第十单元 生物技术与工程

第十单元eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(生物技术与工程))第一讲传统发酵技术的应用知识点果酒、果醋的制作及泡菜的制作[系统主干知识]一、果酒和果醋的制作1．制作原理产品菌种反应特别提醒果酒酵母菌有氧条件，大量繁殖：C6H12O6＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋6H2O无氧条件，产生酒精：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2果酒发酵前期需氧大量繁殖，后期无氧产生酒精果醋醋酸菌氧气、糖源都充足时：糖→醋酸；缺少糖源时：乙醇→乙醛→醋酸C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH＋H2O醋酸菌为好氧菌，发酵过程始终需氧2．实验流程3．发酵条件果酒制作果醋制作温度18～2530～35空气先通气后密封全程通气时间10～12d7～8d二、泡菜的制作1．制作原理(1)菌种：乳酸菌。(2)原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。反应式：C6H12O6→2C3H6O3。2．实验流程3．实验操作(1)选择气密性好的泡菜坛，以保证无氧条件。(2)注意控制腌制时间、温度和食盐的用量。4．测定亚硝酸盐含量(1)测定原理亚硝酸盐＋对氨基苯磺酸→反应物反应物＋N­1­萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色染料(2)判断方法：比色法。即用显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行对比，并估算泡菜中亚硝酸盐的含量。亚硝酸盐溶液的浓度越高，颜色越深；浓度越低，颜色越浅。(3)操作步骤eq\x(配制溶液)→eq\x(制备标准显色液)→eq\x(制备样品处理液)→eq\x(比色)[聚焦关键微点]一、澄清概念——所用教材的关键语句要理解透1．酵母菌是兼性厌氧型微生物，在有氧条件下进行有氧呼吸大量繁殖，在无氧条件下进行酒精发酵产生酒精。(1)酵母菌只能在有氧的条件下繁殖。(×)(2)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度。(×)(3)在葡萄酒制作中，采摘的葡萄去枝梗后应反复冲洗。(×)(4)在果酒发酵后期拧松瓶盖的间隔时间可延长。(√)2．当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。(1)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸。(×)(2)醋酸菌可在低氧状态下发挥作用。(×)(3)在变酸的酒的表面醋酸菌会大量繁殖。(√)(4)在制作果酒、果醋时，适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。(√)3．乳酸菌是厌氧细菌，在无氧条件下，可将葡萄糖分解为乳酸。(1)泡菜制作的菌种主要是醋酸菌。(×)(2)制作泡菜时，盐水煮沸后可以立即使用。(×)(3)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵。(√)(4)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件。(×)(5)乳酸菌只能进行无氧呼吸，且呼吸类型与人体细胞的无氧呼吸类型相同。(√)二、科学思维——高考常考的结论语句需记牢靠1．果酒和果醋的制作(1)在葡萄酒的自然发酵中，菌种来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。(2)酵母菌是兼性厌氧型微生物，在有氧条件下进行有氧呼吸大量繁殖，在无氧条件下进行酒精发酵产生酒精。(3)制作果酒和果醋的实验流程：挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵。(4)制作果酒和果醋的发酵装置中，充气口的作用是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气，排气口是在酒精发酵时排出CO2，出料口用来取样。(5)制作果酒时温度一般控制在18～25℃，时间为10～12d，前期需氧后期不需氧；制作果醋时温度控制在30～352．泡菜的制作及亚硝酸盐含量的测定(1)制作泡菜的主要菌种是乳酸菌，乳酸菌在无氧条件下可将葡萄糖分解为乳酸。(2)泡菜制作的实验流程：原料加工→配制泡菜盐水→加入调味料，装坛→发酵→成品。(3)泡菜制作中清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。(4)在泡菜的腌制过程中，温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。[深化拓展提能]1．制作果酒和果醋的发酵装置分析该装置的使用方法：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入无菌空气。2．果酒和果醋制作过程的比较3．泡菜制作的注意事项(1)材料的选择及用量①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的细菌。(2)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，取样后要迅速封口。(3)控制严格的无氧条件①泡菜坛要选择气密性好的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。②泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。(4)控制适宜的温度：以18～20℃4．泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐相对含量(或数量)的变化[题点全训过关]题点(一)果酒的制作[典例1](2020·山东等级考)我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是()A．“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快B．“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的C．“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡[解析]由题意可知，“浸曲发”是将酒曲浸泡活化，在活化的过程中微生物代谢加快，A正确。“鱼眼汤”是指冒出鱼眼大小的气泡，气泡是微生物进行呼吸作用产生的CO2释放形成的，B正确。酿酒前将米蒸熟，能够杀死米中绝大部分的微生物；酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生的酒精会抑制其他微生物的生长，而“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质，C错误。由题意可知，“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透，其目的是防止蒸熟的米温度过高使酒曲中的微生物死亡，D正确。[答案]C[对点训练]1．(2018·江苏高考)某高校采用右图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是()A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵解析：选B利用酵母菌进行酒精发酵时，一般将温度控制在18～25℃，因此夏季生产果酒时，需要对发酵罐体进行降温处理；酒精发酵过程中，进气口阀门应该关闭，以保证发酵罐的无氧环境，使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精；正常发酵过程中，由于酵母菌进行无氧呼吸产生CO2，所以发酵罐内的压力增大，高于大气压；葡萄酒的发酵过程消耗葡萄糖，所以可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵。2．葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的。酿制葡萄酒的两个简易装置如图所示。回答下列问题：(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是________________________________________(答出两点即可)。