【生物】2019届一轮复习人教版微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用的解题策略教案(1)

【生物】2019届一轮复习人教版微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用的解题策略教案(1)

第52讲　高考必考题突破讲座(十一)‎ 微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用的解题策略 考纲要求 考情分析 命题趋势 微生物的分离与培养、某种微生物数量的测定往往结合实验过程图解或者装置图考查；培养基对微生物的选择作用一般是填空识记题；利用微生物发酵来生产特定的产物及发酵加工食品可结合具体的背景材料或实验流程考查，主要考查原理、方法、操作流程、现象及注意事项 ‎2016，天津卷，10T　　‎ ‎2016，全国卷Ⅰ，39T ‎2016，全国卷Ⅱ，39T ‎2015，全国卷Ⅲ，39T ‎ ‎2015，江苏卷，19T,31T 微生物的纯化培养操作与应用及传统发酵技术的应用是高考命题的热点。试题常联系生产生活实际考查微生物的分离和纯化培养及发酵食品的制作过程分析 分值：2～15分 ‎1．以果酒、果醋、腐乳、泡菜制作为背景，考查最基本知识，以填空为主。‎ ‎2．结合实验过程图考查微生物的分离、微生物的培养、微生物的应用。‎ 解题方法 ‎1．列表比较记忆法：对于微生物的应用、传统发酵技术的基础知识考查可采用此法。例如可列表比较果酒和果醋制作步骤的异同，列出相同的过程和不同的过程。再例如可列表比较微生物计数的两种计数方法的原理、方法、缺点、结果等。‎ ‎2．归纳总结法：对于习题中出现过的考查内容及考查方式进行归纳总结。例如可以对微生物纯化的三种途径进行总结，最后可形成“单菌落挑取法”“选择培养法”和“鉴定培养法”。‎ ‎3．联想记忆法：考查培养基时应想到培养基的成分、条件；考查范围操作就应想到消毒与灭菌；考查微生物分离就想到筛选菌株、统计菌落数目、设置对照等相关内容或操作。‎ 答题步骤 ‎1．首先浏览整道习题，大致了解考查什么内容，从题干获取有用信息，识图读图。‎ ‎2．对于“平板划线法在操作时，接种环通过__________灭菌”的问题直接根据识记知识用生物学术语作答即可。‎ ‎3．对于实验分析题，例如“为了检测某致病菌对抗生素的敏感性，将分别含有A、B、C、D四种抗生素的滤纸片均匀置于该平板上的不同位置培养一段时间后，含A的滤纸片周围出现透明圈，说明该病菌对抗生素A__________；”对这样的问题则应根据实验分析明确自变量是什么，实验原理是什么，实验结果是什么，说明什么等。‎ 规范答题 ‎1．对于考查基础知识的填空只需用准确的生物学名词术语作答即可。‎ ‎2．对于文字描述较多的，例如“该实验的目的是什么”“此操作是为了什么”“某现象说明了什么”等这类问题，则应根据所学知识，组织好语言，言简意赅，规范作答。‎ 微生物的利用和生物技术在食品中的应用与自然界和社会生活联系密切，体现其社会应用价值。这类题目主要考查学生的识记、理解，同时能反映学生平时的实践情况及分析理解能力。‎ 角度一►　微生物的纯化、计数、筛选与鉴别 一、微生物的纯化与计数 ‎1．纯化微生物的接种方法：‎ 比较项目 平板划线法 稀释涂布平板法 关键操作 接种环在固体平板培养基表面连续划线 ‎①一系列的梯度稀释 ‎②涂布平板法操作 注意事项 每次划线前后均需灼烧接种环 稀释度要足够高，为确保实验成功可以增加稀释度的范围 菌体获取 在具有显著的菌落特征的区域菌落中挑取菌体 从适宜的稀释度的平板上的菌落中挑取菌体 优点 可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落 既可以获得单细胞菌落，又能对微生物计数 缺点 不能对微生物计数 操作复杂，需要涂布多个平板 ‎2．微生物的计数[见本书P261考法二]‎ 二、微生物的筛选与鉴别 比较项目 土壤中分解尿素 的细菌的分离 分解纤维素的 微生物的分离 方法 利用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行选择培养 利用富含纤维素的选择培养基进行选择培养 原理 只有分解尿素的细菌能够合成脲酶，才能在以尿素为唯一氮源的培养基上生长 因为培养基中含有丰富的纤维素，因此能够分解纤维素的微生物具有更多的生存机会而大量繁殖 鉴定 在培养基上加入酚红指示剂，指示剂变红说明菌落中的菌体为分解尿素的细菌 刚果红染色法，菌落周围出现不变红的透明圈的菌落为分解纤维素的微生物的菌落 ‎[例1] (2015·江苏卷)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珠，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__③__(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__如果过多，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)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__避免培养基污染棉塞__。‎ (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，筛选了几株有透明降解圈的菌落(如图)。