专题15 微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用-2014年高考生物考纲解读及热点难点试题演练 Word版含解析

1.微生物的利用：
(1)微生物的分离和培养。
(2)某种微生物数量的测定。
(3)培养基对微生物的选择作用。
(4)利用微生物进行发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用。
2.生物技术在食品加工及其他方面的应用：
(1)从生物材料中提取某些特定的成分。
(2)运用发酵加工食品的基本方法。
(3)测定食品加工中可能产生的有害物质。
一、微生物的培养与应用
1．汇总微生物的基本技术
(1)制备培养基：计算―→称量―→溶化―→灭菌―→倒平板。
(2)无菌技术：主要指消毒和灭菌。
(3)倒平板操作：待培养基冷却至50_℃左右时，在酒精灯火焰旁倒平板。
(4)平板划线操作：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
(5)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到培养基的表面，从而在培养基表面形成单个菌落。如图：
2．完善下面某种微生物的分离与计数
(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
①筛选菌株：利用选择培养基筛选菌株。
②测定微生物数量的常用方法：活菌计数法和显微镜直接计数。
③过程：土壤取样―→样品的稀释―→微生物的培养与观察。
(2)分解纤维素的微生物的分离
①实验原理
即：可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
②流程：土壤取样―→选择培养―→梯度稀释―→涂布平板―→挑选菌落。
(3)鉴定方法
鉴定分解尿素的细菌 含酚红指示剂的尿素为唯一氮源的培养基―→细菌―→指示剂变红，则该菌能分解尿素
鉴定纤维素分解菌
【误区归纳】
1．自养微生物与异养微生物所需的营养物质不同
①自养微生物所需的碳源、氮源来自含碳、含氮的无机物，而异养微生物需要的碳源、氮源来自含碳、以得到金黄色葡萄球菌。这里的加入是在主要营养成分完整的基础上加入。
②改变培养基中的营养成分。例如缺乏氮源时可以分离出固氮微生物；石油作为唯一碳源时，可以分离出消除石油污染的微生物。
③改变微生物的培养条件。例如，将培养基放在高温环境下培养，可以得到耐高温的微生物。
二、应用生物技术进行食品加工
1．腐乳制作注意事项
(1)影响腐乳品质的条件：水、盐、酒、温度、发酵时间等。①水的控制：含水量约70%，用含水量过 2．果酒和果醋制作的注意事项
(1)材料的选择与处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗后去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。
(2)防止发酵液被污染
①榨汁机要清洗干净并晾干。②发酵瓶要洗净并用70%酒精消毒。③装入葡萄汁后要封闭充气口。
(3)果酒发酵条件的控制：①葡萄汁装入发酵瓶时，要留约空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。②严格控制温度：18～25 ℃利于酒精发酵；30～35 ℃利于醋酸发酵。③充气：酒精发酵为无氧发酵，需封闭充气口；醋酸发酵为有氧发酵，需适时通过充气口充气。
3．判断发酵与无氧呼吸的方法
(1)从概念上判断：发酵是利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体及各种不同代谢产物的过程。无氧呼吸是生物在无氧条件下的一种呼吸方式。
(2)从分类上判断：发酵据产物不同可分为：酒精发酵(无氧呼吸)、乳酸发酵(无氧呼吸)和抗生素发酵等；据对氧的需求不同可分为：厌氧发酵(无氧呼吸)和需氧发酵；据培养基的物理状态不同可分为：固体发酵和液体发酵。
三、植物有效成分的提取
1．比较并填充下表中植物芳香油的三种提取方法
提取方法 实验原理 方法步骤 适用范围
水蒸气蒸馏 利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来 ①水蒸气蒸馏②分离油层③除水过滤 适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
压榨法 通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油 ①石灰水浸泡、漂洗②压榨、过滤、静置③再次过滤 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料中芳香油的提取
有机溶剂萃取 使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油 ①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩 适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分溶解在有机溶剂中
【特别提醒】
(1)三种提取方法的选用是由植物原料的特点决定的，三种方法的原理和操作过程不同，但都需过滤。
(2)植物精油的提取实验为粗提取，可进一步提纯。
2．写出下列实验流程
(1)玫瑰精油的提取实验流程
鲜玫瑰花瓣＋清水(1∶4)―→水蒸气蒸馏―→油水混合物分离油层除水中的微生物种类和数量繁多，某同学试图从土壤中筛选出能高效降解尿素的细菌(目的菌)，表中所示是该同学配制的培养基成分：
KH2PO4 Na2HPO4 MgSO4·7H2O 葡萄糖 (NH4)2SO4 琼脂 蒸馏水
