(共17张PPT)
1.发酵食品风味不同的原因
(1)不同微生物或同种微生物在不同环境条件下进行的代谢活动所形成的代谢产物不同。
(2)不同的微生物、不同的菌株能够分泌的酶种类不同,分解大分子有机物后形成的产物也
就不同。
(3)菌株(来自一种微生物的每一个来源不同的纯培养物)遗传上的差异。
(4)混菌发酵:菌种中不同的微生物可能互利,可能竞争,也可能存在一种排斥其他若干种微生
物生长的现象。
第三节 发酵工程为人类提供多样的生物产品
知识点 1 传统发酵食品及制作
必备知识 清单破
2.利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋
(1)原理
①酵母菌在无氧条件下,通过厌氧呼吸,将葡萄糖氧化为乙醇和二氧化碳。
②醋酸菌在有氧条件下可将乙醇氧化为醋酸。
(2)方法步骤
3.利用乳酸菌制作泡菜
对于新配制的泡菜原料,若加入一些陈泡菜汁,可以缩短腌制时间,这是因为陈泡菜汁中
有较多的发酵菌。
1.微生物工业发酵的基本过程
知识点 2 发酵工程
特别提醒 分离后的生物产品还需要进一步提纯,经过质检合格后才能成为产品。
(1)发酵工业所使用的菌种需要满足的条件
①应选择高产的菌种,使菌种的发酵产物中,需要的产物多,不需要的产物少。
②培养基来源充足且廉价,被转化的效率高。
③菌种发酵产物易于分离。
④菌种对环境没有明显或潜在的危害。
⑤菌种的遗传特性和生产能力稳定。
(2)菌种在不同的发酵阶段要求的环境条件不同
①菌种进入新鲜的培养基后,细胞吸收各种营养物质,具备细胞分裂的能力,微生物群体快速
生长和繁殖。
②微生物生长到一定阶段后,在细胞代谢的基础上进一步合成对微生物自身的生命活动没有
明确功能的物质,即人类需要的微生物发酵产物。
2.发酵工程的应用
(1)发酵工程的特点:生产条件温和,原料丰富且价格低廉,废弃物对环境影响小且容易处理。
(2)应用领域:食品工业、医药工业、冶金工业、农业、环境保护等。
知识辨析
1.同种微生物在不同环境条件下进行的代谢活动相同,所形成的代谢产物相同,制成的发酵食
品的风味也相同。这种说法正确吗
不正确。同种微生物在不同环境条件下进行的代谢活动可能不同,所形成的代谢产物可能不同,制成的发酵食品的风味也可能不同。
2.制作泡菜所利用的是附生在蔬菜表面的植物乳杆菌、短乳杆菌和明串珠菌等,它们一般为
好氧、兼性厌氧或微厌氧菌。这种说法正确吗
不正确。制作泡菜所利用的是附生在蔬菜表面的植物乳杆菌、短乳杆菌和明串珠菌等,它们一般为厌氧、兼性厌氧或微好氧菌。
提示
提示
3.果酒发酵时,瓶中的葡萄的总体积不要超过矿泉水瓶体积的1/2,主要是为了留出空间存放
发酵好的果酒。这种说法正确吗
不正确。果酒发酵时,瓶中留出的空间中的氧气能促进酵母菌快速繁殖;同时,酵母菌发酵会产生CO2,葡萄过多可能导致发酵液溢出。
4.如果发酵的产品是微生物的代谢产物,可采用过滤、沉淀等方法将代谢产物从培养液中分
离出来。这种说法正确吗
不正确。如果发酵的产品是菌体本身,可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来。如果发酵的产品是微生物的代谢产物,可采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法进
行提取。
提示
提示
定点 比较几种传统发酵食品制作的原理和条件
关键能力 定点破
比较项目 果酒制作 果醋制作 泡菜制作
发酵 菌种 菌种 酵母菌 醋酸菌 乳酸菌等
代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 主要为异养厌氧型
发酵 条件 氧气 前期需氧,后期
无氧 一直需要充足的
