新人教一轮复习-10年真题分类训练：专题25 微生物的应用与传统发酵技术（Word版含解析）
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| 名称 | 新人教一轮复习-10年真题分类训练：专题25 微生物的应用与传统发酵技术（Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 527.1KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-05-30 22:47:44 | ||
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新人教一轮复习—10年真题分类训练
专题28 微生物的应用与传统发酵技术
考点一 传统发酵技术与发酵工程
1.(2021浙江1月选考,10,2分)用白萝卜制作泡菜的过程中,采用适当方法可缩短腌制时间。下列方法中错误的是( )
A.将白萝卜切成小块
B.向容器中通入无菌空气
C.添加已经腌制过的泡菜汁
D.用沸水短时处理白萝卜块
答案 B 用白萝卜制作泡菜的过程中,将白萝卜切成小块、用沸水短时处理白萝卜块、添加已经腌制过的泡菜汁,都有利于缩短腌制时间。该过程中需要将坛口用水封好,以便形成无氧环境,因此不能向容器中通入无菌空气,B错误。
2.(2021辽宁,8,2分)利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为:先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌,发酵6天后,再接入活化的醋酸杆菌,发酵5天。下列有关叙述错误的是( )
A.乙醇既是醋酸发酵的底物,又可以抑制杂菌繁殖
B.酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C.酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D.接入醋酸杆菌后,应适当升高发酵温度
答案 B 当缺少糖源时,醋酸杆菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,酒精具有抑制杂菌繁殖的作用,A正确;酵母菌是真核生物,可以进行有丝分裂,但醋酸杆菌是原核生物,以二分裂的方式进行增殖,B错误;酵母菌是兼性厌氧微生物,醋酸杆菌是一种好氧细菌,所以酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同,C正确;酒精发酵时一般将温度控制在18~30 ℃,大多数醋酸杆菌最适生长温度为30~35 ℃,所以接入醋酸杆菌后,应适当升高发酵温度,D正确。
3.(2021湖北,3,2分)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是( )
A.泡菜制作过程中,酵母菌将葡萄糖分解成乳酸
B.馒头制作过程中,酵母菌进行呼吸作用产生CO2
C.米酒制作过程中,将容器密封可以促进酵母菌生长
D.酸奶制作过程中,后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
答案 B 泡菜制作的原理是乳酸菌无氧呼吸分解葡萄糖并产生乳酸,A错误;馒头制作过程中,酵母菌呼吸作用产生CO2,B正确;密封容器中酵母菌无氧呼吸产能较少,不利于其生长繁殖,但其进行无氧呼吸可产生酒精,C错误;低温可抑制酶的活性,酸奶制作过程中的低温处理,不利于乳酸杆菌繁殖,D错误。
4.(2021山东,12,2分)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是( )
A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌
C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
答案 D 无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精和二氧化碳及少量能量,繁殖能力弱,能存活但不能大量繁殖,A正确。自然发酵制作葡萄酒时,起主要作用的是葡萄表面存留的野生型酵母菌,B正确。葡萄皮中含有丰富的色素,发酵过程中,这些色素释放出来使葡萄酒显示相应的颜色,C正确。酿酒过程中,酵母菌进行呼吸作用的底物是葡萄糖,发酵液中的糖由于不断消耗而不断减少,D错误。
5.(2020山东,12,2分)我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是( )
A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
答案 C 长期干燥的酒曲中微生物处于休眠状态,可长时间保存,使用前使其活化,可加快微生物的代谢,A正确;“鱼眼汤”说明酒曲中的微生物进行细胞呼吸产生了二氧化碳,B正确;“净淘米”是为了去除杂质,而“蒸熟”是为了消除杂菌对酿酒过程的影响,C错误;如果将酒曲放入刚刚蒸好的米中则过高的温度会导致酒曲中的微生物死亡,而“舒令极冷”则可防止此问题的发生,D正确。
阅读下列材料,回答6、7题。
甜瓣子是豆瓣酱的重要成分,风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响,也受发酵过程中不同微生物的多种代谢产物影响。其生产工艺如图所示。
蚕豆瓣豆瓣曲酱醅甜瓣子
某研究团队对加盐水后的发酵阶段的传统工艺(盐度15%,温度37 ℃,发酵30天)进行了改良,改良后甜瓣子风味得以提升。新工艺参数如下表所示。
时期 时段(天) 盐度(%) 温度(℃)
前期 0~12 6 12
中期 12~16 6 37
后期 16~30 15 37
两种工艺的结果比较见图。
6.(2020江苏单科,18,2分)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告,他的做法错误的是( )
A.选择新鲜的葡萄略加冲洗,除去枝梗后榨汁
B.将玻璃瓶用酒精消毒后,装满葡萄汁
C.酒精发酵期间,根据发酵进程适时拧松瓶盖放气
D.酒精发酵后去除瓶盖,盖一层纱布,再进行醋酸发酵
答案 B 新鲜葡萄应先清洗后去枝梗,A正确;将玻璃瓶用酒精消毒后,将葡萄汁装入玻璃瓶,要留大约1/3的空间,B错误;酒精发酵期间有CO2产生,需根据发酵进程适时拧松瓶盖放气,C正确;用于果醋发酵的醋酸菌为好氧细菌,需在氧气充足的环境中进行醋酸发酵,D正确。
7.(2019江苏单科,9,2分)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
答案 B 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的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。
易错警示 在传统的葡萄酒制作中起主要作用的是附着在葡萄果皮上的野生型酵母菌。
8.(2018江苏单科,16,2分)某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究,下列叙述错误的是( )
A.夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理
B.乙醇为挥发性物质,故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
答案 B 生产果酒是利用酵母菌的无氧呼吸产生酒精的过程,酒精发酵时一般将温度控制在18~25 ℃,夏季温度高,且发酵过程有热量产生,故夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理,A项正确;在发酵产酒精过程中需保持无氧状态,B项错误;酵母菌的呼吸过程会产生CO2,故正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压,C项正确;可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度决定何时终止发酵,D项正确。
9.(2017江苏单科,10,2分)下列关于“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.控制发酵温度的主要目的是腐乳调味
B.腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用
C.毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉
D.成品腐乳表面的粘性物质主要由细菌产生
答案 B 本题考查腐乳制作的相关知识。控制发酵温度的主要目的是使毛霉等微生物正常生长增殖,A错误;腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐和调味作用,B正确;毛霉等微生物可分泌蛋白酶和脂肪酶,催化豆腐中的蛋白质水解为小分子肽和氨基酸,催化脂肪水解为脂肪酸和甘油,C错误;成品腐乳表面的粘性物质主要由毛霉产生,D错误。
10.(2018江苏单科,16,2分)某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究,下列叙述错误的是( )
A.夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理
B.乙醇为挥发性物质,故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
答案 B 通过对发酵条件、设备配置等内容的分析,体现了实验探究中方案实施、结果分析等要素。生产果酒是利用酵母菌的无氧呼吸产生酒精的过程,酒精发酵时一般将温度控制在18~25 ℃,夏季温度高,且发酵过程有热量产生,故夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理,A项正确;在发酵产酒精过程中需保持无氧状态,B项错误;酵母菌的呼吸过程会产生CO2,故正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压,C项正确;可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度决定何时终止发酵,D项正确。
11.(2017江苏单科,10,2分)下列关于“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.控制发酵温度的主要目的是腐乳调味
B.腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用
C.毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉
D.成品腐乳表面的粘性物质主要由细菌产生
答案 B 本题考查腐乳制作的相关知识。控制发酵温度的主要目的是使毛霉等微生物正常生长增殖,A错误;腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐和调味作用,B正确;毛霉等微生物可分泌蛋白酶和脂肪酶,催化豆腐中的蛋白质水解为小分子肽和氨基酸,催化脂肪水解为脂肪酸和甘油,C错误;成品腐乳表面的粘性物质主要由毛霉产生,D错误。
12.(2017江苏单科,25,3分)
如图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( )
A.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
答案 ABC 本题主要考查果酒和果醋制作的相关知识。果酒和果醋发酵所利用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌,其中酵母菌属于兼性厌氧菌,而醋酸菌为需氧菌,因此改变通入气体种类,可研究呼吸作用类型对发酵的影响,A正确;果酒发酵中期通入氮气后,酵母菌可从有氧呼吸转变为无氧呼吸,B正确;醋酸菌的最适生长温度为30~35 ℃,温度过低会抑制酶活性,从而抑制果醋的发酵周期,C正确;图中的气体入口与气体出口不可以交换使用,因为与气体入口相连的导管需要插入发酵瓶的底部,D错误。
易错提醒 ①果酒与果醋的制作利用的是微生物发酵,微生物需要一定的温度才能正常生长。②气体入口可为培养液中微生物提供气体环境,故应将与气体入口相连的导管插入发酵瓶底部。
13.(2016江苏单科,7,2分)下列关于中学“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.加盐主要是为了调节水分,利于毛霉生长
B.加料酒主要是为了灭菌,避免腐败变质
C.发酵过程中起主要作用的是乳酸杆菌
D.实验室制作的腐乳不宜直接食用
答案 D 加盐主要是为了调节水分,同时也能抑制微生物的生长,A错误;加料酒可以抑制微生物的生长,同时能使腐乳具有独特的香味,并非灭菌,B错误;发酵过程中起主要作用的是毛霉,C错误;实验室制作的腐乳,未经严格检测,不宜直接食用,D正确。
名师点睛 解答本题的关键在于理解腐乳制作的过程:前期发酵和后期发酵。理解后期发酵过程中加盐、加料酒、加香辛料的作用。
14.(2013江苏单科,14,2分)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。下列相关叙述正确的是( )
A.酵母菌是嗜温菌,所以果酒发酵所需的最适温度较高
B.先供氧进行果醋发酵,然后隔绝空气进行果酒发酵
C.与人工接种的发酵相比,自然发酵获得的产品品质更好
D.适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖
答案 D 本题考查果酒和果醋的制作的相关知识。果酒发酵一般将温度控制在18~25 ℃,而果醋发酵的适宜温度为30~35 ℃,因此果醋发酵所需的最适温度较高;应该先隔绝空气进行果酒发酵,然后植入醋酸杆菌,通入空气,进行果醋发酵,因为醋酸杆菌可以将酒精转变为醋酸;与人工接种的发酵相比,自然发酵过程中菌种量比较少,且菌种本身品质不好,因此,自然发酵获得的产品品质较差;适当加大接种量,能提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。
解题思路 ①确定菌种,并比较两菌种的代谢类型及温度范围;②联系已学的相关知识,确定培养的先后顺序;③接种量大,有利于菌种快速达到一定数量,且可抑制其他杂菌的生长。
15.(2011江苏单科,3,2分)下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述,正确的是( )
A.腐乳制作所需要的适宜温度最高
B.果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵
C.使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
D.使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA
答案 D 果酒制作用的是酵母菌,酵母菌发酵时,最适温度在18~25℃;制果醋时用到的醋酸菌是一种好氧菌,最适生长温度为30~35℃;制腐乳时主要用的菌种是毛霉,其最适温度在15~18℃;酵母菌、醋酸菌和毛霉都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA,故D正确。
37.(2021全国乙,37,15分)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图。
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)。
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 乙醇和CO2 食盐
解析 (1)微生物培养基成分一般包括碳源、氮源、无机盐、水、生长因子等。含有氮元素且能被微生物利用的物质称为氮源,大豆中的蛋白质可为米曲霉的生长提供氮源,含有碳元素且能被微生物所利用的物质称为碳源,小麦中的淀粉属于多糖,含有C、H、O,可为米曲霉的生长提供碳源。(2)蛋白酶可将大分子的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。米曲霉发酵过程需提供营养物质,需要通入空气并搅拌,故米曲霉的代谢类型为异养好氧型。(3)乳酸菌属于细菌,为原核生物。酵母菌为异养兼性厌氧型生物,在无氧条件下分解葡萄糖可生成乙醇和CO2。发酵过程中加入的食盐可以抑制杂菌的生长。
17.(2018课标全国Ⅲ,37,15分)回答下列与酵母菌有关的问题:
(1)分离培养酵母菌通常使用 (填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基,该培养基应采用 灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上,培养一段时间后可观察到菌落,菌落的含义是 。
(2)酵母菌液体培养时,若通入氧气,可促进 (填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”);若进行厌氧培养,可促进 (填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。
(3)制作面包时,为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌,酵母菌引起面包松软的原因是 。
答案 (1)麦芽汁琼脂 高压蒸汽 由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体 (2)菌体快速增殖 乙醇产生 (3)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2,CO2使面包松软
解析 本题通过问题并列的命题方式考查酵母菌的培养与应用,属于对科学探究素养的考查。(1)常用含葡萄糖较多的麦芽汁琼脂培养基分离培养酵母菌。培养基常采用高压蒸汽灭菌法灭菌。菌落是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)有氧气存在时,酵母菌有氧呼吸产生的大量能量可用于快速增殖;无氧气存在时,酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇和CO2。(3)酵母菌进行细胞呼吸可产生CO2,故用酵母菌制作的面包会变得松软。
易错警示 不同培养基的用途
牛肉膏蛋白胨培养基常用于培养细菌,MS培养基常用于植物组织培养,麦芽汁琼脂培养基常用于培养酵母菌。
18.(2017课标全国Ⅱ,37,15分)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 。
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
解析 本题考查传统发酵技术的相关知识。(1)根据题中“甲、乙两菌种”和“32 h内定期取样观测发酵效果”可确定该实验的自变量是菌种类型和发酵时间。(2)发酵容器底层缺氧,上层氧气相对充足,上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌属于好氧菌。(3)由于32 h内发酵效果随发酵时间呈直线上升,所以若要确定最佳发酵时间,应该继续延长发酵时间,观测发酵效果,最好发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。(4)发酵过程中微生物会产生多种蛋白酶和脂肪酶,蛋白酶可使蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可使脂肪分解为甘油和脂肪酸。
知识归纳 关于传统发酵技术的3个误区