图中降解圈大小与纤维素酶的__量与活性__有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是__①__(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__J4__更适合用于人工瘤胃发酵，理由是__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　 (1)在样品稀释过程中需用到无菌水，涂布平板时需酒精灯、培养皿，都不需显微镜。(2)筛选纤维素酶高产菌，采用稀释涂布法时菌液不宜过多，否则菌体堆积，无法获得单菌落，影响分离效果。(3)分装培养基时，若试管口黏附有培养基，盖棉塞时其会黏附于棉塞上，易受到空气中微生物的污染，进而造成培养基污染。(4)‎ 纤维素与刚果红结合形成红色复合物，当纤维素酶高产菌分泌纤维素酶降解纤维素后，红色消失，从而使菌落周围出现透明圈。纤维素酶越多，活性越强，则分解的纤维素越多，产生的透明圈越大。据此可以看出，图中菌落①透明圈最大，降解纤维素能力最强。(5)发酵过程，微生物细胞呼吸产热，温度较高并产生酸性物质如CO2或乳酸使pH降低。因此，耐高温、耐酸的菌株更适合用于人工瘤胃发酵。‎ ‎1．(2015·全国卷Ⅰ)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__苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)__染色。微生物A产生的油脂不易挥发，可选用__萃取法__(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__油脂__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__血球计数板__直接计数；若要测定其活菌数量，可选用__稀释涂布平板__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‎30 ℃‎、‎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，__45__℃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__40__℃设计后续实验。‎ 解析　(1)苏丹Ⅲ能将细胞中油脂颗粒染成橘黄色，苏丹Ⅳ能将细胞中的油脂颗粒染成红色。蒸馏是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取挥发性强的芳香油；萃取法适用范围广，对于不易挥发的物质提取可选用。(2)筛选产生脂肪酶的微生物，应以脂肪作为唯一碳源制成选择培养基，这样在培养基上存活下来的就是能产生脂肪酶利用脂肪的微生物。(3)测定微生物细胞数量的方法很多，通常采用显微直接计数法和稀释涂布平板计数法。显微直接计数法需用血球计数板，一般死菌、活菌都有。而稀释涂布平板计数法是将待测样品经适当稀释之后，取一定量的稀释样液涂布到平板上，经过培养之后统计菌落数。根据其稀释倍数和取样接种量即可换算出样品中的活菌数。(4)相同量的底物在分解时所需酶量越少，说明酶活力越大。根据数据可知，‎45 ℃‎时所需酶量最多，酶活力最小。根据实验结果可推测‎40 ℃‎可能低于或高于最适温度，也可能是最适温度，因此后续实验应围绕‎40 ℃‎设计。‎ ‎2．(2014·四川卷)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、__氮源和无机盐__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__只有能利用苯磺隆的微生物能正常生长繁殖__。‎ (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__细胞分裂素__，这些植物激素一般需要事先单独配制成__母液__保存备用。‎ (3)纯化菌株时，通常使用的划线工具是__接种环__。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__①接种环灼烧后未冷却；②划线未从第一区域末端开始__。‎ (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__目的菌株能分泌降解苯磺隆的蛋白质__，该实验设计是否全理？为什么？__不合理，缺少空白对照__。‎ 解析　(1)微生物生长所需的主要营养物质包括碳源、氮源、水和无机盐。使用选择培养基是因为它是能允许特定微生物生长，同时又能抑制或阻止其他微生物的生长的培养基。(2)植物组织培养所用的植物激素是生长素和细胞分裂素，应将这两种植物激素单独配制成母液保存备用。(3)进行菌株纯化时，常用的划线工具是接种环。用接种环进行第二区域划线前需灼烧灭菌，灭菌后的接种环温度很高，若不经冷却立即进行划线操作，会使第一条线上无活菌存在。另外，若划线未从第一区域末端开始，也会导致题述的划线无菌落现象。(4)据图可知，该实验的假设为该微生物产生的分解苯磺隆的物质是蛋白质。该实验的设计不合理，因为缺少空白对照实验，应将蛋白酶溶液改为等量蒸馏水，其余设置不变。‎ 课时达标　第52讲 ‎1．[高考题汇编]微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用。