專題能力訓練十五發(fā)酵工程1.(2018全國理綜)回答下列與酵母菌有關的問題。(1)分離培養(yǎng)酵母菌通常使用(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麥芽汁瓊脂”)培養(yǎng)基,該培養(yǎng)基應采用滅菌法滅菌。若將酵母菌劃線接種在平板上,培養(yǎng)一段時間后可觀察到菌落,菌落的含義是。 (2)酵母菌液體培養(yǎng)時,若通入氧氣,可促進(填“菌體快速增殖”“乙醇產(chǎn)生”或“乳酸產(chǎn)生”);若進行厭氧培養(yǎng),可促進(填“菌體快速增殖”“乙醇產(chǎn)生”或“乳酸產(chǎn)生”)。 (3)制作面包時,為使面包松軟通常要在面粉中添加一定量的酵母菌,酵母菌引起面包松軟的原因是。 答案:(1)麥芽汁瓊脂高壓蒸汽由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體(2)菌體快速增殖乙醇產(chǎn)生(3)酵母菌分解葡萄糖會產(chǎn)生CO2,CO2使面包松軟解析:(1)牛肉膏蛋白胨一般用于培養(yǎng)細菌,MS培養(yǎng)基用于植物組織培養(yǎng),因此,分離培養(yǎng)酵母菌可用麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基。培養(yǎng)基常采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌。菌落通常是由一個細胞繁殖而來的一個肉眼可見的子細胞群體。(2)在有氧條件下,酵母菌進行有氧呼吸,繁殖速度快;在無氧條件下,酵母菌進行無氧呼吸,產(chǎn)生乙醇和CO2。(3)制作面包時,加入酵母菌,酵母菌先進行有氧呼吸,后期再進行無氧呼吸,都有CO2產(chǎn)生,CO2受熱后膨脹使面包松軟。2.圖1是果酒和果醋制作實驗流程圖,圖2為某學生設計的發(fā)酵裝置圖。請據(jù)圖分析并回答下列問題。(1)在發(fā)酵初期不通氣,溶液中有氣泡產(chǎn)生,可聞到酒香;后期接種,適當升高溫度并通氣,使轉(zhuǎn)化為。 (2)發(fā)酵前需要將發(fā)酵瓶清洗干凈,并用體積分數(shù)為的酒精消毒;沖洗葡萄的次數(shù)不宜過多,以免洗掉葡萄上的菌。 (3)圖2中的排氣口彎曲的作用是;若在發(fā)酵過程中檢測培養(yǎng)液的pH變化,可知在酒精發(fā)酵過程中,pH(填“增大”“不變”或“減小”),在醋酸發(fā)酵過程中,pH(填“增大”“不變”或“減小”)。 答案:(1)醋酸菌乙醇(酒精)醋酸(2)70%(野生)酵母(3)避免培養(yǎng)液被空氣中的雜菌污染減小減小解析:(1)由圖1可知,發(fā)酵前期,酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精,即發(fā)酵初期保證無氧環(huán)境(不通氣),后期接種醋酸菌,使酒精轉(zhuǎn)化為醋酸。(2)用體積分數(shù)為70%的酒精對發(fā)酵瓶進行消毒;用清水沖洗葡萄時,次數(shù)不宜過多,以免洗掉葡萄皮表面上的野生酵母菌。(3)圖2中的排氣口彎曲是為了避免培養(yǎng)液被空氣中的雜菌污染;在酒精發(fā)酵過程中,細胞呼吸(無氧呼吸)產(chǎn)生CO2,導致pH減小;進行醋酸發(fā)酵時生成醋酸,會使pH迅速減小。3.紅酸湯的制作是將西紅柿洗凈、擦干、搗爛后放入盛有食鹽水的壇中,密封待發(fā)酵好備用。回答相關問題。(1)為了縮短制作時間,有人還會在壇中加入陳酸湯,其目的是。乳酸發(fā)酵的過程即為乳酸菌進行的過程。 (2)紅酸湯腌制過程的初期會有氣泡冒出,隨后氣泡的產(chǎn)生逐漸停止,試分析原因:。(3)人體腸道內(nèi)有很多益生菌,當有害菌群多了,會出現(xiàn)消化道炎癥,治療消化道慢性炎癥時直接喝乳酸菌制劑比用抗生素更好。