(1)误认为微生物培养基中都需有机碳源、氮源,自养型微生物的培养不需加有机碳源、固氮菌的培养不需加氮源。
(2)误认为泡菜制作过程中乳酸和亚硝酸盐的含量都是先增加后减少,在泡菜制作过程中乳酸含量先增加后保持稳定。
(3)误认为果酒、果醋制作过程中都需要无氧条件,果醋制作过程中利用的是醋酸菌的有氧呼吸,因此需要有氧条件。
19.(2016课标全国Ⅱ,39,15分)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。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。
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
解析 (1)图中过程①和②表示酵母菌厌氧呼吸的第一、二阶段,发生场所是细胞质基质;乙醇可在酸性条件下与重铬酸钾试剂发生颜色反应;过程③表示有氧呼吸的第二、三阶段,发生在线粒体中;与无氧呼吸相比,有氧呼吸过程释放的能量多,所以在有氧条件下酵母菌的繁殖速度较快。(2)醋酸杆菌是好氧菌,所以乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。(3)酵母菌和醋酸杆菌的最适生长温度分别是18 ℃~25 ℃和30 ℃~35 ℃。(4)醋酸杆菌属于细菌,是原核生物,原核细胞中不含有线粒体。
20.(2016天津理综,10,12分)天津独流老醋历史悠久、独具风味,其生产工艺流程如图。
淀粉类
原料成熟
酒醅成熟
醋醅
(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为酶 。
(2)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高 的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。
(3)在醋酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30天。工艺如下。
①发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是 ,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是 。
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中 层的醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的 ,淘汰了部分乳酸菌种类。
答案 (12分)(1)在最适温度条件下催化能力最强
(2)酵母菌 (3)①先快速增长后趋于稳定 氧气、营养物质、pH ②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动或下) ③种间竞争(或竞争)
解析 (1)因酶在最适温度下的催化能力最强,故发酵过程中需控制好反应温度。(2)酵母菌是兼性厌氧型微生物,在有氧条件下分解有机物释放的能量多,繁殖快。(3)曲线图显示,与翻动前相比,B层在翻动后醋酸杆菌密度先快速增加而后趋于稳定,对比翻动前后B层醋酸杆菌所处环境条件知,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素有氧气浓度、pH及营养物质含量等。乳酸菌是厌氧型微生物,处于发酵缸下层的醋醅有利于乳酸菌发酵产生乳酸。随着发酵时间的推移,环境中营养物质减少,代谢废物增多,微生物生存条件恶劣,不同种乳酸菌间的竞争加剧,部分菌种因不适应环境而被淘汰。
21.(2015广东理综,29,16分)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。
(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。
答案 (16分)(1)创造无氧环境(1分) 丙酮酸、[H]、ATP(3分)
(2)亚硝酸盐含量已接近最低水平(1分) 乳酸积累(2分)
(3)结果记录表(6分)
亚硝酸盐含量(单位:mg/kg)
食盐浓 度(%) 乳酸菌 发酵时间(d)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
4 普通
优选
7 普通
优选
10 普通
优选
注:其他合理答案酌情给分。
推测实验结论:
①用“优选”乳酸菌制作泡菜,亚硝酸盐含量更低(1分)
②最适条件是亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间(2分)
解析 (1)由于乳酸菌是厌氧细菌,制作泡菜时,泡菜坛一般用水密封,目的是隔绝空气,创造无氧环境。乳酸菌发酵第一阶段的产物是丙酮酸、[H]和ATP。(2)析图可知,8天后的泡菜中亚硝酸盐含量低,更适于食用。制作泡菜过程中,由于乳酸的积累,pH呈下降趋势。(3)该实验的目的是比较“优选”乳酸菌和普通乳酸菌在制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低,并确定最适条件,故表格的设计要体现不同时间不同食盐浓度下两种乳酸菌的亚硝酸盐含量的差异。实验结论应是优选乳酸菌制作的泡菜中亚硝酸盐含量更低,并确定亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间。
方法技巧 设计实验结果记录表时注意将自变量、实验对象和发酵时间三个维度设计在一个表格中。
22.回答下列有关泡菜制作及酿酒的问题:
(1)制作泡菜时,所用盐水需煮沸,其目的是 。为了缩短制作时间,有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液,加入陈泡菜液的目的是 。从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内,泡菜液逐渐变酸,这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 ,原因是 。
(2)酿制葡萄酒开始时一般要先通气,其目的是
。
若检测酵母菌的代谢产物中是否含有酒精,可以使用酸性的 溶液进行检测。
(3)若将上述培养液中的酵母菌接种到固体培养基表面,常用的方法有 。
答案 (1)杀灭杂菌 增加乳酸菌数量 乳酸菌数量增多,杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更耐酸
(2)让酵母菌在有氧条件下大量繁殖 重铬酸钾
(3)平板划线法或稀释涂布平板法
解析 本题主要考查科学探究中的方案实施要素。(1)制作泡菜时,所用盐水需煮沸,其目的是通过煮沸杀灭盐水中的杂菌,陈泡菜液中含有大量乳酸菌,因此加入陈泡菜液的目的是增加乳酸菌的数量。在制作泡菜的过程中,泡菜液逐渐变酸,乳酸菌耐酸,而其他杂菌不耐酸,因此随着发酵的进行,乳酸菌的数量增多,杂菌的数量减少。(2)酿造葡萄酒所用的菌种是酵母菌,酿制葡萄酒开始时一般要先通气,其目的是让酵母菌在有氧条件下大量繁殖。发酵产生的酒精可以用酸性重铬酸钾溶液检测,其原理是酒精和酸性重铬酸钾溶液反应显灰绿色。(3)将酵母菌接种到固体培养基的常用方法是平板划线法或稀释涂布平板法。
23.(2012海南单科,30,15分)回答下列关于腐乳制作的问题:
(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程,其中起主要作用的微生物是 ,其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为 和 ;其产生的 能将豆腐中的脂肪水解为 和 。
(2)发酵完成后需加盐腌制,加盐还可以抑制 生长。
(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配制而成的卤汤。卤汤除具有一定的防腐作用外,还能使腐乳具有独特的 。
答案 (1)毛霉 肽 氨基酸 脂肪酶 甘油 脂肪酸(每空2分,共12分)
(2)微生物(2分)
(3)风味(1分,其他合理答案也给分)
解析 本题考查腐乳制作过程的相关知识。(1)腐乳制作时是以豆腐为原料,在毛霉以及多种微生物参与下发酵而制成的食品,富含易被人体吸收的多种营养物质,如多肽、氨基酸等。腐乳制作过程中,豆腐中的蛋白质在蛋白酶的作用下被水解为多肽,进而在肽酶的作用下被水解为各种氨基酸;脂肪在脂肪酶的作用下被分解为甘油和脂肪酸。(2)在发酵完成后的腌制过程中,盐能抑制微生物的生长,防止豆腐块腐败变质。(3)卤汤除能防腐外,还可使腐乳具有独特的风味。
考点二 微生物的培养技术及应用
1.(2021浙江6月选考,17,2分)下列关于原生质体和细胞计数的叙述,错误的是( )
A.测定植物原生质体的密度时,可用血细胞计数板
B.红墨水不能进入活细胞,可用于检测细胞的存活状态并计数
C.涂布分离法和划线分离法均能得到单菌落,都可用于细菌计数
D.酵母菌在液体培养基中培养一段时间后,可用比浊计测定其密度
答案 C 测定植物原生质体的密度时,可用血细胞计数板,A正确;红墨水不能进入活细胞,其可用于检测细胞的存活状态并计数,若细胞被红墨水染色,则说明细胞死亡,B正确;划线分离法只能用于细菌分离,不能用于细菌计数,C错误;酵母菌在液体培养基中培养一段时间后,可用比浊计测定其密度,D正确。
2.(2021天津,1,4分)下列操作能达到灭菌目的的是( )
A.用免洗酒精凝胶擦手
B.制作泡菜前用开水烫洗容器
C.在火焰上灼烧接种环
D.防疫期间用石炭酸喷洒教室
答案 C 用免洗酒精凝胶擦手只能起到消毒的作用,无法达到灭菌的目的,A错误;开水烫洗容器只能起到消毒的作用,B错误;在火焰上灼烧接种环可以达到灭菌的目的,C正确;用石炭酸喷洒教室只能起到消毒的作用,D错误。
3.(2021北京,12,2分)人体皮肤表面存在着多种微生物,某同学拟从中分离出葡萄球菌。下述操作不正确的是( )
A.对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌
B.使用无菌棉拭子从皮肤表面取样
C.用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布
D.观察菌落的形态和颜色等进行初步判断
答案 C 对培养基一般进行高压蒸汽灭菌,A正确;从皮肤表面取样时可用无菌棉拭子擦拭皮肤,B正确;将取样后的棉拭子浸入无菌水中制备菌液(必要时需富集培养),取0.1 mL菌液滴加到培养基表面,再用灼烧灭菌过的且冷却的涂布器涂布,C错误;不同的微生物一般有不同的菌落特征,可通过观察菌落的形态和颜色等进行初步判断,D正确。
4.(2021山东,14,2分)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色,乙菌菌落周围不变色。下列说法错误的是( )
A.甲菌属于解脂菌
B.实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源
C.可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比
D.该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力
答案 B 甲菌菌落周围呈现深蓝色说明甲菌能分泌脂肪酶分解脂肪产生脂肪酸,故甲菌属于解脂菌,A正确;乙菌菌落周围不变色,说明乙菌不能分泌脂肪酶分解脂肪,但其能在此培养基中存活并形成菌落,表明实验中所用培养基中脂肪不是唯一碳源,B错误;若两种菌的接种区域之间距离足够大,不容易相互干扰,则可以将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比,C正确;由于解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸,而脂肪酸能使醇溶青琼脂平板变为深蓝色,因此可根据平板中菌落周围深蓝色的面积大小来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力,D正确。
5.(2021山东,20,3分)含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭,硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力,用穿刺接种的方法分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养,如图所示。若两种菌繁殖速度相等,下列说法错误的是( )
A.乙菌的运动能力比甲菌强
B.为不影响菌的运动需选用液体培养基
C.该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量
D.穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染
答案 B 硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀,甲、乙菌的穿刺路径相同,但乙菌在试管中形成的黑色范围大,这说明乙菌的运动能力比甲菌强,A正确;穿刺培养是将接种针深插至半固体培养基中进行接种以培养微生物的一种方法,常用于厌氧或兼性厌氧微生物的培养,B错误;在琼脂层中进行穿刺培养,可根据细菌自穿刺部位的扩散状况来了解细菌的运动性能,但不能比较两种菌产生硫化氢的量,C正确;穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌污染,D正确。
6.(2020天津,9,4分)下列关于本研究的实验方法与原理的描述,错误的是( )
A.发酵开始阶段的微生物主要来源于制曲过程的积累
B.蚕豆瓣可提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源
C.温度与盐度都影响微生物的生长繁殖
D.定期取样,使用平板划线法统计活细菌总数
答案 D 制曲是发酵的重要工序,实质是创造曲霉等相应微生物生长的适宜条件,保证相应微生物得以充分生长繁殖,用于发酵开始阶段,A正确;蚕豆瓣中含有糖类、蛋白质等营养物质,可为微生物的生长繁殖提供碳源、氮源,B正确;微生物生长繁殖需要适宜的温度和盐度,温度过高和过低都会影响微生物的生长繁殖,盐度过高会抑制微生物的生长繁殖,C正确;统计活细菌总数常用的方法是稀释涂布平板法,D错误。
7.(2020天津,10,4分)下列对实验结果的分析,错误的是( )
A.新工艺中期活霉菌总数下降由温度升高导致
B.新工艺后期活细菌总数下降由温度、盐度均升高导致
C.新工艺中期氨基酸产生速率较前期末加快,是因为温度升高提高了蛋白酶活性
D.新工艺中甜瓣子风味提升,与前、中期活微生物总数高和氨基酸终产量高均有关
答案 B 据图可知,新工艺中期活霉菌总数下降,相对新工艺前期比较,盐度不变,温度升高到37 ℃,可推知活霉菌总数下降是由温度升高导致的,A正确;对比新工艺前期和中期,盐度不变,温度升高,对活细菌总数影响不大,对比新工艺中期和后期,温度不变,盐度升高,活细菌总数下降,说明活细菌总数下降是由盐度升高导致的,B错误;对比新工艺前期末和中期,盐度不变,温度升高,会影响酶的活性,可推知新工艺中期温度升高提高了蛋白酶的活性,使分解蚕豆蛋白产生氨基酸的速率加快,C正确;据题意可知,甜瓣子风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响,也受发酵过程中不同微生物的多种代谢产物影响,据图可知新工艺中甜瓣子风味提升,与前、中期活微生物总数和氨基酸终产量高均有关,D正确。
8.(2020浙江7月选考,19,2分)下列关于微生物培养及利用的叙述,错误的是( )
A.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
B.配制培养基时应根据微生物的种类调整培养基的pH
C.酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵得到糯米酒
D.适宜浓度的酒精可使醋化醋杆菌活化
答案 A 尿素固体培养基属于选择培养基,尿素是唯一氮源,不能利用尿素的微生物因缺乏可利用的氮源而不能在此培养基上生存,故尿素固体培养基的作用并不是迅速杀死这些微生物,A错误;微生物的种类不同,需要的培养条件(如温度和pH)可能不同,B正确;酵母菌没有分解糯米淀粉的酶,故酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵得到糯米酒,C正确;醋化醋杆菌可以利用酒精产生醋酸,故适宜浓度的酒精能活化该菌,D正确。
9.(2021浙江6月选考,29,15分)回答与甘蔗醋制作有关的问题:
(1)为了获得酿造甘蔗醋的高产菌株,以自然发酵的甘蔗渣为材料进行筛选。首先配制醋酸菌选择培养基:将适量的葡萄糖、KH2PO4、MgSO4溶解并定容,调节pH,再高压蒸汽灭菌,经 后加入3%体积的无水乙醇。然后将10 g自然发酵的甘蔗渣加入选择培养基,振荡培养24 h。用 将少量上述培养液涂布到含CaCO3的分离培养基上,在30 ℃培养48 h。再挑取分离培养基上具有 的单菌落若干,分别接种到与分离培养基成分相同的 培养基上培养24 h后,置于4 ℃冰箱中保存。
(2)优良产酸菌种筛选。将冰箱保存的菌种分别接入选择培养基,培养一段时间后,取合适接种量的菌液在30 ℃、150 r/min条件下振荡培养。持续培养至培养液中醋酸浓度不再上升,或者培养液中 含量达到最低时,发酵结束。筛选得到的优良菌种除了产酸量高外,还应有 (答出2点即可)等特点。
(3)制醋过程中,可将甘蔗渣制作成固定化介质,经 后用于发酵。其固定化方法为 。
答案 (1)冷却 玻璃刮刀 较大透明圈 斜面 (2)乙醇 耐酒精度高、耐酸高 (3)灭菌 吸附法
解析 (1)用来酿制甘蔗醋的微生物能够利用乙醇来产醋酸,可在培养基中加入无水乙醇,用来筛选该微生物。培养基经高压蒸汽灭菌后温度较高,经冷却后再加入无水乙醇,可防止乙醇挥发。涂布的工具是玻璃刮刀。能够利用乙醇产醋酸的细菌在含有碳酸钙(CaCO3)的培养基中能够导致菌落周围出现透明圈,透明圈越大,其产醋酸能力越强,因此选取透明圈较大的菌落进行菌种保存。在4 ℃冰箱中,菌种保存时选用的培养基是斜面培养基。(2)筛选得到的细菌能够将培养基中的乙醇转化为醋酸,因此发酵结束的标志是乙醇含量达到最低或醋酸浓度不再上升。筛选得到的产酸菌进行醋酸发酵时,以乙醇为发酵底物,以醋酸为发酵产物,发酵初期乙醇浓度高,发酵后期醋酸浓度高,因此筛选得到的优良菌种耐酒精度和耐酸的能力都应很强。(3)为了避免杂菌污染,影响产酸量,固定化介质用于发酵前需先灭菌。制醋过程中所用的固定化方法是吸附法,即将产酸菌吸附在介质上。
10.(2021广东,21,12分)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H,以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液,含较多蔗糖)为原料,在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料,期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图12。
图12
回答下列问题:
(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可在液体培养基中将蔗糖作为 ,并不断提高其浓度,经多次传代培养(指培养一段时间后,将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用 的方法进行菌落计数,评估菌株增殖状况。此外,选育优良菌株的方法还有 等。(答出两种方法即可)
(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性,研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统,其培养基盐浓度设为60 g/L,pH为10,菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是
