第十單元eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(生物技術與工程))第一講傳統發酵技術的應用知識點果酒、果醋的制作及泡菜的制作[系統主干知識]一、果酒和果醋的制作1．制作原理產品菌種反應特別提醒果酒酵母菌有氧條件，大量繁殖：C6H12O6＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋6H2O無氧條件，產生酒精：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2果酒發酵前期需氧大量繁殖，后期無氧產生酒精果醋醋酸菌氧氣、糖源都充足時：糖→醋酸；缺少糖源時：乙醇→乙醛→醋酸C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH＋H2O醋酸菌為好氧菌，發酵過程始終需氧2．實驗流程3．發酵條件果酒制作果醋制作溫度18～2530～35空氣先通氣后密封全程通氣時間10～12d7～8d二、泡菜的制作1．制作原理(1)菌種：乳酸菌。(2)原理：在無氧條件下，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸。反應式：C6H12O6→2C3H6O3。2．實驗流程3．實驗操作(1)選擇氣密性好的泡菜壇，以保證無氧條件。(2)注意控制腌制時間、溫度和食鹽的用量。4．測定亞硝酸鹽含量(1)測定原理亞硝酸鹽＋對氨基苯磺酸→反應物反應物＋N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽→玫瑰紅色染料(2)判斷方法：比色法。即用顯色反應后的樣品與已知濃度的標準顯色液進行對比，并估算泡菜中亞硝酸鹽的含量。亞硝酸鹽溶液的濃度越高，顏色越深；濃度越低，顏色越淺。(3)操作步驟eq\x(配制溶液)→eq\x(制備標準顯色液)→eq\x(制備樣品處理液)→eq\x(比色)[聚焦關鍵微點]一、澄清概念——所用教材的關鍵語句要理解透1．酵母菌是兼性厭氧型微生物，在有氧條件下進行有氧呼吸大量繁殖，在無氧條件下進行酒精發酵產生酒精。(1)酵母菌只能在有氧的條件下繁殖。(×)(2)酵母菌是嗜溫菌，所以果酒發酵所需的最適溫度高于果醋發酵溫度。(×)(3)在葡萄酒制作中，采摘的葡萄去枝梗后應反復沖洗。(×)(4)在果酒發酵后期擰松瓶蓋的間隔時間可延長。(√)2．當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸；當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變為乙醛，再將乙醛變為醋酸。(1)醋酸菌在無氧條件下利用乙醇產生醋酸。(×)(2)醋酸菌可在低氧狀態下發揮作用。(×)(3)在變酸的酒的表面醋酸菌會大量繁殖。(√)(4)在制作果酒、果醋時，適當加大接種量可以提高發酵速率、抑制雜菌生長繁殖。(√)3．乳酸菌是厭氧細菌，在無氧條件下，可將葡萄糖分解為乳酸。(1)泡菜制作的菌種主要是醋酸菌。(×)(2)制作泡菜時，鹽水煮沸后可以立即使用。(×)(3)泡菜壇的選擇、發酵過程中壇沿要注滿水都有利于泡菜的無氧發酵。(√)(4)泡菜的制作前期需要通入氧氣，后期應嚴格保持無氧條件。(×)(5)乳酸菌只能進行無氧呼吸，且呼吸類型與人體細胞的無氧呼吸類型相同。(√)二、科學思維——高考常考的結論語句需記牢靠1．果酒和果醋的制作(1)在葡萄酒的自然發酵中，菌種來源于附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。(2)酵母菌是兼性厭氧型微生物，在有氧條件下進行有氧呼吸大量繁殖，在無氧條件下進行酒精發酵產生酒精。(3)制作果酒和果醋的實驗流程：挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發酵→醋酸發酵。(4)制作果酒和果醋的發酵裝置中，充氣口的作用是在醋酸發酵時連接充氣泵進行充氣，排氣口是在酒精發酵時排出CO2，出料口用來取樣。(5)制作果酒時溫度一般控制在18～25℃，時間為10～12d，前期需氧后期不需氧；制作果醋時溫度控制在30～352．泡菜的制作及亞硝酸鹽含量的測定(1)制作泡菜的主要菌種是乳酸菌，乳酸菌在無氧條件下可將葡萄糖分解為乳酸。(2)泡菜制作的實驗流程：原料加工→配制泡菜鹽水→加入調味料，裝壇→發酵→成品。(3)泡菜制作中清水和鹽的質量比為4∶1，鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中氧氣，二是殺滅鹽水中的其他細菌。(4)在泡菜的腌制過程中，溫度過高、食鹽用量過低、腌制時間過短，容易造成細菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。[深化拓展提能]1．制作果酒和果醋的發酵裝置分析該裝置的使用方法：使用該裝置制作果酒時，應該關閉充氣口；制作果醋時，應將充氣口連接充氣泵，輸入無菌空氣。2．果酒和果醋制作過程的比較3．泡菜制作的注意事項(1)材料的選擇及用量①蔬菜應新鮮，若放置時間過長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽。②清水和鹽的質量比為4∶1，鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中的氧氣，二是殺滅鹽水中的細菌。(2)防止雜菌污染：每次取樣用具要洗凈，取樣后要迅速封口。(3)控制嚴格的無氧條件①泡菜壇要選擇氣密性好的容器，以創造無氧環境，有利于乳酸菌發酵，防止蔬菜腐爛。②泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內注滿水，以保證壇內乳酸菌發酵所需的無氧環境，并注意在發酵過程中經常補水。(4)控制適宜的溫度：以18～20℃4．泡菜腌制過程中，乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽相對含量(或數量)的變化[題點全訓過關]題點(一)果酒的制作[典例1](2020·山東等級考)我國的釀酒技術歷史悠久，古人在實際生產中積累了很多經驗。《齊民要術》記載：將蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲發，如魚眼湯，凈淘米八斗，炊作飯，舒令極冷”。意思是將酒曲浸到活化，冒出魚眼大小的氣泡，把八斗米淘凈，蒸熟，攤開冷透。下列說法錯誤的是()A．“浸曲發”過程中酒曲中的微生物代謝加快B．“魚眼湯”現象是微生物呼吸作用產生的CO2釋放形成的C．“凈淘米”是為消除雜菌對釀酒過程的影響而采取的主要措施D．“舒令極冷”的目的是防止蒸熟的米溫度過高導致酒曲中的微生物死亡[解析]由題意可知，“浸曲發”是將酒曲浸泡活化，在活化的過程中微生物代謝加快，A正確。“魚眼湯”是指冒出魚眼大小的氣泡，氣泡是微生物進行呼吸作用產生的CO2釋放形成的，B正確。釀酒前將米蒸熟，能夠殺死米中絕大部分的微生物；釀酒過程中酵母菌進行無氧呼吸產生的酒精會抑制其他微生物的生長，而“凈淘米”是防止一些雜質影響酒的品質，C錯誤。由題意可知，“舒令極冷”是將蒸熟的米攤開冷透，其目的是防止蒸熟的米溫度過高使酒曲中的微生物死亡，D正確。[答案]C[對點訓練]1．(2018·江蘇高考)某高校采用右圖所示的發酵罐進行葡萄酒主發酵過程的研究，下列敘述錯誤的是()A．夏季生產果酒時，常需對罐體進行降溫處理B．乙醇為揮發性物質，故發酵過程中空氣的進氣量不宜太大C．正常發酵過程中罐內的壓力不會低于大氣壓D．可以通過監測發酵過程中殘余糖的濃度來決定何時終止發酵解析：選B利用酵母菌進行酒精發酵時，一般將溫度控制在18～25℃，因此夏季生產果酒時，需要對發酵罐體進行降溫處理；酒精發酵過程中，進氣口閥門應該關閉，以保證發酵罐的無氧環境，使酵母菌進行無氧呼吸產生酒精；正常發酵過程中，由于酵母菌進行無氧呼吸產生CO2，所以發酵罐內的壓力增大，高于大氣壓；葡萄酒的發酵過程消耗葡萄糖，所以可以通過監測發酵過程中殘余糖的濃度來決定何時終止發酵。