(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约1/3的空间，这种做法的目的是________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。(3)某同学若用乙装置进行发酵，并设置两个不同处理组(乙A和乙B)，乙A装置中保留一定量的氧气，乙B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下，测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势如曲线图所示。图中曲线①、②、③依次表示__________、__________、__________含量的变化趋势。(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于______生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于______(填“自养”或“异养”)生物。解析：(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染。(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约1/3的空间，这种做法的目的是为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出。(3)分析题意可知，图中曲线①、②、③依次表示乙A中的氧气、乙B中的酒精、乙A中的酒精含量的变化趋势。(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于兼性厌氧生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于异养生物。答案：(1)不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染(2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出(3)乙A中的氧气乙B中的酒精乙A中的酒精(4)兼性厌氧异养题点(二)果醋的制作[典例2](2021·太原一模)陈醋是我国发明的传统调味品之一，酿制及食用已有3000多年历史。陈醋生产工艺流程如图所示。请回答下列问题：eq\x(\a\al(淀粉类,原料))eq\o(→,\s\up7(糖化))eq\x(葡萄糖)eq\o(→,\s\up7(酒精),\s\do5(发酵))eq\x(\a\al(成熟,酒醅))eq\o(→,\s\up7(醋酸),\s\do5(发酵))eq\x(\a\al(成熟,醋醅))eq\o(→,\s\up7(处理))eq\x(成品醋)(1)在糖化阶段添加__________酶制剂需要控制反应温度，这是因为_________________________________________。(2)在酒精发酵阶段需添加酵母菌，在操作过程中，发酵罐先通气，后密闭。先通气的目的是__________________________________________________。技术员定时抽取发酵液，向发酵液中滴加酸性重铬酸钾溶液，以是否呈现________色来判断是否有酒精产生，若要使检验的结果更有说服力，应该________________________。(3)利用醋酸菌获得醋酸的条件有两种情况，一是在__________________________时，将糖分解成醋酸；二是在糖源不充足时，也可以利用酒精生成醋酸。(4)研究表明，在陈醋的酿造过程中，起主导作用的是醋酸菌，而乳酸菌也存在于醋醅中，其代谢产生的乳酸含量的高低是影响陈醋风味的重要因素。成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是：发酵后期______________________(至少写2种)等环境因素的变化，________________________________________________，淘汰了部分乳酸菌种类。[解析](1)糖化阶段以淀粉类为原料，需要添加淀粉酶制剂形成葡萄糖，由于在最适温度条件下酶的活性最强，因此在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度。(2)在酒精发酵阶段需添加酵母菌，在操作过程中发酵罐先通气后密闭。先通气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸，有利于酵母菌的繁殖，密闭时可获得更多的酒精产物。酸性重铬酸钾溶液，遇到酒精呈现灰绿色，若要使检验的结果更有说服力，应该设计对照(实验)。(3)利用醋酸菌获得醋酸的条件有两种情况，一是在氧气和糖源都充足时，将糖分解成醋酸；二是在糖源不充足时，也可以利用酒精生成醋酸。(4)在陈醋的酿造过程中，起主导作用的是醋酸菌，成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期氧气、营养物质、pH等环境因素的变化，加剧了不同种乳酸菌之间的种间竞争(或竞争)，淘汰了部分乳酸菌种类。[答案](1)淀粉酶在最适温度条件下催化能力最强(2)让酵母菌进行有氧呼吸，有利于酵母菌的繁殖，密闭时可获得更多的酒精产物灰绿设计对照(实验)(3)氧气和糖源都充足(4)氧气、营养物质、pH加剧了不同种乳酸菌之间的种间竞争(或竞争)[对点训练]3．(2020·江苏高考)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是()A．选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁B．将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁C．酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气D．酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵解析：选B制作葡萄酒时，选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄略加冲洗，并除去枝梗，A正确；发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤，葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，不能装满，这样既可以为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又可以防止发酵旺盛时发酵液溢出，B错误；酒精发酵过程中会产生二氧化碳，为了释放出二氧化碳，要根据发酵进程适时拧松瓶盖放气，C正确；由于醋酸发酵使用的菌种为醋酸菌，醋酸菌为好氧细菌，为了给醋酸发酵提供充足的氧气，并防止空气中的杂菌污染，酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵，D正确。4．苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。回答下列问题：(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的______________中进行，其产物乙醇与________________试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的________________中进行。与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度__________。(2)第二阶段是在醋酸菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸菌的呼吸作用类型，该过程需要在____________条件下才能完成。(3)在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度______(填“低于”或“高于”)第二阶段的。(4)醋酸菌属于________核生物，其细胞结构中________(填“含有”或“不含有”)线粒体。解析：(1)图中过程①和②是酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇的过程，无氧呼吸的场所是细胞质基质。