1.4 g 2.1 g 0.2 g 10.0 g 1.0 g 15.0 g 定容到
1 000 mL
(1)该培养基中的主要营养物质包括________。从状态上看，该培养基属于________培养基。
(2)在生物的培养中，一般要对配制的培养基采用高压灭菌，其中“高压”是为了________________________________________________________________________。
(3)若培养从土壤中分离出来的目的菌，该培养基成分如何调整？________，依据是________________________________________________________________________。
该目的菌同化作用类型是________。
(4)该同学在纯化土壤中的目的菌时，最常用的接种方法是________________。在纯化土壤中该目的细菌时，发现培养基上的菌落连成一片，最可能的原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)氮源、碳源、无机盐和水　固体　(2)杀死培养基中的细菌芽孢　(3)将(NH4)2SO4换成尿素　
【变式探究】 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。回答下列问题。
(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。
【特别提醒】(1)微生物培养技术中的消毒和灭菌
消毒 灭菌
区别 使用手段 较为温和的物理或化学方法 强烈的理化因素
结果 杀死表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子) 杀死包括芽孢和孢子在内的所有微生物
常用方法 煮沸消毒法、化学药剂消毒法、巴氏消毒法、紫外线消毒法等 灼烧灭菌法、干热灭菌法、高压蒸汽灭菌法等
联系 ①都借助理化性质，营造微生物难以生存的不良环境；②作用实质都是通过使蛋白质变性来抑制微生物生命活动或杀死微生物
(2)平板划线操作的注意事项
①每次划线之前都需要灼烧接种环灭菌。
②灼烧接种环之后，要冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
③划线时最后一区域不要与第一区域相连。
④划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。
考点2、应用生物技术进行食品加工
【例2】 利用不同微生物的发酵作用制作食品，历史悠久、惠及民生。请分析回答下列问题。
(1)腐乳制作的流程是：让豆腐上长出________―→加盐腌制―→加卤汤装瓶―→密封腌制。用盐腌制时，应注意控制________；配制卤汤时，要使卤汤中酒的含量控制在________ %左右。
(2)制作泡菜的原理是_________________________________________________________。
(3)蔬菜在腌制过程中，会产生亚硝酸盐。在________条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生________反应后，与N1萘基乙二胺盐酸盐结合形成________色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测比较，估算出的亚硝酸盐含量如图曲线所示，据图可以得出的结论是：_________________________
________________________________________________________________________。
【变式探究】如图1是果酒和果醋制作的实验流程，图2为果酒和果醋的发酵装置。据图分析下列说法正确的是(　　)。
A．在果酒发酵时，葡萄汁要装满发酵瓶，造成无氧环境，有利于酒精发酵
B．在果酒和果醋发酵时，排气口的作用只是排出发酵过程中产生的CO2
C．酒精发酵时温度控制在30～35 ℃，果醋发酵时温度控制在18～25 ℃
D．酒精发酵和果醋发酵所用的菌种，都具有细胞壁、细胞膜、核糖体、DNA、RNA
发酵时温度控制在18～25 ℃，果醋发酵时温度控制在30～35 ℃；D选项正确，酒精发酵和果醋发酵所用
【例3】 早在古代，人类就已经发现具有芳香气味的植株或花卉能使人神清气爽，将这些植物制成干品后，可当成药物和香料使用。但是，植物香料易挥发，不易储存。欧洲中世纪香料贸易的发展，促成了植物芳香油提取技术的诞生。16世纪，制备芳香油的技术已经相当成熟。请回答下列与提取芳香油有关的问题。
(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、________和________等。
(2)玫瑰精油能使人产生愉悦感，化学性质稳定，难溶于水，挥发性强，所以提取时常用的方法是________________。向用这种方法得到的乳浊液中加入________并放置一段时间后，将出现明显的分层现象，原因是________________________________________________________________________。
分离的油层还会含有一定的水分，一般可以加入一些 ________来吸收残留水分。
(3)橘皮含有橘皮精油，具有诱人的橘香味。由于用上题所用方法提取橘皮精油的有效成分时会发生________，而使用________法又会产生原料焦糊的问题，所以一般用压榨法提取。压榨后压榨液中含有橘皮精油和大量水分以及一些糊状残渣等杂质，可用________法除去固体物和残渣，然后需要进一步除去质量较小的残留固体物时可以用________法。