2．葡萄酒是葡萄汁經酵母菌發酵而成的。釀制葡萄酒的兩個簡易裝置如圖所示。回答下列問題：(1)試管中的X溶液有助于維持甲裝置的瓶中氣壓相對穩定，與乙裝置相比，用甲裝置釀制葡萄酒的優點是________________________________________(答出兩點即可)。(2)葡萄汁裝入甲裝置時，要留有約1/3的空間，這種做法的目的是________________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。(3)某同學若用乙裝置進行發酵，并設置兩個不同處理組(乙A和乙B)，乙A裝置中保留一定量的氧氣，乙B裝置中沒有氧氣。在其他條件相同且適宜的情況下，測得一段時間內乙A和乙B中酒精含量的變化趨勢及乙A中氧氣含量的變化趨勢如曲線圖所示。圖中曲線①、②、③依次表示__________、__________、__________含量的變化趨勢。(4)從細胞呼吸類型看，酵母菌屬于______生物；從同化作用的類型看，酵母菌屬于______(填“自養”或“異養”)生物。解析：(1)試管中的X溶液有助于維持甲裝置的瓶中氣壓相對穩定，與乙裝置相比，用甲裝置釀制葡萄酒的優點是不需要開蓋放氣；避免了因開蓋引起的雜菌污染。(2)葡萄汁裝入甲裝置時，要留有約1/3的空間，這種做法的目的是為酵母菌大量繁殖提供適量的氧氣；防止發酵旺盛時汁液溢出。(3)分析題意可知，圖中曲線①、②、③依次表示乙A中的氧氣、乙B中的酒精、乙A中的酒精含量的變化趨勢。(4)從細胞呼吸類型看，酵母菌屬于兼性厭氧生物；從同化作用的類型看，酵母菌屬于異養生物。答案：(1)不需要開蓋放氣；避免了因開蓋引起的雜菌污染(2)為酵母菌大量繁殖提供適量的氧氣；防止發酵旺盛時汁液溢出(3)乙A中的氧氣乙B中的酒精乙A中的酒精(4)兼性厭氧異養題點(二)果醋的制作[典例2](2021·太原一模)陳醋是我國發明的傳統調味品之一，釀制及食用已有3000多年歷史。陳醋生產工藝流程如圖所示。請回答下列問題：eq\x(\a\al(淀粉類,原料))eq\o(→,\s\up7(糖化))eq\x(葡萄糖)eq\o(→,\s\up7(酒精),\s\do5(發酵))eq\x(\a\al(成熟,酒醅))eq\o(→,\s\up7(醋酸),\s\do5(發酵))eq\x(\a\al(成熟,醋醅))eq\o(→,\s\up7(處理))eq\x(成品醋)(1)在糖化階段添加__________酶制劑需要控制反應溫度，這是因為_________________________________________。(2)在酒精發酵階段需添加酵母菌，在操作過程中，發酵罐先通氣，后密閉。先通氣的目的是__________________________________________________。技術員定時抽取發酵液，向發酵液中滴加酸性重鉻酸鉀溶液，以是否呈現________色來判斷是否有酒精產生，若要使檢驗的結果更有說服力，應該________________________。(3)利用醋酸菌獲得醋酸的條件有兩種情況，一是在__________________________時，將糖分解成醋酸；二是在糖源不充足時，也可以利用酒精生成醋酸。(4)研究表明，在陳醋的釀造過程中，起主導作用的是醋酸菌，而乳酸菌也存在于醋醅中，其代謝產生的乳酸含量的高低是影響陳醋風味的重要因素。成熟醋醅中乳酸菌的種類明顯減少，主要原因是：發酵后期______________________(至少寫2種)等環境因素的變化，________________________________________________，淘汰了部分乳酸菌種類。[解析](1)糖化階段以淀粉類為原料，需要添加淀粉酶制劑形成葡萄糖，由于在最適溫度條件下酶的活性最強，因此在糖化階段添加酶制劑需要控制反應溫度。(2)在酒精發酵階段需添加酵母菌，在操作過程中發酵罐先通氣后密閉。先通氣的目的是讓酵母菌進行有氧呼吸，有利于酵母菌的繁殖，密閉時可獲得更多的酒精產物。酸性重鉻酸鉀溶液，遇到酒精呈現灰綠色，若要使檢驗的結果更有說服力，應該設計對照(實驗)。(3)利用醋酸菌獲得醋酸的條件有兩種情況，一是在氧氣和糖源都充足時，將糖分解成醋酸；二是在糖源不充足時，也可以利用酒精生成醋酸。(4)在陳醋的釀造過程中，起主導作用的是醋酸菌，成熟醋醅中乳酸菌的種類明顯減少，主要原因是發酵后期氧氣、營養物質、pH等環境因素的變化，加劇了不同種乳酸菌之間的種間競爭(或競爭)，淘汰了部分乳酸菌種類。[答案](1)淀粉酶在最適溫度條件下催化能力最強(2)讓酵母菌進行有氧呼吸，有利于酵母菌的繁殖，密閉時可獲得更多的酒精產物灰綠設計對照(實驗)(3)氧氣和糖源都充足(4)氧氣、營養物質、pH加劇了不同種乳酸菌之間的種間競爭(或競爭)[對點訓練]3．(2020·江蘇高考)某同學在線提交了在家用帶蓋玻璃瓶制作果酒和果醋的實驗報告，他的做法錯誤的是()A．選擇新鮮的葡萄略加沖洗，除去枝梗后榨汁B．將玻璃瓶用酒精消毒后，裝滿葡萄汁C．酒精發酵期間，根據發酵進程適時擰松瓶蓋放氣D．酒精發酵后去除瓶蓋，蓋一層紗布，再進行醋酸發酵解析：選B制作葡萄酒時，選擇新鮮的葡萄，榨汁前先將葡萄略加沖洗，并除去枝梗，A正確；發酵瓶要清洗干凈，用體積分數為70%的酒精消毒，或用洗潔精洗滌，葡萄汁裝入發酵瓶時，要留有大約1/3的空間，不能裝滿，這樣既可以為酵母菌大量繁殖提供適量的氧氣，又可以防止發酵旺盛時發酵液溢出，B錯誤；酒精發酵過程中會產生二氧化碳，為了釋放出二氧化碳，要根據發酵進程適時擰松瓶蓋放氣，C正確；由于醋酸發酵使用的菌種為醋酸菌，醋酸菌為好氧細菌，為了給醋酸發酵提供充足的氧氣，并防止空氣中的雜菌污染，酒精發酵后去除瓶蓋，蓋一層紗布，再進行醋酸發酵，D正確。4．蘋果醋是以蘋果汁為原料經發酵而成的。回答下列問題：(1)酵母菌的呼吸代謝途徑如圖所示。圖中過程①和②是蘋果醋生產的第一階段，在酵母菌細胞的______________中進行，其產物乙醇與________________試劑反應呈現灰綠色，這一反應可用于乙醇的檢驗；過程③在酵母菌細胞的________________中進行。與無氧條件相比，在有氧條件下，酵母菌的增殖速度__________。(2)第二階段是在醋酸菌的作用下將第一階段產生的乙醇轉變為醋酸的過程，根據醋酸菌的呼吸作用類型，該過程需要在____________條件下才能完成。(3)在生產過程中，第一階段和第二階段的發酵溫度不同，第一階段的溫度______(填“低于”或“高于”)第二階段的。(4)醋酸菌屬于________核生物，其細胞結構中________(填“含有”或“不含有”)線粒體。解析：(1)圖中過程①和②是酵母菌進行無氧呼吸產生乙醇的過程，無氧呼吸的場所是細胞質基質。乙醇可用酸性重鉻酸鉀試劑檢測，顏色由橙色變為灰綠色。過程③為有氧呼吸的第二和第三階段，場所為線粒體。在有氧條件下酵母菌進行有氧呼吸，產生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧條件下酵母菌的繁殖速度更快。(2)醋酸菌是好氧型細菌，因此，在醋酸菌作用下，將乙醇轉變為醋酸的過程需要在有氧條件下才能完成。(3)在生產過程中，第一階段酵母菌產生乙醇的適宜溫度為18～25℃，第二階段醋酸菌產生醋酸的適宜溫度為30～35℃，第一階段的溫度低于第二階段的。(4)醋酸菌屬于原核生物，原核細胞中的細胞器只有核糖體一種，不含線粒體。答案：(1)細胞質基質重鉻酸鉀線粒體快(2)有氧(3)低于(4)原不含有題點(三)泡菜的制作[典例3]已知泡菜中亞硝酸鹽含量與腌制時間有關。為了測定不同腌制天數泡菜中亞硝酸鹽的含量，某同學設計了一個實驗，實驗材料、試劑及用具包括：刻度移液管、比色管、不同濃度的亞硝酸鈉標準溶液、亞硝酸鹽的顯色劑、不同腌制天數的泡菜濾液等。回答相關問題：(1)請完善下列實驗步驟。①標準管的制備：用______________________________和顯色劑制成顏色深淺不同的系列標準管。