乙醇可用酸性重铬酸钾试剂检测，颜色由橙色变为灰绿色。过程③为有氧呼吸的第二和第三阶段，场所为线粒体。在有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸，产生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧条件下酵母菌的繁殖速度更快。(2)醋酸菌是好氧型细菌，因此，在醋酸菌作用下，将乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。(3)在生产过程中，第一阶段酵母菌产生乙醇的适宜温度为18～25℃，第二阶段醋酸菌产生醋酸的适宜温度为30～35℃，第一阶段的温度低于第二阶段的。(4)醋酸菌属于原核生物，原核细胞中的细胞器只有核糖体一种，不含线粒体。答案：(1)细胞质基质重铬酸钾线粒体快(2)有氧(3)低于(4)原不含有题点(三)泡菜的制作[典例3]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，记录各样品管亚硝酸盐的含量。(2)右图表示的是泡菜中____________________________趋势。(3)泡菜制作过程中产酸的细菌主要是______(填“醋酸菌”或“乳酸菌”)。[解析](1)①在亚硝酸盐的含量测定中，用不同浓度的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。②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。③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相近的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管中的亚硝酸盐含量。(2)据图可知，该图表示亚硝酸盐含量随发酵时间的变化曲线。(3)制作泡菜时产酸的微生物主要是乳酸菌。[答案](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样品管相同(相近)(2)亚硝酸盐含量的变化(3)乳酸菌[对点训练]5．(2021·海口质检)下列有关泡菜的制作和亚硝酸盐含量测定实验的叙述，正确的是()A．将新鲜蔬菜与煮沸冷却的盐水(盐和清水的质量比为4∶1)混匀装瓶B．发酵过程始终要保持密封状态，泡菜坛盖边缘的水槽中要始终装满水C．在酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应形成玫瑰红色沉淀D．随发酵进行，亚硝酸盐含量逐渐增加，用比色法可进行亚硝酸盐含量的测定解析：选B泡菜制作中应先加蔬菜，再加煮沸冷却的盐水，且盐与水的质量比为1∶4；由于乳酸菌严格厌氧，因此发酵过程始终要保持密封状态，泡菜坛盖边缘的水槽中要始终装满水；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后，与N­1­萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料；随发酵进行，亚硝酸盐含量先逐渐增加，后又逐渐降低，最终趋于稳定，用比色法可进行亚硝酸盐含量的测定。6．我国最早的诗集《诗经》中有“中田有庐，疆埸有瓜，是剥是菹，献之皇祖”的诗句，其中“芦”和“瓜”是蔬菜，“剥”和“菹”是腌制加工的意思。泡菜是一种历史悠久、深受群众喜爱的传统美食。回答下列有关泡菜制作的问题：(1)制作泡菜时，为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是___________________________________________________。(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行______________________的过程。该过程发生在乳酸菌细胞的________中。(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有________、____________和____________等。(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是________________________，原因是_________________________________________________________________________________________。解析：(1)陈泡菜液中含有一定量的乳酸菌，因此加入陈泡菜液，菌体数量扩增速度会加快，发酵时间可缩短。(2)乳酸菌为厌氧菌，进行无氧呼吸产生乳酸，该过程只能在细胞质中进行。(3)温度过高、腌制时间过短、食盐用量不足等，容易造成杂菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，氧气浓度逐渐降低，泡菜液逐渐变酸，不适宜杂菌生长，而适宜乳酸菌生长，因此乳酸菌数量增加，其他杂菌数量减少。答案：(1)增加乳酸菌数量(2)无氧呼吸细胞质(3)温度腌制时间食盐用量(4)乳酸菌数量增多，杂菌数量减少乳酸菌比杂菌更为耐酸长句作答——发酵过程中各种现象原因的分析发酵包括果酒果醋的制作和泡菜的制作，高考中关于发酵过程中各种现象原因的分析经常从以下两个角度进行考查。常考角度1根据发酵原理对相应问题进行分析[典例1](2019·海南高考，改编)回答下列问题。(1)某同学在通过发酵制作果酒时，发现在制作原料中添加一定量的糖，可以提高酒精度，原因是______________________________。(2)在家庭以葡萄为原料制作葡萄酒时，可以不添加酵母菌，原因是_____________________________。(3)在制作葡萄酒的过程中，如果密封不严混入空气，发酵液会变酸，可能的原因是_____________________________。(4)果酒搁置时间过久会有酸味的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)酵母菌可以利用糖进行无氧呼吸产生酒精(2)在葡萄皮上有野生型的酵母菌(3)醋酸菌发酵产生醋酸(4)醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸[增分指导](1)明确利用发酵技术制作发酵产品的原理是解答此类题的关键，例如，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精；醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸。这是果酒、果醋制作过程的原理。(2)关于原因的分析，一定注意提问的角度才能有的放矢，如第(4)小题“果酒变酸”是提问的角度，其实就是酒形成醋的原因。常考角度2针对发酵过程具体操作出现的问题进行分析[典例2]回答有关发酵过程的相关问题：(1)利用葡萄汁制作葡萄酒时，葡萄汁装入发酵瓶时要留有1/3的空间，这样做法的目的是______________________________________________________________________________________________________________________________(从两个方面回答)。(2)实验发现，醋酸发酵过程中，适宜的酒精度范围为6.0%～6.5%，较高的酒精度通常不适宜进行醋酸发酵，原因是_____________________________________________。(3)泡菜制作过程中需将盐水煮沸后冷却使用，原因是______________________。[答案](1)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出(2)较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢，使产酸量下降(3)减少杂菌污染，保证乳酸菌正常生命活动[增分指导](1)第(1)小题限制了从“两个方面”回答，因此要明确1/3的空间有充足的氧，有利于酵母菌的繁殖；同时，1/3的空间也可防止发酵旺盛时汁液溢出。(2)第(2)小题中酒精浓度较高会抑制醋酸菌的生长和代谢，最终影响产量。而从第(3)小题看到煮沸一定起到消毒作用，防止杂菌污染。(3)回答原因类问题时，一定注意从原理和过程及注意事项方面入手。[针对训练]酒作为一种特殊的文化载体，在人类交往中占有独特的地位。