氧气 无氧
酸碱性 酸性 酸性 酸性
发酵原理 将葡萄糖氧化为
乙醇 将葡萄糖或乙醇
氧化为醋酸 将葡萄糖氧化为
乳酸
典例 下列有关传统发酵技术的叙述,错误的是 ( )
A.制作果酒时选择新鲜的葡萄略加清洗,无需灭菌
B.酒精发酵是厌氧发酵,宜选择密闭的玻璃瓶制作果酒
C.发酵好的果酒需在温暖有氧的环境中发酵产生醋酸
D.泡菜发酵过程中,需用水封住坛口
B
思路点拨 熟悉不同传统发酵食品利用的主要菌种→回忆不同微生物的代谢类型→推测发
酵所需操作及原因。
解析 制作果酒时选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄冲洗,并除去枝梗,但冲洗的次数不能太
多,防止洗掉葡萄皮上的野生型酵母菌,影响发酵过程,A正确;酒精发酵是厌氧发酵,发酵过程
中会产生二氧化碳,不可用不能自动排气的玻璃瓶作为发酵的容器,B错误;泡菜发酵过程中,
发酵菌种主要为厌氧型的乳酸菌,为了保证其发酵所需的无氧环境,需用水封住坛口,D正确。
情境探究
刚果红是一种染料,它可以与纤维素这样的多糖物质形成红色复合物,但并不与水解后
的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。当在含有纤维素的培养基中加入刚果红时,刚果红与
纤维素形成红色复合物;而当纤维素被纤维素分解菌分解后,复合物就无法形成,培养基中会
出现以这些菌为中心的透明圈。
学科素养 情境破
素养 生命观念——选择培养基和鉴别培养基
问题1 如何从土壤中分离纤维素分解菌
用纤维素作为唯一碳源的选择培养基进行初步筛选后,再利用相应方法进行鉴定。
问题2 如何鉴定分离出的微生物是纤维素分解菌
在培养基中加入刚果红进行鉴别。在培养基上形成透明圈的菌落就是纤维素分解菌。
问题3 怎么比较纤维素分解菌的分解能力
透明圈直径与菌落直径比值越大,说明纤维素分解菌的分解能力越强。
提示
提示
提示
讲解分析
1.几种选择培养基的设计
特性 主要用途 设计原理
加入青霉素 分离酵母菌等真菌 青霉素能抑制细菌生长,对真菌无作用
不加氮源 分离固氮微生物 固氮微生物能利用空气中的氮气
不加碳源 分离自养型微生物 自养型微生物能利用无机碳源
2.鉴别培养基
(1)概念:在基础培养基中,加入某种特殊的化学物质,这种物质会与某种微生物的代谢物发生
反应,产生明显的特征性变化,根据这种特征性变化将该种微生物与其他微生物区分开,这样
的培养基称为鉴别培养基。与选择培养基不同的是,鉴别培养基允许目标微生物和其他非目
标微生物生长,但目标微生物会发生特征性的变化。
(2)几种常见的鉴别培养基及其功能
名称 主要用途 主要化学物质 特征性变化
伊红-亚甲蓝琼脂培
养基 鉴别大肠杆菌 伊红、亚甲蓝 出现带金属光泽的深
紫色菌落
刚果红培养基 鉴别纤维素分解菌 刚果红、纤维素 出现透明圈
淀粉培养基 鉴别产淀粉酶菌株 可溶性淀粉 出现淀粉水解圈
H2S试验培养基 鉴别产H2S菌株 醋酸铅 产生黑色沉淀
典例呈现
例题 某种细菌菌株需要亮氨酸才能生长,但此菌株对链霉素敏感。实验者用诱变剂处理此
菌株,想筛选出表格中细菌菌株类型,则配制相应选择培养基类型正确的是 ( )
选项 筛选出不需要亮氨酸
的菌株 筛选出抗链霉素的菌
株 筛选出不需要亮氨酸
且抗链霉素的菌株
A L+ S+ L- S- L+ S-
B L- S- L+ S+ L- S+
C L- S+ L+ S+ L- S-
D L+ S- L- S- L+ S+
B
注:L代表亮氨酸,S代表链霉素;“+”代表加入,“-”代表不加入。
解题思路 分析原菌株特点、需要筛选的菌株特点,培养基类型设计如下表:
原菌株特点 筛选的菌株特点 培养基设计
需要亮氨酸才能生长,对链霉