②樣品管的制備：用刻度移液管分別吸取一定量的__________________________，加到不同的比色管中，然后在各個比色管中加入等量的顯色劑進行顯色，得到樣品管。③將每個________分別與系列標準管進行比較，找出與樣品管顏色深淺________的標準管，該管中亞硝酸鈉含量即代表樣品管中的亞硝酸鹽含量，記錄各樣品管亞硝酸鹽的含量。(2)右圖表示的是泡菜中____________________________趨勢。(3)泡菜制作過程中產酸的細菌主要是______(填“醋酸菌”或“乳酸菌”)。[解析](1)①在亞硝酸鹽的含量測定中，用不同濃度的亞硝酸鈉標準溶液和顯色劑制成顏色深淺不同的系列標準管。②用刻度移液管分別吸取一定量的不同腌制天數的泡菜濾液，加到不同的比色管中，然后在各個比色管中加入等量的顯色劑進行顯色，得到樣品管。③將每個樣品管分別與系列標準管進行比較，找出與樣品管顏色深淺相近的標準管，該管中亞硝酸鈉含量即代表樣品管中的亞硝酸鹽含量，記錄各樣品管中的亞硝酸鹽含量。(2)據圖可知，該圖表示亞硝酸鹽含量隨發酵時間的變化曲線。(3)制作泡菜時產酸的微生物主要是乳酸菌。[答案](1)①不同濃度亞硝酸鈉標準溶液②不同腌制天數的泡菜濾液③樣品管相同(相近)(2)亞硝酸鹽含量的變化(3)乳酸菌[對點訓練]5．(2021·海口質檢)下列有關泡菜的制作和亞硝酸鹽含量測定實驗的敘述，正確的是()A．將新鮮蔬菜與煮沸冷卻的鹽水(鹽和清水的質量比為4∶1)混勻裝瓶B．發酵過程始終要保持密封狀態，泡菜壇蓋邊緣的水槽中要始終裝滿水C．在酸化條件下，亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發生重氮化反應形成玫瑰紅色沉淀D．隨發酵進行，亞硝酸鹽含量逐漸增加，用比色法可進行亞硝酸鹽含量的測定解析：選B泡菜制作中應先加蔬菜，再加煮沸冷卻的鹽水，且鹽與水的質量比為1∶4；由于乳酸菌嚴格厭氧，因此發酵過程始終要保持密封狀態，泡菜壇蓋邊緣的水槽中要始終裝滿水；在鹽酸酸化條件下，亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發生重氮化反應后，與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結合形成玫瑰紅色染料；隨發酵進行，亞硝酸鹽含量先逐漸增加，后又逐漸降低，最終趨于穩定，用比色法可進行亞硝酸鹽含量的測定。6．我國最早的詩集《詩經》中有“中田有廬，疆埸有瓜，是剝是菹，獻之皇祖”的詩句，其中“蘆”和“瓜”是蔬菜，“剝”和“菹”是腌制加工的意思。泡菜是一種歷史悠久、深受群眾喜愛的傳統美食。回答下列有關泡菜制作的問題：(1)制作泡菜時，為了縮短制作時間，有人還會在冷卻后的鹽水中加入少量陳泡菜液，加入陳泡菜液的作用是___________________________________________________。(2)泡菜制作過程中，乳酸發酵的過程即為乳酸菌進行______________________的過程。該過程發生在乳酸菌細胞的________中。(3)泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有________、____________和____________等。(4)從開始制作到泡菜品質最佳這段時間內，泡菜液逐漸變酸。這段時間內泡菜壇中乳酸菌和其他雜菌的消長規律是________________________，原因是_________________________________________________________________________________________。解析：(1)陳泡菜液中含有一定量的乳酸菌，因此加入陳泡菜液，菌體數量擴增速度會加快，發酵時間可縮短。(2)乳酸菌為厭氧菌，進行無氧呼吸產生乳酸，該過程只能在細胞質中進行。(3)溫度過高、腌制時間過短、食鹽用量不足等，容易造成雜菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。(4)從開始制作到泡菜品質最佳這段時間內，氧氣濃度逐漸降低，泡菜液逐漸變酸，不適宜雜菌生長，而適宜乳酸菌生長，因此乳酸菌數量增加，其他雜菌數量減少。答案：(1)增加乳酸菌數量(2)無氧呼吸細胞質(3)溫度腌制時間食鹽用量(4)乳酸菌數量增多，雜菌數量減少乳酸菌比雜菌更為耐酸長句作答——發酵過程中各種現象原因的分析發酵包括果酒果醋的制作和泡菜的制作，高考中關于發酵過程中各種現象原因的分析經常從以下兩個角度進行考查。常考角度1根據發酵原理對相應問題進行分析[典例1](2019·海南高考，改編)回答下列問題。(1)某同學在通過發酵制作果酒時，發現在制作原料中添加一定量的糖，可以提高酒精度，原因是______________________________。(2)在家庭以葡萄為原料制作葡萄酒時，可以不添加酵母菌，原因是_____________________________。(3)在制作葡萄酒的過程中，如果密封不嚴混入空氣，發酵液會變酸，可能的原因是_____________________________。(4)果酒擱置時間過久會有酸味的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)酵母菌可以利用糖進行無氧呼吸產生酒精(2)在葡萄皮上有野生型的酵母菌(3)醋酸菌發酵產生醋酸(4)醋酸菌在缺乏糖源時，可以將酒精轉化為乙醛，再將乙醛轉化為醋酸[增分指導](1)明確利用發酵技術制作發酵產品的原理是解答此類題的關鍵，例如，酵母菌進行無氧呼吸產生酒精；醋酸菌在缺乏糖源時，可以將酒精轉化為乙醛，再將乙醛轉化為醋酸。這是果酒、果醋制作過程的原理。(2)關于原因的分析，一定注意提問的角度才能有的放矢，如第(4)小題“果酒變酸”是提問的角度，其實就是酒形成醋的原因。常考角度2針對發酵過程具體操作出現的問題進行分析[典例2]回答有關發酵過程的相關問題：(1)利用葡萄汁制作葡萄酒時，葡萄汁裝入發酵瓶時要留有1/3的空間，這樣做法的目的是______________________________________________________________________________________________________________________________(從兩個方面回答)。(2)實驗發現，醋酸發酵過程中，適宜的酒精度范圍為6.0%～6.5%，較高的酒精度通常不適宜進行醋酸發酵，原因是_____________________________________________。(3)泡菜制作過程中需將鹽水煮沸后冷卻使用，原因是______________________。[答案](1)為酵母菌大量繁殖提供適量的氧氣；防止發酵旺盛時汁液溢出(2)較高濃度的酒精會抑制醋酸菌的生長和代謝，使產酸量下降(3)減少雜菌污染，保證乳酸菌正常生命活動[增分指導](1)第(1)小題限制了從“兩個方面”回答，因此要明確1/3的空間有充足的氧，有利于酵母菌的繁殖；同時，1/3的空間也可防止發酵旺盛時汁液溢出。(2)第(2)小題中酒精濃度較高會抑制醋酸菌的生長和代謝，最終影響產量。而從第(3)小題看到煮沸一定起到消毒作用，防止雜菌污染。(3)回答原因類問題時，一定注意從原理和過程及注意事項方面入手。[針對訓練]酒作為一種特殊的文化載體，在人類交往中占有獨特的地位。如圖為傳統釀酒的工藝流程：eq\x(\a\al(糧食粉,碎浸泡))→eq\x(\a\al(高溫蒸,汽糖化))→eq\x(\a\al(攤平翻,晾加曲))→eq\x(\a\al(裝缸封,蓋發酵))→eq\x(\a\al(蒸餾濃,縮勾兌))回答下列問題：(1)在釀酒前對糧食要進行適當粉碎成小顆粒狀態，但是并不磨成面粉狀態，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)高溫蒸汽條件下需要蒸一段時間，其目的是__________________，該過程中“糖化”的含義是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)圖中流程第三步，一般要冷卻至35℃左右時才可“加曲”的原因是________________________________，“加曲”(4)密封后在酒缸中發酵12天左右，此間溫度基本保持在18～25℃，其原因是________________________________________。