。(答出两点即可)
(3)研究人员在工厂进行扩大培养,在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵,结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和 PHA产量均未达到预期,并产生了少量乙醇等物质,说明发酵条件中 可能是高密度培养的限制因素。
(4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA,说明其能分泌 。
答案 (1)唯一碳源 稀释涂布平板 诱变育种、基因工程育种 (2)在高盐和较高pH的发酵液中,菌株H可以生长繁殖,而大多数其他微生物因无法适应这一环境而受到抑制 (3)氧气 (4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶
解析 (1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可将蔗糖作为唯一碳源,并不断提高其浓度,经多次传代培养以获得目标菌株。在培养过程中定期取样进行菌落计数,评估菌株增殖状况,可用稀释涂布平板法。此外,还可以通过诱变育种、基因工程育种方法选育优良菌株。(2)菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强,在高盐和较高pH环境中,菌株H可以生长繁殖,但其他大多数微生物不能生长繁殖,所以题述系统不需要灭菌。(3)根据菌株H发酵系统是开放式的系统及图示信息中有空气、搅拌器,可推知发酵需要氧气,再依据发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期并有少量乙醇产生,可知氧气可能是高密度培养的限制因素。(4)菌株H可以分解餐厨垃圾,而餐厨垃圾主要含蛋白质、淀粉、油脂,由此可推知菌株H可分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。
11.(2021河北,23,15分)葡萄酒生产过程中会产生大量的酿酒残渣(皮渣)。目前这些皮渣主要用作饲料或肥料,同时研究者也采取多种措施拓展其利用价值。
回答下列问题:
(1)皮渣中含有较多的天然食用色素花色苷,可用萃取法提取。萃取前将原料干燥、粉碎的目的分别是 ,萃取效率主要取决于萃取剂的 。萃取过程需要在适宜温度下进行,温度过高会导致花色苷 。研究发现,萃取时辅以纤维素酶、果胶酶处理可提高花色苷的提取率,原因是 。
(2)为了解皮渣中微生物的数量,取10 g皮渣加入90 mL无菌水,混匀、静置后取上清液,用稀释涂布平板法将0.1 mL稀释液接种于培养基上。104倍稀释对应的三个平板中菌落数量分别为78、91和95,则每克皮渣中微生物数量为 个。
(3)皮渣堆积会积累醋酸菌,可从中筛选优良菌株。制备醋酸菌初筛平板时,需要将培养基的pH调至 性,灭菌后须在未凝固的培养基中加入无菌碳酸钙粉末、充分混匀后倒平板,加入碳酸钙的目的是 。培养筛选得到的醋酸菌时,在缺少糖源的液体培养基中可加入乙醇作为 。
(4)皮渣堆积过程中也会积累某些兼性厌氧型乳酸菌。初筛醋酸菌时,乳酸菌有可能混入其中,且两者菌落形态相似。请设计一个简单实验,区分筛选平板上的醋酸菌和乳酸菌。(简要写出实验步骤和预期结果)
答案 (1)去除水分、减小原料颗粒 性质和使用量 分解 两种酶可以水解植物细胞细胞壁,加速植物细胞破碎,使花色苷充分释放 (2)8.8×107 (3)中性或微碱 醋酸菌产生的醋酸分解碳酸钙可在培养基上形成透明圈,形成的透明圈的大小可作为筛选优良菌株的依据 碳源(合成醋酸的原料) (4)挑取单菌落,分别将其接种于盛有液体培养基的试管中,并添加石蜡油隔绝空气,在恒温培养箱中进行培养,一段时间后检测菌种是否增殖,能进行增殖的菌即为乳酸菌,不能增殖的菌为醋酸菌。
解析 (1)萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量,同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量等条件的影响。萃取前原料应充分干燥,去除水分,以降低水分对萃取效率的影响,同时对材料进行粉碎,使原料颗粒变小,便于原料与萃取剂充分接触,提高萃取效率。温度变化能显著影响花色苷的热降解速率,温度越高会导致花色苷的热降解越快,分解越多。纤维素酶和果胶酶可水解植物细胞的细胞壁,失去细胞壁的保护,原生质体易破碎,便于释放内部的花色苷,提高花色苷的提取率。(2)10 g皮渣加入90 mL无菌水后,制成100 mL溶液,取其混匀、静置后的上清液进行稀释,从104倍稀释液中各取0.1 mL涂布到三个平板中,得到的菌落数分别为78、91和95,则平均每个平板上有88个菌落,即每毫升上清液中含有的微生物数量为88÷0.1×104=8.8×106;而10 g皮渣制成了100 mL溶液,则1 g皮渣相当于10 mL溶液,则1 g皮渣含有的微生物数量为8.8×107。(3)培养细菌时需将培养基调至中性或微碱性。由于添加碳酸钙的培养基是白色不透明的,醋酸菌合成并释放的醋酸会分解培养基中的碳酸钙而形成透明圈,故可通过菌落周围透明圈的大小来筛选优良菌株。在氧气充足的条件下,若糖源不足时,醋酸菌可将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸。(4)设计实验的目的是区分兼性厌氧型的乳酸菌和好氧型的醋酸菌,二者的本质区别在于在无氧条件下是否能生存繁殖,故可在无氧环境中培养待检菌种,可以增殖的菌种为乳酸菌,否则为醋酸菌。
12.(2021湖南,21,15分)大熊猫是我国特有的珍稀野生动物,每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12~38 kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题:
(1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即 。为筛选纤维素分解菌,将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以 为唯一碳源的固体培养基上进行培养,该培养基从功能上分类属于 培养基。
(2)配制的培养基必须进行灭菌处理,目的是 。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是 。
(3)简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路
。
(4)为高效降解农业秸秆废弃物,研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌,在37 ℃条件下进行玉米秸秆降解实验,结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株 ,理由是 。
菌株 秸秆总重(g) 秸秆残重(g) 秸秆失重(%) 纤维素降解率(%)
A 2.00 1.51 24.50 16.14
B 2.00 1.53 23.50 14.92
C 2.00 1.42 29.00 23.32
答案 (1)C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶 纤维素 选择 (2)防止杂菌污染 将未接种的培养基放在适宜条件下培养,观察平板上有无菌落形成 (3)将0.1 mL稀释度足够高的大熊猫新鲜粪便样品稀释液涂布到若干个固体培养基表面,放在适宜条件下培养,统计菌落数在30~300的各平板菌落数并取平均值,可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数 (4)C 菌株C组秸秆残重最低,秸秆失重率最大,纤维素降解率最高
解析 (1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为其至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分。常使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基筛选获得纤维素分解菌。(2)为防止杂菌污染,配制的培养基需要用高压蒸汽灭菌法灭菌。常用空白对照平板检测灭菌是否合格,即将未接种的培养基放在适宜条件下培养,观察平板上有无菌落形成。(3)常用稀释涂布平板法计数活菌的数量,即将0.1 mL稀释度足够高的大熊猫新鲜粪便样品稀释液涂布到若干个固体培养基表面,放在适宜条件下培养,统计各平板菌落数并取平均值,再将其代入公式,即可估算出每克大熊猫样品中纤维素分解菌的活菌数。(4)相同质量的秸秆分别接种A、B、C三种菌株后,菌株C组秸秆残重最低,秸秆失重率最大,纤维素降解率最高,所以在37 ℃条件下,菌株C的纤维素酶活力最高。
13.(2020课标全国Ⅰ,37,15分)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 。
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)取淤泥加入无菌水中,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
解析 (1)实验时,盛有水或培养基的摇瓶常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。题图中摇瓶M内装有液体培养基甲,培养皿中的培养基乙为固体培养基,相比甲需添加凝固剂Y琼脂。依据题干信息,甲、乙培养基均为以S(一种含有C、H、N的有机物)为唯一氮源和碳源的培养基,可抑制或阻止其他微生物繁殖,仅使能够降解和利用S的菌株生长和繁殖,故属于选择培养基。(2)若使平板上长出的菌落数不超过200个,则接种液中的菌体浓度至多为200个/0.1 mL=2×103个/mL,已知摇瓶M中的细菌细胞数为2×107个/mL,则至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。(3)S作为一种营养物质,在培养基中浓度过高,可导致培养液渗透压升高,细菌细胞渗透失水,使其代谢速率下降;另一方面S作为污染物,其浓度过高可能抑制菌体生长、代谢和繁殖。(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数,需进行的实验步骤如下:称取一定质量(10 g)的淤泥溶于一定体积的(90 mL)无菌水中,制备土壤浸出液,经梯度稀释(对于细菌,一般选用104、105、106倍的稀释液)后,采用稀释涂布平板法接种于以S为唯一碳源和氮源的固体培养基(即乙培养基)中,每个稀释倍数下设置三组重复实验;在适宜条件下培养,待长出菌落且菌落数目达到稳定后,选取菌落数在30~300的平板进行计数,统计并计算平均值。(5)在甲、乙两种培养基中,S既作为碳源,又作为氮源,同时培养基中还含有水、无机盐等营养物质。
14.(2020江苏单科,31,9分)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株,科研人员开展了相关研究。请回答下列问题:
(1)常规微生物实验中,下列物品及其灭菌方法错误的是 (填编号)。
编号 ① ② ③ ④
物品 培养基 接种环 培养皿 涂布器
灭菌方法 高压蒸汽 火焰灼烧 干热 臭氧
(2)称取1.0 g某土壤样品,转入99 mL无菌水中,制备成菌悬液,经 后,获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上,其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落,则该样本中每克土壤约含酵母菌 个。
(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力,对分离所得的菌株,采用射线辐照进行 育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以 为唯一碳源的固体培养基上,培养一段时间后,按照菌落直径大小进行初筛,选择直径 的菌落,纯化后获得A、B两突变菌株。
(4)在处理含油废水的同时,可获得单细胞蛋白,实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能,进行了培养研究,结果如图。据图分析,应选择菌株 进行后续相关研究,理由是 。
答案 (1)④ (2)梯度稀释 4.6×105(或460 000) (3)诱变 脂肪(或油脂) 较大 (4)B 该菌株增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好
解析 (1)涂布器应该用酒精引燃灭菌。(2)将制备的菌悬液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌悬液分别涂布到固体培养基的表面,进行培养,在稀释度足够高的菌悬液里,聚集在一起的酵母菌将被分散成单个细胞,从而能在培养基表面形成单个菌落。根据每克样品中的菌株数=(C÷V)×M可知,该样本中每克土壤约含酵母菌数量为46÷0.1×103=4.6×105。(3)射线辐照可导致菌株发生基因突变,属于诱变育种。因要筛选产脂肪酶酵母菌株,故培养基要以脂肪(或油脂)为唯一碳源。培养基上形成的菌落直径越大,说明产脂肪酶越多,酵母菌产酶能力越强。(4)由图可知,菌株B增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好,所以应选择菌株B。
15.(2019课标全国Ⅱ,37,15分)物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。
(1)要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是 。
(2)在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌,应该选择 菌落进一步纯化,选择的依据是 。
(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即 。
(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。
①在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加 ,三处滴加量相同。
②一段时间后,测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈,说明 ;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明 。
答案 (1)W (2)乙 乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W (3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源 (4)①缓冲液 ②缓冲液不能降解W 酶E与天然酶降解W的能力相近
解析 (1)要从土壤中分离能降解W的细菌,培养基中应以W为唯一氮源。(2)乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W。(3)要判断甲、乙能否利用空气中的氮气作为氮源,应将甲、乙菌分别接种在无氮源的培养基上,观察细菌能否生长,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源,否则不能。(4)①实验设计应遵循单一变量原则,C处应滴加等量不含酶的缓冲液。②C处只滴加等量缓冲液,若C处没有出现透明圈,说明缓冲液不能降解W,若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明酶E与天然酶降解W的能力相近。
16.(2018课标全国Ⅰ,37,15分)将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂,用水定容后灭菌,得到M培养基。
回答下列问题:
(1)M培养基若用于真菌的筛选,则培养基中应加入链霉素以抑制 的生长,加入了链霉素的培养基属于 培养基。
(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质,营养物质类型除氮源外还有 (答出两点即可)。氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有 (答出两点即可)。
(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖,接种土壤滤液并培养,平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是 ,该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是
。
(4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量,在同一稀释倍数下得到以下结果:
甲同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是110、140和149,取平均值133;
乙同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是27、169和176,取平均值124。
有人认为这两位同学的结果中,乙同学的结果可信度低,其原因是
。
答案 (1)细菌 选择 (2)碳源、无机盐 蛋白质、核酸 (3)碘液 淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解,形成透明圈 (4)乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差
解析 (1)链霉素可抑制细菌生长,从功能上看,添加链霉素的培养基属于选择培养基。(2)微生物正常生长需要的营养物质有无机盐、氮源、碳源等。氮源进入细胞后,可以用于合成含氮大分子物质,如核酸、蛋白质等。(3)淀粉遇碘液显蓝色,若淀粉被水解,则产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解,形成以菌落为中心的透明圈。(4)用稀释涂布平板法统计菌落数目时,为保证统计结果的准确性,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数,取结果差别不大组别的平均值,进而得出计数结果。而乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,即乙同学的结果可信度低。
知识归纳 微生物的计数方法
(1)显微镜直接计数法:利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计数一定容积的样品中微生物的数量。缺点:因不能区分死菌与活菌而使计数结果偏大。
(2)活菌计数法:利用稀释涂布平板法接种,通过统计菌落数目计算样品中的活菌数。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,因此统计结果偏小。
17.(2018江苏单科,31,8分)酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半,可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养,这样既可减少污染又可降低生产成本。研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母,并进行大量培养。下图所示为操作流程,请回答下列问题:
