選傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和微生物的培養(yǎng)及應(yīng)用

1、選1-1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和微生物的培養(yǎng)及應(yīng)用1下面是家庭釀酒的具體操作過(guò)程：先將米煮熟，待冷卻至30時(shí)，加一定量的“酒藥”(實(shí)際是酵母菌菌種)與米飯混勻后置于一瓷壇內(nèi)(其他容器也可)在中間挖一個(gè)洞，加蓋后置于適當(dāng)?shù)牡胤奖?28)，12h即成?，F(xiàn)請(qǐng)你從以下幾方面對(duì)其發(fā)酵過(guò)程作一簡(jiǎn)單的分析：(1)先將米煮熟的目的是什么？_。(2)發(fā)酵壇沒(méi)有密封，壇內(nèi)無(wú)氧發(fā)酵的環(huán)境是由什么造成的？_。(3)請(qǐng)用文字或坐標(biāo)曲線(xiàn)的形式來(lái)說(shuō)明發(fā)酵壇內(nèi)有氧呼吸和無(wú)氧呼吸此消彼長(zhǎng)的過(guò)程。_。(4)釀酒過(guò)程中為什么總是先來(lái)“水”后來(lái)“酒”，其原因是什么？_。(5)在具體操作過(guò)程中要根據(jù)米飯的多少加適量的酒藥，如把握不準(zhǔn)，寧多勿少

2、，如果加少了將引起什么后果？為什么？_。答案(1)為了殺滅其他雜菌。(2)有氧呼吸消耗O2，還產(chǎn)生大量水淹沒(méi)基質(zhì)。(3)有氧氣時(shí)酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，當(dāng)氧氣逐漸減少時(shí)，有氧呼吸減弱，無(wú)氧呼吸逐漸增強(qiáng)，當(dāng)氧氣完全消耗時(shí)就轉(zhuǎn)入完全的無(wú)氧發(fā)酵產(chǎn)生酒精。如圖所示：(4)先進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生CO2和水，氧消耗完畢后再進(jìn)行無(wú)氧呼吸生成酒精。(5)一開(kāi)始加適量酵母菌是為了酵母菌種群有足夠的起始密度，并能在短時(shí)間內(nèi)繁殖大量個(gè)體占據(jù)整個(gè)生存空間。如果酵母菌種群起始密度過(guò)小，占據(jù)整個(gè)生存空間所用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，極易導(dǎo)致雜菌侵入。解析見(jiàn)答案。2某酒廠以大米為主要原料用酵母菌生產(chǎn)酒精度數(shù)不低于12度的米酒，其主要工藝流程為：糖

3、化發(fā)酵后加工(勾兌、貯運(yùn))。發(fā)酵過(guò)程主要是在5m3的發(fā)酵罐中進(jìn)行，其主要工藝為：原料接種菌種充氣培養(yǎng)密封發(fā)酵。請(qǐng)分析并回答下列問(wèn)題：(1)糖化階段主要包括蒸煮大米和加入“糖化酶”等?！疤腔浮笔?大米中)淀粉發(fā)生的主要變化是_。(2)在發(fā)酵工藝中，接種菌種常加尿素或其他肥料，其目的是_。(3)在圖中，用曲線(xiàn)表示發(fā)酵階段酵母菌種群個(gè)體數(shù)量變化的情況。(4)在培養(yǎng)過(guò)程中，酵母菌所進(jìn)行的細(xì)胞呼吸的反應(yīng)式為_(kāi)。答案(1)淀粉麥芽糖葡萄糖(2)供給酵母菌進(jìn)行生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng)所必需的氮源和無(wú)機(jī)鹽(3)如圖(4)C6H12O66O26H2O6CO212H2O，C6H12O62C2H5OH(酒精)2

4、CO2解析(見(jiàn)答案)3下面是有關(guān)食醋和泡菜制作的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答：(1)食醋可用大米為原料經(jīng)三步發(fā)酵來(lái)制作：第一步：大米經(jīng)蒸熟、冷卻后加入淀粉酶，將原料中的淀粉分解成_(填中間產(chǎn)物)，然后進(jìn)一步分解成葡萄糖，過(guò)一過(guò)程可用_(填淀粉指示劑)來(lái)檢測(cè)，因?yàn)樵撛噭┯龅矸鄢仕{(lán)色，遇上述中間產(chǎn)物呈紅色。第二步：用_菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化成乙醇，這一發(fā)酵過(guò)程中，玻璃發(fā)酵瓶不應(yīng)完全密閉的主要原因是_。第三步：用_菌將乙醇轉(zhuǎn)化成乙酸，這一過(guò)程_氧氣。(2)泡菜發(fā)酵過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生多種酸，其中主要是_，還有少量的亞硝酸。對(duì)亞硝酸鹽的定量測(cè)定可以用_法，因?yàn)閬喯跛猁}與對(duì)氨基苯磺酸的反應(yīng)產(chǎn)物能與N1萘基乙二胺偶聯(lián)成_色化合物。進(jìn)行