發酵完成后需要用蒸餾法獲得酒精，蒸餾的溫度應控制在78℃，其原因是__________________________解析：(1)在釀酒前對糧食種子(多為高粱)要進行適當粉碎成小顆粒狀態，但是并不磨成面粉狀態，這樣做的原因是既要增大微生物與糧食中有機物的接觸面積，又要有一定透氣性便于接種發酵和蒸餾。(2)高溫蒸汽條件下蒸一段時間，其目的是消滅雜菌，該過程中“糖化”的含義是使淀粉分子在高溫下破壞分解以利于微生物利用。(3)第三步晾至35℃左右時才可向糧食中加曲，以防止溫度過高燙死酒曲中的酵母菌等微生物。“加曲”實際上相當于向培養基中接種菌種。(4)密封后在酒缸中發酵12天左右，此間溫度基本保持在18～25℃，原因是此溫度是酵母菌等釀酒微生物的適宜溫度。發酵好后需要用蒸餾法獲得酒精，78℃為酒精的沸點，蒸餾的溫度應控制在答案：(1)既要增大微生物與糧食中有機物的接觸面積，又要有一定透氣性便于接種發酵和蒸餾(2)消滅雜菌(消毒滅菌)使淀粉分子在高溫下破壞分解以利于微生物利用(3)防止溫度過高燙死酒曲中的酵母菌等微生物接種菌種(4)此溫度是酵母菌等釀酒微生物的適宜溫度78℃一、立足主干知識，注重基礎性和綜合性1．(2021·廣安校級月考)利用不同微生物發酵制作食品的歷史悠久，遍布民間。以下關于微生物發酵的說法正確的是()A．利用乳酸菌制作泡菜需經常擰松放氣B．酵母菌在酒精發酵過程中只產生乙醇和二氧化碳，因而葡萄酒的口味與所用原料無關C．酒精可作為醋酸菌的碳源和能源D．腐乳發酵后期密封處理有利于毛霉繁殖解析：選C乳酸菌無氧呼吸不會產生二氧化碳，制作泡菜過程中不需要經常擰松放氣，A錯誤；酵母菌在酒精發酵過程中會產生乙醇、二氧化碳和其他中間產物，不同品種的葡萄其營養成分不盡相同，因此葡萄酒的口味也不相同，B錯誤；在沒有糖源的情況下，醋酸菌可以把酒精轉化為醋酸，即酒精可作為醋酸菌的碳源和能源，C正確；腐乳發酵后期，加鹽、加鹵湯、密封處理等可抑制微生物生長，不利于毛霉繁殖，D錯誤。2．(2021·武威模擬)人類利用微生物發酵制作果酒、果醋的歷史源遠流長。下列關于果酒、果醋制作原理的敘述正確的是()A．在葡萄酒自然發酵的過程中，起主要作用的是野生型酵母菌B．變酸的酒表面的菌膜是酵母菌在液面大量繁殖形成的C．在缺氧、呈酸性的發酵液中，醋酸菌能大量生長繁殖D．在酸性條件下，溴麝香草酚藍水溶液與酒精反應呈現灰綠色解析：選A在葡萄酒自然發酵過程中，起主要作用的是野生型酵母菌，其無氧呼吸可以產生酒精，A正確；變酸的酒表面的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的，B錯誤；醋酸菌是需氧生物，C錯誤；在酸性條件下，重鉻酸鉀與酒精反應呈現灰綠色，D錯誤。3．紅茶菌是一種傳統的活菌飲料，由酵母菌、醋酸菌和乳酸菌在液體培養基中(主要含蔗糖和茶水)發酵產生。研究表明將上述三種菌按一定的配比，在總接種量為5%、初始pH為5.5、裝液量為40%左右、溫度為30℃A．紅茶菌的整個制作過程中發酵裝置要嚴格進行密封B．隨著發酵的進行，菌液的pH下降會抑制菌種的生長C．初期溫度和pH的控制有利于提高菌體內酶促反應速率D．裝液量為40%左右可防止發酵過程中發酵液從發酵裝置中溢岀解析：選A酵母菌屬于兼性厭氧菌，醋酸菌屬于嚴格的好氧菌，乳酸菌屬于厭氧菌，活菌飲料由三種菌種共同發酵產生，因此發酵的整個過程不可能嚴格密封處理，A錯誤；隨著發酵的進行，三個菌種分別產生酒精、醋酸和乳酸，使菌液的pH下降，抑制菌種生長，B正確；初期溫度和pH控制使酶活性較高，有利于提高菌體內酶促反應速率，C正確；由于酵母菌發酵會產生二氧化碳，因此裝液量不能裝滿，留有一定的空間可防止發酵過程中發酵液從發酵裝置中溢岀，D正確。4．(2021·石家莊校級月考)泡菜發酵的微生物主要是乳酸菌，而在發酵初期，水槽內經常有氣泡產生，這些氣泡產生的主要原因及成分分別是()A．發酵初期泡菜壇內含有一定的氧氣，酵母菌活動強烈，其呼吸過程會產生CO2；氣體為CO2B．乳酸菌是兼性厭氧型微生物，初期進行有氧呼吸產生CO2；氣體為CO2C．因腌制過程中的鹽進入蔬菜使蔬菜體積縮小，氣體被排出；氣體為空氣D．乳酸菌在發酵過程中產生了熱量使壇內溫度升高，空氣受熱膨脹排出；氣體為空氣解析：選A發酵初期活動強烈的是酵母菌，其呼吸作用會產生CO2；乳酸菌是厭氧型微生物，只能進行無氧呼吸產生乳酸；腌制過程中，蔬菜體積縮小的原因是植物細胞逐漸失水。5．利用卷心菜發酵制作泡菜過程中，乳酸菌、酵母菌細胞數量和pH的變化如圖所示。下列敘述錯誤的是()A．酵母菌和乳酸菌均有核膜包被的細胞核B．發酵初期乳酸菌建立了明顯的菌種優勢C．前6天pH下降主要由乳酸菌代謝引起D．發酵中期酵母菌通過無氧呼吸獲取能量解析：選A乳酸菌是原核生物，細胞內沒有核膜包圍的細胞核；根據曲線圖中乳酸菌和酵母菌的數量變化曲線對比分析可知，發酵初期乳酸菌遠多于酵母菌，所以乳酸菌成為了明顯的優勢菌種；結合曲線圖分析，前6天，由于乳酸菌遠多于酵母菌，其產生的乳酸會降低培養液的pH；由于整個發酵過程都是在無氧環境條件下進行的，在發酵中期(22～26天)，酵母菌只能通過無氧呼吸獲取能量。6．藍莓酒和藍莓醋被譽為“液體黃金”“口服化妝品”等。如圖是以鮮藍莓為原料天然發酵制作藍莓酒和藍莓醋的過程簡圖。下列敘述錯誤的是()A．去除藍莓枝梗應在沖洗后，目的是防止雜菌污染B．過程③在氧氣、糖源充足條件下可直接發酵為藍莓醋C．在過程④時，榨出的藍莓汁需經過高壓蒸汽滅菌后才能密閉發酵D．過程⑤中酒精可作為醋酸菌的碳源和能源解析：選C沖洗后去除藍莓枝梗，目的是防止雜菌污染，A正確；過程③在氧氣、糖源充足條件下可直接發酵為藍莓醋，B正確；過程④果酒制作的菌種是來源于藍莓皮上的野生型酵母菌，所以葡萄汁不需經過高壓蒸汽滅菌，C錯誤；過程⑤中酒精可作為醋酸菌的碳源和能源，D正確。7．用百香果作材料制成的果醋具有緩解壓力、消除疲勞、延緩衰老、預防動脈硬化、養顏美容的功效。如圖為利用百香果制作果醋的流程圖，請回答下列相關問題：(1)①過程的釀造原理是先使酵母菌進行____________，以增加酵母菌的數量，然后通過____________獲得果酒。(2)釀制百香果果酒時，并不需要對百香果進行嚴格的消毒處理，這是因為在____________的發酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數其他微生物因無法適應這一環境而受到抑制。①過程往往不能長時間密封，原因是__________________________________________________________________________________________________。(3)②過程適宜的溫度為________。溫度過高時，醋酸菌代謝減慢甚至死亡，根本原因是_________________________________________________________________________。(4)①過程轉入②過程前，除改變溫度外，還需調整的發酵條件是________________。要鑒定百香果果醋是否釀制成功，除可以通過觀察菌膜、嘗、嗅之外，還可以通過檢測和比較____________________________做進一步的鑒定。解析：(1)酵母菌在氧氣存在時會大量繁殖，因此果酒發酵前期要先通入氧氣以保證酵母菌大量繁殖，然后密閉使酵母菌進行酒精發酵獲得果酒。(2)酵母菌發酵時需要缺氧的條件，同時發酵過程中會產生CO2，使發酵液呈酸性。在缺氧、呈酸性的發酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數微生物因無法適應這一環境而受到抑制。