(1)配制培养基时,按照培养基配方准确称量各组分,将其溶解、定容后,调节培养基的 ,及时对培养基进行分装,并进行 灭菌。
(2)取步骤②中不同梯度的稀释液加入标记好的无菌培养皿中,在步骤③中将温度约 (在25 ℃、50 ℃或80 ℃中选择)的培养基倒入培养皿混匀,冷凝后倒置培养。
(3)挑取分离平板中长出的单菌落,按步骤④所示进行划线。下列叙述合理的有 。
a.为保证无菌操作,接种针、接种环使用前都必须灭菌
b.划线时应避免划破培养基表面,以免不能形成正常菌落
c.挑取菌落时,应挑取多个菌落,分别测定酵母细胞中甲醇的含量
d.可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度,获得甲醇高耐受株
(4)步骤⑤中,为使酵母数量迅速增加,培养过程中需保证充足的营养和 供应。为监测酵母的活细胞密度,将发酵液稀释1 000 倍后,经等体积台盼蓝染液染色,用25×16型血细胞计数板计数5 个中格中的细胞数,理论上 色细胞的个数应不少于 ,才能达到每毫升3×109个活细胞的预期密度。
答案 (8分)
(1)pH 高压蒸汽(湿热) (2)50 ℃ (3)a、b、d
(4)氧气 无 30
解析 本题主要考查微生物的培养与计数的相关知识。(1)培养基在定容后、分装前需要调节pH;分装后还需要进行高压蒸汽(湿热)灭菌。(2)倒平板时温度不宜过高,以防烫伤;同时温度也不能太低,以防培养基凝固而无法形成平板,因此倒平板时温度应选择50 ℃左右。(3)平板划线时,需保证无菌操作,以防混入杂菌而影响分离结果。因此操作过程中所用的接种针、接种环在使用之前都必须灭菌;划线时不能划破培养基表面,以免影响菌落的正常形态进而影响后期观察;挑取菌落时,应挑取单个菌落;通过逐步提高培养基中甲醇的浓度,可获得利用甲醇能力强的菌株,即甲醇高耐受株。(4)⑤为扩大培养过程,欲使酵母数量迅速增加,应为酵母菌提供充足的营养和O2。台盼蓝染液能将死的酵母菌染成蓝色,而活的酵母菌不能被染色。假设5个中方格中有x个活酵母菌,由题意可知:[(x×5)÷10-4]×1 000×2=3×109,由此解得x=30。
方法技巧 酵母菌计数的常用方法——血细胞计数板
(1)以25格×16格的计数板为例,计数时除了4个角上的中方格外,还要加上中央的一个中方格,共计数5个中方格(共80个小方格)内的酵母菌。
(2)计数公式:
1 mL悬液中的酵母菌数量=(80个小方格内酵母菌数量/80)×400×104×稀释倍数。
18.(2017课标全国Ⅰ,37,15分)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)。
答案 (1)脲酶 分解尿素的细菌是异养生物,不能利用CO2来合成有机物 为细胞生命活动提供能量,为其他有机物的合成提供原料 (2)尿素 其他两组都含有NH4NO3,能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3,不能起到筛选作用 (3)为细菌生长提供无机营养,作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定
解析 本题借助分解尿素的细菌的分离实验,通过实例分析的形式考查科学探究素养中的方案实施要素。(1)尿素不能直接被植物吸收,但土壤中某些细菌可以产生脲酶并将尿素分解成氨和CO2,进而被植物吸收。土壤中能分解尿素的细菌是异养型细菌,它们不能直接利用CO2合成有机物,只能以现成的葡萄糖等有机物为碳源。构成微生物培养基的成分主要是水、无机盐、碳源和氮源,葡萄糖在微生物培养基中既可作为碳源,也可作为能源。(2)不同微生物对营养物质的需求不同,在培养基中加入特定的某种化学物质以抑制其他微生物的生长或促进所需微生物的生长,这样的培养基就可以起选择作用。为获得分解尿素的细菌,可以把尿素作为唯一氮源。(3)微生物培养基中应包括水、无机盐、碳源和氮源等,另外,不同的微生物对pH的要求不同。培养基中的KH2PO4和Na2HPO4既可为细菌生长提供无机营养,又可保持培养基的特定pH。
19.(2017江苏单科,31,7分)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。小明同学准备依据下图操作步骤,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:
(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。若如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)如图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。
(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1~5号比色管的苯酚浓度应分别为 。
管 号 1 2 3 4 5 6
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:①5 ②10 ③20)倍后,再进行比色。
答案 (7分)(1)蛋白胨、苯酚 (2)增加 稀释涂布 凝固剂 (3)③ (4)0、0.2、0.4、0.6、0.8 ③
解析 本题考查微生物分离的相关知识。(1)酚降解菌培养基中的蛋白胨和苯酚为酚降解菌生长提供碳源。(2)转接的目的之一是富集降解苯酚能力强的酚降解菌,随转接次数增多,培养基中的苯酚含量应逐渐增加。若平板中菌落过于密集,则需进一步稀释,降低菌体密度后再涂布培养,以便于菌落分离与计数。制备平板培养基时,需添加琼脂等凝固剂。(3)连续划线时,在划线的末端菌体密度最低,即在划线的末端最易获得单菌落。(4)1号比色管应为空白对照组,由6号比色管中苯酚浓度知,1~5号比色管苯酚浓度应为0 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L。废水为50 mg/L苯酚溶液,降解后残留的苯酚浓度约为50×21%=10.5(mg/L),则需对残留液进行20倍稀释后[10.5÷20=0.525(mg/L)],才可以进行比色。
20.(2016课标全国Ⅰ,39,15分)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:
①配制培养基(成分:牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O);
②制作无菌平板;
③设置空白对照组和若干实验组,进行相关操作;
④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②,该培养基中的成分X通常是 。
(2)步骤③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”)。
答案 (1)牛肉膏、蛋白胨 琼脂 (2)将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上,开盖暴露一段时间 (3)污染 不正确
解析 (1)培养基中的牛肉膏和蛋白胨可为培养基中的微生物提供氮源;制备固体培养基需加入琼脂。(2)该实验的目的是了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况,所以需在教室不同高度的位置分别用平板收集微生物即开盖暴露一段时间。(3)该实验中空白对照组不应出现菌落,若空白对照组出现了菌落,则说明此次调查中出现了污染现象,实验组的污染情况不能确定,故不能用实验组与空白对照组菌落数的差值作为实验结果,而应重新进行实验。
21.(2016课标全国Ⅲ,39,15分)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”)。
答案 (1)无菌水(2分) 泡菜滤液中菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落(3分)
(2)鉴别乳酸菌 中和产生的乳酸(或酸)(每空3分,共6分) 具有透明圈(2分)
(3)甘油(2分)
解析 (1)分离纯化乳酸菌时,由于泡菜滤液中菌的浓度高,因此需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释,其目的是将聚集在一起的乳酸菌分散成单个细胞,以便在培养基表面形成单菌落。(2)乳酸菌代谢过程中可产生乳酸,若在培养基中加入碳酸钙,则碳酸钙既可以中和乳酸,又可以在乳酸菌菌落的周围出现明显透明圈,据此可以用于乳酸菌的鉴别。(3)乳酸菌在-20 ℃长期保存时,为了避免水结冰产生冰晶损伤细胞,在菌液中常需要加入一定量的甘油。
22.(2015课标全国Ⅰ,39,15分)已知微生物A可以产生油脂,微生物B可以产生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。回答有关问题:
(1)显微观察时,微生物A菌体中的油脂通常可用 染色。微生物A产生的油脂不易挥发,可选用 (填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。
(2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落,可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样,并应选用以 为碳源的固体培养基进行培养。
(3)若要测定培养液中微生物B的菌体数,可在显微镜下用 直接计数;若要测定其活菌数量,可选用 法进行计数。
(4)为了确定微生物B产生的脂肪酶的最适温度,某同学测得相同时间内,在35 ℃、40 ℃、45 ℃温度下降解10 g油脂所需酶量依次为4 mg、1 mg、6 mg,则上述三个温度中, ℃条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度,应围绕 ℃设计后续实验。
答案 (1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ) 萃取法(每空2分,共4分)
(2)油脂(3分)
(3)血细胞计数板 稀释涂布平板(每空2分,共4分)
(4)45 40(每空2分,共4分)
解析 本题主要考查了植物油脂的染色和提取方法、选择培养基的配制、微生物的计数以及确定酶的最适温度的实验设计等。(1)脂肪可用苏丹Ⅲ染液(或苏丹Ⅳ染液)进行染色。微生物A产生的油脂不易挥发,不能用水蒸气蒸馏法提取,应用萃取法加以提取。(2)能产生脂肪酶的微生物B可存在于含有油料作物种子的腐烂物的土壤中,为了选择培养,固体培养基上应以油脂作为唯一碳源。(3)测定培养液中的微生物的菌体数,可在显微镜下用血细胞计数板直接计数;而要测定活菌数,则可利用稀释涂布平板法进行计数。(4)酶量需要最多的温度下,其酶活力最小,即酶活力最小的温度应为45 ℃。三个温度下酶活力最大的温度是40 ℃,但40 ℃不一定是该酶的最适温度,故应围绕40 ℃设计后续实验。
23.(2015江苏单科,31,8分)人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃,可用来发酵处理秸秆,提高秸秆的营养价值。为了增强发酵效果,研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株,并对其降解纤维素能力进行了研究。请回答下列问题:
(1)在样品稀释和涂布平板步骤中,下列选项不需要的是 (填序号)。
①酒精灯 ②培养皿 ③显微镜 ④无菌水
(2)在涂布平板时,滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是 。
(3)向试管内分装含琼脂的培养基时,若试管口粘附有培养基,需要用酒精棉球擦净的原因是 。
(4)刚果红可以与纤维素形成红色复合物,但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员在刚果红培养基平板上,筛到了几株有透明降解圈的菌落(见图)。图中降解圈大小与纤维素酶的 有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是 (填图中序号)。
(5)研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4,在不同温度和pH条件下进行发酵,测得发酵液中酶活性的结果见下图,推测菌株 更适合用于人工瘤胃发酵,理由是
。
答案 (1)③ (2)培养基表面的菌悬液会出现积液,导致菌体堆积,影响分离效果 (3)避免培养基污染棉塞 (4)量与活性 ① (5)J4 发酵过程会产热和产酸,J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高
解析 本题考查微生物培养与分离的相关知识。(1)样品稀释需用无菌水,在培养基中涂布接种时需在酒精灯的火焰旁进行。(2)涂布平板时,滴加到培养基表面的菌液一般为0.1 mL,量过大将导致菌体密度过大而影响分离效果。(3)分装含琼脂的培养基时,试管口粘有培养基易造成杂菌滋生,故应用酒精棉球擦净。(4)纤维素酶活性越大,菌落周围被分解的纤维素量也越大,菌落周围的透明圈也就越大。故图中降解纤维素能力最强的菌株为①。(5)发酵过程中由于呼吸作用产生较多的热量和有机酸,故应选择较高温度和酸性环境中活性较高J4酶。
24.(2014课标全国Ⅱ,39,15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。
答案 (15分)(1)检测培养基平板灭菌是否合格 3.8×107(每空2分,共4分) (2)灼烧(2分) 将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落(3分) (3)B(2分) (4)溶解氧 营养物质(每空2分,共4分)
解析 (1)取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间,可依据是否产生菌落确定培养基的灭菌效果是否理想。由样品中菌株数计算公式(C÷V)×M知:1 mL水样中菌株数为(38÷0.1)×100=3.8×104,故每升水样中的活菌数为3.8×107。(2)利用接种环接种时,接种环需灼烧灭菌。利用平板划线法分离细菌时,在第二次及以后划线时,总是从上一次划线的末端开始,可以将聚集的菌体逐步稀释以便得到单个菌落。(3)稀释涂布平板法是用涂布器将菌液均匀涂布在培养基表面,故培养后产生的菌落应随机分布在培养基表面,即B表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。(4)液体培养基通过振荡可提高溶氧量,同时使菌体与营养物质充分接触,提高营养物质的利用率,从而提高细菌的生长速度。
25.(2014课标全国Ⅰ,39,15分)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题:
(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶,该酶是由3种组分组成的复合酶,其中的葡萄糖苷酶可将 分解成 。
(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时,CR可与纤维素形成 色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时,培养基上会出现以该菌的菌落为中心的 。
(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落,某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表):
酵母膏 无机盐 淀粉 纤维 素粉 琼脂 CR溶液 水
培养基甲 + + + + - + +
培养基乙 + + + - + + +
注:“+”表示有,“-”表示无。
据表判断,培养基甲 (填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌,原因是 ;培养基乙 (填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌,原因是
。
答案 (1)纤维二糖 葡萄糖 (2)红 透明圈 (3)不能 液体培养基不能用于分离单菌落 不能 培养基中没有纤维素,不会形成CR—纤维素红色复合物,即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌
解析 (1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分:C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶,前两种酶使纤维素分解成纤维二糖,葡萄糖苷酶将纤维二糖分解成葡萄糖。(2)刚果红可与纤维素形成红色复合物,但并不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。用含有刚果红的纤维素培养基培养纤维素分解菌时,由于纤维素被分解,红色复合物无法形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。(3)培养基甲未使用琼脂,为液体培养基,不能用于分离单菌落。含有纤维素和刚果红(CR)的培养基可分离和鉴别纤维素分解菌。
26.(2014四川理综,10,11分)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 。
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 ①接种环灼烧后未冷却;②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
解析 (1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质包括水、碳源、氮源和无机盐;在培养基中加入苯磺隆作为唯一碳源,可将只能利用此碳源的菌种筛选出来。(2)植物组织培养基与微生物培养基相比,常常需要添加植物激素,包括生长素和细胞分裂素;这些植物激素事先按一定的质量浓度单独配成母液保存备用。(3)纯化菌株时,通常用接种环进行划线操作;第二区域划第一条线时,接种环灼烧后未冷却,致使所划第一条线上无菌落。若第二次划线未从第一区域末端开始,则也会导致第二划线区域第一条线上无菌落。(4)由图乙可知本实验的目的是探究能降解苯磺隆的物质是否是该菌种所产生的蛋白质。为使实验设计更合理还需再设置一个对照组,将蛋白酶溶液改为等量的蒸馏水,其余设置不变。
27.(2011课标,39,15分)有些细菌可分解原油,从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。回答问题:
(1)在筛选过程中,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。
(2)纯化菌种时,为了得到单菌落,常采用的接种方法有两种,即 和 。
(3)为了筛选出高效菌株,可比较单菌落周围分解圈的大小,分解圈大说明该菌株的降解能力 。
(4)通常情况下,在微生物培养过程中,实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、 和 。无菌技术要求实验操作应在酒精灯 附近进行,以避免周围环境中微生物的污染。
答案 (1)原油 选择
(2)平板划线法 稀释涂布平板法
(3)强
(4)干热灭菌 高压蒸汽灭菌 火焰