不宜用抗生素的原因是。(4)亞硝酸鹽的含量會影響紅酸湯的品質(zhì)。發(fā)酵過程中影響亞硝酸鹽含量的因素主要有。絕大部分亞硝酸鹽在人體內(nèi)以“過客”的形式隨尿液排出,只有在特定的條件下,才會轉(zhuǎn)變成致癌物。 答案:(1)增加乳酸菌數(shù)量無氧呼吸(2)剛入壇內(nèi)時,西紅柿表面的雜菌(大腸桿菌、酵母菌等)進行細胞呼吸產(chǎn)生CO2,隨著乳酸的積累,乳酸抑制了雜菌的生長,乳酸菌產(chǎn)生乳酸的過程不產(chǎn)生CO2(3)抗生素會殺死腸道內(nèi)多種益生菌(4)溫度、食鹽用量、腌制時間亞硝胺解析:(1)在壇中加入陳酸湯的目的是增加乳酸菌數(shù)量;乳酸發(fā)酵是利用了乳酸菌的無氧呼吸,發(fā)生在乳酸菌的細胞質(zhì)基質(zhì)中。(2)紅酸湯腌制過程,剛入壇內(nèi)時,西紅柿表面的雜菌(大腸桿菌、酵母菌等)進行細胞呼吸產(chǎn)生CO2,隨著乳酸的積累,乳酸抑制了雜菌的生長,乳酸菌產(chǎn)生乳酸的過程不產(chǎn)生CO2。因此,初期會有氣泡冒出,隨后氣泡的產(chǎn)生逐漸停止。(3)根據(jù)題意分析,人體腸道內(nèi)有很多益生菌,若使用抗生素,會殺死腸道內(nèi)多種益生菌,因此不宜用抗生素。(4)發(fā)酵過程中,影響亞硝酸鹽含量的因素有溫度、食鹽用量、腌制時間等;亞硝酸鹽只有在特定的條件下,才會轉(zhuǎn)變成致癌物亞硝胺。4.我國勞動人民很早就發(fā)現(xiàn)了發(fā)酵現(xiàn)象,并用于腐乳和泡菜的制作。請回答下列問題。(1)多種微生物參與了腐乳的前期發(fā)酵過程,其中起主要作用的微生物是。豆腐富含蛋白質(zhì)和脂肪,由于微生物的作用,腐乳中甘油、脂肪酸及小分子肽、氨基酸的含量增加,說明這些微生物能產(chǎn)生。 (2)腐乳的后期發(fā)酵在玻璃瓶中進行,為防止腐乳變質(zhì)可采取哪些措施?這些措施的作用分別是什么?(3)在泡菜的發(fā)酵初期,多種微生物進行,產(chǎn)生氣泡,并逐步形成無氧環(huán)境。發(fā)酵中期,主要是進行發(fā)酵,pH明顯下降,其他微生物的生長受到抑制。 (4)下表為泡菜中亞硝酸鹽含量(單位:mg/kg)與食鹽水質(zhì)量分數(shù)、發(fā)酵時間的關系。據(jù)表分析,你對于腌制和食用泡菜有何建議?;。 食鹽水的質(zhì)量分數(shù)/%發(fā)酵時間/d3579111331.53.73.83.73.53.151.65.64.02.01.11.170.52.11.91.51.41.3答案:(1)毛霉脂肪酶和蛋白酶(2)加鹵湯后,鹵湯中的酒精和香辛料抑制雜菌的生長;加鹽腌制,食鹽抑制雜菌生長;密封腌制,造成無氧環(huán)境,抑制好氧菌的生長。(3)有氧呼吸乳酸菌(4)腌制泡菜的鹽水的質(zhì)量分數(shù)控制在5%左右在泡菜發(fā)酵11 d之后食用較為適宜解析:(1)腐乳的前期發(fā)酵過程起主要作用的微生物是毛霉。分解脂類和蛋白質(zhì)類的酶為脂肪酶和蛋白酶。(2)加鹵湯后,鹵湯中的酒精和香辛料抑制雜菌的生長;為防止腐乳變質(zhì),還需加鹽并密封腌制,用來抑制雜菌生長。(3)在泡菜的發(fā)酵初期,因為有氧氣存在,微生物進行有氧呼吸。在發(fā)酵中期,主要是乳酸發(fā)酵。(4)腌制泡菜必須控制亞硝酸鹽的含量,其含量超標可能會誘發(fā)癌癥的發(fā)生。據(jù)表分析,腌制泡菜的鹽水的質(zhì)量分數(shù)應控制在5%左右,泡菜發(fā)酵11d之后食用較為適宜。5.葡萄種植基地為解決葡萄滯銷、易腐爛問題,引進果酒、果醋生產(chǎn)線對葡萄進行深加工,獲得了較好效益。其生產(chǎn)流程如下頁左上圖所示,據(jù)圖回答下列問題。(1)在篩選菌種A時,需要在接種前用法對葡萄果汁進行滅菌。對于需要長期保存的菌種,可以采用法保存。 (2)在純化菌種A時接種了5個平板,每個平板均接種了0.1 mL樣品并培養(yǎng),其中乙平板的菌落分布如上圖,因為純化菌種A的接種方法是,推測出現(xiàn)平板乙結果可能的操作失誤是涂布不均勻。其余的甲、丙、丁、戊平板的菌落數(shù)分別是180、220、480、200,則樣品中菌種A的數(shù)量為個/mL。用該方法統(tǒng)計的結果,一般(填“低于”或“高于”)實際值。 答案:(1)高壓蒸汽滅菌甘油管藏(2)稀釋涂布平板法2 000低于解析:(1)葡萄果汁作為篩選菌種A時的培養(yǎng)基,需要在接種前用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌;需要長期保存的菌種,可以采用甘油管藏法保存。(2)由圖乙中的培養(yǎng)結果是涂布不均勻?qū)е碌?可以推知采用的純化方法是稀釋涂布平板法;根據(jù)題意,樣品中菌種A的數(shù)量為(180+220+200)÷3÷0.1=2000(個/mL);由于稀釋涂布平板法的個別菌落可能來自兩個和多個細胞,所以用該方法統(tǒng)計的結果,一般低于實際值。6.為解決塑料袋(化學成分為聚乙烯)造成的“白色污染”這一問題,某同學試圖從土壤中尋找一種能加速塑料袋自然降解過程的目的菌。以下是該同學從土壤中尋找并篩選目的菌的流程,請回答下列問題。(1)對培養(yǎng)基滅菌常用的方法是。在接種前需要檢測使用的培養(yǎng)基是否被污染,方法是。 (2)號培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基(按功能分),其作用是使目的菌能“脫穎而出”。上圖采用的接種方法為。從物理性質(zhì)來看,號培養(yǎng)基中(填“能”或“不能”)添加瓊脂。(3)該同學在稀釋倍數(shù)為104的培養(yǎng)基中測得平板上菌落數(shù)的平均值為204,則每毫升樣品中的菌落數(shù)是個。(涂布平板時所用稀釋液的體積為0.2 mL) (4)假設該同學計數(shù)時發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上細菌數(shù)目過多而連成一片,說出一種可能的原因并提出合理的處理措施。原因:;措施:。 答案:(1)高壓蒸汽滅菌法將未接種的培養(yǎng)基在37 (或適宜溫度)恒溫箱中倒置培養(yǎng)一段時間(或12 d),觀察是否有菌落生成(2)選擇稀釋涂布平板法不能(3)1.02×107(4)菌液濃度過高(或稀釋倍數(shù)不夠)增大稀釋倍數(shù)(或原因:培養(yǎng)過程中被雜菌污染嚴格無菌操作程序)解析:(1)培養(yǎng)基常采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌。在接種前需要檢測使用的培養(yǎng)基是否被污染,可以將未接種的培養(yǎng)基在37(或適宜溫度)恒溫箱中倒置培養(yǎng)一段時間,觀察是否有菌落生成。若有菌落生成,則說明培養(yǎng)基已經(jīng)被污染,否則沒有被污染。(2)要篩選能降解聚乙烯塑料的微生物,應選擇以聚乙烯塑料為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基。在號培養(yǎng)基上采用的接種方法為稀釋涂布平板法。號培養(yǎng)基應為液體培養(yǎng)基,因此不能加凝固劑瓊脂。(3)根據(jù)題意可知,每毫升樣品中的菌落數(shù)為204÷0.2×104=1.02×107(個)。(4)如果培養(yǎng)基上細菌數(shù)目過多而連成一片,可能的原因是菌液濃度過高或操作過程雜菌污染,還可能是接種時沒有把細菌分散開,采取的措施有增大稀釋倍數(shù),嚴格無菌操作程序或涂布均勻。7.(2019全國理綜)物質(zhì)W是一種含氮有機物,會污染土壤。W在培養(yǎng)基中達到一定量時培養(yǎng)基表現(xiàn)為不透明。