【变式探究】 下面图一为胡萝卜素粗品鉴定装置示意图，图二为胡萝卜素的纸层析结果示意图，请据图回答下列问题。
(1)图一中b的名称是________，a的作用是________，e为________，对于e实验时应注意________________，f为________，常用________，如果层析液没及e会导致________________。
(2)图二中A、B、C、D四点中，属于标准样品的样点是________，属于提取样品的样点是________。基线一般距底边________cm；在图中的层析谱中，①代表的物质是________，②代表的物质是________。
【易错警示】(1)层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显；为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。(2)点样时点样斑点太大(直径大于2 mm)，导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素；点样斑点的直径应为2 mm。(3)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触，以免由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。(4)层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败；层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。(5)没设置标准样品作对照；层析是否提取到胡萝卜素，通过与标准样品中的β胡萝卜素作对比予以确认。
1．(2013·江苏单科，14)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
【解析】增大接种量可加快发酵速率；菌种数量大，竞争力强，可抑制杂菌的繁殖，D正确。
【答案】D
2．(2013·全国课标卷Ⅰ，39)回答下列有关泡菜制作的习题：
(1)制作泡菜时，用盐水煮沸，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________________________。
(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行__________的过程。该过程发生在乳酸菌的______________中。
(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有__________、__________和__________等。
(4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，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：_____________________________________________。
3．(2013·山东理综，34) 胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下：
(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用________________或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需先灼烧接种环，其目的是________________________________________________________。
(2)培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R的生长提供________________和________________。
(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和________________以防止胡萝卜素的分解；萃取过程中宜采用________________方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是________________。
(4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为________________________________________________________________________。
4．近期网络上流行一种利用制作酸奶来判断牛奶好坏的方法，以下自制酸奶的方法也随之在网络上广泛流传：
①将牛奶倒入玻璃杯，放在沸水中加热10 min。
②降温到42 ℃，每杯牛奶加入0.15 g酸奶发酵剂。
③用干净小勺搅拌均匀，在杯子外封上保鲜膜。
④在42 ℃下保温5 h后，放在4 ℃冰箱中冷藏1 h。
请回答相关问题。
(1)牛奶在沸水中加热10 min，属于________(填“消毒”或“灭菌”)的方式，你推测酸奶发酵剂中含有的成分是________，第②步降温到42 ℃的目的是________________，第③步封上保鲜膜的目的是________________。
(2)除了沸水中加热10 min外，本过程中还有哪些操作避免了酸奶被杂菌污染？其原理是什么？(写出两条即可)
①操作：________________，原理：__________________________________________________。