解析 (1)从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株,使用的培养基应是以原油为唯一碳源的选择培养基,通过控制碳源这种营养成分,来促进能高效降解原油的菌株的生长,抑制其他微生物的生长。(2)菌种纯化培养时,常采用平板划线法和稀释涂布平板法接种。(3)当固体培养基上长出单菌落后,可通过比较菌落周围分解圈的大小,来判断菌株降解原油能力的大小。一般来说,分解圈越大说明该菌株的降解能力越强,反之则越弱。(4)实验室培养微生物的过程中,常用灼烧灭菌法对接种环、接种针、试管口、瓶口等进行灭菌;用高压蒸汽灭菌法对培养基、试管等进行灭菌;用干热灭菌法对玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等进行灭菌。实验操作应在酒精灯火焰旁进行,因为酒精灯火焰旁可形成一个无菌环境,可防止微生物的污染。
新人教一轮复习—10年真题分类训练
专题28 微生物的应用与传统发酵技术
考点一 传统发酵技术与发酵工程
1.(2021浙江1月选考,10,2分)用白萝卜制作泡菜的过程中,采用适当方法可缩短腌制时间。下列方法中错误的是( )
A.将白萝卜切成小块
B.向容器中通入无菌空气
C.添加已经腌制过的泡菜汁
D.用沸水短时处理白萝卜块
答案 B 用白萝卜制作泡菜的过程中,将白萝卜切成小块、用沸水短时处理白萝卜块、添加已经腌制过的泡菜汁,都有利于缩短腌制时间。该过程中需要将坛口用水封好,以便形成无氧环境,因此不能向容器中通入无菌空气,B错误。
2.(2021辽宁,8,2分)利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为:先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌,发酵6天后,再接入活化的醋酸杆菌,发酵5天。下列有关叙述错误的是( )
A.乙醇既是醋酸发酵的底物,又可以抑制杂菌繁殖
B.酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C.酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D.接入醋酸杆菌后,应适当升高发酵温度
答案 B 当缺少糖源时,醋酸杆菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,酒精具有抑制杂菌繁殖的作用,A正确;酵母菌是真核生物,可以进行有丝分裂,但醋酸杆菌是原核生物,以二分裂的方式进行增殖,B错误;酵母菌是兼性厌氧微生物,醋酸杆菌是一种好氧细菌,所以酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同,C正确;酒精发酵时一般将温度控制在18~30 ℃,大多数醋酸杆菌最适生长温度为30~35 ℃,所以接入醋酸杆菌后,应适当升高发酵温度,D正确。
3.(2021湖北,3,2分)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是( )
A.泡菜制作过程中,酵母菌将葡萄糖分解成乳酸
B.馒头制作过程中,酵母菌进行呼吸作用产生CO2
C.米酒制作过程中,将容器密封可以促进酵母菌生长
D.酸奶制作过程中,后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
答案 B 泡菜制作的原理是乳酸菌无氧呼吸分解葡萄糖并产生乳酸,A错误;馒头制作过程中,酵母菌呼吸作用产生CO2,B正确;密封容器中酵母菌无氧呼吸产能较少,不利于其生长繁殖,但其进行无氧呼吸可产生酒精,C错误;低温可抑制酶的活性,酸奶制作过程中的低温处理,不利于乳酸杆菌繁殖,D错误。
4.(2021山东,12,2分)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是( )
A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌
C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
答案 D 无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精和二氧化碳及少量能量,繁殖能力弱,能存活但不能大量繁殖,A正确。自然发酵制作葡萄酒时,起主要作用的是葡萄表面存留的野生型酵母菌,B正确。葡萄皮中含有丰富的色素,发酵过程中,这些色素释放出来使葡萄酒显示相应的颜色,C正确。酿酒过程中,酵母菌进行呼吸作用的底物是葡萄糖,发酵液中的糖由于不断消耗而不断减少,D错误。
5.(2020山东,12,2分)我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是( )
A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
答案 C 长期干燥的酒曲中微生物处于休眠状态,可长时间保存,使用前使其活化,可加快微生物的代谢,A正确;“鱼眼汤”说明酒曲中的微生物进行细胞呼吸产生了二氧化碳,B正确;“净淘米”是为了去除杂质,而“蒸熟”是为了消除杂菌对酿酒过程的影响,C错误;如果将酒曲放入刚刚蒸好的米中则过高的温度会导致酒曲中的微生物死亡,而“舒令极冷”则可防止此问题的发生,D正确。
阅读下列材料,回答6、7题。
甜瓣子是豆瓣酱的重要成分,风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响,也受发酵过程中不同微生物的多种代谢产物影响。其生产工艺如图所示。
蚕豆瓣豆瓣曲酱醅甜瓣子
某研究团队对加盐水后的发酵阶段的传统工艺(盐度15%,温度37 ℃,发酵30天)进行了改良,改良后甜瓣子风味得以提升。新工艺参数如下表所示。
时期 时段(天) 盐度(%) 温度(℃)
前期 0~12 6 12
中期 12~16 6 37
后期 16~30 15 37
两种工艺的结果比较见图。
6.(2020江苏单科,18,2分)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告,他的做法错误的是( )
A.选择新鲜的葡萄略加冲洗,除去枝梗后榨汁
B.将玻璃瓶用酒精消毒后,装满葡萄汁
C.酒精发酵期间,根据发酵进程适时拧松瓶盖放气
D.酒精发酵后去除瓶盖,盖一层纱布,再进行醋酸发酵
答案 B 新鲜葡萄应先清洗后去枝梗,A正确;将玻璃瓶用酒精消毒后,将葡萄汁装入玻璃瓶,要留大约1/3的空间,B错误;酒精发酵期间有CO2产生,需根据发酵进程适时拧松瓶盖放气,C正确;用于果醋发酵的醋酸菌为好氧细菌,需在氧气充足的环境中进行醋酸发酵,D正确。
7.(2019江苏单科,9,2分)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
答案 B 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的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。
易错警示 在传统的葡萄酒制作中起主要作用的是附着在葡萄果皮上的野生型酵母菌。
8.(2018江苏单科,16,2分)某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究,下列叙述错误的是( )
A.夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理
B.乙醇为挥发性物质,故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
答案 B 生产果酒是利用酵母菌的无氧呼吸产生酒精的过程,酒精发酵时一般将温度控制在18~25 ℃,夏季温度高,且发酵过程有热量产生,故夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理,A项正确;在发酵产酒精过程中需保持无氧状态,B项错误;酵母菌的呼吸过程会产生CO2,故正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压,C项正确;可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度决定何时终止发酵,D项正确。
9.(2017江苏单科,10,2分)下列关于“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.控制发酵温度的主要目的是腐乳调味
B.腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用
C.毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉
D.成品腐乳表面的粘性物质主要由细菌产生
答案 B 本题考查腐乳制作的相关知识。控制发酵温度的主要目的是使毛霉等微生物正常生长增殖,A错误;腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐和调味作用,B正确;毛霉等微生物可分泌蛋白酶和脂肪酶,催化豆腐中的蛋白质水解为小分子肽和氨基酸,催化脂肪水解为脂肪酸和甘油,C错误;成品腐乳表面的粘性物质主要由毛霉产生,D错误。
10.(2018江苏单科,16,2分)某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究,下列叙述错误的是( )
A.夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理
B.乙醇为挥发性物质,故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
答案 B 通过对发酵条件、设备配置等内容的分析,体现了实验探究中方案实施、结果分析等要素。生产果酒是利用酵母菌的无氧呼吸产生酒精的过程,酒精发酵时一般将温度控制在18~25 ℃,夏季温度高,且发酵过程有热量产生,故夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理,A项正确;在发酵产酒精过程中需保持无氧状态,B项错误;酵母菌的呼吸过程会产生CO2,故正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压,C项正确;可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度决定何时终止发酵,D项正确。
11.(2017江苏单科,10,2分)下列关于“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.控制发酵温度的主要目的是腐乳调味
B.腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用
C.毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉
D.成品腐乳表面的粘性物质主要由细菌产生
答案 B 本题考查腐乳制作的相关知识。控制发酵温度的主要目的是使毛霉等微生物正常生长增殖,A错误;腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐和调味作用,B正确;毛霉等微生物可分泌蛋白酶和脂肪酶,催化豆腐中的蛋白质水解为小分子肽和氨基酸,催化脂肪水解为脂肪酸和甘油,C错误;成品腐乳表面的粘性物质主要由毛霉产生,D错误。
12.(2017江苏单科,25,3分)
如图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( )
A.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
答案 ABC 本题主要考查果酒和果醋制作的相关知识。果酒和果醋发酵所利用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌,其中酵母菌属于兼性厌氧菌,而醋酸菌为需氧菌,因此改变通入气体种类,可研究呼吸作用类型对发酵的影响,A正确;果酒发酵中期通入氮气后,酵母菌可从有氧呼吸转变为无氧呼吸,B正确;醋酸菌的最适生长温度为30~35 ℃,温度过低会抑制酶活性,从而抑制果醋的发酵周期,C正确;图中的气体入口与气体出口不可以交换使用,因为与气体入口相连的导管需要插入发酵瓶的底部,D错误。
易错提醒 ①果酒与果醋的制作利用的是微生物发酵,微生物需要一定的温度才能正常生长。②气体入口可为培养液中微生物提供气体环境,故应将与气体入口相连的导管插入发酵瓶底部。
13.(2016江苏单科,7,2分)下列关于中学“腐乳的制作”实验,叙述正确的是( )
A.加盐主要是为了调节水分,利于毛霉生长
B.加料酒主要是为了灭菌,避免腐败变质
C.发酵过程中起主要作用的是乳酸杆菌
D.实验室制作的腐乳不宜直接食用
答案 D 加盐主要是为了调节水分,同时也能抑制微生物的生长,A错误;加料酒可以抑制微生物的生长,同时能使腐乳具有独特的香味,并非灭菌,B错误;发酵过程中起主要作用的是毛霉,C错误;实验室制作的腐乳,未经严格检测,不宜直接食用,D正确。
名师点睛 解答本题的关键在于理解腐乳制作的过程:前期发酵和后期发酵。理解后期发酵过程中加盐、加料酒、加香辛料的作用。
14.(2013江苏单科,14,2分)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。下列相关叙述正确的是( )
A.酵母菌是嗜温菌,所以果酒发酵所需的最适温度较高
B.先供氧进行果醋发酵,然后隔绝空气进行果酒发酵
C.与人工接种的发酵相比,自然发酵获得的产品品质更好
D.适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖
答案 D 本题考查果酒和果醋的制作的相关知识。果酒发酵一般将温度控制在18~25 ℃,而果醋发酵的适宜温度为30~35 ℃,因此果醋发酵所需的最适温度较高;应该先隔绝空气进行果酒发酵,然后植入醋酸杆菌,通入空气,进行果醋发酵,因为醋酸杆菌可以将酒精转变为醋酸;与人工接种的发酵相比,自然发酵过程中菌种量比较少,且菌种本身品质不好,因此,自然发酵获得的产品品质较差;适当加大接种量,能提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。
解题思路 ①确定菌种,并比较两菌种的代谢类型及温度范围;②联系已学的相关知识,确定培养的先后顺序;③接种量大,有利于菌种快速达到一定数量,且可抑制其他杂菌的生长。
15.(2011江苏单科,3,2分)下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述,正确的是( )
A.腐乳制作所需要的适宜温度最高
B.果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵
C.使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
D.使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA
答案 D 果酒制作用的是酵母菌,酵母菌发酵时,最适温度在18~25℃;制果醋时用到的醋酸菌是一种好氧菌,最适生长温度为30~35℃;制腐乳时主要用的菌种是毛霉,其最适温度在15~18℃;酵母菌、醋酸菌和毛霉都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA,故D正确。
37.(2021全国乙,37,15分)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图。
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)。
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 乙醇和CO2 食盐
解析 (1)微生物培养基成分一般包括碳源、氮源、无机盐、水、生长因子等。含有氮元素且能被微生物利用的物质称为氮源,大豆中的蛋白质可为米曲霉的生长提供氮源,含有碳元素且能被微生物所利用的物质称为碳源,小麦中的淀粉属于多糖,含有C、H、O,可为米曲霉的生长提供碳源。(2)蛋白酶可将大分子的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。米曲霉发酵过程需提供营养物质,需要通入空气并搅拌,故米曲霉的代谢类型为异养好氧型。(3)乳酸菌属于细菌,为原核生物。酵母菌为异养兼性厌氧型生物,在无氧条件下分解葡萄糖可生成乙醇和CO2。发酵过程中加入的食盐可以抑制杂菌的生长。
17.(2018课标全国Ⅲ,37,15分)回答下列与酵母菌有关的问题:
(1)分离培养酵母菌通常使用 (填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基,该培养基应采用 灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上,培养一段时间后可观察到菌落,菌落的含义是 。
(2)酵母菌液体培养时,若通入氧气,可促进 (填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”);若进行厌氧培养,可促进 (填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。
(3)制作面包时,为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌,酵母菌引起面包松软的原因是 。
答案 (1)麦芽汁琼脂 高压蒸汽 由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体 (2)菌体快速增殖 乙醇产生 (3)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2,CO2使面包松软
解析 本题通过问题并列的命题方式考查酵母菌的培养与应用,属于对科学探究素养的考查。(1)常用含葡萄糖较多的麦芽汁琼脂培养基分离培养酵母菌。培养基常采用高压蒸汽灭菌法灭菌。菌落是由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)有氧气存在时,酵母菌有氧呼吸产生的大量能量可用于快速增殖;无氧气存在时,酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇和CO2。(3)酵母菌进行细胞呼吸可产生CO2,故用酵母菌制作的面包会变得松软。
易错警示 不同培养基的用途
牛肉膏蛋白胨培养基常用于培养细菌,MS培养基常用于植物组织培养,麦芽汁琼脂培养基常用于培养酵母菌。
18.(2017课标全国Ⅱ,37,15分)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 。
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
解析 本题考查传统发酵技术的相关知识。(1)根据题中“甲、乙两菌种”和“32 h内定期取样观测发酵效果”可确定该实验的自变量是菌种类型和发酵时间。(2)发酵容器底层缺氧,上层氧气相对充足,上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌属于好氧菌。(3)由于32 h内发酵效果随发酵时间呈直线上升,所以若要确定最佳发酵时间,应该继续延长发酵时间,观测发酵效果,最好发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。(4)发酵过程中微生物会产生多种蛋白酶和脂肪酶,蛋白酶可使蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可使脂肪分解为甘油和脂肪酸。
知识归纳 关于传统发酵技术的3个误区
(1)误认为微生物培养基中都需有机碳源、氮源,自养型微生物的培养不需加有机碳源、固氮菌的培养不需加氮源。
(2)误认为泡菜制作过程中乳酸和亚硝酸盐的含量都是先增加后减少,在泡菜制作过程中乳酸含量先增加后保持稳定。
