果如图所示。回答下列问题:
(1)果胶酶是分解果胶的一类酶的总称,其中包括　　　　(答出三个)。
(2)根据测定结果,各组的出汁率可以用　　　　表示,从实验结果可以得出的结论是　　　　;固定化黑曲霉菌使用第10次时,果胶酶对果胶　　　(填“有”或“没有”)分解作用。
(3)固定化黑曲霉菌不宜采用物理吸附法或化学结合法,原因是　　　　;固定过程中溶化海藻酸钠时应采用　　　的方法,以防止焦糊。
(4)制备固定化黑曲霉菌时,海藻酸钠能和CaCl2反应产生海藻酸钙,而柠檬酸钠能与海藻酸钙反应,使其溶解。请你设计实验测定某凝胶珠中黑曲霉菌的活菌数,简要写出实验思路: 　。
【解析】(1)果胶酶是一种复合酶,至少包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等,能将果胶分解成半乳糖醛酸。(2)苹果原浆的质量(m1)和离心后苹果渣的质量(m2)的差值(m1-m2)代表出汁量,所以出汁率为(m1-m2)/m1×100%。通过对曲线图的分析,可以得出:随着固定化黑曲霉菌使用次数的增多,苹果果汁的出汁率逐渐降低。因为第10次使用固定化黑曲霉菌的出汁率约为30%,高于未使用固定化黑曲霉菌的出汁率18%,所以果胶酶对果胶仍有分解作用。(3)物理吸附法或化学结合法适用于相对分子质量较小的酶,而黑曲霉菌是真核细胞,体积较大,适用于包埋法。为了防止海藻酸钠受热不匀,溶化时要用小火或间断加热,并不断搅拌,以防止焦糊。(4)根据“柠檬酸钠能与海藻酸钙反应,使其溶解”的特性,可先将固定化黑曲霉菌形成的凝胶珠用柠檬酸钠溶液溶解再用无菌水稀释,使固定化黑曲霉菌释放出来,然后再采用稀释涂布平板法对其进行计数。
答案:(1)多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶　(2)(m1-m2)/m1×100%　随着固定化黑曲霉菌使用次数的增多,苹果果汁的出汁率降低　有　(3)细胞体积大,难以被吸附或结合　小火或间断加热　(4)将凝胶珠用柠檬酸钠溶液溶解后用无菌水稀释,再用稀释涂布平板法进行计数
高频考点三　传统发酵技术与植物有效成分的提取
1.表解传统发酵技术:
食品 菌种 呼吸类型 原理 温度
果酒 酵母菌 无氧 无氧呼吸产生酒精 18～25 ℃
果醋 醋酸菌 有氧 糖(酒精)→醋酸 30～35 ℃
腐乳 毛霉等 有氧 蛋白酶、脂肪酶水解蛋白质、脂肪 15～18 ℃
2.图解植物有效成分的提取实例:
(1)玫瑰精油的提取:
①加入NaCl的目的是增加水层的密度,有利于玫瑰油与水分层;
②加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。
(2)橘皮精油的提取:
①为了提高出油率,需要将柑橘皮干燥去水,并用石灰水浸泡,浸泡时间为10 h以上。
②橘皮要浸透,这样压榨时不会滑脱,且出油率高,压榨液的黏稠度不会太高,过滤时不会堵塞筛眼。
(3)胡萝卜素的提取与鉴定:
在萃取前,要先将胡萝卜进行粉碎和干燥,使之与萃取剂充分接触,提高溶解度。
【典例】(2021·全国乙卷) 工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。
回答下列问题:
(1)米曲霉发酵过程中,加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质,大豆中的　　　可为米曲霉的生长提供氮源,小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供　　　。
(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖,大量分泌制作酱油过程所需的酶类,这些酶中的　　　、　　　能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分,如将蛋白质分解为小分子的肽和　　　。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌,由此可以判断米曲霉属于　　(填 “自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于　　　(填 “真核生物”或“原核生物”);添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是　　　　;在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素,据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是　　　　(答出1点即可)。
关键信息 转化成已有知识
碳源、氮源 能提供碳元素的物质称为碳源;能提供氮元素的物质称为氮源
分解蛋白质和脂肪 依据酶的专一性,分解蛋白质的酶是蛋白酶、分解脂肪的酶是脂肪酶
乳酸菌 乳酸菌又称乳酸杆菌,没有成形的细胞核,属于原核生物
【解析】本题主要考查传统发酵技术及其应用。(1)米曲霉发酵过程中,大豆中的蛋白质含有氮元素,可为米曲霉的生长提供氮源,小麦中的淀粉是糖类,可为米曲霉的生长提供碳源。(2)米曲霉发酵过程中,蛋白酶和脂肪酶能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分,比如蛋白酶将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸。因为发酵过程需要为米曲霉提供营养物质,所以米曲霉属于异养微生物;需要通入空气并搅拌,所以米曲霉属于好氧微生物。(3)乳酸菌属于原核生物;酵母菌在无氧条件下将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳;发酵过程中抑制杂菌生长的物质可以是酵母菌发酵产生的酒精、乳酸菌发酵产生的乳酸或加入的食盐。