①過程是酒精發酵過程，在此過程中產生CO2，會使得裝置氣壓增大，因此①過程需要定期排出CO2，不能長時間密封。(3)醋酸菌的最適生長溫度為30～35℃，溫度過高時，醋酸菌代謝減慢甚至死亡，根本原因是溫度過高，影響酶的活性。(4)①過程轉入②過程，即酒精發酵轉為醋酸發酵，除改變溫度外，還需調整的發酵條件是通入無菌空氣。由于醋酸發酵會產生醋酸，發酵液的pH降低，因此要鑒定百香果果醋是否釀制成功，除可以通過觀察菌膜、嘗、嗅之外，還可以通過檢測和比較醋酸發酵前后的pH來確定。答案：(1)有氧呼吸無氧呼吸(2)缺氧、呈酸性酵母菌無氧呼吸產生CO2，會使得裝置氣壓增大(3)30～35℃溫度過高，影響酶的活性(4)通入無菌空氣醋酸發酵前后的pH8．(2021·開封一模)豆醬是大豆經過發酵制成的一種食品。某小組為了研究影響豆醬發酵效果的因素，將等量的a、b兩菌種分別接入等量的甲、乙兩桶煮熟大豆中并拌勻，再將兩者置于適宜條件下進行發酵，在32h內定期取樣觀測發酵效果。回答下列問題：(1)如果發現發酵容器內上層大豆的發酵效果比下層的要好得多，說明該發酵菌是________。(2)如果在實驗后發現32h內的發酵效果越來越好，且隨發酵時間直線上升。有同學認為“據此實驗結果，無法確定發酵的最佳時間”。這位同學的判斷依據是____________________________________________________________________________________。應怎樣改進？請簡述改進實驗的基本思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)本實驗前，需要對a、b兩菌種進行分離，可以采用__________________________法來接種，培養后可以根據______________________________________等特征來判斷a、b兩菌種的種類。解析：(1)容器內上層氧氣較多，上層大豆的發酵效果比下層的要好得多，說明該發酵菌是好氧菌。(2)如果在實驗后發現32h內的發酵效果越來越好，且隨發酵時間直線上升，則無法確定發酵的最佳時間。若要確定最佳發酵時間，還需延長發酵時間繼續進行實驗，直到看到下降的點。(3)本實驗前，可以采用稀釋涂布平板法(或平板劃線法)來接種，對a、b兩菌種進行分離。培養后可以根據菌落的大小、形狀、隆起程度、色澤等特征來判斷a、b兩菌種的種類。答案：(1)好氧菌(2)“32h內的發酵效果越來越好，且隨發酵時間直線上升”，說明發酵的最佳時間可能超過32h繼續延長發酵時間，定期取樣觀測發酵效果，以確定最好的發酵效果所對應的發酵時間(3)稀釋涂布平板(或平板劃線)菌落的大小、形狀、隆起程度、色澤二、強化遷移能力，突出創新性和應用性9．泡菜是一種以卷心菜、蘿卜、黃瓜等新鮮蔬菜為原料，添加鹽水和輔料，經發酵而制得的風味食品。傳統的自然發酵方式雖然操作簡單，但是對天氣、環境依賴較大，造成生產周期長、甚至亞硝酸鹽含量超標的缺點。某同學為提高泡菜品質設計了以下實驗，探究不同條件(鹽濃度、溫度)對泡菜質量的影響。(1)泡菜的脆度是衡量其品質的重要標準，與細胞內的水分變化密切相關。由圖可知，隨著鹽濃度的增加，泡菜脆度的變化趨勢為先下降后上升，其原因在于：初期鹽濃度大于泡菜細胞液濃度，細胞____________，細胞膨壓減小，致使泡菜脆度降低。后期鹽濃度進一步增加，細胞______________________________________________________，細胞膨脹，泡菜的脆度略微增加。(2)該同學細致地記錄了分別置于溫度為20℃、25℃、________________________________________________________________________。表各樣品不同時間pH的變化情況樣品1d2d3d4d5d6d7d樣品14.103.723.513.343.283.203.19樣品23.853.763.443.223.193.153.16樣品33.763.673.203.153.103.123.04解析：(1)由圖可知，隨著鹽濃度的增加，泡菜脆度的變化趨勢為先下降后上升，其原因在于：初期鹽濃度大于泡菜細胞液濃度，細胞滲透失水，細胞膨壓減小，致使泡菜脆度降低。后期鹽濃度進一步增加，細胞死亡，外界的溶液進到細胞內，細胞膨脹，泡菜的脆度略微增加。(2)分析表格數據可知，隨著溫度升高和發酵時間的延長，pH呈下降趨勢，其原因是乳酸菌發酵產生的乳酸增多。答案：(1)滲透失水死亡(選擇透過性的原生質層變為全透性)，外界的溶液進到細胞內(2)乳酸菌發酵產生的乳酸增多10．(2021·恩施月考)醋酸菌是食品工業中常用的微生物，不僅可用于生產醋酸，某些類型還可用于生產細菌纖維素，回答下列問題：(1)當__________________時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸。制醋酸時溫度應該控制在______________。(2)配制培養基時，除了提供幾種主要營養物質，還需滿足微生物對pH、特殊營養物質以及氧氣的要求；將鑒定的菌種進行臨時保存時，可在低溫下使用試管斜面保存，但該方法除保存時間短外，菌種還易____________________；若需較長時間保存菌種，可用的方法是______________。(3)利用篩選出的優質菌種進行生產時，研究人員測得培養過程中的細菌纖維素產量、培養液中的殘糖量和殘氮量如圖所示，圖中代表培養液中殘氮量的是________曲線，與B曲線相比，A曲線下降更快的主要原因是________________________________。解析：(1)當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸。制醋酸時溫度應該控制在30～35℃。(2)低溫下保存菌種時，常使用斜面保存法，但該方法除保存時間短外，菌種還易被污染或產生變異；若需較長時間保存菌種，常用甘油管藏法。(3)醋酸菌生產細菌纖維素時，需要消耗大量糖源，但對氨基酸等含氮物質消耗量較少；分析曲線圖可知，隨著時間延長，細菌纖維素產量升高，A曲線明顯下降，說明圖中代表培養液中殘糖量的是A曲線，代表培養液中殘氮量的是B曲線。答案：(1)氧氣、糖源都充足30～35℃(2)被污染(或產生變異)甘油管藏(3)B該細菌合成纖維素需要大量糖源11．利用發酵技術生產食品在我國有著悠久的歷史，請回答下列問題：(1)在果酒制作中，溫度是重要的控制條件，__________左右的溫度最適合酵母菌繁殖，酵母菌無氧呼吸產生的酒精可用__________________溶液進行檢驗。制作葡萄酒過程中，當發酵瓶內__________________表示發酵完畢。喝剩的葡萄酒放置一段時間后會變酸，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乳酸菌能產生亞硝酸還原酶將亞硝酸鹽分解。某興趣小組從泡菜濾液中篩選出亞硝酸鹽還原酶活力較高的乳酸菌，用于泡菜制作過程中亞硝酸鹽含量變化的實驗探索，結果如圖所示。①泡菜制作過程中，pH呈下降趨勢，原因是_________________________________________________________________________________________________________。②實驗結果說明，NaCl濃度越高，亞硝酸鹽含量的峰值__________，且出現時間________。③亞硝酸鹽含量達到峰值后下降的原因：一方面由于________和________的環境抑制了雜菌生長，使亞硝酸鹽的產生量降低；另一方面由于__________________，使亞硝酸鹽的含量降低。④乳酸菌也可應用于酸奶制作，有同學猜測制作酸奶的過程中可能會產生亞硝酸鹽。該同學通過在酸奶的原料(鮮奶)和酸奶中分別加入有關顯色液，如果___________，即可說明制作酸奶的過程中會產生亞硝酸鹽。