(3)误认为果酒、果醋制作过程中都需要无氧条件,果醋制作过程中利用的是醋酸菌的有氧呼吸,因此需要有氧条件。
19.(2016课标全国Ⅱ,39,15分)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。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。
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
解析 (1)图中过程①和②表示酵母菌厌氧呼吸的第一、二阶段,发生场所是细胞质基质;乙醇可在酸性条件下与重铬酸钾试剂发生颜色反应;过程③表示有氧呼吸的第二、三阶段,发生在线粒体中;与无氧呼吸相比,有氧呼吸过程释放的能量多,所以在有氧条件下酵母菌的繁殖速度较快。(2)醋酸杆菌是好氧菌,所以乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。(3)酵母菌和醋酸杆菌的最适生长温度分别是18 ℃~25 ℃和30 ℃~35 ℃。(4)醋酸杆菌属于细菌,是原核生物,原核细胞中不含有线粒体。
20.(2016天津理综,10,12分)天津独流老醋历史悠久、独具风味,其生产工艺流程如图。
淀粉类
原料成熟
酒醅成熟
醋醅
(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为酶 。
(2)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高 的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。
(3)在醋酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30天。工艺如下。
①发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是 ,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是 。
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中 层的醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的 ,淘汰了部分乳酸菌种类。
答案 (12分)(1)在最适温度条件下催化能力最强
(2)酵母菌 (3)①先快速增长后趋于稳定 氧气、营养物质、pH ②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动或下) ③种间竞争(或竞争)
解析 (1)因酶在最适温度下的催化能力最强,故发酵过程中需控制好反应温度。(2)酵母菌是兼性厌氧型微生物,在有氧条件下分解有机物释放的能量多,繁殖快。(3)曲线图显示,与翻动前相比,B层在翻动后醋酸杆菌密度先快速增加而后趋于稳定,对比翻动前后B层醋酸杆菌所处环境条件知,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素有氧气浓度、pH及营养物质含量等。乳酸菌是厌氧型微生物,处于发酵缸下层的醋醅有利于乳酸菌发酵产生乳酸。随着发酵时间的推移,环境中营养物质减少,代谢废物增多,微生物生存条件恶劣,不同种乳酸菌间的竞争加剧,部分菌种因不适应环境而被淘汰。
21.(2015广东理综,29,16分)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。
(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。
答案 (16分)(1)创造无氧环境(1分) 丙酮酸、[H]、ATP(3分)
(2)亚硝酸盐含量已接近最低水平(1分) 乳酸积累(2分)
(3)结果记录表(6分)
亚硝酸盐含量(单位:mg/kg)
食盐浓 度(%) 乳酸菌 发酵时间(d)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
4 普通
优选
7 普通
优选
10 普通
优选
注:其他合理答案酌情给分。
推测实验结论:
①用“优选”乳酸菌制作泡菜,亚硝酸盐含量更低(1分)
②最适条件是亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间(2分)
解析 (1)由于乳酸菌是厌氧细菌,制作泡菜时,泡菜坛一般用水密封,目的是隔绝空气,创造无氧环境。乳酸菌发酵第一阶段的产物是丙酮酸、[H]和ATP。(2)析图可知,8天后的泡菜中亚硝酸盐含量低,更适于食用。制作泡菜过程中,由于乳酸的积累,pH呈下降趋势。(3)该实验的目的是比较“优选”乳酸菌和普通乳酸菌在制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低,并确定最适条件,故表格的设计要体现不同时间不同食盐浓度下两种乳酸菌的亚硝酸盐含量的差异。实验结论应是优选乳酸菌制作的泡菜中亚硝酸盐含量更低,并确定亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间。
方法技巧 设计实验结果记录表时注意将自变量、实验对象和发酵时间三个维度设计在一个表格中。
22.回答下列有关泡菜制作及酿酒的问题:
(1)制作泡菜时,所用盐水需煮沸,其目的是 。为了缩短制作时间,有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液,加入陈泡菜液的目的是 。从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内,泡菜液逐渐变酸,这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 ,原因是 。
(2)酿制葡萄酒开始时一般要先通气,其目的是
。
若检测酵母菌的代谢产物中是否含有酒精,可以使用酸性的 溶液进行检测。
(3)若将上述培养液中的酵母菌接种到固体培养基表面,常用的方法有 。
答案 (1)杀灭杂菌 增加乳酸菌数量 乳酸菌数量增多,杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更耐酸
(2)让酵母菌在有氧条件下大量繁殖 重铬酸钾
(3)平板划线法或稀释涂布平板法
解析 本题主要考查科学探究中的方案实施要素。(1)制作泡菜时,所用盐水需煮沸,其目的是通过煮沸杀灭盐水中的杂菌,陈泡菜液中含有大量乳酸菌,因此加入陈泡菜液的目的是增加乳酸菌的数量。在制作泡菜的过程中,泡菜液逐渐变酸,乳酸菌耐酸,而其他杂菌不耐酸,因此随着发酵的进行,乳酸菌的数量增多,杂菌的数量减少。(2)酿造葡萄酒所用的菌种是酵母菌,酿制葡萄酒开始时一般要先通气,其目的是让酵母菌在有氧条件下大量繁殖。发酵产生的酒精可以用酸性重铬酸钾溶液检测,其原理是酒精和酸性重铬酸钾溶液反应显灰绿色。(3)将酵母菌接种到固体培养基的常用方法是平板划线法或稀释涂布平板法。
23.(2012海南单科,30,15分)回答下列关于腐乳制作的问题:
(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程,其中起主要作用的微生物是 ,其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为 和 ;其产生的 能将豆腐中的脂肪水解为 和 。
(2)发酵完成后需加盐腌制,加盐还可以抑制 生长。
(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配制而成的卤汤。卤汤除具有一定的防腐作用外,还能使腐乳具有独特的 。
答案 (1)毛霉 肽 氨基酸 脂肪酶 甘油 脂肪酸(每空2分,共12分)
(2)微生物(2分)
(3)风味(1分,其他合理答案也给分)
解析 本题考查腐乳制作过程的相关知识。(1)腐乳制作时是以豆腐为原料,在毛霉以及多种微生物参与下发酵而制成的食品,富含易被人体吸收的多种营养物质,如多肽、氨基酸等。腐乳制作过程中,豆腐中的蛋白质在蛋白酶的作用下被水解为多肽,进而在肽酶的作用下被水解为各种氨基酸;脂肪在脂肪酶的作用下被分解为甘油和脂肪酸。(2)在发酵完成后的腌制过程中,盐能抑制微生物的生长,防止豆腐块腐败变质。(3)卤汤除能防腐外,还可使腐乳具有独特的风味。
考点二 微生物的培养技术及应用
1.(2021浙江6月选考,17,2分)下列关于原生质体和细胞计数的叙述,错误的是( )
A.测定植物原生质体的密度时,可用血细胞计数板
B.红墨水不能进入活细胞,可用于检测细胞的存活状态并计数
C.涂布分离法和划线分离法均能得到单菌落,都可用于细菌计数
D.酵母菌在液体培养基中培养一段时间后,可用比浊计测定其密度
答案 C 测定植物原生质体的密度时,可用血细胞计数板,A正确;红墨水不能进入活细胞,其可用于检测细胞的存活状态并计数,若细胞被红墨水染色,则说明细胞死亡,B正确;划线分离法只能用于细菌分离,不能用于细菌计数,C错误;酵母菌在液体培养基中培养一段时间后,可用比浊计测定其密度,D正确。
2.(2021天津,1,4分)下列操作能达到灭菌目的的是( )
A.用免洗酒精凝胶擦手
B.制作泡菜前用开水烫洗容器
C.在火焰上灼烧接种环
D.防疫期间用石炭酸喷洒教室
答案 C 用免洗酒精凝胶擦手只能起到消毒的作用,无法达到灭菌的目的,A错误;开水烫洗容器只能起到消毒的作用,B错误;在火焰上灼烧接种环可以达到灭菌的目的,C正确;用石炭酸喷洒教室只能起到消毒的作用,D错误。
3.(2021北京,12,2分)人体皮肤表面存在着多种微生物,某同学拟从中分离出葡萄球菌。下述操作不正确的是( )
A.对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌
B.使用无菌棉拭子从皮肤表面取样
C.用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布
D.观察菌落的形态和颜色等进行初步判断
答案 C 对培养基一般进行高压蒸汽灭菌,A正确;从皮肤表面取样时可用无菌棉拭子擦拭皮肤,B正确;将取样后的棉拭子浸入无菌水中制备菌液(必要时需富集培养),取0.1 mL菌液滴加到培养基表面,再用灼烧灭菌过的且冷却的涂布器涂布,C错误;不同的微生物一般有不同的菌落特征,可通过观察菌落的形态和颜色等进行初步判断,D正确。
4.(2021山东,14,2分)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色,乙菌菌落周围不变色。下列说法错误的是( )
A.甲菌属于解脂菌
B.实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源
C.可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比
D.该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力
答案 B 甲菌菌落周围呈现深蓝色说明甲菌能分泌脂肪酶分解脂肪产生脂肪酸,故甲菌属于解脂菌,A正确;乙菌菌落周围不变色,说明乙菌不能分泌脂肪酶分解脂肪,但其能在此培养基中存活并形成菌落,表明实验中所用培养基中脂肪不是唯一碳源,B错误;若两种菌的接种区域之间距离足够大,不容易相互干扰,则可以将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比,C正确;由于解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸,而脂肪酸能使醇溶青琼脂平板变为深蓝色,因此可根据平板中菌落周围深蓝色的面积大小来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力,D正确。
5.(2021山东,20,3分)含硫蛋白质在某些微生物的作用下产生硫化氢导致生活污水发臭,硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀。为探究发臭水体中甲、乙菌是否产生硫化氢及两种菌的运动能力,用穿刺接种的方法分别将两种菌接种在含有硫酸亚铁铵的培养基上进行培养,如图所示。若两种菌繁殖速度相等,下列说法错误的是( )
A.乙菌的运动能力比甲菌强
B.为不影响菌的运动需选用液体培养基
C.该实验不能比较出两种菌产生硫化氢的量
D.穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌的污染
答案 B 硫化氢可以与硫酸亚铁铵结合形成黑色沉淀,甲、乙菌的穿刺路径相同,但乙菌在试管中形成的黑色范围大,这说明乙菌的运动能力比甲菌强,A正确;穿刺培养是将接种针深插至半固体培养基中进行接种以培养微生物的一种方法,常用于厌氧或兼性厌氧微生物的培养,B错误;在琼脂层中进行穿刺培养,可根据细菌自穿刺部位的扩散状况来了解细菌的运动性能,但不能比较两种菌产生硫化氢的量,C正确;穿刺接种等接种技术的核心是防止杂菌污染,D正确。
6.(2020天津,9,4分)下列关于本研究的实验方法与原理的描述,错误的是( )
A.发酵开始阶段的微生物主要来源于制曲过程的积累
B.蚕豆瓣可提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源
C.温度与盐度都影响微生物的生长繁殖
D.定期取样,使用平板划线法统计活细菌总数
答案 D 制曲是发酵的重要工序,实质是创造曲霉等相应微生物生长的适宜条件,保证相应微生物得以充分生长繁殖,用于发酵开始阶段,A正确;蚕豆瓣中含有糖类、蛋白质等营养物质,可为微生物的生长繁殖提供碳源、氮源,B正确;微生物生长繁殖需要适宜的温度和盐度,温度过高和过低都会影响微生物的生长繁殖,盐度过高会抑制微生物的生长繁殖,C正确;统计活细菌总数常用的方法是稀释涂布平板法,D错误。
7.(2020天津,10,4分)下列对实验结果的分析,错误的是( )
A.新工艺中期活霉菌总数下降由温度升高导致
B.新工艺后期活细菌总数下降由温度、盐度均升高导致
C.新工艺中期氨基酸产生速率较前期末加快,是因为温度升高提高了蛋白酶活性
D.新工艺中甜瓣子风味提升,与前、中期活微生物总数高和氨基酸终产量高均有关
答案 B 据图可知,新工艺中期活霉菌总数下降,相对新工艺前期比较,盐度不变,温度升高到37 ℃,可推知活霉菌总数下降是由温度升高导致的,A正确;对比新工艺前期和中期,盐度不变,温度升高,对活细菌总数影响不大,对比新工艺中期和后期,温度不变,盐度升高,活细菌总数下降,说明活细菌总数下降是由盐度升高导致的,B错误;对比新工艺前期末和中期,盐度不变,温度升高,会影响酶的活性,可推知新工艺中期温度升高提高了蛋白酶的活性,使分解蚕豆蛋白产生氨基酸的速率加快,C正确;据题意可知,甜瓣子风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响,也受发酵过程中不同微生物的多种代谢产物影响,据图可知新工艺中甜瓣子风味提升,与前、中期活微生物总数和氨基酸终产量高均有关,D正确。
8.(2020浙江7月选考,19,2分)下列关于微生物培养及利用的叙述,错误的是( )
A.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
B.配制培养基时应根据微生物的种类调整培养基的pH
C.酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵得到糯米酒
D.适宜浓度的酒精可使醋化醋杆菌活化
答案 A 尿素固体培养基属于选择培养基,尿素是唯一氮源,不能利用尿素的微生物因缺乏可利用的氮源而不能在此培养基上生存,故尿素固体培养基的作用并不是迅速杀死这些微生物,A错误;微生物的种类不同,需要的培养条件(如温度和pH)可能不同,B正确;酵母菌没有分解糯米淀粉的酶,故酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵得到糯米酒,C正确;醋化醋杆菌可以利用酒精产生醋酸,故适宜浓度的酒精能活化该菌,D正确。
9.(2021浙江6月选考,29,15分)回答与甘蔗醋制作有关的问题:
(1)为了获得酿造甘蔗醋的高产菌株,以自然发酵的甘蔗渣为材料进行筛选。首先配制醋酸菌选择培养基:将适量的葡萄糖、KH2PO4、MgSO4溶解并定容,调节pH,再高压蒸汽灭菌,经 后加入3%体积的无水乙醇。然后将10 g自然发酵的甘蔗渣加入选择培养基,振荡培养24 h。用 将少量上述培养液涂布到含CaCO3的分离培养基上,在30 ℃培养48 h。再挑取分离培养基上具有 的单菌落若干,分别接种到与分离培养基成分相同的 培养基上培养24 h后,置于4 ℃冰箱中保存。
(2)优良产酸菌种筛选。将冰箱保存的菌种分别接入选择培养基,培养一段时间后,取合适接种量的菌液在30 ℃、150 r/min条件下振荡培养。持续培养至培养液中醋酸浓度不再上升,或者培养液中 含量达到最低时,发酵结束。筛选得到的优良菌种除了产酸量高外,还应有 (答出2点即可)等特点。
(3)制醋过程中,可将甘蔗渣制作成固定化介质,经 后用于发酵。其固定化方法为 。
答案 (1)冷却 玻璃刮刀 较大透明圈 斜面 (2)乙醇 耐酒精度高、耐酸高 (3)灭菌 吸附法
解析 (1)用来酿制甘蔗醋的微生物能够利用乙醇来产醋酸,可在培养基中加入无水乙醇,用来筛选该微生物。培养基经高压蒸汽灭菌后温度较高,经冷却后再加入无水乙醇,可防止乙醇挥发。涂布的工具是玻璃刮刀。能够利用乙醇产醋酸的细菌在含有碳酸钙(CaCO3)的培养基中能够导致菌落周围出现透明圈,透明圈越大,其产醋酸能力越强,因此选取透明圈较大的菌落进行菌种保存。在4 ℃冰箱中,菌种保存时选用的培养基是斜面培养基。(2)筛选得到的细菌能够将培养基中的乙醇转化为醋酸,因此发酵结束的标志是乙醇含量达到最低或醋酸浓度不再上升。筛选得到的产酸菌进行醋酸发酵时,以乙醇为发酵底物,以醋酸为发酵产物,发酵初期乙醇浓度高,发酵后期醋酸浓度高,因此筛选得到的优良菌种耐酒精度和耐酸的能力都应很强。(3)为了避免杂菌污染,影响产酸量,固定化介质用于发酵前需先灭菌。制醋过程中所用的固定化方法是吸附法,即将产酸菌吸附在介质上。
10.(2021广东,21,12分)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H,以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液,含较多蔗糖)为原料,在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料,期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图12。
图12
回答下列问题:
(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可在液体培养基中将蔗糖作为 ,并不断提高其浓度,经多次传代培养(指培养一段时间后,将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用 的方法进行菌落计数,评估菌株增殖状况。此外,选育优良菌株的方法还有 等。(答出两种方法即可)
(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性,研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统,其培养基盐浓度设为60 g/L,pH为10,菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是
。(答出两点即可)
(3)研究人员在工厂进行扩大培养,在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵,结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和 PHA产量均未达到预期,并产生了少量乙醇等物质,说明发酵条件中 可能是高密度培养的限制因素。