判断下列说法的正误。‎ (1)(江苏卷·10题节选)成品腐乳表面的黏性物质主要由细菌产生。(　×　)‎ (2)(江苏卷·10题节选)浓缩培养的噬菌体可以用血球计数板直接计数。(　×　)‎ (3)(全国卷Ⅰ·39题节选)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纤维二糖分解成葡萄糖。(　√　)‎ (4)(江苏卷·19题节选)高压蒸汽灭菌加热结束时，打开放气阀使压力表指针回到零后，开启锅盖。(　×　)‎ (5)(江苏卷·19题节选)倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上。(　×　)‎ (6)(全国卷·5题节选)不同种类细菌的生长均需要相同碳源。(　×　)‎ (7)(全国卷·5题节选)常用液体培养基分离获得细菌单菌落。(　×　)‎ (8)(江苏卷·18题节选)将培养基分装到培养皿后进行灭菌。(　×　)‎ (9)(江苏卷·18题节选)接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养。(　×　)‎ ‎2．[试题节选]果酒、果醋的制作。‎ (1)(天津卷·10题节选)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度，这是因为酶__在最适温度条件下催化能力最强__。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__酵母菌__的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。‎ (2)(天津卷·10题节选)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变化，加剧了不同种类乳酸菌的__种间竞争(或竞争)__，淘汰了部分乳酸菌种类。‎ (3)(全国卷Ⅱ·39题节选)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。‎ 过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的__细胞质基质__中进行，其产物乙醇与__酸性的重铬酸钾__试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验。‎ (4)传统发酵技术应用十分广泛，果酒和果醋就是常见例子。当发酵装置由果酒酿造转为果醋酿造时，首先要提高__发酵温度__，其次要注意通入__无菌空气__。‎ (5)果酒的制作过程中，在葡萄汁装入消毒发酵瓶时，要留有大约__1/3__的空间。所使用的发酵液能使酵母菌生长繁殖而绝大多数其他微生物无法适应，这种发酵液应具有__缺氧、呈酸性__的特点。‎ (6)在果汁加工过程中可添加__纤维素酶和果胶(单答果胶酶给分，单答纤维素不得分)__酶提高出汁率和澄清度。‎ (7)果酒和果醋的制作分别利用了酵母菌和__醋酸菌__两种微生物的发酵原理，后者在结构上的主要特点是__无成形的细胞核__。在制葡萄酒的过程中，在不同时间内对发酵液样品进行检测，发现发酵液的pH一直下降，原因是__酵母菌呼吸作用产生的二氧化碳使发酵液pH值下降__。‎ ‎3．[试题节选]微生物的分离、培养与应用。‎ (1)(四川卷·10题节选)从土壤中筛选产脲酶细菌的过程中，选择培养基应以__尿素__为唯一氮源；鉴别培养基还需添加__酚红__作指示剂，‎ 产脲酶细菌在该培养基上生长一段时间后，其菌落周围的指示剂将变成__红__色。‎ (2)(四川卷·10题节选)在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为105的土壤样品液0．1 mL，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。该过程采取的接种方法是__稀释涂布平板法__，每克土壤样品中的细菌数量为__1．75__×108个；与血球计数板计数法相比，此计数方法测得的细菌数较__少__。‎ (3)(全国卷Ⅲ·39题节选)分离纯化乳酸菌时，首先需要用__无菌水__对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是__泡菜滤液中菌的浓度高，直接培养很难分离得到单菌落__。‎ (4)(全国卷Ⅲ·39题节选)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料纯化乳酸菌。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。推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有__鉴别乳酸菌__和__中和产生的乳酸__。分离纯化时应挑选出__具有透明圈__的菌落作为候选菌。‎ (5)(江苏卷·30题节选)实验用的培养皿常用的两种灭菌方法是__干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)__；为了减少灭菌后器皿被污染，灭菌前应该__用牛皮纸(报纸)包扎器皿__。为了筛选出酵母菌，培养基中添加了青霉素，其目的是__抑制细菌(放线菌)生长__。