5、樣品測(cè)定時(shí)，還要取等量水進(jìn)行同樣的測(cè)定，目的是_。答案(1)糊精碘液(或KII2溶液)酵母發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量CO2，使瓶?jī)?nèi)壓力升高而可能引起爆裂醋酸桿菌需要消耗乳酸(或有機(jī)酸)(光電)比色紫紅作為對(duì)照解析(1)大米經(jīng)蒸熟、冷卻后加入淀粉酶(淀粉酶必須冷卻后加入，因?yàn)槊傅拇呋钚允軠囟鹊挠绊?，大米的主要成分是淀粉，在淀粉酶催化作用下，分解成糊精(主要含麥芽糖等)，這一過(guò)程中可用碘液(或KII2溶液)來(lái)檢測(cè)反應(yīng)的情況。酵母菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化成乙醇的過(guò)程中產(chǎn)生CO2，隨反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)酵瓶中CO2逐漸增多，瓶?jī)?nèi)壓力升高，可能引起破裂，所以不要完全密閉。醋酸桿菌是好氧型細(xì)菌，在將乙醇轉(zhuǎn)化成乙酸的過(guò)程中消耗

6、氧氣。(2)泡菜發(fā)酵過(guò)程離不開(kāi)乳酸菌，其產(chǎn)生的酸主要是乳酸和少量的亞硝酸鹽，亞硝酸鹽總量達(dá)到0.30.5g時(shí)就會(huì)引起人中毒，必須對(duì)泡菜亞硝酸鹽含量進(jìn)行測(cè)定。其測(cè)定方法可用比色法。4(2010·山東理綜，34)生物柴油是一種可再生的清潔能源，其應(yīng)用在一定程度上能夠減緩人類(lèi)對(duì)化石燃料的消耗?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，在微生物M產(chǎn)生的脂肪酶作用下，植物油與甲醇反應(yīng)能夠合成生物柴油(如下圖)。(1)用于生產(chǎn)生物柴油的植物油不易揮發(fā)，宜選用_、_方法從油料作物中提取。(2)篩選產(chǎn)脂肪酶的微生物M時(shí)，選擇培養(yǎng)基中添加的植物油為微生物生長(zhǎng)提供_，培養(yǎng)基滅菌采用的最適方法是_法。(3)測(cè)定培養(yǎng)液中微生物數(shù)量，可選

7、用_法直接計(jì)數(shù)；從微生物M分離提取的脂肪酶通常需要檢測(cè)_，以確定其應(yīng)用價(jià)值，為降低生物柴油生產(chǎn)成本，可利用_技術(shù)使脂肪酶能夠重復(fù)使用。(4)若需克隆脂肪酶基因，可應(yīng)用耐熱DNA聚合酶催化的_技術(shù)。答案(1)壓榨；萃取。(注：兩空順序無(wú)先后)(2)碳源；高壓蒸汽滅菌。(3)顯微鏡直接計(jì)數(shù)；酶活性(或：酶活力)；固定化酶(或：固定化細(xì)胞)。(4)PCR(或：多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))解析本題考查了植物油的提取、微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用及基因的克隆技術(shù)。對(duì)于不易揮發(fā)的植物油，一般采用壓榨法或萃取法；植物油由C、H、O三種元素構(gòu)成，微生物通常以此作為碳源，培養(yǎng)基常規(guī)的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌；測(cè)定微生物

8、生長(zhǎng)的方法很多，常用的是菌落計(jì)數(shù)法、計(jì)數(shù)器法和比濁法，其中計(jì)數(shù)法常用計(jì)數(shù)器測(cè)定法，可利用顯微鏡進(jìn)行觀察計(jì)數(shù)；固定化酶是用物理的或化學(xué)的方法使酶與水不溶性大分子載體結(jié)合或把酶包埋在水不溶性凝膠或半透膜的微囊體中制成的，酶固定化后一般穩(wěn)定性增加，易從反應(yīng)系統(tǒng)中分離，且易于控制，能反復(fù)多次使用，便于運(yùn)輸和貯存，有利于自動(dòng)化生產(chǎn)；基因的擴(kuò)增通常采用PCR技術(shù)。5發(fā)酵法生產(chǎn)酒精后的廢液(pH 4.3)含有大量有機(jī)物，可用于培養(yǎng)、獲得白地霉菌體，生產(chǎn)高蛋白飼料。培養(yǎng)、制取白地霉菌體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程示意圖：請(qǐng)據(jù)圖分析回答問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)白地霉的培養(yǎng)基是_。培養(yǎng)基定量分裝前，先調(diào)節(jié)_，分裝后用棉塞封瓶口，

