（山东专用）2020版高考生物一轮复习 专题25 发酵工程教师用书（PDF，含解析）

第十单元生物技术实践专题２５　发酵工程真题多维细目表真题涉分考点传统发酵技术微生物的培养和应用题型难度设题情境试题结构素养要素２０１９课标全国Ⅰꎬ３７１５培养基、微生物的接种非选择中用三种培养基筛选目标菌问题并列结果分析２０１８课标全国Ⅰꎬ３７１５培养基、微生物的筛选和计数非选择中有关某培养基的分析和某微生物数量的测定问题并列演绎与推理２０１７课标全国Ⅰꎬ３７１５分解尿素的细菌的分离非选择中有关分解尿素的细菌的分析问题并列归纳与概括２０１６课标全国Ⅰꎬ３９１５微生物的分布非选择中教室内不同高度空气中的微生物分析问题并列实验分析２０１５课标全国Ⅰꎬ３９１５培养基、微生物的筛选和计数非选择中有关某培养基的分析和某微生物数量的测定问题并列演绎与推理总计卷均分１５５题/１１卷常见考法(根据课程标准分析)命题规律与趋势０１考查内容１.高考对本专题的考查涉及传统发酵技术、微生物的培养和应用ꎬ微生物的培养和应用考频较高ꎮ２.对微生物的培养和应用的考查主要集中在利用特殊培养基对微生物进行纯化培养等方面ꎮ０２题型难度１.考查题型主要是非选择题ꎮ２.纵观近几年高考试题ꎬ高考对本专题的考查难度不大且基本稳定ꎮ０３关联考点１.本专题试题通常为对章节知识的单独考查ꎬ也偶有专题内知识的综合考查ꎮ２.试题多通过目标微生物的筛选、纯化ꎬ考查微生物的营养需求、代谢特点ꎮ０４命题趋势１.结合高考对能力考查的要求ꎬ预计微生物的培养和应用仍为未来高考考查的重点ꎮ２.考查点将涉及以环境污染、特定发酵产物的制备等为背景的微生物纯化过程ꎮ０５备考建议１.熟记传统发酵技术、微生物的培养和应用的相关知识ꎮ２.通过必要的题型训练ꎬ掌握解答本专题试题的方法ꎬ并能归类、活用、延伸ꎮ０６核心素养１.试题主要依托结果分析、技术评价等形式ꎬ体现对科学探究和社会责任素养的考查ꎮ２.通过对科学探究和社会责任素养的考查ꎬ使学生养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学态度ꎮ专题２５　发酵工程１３９　　对应学生用书起始页码Ｐ２７２考点１传统发酵技术　　一、果酒及果醋的制作１.制作原理与条件果酒制作果醋制作菌种酵母菌醋酸菌原理无氧呼吸产生酒精(１)Ｏ２、糖源充足:糖→醋酸(２)有Ｏ２、缺少糖源:乙醇→乙醛→醋酸条件温度酒精发酵１８~２５℃最适为３０~３５℃空气前期:需氧后期:不需氧需充足的氧气时间１０~１２ｄ７~８ｄ　　２.制作流程３.葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液ꎮ４.现在工厂生产果酒ꎬ为提高果酒的品质ꎬ更好地抑制其他微生物的生长ꎬ采取的措施是直接在果汁中加入人工培养的酵母菌ꎮ　　二、泡菜的制作和亚硝酸盐的测定１.作用菌类:假丝酵母和乳酸菌ꎮ２.原料:白菜、洋白菜等ꎮ３.原理:在无氧的条件下ꎬ微生物利用菜中的糖和其他营养物进行发酵ꎬ乳酸菌将糖分转化为乳酸ꎬ这时需氧菌被杀死ꎻ当有机酸增加到一定程度时ꎬ乳酸菌被杀死ꎬ出现酵母菌和霉菌ꎬ并逐渐产生亚硝酸ꎮ加白酒的作用是抑制杂菌的生长ꎬ酒也是一种调味剂ꎬ增加醇香感ꎮ４.制作步骤５.亚硝酸盐含量的测定(１)亚硝酸盐的产生:由假丝酵母产生ꎮ(２)亚硝酸盐的危害:可转变成致癌物亚硝胺ꎮ(３)亚硝酸盐含量测定:在盐酸酸化条件下ꎬ亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后ꎬ与Ｎ－１－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料ꎬ通过目测比较ꎬ大致估算亚硝酸盐含量ꎮ　　三种传统发酵产品的菌种、呼吸类型、原理与发酵温度如何?请尝试归纳ꎮ食品菌种呼吸类型原理温度果酒酵母菌兼性厌氧无氧呼吸产生酒精１８~２５℃果醋醋酸菌需氧糖(酒精)→醋酸３０~３５℃泡菜乳酸菌无氧无氧呼吸产生乳酸—考点２微生物的培养和应用　　一、微生物的培养基１.概念:人们按照微生物对营养物质的不同需求ꎬ配制出供其生长繁殖的营养基质ꎮ２.营养构成营养要素来源功能碳源无机碳源ＣＯ２、ＮａＨＣＯ３、ＣａＣＯ３等含碳无机物有机碳源糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、花生粉饼等ａ.构成细胞物质和一些代谢产物ꎻｂ.既是碳源又是能源(有机碳源)氮源无机氮源无机氮:ＮＨ３、铵盐、硝酸盐、Ｎ２等有机氮源牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物特殊营养物质维生素、氨基酸、碱基ａ.