某研究小組欲從土壤中篩選出能降解W的細菌(目標菌)。回答下列問題。(1)要從土壤中分離目標菌,所用選擇培養(yǎng)基中的氮源應該是。 (2)在從土壤中分離目標菌的過程中,發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上甲、乙兩種細菌都能生長并形成菌落(如圖所示)。如果要得到目標菌,應該選擇菌落進一步純化,選擇的依據(jù)是。 (3)土壤中的某些微生物可以利用空氣中的氮氣作為氮源。若要設計實驗進一步確定甲、乙菌能否利用空氣中的氮氣作為氮源,請簡要寫出實驗思路、預期結果和結論,即。 (4)該小組將人工合成的一段DNA轉(zhuǎn)入大腸桿菌,使大腸桿菌產(chǎn)生能降解W的酶(酶E)。為了比較酶E與天然酶降解W能力的差異,該小組擬進行如下實驗,請完善相關內(nèi)容。在含有一定濃度W的固體培養(yǎng)基上,A處滴加含有酶E的緩沖液,B處滴加含有相同濃度天然酶的緩沖液,C處滴加,三處滴加量相同。 一段時間后,測量透明圈的直徑。若C處沒有出現(xiàn)透明圈,說明;若A、B處形成的透明圈直徑大小相近,說明 。 答案:(1)W(2)乙乙菌落周圍出現(xiàn)透明圈,說明乙菌能降解W(3)將甲、乙菌分別接種在無氮源培養(yǎng)基上,若細菌能生長,則說明該細菌能利用空氣中的氮氣作為氮源(4)緩沖液緩沖液不能降解W酶E與天然酶降解W的能力相近解析:(1)從土壤中分離能夠降解含氮有機物W的細菌(目標菌),選擇培養(yǎng)基只能以W為氮源,以保證該培養(yǎng)基只允許目標菌生活,抑制或阻止其他種類微生物的生長。(2)W在培養(yǎng)基中達到一定量時培養(yǎng)基不透明。甲菌落周圍未形成透明圈,說明所含細菌不能分解W;乙菌落周圍出現(xiàn)透明圈,說明乙菌落中的細菌能分解W。所以,如果要得到目標菌,應該選擇乙菌落進一步純化。(3)若要確定甲、乙菌能否利用空氣中的氮氣作為氮源,只需將它們培養(yǎng)在沒有氮源的培養(yǎng)基上,若能夠生長,則說明其能利用空氣中的氮氣作為氮源。(4)本實驗中自變量為酶的類型,因變量為透明圈的大小(表示酶降解W的能力大小)。為比較酶E與天然酶的降解能力并排除緩沖液的干擾,需要設置A、B兩個實驗組(A組滴加含有酶E的緩沖液,B組滴加含有相同濃度天然酶的緩沖液)和一個只滴加緩沖液的對照組。若C處沒有出現(xiàn)透明圈,則說明緩沖液不能降解W;若A、B處形成的透明圈直徑大小相近,則表明酶E與天然酶降解W的能力相近。8.(2019廣東百校聯(lián)盟檢測)蠶豆種子具有高蛋白、富淀粉、低脂肪等特點,蠶豆醬就是以脫殼蠶豆為主要原料加工而成的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品。我國生產(chǎn)蠶豆醬的歷史悠久,蠶豆醬的自然發(fā)酵中有米曲霉、黑曲霉、酵母菌、乳酸菌等共同參與,其中米曲霉、黑曲霉是優(yōu)勢菌種。請回答下列問題。(1)米曲霉、乳酸菌在細胞結構上的共同點是都具有等結構。(2)若要獲得米曲霉菌落并加以觀察,則培養(yǎng)基中除需添加等各類營養(yǎng)成分外,還需添加。 (3)米曲霉等分泌的可將原料中的大分子有機物等水解成小分子產(chǎn)物。大分子有機物在酵母菌、乳酸菌的作用下,產(chǎn)生、有機酸、酯類等,構成蠶豆醬特有的香氣。 (4)下表表示探究溫度對蠶豆醬發(fā)酵影響的實驗結果。溫度/總酸/%氨基酸態(tài)氮%還原糖含量%感官得分發(fā)酵前發(fā)酵后40330.250.303.378.040370.290.354.948.245330.360.407.198.545370.430.589.389.5根據(jù)上表結果可以確定,蠶豆醬發(fā)酵的適宜溫度為。 