素敏感 不需要亮氨酸、链霉素敏感 不添加亮氨酸、链霉素
需要亮氨酸、抗链霉素 添加亮氨酸、链霉素
不需要亮氨酸、抗链霉素 不添加亮氨酸,添加链霉素第三节 发酵工程为人类提供多样的生物产品
基础过关练
题组一 传统发酵食品及其制作
1.下列有关发酵的说法错误的是( )
A.利用含抗生素的牛奶发酵酸奶,可提高其营养价值
B.家庭制作果酒、果醋和泡菜发酵利用的菌种不全是原核生物
C.传统发酵技术以混合菌种的发酵为主
D.发酵制品的不同风味与微生物种类、代谢特点、种间关系等因素有关
2.泡菜是我国的传统美食,早在《诗经》中就有“中田有庐,疆埸有瓜。是剥是菹,献之皇祖”的诗句,其中“庐”和“瓜”是蔬菜,“剥”和“菹”是腌制加工的意思。关于泡菜,下列叙述错误的是( )
A.发酵后期,乳酸产生过多,会使乳酸菌受到抑制
B.用热水短时间处理“庐”、“瓜”,可使泡菜口感更脆
C.若从泡菜汁中筛选耐盐乳酸菌,需要将培养基调至中性偏碱
D.泡菜坛边水槽中应随时加满水,以防止外界空气进入
3.如图所示装置可用于生物技术实践的相关实验,下列有关叙述不正确的是( )
A.该装置既可用于果酒的制作,又可用于果醋的制作
B.用该装置制作果酒时,瓶中果汁不能超过瓶体积的1/2
C.排气管长而弯曲,可防止污染
D.装置的充气口在制作果醋时要先打开后关闭
4.杨梅果实风味独特,酸甜适中,具有很高的营养价值和保健价值。下列是制作杨梅酒和杨梅醋的流程图。请回答相关问题。
制取发酵液:向杨梅汁中加入白砂糖,将糖的质量分数调至8%,灭菌冷却→果酒发酵:接种酵母菌,恒温发酵→果醋发酵:加入酒精,接种醋酸菌→取样检测:对发酵产物进行检测
(1)传统发酵中,虽然发酵液未经过严格的灭菌处理,但杂菌却不能正常生长繁殖,这是由于果酒发酵的 条件抑制了杂菌的生长。
(2)果酒制作过程中,酵母菌厌氧呼吸产生酒精的场所是 ;控制温度在适宜的条件时,果酒发酵时间较短,原因是 。
(3)在杨梅醋的发酵过程中,除去必需的营养物质外,还需要往发酵液中持续通入 。
(4)下图表示果酒发酵过程中,发酵液的糖度(葡萄糖的质量分数)和酒精度(酒精的体积分数)随时间变化的关系。发酵前24 h,糖度变化很小,酒精度上升很慢,其原因是 。96 h后酒精度和糖度的变化都趋于平缓,其原因是 。
题组二 发酵工程
5.选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件,下列不属于发酵工业选育菌种的条件的是( )
A.发酵产物需从菌种中破碎分离
B.菌种对环境应没有明显或潜在的危害
C.菌种遗传特性和生产能力稳定
D.能利用充足且廉价的培养基原料
6.工业上利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸。关于谷氨酸的工厂化生产,下列说法错误的是( )
A.与传统发酵技术相比,工厂化生产谷氨酸所用的大多是单一菌种
B.发酵结束后,采用过滤、沉淀等方法进行分离和干燥,即可得到产品
C.发酵过程中,中性或弱碱性的条件有利于谷氨酸的积累
D.发酵罐内的发酵是工厂化生产谷氨酸的中心环节,需严格控制发酵条件
7.下列有关发酵工程应用的叙述,不合理的是( )
A.生产酱油、味精等食品添加剂和各种酶制剂
B.某些疫苗、动物激素是利用基因改造或转基因的酵母菌发酵生产的
C.利用微生物在发酵过程中的代谢产物生产单细胞蛋白、农药、饲料等
D.嗜热菌可以用来生产洗涤剂,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量
8.具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种。图1是工业化生产酵母菌的流程,图2是耐高糖和耐酸特性的酵母菌工业化生产装置示意图。