解析：(1)在果酒制作中，酵母菌適宜生存的溫度為18～25℃，其中20℃左右最適合酵母菌繁殖；酵母菌無氧呼吸產生的酒精可用酸性的重鉻酸鉀溶液進行檢驗。由于酵母菌無氧呼吸產生酒精和二氧化碳，因此發酵過程中會產生大量的二氧化碳要及時排出，當發酵瓶內停止出現氣泡表示發酵完畢。喝剩的葡萄酒放置一段時間后會變酸，原因是空氣中的醋酸菌混入葡萄酒后發酵產生了醋酸。(2)①泡菜制作的原理是乳酸菌的無氧呼吸，無氧呼吸過程中產生了乳酸，導致pH呈下降趨勢。②據曲線圖可知，NaCl濃度越高，亞硝酸鹽含量的峰值越低，且出現時間越遲。③據圖分析可知，食鹽用量和腌制時間都會影響亞硝酸鹽含量；亞硝酸鹽含量達到峰值后下降，是因為缺氧和酸性環境抑制雜菌生長，使亞硝酸鹽的產生量降低；同時乳酸菌產生亞硝酸還原酶會將亞硝酸鹽分解。④答案：(1)20℃酸性重鉻酸鉀停止出現氣泡空氣中的醋酸菌混入葡萄酒后發酵產生了醋酸(2)①乳酸菌無氧呼吸產生了乳酸②越低越遲③缺氧酸性乳酸菌產生的亞硝酸還原酶將亞硝酸鹽分解④后者出現玫瑰紅色，前者無12．(2020·浙江1月選考，節選)回答與泡菜制作有關的問題：(1)用蘿卜等根菜類蔬菜制作泡菜，用熱水短時處理，可抑制某些微生物產生________，從而使成品泡菜口感較脆。同時，該處理也會使泡菜發酵時間縮短，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)泡菜發酵初期，由于泡菜罐加蓋并水封，會使__________菌被逐漸抑制。發酵中期，乳酸菌大量繁殖，會使__________菌受到抑制。發酵后期，乳酸生產過多，會使乳酸菌受到抑制。(3)從泡菜汁中可分離制作酸奶的乳酸菌，首先對經多次發酵的泡菜汁進行過濾，然后取濾液進行________，再用________的方法在某種含牛乳的專用的培養基中進行初步篩選。該培養基必須含有______________________，以便于觀察是否產酸。答案：(1)果膠酶細胞破裂，細胞內營養物質外流使乳酸菌快速地獲得營養物質(2)好氧不耐酸的(3)稀釋涂布分離酸堿指示劑第二講微生物的培養與應用知識點微生物的培養與應用[系統主干知識]一、培養基1．概念：人們按照微生物對營養物質的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養基質。2．種類(1)按物理狀態可分為液體培養基和固體培養基。(2)按功能可分為選擇培養基和鑒別培養基。3．成分：各種培養基一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽，此外還要滿足微生物生長對pH、特殊營養物質以及氧氣的要求。二、無菌技術1．關鍵：防止外來雜菌的入侵。2．常用方法項目理化因素的作用強度能否消滅芽孢和孢子常用方法消毒較為溫和不能煮沸消毒法、巴氏消毒法、化學藥劑消毒法滅菌強烈能灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌[特別提醒]消毒和滅菌的最大區別是芽孢和孢子是否存活。三、大腸桿菌的純化培養1．制備固體培養基的步驟eq\x(計算)→eq\x(稱量)→eq\x(溶化)→eq\x(滅菌)→eq\x(倒平板)2．純化大腸桿菌：最常用的接種方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法。[特別提醒]平板劃線法常用于菌種的分離，稀釋涂布平板法常用于菌種的分離和計數。3．菌種的保存(1)對于頻繁使用的菌種，可以采用臨時保藏的方法。(2)對于需要長期保存的菌種，可以采用甘油管藏的方法。四、土壤中分解尿素的細菌的分離與計數1．篩選菌株的原理：人為提供有利于目的菌株生長的條件(包括營養、溫度、pH等)，同時抑制或阻止其他微生物的生長。2．統計菌落數目的方法：稀釋涂布平板法和顯微鏡直接計數法。3．實驗流程eq\x(土壤取樣)→eq\x(樣品稀釋)→eq\x(取樣接種)→eq\x(培養觀察)→eq\x(菌種鑒定)4．尿素分解菌的鑒定(1)原理：分解尿素的細菌合成的脲酶將尿素分解為eq\a\vs4\al(氨)，使培養基的堿性增強。(2)方法：在以尿素為唯一氮源的培養基中加入酚紅指示劑，培養某種細菌，若指示劑變eq\a\vs4\al(紅)，可初步鑒定該種細菌能夠分解尿素。[聚焦關鍵微點]一、澄清概念——所用教材的關鍵語句要理解透1．培養基的成分一般包括水、無機鹽、碳源、氮源及生長因子等。(1)培養基一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽，有時還需要加入一些特殊的物質。(√)(2)制備固體培養基的步驟包括計算、稱量、溶化、滅菌、倒平板等。(√)(3)在液體培養基中加入凝固劑瓊脂，制成瓊脂固體培養基。(√)(4)培養霉菌時需將培養基的pH調制中性或微堿性。(×)(5)倒平板時，應將打開的皿蓋放到一邊，以免培養基濺到皿蓋上。(×)2．獲得純凈培養物的關鍵是防止外來雜菌的入侵。(1)消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對材料本身及操作者細胞的傷害。(√)(2)為了防止污染，接種環經火焰滅菌后應趁熱快速挑取菌落。(×)(3)對實驗操作的空間、操作者的衣著和手，進行清潔和滅菌。(×)(4)為避免周圍環境中微生物的污染，實驗操作應在酒精燈火焰附近進行。(√)(5)日常生活中經常用到的消毒方法是煮沸消毒法。(√)3．微生物接種的方法很多，最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法。(1)用稀釋涂布平板法純化大腸桿菌時，只要稀釋度足夠高，就能在培養基表面形成單個菌落。(√)(2)對細菌進行計數只能采用稀釋涂布平板法。(×)(3)接種后，在固體培養基上培養細菌時進行倒置培養的目的是防止冷凝后形成的水珠滴落在培養基上造成污染。(√)(4)用稀釋涂布平板法統計的菌落數往往比活菌的實際數目低。(√)4．實驗室中微生物的篩選，其原理是人為提供有利于目的菌株生長的條件(包括溫度、營養、pH等)，同時抑制或阻止其他微生物生長。(1)篩選能分解尿素的細菌所利用的培養基中，尿素是唯一的氮源。(√)(2)分解尿素的細菌在分解尿素時，可以將尿素轉化為氨，使得培養基的酸堿度降低。(×)(3)選擇培養基可以鑒定某種微生物的種類。(×)(4)在尋找目的菌株時，要根據它對生存環境的要求，到相應環境中去尋找。(√)二、科學思維——高考常考的結論語句需記牢靠1．培養基及無菌技術(1)微生物培養基的成分一般包括水、無機鹽、碳源、氮源及生長因子等。(2)制備固體培養基的步驟包括計算、稱量、溶化、滅菌、倒平板等。(3)消毒指使用較為溫和的物理或化學方法殺死物體表面或內部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)。滅菌則是指使用強烈的理化因素殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子。2．微生物的分離與培養(1)純化微生物常用的接種方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法。平板劃線法和稀釋涂布平板法都能獲得單細胞菌落。平板劃線法不能對微生物計數，而稀釋涂布平板法能對微生物計數。(2)平板劃線操作的三個易錯點：灼燒接種環之后，要冷卻后再進行取種，以免溫度太高殺死菌種；劃線時最后一區域不要與第一區域相連；劃線時用力要大小適當，防止用力過大將培養基劃破。3．土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(1)尿素分解菌需使用選擇培養基，且培養基中尿素是唯一的氮源。(2)鑒定尿素分解菌的方法是在以尿素為唯一氮源的培養基中加入酚紅指示劑，鑒定纖維素分解菌的方法為剛果紅染色法。[深化拓展提能]一、歸納培養基的種類和作用1．按物理狀態分類培養基種類特點用途液體培養基不加凝固劑工業生產半固體培養基加凝固劑(如瓊脂)觀察微生物的運動、分類鑒定固體培養基加凝固劑(如瓊脂)微生物的分離、鑒定，活菌計數，菌種保藏2．