酶和核酸的组成成分ꎻｂ.参与代谢过程中的酶促反应　　３.培养基的制备:计算→称量→溶化→灭菌→倒平板４.培养基的类型及作用(１)根据物理性质可分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基ꎮ(２)根据功能可分为选择培养基和鉴别培养基ꎮ类型实例选择培养基培养基中加入青霉素用于分离得到酵母菌和霉菌培养基中加入高浓度的食盐用于分离得到金黄色葡萄球菌以尿素作为唯一氮源的培养基用于分离分解尿素的细菌不添加氮源的培养基用于分离固氮微生物石油是唯一碳源时ꎬ可以抑制不能利用石油的微生物的生长ꎬ使能够利用石油的微生物生存ꎬ达到分离能消除石油污染的微生物的目的培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物鉴别培养基伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌(菌落呈黑色)　　二、无菌技术ꎬ主要指消毒与灭菌条件结果常用方法应用范围消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分微生物ꎬ不包括芽孢和孢子煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高温的液体化学药剂消毒法用酒精擦拭双手ꎬ用氯气消毒水源灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物ꎬ包括芽孢和孢子灼烧灭菌法接种工具干热灭菌法玻璃器皿、金属用具高压蒸汽灭菌法培养基及容器􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１４０　　５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)　　三、微生物的分离纯化培养技术１.目的:在固体培养基上形成由单个菌种繁殖而来的子细胞群体———菌落ꎮ２.纯化培养方法方法平板划线法稀释涂布平板法原理通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作ꎬ将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面ꎮ在数次划线后培养ꎬ可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体ꎬ即菌落将菌液进行一系列的梯度稀释ꎬ然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面ꎬ进行培养ꎮ在稀释度足够高的菌液里ꎬ聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞ꎬ从而能在培养基表面形成单个的菌落优点可以观察菌落特征ꎬ对混合菌进行分离可以计数菌株并观察菌落特征缺点不能计数较麻烦ꎬ平板不干燥效果不好　　四、微生物的筛选与计数１.筛选菌株(１)原则:人为提供有利于目的菌株生长的条件ꎬ同时抑制或阻止其他微生物的生长ꎮ(２)菌株筛选原理以土壤中分解尿素的细菌为例:①选择培养基的成分:尿素作为唯一的氮源ꎮ②鉴定方法:在培养基中加入酚红指示剂ꎬ若ｐＨ升高ꎬ指示剂变红ꎬ说明细菌能分解尿素ꎮ２.统计菌落数目的方法(１)显微镜直接计数法①原理:利用特定细菌计数板或血细胞计数板ꎬ在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量ꎮ②方法:用计数板计数ꎮ③缺点:不能区分死菌与活菌ꎮ(２)间接计数法(活菌计数法)①原理:当样品的稀释度足够高时ꎬ培养基表面生长的一个菌落ꎬ来源于样品稀释液中的一个活菌ꎬ通过统计平板上的菌落数ꎬ就能推测出样品中大约含有多少活菌ꎮ②计算公式:每克样品中的菌株数＝(Ｃ÷Ｖ)×Ｍꎬ其中ꎬＣ代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数ꎬＶ代表涂布平板时所用的稀释液的体积(ｍＬ)ꎬＭ代表稀释倍数ꎮ③操作:设置重复组ꎬ增强实验的说服力与准确性ꎮ同时为了保证结果准确ꎬ一般选择菌落数在３０~３００的平板进行计数ꎮ３.实例———土壤中分解尿素细菌的计数项目详细内容实验原理(１)能合成脲酶的细菌才能分解尿素ꎻ(２)配制以尿素为唯一氮源的培养基ꎬ能够生长的细菌就是能分解尿素的细菌数量统计(１)直接计数法(显微镜下用特定细菌计数板或血细胞计数板)ꎻ(２)间接计数法:稀释涂布平板法实验流程土壤取样→配制土壤溶液和制备培养基→系列稀释→涂布平板与培养→菌落计数􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋对应学生用书起始页码Ｐ２７４一　传统发酵技术流程、装置与误区分析(科学思维)１.