答案:(1)蛋白质　碳源
(2)蛋白酶　脂肪酶　氨基酸　异养好氧
(3)原核生物　酒精和二氧化碳　酒精(或乳酸或食盐)
1.(2021·沧州二模)蓝莓果实有强的药用价值及保健功能,其维生素E的含量比苹果高几倍。蓝莓果实可用于生产蓝莓酒和蓝莓醋。某兴趣小组的同学以鲜蓝莓为原料,通过传统发酵技术制作蓝莓酒和蓝莓醋,制作过程如图所示。请回答下列问题:
(1)发酵前要先处理材料,处理材料时要冲洗之后除去蓝莓枝梗,其目的是　　。在蓝莓酒发酵过程中,发酵液不易被杂菌污染的原因是　
　。
(2)过程③中,蓝莓汁在　　　　充足的条件下可直接发酵为蓝莓醋。过程④产生的酒精可通过在酸性条件下,加入　　　　(试剂)进行检测。过程⑤中,酒精可为醋酸菌提供　　　　,该过程应将温度控制在　　　　 ℃。
(3)蓝莓酒如果暴露在空气中,酒味会逐渐消失而散发出酸味,在变酸的酒的表面观察到的菌膜是由　　　　大量繁殖形成的,特别是炎热的夏天更是如此,原因是　　　　　　。
【解析】(1)榨汁前需将新鲜的蓝莓进行冲洗,然后除去枝梗,以避免被杂菌污染。因酵母菌为异养兼性厌氧微生物,发酵过程中要控制为无氧环境,且其代谢产物为酒精和CO2,在缺氧、呈酸性的发酵液中,绝大多数其他微生物无法适应这一环境,生长受到抑制。(2)过程③是果醋发酵,所用的微生物是醋酸菌,醋酸菌在氧气、糖源充足条件下可直接将蓝莓汁发酵为蓝莓醋;在酸性条件下,重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。在缺少糖源的情况下,醋酸菌可以把酒精转化为醋酸,即酒精可为醋酸菌提供碳源和能量。醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃,过程⑤为果醋的制作,故应将温度控制在30～35 ℃。(3)在蓝莓果酒的制作过程中,如果果酒接触到空气,醋酸菌就会增殖,进而在果酒表面形成一层菌膜,导致果酒变酸。有氧条件能够抑制酵母菌的无氧发酵,而醋酸菌是好氧细菌,在炎热的夏天,较高温度下更有利于其生长繁殖。
答案:(1)防止杂菌污染　在缺氧、呈酸性的发酵液中,绝大多数其他微生物无法适应这一环境,生长受到抑制　(2)氧气、糖源　重铬酸钾　碳源(和能量)　30～35　(3)醋酸菌　醋酸菌是好氧细菌,在较高温度下更有利于其生长繁殖,有氧条件抑制酵母菌的无氧发酵
2.(新情境挑战题)石棉黄果柑是当地特色水果,有多年的种植历史,果实色泽鲜艳。新鲜柑橘皮中含有2%～3%的精油,是食品香精、化妆品香精和香水配料的优质原料。柑橘皮精油中含有多种低分子的抗菌物质和抗氧化成分,作为果蔬类天然保鲜剂,能有效地抑菌防腐。
(1)植物芳香油的提取方法有压榨、蒸馏和　　　。柑橘皮精油的制备通常用压榨法而不用水中蒸馏的原因是　 　。
(2)研究表明,柑橘皮精油具有抗菌消炎、抗氧化作用。某实验小组为测定柑橘皮精油的抑菌情况做了如下实验:
①培养基的配制。配制　　　　培养基和马铃薯琼脂培养基待用。本实验选用固体培养基的原因是　 　。
②制备菌体浓度为106～107个/mL的菌悬液,备用。
③将各种待测菌悬液各取0.1 mL均匀涂布于相应培养基的表面,制成含菌平板。将平板用彩笔平均划分为4个区域,用灭菌后直径为5.5 mm的圆形滤纸片蘸取体积分数为100%柑橘皮精油分别轻轻贴于其中两个区域,另外两个区域作为对照,对照组的处理方法是　　　　　　。
④接种细菌的平板置于培养箱中37 ℃下培养24小时,接种霉菌的平板置于培养箱28 ℃下培养48小时。每种菌涂布3个平板,测定抑菌圈直径,求平均值。结果如表:
柑橘皮精油对供试菌的抑菌圈直径(单位:mm)
组别 供试菌种
大肠杆菌 白色葡萄球菌 青霉菌
对照组 0 0 0
柑橘皮精油组 34.2 29.5 14.1
注:表中数据为抑菌圈直径平均值。
⑤表格中0代表　　　　。由表得出的结论是　　　　。
【解析】(1)常用蒸馏、压榨和萃取法提取植物芳香油。水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题,故柑橘皮精油的制备常用压榨法而不用水中蒸馏。(2)①要测定柑橘皮精油的抑菌情况,首先需要制备牛肉膏蛋白胨培养基和马铃薯琼脂培养基待用;只有固体培养基上才能形成抑菌圈,故选用固体培养基。③对照组用灭菌后直径为5.5 mm的圆形滤纸片(或蘸取等量无菌水)分别轻轻贴于另外两个区域,排除无关变量的影响。⑤表格中0表示无抑菌圈形成。根据表格数据可知,各种菌落均有抑菌圈形成,且大肠杆菌的抑菌圈最大,说明柑橘皮精油对大肠杆菌、白色葡萄球菌、青霉菌均有抑制作用,且对大肠杆菌的抑制作用最显著,对青霉菌的抑制作用最弱。
答案:(1)萃取　水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解　(2)①牛肉膏蛋白胨　只有在固体培养基上才能形成抑菌圈　③用灭菌后直径为5.5 mm的圆形滤纸片(或蘸取等量无菌水)分别轻轻贴于另两个区域　⑤无抑菌圈形成　柑橘皮精油对大肠杆菌、白色葡萄球菌、青霉菌均有抑制作用,且对大肠杆菌的抑制作用最显著,对青霉菌的抑制作用最弱
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