如图为传统酿酒的工艺流程：eq\x(\a\al(粮食粉,碎浸泡))→eq\x(\a\al(高温蒸,汽糖化))→eq\x(\a\al(摊平翻,晾加曲))→eq\x(\a\al(装缸封,盖发酵))→eq\x(\a\al(蒸馏浓,缩勾兑))回答下列问题：(1)在酿酒前对粮食要进行适当粉碎成小颗粒状态，但是并不磨成面粉状态，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)高温蒸汽条件下需要蒸一段时间，其目的是__________________，该过程中“糖化”的含义是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)图中流程第三步，一般要冷却至35℃左右时才可“加曲”的原因是________________________________，“加曲”(4)密封后在酒缸中发酵12天左右，此间温度基本保持在18～25℃，其原因是________________________________________。发酵完成后需要用蒸馏法获得酒精，蒸馏的温度应控制在78℃，其原因是__________________________解析：(1)在酿酒前对粮食种子(多为高粱)要进行适当粉碎成小颗粒状态，但是并不磨成面粉状态，这样做的原因是既要增大微生物与粮食中有机物的接触面积，又要有一定透气性便于接种发酵和蒸馏。(2)高温蒸汽条件下蒸一段时间，其目的是消灭杂菌，该过程中“糖化”的含义是使淀粉分子在高温下破坏分解以利于微生物利用。(3)第三步晾至35℃左右时才可向粮食中加曲，以防止温度过高烫死酒曲中的酵母菌等微生物。“加曲”实际上相当于向培养基中接种菌种。(4)密封后在酒缸中发酵12天左右，此间温度基本保持在18～25℃，原因是此温度是酵母菌等酿酒微生物的适宜温度。发酵好后需要用蒸馏法获得酒精，78℃为酒精的沸点，蒸馏的温度应控制在答案：(1)既要增大微生物与粮食中有机物的接触面积，又要有一定透气性便于接种发酵和蒸馏(2)消灭杂菌(消毒灭菌)使淀粉分子在高温下破坏分解以利于微生物利用(3)防止温度过高烫死酒曲中的酵母菌等微生物接种菌种(4)此温度是酵母菌等酿酒微生物的适宜温度78℃一、立足主干知识，注重基础性和综合性1．(2021·广安校级月考)利用不同微生物发酵制作食品的历史悠久，遍布民间。以下关于微生物发酵的说法正确的是()A．利用乳酸菌制作泡菜需经常拧松放气B．酵母菌在酒精发酵过程中只产生乙醇和二氧化碳，因而葡萄酒的口味与所用原料无关C．酒精可作为醋酸菌的碳源和能源D．腐乳发酵后期密封处理有利于毛霉繁殖解析：选C乳酸菌无氧呼吸不会产生二氧化碳，制作泡菜过程中不需要经常拧松放气，A错误；酵母菌在酒精发酵过程中会产生乙醇、二氧化碳和其他中间产物，不同品种的葡萄其营养成分不尽相同，因此葡萄酒的口味也不相同，B错误；在没有糖源的情况下，醋酸菌可以把酒精转化为醋酸，即酒精可作为醋酸菌的碳源和能源，C正确；腐乳发酵后期，加盐、加卤汤、密封处理等可抑制微生物生长，不利于毛霉繁殖，D错误。2．(2021·武威模拟)人类利用微生物发酵制作果酒、果醋的历史源远流长。下列关于果酒、果醋制作原理的叙述正确的是()A．在葡萄酒自然发酵的过程中，起主要作用的是野生型酵母菌B．变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、呈酸性的发酵液中，醋酸菌能大量生长繁殖D．在酸性条件下，溴麝香草酚蓝水溶液与酒精反应呈现灰绿色解析：选A在葡萄酒自然发酵过程中，起主要作用的是野生型酵母菌，其无氧呼吸可以产生酒精，A正确；变酸的酒表面的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的，B错误；醋酸菌是需氧生物，C错误；在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色，D错误。3．红茶菌是一种传统的活菌饮料，由酵母菌、醋酸菌和乳酸菌在液体培养基中(主要含蔗糖和茶水)发酵产生。研究表明将上述三种菌按一定的配比，在总接种量为5%、初始pH为5.5、装液量为40%左右、温度为30℃A．红茶菌的整个制作过程中发酵装置要严格进行密封B．随着发酵的进行，菌液的pH下降会抑制菌种的生长C．初期温度和pH的控制有利于提高菌体内酶促反应速率D．装液量为40%左右可防止发酵过程中发酵液从发酵装置中溢岀解析：选A酵母菌属于兼性厌氧菌，醋酸菌属于严格的好氧菌，乳酸菌属于厌氧菌，活菌饮料由三种菌种共同发酵产生，因此发酵的整个过程不可能严格密封处理，A错误；随着发酵的进行，三个菌种分别产生酒精、醋酸和乳酸，使菌液的pH下降，抑制菌种生长，B正确；初期温度和pH控制使酶活性较高，有利于提高菌体内酶促反应速率，C正确；由于酵母菌发酵会产生二氧化碳，因此装液量不能装满，留有一定的空间可防止发酵过程中发酵液从发酵装置中溢岀，D正确。4．(2021·石家庄校级月考)泡菜发酵的微生物主要是乳酸菌，而在发酵初期，水槽内经常有气泡产生，这些气泡产生的主要原因及成分分别是()A．发酵初期泡菜坛内含有一定的氧气，酵母菌活动强烈，其呼吸过程会产生CO2；气体为CO2B．乳酸菌是兼性厌氧型微生物，初期进行有氧呼吸产生CO2；气体为CO2C．因腌制过程中的盐进入蔬菜使蔬菜体积缩小，气体被排出；气体为空气D．乳酸菌在发酵过程中产生了热量使坛内温度升高，空气受热膨胀排出；气体为空气解析：选A发酵初期活动强烈的是酵母菌，其呼吸作用会产生CO2；乳酸菌是厌氧型微生物，只能进行无氧呼吸产生乳酸；腌制过程中，蔬菜体积缩小的原因是植物细胞逐渐失水。5．利用卷心菜发酵制作泡菜过程中，乳酸菌、酵母菌细胞数量和pH的变化如图所示。下列叙述错误的是()A．酵母菌和乳酸菌均有核膜包被的细胞核B．发酵初期乳酸菌建立了明显的菌种优势C．前6天pH下降主要由乳酸菌代谢引起D．发酵中期酵母菌通过无氧呼吸获取能量解析：选A乳酸菌是原核生物，细胞内没有核膜包围的细胞核；根据曲线图中乳酸菌和酵母菌的数量变化曲线对比分析可知，发酵初期乳酸菌远多于酵母菌，所以乳酸菌成为了明显的优势菌种；结合曲线图分析，前6天，由于乳酸菌远多于酵母菌，其产生的乳酸会降低培养液的pH；由于整个发酵过程都是在无氧环境条件下进行的，在发酵中期(22～26天)，酵母菌只能通过无氧呼吸获取能量。6．蓝莓酒和蓝莓醋被誉为“液体黄金”“口服化妆品”等。如图是以鲜蓝莓为原料天然发酵制作蓝莓酒和蓝莓醋的过程简图。下列叙述错误的是()A．去除蓝莓枝梗应在冲洗后，目的是防止杂菌污染B．过程③在氧气、糖源充足条件下可直接发酵为蓝莓醋C．在过程④时，榨出的蓝莓汁需经过高压蒸汽灭菌后才能密闭发酵D．过程⑤中酒精可作为醋酸菌的碳源和能源解析：选C冲洗后去除蓝莓枝梗，目的是防止杂菌污染，A正确；过程③在氧气、糖源充足条件下可直接发酵为蓝莓醋，B正确；过程④果酒制作的菌种是来源于蓝莓皮上的野生型酵母菌，所以葡萄汁不需经过高压蒸汽灭菌，C错误；过程⑤中酒精可作为醋酸菌的碳源和能源，D正确。7．用百香果作材料制成的果醋具有缓解压力、消除疲劳、延缓衰老、预防动脉硬化、养颜美容的功效。如图为利用百香果制作果醋的流程图，请回答下列相关问题：(1)①过程的酿造原理是先使酵母菌进行____________，以增加酵母菌的数量，然后通过____________获得果酒。(2)酿制百香果果酒时，并不需要对百香果进行严格的消毒处理，这是因为在____________的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物因无法适应这一环境而受到抑制。①过程往往不能长时间密封，原因是__________________________________________________________________________________________________。(3)②过程适宜的温度为________。温度过高时，醋酸菌代谢减慢甚至死亡，根本原因是_________________________________________________________________________。(4)①过程转入②过程前，除改变温度外，还需调整的发酵条件是________________。要鉴定百香果果醋是否酿制成功，除可以通过观察菌膜、尝、嗅之外，还可以通过检测和比较____________________________做进一步的鉴定。解析：(1)酵母菌在氧气存在时会大量繁殖，因此果酒发酵前期要先通入氧气以保证酵母菌大量繁殖，然后密闭使酵母菌进行酒精发酵获得果酒。(2)酵母菌发酵时需要缺氧的条件，同时发酵过程中会产生CO2，使发酵液呈酸性。在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数微生物因无法适应这一环境而受到抑制。①过程是酒精发酵过程，在此过程中产生CO2，会使得装置气压增大，因此①过程需要定期排出CO2，不能长时间密封。