9、最后_處理。(2)圖中過(guò)程稱(chēng)為_(kāi)，從甲到乙的培養(yǎng)過(guò)程是為了_。白地霉的代謝類(lèi)型為_(kāi)。(3)為確定菌體產(chǎn)量，圖中操作之前，應(yīng)先稱(chēng)量_的質(zhì)量。過(guò)濾后需反復(fù)烘干稱(chēng)量，直至_。所獲菌體干重等于_。答案(1)廢液上清液pH滅菌(2)接種擴(kuò)大培養(yǎng)異養(yǎng)需氧型(3)濾紙恒重(質(zhì)量基本不變)恒重時(shí)質(zhì)量與濾紙質(zhì)量之差(答案合理均給分)解析(1)培養(yǎng)基制備的流程是：確定營(yíng)養(yǎng)成分調(diào)節(jié)pH滅菌處理，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由圖示信息可知，白地霉的培養(yǎng)基來(lái)自廢液沉淀處理后所獲得的廢液上清液。(2)圖示是將白地霉菌種接種到培養(yǎng)基的過(guò)程。甲到乙的過(guò)程是菌種擴(kuò)大培養(yǎng)。白地霉的培養(yǎng)基含有大量的有機(jī)物，推斷其同化作用為異養(yǎng)型。培養(yǎng)瓶開(kāi)口，且

10、培養(yǎng)過(guò)程不斷振蕩，則白地霉異化作用為需氧型。(3)由實(shí)驗(yàn)過(guò)程示意圖可知，通過(guò)濾紙過(guò)濾，再烘干稱(chēng)重來(lái)確定菌體產(chǎn)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后所稱(chēng)重量不僅有菌體的，還有濾紙的，所以濾液過(guò)濾之前應(yīng)先稱(chēng)量濾紙的質(zhì)量。菌體的產(chǎn)量是通過(guò)菌種干重體現(xiàn)的，所以過(guò)濾后需反復(fù)烘干，蒸發(fā)掉水分，直至質(zhì)量基本不變，才能確定為干重，最后求得菌體干重恒重時(shí)的質(zhì)量濾紙質(zhì)量。6(2011·溫州)農(nóng)村中泡菜的制作方法：將新鮮的蔬菜經(jīng)過(guò)整理、清潔后，放入徹底清洗并用白酒擦拭過(guò)的菜壇中(泡菜壇一般是兩頭小中間大的陶器，壇口有壇沿，凡裂縫的菜壇不能使用)，然后向壇中加入鹽水，香料及一些“陳泡菜水”，密封后置于陰涼處，最適環(huán)境溫度為2832

11、。有時(shí)制作的泡菜會(huì)“咸而不酸”或“酸而不咸”，前者是用鹽過(guò)多，后者是用鹽過(guò)少。在實(shí)驗(yàn)室或工廠生產(chǎn)泡菜，還要跟蹤檢測(cè)泡菜腌制過(guò)程中產(chǎn)生的亞硝酸鹽含量。(1)用白酒擦拭泡菜壇的目的是_。(2)菜壇為什么要密封？若菜壇有裂縫，可能會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？_。(3)若制作的泡菜“咸而不酸”最可能的原因是什么？_。(4)加入一些“陳泡菜水”的作用是_。(5)制作泡菜的過(guò)程中，有機(jī)物的干重如何變化？菜壇內(nèi)有機(jī)物的種類(lèi)如何變化？_。(6)關(guān)于測(cè)定亞硝酸含量實(shí)驗(yàn)操作的有關(guān)敘述，正確的是()A泡菜制作需要配制鹽水，其中鹽與水的質(zhì)量比為41B在鹽酸酸化條件下，亞硝酸鹽與對(duì)氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)形成玫瑰紅色染料C制備樣品

12、處理液，加入氫氧化鋁乳液的目的是去色素等雜質(zhì)，得到澄清溶液D泡菜腌制的時(shí)間長(zhǎng)短會(huì)影響亞硝酸含量，溫度和食鹽的用量不影響答案(1)消毒(2)因?yàn)槿樗峋鸀閰捬跷⑸铮芊夂罂稍斐扇毖醐h(huán)境；菜壇有裂縫，將導(dǎo)致乳酸菌不能正常生長(zhǎng)，而一些雜菌大量繁殖，泡菜會(huì)變質(zhì)(3)鹽過(guò)多，抑制了乳酸菌的發(fā)酵(4)提供乳酸菌菌種(5)有機(jī)物干重減少；種類(lèi)增加(6)C解析泡菜的制作是應(yīng)用了乳酸菌的發(fā)酵，提供的新鮮蔬菜成了它的培養(yǎng)基。由于乳酸菌是厭氧微生物，因此必須創(chuàng)造缺氧環(huán)境。在缺氧環(huán)境下，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生大量乳酸，能有效抑制其他厭氧菌的生存。若密封不好，就抑制了乳酸菌的發(fā)酵，反而使一些需氧型細(xì)菌大量繁殖，泡菜將變質(zhì)。因?yàn)?/p>