按功能分類種類制備方法原理用途舉例選擇培養基培養基中加入某些化學物質依據某些微生物對某些物質的特殊需求或抗性而設計從眾多微生物中分離所需的微生物加入青霉素分離得到酵母菌和霉菌鑒別培養基培養基中加入某種指示劑或化學藥品產生特定的顏色或其他變化鑒別不同種類的微生物用伊紅美藍培養基鑒別大腸桿菌二、比較消毒和滅菌方法條件結果常用方法應用范圍消毒較為溫和的物理或化學方法僅殺死物體表面或內部的部分微生物煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高溫的液體化學藥劑消毒法用酒精擦拭雙手，用氯氣消毒水源滅菌強烈的理化因素殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼燒滅菌法接種工具干熱滅菌法玻璃器皿、金屬用具高壓蒸汽滅菌法培養基及容器三、微生物的純化培養1．比較平板劃線法和稀釋涂布平板法的區別比較項目平板劃線法稀釋涂布平板法關鍵操作接種環在固體培養基表面連續劃線①一系列的梯度稀釋②涂布平板操作注意事項每次劃線前后均需灼燒接種環稀釋度要足夠高，為確保實驗成功可以增加稀釋度的范圍菌體獲取在具有顯著的菌落特征的區域挑取菌體從適宜稀釋度的平板上的菌落中挑取菌體適用范圍適用于好氧菌適用于厭氧菌和兼性厭氧菌優點可以根據菌落的特點獲得某種微生物的單細胞菌落既可以獲得單細胞菌落，又能對微生物計數缺點不能對微生物計數操作復雜，需要涂布多個平板2．歸納概括平板劃線操作的注意事項(1)灼燒接種環，待其冷卻后才能伸入菌液，以免溫度太高殺死菌種。(2)第二次及其以后的劃線操作總是從上一次劃線末端開始，能使微生物的數目隨著劃線次數的增加而逐漸減少，最終得到由單個細菌繁殖而來的菌落。(3)劃線時最后一區不要與第一區相連。(4)劃線用力大小要適當，防止用力過大將培養基劃破。(5)操作第一步即取菌種之前及每次劃線之前都需要進行火焰灼燒滅菌，劃線操作結束時，仍需灼燒接種環，每次灼燒的目的如下表：項目第一次操作每次劃線之前劃線結束目的殺死接種環上原有的微生物殺死上次劃線后接種環上殘留的菌種，使下次劃線的菌種直接來源于上次劃線的末端，使每次劃線菌種數目減少殺死接種環上殘存的菌種，避免微生物污染環境和感染操作者四、歸納概括微生物的篩選與鑒別方法1．微生物的篩選方法單菌落挑取法利用平板劃線法或稀釋涂布平板法接種到固體平板培養基表面，直接根據微生物菌落的特征利用單菌落挑取的方法獲得目的微生物選擇培養法利用選擇培養基對微生物進行選擇培養，直接獲得目的微生物鑒定培養法利用鑒別培養基使目的微生物菌落呈現特有的特征，然后篩選目的微生物2．微生物的鑒別方法菌落特征鑒別法根據微生物在固體培養基表面形成的菌落的形狀、大小、隆起程度和顏色等特征進行鑒別指示劑鑒別法如培養基中加入酚紅指示劑，培養某種微生物后，培養基變紅說明該種微生物能夠分解尿素染色鑒別法如利用剛果紅染色法，根據培養基中出現以纖維素分解菌為中心的透明圈來篩選分解纖維素的微生物五、比較兩種微生物計數方法比較項目間接計數法(稀釋涂布平板法)直接計數法(顯微計數法)原理當樣品的稀釋度足夠高時，培養基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌，通過統計平板上的菌落數，就能推測出樣品中大約含有多少活菌利用特定細菌計數板或血細胞計數板，在顯微鏡下計算一定容積的樣品中微生物的數量公式每克樣品中的菌落數＝C/V×M。C：某稀釋度下平板上生長的平均菌落數，V：涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL)，M：稀釋倍數每毫升原液所含細菌數：每小格內平均細菌數×400×104×稀釋倍數缺點當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落不能區分細胞死活結果比實際值偏小比實際值偏大[題點全訓過關]題點(一)無菌技術[典例1](2018·全國卷Ⅱ)在生產、生活和科研實踐中，經常通過消毒和滅菌來避免雜菌的污染。回答下列問題：(1)在實驗室中，玻璃和金屬材質的實驗器具__________(填“可以”或“不可以”)放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌。(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法，與煮沸消毒法相比，這兩種方法的優點是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)密閉空間內的空氣可采用紫外線照射消毒，其原因是紫外線能________________。在照射前，適量噴灑________，可強化消毒效果。(4)水廠供應的自來水通常是經過________(填“氯氣”“乙醇”或“高錳酸鉀”)消毒的。(5)某同學在使用高壓蒸汽滅菌鍋時，若壓力達到設定要求，而鍋內并沒有達到相應溫度，最可能的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)干熱滅菌是指將物品放入干熱滅菌箱內，在160～170℃條件下加熱1～2h。能耐高溫、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(吸管、培養皿)和金屬用具等，可采用干熱滅菌的方法。(2)巴氏消毒法是在70～75℃條件下煮30min或在[答案](1)可以(2)在達到消毒目的的同時，營養物質損失較少(3)破壞DNA結構消毒液(4)氯氣(5)未將鍋內冷[對點訓練]1．(2019·江蘇高考)下列關于微生物實驗操作的敘述，錯誤的是()A．培養微生物的試劑和器具都要進行高壓蒸汽滅菌B．接種前后，接種環都要在酒精燈火焰上進行灼燒C．接種后的培養皿要倒置，以防培養污染D．菌種分離和菌落計數都可以使用固體培養基解析：選A培養微生物的器具不一定都要進行高壓蒸汽滅菌，如接種環需要進行灼燒滅菌，A錯誤；接種前灼燒接種環的目的是徹底殺滅環上的細菌、芽孢等，接種后再灼燒是為了防止菌種逸出，污染接種室或者超凈工作臺，影響整體接種環境，B正確；接種后的培養皿要倒置，既可以防止皿蓋上的水珠落入培養基造成污染，又可以避免培養基表面的水分過快地揮發，C正確；在固體培養基表面可形成單菌落，故菌種的分離和計數可以使用固體培養基，D正確。2．下列關于滅菌和消毒的理解，錯誤的是()A．滅菌是指殺滅環境中一切微生物的細胞、芽孢和孢子B．消毒和滅菌實質是相同的C．接種環用灼燒法滅菌D．常用的消毒方法有加熱法、過濾法、紫外線法、化學藥品法解析：選B滅菌是指采用強烈的理化因素殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子，A正確；消毒是指使用物理方法或化學方法殺死物體表面或內部的部分微生物，使其無害化，滅菌則是要將所有的微生物全部殺滅，以達到無菌的目的，滅菌一定可以達到消毒的目的，但消毒不一定能達到滅菌的效果，B錯誤；接種工具常用灼燒法滅菌，C正確；常用的消毒方法有加熱法、過濾法、紫外線法、化學藥品法，D正確。題點(二)微生物的純化培養[典例2](2019·全國卷Ⅰ)已知一種有機物X(僅含有C、H兩種元素)不易降解，會造成環境污染。某小組用三種培養基篩選土壤中能高效降解X的細菌(目標菌)。Ⅰ號培養基：在牛肉膏蛋白胨培養基中加入X(5g/L)。Ⅱ號培養基：氯化鈉(5g/L)，硝酸銨(3g/L)，其他無機鹽(適量)，X(15g/L)。Ⅲ號培養基：氯化鈉(5g/L)，硝酸銨(3g/L)，其他無機鹽(適量)，X(45g/L)。回答下列問題。(1)在Ⅰ號培養基中，為微生物提供氮源的是________________。Ⅱ、Ⅲ號培養基中為微生物提供碳源的有機物是__________。(2)若將土壤懸浮液接種在Ⅱ號液體培養基中，培養一段時間后，不能降解X的細菌比例會__________，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)Ⅱ號培養基加入瓊脂后可以制成固體培養基，若要以該固體培養基培養目標菌并對菌落進行計數，接種時，應采用的方法是________________。