为了将分离到的菌株纯化，挑取了菌落在3块相同平板上划线，结果其中一块平板的各划线区均未见菌生长，最可能的原因是__接种环温度过高，菌被杀死__。‎ (6)(四川卷·10题节选)普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，有人将地衣芽孢杆菌的α淀粉酶基因转入酵母菌中，经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌种。以淀粉为原料，用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵，接种__工程酵母__菌的发酵罐需要先排气，其原因是__工程酵母菌分解淀粉产生葡萄糖的能力强，导致酒精发酵产生CO2的速率更快__。‎ (7)(全国卷Ⅰ·39题节选)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__红__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__透明圈__。‎ (8)(全国卷Ⅱ·39题改编)某小组采用稀释涂布平板法检测水样中细菌含量。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__检测培养基平板灭菌是否合格__；某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__灼烧__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__将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落__。‎ (9)微生物培养基通常在压力为100 kPa，温度为__121__℃条件下，灭菌15～30 min，然后待培养基冷却至__50__℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。‎ (10)在筛选纤维素分解菌的过程中，常用的方法是__刚果红染色法__。但这只是分离纯化的第一步，为了确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行__发酵产纤维素酶__的实验。‎ (11)为了获得能降解氯苯的微生物菌种，可在被氯苯污染的土壤中取样，并应选用以__氯苯__为碳源的培养液进行选择培养。除含有碳源外，培养液还应含有__氮源__、无机盐和蒸馏水等。若要测定培养液中选定菌种的菌体数，既可用__显微镜__直接计数，也可选用__稀释涂布平板__法统计活菌数目，一般前者得到的结果__>__(填“>”“＝”或“<”)后者。‎ (12)培养基的类型很多，但培养基中一般都含有水、碳源、__氮源__、__生长因子__和无机盐。分离纯化微生物最常使用的接种方法是__平板划线法__和__稀释涂布平板法__两种。在接种过程中，接种针或涂布器的灭菌方法是__灼烧灭菌__。土壤中的细菌之所以能够分解尿素，是因为它们能合成__脲酶__。可以通过__检测培养基pH的变化__来判断细菌是否分解尿素。如果将分离得到的土壤细菌转移放入大试管进一步培养，则土壤细菌的增长曲线呈现为__“S”__型。‎ (13)现代的腐乳生产使用的是优良的毛霉菌种，而优良的毛霉菌种通常是从自然发酵的长满菌丝的豆腐坯上分离并纯化得到的。该过程需要先制成孢子悬液，再进行接种培养，以获得所需的毛霉菌落，这一过程最常用的接种方法是__平板划线法、稀释涂布平板法__。‎ (14)不同微生物的生存环境不同，获得理想微生物的第一步是从适合的环境采集菌样，然后再按一定的方法分离、纯化。培养嗜盐菌的菌样应从__海滩等高盐__环境采集。‎ (15)腐乳是我国古代劳动人民创造出的一种经过微生物发酵的大豆食品。现代科学研究表明，许多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种__丝__状真菌。‎ (16)富集培养指创设仅适合待分离微生物旺盛生长的特定环境条件，使其在群落中的数量大大增加，从而分离出所需微生物的培养方法。对产耐高温淀粉酶微生物的富集培养应选择__以淀粉为唯一碳源__的培养基，并在__高温__条件下培养。 ‎ (17)从自然界微生物中筛选某菌种的一般步骤是：采集菌样→富集培养→纯种分离→性能测定。接种前要对培养基进行__高压蒸汽灭菌__处理，在整个微生物的分离和培养中，一定要注意在__无菌__条件下进行。‎ ‎ (18)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__杀死培养基中的细菌芽孢__。‎ (19)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__纤维二糖__分解成__葡萄糖__。‎ (20)乳酸菌是一种原核生物，其发酵过程会以胆固醇作为__碳源__。取适量发酵的酸肉，剪碎、研磨然后加入无菌水稀释，目的是__获得菌种__。对乳酸菌的选择培养基进行的灭菌方法是__高压蒸汽灭菌__。刚刚制作好的平板培养基需冷却后并倒立放置，目的是__避免冷凝水进入培养基造成污染__。‎ (21)某些微生物能分解纤维素为其生长提供营养，因为自身能分泌纤维素酶，纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少含有三种酶即C1酶、CX酶和__葡萄糖苷酶__。‎