(4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA,说明其能分泌 。
答案 (1)唯一碳源 稀释涂布平板 诱变育种、基因工程育种 (2)在高盐和较高pH的发酵液中,菌株H可以生长繁殖,而大多数其他微生物因无法适应这一环境而受到抑制 (3)氧气 (4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶
解析 (1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率,可将蔗糖作为唯一碳源,并不断提高其浓度,经多次传代培养以获得目标菌株。在培养过程中定期取样进行菌落计数,评估菌株增殖状况,可用稀释涂布平板法。此外,还可以通过诱变育种、基因工程育种方法选育优良菌株。(2)菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强,在高盐和较高pH环境中,菌株H可以生长繁殖,但其他大多数微生物不能生长繁殖,所以题述系统不需要灭菌。(3)根据菌株H发酵系统是开放式的系统及图示信息中有空气、搅拌器,可推知发酵需要氧气,再依据发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期并有少量乙醇产生,可知氧气可能是高密度培养的限制因素。(4)菌株H可以分解餐厨垃圾,而餐厨垃圾主要含蛋白质、淀粉、油脂,由此可推知菌株H可分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。
11.(2021河北,23,15分)葡萄酒生产过程中会产生大量的酿酒残渣(皮渣)。目前这些皮渣主要用作饲料或肥料,同时研究者也采取多种措施拓展其利用价值。
回答下列问题:
(1)皮渣中含有较多的天然食用色素花色苷,可用萃取法提取。萃取前将原料干燥、粉碎的目的分别是 ,萃取效率主要取决于萃取剂的 。萃取过程需要在适宜温度下进行,温度过高会导致花色苷 。研究发现,萃取时辅以纤维素酶、果胶酶处理可提高花色苷的提取率,原因是 。
(2)为了解皮渣中微生物的数量,取10 g皮渣加入90 mL无菌水,混匀、静置后取上清液,用稀释涂布平板法将0.1 mL稀释液接种于培养基上。104倍稀释对应的三个平板中菌落数量分别为78、91和95,则每克皮渣中微生物数量为 个。
(3)皮渣堆积会积累醋酸菌,可从中筛选优良菌株。制备醋酸菌初筛平板时,需要将培养基的pH调至 性,灭菌后须在未凝固的培养基中加入无菌碳酸钙粉末、充分混匀后倒平板,加入碳酸钙的目的是 。培养筛选得到的醋酸菌时,在缺少糖源的液体培养基中可加入乙醇作为 。
(4)皮渣堆积过程中也会积累某些兼性厌氧型乳酸菌。初筛醋酸菌时,乳酸菌有可能混入其中,且两者菌落形态相似。请设计一个简单实验,区分筛选平板上的醋酸菌和乳酸菌。(简要写出实验步骤和预期结果)
答案 (1)去除水分、减小原料颗粒 性质和使用量 分解 两种酶可以水解植物细胞细胞壁,加速植物细胞破碎,使花色苷充分释放 (2)8.8×107 (3)中性或微碱 醋酸菌产生的醋酸分解碳酸钙可在培养基上形成透明圈,形成的透明圈的大小可作为筛选优良菌株的依据 碳源(合成醋酸的原料) (4)挑取单菌落,分别将其接种于盛有液体培养基的试管中,并添加石蜡油隔绝空气,在恒温培养箱中进行培养,一段时间后检测菌种是否增殖,能进行增殖的菌即为乳酸菌,不能增殖的菌为醋酸菌。
解析 (1)萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量,同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量等条件的影响。萃取前原料应充分干燥,去除水分,以降低水分对萃取效率的影响,同时对材料进行粉碎,使原料颗粒变小,便于原料与萃取剂充分接触,提高萃取效率。温度变化能显著影响花色苷的热降解速率,温度越高会导致花色苷的热降解越快,分解越多。纤维素酶和果胶酶可水解植物细胞的细胞壁,失去细胞壁的保护,原生质体易破碎,便于释放内部的花色苷,提高花色苷的提取率。(2)10 g皮渣加入90 mL无菌水后,制成100 mL溶液,取其混匀、静置后的上清液进行稀释,从104倍稀释液中各取0.1 mL涂布到三个平板中,得到的菌落数分别为78、91和95,则平均每个平板上有88个菌落,即每毫升上清液中含有的微生物数量为88÷0.1×104=8.8×106;而10 g皮渣制成了100 mL溶液,则1 g皮渣相当于10 mL溶液,则1 g皮渣含有的微生物数量为8.8×107。(3)培养细菌时需将培养基调至中性或微碱性。由于添加碳酸钙的培养基是白色不透明的,醋酸菌合成并释放的醋酸会分解培养基中的碳酸钙而形成透明圈,故可通过菌落周围透明圈的大小来筛选优良菌株。在氧气充足的条件下,若糖源不足时,醋酸菌可将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸。(4)设计实验的目的是区分兼性厌氧型的乳酸菌和好氧型的醋酸菌,二者的本质区别在于在无氧条件下是否能生存繁殖,故可在无氧环境中培养待检菌种,可以增殖的菌种为乳酸菌,否则为醋酸菌。
12.(2021湖南,21,15分)大熊猫是我国特有的珍稀野生动物,每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12~38 kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题:
(1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即 。为筛选纤维素分解菌,将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以 为唯一碳源的固体培养基上进行培养,该培养基从功能上分类属于 培养基。
(2)配制的培养基必须进行灭菌处理,目的是 。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是 。
(3)简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路
。
(4)为高效降解农业秸秆废弃物,研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌,在37 ℃条件下进行玉米秸秆降解实验,结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株 ,理由是 。
菌株 秸秆总重(g) 秸秆残重(g) 秸秆失重(%) 纤维素降解率(%)
A 2.00 1.51 24.50 16.14
B 2.00 1.53 23.50 14.92
C 2.00 1.42 29.00 23.32
答案 (1)C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶 纤维素 选择 (2)防止杂菌污染 将未接种的培养基放在适宜条件下培养,观察平板上有无菌落形成 (3)将0.1 mL稀释度足够高的大熊猫新鲜粪便样品稀释液涂布到若干个固体培养基表面,放在适宜条件下培养,统计菌落数在30~300的各平板菌落数并取平均值,可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数 (4)C 菌株C组秸秆残重最低,秸秆失重率最大,纤维素降解率最高
解析 (1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为其至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分。常使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基筛选获得纤维素分解菌。(2)为防止杂菌污染,配制的培养基需要用高压蒸汽灭菌法灭菌。常用空白对照平板检测灭菌是否合格,即将未接种的培养基放在适宜条件下培养,观察平板上有无菌落形成。(3)常用稀释涂布平板法计数活菌的数量,即将0.1 mL稀释度足够高的大熊猫新鲜粪便样品稀释液涂布到若干个固体培养基表面,放在适宜条件下培养,统计各平板菌落数并取平均值,再将其代入公式,即可估算出每克大熊猫样品中纤维素分解菌的活菌数。(4)相同质量的秸秆分别接种A、B、C三种菌株后,菌株C组秸秆残重最低,秸秆失重率最大,纤维素降解率最高,所以在37 ℃条件下,菌株C的纤维素酶活力最高。
13.(2020课标全国Ⅰ,37,15分)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 。
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)取淤泥加入无菌水中,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
解析 (1)实验时,盛有水或培养基的摇瓶常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。题图中摇瓶M内装有液体培养基甲,培养皿中的培养基乙为固体培养基,相比甲需添加凝固剂Y琼脂。依据题干信息,甲、乙培养基均为以S(一种含有C、H、N的有机物)为唯一氮源和碳源的培养基,可抑制或阻止其他微生物繁殖,仅使能够降解和利用S的菌株生长和繁殖,故属于选择培养基。(2)若使平板上长出的菌落数不超过200个,则接种液中的菌体浓度至多为200个/0.1 mL=2×103个/mL,已知摇瓶M中的细菌细胞数为2×107个/mL,则至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。(3)S作为一种营养物质,在培养基中浓度过高,可导致培养液渗透压升高,细菌细胞渗透失水,使其代谢速率下降;另一方面S作为污染物,其浓度过高可能抑制菌体生长、代谢和繁殖。(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数,需进行的实验步骤如下:称取一定质量(10 g)的淤泥溶于一定体积的(90 mL)无菌水中,制备土壤浸出液,经梯度稀释(对于细菌,一般选用104、105、106倍的稀释液)后,采用稀释涂布平板法接种于以S为唯一碳源和氮源的固体培养基(即乙培养基)中,每个稀释倍数下设置三组重复实验;在适宜条件下培养,待长出菌落且菌落数目达到稳定后,选取菌落数在30~300的平板进行计数,统计并计算平均值。(5)在甲、乙两种培养基中,S既作为碳源,又作为氮源,同时培养基中还含有水、无机盐等营养物质。
14.(2020江苏单科,31,9分)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株,科研人员开展了相关研究。请回答下列问题:
(1)常规微生物实验中,下列物品及其灭菌方法错误的是 (填编号)。
编号 ① ② ③ ④
物品 培养基 接种环 培养皿 涂布器
灭菌方法 高压蒸汽 火焰灼烧 干热 臭氧
(2)称取1.0 g某土壤样品,转入99 mL无菌水中,制备成菌悬液,经 后,获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上,其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落,则该样本中每克土壤约含酵母菌 个。
(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力,对分离所得的菌株,采用射线辐照进行 育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以 为唯一碳源的固体培养基上,培养一段时间后,按照菌落直径大小进行初筛,选择直径 的菌落,纯化后获得A、B两突变菌株。
(4)在处理含油废水的同时,可获得单细胞蛋白,实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能,进行了培养研究,结果如图。据图分析,应选择菌株 进行后续相关研究,理由是 。
答案 (1)④ (2)梯度稀释 4.6×105(或460 000) (3)诱变 脂肪(或油脂) 较大 (4)B 该菌株增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好
解析 (1)涂布器应该用酒精引燃灭菌。(2)将制备的菌悬液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌悬液分别涂布到固体培养基的表面,进行培养,在稀释度足够高的菌悬液里,聚集在一起的酵母菌将被分散成单个细胞,从而能在培养基表面形成单个菌落。根据每克样品中的菌株数=(C÷V)×M可知,该样本中每克土壤约含酵母菌数量为46÷0.1×103=4.6×105。(3)射线辐照可导致菌株发生基因突变,属于诱变育种。因要筛选产脂肪酶酵母菌株,故培养基要以脂肪(或油脂)为唯一碳源。培养基上形成的菌落直径越大,说明产脂肪酶越多,酵母菌产酶能力越强。(4)由图可知,菌株B增殖速度快,单细胞蛋白产量高;降解脂肪能力强,净化效果好,所以应选择菌株B。
15.(2019课标全国Ⅱ,37,15分)物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。
(1)要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是 。
(2)在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌,应该选择 菌落进一步纯化,选择的依据是 。
(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即 。
(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。
①在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加 ,三处滴加量相同。
②一段时间后,测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈,说明 ;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明 。
答案 (1)W (2)乙 乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W (3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源 (4)①缓冲液 ②缓冲液不能降解W 酶E与天然酶降解W的能力相近
解析 (1)要从土壤中分离能降解W的细菌,培养基中应以W为唯一氮源。(2)乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W。(3)要判断甲、乙能否利用空气中的氮气作为氮源,应将甲、乙菌分别接种在无氮源的培养基上,观察细菌能否生长,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源,否则不能。(4)①实验设计应遵循单一变量原则,C处应滴加等量不含酶的缓冲液。②C处只滴加等量缓冲液,若C处没有出现透明圈,说明缓冲液不能降解W,若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明酶E与天然酶降解W的能力相近。
16.(2018课标全国Ⅰ,37,15分)将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂,用水定容后灭菌,得到M培养基。
回答下列问题:
(1)M培养基若用于真菌的筛选,则培养基中应加入链霉素以抑制 的生长,加入了链霉素的培养基属于 培养基。
(2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质,营养物质类型除氮源外还有 (答出两点即可)。氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有 (答出两点即可)。
(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖,接种土壤滤液并培养,平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是 ,该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是
。
(4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量,在同一稀释倍数下得到以下结果:
甲同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是110、140和149,取平均值133;
乙同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是27、169和176,取平均值124。
有人认为这两位同学的结果中,乙同学的结果可信度低,其原因是
。
答案 (1)细菌 选择 (2)碳源、无机盐 蛋白质、核酸 (3)碘液 淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解,形成透明圈 (4)乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差
解析 (1)链霉素可抑制细菌生长,从功能上看,添加链霉素的培养基属于选择培养基。(2)微生物正常生长需要的营养物质有无机盐、氮源、碳源等。氮源进入细胞后,可以用于合成含氮大分子物质,如核酸、蛋白质等。(3)淀粉遇碘液显蓝色,若淀粉被水解,则产淀粉酶的菌落周围的淀粉被水解,形成以菌落为中心的透明圈。(4)用稀释涂布平板法统计菌落数目时,为保证统计结果的准确性,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数,取结果差别不大组别的平均值,进而得出计数结果。而乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,即乙同学的结果可信度低。
知识归纳 微生物的计数方法
(1)显微镜直接计数法:利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计数一定容积的样品中微生物的数量。缺点:因不能区分死菌与活菌而使计数结果偏大。
(2)活菌计数法:利用稀释涂布平板法接种,通过统计菌落数目计算样品中的活菌数。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,因此统计结果偏小。
17.(2018江苏单科,31,8分)酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半,可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养,这样既可减少污染又可降低生产成本。研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母,并进行大量培养。下图所示为操作流程,请回答下列问题:
(1)配制培养基时,按照培养基配方准确称量各组分,将其溶解、定容后,调节培养基的 ,及时对培养基进行分装,并进行 灭菌。
(2)取步骤②中不同梯度的稀释液加入标记好的无菌培养皿中,在步骤③中将温度约 (在25 ℃、50 ℃或80 ℃中选择)的培养基倒入培养皿混匀,冷凝后倒置培养。
(3)挑取分离平板中长出的单菌落,按步骤④所示进行划线。下列叙述合理的有 。
a.为保证无菌操作,接种针、接种环使用前都必须灭菌
b.划线时应避免划破培养基表面,以免不能形成正常菌落
c.挑取菌落时,应挑取多个菌落,分别测定酵母细胞中甲醇的含量