(4)假設從Ⅲ號培養基中得到了能高效降解X的細菌，且該菌能將X代謝為丙酮酸，則在有氧條件下，丙酮酸可為該菌的生長提供________________和________________。[解析](1)Ⅰ號培養基中含有牛肉膏、蛋白胨和有機物X等，其中X僅含有C、H兩種元素，故為微生物提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨。Ⅱ、Ⅲ號培養基中除無機鹽外，還含有有機物X，故為微生物提供碳源的有機物是X。(2)因Ⅱ號液體培養基中的有機碳源只有X，故培養一段時間后，不能降解X的細菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的細菌能夠增殖，故不能降解X的細菌比例會下降。(3)對微生物分離的方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法，但其中只有稀釋涂布平板法能夠計數。(4)能高效降解X的細菌能將X代謝為丙酮酸，丙酮酸在有氧條件下被降解時能釋放出大量能量，故丙酮酸可為該細菌的生長提供能量，丙酮酸還可以為該細菌中其他物質的合成提供原料。[答案](1)牛肉膏、蛋白胨X(2)下降不能降解X的細菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的細菌能夠增殖(3)稀釋涂布平板法(4)能量合成其他物質的原料[對點訓練]3．(2021年1月新高考8省聯考·江蘇卷)平板涂布是分離菌種常用的方法，下列相關敘述不恰當的是()A．固體培養基滅菌后，應冷卻至50℃B．倒好的平板需立即使用，以免表面干燥，影響菌的生長C．平板涂布分離到的單菌落需進一步劃線純化D．平板涂布法既可用于微生物的分離，也可用于微生物的計數解析：選B固體培養基滅菌后，應冷卻至50℃4．(2021·大同中學模擬)下列表格是某公司研發的一種培養大腸桿菌的培養基配方，請結合所學知識，回答下列相關問題。成分蛋白胨乳糖蔗糖K2HPO4顯色劑(伊紅美藍)瓊脂含量10.0g5.0g5.0g2.0g0.2g12.0g將上述物質溶解后，用蒸餾水定容到1000mL(1)根據用途劃分，該培養基屬于________培養基。若要分離能分解尿素的細菌，需對培養基做出的最關鍵的調整是______________________；若還需鑒定分解尿素的細菌，需做出的調整是______________________。(2)從培養基的成分上看，大腸桿菌的同化類型為______。該培養基能否用于分離篩選出大腸桿菌？為什么？_______________________________。(3)在實驗室培養微生物時，獲得純凈培養物的關鍵是__________________，紫外線可對空氣進行滅菌的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)某同學嘗試純化大腸桿菌，其中一個平板的菌落分布如圖，推測該同學接種時可能的操作失誤是________________________________________________________________。解析：(1)伊紅美藍是鑒定大腸桿菌的試劑，因此該培養基從用途上劃分屬于鑒別培養基。若要分離能分解尿素的細菌，則需要保證培養基中以尿素為唯一氮源，即將蛋白胨換成尿素；鑒定分解尿素的細菌，需要使用酚紅指示劑。(2)大腸桿菌需要從培養基中獲得碳源，因此其同化作用類型是異養型；由于表格中的培養基可供多種微生物生存，因此該培養基不能用于分離篩選出大腸桿菌。(3)微生物培養時，關鍵是防止外來雜菌的感染；空氣中的細菌可用紫外線殺滅，其原因是紫外線能使蛋白質變性，同時還能破壞DNA的結構。(4)由圖可知，接種時該同學采用的是稀釋涂布平板法，但菌落比較集中，沒有很好地分散開來，是涂布不均勻導致的。答案：(1)鑒別將蛋白胨換成尿素將伊紅美藍換成酚紅指示劑(2)異養型不能，原因是培養基可供多種微生物生存(3)防止外來雜菌的感染紫外線能使蛋白質變性，還能破壞DNA的結構(4)涂布不均勻題點(三)微生物的分離和計數[典例3](2020·全國卷Ⅰ)某種物質S(一種含有C、H、N的有機物)難以降解，會對環境造成污染，只有某些細菌能降解S。研究人員按照下圖所示流程從淤泥中分離得到能高效降解S的細菌菌株。實驗過程中需要甲、乙兩種培養基，甲的組分為無機鹽、水和S，乙的組分為無機鹽、水、S和Y。回答下列問題：(1)實驗時，盛有水或培養基的搖瓶通常采用__________的方法進行滅菌。乙培養基中的Y物質是________。甲、乙培養基均屬于________培養基。(2)實驗中初步估測搖瓶M中細菌細胞數為2×107個/mL，若要在每個平板上涂布100μL稀釋后的菌液，且保證每個平板上長出的菌落數不超過200個，則至少應將搖瓶M中的菌液稀釋________倍。(3)在步驟⑤的篩選過程中，發現當培養基中的S超過某一濃度時，某菌株對S的降解量反而下降，其原因可能是____________________________(答出1點即可)。(4)若要測定淤泥中能降解S的細菌細胞數，請寫出主要實驗步驟：________________________________________________________________________。(5)上述實驗中，甲、乙兩種培養基所含有的組分雖然不同，但都能為細菌的生長提供4類營養物質，即____________________________________________________________。[解析](1)實驗過程中，對盛有水或培養基的搖瓶進行滅菌時，常采用高壓蒸汽滅菌法。據題圖分析可知，乙培養基為固體培養基，與甲培養基相比，其特有的組分Y應是凝固劑瓊脂。甲、乙培養基均只允許能利用物質S作為氮源和碳源的微生物生長，因此均為選擇培養基。(2)據題意可知，假設至少將搖瓶M中的菌液稀釋X倍，才能保證稀釋后的100μL菌液中細菌細胞數不超過200個，初步估測搖瓶M中細菌細胞數為2×107個/mL，則稀釋之前100μL菌液中有2×106個細菌，可得2×106×(1/X)＝200，則X＝104，因此至少應將搖瓶M中的菌液稀釋104倍。(3)在篩選過程中，若培養基中S濃度過高，可能會導致細胞失水，進而抑制菌株的生長。(4)將含有能降解S的細菌的淤泥加入無菌水中，進行適當稀釋后，利用稀釋涂布平板法，取適量的菌液涂布到乙培養基上，在適宜條件下進行培養，一段時間后，統計菌落數，即可估算出淤泥中能降解S的細菌細胞數。(5)本實驗中，甲、乙兩種培養基所含有的組分雖然不同，但都能為細菌生長提供的營養物質是水、碳源、氮源和無機鹽。[答案](1)高壓蒸汽滅菌瓊脂選擇(2)104(3)S的濃度超過某一值時會抑制菌株的生長(4)取淤泥加入無菌水中，涂布(或稀釋涂布)到乙培養基上，培養后計數(5)水、碳源、氮源和無機鹽[對點訓練]5.(2020·江蘇高考)為純化菌種，在鑒別培養基上劃線接種纖維素降解細菌，培養結果如圖所示。下列敘述正確的是()A．倒平板后需間歇晃動，以保證表面平整B．圖中Ⅰ、Ⅱ區的細菌數量均太多，應從Ⅲ區挑取單菌落C．該實驗結果因單菌落太多，不能達到菌種純化的目的D．菌落周圍的纖維素被降解后，可被剛果紅染成紅色解析：選B倒平板后無需間歇晃動，A錯誤；圖中Ⅰ、Ⅱ區的細菌數量太多，Ⅲ區的細菌數量較少，可從Ⅲ區挑取單菌落，B正確；Ⅲ區中存在單菌落，該實驗結果能達到菌種純化的目的，C錯誤；剛果紅能與纖維素形成紅色復合物，但不能和纖維素水解后的纖維二糖和葡萄糖形成紅色復合物，因此菌落周圍的纖維素被降解后，不能被剛果紅染成紅色，D錯誤。6．(2021年1月新高考8省聯考·重慶卷)2020年世界性的新型冠狀病毒肺炎大流行，為了能更好地對病毒展開相關研究，科學家需要分離和培養病毒。如圖是其流程示意圖：(1)將采集到的病毒樣本進行稀釋，如圖所示，用____________________吸取100μL的病毒樣