图1
图2
回答下列问题:
(1)图1中标号① 的操作目的是 ;② 的常用方法是 。
(2)实验室用高浓度葡萄糖筛选经诱变处理后的野生酵母菌,经多次传代培养以获得目标菌株。最常用的分离单菌落的方法是稀释涂布平板法和 。纯化菌株时,在第二次及以后划线时,总是从上一次划线的末端区域开始划线,这样做的原因是 。培养过程中定期取样并用 (填工具)进行菌落计数,评估菌株增殖状况。选育出来的菌种具有稳定的 。
(3)图2发酵罐通过传感器监测发酵液酒精浓度、温度、氧气、pH等物质、环境的变化,其中pH需控制在 (填“酸性”或“碱性”)环境下。图中3为搅拌叶轮,可以加快酵母菌繁殖速率,其原理是 。
(4)工业化大规模生产通过发酵罐实现,如发酵产品是酵母菌,可通过 方法将菌体从培养液中分离出来;如发酵产品是酒精,则可用 法进行提取。若由酒精发酵转变成醋酸发酵时,需要改变的环境条件是 。若在外界环境条件适宜的情况下,并未产生醋酸的最可能原因是 。
能力提升练
题组 发酵产品和发酵工程
1.桑葚酒是以桑葚为原料酿造的一种果酒,可采用传统发酵技术进行家庭制作,也可采用现代发酵技术进行工业化生产。下列关于这两项技术生产桑葚酒的叙述,正确的是( )
A.发酵环境都可以实现精准控制
B.桑葚为桑葚酒的发酵只提供了碳源物质
C.酿酒工艺、流程的控制等对出酒率高低起着关键性作用
D.决定出酒率高低的根本原因是酵母菌数量和发酵条件
2.中国制作酸菜的历史悠久,早在北魏的《齐民要术》中就记载了用白菜等原料腌制酸菜的多种方法。酸菜不仅口感好,而且对人体有益。下列有关说法不正确的是( )
A.酸菜制作过程中,主要起作用的微生物是乳酸菌
B.腌制的酸菜不酸且发酵液表面出现了一层菌膜,主要是醋酸菌繁殖引起的
C.腌制过程中,不仅有乳酸产生,还会有醇、酯等,使泡菜具有独特的风味
D.腌制酸菜时要控制好盐与水的比例,泡菜水中的盐含量过低可能不足以抑制杂菌生长导致发酵失败
3.如图表示温度、乙醇浓度对醋酸杆菌产酸量的影响,对以下分析不正确的是( )
A.醋酸杆菌能将乙醇在有氧条件下转变为醋酸
B.研究不同乙醇浓度下的最高产酸量时,最好把温度控制在35 ℃
C.40 ℃时,醋酸杆菌体内的酶,因为分子结构遭到破坏而全部失活
D.酒精发酵后检测乙醇浓度,将发酵液中乙醇浓度调节到4%左右时最适合接种醋酸杆菌
4.金华火腿在腌制过程中涉及多种微生物的作用,有乳酸菌、酵母菌、霉菌等。发酵过程中,火腿表面形成油层,霉菌在表层繁殖,形成“油花”,表明发酵成功。若发酵过程中出现“水花”,表明火腿中的含盐量、含水量等条件不适宜。下列叙述正确的是( )
A.乳酸菌、酵母菌、霉菌均可发生糖酵解,且均能将丙酮酸还原为CO2
B.乳酸菌主要分布在内层,其发酵产生较多的水,导致“水花”形成
C.酵母菌可分布在表层和内层,表层酵母的能量转化率更高
D.霉菌主要分布在表层,其进行需氧呼吸的底物均为糖类
5.如图为利用玉米秸秆制备绿色能源——乙醇的工艺流程图,下列相关叙述错误的是( )
A.图中培养产酶微生物的培养基中的碳源为葡萄糖
B.对玉米秸秆进行预处理的酶可从腐木上的霉菌中提取
C.在糖液发酵过程中,先通氧处理有利于菌种繁殖,后期应严格密封处理
D.发酵产生的酒精可与酸性重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
6.“麦曲酶长,酵米复芳。白梅酒酿,伴淋寒香。压滤琼浆,煎煮陈藏。”是对绍兴黄酒精致复杂酿造工艺的描述。绍兴黄酒以糯米、黍米、粟为原料,一般酒精含量为14%~20%。下图是某黄酒酿制工艺流程图,请回答下列相关问题:
(1)淀粉作为菌种a的 源,菌种a能产生 酶,将淀粉糖化为小分子糖。