(3)醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，温度过高时，醋酸菌代谢减慢甚至死亡，根本原因是温度过高，影响酶的活性。(4)①过程转入②过程，即酒精发酵转为醋酸发酵，除改变温度外，还需调整的发酵条件是通入无菌空气。由于醋酸发酵会产生醋酸，发酵液的pH降低，因此要鉴定百香果果醋是否酿制成功，除可以通过观察菌膜、尝、嗅之外，还可以通过检测和比较醋酸发酵前后的pH来确定。答案：(1)有氧呼吸无氧呼吸(2)缺氧、呈酸性酵母菌无氧呼吸产生CO2，会使得装置气压增大(3)30～35℃温度过高，影响酶的活性(4)通入无菌空气醋酸发酵前后的pH8．(2021·开封一模)豆酱是大豆经过发酵制成的一种食品。某小组为了研究影响豆酱发酵效果的因素，将等量的a、b两菌种分别接入等量的甲、乙两桶煮熟大豆中并拌匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，在32h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题：(1)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比下层的要好得多，说明该发酵菌是________。(2)如果在实验后发现32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间直线上升。有同学认为“据此实验结果，无法确定发酵的最佳时间”。这位同学的判断依据是____________________________________________________________________________________。应怎样改进？请简述改进实验的基本思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)本实验前，需要对a、b两菌种进行分离，可以采用__________________________法来接种，培养后可以根据______________________________________等特征来判断a、b两菌种的种类。解析：(1)容器内上层氧气较多，上层大豆的发酵效果比下层的要好得多，说明该发酵菌是好氧菌。(2)如果在实验后发现32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间直线上升，则无法确定发酵的最佳时间。若要确定最佳发酵时间，还需延长发酵时间继续进行实验，直到看到下降的点。(3)本实验前，可以采用稀释涂布平板法(或平板划线法)来接种，对a、b两菌种进行分离。培养后可以根据菌落的大小、形状、隆起程度、色泽等特征来判断a、b两菌种的种类。答案：(1)好氧菌(2)“32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间直线上升”，说明发酵的最佳时间可能超过32h继续延长发酵时间，定期取样观测发酵效果，以确定最好的发酵效果所对应的发酵时间(3)稀释涂布平板(或平板划线)菌落的大小、形状、隆起程度、色泽二、强化迁移能力，突出创新性和应用性9．泡菜是一种以卷心菜、萝卜、黄瓜等新鲜蔬菜为原料，添加盐水和辅料，经发酵而制得的风味食品。传统的自然发酵方式虽然操作简单，但是对天气、环境依赖较大，造成生产周期长、甚至亚硝酸盐含量超标的缺点。某同学为提高泡菜品质设计了以下实验，探究不同条件(盐浓度、温度)对泡菜质量的影响。(1)泡菜的脆度是衡量其品质的重要标准，与细胞内的水分变化密切相关。由图可知，随着盐浓度的增加，泡菜脆度的变化趋势为先下降后上升，其原因在于：初期盐浓度大于泡菜细胞液浓度，细胞____________，细胞膨压减小，致使泡菜脆度降低。后期盐浓度进一步增加，细胞______________________________________________________，细胞膨胀，泡菜的脆度略微增加。(2)该同学细致地记录了分别置于温度为20℃、25℃、________________________________________________________________________。表各样品不同时间pH的变化情况样品1d2d3d4d5d6d7d样品14.103.723.513.343.283.203.19样品23.853.763.443.223.193.153.16样品33.763.673.203.153.103.123.04解析：(1)由图可知，随着盐浓度的增加，泡菜脆度的变化趋势为先下降后上升，其原因在于：初期盐浓度大于泡菜细胞液浓度，细胞渗透失水，细胞膨压减小，致使泡菜脆度降低。后期盐浓度进一步增加，细胞死亡，外界的溶液进到细胞内，细胞膨胀，泡菜的脆度略微增加。(2)分析表格数据可知，随着温度升高和发酵时间的延长，pH呈下降趋势，其原因是乳酸菌发酵产生的乳酸增多。答案：(1)渗透失水死亡(选择透过性的原生质层变为全透性)，外界的溶液进到细胞内(2)乳酸菌发酵产生的乳酸增多10．(2021·恩施月考)醋酸菌是食品工业中常用的微生物，不仅可用于生产醋酸，某些类型还可用于生产细菌纤维素，回答下列问题：(1)当__________________时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。制醋酸时温度应该控制在______________。(2)配制培养基时，除了提供几种主要营养物质，还需满足微生物对pH、特殊营养物质以及氧气的要求；将鉴定的菌种进行临时保存时，可在低温下使用试管斜面保存，但该方法除保存时间短外，菌种还易____________________；若需较长时间保存菌种，可用的方法是______________。(3)利用筛选出的优质菌种进行生产时，研究人员测得培养过程中的细菌纤维素产量、培养液中的残糖量和残氮量如图所示，图中代表培养液中残氮量的是________曲线，与B曲线相比，A曲线下降更快的主要原因是________________________________。解析：(1)当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。制醋酸时温度应该控制在30～35℃。(2)低温下保存菌种时，常使用斜面保存法，但该方法除保存时间短外，菌种还易被污染或产生变异；若需较长时间保存菌种，常用甘油管藏法。(3)醋酸菌生产细菌纤维素时，需要消耗大量糖源，但对氨基酸等含氮物质消耗量较少；分析曲线图可知，随着时间延长，细菌纤维素产量升高，A曲线明显下降，说明图中代表培养液中残糖量的是A曲线，代表培养液中残氮量的是B曲线。答案：(1)氧气、糖源都充足30～35℃(2)被污染(或产生变异)甘油管藏(3)B该细菌合成纤维素需要大量糖源11．利用发酵技术生产食品在我国有着悠久的历史，请回答下列问题：(1)在果酒制作中，温度是重要的控制条件，__________左右的温度最适合酵母菌繁殖，酵母菌无氧呼吸产生的酒精可用__________________溶液进行检验。制作葡萄酒过程中，当发酵瓶内__________________表示发酵完毕。喝剩的葡萄酒放置一段时间后会变酸，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乳酸菌能产生亚硝酸还原酶将亚硝酸盐分解。某兴趣小组从泡菜滤液中筛选出亚硝酸盐还原酶活力较高的乳酸菌，用于泡菜制作过程中亚硝酸盐含量变化的实验探索，结果如图所示。①泡菜制作过程中，pH呈下降趋势，原因是_________________________________________________________________________________________________________。②实验结果说明，NaCl浓度越高，亚硝酸盐含量的峰值__________，且出现时间________。③亚硝酸盐含量达到峰值后下降的原因：一方面由于________和________的环境抑制了杂菌生长，使亚硝酸盐的产生量降低；另一方面由于__________________，使亚硝酸盐的含量降低。④乳酸菌也可应用于酸奶制作，有同学猜测制作酸奶的过程中可能会产生亚硝酸盐。该同学通过在酸奶的原料(鲜奶)和酸奶中分别加入有关显色液，如果___________，即可说明制作酸奶的过程中会产生亚硝酸盐。解析：(1)在果酒制作中，酵母菌适宜生存的温度为18～25℃，其中20℃左右最适合酵母菌繁殖；酵母菌无氧呼吸产生的酒精可用酸性的重铬酸钾溶液进行检验。由于酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，因此发酵过程中会产生大量的二氧化碳要及时排出，当发酵瓶内停止出现气泡表示发酵完毕。