d.可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度,获得甲醇高耐受株
(4)步骤⑤中,为使酵母数量迅速增加,培养过程中需保证充足的营养和 供应。为监测酵母的活细胞密度,将发酵液稀释1 000 倍后,经等体积台盼蓝染液染色,用25×16型血细胞计数板计数5 个中格中的细胞数,理论上 色细胞的个数应不少于 ,才能达到每毫升3×109个活细胞的预期密度。
答案 (8分)
(1)pH 高压蒸汽(湿热) (2)50 ℃ (3)a、b、d
(4)氧气 无 30
解析 本题主要考查微生物的培养与计数的相关知识。(1)培养基在定容后、分装前需要调节pH;分装后还需要进行高压蒸汽(湿热)灭菌。(2)倒平板时温度不宜过高,以防烫伤;同时温度也不能太低,以防培养基凝固而无法形成平板,因此倒平板时温度应选择50 ℃左右。(3)平板划线时,需保证无菌操作,以防混入杂菌而影响分离结果。因此操作过程中所用的接种针、接种环在使用之前都必须灭菌;划线时不能划破培养基表面,以免影响菌落的正常形态进而影响后期观察;挑取菌落时,应挑取单个菌落;通过逐步提高培养基中甲醇的浓度,可获得利用甲醇能力强的菌株,即甲醇高耐受株。(4)⑤为扩大培养过程,欲使酵母数量迅速增加,应为酵母菌提供充足的营养和O2。台盼蓝染液能将死的酵母菌染成蓝色,而活的酵母菌不能被染色。假设5个中方格中有x个活酵母菌,由题意可知:[(x×5)÷10-4]×1 000×2=3×109,由此解得x=30。
方法技巧 酵母菌计数的常用方法——血细胞计数板
(1)以25格×16格的计数板为例,计数时除了4个角上的中方格外,还要加上中央的一个中方格,共计数5个中方格(共80个小方格)内的酵母菌。
(2)计数公式:
1 mL悬液中的酵母菌数量=(80个小方格内酵母菌数量/80)×400×104×稀释倍数。
18.(2017课标全国Ⅰ,37,15分)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)。
答案 (1)脲酶 分解尿素的细菌是异养生物,不能利用CO2来合成有机物 为细胞生命活动提供能量,为其他有机物的合成提供原料 (2)尿素 其他两组都含有NH4NO3,能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3,不能起到筛选作用 (3)为细菌生长提供无机营养,作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定
解析 本题借助分解尿素的细菌的分离实验,通过实例分析的形式考查科学探究素养中的方案实施要素。(1)尿素不能直接被植物吸收,但土壤中某些细菌可以产生脲酶并将尿素分解成氨和CO2,进而被植物吸收。土壤中能分解尿素的细菌是异养型细菌,它们不能直接利用CO2合成有机物,只能以现成的葡萄糖等有机物为碳源。构成微生物培养基的成分主要是水、无机盐、碳源和氮源,葡萄糖在微生物培养基中既可作为碳源,也可作为能源。(2)不同微生物对营养物质的需求不同,在培养基中加入特定的某种化学物质以抑制其他微生物的生长或促进所需微生物的生长,这样的培养基就可以起选择作用。为获得分解尿素的细菌,可以把尿素作为唯一氮源。(3)微生物培养基中应包括水、无机盐、碳源和氮源等,另外,不同的微生物对pH的要求不同。培养基中的KH2PO4和Na2HPO4既可为细菌生长提供无机营养,又可保持培养基的特定pH。
19.(2017江苏单科,31,7分)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。小明同学准备依据下图操作步骤,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:
(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。若如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)如图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。
(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1~5号比色管的苯酚浓度应分别为 。
管 号 1 2 3 4 5 6
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:①5 ②10 ③20)倍后,再进行比色。
答案 (7分)(1)蛋白胨、苯酚 (2)增加 稀释涂布 凝固剂 (3)③ (4)0、0.2、0.4、0.6、0.8 ③
解析 本题考查微生物分离的相关知识。(1)酚降解菌培养基中的蛋白胨和苯酚为酚降解菌生长提供碳源。(2)转接的目的之一是富集降解苯酚能力强的酚降解菌,随转接次数增多,培养基中的苯酚含量应逐渐增加。若平板中菌落过于密集,则需进一步稀释,降低菌体密度后再涂布培养,以便于菌落分离与计数。制备平板培养基时,需添加琼脂等凝固剂。(3)连续划线时,在划线的末端菌体密度最低,即在划线的末端最易获得单菌落。(4)1号比色管应为空白对照组,由6号比色管中苯酚浓度知,1~5号比色管苯酚浓度应为0 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L。废水为50 mg/L苯酚溶液,降解后残留的苯酚浓度约为50×21%=10.5(mg/L),则需对残留液进行20倍稀释后[10.5÷20=0.525(mg/L)],才可以进行比色。
20.(2016课标全国Ⅰ,39,15分)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:
①配制培养基(成分:牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O);
②制作无菌平板;
③设置空白对照组和若干实验组,进行相关操作;
④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②,该培养基中的成分X通常是 。
(2)步骤③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”)。
答案 (1)牛肉膏、蛋白胨 琼脂 (2)将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上,开盖暴露一段时间 (3)污染 不正确
解析 (1)培养基中的牛肉膏和蛋白胨可为培养基中的微生物提供氮源;制备固体培养基需加入琼脂。(2)该实验的目的是了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况,所以需在教室不同高度的位置分别用平板收集微生物即开盖暴露一段时间。(3)该实验中空白对照组不应出现菌落,若空白对照组出现了菌落,则说明此次调查中出现了污染现象,实验组的污染情况不能确定,故不能用实验组与空白对照组菌落数的差值作为实验结果,而应重新进行实验。
21.(2016课标全国Ⅲ,39,15分)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”)。
答案 (1)无菌水(2分) 泡菜滤液中菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落(3分)
(2)鉴别乳酸菌 中和产生的乳酸(或酸)(每空3分,共6分) 具有透明圈(2分)
(3)甘油(2分)
解析 (1)分离纯化乳酸菌时,由于泡菜滤液中菌的浓度高,因此需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释,其目的是将聚集在一起的乳酸菌分散成单个细胞,以便在培养基表面形成单菌落。(2)乳酸菌代谢过程中可产生乳酸,若在培养基中加入碳酸钙,则碳酸钙既可以中和乳酸,又可以在乳酸菌菌落的周围出现明显透明圈,据此可以用于乳酸菌的鉴别。(3)乳酸菌在-20 ℃长期保存时,为了避免水结冰产生冰晶损伤细胞,在菌液中常需要加入一定量的甘油。
22.(2015课标全国Ⅰ,39,15分)已知微生物A可以产生油脂,微生物B可以产生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。回答有关问题:
(1)显微观察时,微生物A菌体中的油脂通常可用 染色。微生物A产生的油脂不易挥发,可选用 (填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。
(2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落,可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样,并应选用以 为碳源的固体培养基进行培养。
(3)若要测定培养液中微生物B的菌体数,可在显微镜下用 直接计数;若要测定其活菌数量,可选用 法进行计数。
(4)为了确定微生物B产生的脂肪酶的最适温度,某同学测得相同时间内,在35 ℃、40 ℃、45 ℃温度下降解10 g油脂所需酶量依次为4 mg、1 mg、6 mg,则上述三个温度中, ℃条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度,应围绕 ℃设计后续实验。
答案 (1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ) 萃取法(每空2分,共4分)
(2)油脂(3分)
(3)血细胞计数板 稀释涂布平板(每空2分,共4分)
(4)45 40(每空2分,共4分)
解析 本题主要考查了植物油脂的染色和提取方法、选择培养基的配制、微生物的计数以及确定酶的最适温度的实验设计等。(1)脂肪可用苏丹Ⅲ染液(或苏丹Ⅳ染液)进行染色。微生物A产生的油脂不易挥发,不能用水蒸气蒸馏法提取,应用萃取法加以提取。(2)能产生脂肪酶的微生物B可存在于含有油料作物种子的腐烂物的土壤中,为了选择培养,固体培养基上应以油脂作为唯一碳源。(3)测定培养液中的微生物的菌体数,可在显微镜下用血细胞计数板直接计数;而要测定活菌数,则可利用稀释涂布平板法进行计数。(4)酶量需要最多的温度下,其酶活力最小,即酶活力最小的温度应为45 ℃。三个温度下酶活力最大的温度是40 ℃,但40 ℃不一定是该酶的最适温度,故应围绕40 ℃设计后续实验。
23.(2015江苏单科,31,8分)人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃,可用来发酵处理秸秆,提高秸秆的营养价值。为了增强发酵效果,研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株,并对其降解纤维素能力进行了研究。请回答下列问题:
(1)在样品稀释和涂布平板步骤中,下列选项不需要的是 (填序号)。
①酒精灯 ②培养皿 ③显微镜 ④无菌水
(2)在涂布平板时,滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是 。
(3)向试管内分装含琼脂的培养基时,若试管口粘附有培养基,需要用酒精棉球擦净的原因是 。
(4)刚果红可以与纤维素形成红色复合物,但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员在刚果红培养基平板上,筛到了几株有透明降解圈的菌落(见图)。图中降解圈大小与纤维素酶的 有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是 (填图中序号)。
(5)研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4,在不同温度和pH条件下进行发酵,测得发酵液中酶活性的结果见下图,推测菌株 更适合用于人工瘤胃发酵,理由是
。
答案 (1)③ (2)培养基表面的菌悬液会出现积液,导致菌体堆积,影响分离效果 (3)避免培养基污染棉塞 (4)量与活性 ① (5)J4 发酵过程会产热和产酸,J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高
解析 本题考查微生物培养与分离的相关知识。(1)样品稀释需用无菌水,在培养基中涂布接种时需在酒精灯的火焰旁进行。(2)涂布平板时,滴加到培养基表面的菌液一般为0.1 mL,量过大将导致菌体密度过大而影响分离效果。(3)分装含琼脂的培养基时,试管口粘有培养基易造成杂菌滋生,故应用酒精棉球擦净。(4)纤维素酶活性越大,菌落周围被分解的纤维素量也越大,菌落周围的透明圈也就越大。故图中降解纤维素能力最强的菌株为①。(5)发酵过程中由于呼吸作用产生较多的热量和有机酸,故应选择较高温度和酸性环境中活性较高J4酶。
24.(2014课标全国Ⅱ,39,15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。
答案 (15分)(1)检测培养基平板灭菌是否合格 3.8×107(每空2分,共4分) (2)灼烧(2分) 将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落(3分) (3)B(2分) (4)溶解氧 营养物质(每空2分,共4分)
解析 (1)取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间,可依据是否产生菌落确定培养基的灭菌效果是否理想。由样品中菌株数计算公式(C÷V)×M知:1 mL水样中菌株数为(38÷0.1)×100=3.8×104,故每升水样中的活菌数为3.8×107。(2)利用接种环接种时,接种环需灼烧灭菌。利用平板划线法分离细菌时,在第二次及以后划线时,总是从上一次划线的末端开始,可以将聚集的菌体逐步稀释以便得到单个菌落。(3)稀释涂布平板法是用涂布器将菌液均匀涂布在培养基表面,故培养后产生的菌落应随机分布在培养基表面,即B表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。(4)液体培养基通过振荡可提高溶氧量,同时使菌体与营养物质充分接触,提高营养物质的利用率,从而提高细菌的生长速度。
25.(2014课标全国Ⅰ,39,15分)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题:
(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶,该酶是由3种组分组成的复合酶,其中的葡萄糖苷酶可将 分解成 。
(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时,CR可与纤维素形成 色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时,培养基上会出现以该菌的菌落为中心的 。
(3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落,某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表):
酵母膏 无机盐 淀粉 纤维 素粉 琼脂 CR溶液 水
培养基甲 + + + + - + +
培养基乙 + + + - + + +
注:“+”表示有,“-”表示无。
据表判断,培养基甲 (填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌,原因是 ;培养基乙 (填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌,原因是
。
答案 (1)纤维二糖 葡萄糖 (2)红 透明圈 (3)不能 液体培养基不能用于分离单菌落 不能 培养基中没有纤维素,不会形成CR—纤维素红色复合物,即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌
解析 (1)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分:C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶,前两种酶使纤维素分解成纤维二糖,葡萄糖苷酶将纤维二糖分解成葡萄糖。(2)刚果红可与纤维素形成红色复合物,但并不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。用含有刚果红的纤维素培养基培养纤维素分解菌时,由于纤维素被分解,红色复合物无法形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。(3)培养基甲未使用琼脂,为液体培养基,不能用于分离单菌落。含有纤维素和刚果红(CR)的培养基可分离和鉴别纤维素分解菌。
26.(2014四川理综,10,11分)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 。
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 ①接种环灼烧后未冷却;②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
解析 (1)微生物生长繁殖所需的主要营养物质包括水、碳源、氮源和无机盐;在培养基中加入苯磺隆作为唯一碳源,可将只能利用此碳源的菌种筛选出来。(2)植物组织培养基与微生物培养基相比,常常需要添加植物激素,包括生长素和细胞分裂素;这些植物激素事先按一定的质量浓度单独配成母液保存备用。(3)纯化菌株时,通常用接种环进行划线操作;第二区域划第一条线时,接种环灼烧后未冷却,致使所划第一条线上无菌落。若第二次划线未从第一区域末端开始,则也会导致第二划线区域第一条线上无菌落。(4)由图乙可知本实验的目的是探究能降解苯磺隆的物质是否是该菌种所产生的蛋白质。为使实验设计更合理还需再设置一个对照组,将蛋白酶溶液改为等量的蒸馏水,其余设置不变。
27.(2011课标,39,15分)有些细菌可分解原油,从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。回答问题:
(1)在筛选过程中,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。
(2)纯化菌种时,为了得到单菌落,常采用的接种方法有两种,即 和 。
(3)为了筛选出高效菌株,可比较单菌落周围分解圈的大小,分解圈大说明该菌株的降解能力 。
(4)通常情况下,在微生物培养过程中,实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、 和 。无菌技术要求实验操作应在酒精灯 附近进行,以避免周围环境中微生物的污染。
答案 (1)原油 选择
(2)平板划线法 稀释涂布平板法
(3)强
(4)干热灭菌 高压蒸汽灭菌 火焰
解析 (1)从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株,使用的培养基应是以原油为唯一碳源的选择培养基,通过控制碳源这种营养成分,来促进能高效降解原油的菌株的生长,抑制其他微生物的生长。(2)菌种纯化培养时,常采用平板划线法和稀释涂布平板法接种。(3)当固体培养基上长出单菌落后,可通过比较菌落周围分解圈的大小,来判断菌株降解原油能力的大小。一般来说,分解圈越大说明该菌株的降解能力越强,反之则越弱。(4)实验室培养微生物的过程中,常用灼烧灭菌法对接种环、接种针、试管口、瓶口等进行灭菌;用高压蒸汽灭菌法对培养基、试管等进行灭菌;用干热灭菌法对玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等进行灭菌。实验操作应在酒精灯火焰旁进行,因为酒精灯火焰旁可形成一个无菌环境,可防止微生物的污染。
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