(2)图中加入的菌种b是 ,该菌种与乳酸菌在细胞结构上最显著的区别是 。
(3)在整个发酵过程中,酒精产生速率的变化趋势是 。不论原料用量多少,黄酒的酒精含量一般为14%~20%,酒精度数无法继续提高的原因可能是 。
(4)陈贮是指将榨出的黄酒放入储酒罐内存放待用,此过程要特别注意无氧保存,理由是 。
7.味精的主要成分是谷氨酸的钠盐,目前主要利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸。为了提高谷氨酸产量,科研人员不断优化培养条件,以获得最佳发酵工艺。回答下列问题:
(1)纯种菌株的获取:采集5 cm深的土壤样品,与适量的无菌水充分混合形成 ,采用 法将菌液接种到细菌选择性培养基上,通过观察菌落形态,从平板上挑取生长较好的谷氨酸棒状杆菌的单菌落,转入斜面培养基临时保存。
(2)菌株的培养:将斜面培养基上保存的谷氨酸棒状杆菌接种到液体培养基中,32 ℃摇床培养,以达到 菌株的目的。每隔一段时间利用 ,在显微镜下计算样品中谷氨酸棒状杆菌的数量,了解菌株的生长周期,并通过初筛、复筛,确定谷氨酸棒状杆菌菌株具有高产谷氨酸的能力。
(3)发酵条件的优化:在基础发酵培养基的基础上,科研人员利用不同碳源种类(葡萄糖、蔗糖)、无机氮源种类(尿素、硝酸钾)、初始pH(5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5)探究对谷氨酸棒状杆菌产生谷氨酸量的联合影响,实验结果如图所示。
根据实验结果,选择 组合获得的谷氨酸产量最高,这可作为最优发酵条件。此外,温度对发酵的影响是多方面的,原因是 (答出2点即可)。
(4)谷氨酸棒状杆菌的发酵:为了满足工业大规模发酵的需要,往往在接种发酵之前,对菌种进行 。根据菌株的生长周期及发酵进程,需要及时向发酵罐内添加 ,满足谷氨酸棒状杆菌的生长需求,以提高谷氨酸产量。可通过 减小菌种发生自发突变的概率。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.A 抗生素能抑制细菌(乳酸菌)的生长,不可用含抗生素的牛奶发酵酸奶,A错误;家庭制作果酒、果醋和泡菜发酵主要利用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌,其中酵母菌为真核生物,B正确;传统发酵技术所用的是自然菌种,没有进行严格的灭菌处理,以混合菌种的发酵为主,C正确。
2.C 发酵后期,乳酸产生过多,pH降低,会使乳酸菌的繁殖受到抑制,A正确。用热水短时间处理“庐”、“瓜”,可使泡菜口感更脆,原因是高温可抑制某些微生物产生果胶酶,保证植物细胞壁的结构完整,B正确。乳酸菌需要在中性偏酸的环境中生长,C错误。乳酸菌为厌氧菌,泡菜坛边水槽中应随时加满水,以防止外界空气进入,保证无氧环境,D正确。
3.D 该装置既可用于果酒的制作,又可用于果醋的制作,A正确;用该装置制作果酒时,瓶中的果汁不能超过瓶体积的1/2,既能为酵母菌在快速增殖过程中的需氧呼吸提供氧气,也能保证发酵过程中不会有果汁溢出,B正确;排气管长而弯曲,酒精发酵过程中,在排出二氧化碳的同时可避免杂菌进入,防止污染,C正确;装置的充气口在制作果酒时要先打开(酵母菌繁殖)后关闭(酒精发酵需要无氧环境),而在制作果醋时要始终打开(醋酸菌是好氧菌),D错误。
4.答案 (1)缺氧、酸性 (2)细胞质基质 此时与果酒发酵相关的酶活性高,发酵速度快 (3)无菌空气 (4)此阶段酵母菌主要进行需氧呼吸,大量增殖 营养物质消耗殆尽,高浓度的酒精和代谢废物会抑制酵母菌的代谢而影响发酵