喝剩的葡萄酒放置一段时间后会变酸，原因是空气中的醋酸菌混入葡萄酒后发酵产生了醋酸。(2)①泡菜制作的原理是乳酸菌的无氧呼吸，无氧呼吸过程中产生了乳酸，导致pH呈下降趋势。②据曲线图可知，NaCl浓度越高，亚硝酸盐含量的峰值越低，且出现时间越迟。③据图分析可知，食盐用量和腌制时间都会影响亚硝酸盐含量；亚硝酸盐含量达到峰值后下降，是因为缺氧和酸性环境抑制杂菌生长，使亚硝酸盐的产生量降低；同时乳酸菌产生亚硝酸还原酶会将亚硝酸盐分解。④答案：(1)20℃酸性重铬酸钾停止出现气泡空气中的醋酸菌混入葡萄酒后发酵产生了醋酸(2)①乳酸菌无氧呼吸产生了乳酸②越低越迟③缺氧酸性乳酸菌产生的亚硝酸还原酶将亚硝酸盐分解④后者出现玫瑰红色，前者无12．(2020·浙江1月选考，节选)回答与泡菜制作有关的问题：(1)用萝卜等根菜类蔬菜制作泡菜，用热水短时处理，可抑制某些微生物产生________，从而使成品泡菜口感较脆。同时，该处理也会使泡菜发酵时间缩短，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)泡菜发酵初期，由于泡菜罐加盖并水封，会使__________菌被逐渐抑制。发酵中期，乳酸菌大量繁殖，会使__________菌受到抑制。发酵后期，乳酸生产过多，会使乳酸菌受到抑制。(3)从泡菜汁中可分离制作酸奶的乳酸菌，首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤，然后取滤液进行________，再用________的方法在某种含牛乳的专用的培养基中进行初步筛选。该培养基必须含有______________________，以便于观察是否产酸。答案：(1)果胶酶细胞破裂，细胞内营养物质外流使乳酸菌快速地获得营养物质(2)好氧不耐酸的(3)稀释涂布分离酸碱指示剂第二讲微生物的培养与应用知识点微生物的培养与应用[系统主干知识]一、培养基1．概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。2．种类(1)按物理状态可分为液体培养基和固体培养基。(2)按功能可分为选择培养基和鉴别培养基。3．成分：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。二、无菌技术1．关键：防止外来杂菌的入侵。2．常用方法项目理化因素的作用强度能否消灭芽孢和孢子常用方法消毒较为温和不能煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法灭菌强烈能灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌[特别提醒]消毒和灭菌的最大区别是芽孢和孢子是否存活。三、大肠杆菌的纯化培养1．制备固体培养基的步骤eq\x(计算)→eq\x(称量)→eq\x(溶化)→eq\x(灭菌)→eq\x(倒平板)2．纯化大肠杆菌：最常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法。[特别提醒]平板划线法常用于菌种的分离，稀释涂布平板法常用于菌种的分离和计数。3．菌种的保存(1)对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。(2)对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。四、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1．筛选菌株的原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物的生长。2．统计菌落数目的方法：稀释涂布平板法和显微镜直接计数法。3．实验流程eq\x(土壤取样)→eq\x(样品稀释)→eq\x(取样接种)→eq\x(培养观察)→eq\x(菌种鉴定)4．尿素分解菌的鉴定(1)原理：分解尿素的细菌合成的脲酶将尿素分解为eq\a\vs4\al(氨)，使培养基的碱性增强。(2)方法：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌，若指示剂变eq\a\vs4\al(红)，可初步鉴定该种细菌能够分解尿素。[聚焦关键微点]一、澄清概念——所用教材的关键语句要理解透1．培养基的成分一般包括水、无机盐、碳源、氮源及生长因子等。(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质。(√)(2)制备固体培养基的步骤包括计算、称量、溶化、灭菌、倒平板等。(√)(3)在液体培养基中加入凝固剂琼脂，制成琼脂固体培养基。(√)(4)培养霉菌时需将培养基的pH调制中性或微碱性。(×)(5)倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上。(×)2．获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵。(1)消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对材料本身及操作者细胞的伤害。(√)(2)为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。(×)(3)对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和灭菌。(×)(4)为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。(√)(5)日常生活中经常用到的消毒方法是煮沸消毒法。(√)3．微生物接种的方法很多，最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法。(1)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基表面形成单个菌落。(√)(2)对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法。(×)(3)接种后，在固体培养基上培养细菌时进行倒置培养的目的是防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上造成污染。(√)(4)用稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。(√)4．实验室中微生物的筛选，其原理是人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括温度、营养、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物生长。(1)筛选能分解尿素的细菌所利用的培养基中，尿素是唯一的氮源。(√)(2)分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低。(×)(3)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。(×)(4)在寻找目的菌株时，要根据它对生存环境的要求，到相应环境中去寻找。(√)二、科学思维——高考常考的结论语句需记牢靠1．培养基及无菌技术(1)微生物培养基的成分一般包括水、无机盐、碳源、氮源及生长因子等。(2)制备固体培养基的步骤包括计算、称量、溶化、灭菌、倒平板等。(3)消毒指使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)。灭菌则是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。2．微生物的分离与培养(1)纯化微生物常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线法和稀释涂布平板法都能获得单细胞菌落。平板划线法不能对微生物计数，而稀释涂布平板法能对微生物计数。(2)平板划线操作的三个易错点：灼烧接种环之后，要冷却后再进行取种，以免温度太高杀死菌种；划线时最后一区域不要与第一区域相连；划线时用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破。3．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数(1)尿素分解菌需使用选择培养基，且培养基中尿素是唯一的氮源。(2)鉴定尿素分解菌的方法是在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，鉴定纤维素分解菌的方法为刚果红染色法。