②操作：________________，原理：________________________________________________。
(3)酸奶中的多种活菌对健康有益，若要检测不同酸奶中各种有益菌的数量是否达标，可采用________法。
染、并抑制需氧杂菌生长
5．莠去津是一种含氮农药，在土壤中不易降解，为修复被其污染的土壤，按下面程序选育能降解莠去津的细菌(目的菌)。已知莠去津在水中溶解度低，含过量莠去津的固体培养基不透明。据图回答问题。
(1)由图推断，从A瓶到C瓶液体培养的过程称为________，目的是________________________________________________________________________。
(2)在将C瓶菌种接种到固体培养基之前通常要进行________，将菌种接种到固体培养基的方法有平板划线法和________法，从图中看本实验采用的是________(填 “前者”或“后者”)。一段时间后，培养基出现无透明带菌落和有透明带菌落两种菌落，我们筛选的目的菌是________菌落中的细菌，该菌落生长所需的氮元素主要来源于________________________________________________________________________。
(3)为弄清固体培养基中的非目的菌落来自C瓶菌种还是培养基，要如何设置对照组？________________________________________________________________________。
(4)此实验中，某同学从培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。该同学的实验结果产生的原因可能是____________________________________________________。
1． (1)为了获得耐高糖、耐酸特性的酵母菌菌种，可以对野生菌种进行________。然后在__________(培养基的物理状态)培养基上进行培养，该培养基要比基本培养基额外添加________，并且将pH________。
(2)某培养基的配方：NaNO3、KH2PO4、NaH2PO4、MgSO4·7H2O、KCl、H2O。若用于培养纤维素分解菌，应加入________，为检验纤维素分解菌的存在与否，还应加入________，若存在纤维素分解菌，则培养基上将出现__________。获得的菌种如果需要长期保存，可以采用________的方法。
(3)安徽怀远盛产石榴，石榴酒也是当地的特产。利用石榴发酵制作石榴酒的过程中，发酵装置内加入石榴汁后要留出约的空间，目的是___________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________。石榴汁发酵后，可用________来鉴定发酵液中的酒精，要使鉴定的结果更有说服力，应设置对照实验，对照组和实验组的区别在于________。
(4)筛选乳酸菌时可选用________或________接种，培养基中的尿素可为乳酸菌生长提供________。
2．有些微生物能合成纤维素酶，通过对这些微生物的研究和应用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。研究人员成功地从土壤中筛选到能产生纤维素酶的微生物。分析回答问题：
(1)在将样品稀释涂布到鉴别培养基之前，可以通过________(填“固体”或“液体”)培养基进行________以增加纤维素分解菌的浓度。
(2)刚果红可以与纤维素等多糖形成红色复合物，但并不与纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。常用的刚果红染色法有两种，第一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，第二种是在________时就加入刚果红。________(填“第一种”或“第二种”)方法会使菌落之间发生混杂。
(3)如果观察到产生________的菌落，说明可能获得了纤维素分解菌。为了确定是纤维素分解菌，还需要进行________产纤维素酶的实验。纤维素酶的测定方法一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的______进行定量的测定。
(4)实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理才能倒掉，这样做的目的是______________。
【答案】(1)液体　选择培养　(2)倒平板　第一种　(3)透明圈　发酵　葡萄糖　(4)防止造成环境污染
3．请回答下列有关“物质的提取与分离”的问题：
(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、________和________。从乳状液中分离得到的芳香油中要加入无水硫酸钠，其作用是____________________。
(2)玫瑰精油称为“液体黄金”，多用于制造高级香水等化妆品。提取出的玫瑰精油不含有任何添加剂或化学原料，主要是通过________法提取。
(3)通常可用________作为材料提取橘皮精油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是____________________。
(4)萃取胡萝卜素前，将胡萝卜彻底粉碎的主要目的是____________________。
(5)选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白，其程序可分为________、________、________和________四步。
