选传统发酵技术和微生物的培养及应用

1、选1-1传统发酵技术和微生物的培养及应用1下面是家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至30时，加一定量的“酒药”(实际是酵母菌菌种)与米饭混匀后置于一瓷坛内(其他容器也可)在中间挖一个洞，加盖后置于适当的地方保温(28)，12h即成。现请你从以下几方面对其发酵过程作一简单的分析：(1)先将米煮熟的目的是什么？_。(2)发酵坛没有密封，坛内无氧发酵的环境是由什么造成的？_。(3)请用文字或坐标曲线的形式来说明发酵坛内有氧呼吸和无氧呼吸此消彼长的过程。_。(4)酿酒过程中为什么总是先来“水”后来“酒”，其原因是什么？_。(5)在具体操作过程中要根据米饭的多少加适量的酒药，如把握不准，宁多勿少

2、，如果加少了将引起什么后果？为什么？_。答案(1)为了杀灭其他杂菌。(2)有氧呼吸消耗O2，还产生大量水淹没基质。(3)有氧气时酵母菌进行有氧呼吸，当氧气逐渐减少时，有氧呼吸减弱，无氧呼吸逐渐增强，当氧气完全消耗时就转入完全的无氧发酵产生酒精。如图所示：(4)先进行有氧呼吸产生CO2和水，氧消耗完毕后再进行无氧呼吸生成酒精。(5)一开始加适量酵母菌是为了酵母菌种群有足够的起始密度，并能在短时间内繁殖大量个体占据整个生存空间。如果酵母菌种群起始密度过小，占据整个生存空间所用时间过长，极易导致杂菌侵入。解析见答案。2某酒厂以大米为主要原料用酵母菌生产酒精度数不低于12度的米酒，其主要工艺流程为：糖

3、化发酵后加工(勾兑、贮运)。发酵过程主要是在5m3的发酵罐中进行，其主要工艺为：原料接种菌种充气培养密封发酵。请分析并回答下列问题：(1)糖化阶段主要包括蒸煮大米和加入“糖化酶”等。“糖化酶”使(大米中)淀粉发生的主要变化是_。(2)在发酵工艺中，接种菌种常加尿素或其他肥料，其目的是_。(3)在图中，用曲线表示发酵阶段酵母菌种群个体数量变化的情况。(4)在培养过程中，酵母菌所进行的细胞呼吸的反应式为_。答案(1)淀粉麦芽糖葡萄糖(2)供给酵母菌进行生长、发育和繁殖等生命活动所必需的氮源和无机盐(3)如图(4)C6H12O66O26H2O6CO212H2O，C6H12O62C2H5OH(酒精)2

4、CO2解析(见答案)3下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请回答：(1)食醋可用大米为原料经三步发酵来制作：第一步：大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶，将原料中的淀粉分解成_(填中间产物)，然后进一步分解成葡萄糖，过一过程可用_(填淀粉指示剂)来检测，因为该试剂遇淀粉呈蓝色，遇上述中间产物呈红色。第二步：用_菌将葡萄糖转化成乙醇，这一发酵过程中，玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是_。第三步：用_菌将乙醇转化成乙酸，这一过程_氧气。(2)泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是_，还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用_法，因为亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N1萘基乙二胺偶联成_色化合物。进行

5、样品测定时，还要取等量水进行同样的测定，目的是_。答案(1)糊精碘液(或KII2溶液)酵母发酵过程中会产生大量CO2，使瓶内压力升高而可能引起爆裂醋酸杆菌需要消耗乳酸(或有机酸)(光电)比色紫红作为对照解析(1)大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶(淀粉酶必须冷却后加入，因为酶的催化活性受温度的影响)，大米的主要成分是淀粉，在淀粉酶催化作用下，分解成糊精(主要含麦芽糖等)，这一过程中可用碘液(或KII2溶液)来检测反应的情况。酵母菌将葡萄糖转化成乙醇的过程中产生CO2，随反应的进行发酵瓶中CO2逐渐增多，瓶内压力升高，可能引起破裂，所以不要完全密闭。醋酸杆菌是好氧型细菌，在将乙醇转化成乙酸的过程中消耗