[深化拓展提能]一、归纳培养基的种类和作用1．按物理状态分类培养基种类特点用途液体培养基不加凝固剂工业生产半固体培养基加凝固剂(如琼脂)观察微生物的运动、分类鉴定固体培养基加凝固剂(如琼脂)微生物的分离、鉴定，活菌计数，菌种保藏2．按功能分类种类制备方法原理用途举例选择培养基培养基中加入某些化学物质依据某些微生物对某些物质的特殊需求或抗性而设计从众多微生物中分离所需的微生物加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌鉴别培养基培养基中加入某种指示剂或化学药品产生特定的颜色或其他变化鉴别不同种类的微生物用伊红美蓝培养基鉴别大肠杆菌二、比较消毒和灭菌方法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，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，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三、微生物的纯化培养1．比较平板划线法和稀释涂布平板法的区别比较项目平板划线法稀释涂布平板法关键操作接种环在固体培养基表面连续划线①一系列的梯度稀释②涂布平板操作注意事项每次划线前后均需灼烧接种环稀释度要足够高，为确保实验成功可以增加稀释度的范围菌体获取在具有显著的菌落特征的区域挑取菌体从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体适用范围适用于好氧菌适用于厌氧菌和兼性厌氧菌优点可以根据菌落的特点获得某种微生物的单细胞菌落既可以获得单细胞菌落，又能对微生物计数缺点不能对微生物计数操作复杂，需要涂布多个平板2．归纳概括平板划线操作的注意事项(1)灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。(2)第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。(3)划线时最后一区不要与第一区相连。(4)划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。(5)操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要进行火焰灼烧灭菌，划线操作结束时，仍需灼烧接种环，每次灼烧的目的如下表：项目第一次操作每次划线之前划线结束目的杀死接种环上原有的微生物杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，使每次划线菌种数目减少杀死接种环上残存的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者四、归纳概括微生物的筛选与鉴别方法1．微生物的筛选方法单菌落挑取法利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体平板培养基表面，直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物选择培养法利用选择培养基对微生物进行选择培养，直接获得目的微生物鉴定培养法利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征，然后筛选目的微生物2．微生物的鉴别方法菌落特征鉴别法根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别指示剂鉴别法如培养基中加入酚红指示剂，培养某种微生物后，培养基变红说明该种微生物能够分解尿素染色鉴别法如利用刚果红染色法，根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来筛选分解纤维素的微生物五、比较两种微生物计数方法比较项目间接计数法(稀释涂布平板法)直接计数法(显微计数法)原理当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量公式每克样品中的菌落数＝C/V×M。C：某稀释度下平板上生长的平均菌落数，V：涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M：稀释倍数每毫升原液所含细菌数：每小格内平均细菌数×400×104×稀释倍数缺点当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落不能区分细胞死活结果比实际值偏小比实际值偏大[题点全训过关]题点(一)无菌技术[典例1](2018·全国卷Ⅱ)在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题：(1)在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具__________(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能________________。在照射前，适量喷洒________，可强化消毒效果。(4)水厂供应的自来水通常是经过________(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)干热灭菌是指将物品放入干热灭菌箱内，在160～170℃条件下加热1～2h。能耐高温、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等，可采用干热灭菌的方法。(2)巴氏消毒法是在70～75℃条件下煮30min或在[答案](1)可以(2)在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少(3)破坏DNA结构消毒液(4)氯气(5)未将锅内冷[对点训练]1．(2019·江苏高考)下列关于微生物实验操作的叙述，错误的是()A．培养微生物的试剂和器具都要进行高压蒸汽灭菌B．接种前后，接种环都要在酒精灯火焰上进行灼烧C．接种后的培养皿要倒置，以防培养污染D．菌种分离和菌落计数都可以使用固体培养基解析：选A培养微生物的器具不一定都要进行高压蒸汽灭菌，如接种环需要进行灼烧灭菌，A错误；接种前灼烧接种环的目的是彻底杀灭环上的细菌、芽孢等，接种后再灼烧是为了防止菌种逸出，污染接种室或者超净工作台，影响整体接种环境，B正确；接种后的培养皿要倒置，既可以防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染，又可以避免培养基表面的水分过快地挥发，C正确；在固体培养基表面可形成单菌落，故菌种的分离和计数可以使用固体培养基，D正确。2．下列关于灭菌和消毒的理解，错误的是()A．灭菌是指杀灭环境中一切微生物的细胞、芽孢和孢子B．消毒和灭菌实质是相同的C．接种环用灼烧法灭菌D．常用的消毒方法有加热法、过滤法、紫外线法、化学药品法解析：选B灭菌是指采用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子，A正确；消毒是指使用物理方法或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物，使其无害化，灭菌则是要将所有的微生物全部杀灭，以达到无菌的目的，灭菌一定可以达到消毒的目的，但消毒不一定能达到灭菌的效果，B错误；接种工具常用灼烧法灭菌，C正确；常用的消毒方法有加热法、过滤法、紫外线法、化学药品法，D正确。题点(二)微生物的纯化培养[典例2](2019·全国卷Ⅰ)已知一种有机物X(仅含有C、H两种元素)不易降解，会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解X的细菌(目标菌)。Ⅰ号培养基：在牛肉膏蛋白胨培养基中加入X(5g/L)。Ⅱ号培养基：氯化钠(5g/L)，硝酸铵(3g/L)，其他无机盐(适量)，X(15g/L)。Ⅲ号培养基：氯化钠(5g/L)，硝酸铵(3g/L)，其他无机盐(适量)，X(45g/L)。回答下列问题。(1)在Ⅰ号培养基中，为微生物提供氮源的是________________。Ⅱ、Ⅲ号培养基中为微生物提供碳源的有机物是__________。(2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解X的细菌比例会__________，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基培养目标菌并对菌落进行计数，接种时，应采用的方法是________________。