果酒、果醋发酵装置分析(１)通用装置装置图结构目的充气口醋酸发酵时连接充气泵ꎬ输入无菌空气ꎻ制酒时关闭充气口排气口用来排出ＣＯ２长而弯曲的胶管防止空气中微生物的污染出料口便于取料ꎬ及时监测发酵进行的情况　　(２)装置分析①因酵母菌的繁殖需要空气ꎬ醋酸菌是好氧菌ꎬ所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧ꎮ因酵母菌产生酒精是在无氧条件下进行的ꎬ故应控制充入氧的量ꎬ应在充气口设置开关ꎮ②由于在酒精发酵过程中产生ＣＯ２ꎬ因此又需设排气口ꎻ为防止空气中微生物的污染ꎬ排气口应连接一个长而弯曲的胶管ꎮ③因要对发酵的情况进行及时监测ꎬ故应设置出料口便于取料ꎮ２.泡菜制作流程及相关曲线(１)泡菜制作流程选择原料修整、洗涤、晾晒、切分成条状或片状→加入调味料ꎬ装坛→发酵→成品→泡菜盐水配制盐水→称取食盐→(２)泡菜制作过程中相关曲线　　３.关于传统发酵技术的３个误区(１)误认为微生物培养基中都需有机碳源、氮源ꎬ自养型微生物的培养不需加有机碳源、固氮菌的培养不需加氮源ꎮ(２)误认为泡菜制作过程中乳酸和亚硝酸盐的含量都是先增加后减少ꎬ在泡菜制作过程中乳酸含量先增加后保持相对稳定ꎮ(３)误认为果酒、果醋制作过程中都需要无氧条件ꎬ果醋制作利用的是醋酸菌的有氧呼吸ꎬ因此需要有氧条件ꎮ(２０１９海南“八校联盟”第二次联考ꎬ１１)杨梅果实风味独特、酸甜适中ꎬ具有很高的营养和保健价值ꎮ下图是制作杨梅酒和杨梅醋的流程图ꎮ请回答下列问题:(１)传统发酵中ꎬ发酵液虽然未经过严格的灭菌处理ꎬ但杂菌却不能正常生长繁殖ꎬ这是由于果酒发酵的　　　　　条件抑制了杂菌的生长ꎮ用来检验酒精的化学试剂是　　　　　ꎮ􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题２５　发酵工程１４１　　(２)果酒制作过程中ꎬ酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所是　　　　　　　ꎮ温度适宜时果酒发酵时间较短ꎬ原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ꎮ(３)杨梅醋的发酵过程中ꎬ除必需的营养物质外ꎬ还需要往发酵液中持续地通入　　　　　ꎮ(４)下图表示果酒发酵过程中ꎬ发酵液的糖度(葡萄糖的浓度)和酒精度(酒精浓度)随时间变化的关系ꎮ发酵前２４ｈꎬ糖度变化很小ꎬ酒精度上升很慢ꎬ主要原因是　　　　　　　　　　　　ꎮ９６ｈ后酒精度和糖度的变化都趋于平缓ꎬ主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ꎮ思路导引依据→果酒和果醋制作流程分析作答→题干中的具体问题解析　(１)果酒发酵是在１８~２５℃、缺氧、酸性的环境中进行的ꎬ其中酵母菌可大量繁殖ꎬ而其他绝大多数微生物因无法适应这一环境而生长受到抑制ꎮ酒精能与酸性条件下的重铬酸钾溶液反应呈现灰绿色ꎬ即检验酒精的试剂是酸性的重铬酸钾溶液ꎮ(２)酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所是细胞质基质ꎮ由于温度影响发酵所需酶的活性ꎬ所以只有温度适宜时ꎬ果酒发酵酶活性最高ꎬ发酵速度快ꎬ时间较短ꎮ(３)醋酸菌是好氧菌ꎬ必须生活在氧气充足的环境中ꎬ且最适生长温度是３０~３５℃ꎬ所以杨梅醋的发酵过程中ꎬ需要往发酵液中持续地通入无菌氧气(空气)ꎮ(４)酵母菌是兼性厌氧型微生物ꎬ在有氧条件下ꎬ酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖ꎬ在无氧条件下ꎬ酵母菌能进行酒精发酵ꎮ结合图示曲线分析可知ꎬ２４ｈ内ꎬ糖度变化很小ꎬ酒精度上升很慢的原因是酵母菌还在进行有氧呼吸并大量增殖ꎻ在９６ｈ后ꎬ酒精度和糖度的变化都趋于平缓ꎬ主要原因是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ꎮ答案　(１)缺氧、酸性　酸性重铬酸钾溶液　(２)细胞质基质　此时与果酒发酵相关的酶活性最高ꎬ发酵速度快　(３)无菌氧气(或无菌空气)　(４)此阶段酵母菌主要进行有氧呼吸ꎬ大量增殖　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１－１　(２０１９安徽皖西期末ꎬ１１)泡菜是我国的传统食品之一ꎮ(１)制作泡菜时ꎬ所用盐水通常需要煮沸ꎬ其目的是