6、氧气。(2)泡菜发酵过程离不开乳酸菌，其产生的酸主要是乳酸和少量的亚硝酸盐，亚硝酸盐总量达到0.30.5g时就会引起人中毒，必须对泡菜亚硝酸盐含量进行测定。其测定方法可用比色法。4(2010·山东理综，34)生物柴油是一种可再生的清洁能源，其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗。科学家发现，在微生物M产生的脂肪酶作用下，植物油与甲醇反应能够合成生物柴油(如下图)。(1)用于生产生物柴油的植物油不易挥发，宜选用_、_方法从油料作物中提取。(2)筛选产脂肪酶的微生物M时，选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供_，培养基灭菌采用的最适方法是_法。(3)测定培养液中微生物数量，可选

7、用_法直接计数；从微生物M分离提取的脂肪酶通常需要检测_，以确定其应用价值，为降低生物柴油生产成本，可利用_技术使脂肪酶能够重复使用。(4)若需克隆脂肪酶基因，可应用耐热DNA聚合酶催化的_技术。答案(1)压榨；萃取。(注：两空顺序无先后)(2)碳源；高压蒸汽灭菌。(3)显微镜直接计数；酶活性(或：酶活力)；固定化酶(或：固定化细胞)。(4)PCR(或：多聚酶链式反应，聚合酶链式反应)解析本题考查了植物油的提取、微生物的培养与应用及基因的克隆技术。对于不易挥发的植物油，一般采用压榨法或萃取法；植物油由C、H、O三种元素构成，微生物通常以此作为碳源，培养基常规的灭菌方法是高压蒸汽灭菌；测定微生物

8、生长的方法很多，常用的是菌落计数法、计数器法和比浊法，其中计数法常用计数器测定法，可利用显微镜进行观察计数；固定化酶是用物理的或化学的方法使酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在水不溶性凝胶或半透膜的微囊体中制成的，酶固定化后一般稳定性增加，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用，便于运输和贮存，有利于自动化生产；基因的扩增通常采用PCR技术。5发酵法生产酒精后的废液(pH 4.3)含有大量有机物，可用于培养、获得白地霉菌体，生产高蛋白饲料。培养、制取白地霉菌体的实验过程示意图：请据图分析回答问题：(1)实验过程中培养白地霉的培养基是_。培养基定量分装前，先调节_，分装后用棉塞封瓶口，

9、最后_处理。(2)图中过程称为_，从甲到乙的培养过程是为了_。白地霉的代谢类型为_。(3)为确定菌体产量，图中操作之前，应先称量_的质量。过滤后需反复烘干称量，直至_。所获菌体干重等于_。答案(1)废液上清液pH灭菌(2)接种扩大培养异养需氧型(3)滤纸恒重(质量基本不变)恒重时质量与滤纸质量之差(答案合理均给分)解析(1)培养基制备的流程是：确定营养成分调节pH灭菌处理，该实验过程中，由图示信息可知，白地霉的培养基来自废液沉淀处理后所获得的废液上清液。(2)图示是将白地霉菌种接种到培养基的过程。甲到乙的过程是菌种扩大培养。白地霉的培养基含有大量的有机物，推断其同化作用为异养型。培养瓶开口，且

10、培养过程不断振荡，则白地霉异化作用为需氧型。(3)由实验过程示意图可知，通过滤纸过滤，再烘干称重来确定菌体产量，实验结束后所称重量不仅有菌体的，还有滤纸的，所以滤液过滤之前应先称量滤纸的质量。菌体的产量是通过菌种干重体现的，所以过滤后需反复烘干，蒸发掉水分，直至质量基本不变，才能确定为干重，最后求得菌体干重恒重时的质量滤纸质量。6(2011·温州)农村中泡菜的制作方法：将新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的菜坛中(泡菜坛一般是两头小中间大的陶器，坛口有坛沿，凡裂缝的菜坛不能使用)，然后向坛中加入盐水，香料及一些“陈泡菜水”，密封后置于阴凉处，最适环境温度为2832

11、。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”，前者是用盐过多，后者是用盐过少。在实验室或工厂生产泡菜，还要跟踪检测泡菜腌制过程中产生的亚硝酸盐含量。(1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是_。(2)菜坛为什么要密封？若菜坛有裂缝，可能会出现什么结果？_。(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“陈泡菜水”的作用是_。(5)制作泡菜的过程中，有机物的干重如何变化？菜坛内有机物的种类如何变化？_。(6)关于测定亚硝酸含量实验操作的有关叙述，正确的是()A泡菜制作需要配制盐水，其中盐与水的质量比为41B在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应形成玫瑰红色染料C制备样品