解析 (1)果酒发酵时需要无氧条件,且发酵液pH会逐渐降低,这种缺氧、酸性条件能抑制杂菌的生长。(3)果醋发酵的菌种是醋酸菌,醋酸菌是一种好氧菌,故杨梅醋的发酵过程中,需要向发酵液中持续通入无菌空气。(4)发酵前24 h,酵母菌主要进行需氧呼吸,大量增殖,消耗葡萄糖较少,因此糖度变化很小,酒精度上升很慢;随着发酵的进行,酵母菌进行厌氧呼吸消耗葡萄糖产生酒精,96 h后,营养物质消耗殆尽,高浓度的酒精和代谢废物会抑制酵母菌的代谢而影响发酵,导致酒精度和糖度的变化都趋于平缓。
5.A 发酵工业所使用的菌种需要满足5个条件:
条件1:选择高产的菌种,使菌种的发酵产物中,需要的产物多,不需要的产物少
条件2:培养基来源充足且廉价,被转化的效率高,D不符合题意
条件3:菌种发酵产物易于分离
条件4:菌种对环境应没有明显或潜在的危害,B不符合题意
条件5:菌种的遗传特性和生产能力稳定,C不符合题意
发酵产物需从菌种中破碎分离不属于选育菌种的条件,且发酵产物未必需要破碎菌体后获得,A符合题意。
6.B 好氧以及用单一纯种微生物生产单一产品是现代发酵工业的主流,故与传统发酵技术相比,工厂化生产谷氨酸所用的大多是单一菌种,获得的产物产量更高、更纯,A正确。如果发酵产品是菌体本身(如酵母菌),可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来;如果发酵产品是微生物的代谢产物(如题述的谷氨酸),可采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法进行提取,B错误。谷氨酸棒状杆菌是谷氨酸发酵的主要菌种,属于细菌,发酵过程中,中性或弱碱性的条件有利于谷氨酸棒状杆菌的繁殖,有利于谷氨酸的积累,C正确。
7.C 单细胞蛋白是指微生物的菌体,不属于发酵的代谢产物,C错误。
8.答案 (1)扩大培养 缩短菌种在发酵罐中发酵的时间 培养基灭菌 高压蒸汽灭菌 (2)平板划线法 将聚集的菌体逐步稀释以得到单菌落 培养皿和涂布器 遗传特性和生产能力 (3)酸性 搅拌能增加发酵液中的溶解氧,可使酵母菌与营养物质充分接触利于其增殖 (4)过滤、沉淀 真空发酵 通入氧气,提高温度 缺少醋酸菌
解析 (1)菌种选育后需进行菌体的繁殖,故图1中标号①的操作是扩大培养,该操作的目的是增加菌体数量从而缩短菌种在发酵罐中发酵的时间;配制好的培养基需进行灭菌处理,培养基灭菌的常用方法是高压蒸汽灭菌。(2)最常用的分离单菌落的方法是稀释涂布平板法和平板划线法;采用平板划线法分离纯化菌株时,主要是通过多次连续平行划线将聚集的菌体逐步稀释,从而增大菌体间的距离,进而分离出单个菌体,最终形成单菌落,故在第二次及以后划线时,总是从上一次划线的末端区域开始划线;稀释涂布平板法可用于活菌计数,菌落计数时用到的工具为培养皿和涂布器;最终选育出来的菌种具有稳定的遗传特性和生产能力,以满足人们的需要。(3)根据题干信息“具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种”可知,发酵液应保持酸性环境。(4)如果发酵的产品是菌体本身(如酵母菌),可通过过滤、沉淀方法将菌体从培养液中分离出来;酒精易挥发,可用真空发酵法进行提取;醋酸发酵的适宜温度比酒精发酵的高,且需要氧气参与,故由酒精发酵转变成醋酸发酵时,需要改变的环境条件是通入氧气,提高温度;若在外界环境条件适宜的情况下,并未产生醋酸,最可能的原因是缺少醋酸菌,使得发酵难以进行。
能力提升练
1.C 传统发酵技术的发酵环境不能实现精准控制,现代发酵技术可以,A错误。桑葚为桑葚酒的发酵提供了碳源和氮源等物质,B错误。酵母菌数量和发酵条件是决定出酒率高低的直接原因,D错误。