答案:(1)細胞膜、細胞質(zhì)(基質(zhì))、核糖體(2)碳源、氮源、水和無機鹽瓊脂(3)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶乙醇(4)前發(fā)酵為45 ,后發(fā)酵為37 解析:(1)米曲霉是由真核細胞構成的真核生物,乳酸菌是由原核細胞構成的原核生物,二者在細胞結構上的共同點是都具有細胞膜、細胞質(zhì)(基質(zhì))、核糖體等結構。(2)微生物在固體培養(yǎng)基上生長才能形成菌落。若要獲得米曲霉菌落并加以觀察,則培養(yǎng)基中除需添加碳源、氮源、水和無機鹽外,還需添加凝固劑瓊脂。(3)米曲霉等分泌的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶可將原料中的大分子有機物等水解成小分子產(chǎn)物。大分子有機物在酵母菌、乳酸菌的作用下,產(chǎn)生乙醇、有機酸、酯類等,構成蠶豆醬特有的香氣。(4)表中信息顯示,前發(fā)酵為45,后發(fā)酵為37時,蠶豆醬的總酸、氨基酸態(tài)氮、還原糖含量和感官得分等檢測指標都最高,說明蠶豆醬發(fā)酵的適宜溫度為前發(fā)酵為45,后發(fā)酵為37。9.(2018全國理綜)將將馬鈴薯去皮切塊,加水煮沸一定時間,過濾得到馬鈴薯浸出液。在馬鈴薯浸出液中加入一定量蔗糖和瓊脂,用水定容后滅菌,得到M培養(yǎng)基?；卮鹣铝袉栴}。(1)M培養(yǎng)基若用于真菌的篩選,則培養(yǎng)基中應加入鏈霉素以抑制的生長,加入了鏈霉素的培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基。 (2)M培養(yǎng)基中的馬鈴薯浸出液為微生物生長提供了多種營養(yǎng)物質(zhì),營養(yǎng)物質(zhì)類型除氮源外還有(答出兩點即可)。氮源進入細胞后,可參與合成的生物大分子有(答出兩點即可)。 (3)若在M培養(yǎng)基中用淀粉取代蔗糖,接種土壤濾液并培養(yǎng),平板上長出菌落后可通過加入顯色劑篩選出能產(chǎn)淀粉酶的微生物。加入的顯色劑是,該方法能篩選出產(chǎn)淀粉酶微生物的原理是。 (4)甲、乙兩名同學用稀釋涂布平板法測定某一土壤樣品中微生物的數(shù)量,在同一稀釋倍數(shù)下得到以下結果:甲同學涂布了3個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是110、140和149,取平均值133。乙同學涂布了3個平板,統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是27、169和176,取平均值124。有人認為這兩名同學的結果中,乙同學的結果可信度低,其原因是。答案:(1)細菌選擇(2)碳源、無機鹽蛋白質(zhì)、核酸(3)碘液淀粉遇碘液顯藍色,產(chǎn)淀粉酶的菌落周圍淀粉被水解,形成透明圈(4)乙同學的結果中,1個平板的計數(shù)結果與另2個相差懸殊,結果的重復性差解析:(1)鏈霉素可抑制細菌的生存,但真菌可以在含鏈霉素的培養(yǎng)基中生存,所以加入鏈霉素的培養(yǎng)基可用于篩選出真菌,屬于選擇培養(yǎng)基。(2)培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)主要有碳源、氮源、水和無機鹽等。蛋白質(zhì)和核酸都含氮元素,所以氮源進入細胞后可用于合成蛋白質(zhì)和核酸等大分子物質(zhì)。(3)檢測淀粉所用的試劑是碘液,淀粉遇碘變藍。如果某種微生物產(chǎn)生了淀粉酶,則在其菌落周圍就沒有淀粉存在,不再呈現(xiàn)藍色,而是出現(xiàn)透明圈。(4)計數(shù)時一般選擇菌落數(shù)在30300的平板進行計數(shù)。乙同學1個平板的計數(shù)結果與另2個相差懸殊,可信度低。- 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