12、处理液，加入氢氧化铝乳液的目的是去色素等杂质，得到澄清溶液D泡菜腌制的时间长短会影响亚硝酸含量，温度和食盐的用量不影响答案(1)消毒(2)因为乳酸菌为厌氧微生物，密封后可造成缺氧环境；菜坛有裂缝，将导致乳酸菌不能正常生长，而一些杂菌大量繁殖，泡菜会变质(3)盐过多，抑制了乳酸菌的发酵(4)提供乳酸菌菌种(5)有机物干重减少；种类增加(6)C解析泡菜的制作是应用了乳酸菌的发酵，提供的新鲜蔬菜成了它的培养基。由于乳酸菌是厌氧微生物，因此必须创造缺氧环境。在缺氧环境下，乳酸菌发酵产生大量乳酸，能有效抑制其他厌氧菌的生存。若密封不好，就抑制了乳酸菌的发酵，反而使一些需氧型细菌大量繁殖，泡菜将变质。因为

13、乳酸菌生长繁殖需要的大量能量来自有机物的分解，所以有机物的干重会减少，但发酵过程中却能产生更多种类的有机物。7下面是某小组的同学为证明细菌对植物遗体的分解作用提出的两种实验方案，他们将同一种树的落叶分成甲、乙两组，实验过程中不断地滴加蒸馏水，使叶片保持湿润。方案一：将甲组放在无菌条件下，乙组放在自然条件下(暴露在空气中)，观察记录落叶的变化。方案二：将甲组灭菌后放在无菌条件下，乙组放在自然条件下(暴露在空气中)，观察记录落叶变化。(1)上述两种实验方案能否达到实验目的？说明理由。方案一：_；方案二：_。(2)甲、乙两组实验为什么要用相同的落叶？_。(3)现在由你进行实验设计，请写出实验方案。_

14、。答案(1)方案一：不能。甲、乙均未进行灭菌处理，甲组落叶会被分解从而失去对照作用，在自然条件下，空气中不仅含细菌，而且还含有一些能使落叶分解的其他微生物，因此不能说明乙组落叶的分解只是由细菌引起的。方案二：不能。在自然条件，空气中不仅含细菌，而且还含有一些能使落叶分解的其他微生物，因此不能说明乙组落叶的分解只是由细菌引起的。(2)因为该实验方案的目的是研究细菌对植物遗体的分解作用，所以在设计对照组时，要控制其他可能影响结果的条件，即除了有无细菌的条件不同以外，其他条件应完全相同。(3)甲、乙两组都同时进行灭菌处理后，将甲组放在无菌条件下，乙组接种细菌后，放在无菌条件下，实验过程中，不断滴加无

15、菌蒸馏水，使落叶保持潮湿，观察记录落叶的变化情况。解析(见答案)8(2011·南京)泡菜是人们日常生活中比较喜欢的一种食品，但是泡菜中却含有亚硝酸盐。当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.30.5 g时，会引起中毒；达到3 g时，会引起死亡。我国卫生标准规定：亚硝酸盐的残留量在酱菜中不得超过20 mg/kg。膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿液排出，只有在特定的条件下，才会转变成致癌物质亚硝胺。针对泡菜在发酵过程中会产生亚硝酸盐的事实，某中学生物活动小组设计实验，探究不同食盐浓度和发酵时间对亚硝酸盐含量变化的影响。请补充实验设计的空缺内容：(1)制作泡菜的原理：_。(2)测量指标及方法：亚硝酸盐与某些化学物质发生反应后形成_色染料。先使泡菜样品及一系列已知浓度的亚硝酸盐溶液分别与化学物质发生显色反应，然后通过_颜色，可以估测出泡菜中亚硝酸盐的含量。(3)确定浓度梯度：经过查找资料和初步实验，发现当食盐浓度为3%以下时，制作的泡菜容易发生腐败，而当食盐浓度在8%以上时，制作的泡菜又容易成为咸菜。因此，分别设计了3%、5%、7%的食盐浓度梯度来制作泡菜