2.B 酸菜制作过程中,主要起作用的微生物是乳酸菌,A正确;若酸菜发酵液表面出现一层菌膜,主要是由产膜酵母繁殖引起的,B错误;酸菜制作过程中有乳酸菌等多种微生物参与,它们的发酵产物有乳酸、醇、酯等,C正确;腌制酸菜时,盐含量过低可能不足以抑制杂菌的生长,导致发酵失败,盐含量过高可能导致酸菜品质变差,D正确。
易错分析 区别泡菜、酒表面的白膜
(1)泡菜表面的白膜:主要是由酵母菌(产膜酵母)繁殖造成的。此过程中,产膜酵母在与其他微生物如醋酸菌的竞争中占优势。
(2)酒表层的白膜:是由醋酸菌繁殖造成的。酒表面跟空气接触,为有氧环境,醋酸菌在有氧条件下进行繁殖;此过程中,因为其他微生物一般不能以酒精作为碳源,在竞争中处于劣势。
3.C 醋酸杆菌能将乙醇在有氧条件下转变为醋酸,反应简式:CH3CH2OH+O2 CH3COOH+H2O+能量,A正确。图1中35 ℃时产酸量最高,故研究不同乙醇浓度下的最高产酸量时,温度为无关变量,应保持相同且适宜,最好把温度控制在35 ℃,B正确。图1中40 ℃时仍有产酸量,可知此时醋酸杆菌体内酶活性较低但并没有全部失活,C错误。图2中乙醇浓度为4%时最高产酸量最大,故酒精发酵后检测乙醇浓度,将发酵液乙醇浓度调节到4%左右时最适合接种醋酸杆菌,D正确。
4.C 需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段相同,为糖酵解过程,是指1个葡萄糖分子转变为2个丙酮酸分子的过程,该过程发生在细胞溶胶中,乳酸菌、酵母菌、霉菌均可发生糖酵解,但酵母菌和霉菌能将丙酮酸还原为CO2,乳酸菌不能将丙酮酸还原成CO2,只能将其转变成乳酸,A错误;乳酸菌为厌氧菌,主要分布在内层,其发酵产物是乳酸,故“水花”的形成不是由乳酸菌发酵导致的,B错误;酵母菌是兼性厌氧型微生物,因而可分布在表层和内层,表层酵母主要进行的是需氧呼吸过程,需氧呼吸过程中能量转化率更高,C正确;发酵过程中,火腿表面形成油层,霉菌在表层繁殖,形成“油花”,说明其进行需氧呼吸的底物可以是脂肪,D错误。
5.A 图中培养产酶微生物的主要目的是处理玉米秸秆(富含纤维素),因此培养产酶微生物的培养基应以纤维素为碳源,A错误;生长在腐木上的霉菌能够分解利用腐木中的纤维素,玉米秸秆中富含纤维素,因此对玉米秸秆进行预处理的酶可从腐木上的霉菌中提取,B正确;糖液发酵所用的菌种为酵母菌,先通氧处理,酵母菌进行需氧呼吸有利于菌种繁殖,后期严格密封处理,有利于酵母菌厌氧发酵产生酒精,C正确;酒精可以与酸性重铬酸钾溶液发生反应,由橙色变为灰绿色,D正确。
6.答案 (1)碳/能/碳源和能 淀粉/淀粉酶、麦芽糖 (2)酵母菌 酵母菌有核膜包被的细胞核/酵母菌有成形的细胞核 (3)先上升后下降 酒精浓度升高导致酵母菌活性下降 (4)防止需氧菌发酵/防止酸化
解析 (1)淀粉属于多糖,是常见的碳源和能源物质,可在淀粉酶的作用下水解成麦芽糖,麦芽糖在麦芽糖酶的作用下水解成葡萄糖。(3)发酵前期,酵母菌厌氧呼吸旺盛,酒精产生速率快,随着糖类的消耗和代谢产物的积累,酵母菌厌氧呼吸强度减弱,酒精的产生速率下降。(4)将榨出的黄酒放入储酒罐内存放待用时,若是密封不好,有空气进入,醋酸菌发酵会将酒精转化为醋酸,使黄酒变酸。
7.答案 (1)土壤稀释液(或土壤溶液) 稀释涂布平板 (2)活化 血细胞计数板 (3)葡萄糖+尿素+初始pH6.5 温度影响酶的活性、菌种的生长繁殖、代谢物质的形成/代谢途径和方向、代谢物质的种类 (4)扩大培养 营养物质(或原料) 减少菌种的传代次数
解析 (3)由题图可知,当pH为6.5时,葡萄糖+尿素组的谷氨酸的产量最高,故选择葡萄糖+尿素+初始pH6.5组合获得的谷氨酸产量最高。
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