13、乳酸菌生長(zhǎng)繁殖需要的大量能量來(lái)自有機(jī)物的分解，所以有機(jī)物的干重會(huì)減少，但發(fā)酵過(guò)程中卻能產(chǎn)生更多種類(lèi)的有機(jī)物。7下面是某小組的同學(xué)為證明細(xì)菌對(duì)植物遺體的分解作用提出的兩種實(shí)驗(yàn)方案，他們將同一種樹(shù)的落葉分成甲、乙兩組，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷地滴加蒸餾水，使葉片保持濕潤(rùn)。方案一：將甲組放在無(wú)菌條件下，乙組放在自然條件下(暴露在空氣中)，觀察記錄落葉的變化。方案二：將甲組滅菌后放在無(wú)菌條件下，乙組放在自然條件下(暴露在空氣中)，觀察記錄落葉變化。(1)上述兩種實(shí)驗(yàn)方案能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模空f(shuō)明理由。方案一：_；方案二：_。(2)甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)為什么要用相同的落葉？_。(3)現(xiàn)在由你進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案。_

14、。答案(1)方案一：不能。甲、乙均未進(jìn)行滅菌處理，甲組落葉會(huì)被分解從而失去對(duì)照作用，在自然條件下，空氣中不僅含細(xì)菌，而且還含有一些能使落葉分解的其他微生物，因此不能說(shuō)明乙組落葉的分解只是由細(xì)菌引起的。方案二：不能。在自然條件，空氣中不僅含細(xì)菌，而且還含有一些能使落葉分解的其他微生物，因此不能說(shuō)明乙組落葉的分解只是由細(xì)菌引起的。(2)因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)方案的目的是研究細(xì)菌對(duì)植物遺體的分解作用，所以在設(shè)計(jì)對(duì)照組時(shí)，要控制其他可能影響結(jié)果的條件，即除了有無(wú)細(xì)菌的條件不同以外，其他條件應(yīng)完全相同。(3)甲、乙兩組都同時(shí)進(jìn)行滅菌處理后，將甲組放在無(wú)菌條件下，乙組接種細(xì)菌后，放在無(wú)菌條件下，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不斷滴加無(wú)

15、菌蒸餾水，使落葉保持潮濕，觀察記錄落葉的變化情況。解析(見(jiàn)答案)8(2011·南京)泡菜是人們?nèi)粘Ｉ钪斜容^喜歡的一種食品，但是泡菜中卻含有亞硝酸鹽。當(dāng)人體攝入的亞硝酸鹽總量達(dá)到0.30.5 g時(shí)，會(huì)引起中毒；達(dá)到3 g時(shí)，會(huì)引起死亡。我國(guó)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：亞硝酸鹽的殘留量在醬菜中不得超過(guò)20 mg/kg。膳食中的絕大部分亞硝酸鹽在人體內(nèi)以“過(guò)客”的形式隨尿液排出，只有在特定的條件下，才會(huì)轉(zhuǎn)變成致癌物質(zhì)亞硝胺。針對(duì)泡菜在發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生亞硝酸鹽的事實(shí)，某中學(xué)生物活動(dòng)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究不同食鹽濃度和發(fā)酵時(shí)間對(duì)亞硝酸鹽含量變化的影響。請(qǐng)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的空缺內(nèi)容：(1)制作泡菜的原理：_。(2)測(cè)量指標(biāo)及方法：亞硝酸鹽與某些化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后形成_色染料。先使泡菜樣品及一系列已知濃度的亞硝酸鹽溶液分別與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生顯色反應(yīng)，然后通過(guò)_顏色，可以估測(cè)出泡菜中亞硝酸鹽的含量。(3)確定濃度梯度：經(jīng)過(guò)查找資料和初步實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)食鹽濃度為3%以下時(shí)，制作的泡菜容易發(fā)生腐敗，而當(dāng)食鹽濃度在8%以上時(shí)，制作的泡菜又容易成為咸菜。因此，分別設(shè)計(jì)了3%、5%、7%的食鹽濃度梯度來(lái)制作泡菜