选修1 生物技术实践
专题1、2 传统发酵技术的应用、
微生物的培养与应用
1．在酿酒、酿醋、制作腐乳和酸奶过程中都要涉及各种微生物，请回答下列问题：
(1)酿酒利用的微生物是酵母菌，制作过程中，酵母菌先在有氧条件下大量繁殖，然后再进行酒精发酵。检测酒精的原理是：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成________色。
(2)在酒精发酵时瓶内温度一般应控制在________。醋酸发酵时温度一般应控制在________。
(3)在腐乳的制备过程中，常用的微生物主要是__________等，在此过程中，豆腐相当于微生物生长的__________。
(4)民间制作腐乳时，豆腐块上生长着微生物，在制作时一般要加盐、酒，若加入的酒精浓度(含量)过低，会出现什么现象？____________________。
(5)在腌制泡菜的过程中，起主要作用的微生物是乳酸菌，用水封坛的作用是__________________。欲检测泡菜在腌制过程中产生的亚硝酸盐含量，使用检测试剂后颜色变为__________。
2．(2014年海南卷)已知泡菜中亚硝酸盐含量与腌制时间有关。为了测定不同腌制天数泡菜中亚硝酸盐的含量，某同学设计了一个实验，实验材料、试剂及用具包括：刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同腌制天数的泡菜滤液等。回答相关问题。
(1)请完善下列实验步骤：
①标准管的制备：用__________________________和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。
②样品管的制备：用刻度移液管分别吸取一定量的____________________________，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管。
③将每个____________分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅________的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管中亚硝酸盐的含量。
(2)下图表示的是泡菜中________________趋势。
(3)泡菜制作过程中产酸的细菌主要是__________(填“醋酸杆菌”或“乳酸菌”)。
3．(2016年济南模拟)下表为某微生物培养基的配方，请回答：(导学号 57130214)
成分
含量
成分
含量
NaNO3
3 g
FeSO4
0.01 g
K2HPO4
1 g
(CH2O)
30 g
琼脂
15 g
H2O
1 000 mL
MgSO4·7H2O
0.5 g
青霉素
0.1万单位
(1)依物理性质，该培养基属于__________培养基。依用途划分，则属于__________培养基。
(2)根据培养基原料，所培养微生物的同化作用类型是________________。
(3)该培养基中的碳源是__________。不论何种培养基，在各成分都溶化后分装前，要进行的是______________。
(4)若用该培养基培养纤维素分解菌，应除去的物质是________________，应加入的物质是__________。
(5)细菌种群进化过程中，起主要作用的变异是________(填编号)。
A．环境条件 B．基因重组
C．基因突变 D．染色体变异
4．(2015年江苏卷)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株，并对其降解纤维素能力进行了研究。请回答下列问题：(导学号 57130215)
(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，筛选到了几株有透明降解圈的菌落(见下图)。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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5．(2015年全国卷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________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，____________℃条件下该酶活性最小。为了进一步确定该酶的最适温度，应围绕________℃设计后续实验。
选修1 生物技术实践
专题1、2 传统发酵技术的应用、微生物的培养与应用
1.(1)灰绿
(2)18 ℃～25 ℃ 30 ℃～35 ℃
(3)毛霉 培养基
(4)不足以抑制微生物的生长，导致豆腐腐败变质
(5)制造缺氧环境 玫瑰红
解析：(1)酿酒过程检测酒精的原理是：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。(2)在酒精发酵时瓶内温度一般应控制在18 ℃～25 ℃。醋酸发酵时温度一般应控制在30 ℃～35 ℃。(3)在腐乳的制作过程中，常用的微生物主要是毛霉等，在此过程中，豆腐相当于微生物生长的培养基。(4)民间制作腐乳时，在制作时一般要加盐、酒，若加入的酒精浓度(含量)过低，不足以抑制微生物的生长，会导致豆腐腐败变质。(5)在腌制泡菜的过程中，起主要作用的微生物是乳酸菌，用水封坛的作用是制造缺氧环境。欲检测泡菜在腌制过程中产生的亚硝酸盐含量，使用检测试剂后颜色变为玫瑰红色。
2．(1)①不同浓度亚硝酸钠标准溶液
②不同腌制天数的泡菜滤液
③样品管 一致
(2)亚硝酸盐含量的变化
(3)乳酸菌
解析：(1)在亚硝酸盐的含量测定中，用不同浓度亚硝酸钠标准溶液和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管；用刻度移液管分别吸取一定量的不同腌制天数的泡菜滤液，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管；将每个样品管分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅最相近的标准管，该管中亚硝酸钠的含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管亚硝酸盐的含量。(2)据图可知，该图表示亚硝酸盐的含量随发酵时间的变化曲线。(3)制作泡菜时利用的微生物是乳酸菌。
3．(1)固体 选择 (2)异养型
(3)(CH2O) 调整pH
(4)青霉素和(CH2O) 纤维素粉 (5)C
解析：(1)该培养基中含有凝固剂琼脂，属于固体培养基。该培养基含有抗生素(青霉素)，属于选择培养基。(2)该培养基含有有机碳源——(CH2O)，可见所培养的微生物是异养型生物。(3)不论何种培养基，在各成分都溶化后分装前，要先进行pH调整。(4)若用该培养基培养纤维素分解菌，应除去青霉素和(CH2O)，加入纤维素粉。(5)细菌是原核生物，没有染色体，不会发生染色体变异；细菌不能进行有性生殖，不会发生基因重组，所以细菌可遗传的变异只有基因突变。
4．(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：(1)在样品稀释和涂布平板过程中，需要在酒精灯火焰附近进行操作，培养皿用于盛放培养基并培养细菌，无菌水用作稀释的溶剂，此处唯一用不到的是显微镜。(2)在涂布平板时，如果滴加菌悬液量过多，菌悬液就会堆积在培养基表面影响分离效果。(3)在向试管内分装含琼脂的培养基时，如果试管口粘附有培养基，就很容易使棉塞受到污染，因此，需要用无菌的酒精棉球将试管口擦拭干净。(4)因为刚果红可以与纤维素形成红色复合物，且不与纤维素降解产物反应。所以在刚果红培养基平板上，菌落周围有透明降解圈是纤维素被降解的结果，降解圈大小由纤维素酶的活性和量决定。图中菌落①周围的降解圈最大，因此其降解纤维素的能力最强。(5)考虑到人工瘤胃的发酵过程会使发酵液酸性增加，温度升高，由酶活性结果图可知，在高温和低pH条件下都是J4菌株中的纤维素酶的活性较高，因而J4菌株更适合用于人工瘤胃发酵。
5．(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ) 萃取法 (2)油脂
(3)血细胞计数板 稀释涂布平板 (4)45 40
解析：(1)油脂可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，被苏丹Ⅳ染液染成红色，因此油脂通常用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染色。不易挥发的物质大多采用萃取法进行提取，水蒸气蒸馏法一般用来提取易挥发的物质。(2)能产生脂肪酶的微生物B能利用脂肪(油脂)作为碳源，所以在制备能筛选出微生物B的培养基时，应将油脂作为唯一的碳源。(3)用显微镜直接对微生物进行计数，需要用血细胞计数板。如果对活菌进行计数，则要用稀释涂布平板法涂布平板，培养后统计菌落数目，然后计算出活菌数量。(4)降解等量的油脂，需要的酶量越多，说明此温度下的酶的活性越小。所以三种温度中45 ℃下酶的活性最小。从三种温度下的实验结果可知，40 ℃下酶的活性最大，所以要想测定该酶的最适温度，应围绕该温度设计不同温度梯度，进行后续实验。
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