4．果醋有促进新陈代谢、调节酸碱平衡、消除疲劳及减肥等功效，该饮料深受广大女士的喜爱，市场上常出现供不应求的情景。某果酒厂的果酒滞销，计划将生产的部分果酒“转变”为果醋。研究人员设置了如图所示的装置：
(1)乙瓶为发酵瓶，你认为甲、丙两个装置瓶中，盛有果酒的是装置瓶________，盛有果醋的是装置瓶________。
(2)在果醋发酵过程中，需要不断向发酵瓶乙中通入无菌空气，原因是________________________________________________________________________，
温度应控制在________范围内。
(3)在装置瓶乙中，醋酸菌先将乙醇变为________，最后变为醋酸。
(4)可以用________来检验生产出的果醋中是否含有酒精。在________条件下，该物质与酒精反应使溶液呈________色。
(5)制作果酒时，提供碳源的物质主要是________，在如图所示装置中，提供碳源的物质主要是________________________________________________________________________。
【答案】(1)甲　丙　(2)醋酸菌为好氧细菌　30～35 ℃　(3)乙醛　(4)重铬酸钾　酸性　灰绿　(5)葡萄糖　乙醇(或酒精)
5．生物技术在社会中被广泛应用，给人们带来了很大的经济效益。请回答下列问题。
(1)制作泡菜时常用________法测定其中的亚硝酸盐含量；该方法的原理是在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生________反应后，与N1萘基乙二胺盐酸盐结合形成________色染料，将显色反应后的样品与已知浓度的标准液目测比较，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
(2)提取“液体黄金”——玫瑰油时，要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是________；玫瑰精油的提取需大量原料，通常采用________技术实现玫瑰的快速繁殖。
(3)在榨取胡萝卜汁的过程中，为了提高胡萝卜的出汁率并使胡萝卜汁变得澄清，需要加入________酶。从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是________，原因是______________________________________
________________________________________________________________________________。
(4)欲从土壤中分离出能高效降解有机磷农药的细菌，可在培养基中加入________制成选择培养基进行分离；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________。
【解析】(1)制作泡菜的过程中用比色法测定亚硝酸盐的含量。(2)根据题目的要求“不含任何添加剂或
6．农作物秸秆中含有大量的纤维素，这些纤维素可以在纤维素分解菌的作用下被分解成葡萄糖，然后通过相关微生物的代谢活动转化为酒精或其他产物。请回答下列问题。
(1)纤维素分解菌能产生分解纤维素的________酶，该酶是一种复合酶，一般认为它至少包括________________三种组分。
(2)从自然界中筛选纤维素分解菌时有两个关键的操作步骤：一是选择培养，二是鉴别纤维素分解菌。选择培养时培养基中添加的唯一碳源是________，选择培养的目的是________________；鉴别纤维素分解菌时在鉴别培养基中加入了________染液，如果有纤维素分解菌存在，则培养基中以该菌落为中心的周围会出现________。
(3)在工业生产上，为了使纤维素酶能够反复被利用，可以采用________技术。
(4)葡萄糖经过不同微生物的代谢可以转化为不同的产物，如在________的作用下可以转化为酒精，在________的作用下可以转化为醋酸。
7．多环芳烃是具有致癌、致畸、致突变作用的全球性污染物，是煤、石油、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，包括萘、蒽、菲、芘等150余种化合物。某研究小组从一污水处理厂的污泥中筛选到一株可降解萘、蒽的细菌，命名为BDP01。
(1)该研究小组所用的培养基应以萘或蒽作为唯一碳源，其目的是________________________________________________________________________，
从功能看该培养基类型属于________。
(2)接种时所用的接种环通过________灭菌，在第二次及其后的划线操作时，总是从________开始划线，该分离纯化方法称________法。
(3)下面的图1和图2为该研究小组进行的其中两个实验的实验结果图，菌株的生长量以分光光度计于600 nm处测定的光吸收值(OD600)表示。
　
①测定菌株生长量时用液体培养基，并需振荡培养。这样一方面可使菌株与培养液充分接触，提高________的利用率；另一方面能_______________________________________________________。
②由图1可见，菌株生长量较高的温度范围是________。图2结果表明，BDP01对pH的适应范围较小，在酸性条件下的生长量要________于碱性条件下的。
③结合图2推测，进行图1相关实验时培养基的pH最可能为________(用图2中相关数值表示)。