(4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解X的细菌，且该菌能将X代谢为丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供________________和________________。[解析](1)Ⅰ号培养基中含有牛肉膏、蛋白胨和有机物X等，其中X仅含有C、H两种元素，故为微生物提供氮源的是牛肉膏、蛋白胨。Ⅱ、Ⅲ号培养基中除无机盐外，还含有有机物X，故为微生物提供碳源的有机物是X。(2)因Ⅱ号液体培养基中的有机碳源只有X，故培养一段时间后，不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖，故不能降解X的细菌比例会下降。(3)对微生物分离的方法有平板划线法和稀释涂布平板法，但其中只有稀释涂布平板法能够计数。(4)能高效降解X的细菌能将X代谢为丙酮酸，丙酮酸在有氧条件下被降解时能释放出大量能量，故丙酮酸可为该细菌的生长提供能量，丙酮酸还可以为该细菌中其他物质的合成提供原料。[答案](1)牛肉膏、蛋白胨X(2)下降不能降解X的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解X的细菌能够增殖(3)稀释涂布平板法(4)能量合成其他物质的原料[对点训练]3．(2021年1月新高考8省联考·江苏卷)平板涂布是分离菌种常用的方法，下列相关叙述不恰当的是()A．固体培养基灭菌后，应冷却至50℃B．倒好的平板需立即使用，以免表面干燥，影响菌的生长C．平板涂布分离到的单菌落需进一步划线纯化D．平板涂布法既可用于微生物的分离，也可用于微生物的计数解析：选B固体培养基灭菌后，应冷却至50℃4．(2021·大同中学模拟)下列表格是某公司研发的一种培养大肠杆菌的培养基配方，请结合所学知识，回答下列相关问题。成分蛋白胨乳糖蔗糖K2HPO4显色剂(伊红美蓝)琼脂含量10.0g5.0g5.0g2.0g0.2g12.0g将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL(1)根据用途划分，该培养基属于________培养基。若要分离能分解尿素的细菌，需对培养基做出的最关键的调整是______________________；若还需鉴定分解尿素的细菌，需做出的调整是______________________。(2)从培养基的成分上看，大肠杆菌的同化类型为______。该培养基能否用于分离筛选出大肠杆菌？为什么？_______________________________。(3)在实验室培养微生物时，获得纯净培养物的关键是__________________，紫外线可对空气进行灭菌的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)某同学尝试纯化大肠杆菌，其中一个平板的菌落分布如图，推测该同学接种时可能的操作失误是________________________________________________________________。解析：(1)伊红美蓝是鉴定大肠杆菌的试剂，因此该培养基从用途上划分属于鉴别培养基。若要分离能分解尿素的细菌，则需要保证培养基中以尿素为唯一氮源，即将蛋白胨换成尿素；鉴定分解尿素的细菌，需要使用酚红指示剂。(2)大肠杆菌需要从培养基中获得碳源，因此其同化作用类型是异养型；由于表格中的培养基可供多种微生物生存，因此该培养基不能用于分离筛选出大肠杆菌。(3)微生物培养时，关键是防止外来杂菌的感染；空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能使蛋白质变性，同时还能破坏DNA的结构。(4)由图可知，接种时该同学采用的是稀释涂布平板法，但菌落比较集中，没有很好地分散开来，是涂布不均匀导致的。答案：(1)鉴别将蛋白胨换成尿素将伊红美蓝换成酚红指示剂(2)异养型不能，原因是培养基可供多种微生物生存(3)防止外来杂菌的感染紫外线能使蛋白质变性，还能破坏DNA的结构(4)涂布不均匀题点(三)微生物的分离和计数[典例3](2020·全国卷Ⅰ)某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和S，乙的组分为无机盐、水、S和Y。回答下列问题：(1)实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用__________的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是________。甲、乙培养基均属于________培养基。(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，若要在每个平板上涂布100μL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释________倍。(3)在步骤⑤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是____________________________(答出1点即可)。(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤：________________________________________________________________________。(5)上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即____________________________________________________________。[解析](1)实验过程中，对盛有水或培养基的摇瓶进行灭菌时，常采用高压蒸汽灭菌法。据题图分析可知，乙培养基为固体培养基，与甲培养基相比，其特有的组分Y应是凝固剂琼脂。甲、乙培养基均只允许能利用物质S作为氮源和碳源的微生物生长，因此均为选择培养基。(2)据题意可知，假设至少将摇瓶M中的菌液稀释X倍，才能保证稀释后的100μL菌液中细菌细胞数不超过200个，初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，则稀释之前100μL菌液中有2×106个细菌，可得2×106×(1/X)＝200，则X＝104，因此至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。(3)在筛选过程中，若培养基中S浓度过高，可能会导致细胞失水，进而抑制菌株的生长。(4)将含有能降解S的细菌的淤泥加入无菌水中，进行适当稀释后，利用稀释涂布平板法，取适量的菌液涂布到乙培养基上，在适宜条件下进行培养，一段时间后，统计菌落数，即可估算出淤泥中能降解S的细菌细胞数。(5)本实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌生长提供的营养物质是水、碳源、氮源和无机盐。[答案](1)高压蒸汽灭菌琼脂选择(2)104(3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长(4)取淤泥加入无菌水中，涂布(或稀释涂布)到乙培养基上，培养后计数(5)水、碳源、氮源和无机盐[对点训练]5.(2020·江苏高考)为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如图所示。下列叙述正确的是()A．倒平板后需间歇晃动，以保证表面平整B．图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多，应从Ⅲ区挑取单菌落C．该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的D．菌落周围的纤维素被降解后，可被刚果红染成红色解析：选B倒平板后无需间歇晃动，A错误；图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量太多，Ⅲ区的细菌数量较少，可从Ⅲ区挑取单菌落，B正确；Ⅲ区中存在单菌落，该实验结果能达到菌种纯化的目的，C错误；刚果红能与纤维素形成红色复合物，但不能和纤维素水解后的纤维二糖和葡萄糖形成红色复合物，因此菌落周围的纤维素被降解后，不能被刚果红染成红色，D错误。6．(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)2020年世界性的新型冠状病毒肺炎大流行，为了能更好地对病毒展开相关研究，科学家需要分离和培养病毒。如图是其流程示意图：(1)将采集到的病毒样本进行稀释，如图所示，用____________________吸取100μL的病毒样