高中生物高考复习：选修一生物技术实践（教师用书）

选修1,

生物技术实践

SHENGWUJISHUSHIJIAN

第1讲传统发酵技术的应用

1.举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的

课

标2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生

要

求产人类所需产品

3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应

用价值

1.发酵菌种的结构与功能的关系（生命观念）

核2.比较制作果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作原理、流程、发酵条件等

心

素的异同（科学思维）

养

3.设计实验探究理想的发酵条件（科学探究）

4.关注食品安全，倡导健康的生活方式（社会责任）

考点一果酒和果醋的制作

［知识-能力•素养】

留EJ型里।

i.制作原理与发酵条件

比较

果酒制作果醋制作

项［|

菌种酵母菌醋酸菌

菌种

附着在葡萄皮上的野生型酵母菌变酸酒表面的菌膜

来源

发酵有氧条件下，酵母菌通过有氧呼氧气、糖源充足时:C6Hl2。6+

过程吸大里繁殖:C6Hl2。6+6。2----202—-^2CH3coOH+2cO2+

6co2+6H2O；无氧条件下，酵母2H2O；缺少糖源、氧气充足时：

菌通过无氧呼吸产生酒精:

C2H5OH+O2一一CH3coOH+

C6Hl2。6---2C2H5OH+2c。2H2O

一般酒精发酵为18〜25℃,最适

温度最适为30〜35℃

繁殖为22c左右

气体前期：需氧，后期：不需氧需要充足的氧气

时间10〜12d7〜8d

2.实验流程

'①榨汁机要清洗干净，并晾干

(1)实验用具消毒(②发酵瓶要用温水冲洗，再用体积

、分数为70%的酒精消毒

[①先冲洗,后除去枝梗

(2)挑选、冲洗葡萄《②不能反复冲洗，防止洗去野生

I酵母菌

(3)榨汁一用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中

,、./①放在18〜25℃的温度下发酵

(4)果酒发叫②发酵过程要注意适时排气

[①10〜12d取样检测酒精含量：在酸性条

(5)取样检测|件下，重铭酸钾与酒精反应呈现在绿色

[②酵母菌数量镜检

[①加入醋酸菌后温度控制在30〜35℃

(6)果醋发酵彳…、羊2洋、工一,工―人尸、

[②适时通入氧气(无限空气)

3.实验结果分析

(1)若酵母菌数量少，产生的酒精少。原因可能是发酵近期，酵母菌有氧呼吸

不足。

(2)若酵母菌数量充足，但是产生的酒精较少或不能产生酒精。原因可能是发

酵后期密封不严。

a豌-提・升1

〃科学思维一门纳号概括加

i.果酒、果醋及泡菜的菌种、呼吸类型、原理与发酵温度如何？请加以比较。

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18〜25C

果醋醋酸菌需氧糖(酒精)f醋酸30〜35℃

泡菜乳酸菌无氧无氧呼吸产生乳酸——

科学探究——观痛与提问，加

2.甲、乙、丙三个制作果酒的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵,

如图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析:

注：各发酵瓶的左侧管为充气管，右侧管为排气管。

(1)指出图中发酵瓶甲、丙的错误分别是什么？分别会导致发酵中出现的主要

异常现象是什么？

(2)在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶

塞被冲开，该操作错误是什么？

提示：(1)甲同学未夹住发酵瓶的充气管，酵母菌呼吸产生的乙醇被氧化成醋

酸，发酵液变酸；丙同学错在瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口，这

样发酵液会从排气管流出。

(2)未及时排气。

［考法•考技，考能】

考法果酒、果醋制作原理、流程等

1.下图是利用山楂制作果酒、果醋的流程:

lilialJ加I'1砂糖酒精过滤f稀释果酒

I处理厂》I和醛母菌分离「1加醋酸菌

发醉

果醋广|发醉「

回答下列问题:

⑴酒精发酵主要利用的是酵母菌的呼吸，其细胞内将葡萄糖分解为

酒精的酶存在于o酵母菌与醋酸菌在结构上的主要区别是o

(2)酒精发酵前加入白砂糖主要是为酵母菌提供。如图表示白砂糖的

添加量对酒精生成量的影响，白砂糖的添加量为________左右最为合理。

白砂糖添加量/%

⑶醋酸发酵前，需要加入纯净水对山楂果酒进行稀释，原因是

(4)将发酵好的山楂果醋在80C左右的温度下热处理8-10min,目的是

，以及防止杂菌污染。

(5)为研究发酵罐中酿酒酵母菌的生长情况，常要取样统计分析，并测定pH

值。若某研究人员将样品的次序弄乱了，那么判断取样顺序的主要依据是

(填“酵母菌的数量”或“发酵液的pH"),理由是o

［解析］(1)酒精发酵主要利用的是酵母菌的无氧呼吸，其将葡萄糖分解为酒

精的酶存在于细胞质基质。酵母菌属于真核生物，醋酸菌属于原核生物，两者在

结构上的主要区别是酵母菌有以核膜为界限的细胞核。

(2)酒精发酵前加入的白砂糖主要是为酵母菌提供碳源，有利于提高酒精的生

成量。据曲线图可知，当白砂糖的含量为15%时，酵母菌通过酒精发酵产生的酒

精的量最多，故白砂糖的添加量为15%左右最为合理。

(3)由于醋酸发酵前，酵母菌通过酒精发酵产生大量的酒精，酒精浓度过高会

抑制醋酸菌的发酵，因此醋酸发酵前，需要加入纯净水对山楂果酒进行稀释。

(4)醋酸发酵完成，即生成山楂果醋后，山楂果醋内存在活的醋酸菌，为了防

止醋酸菌继续发酵，将发酵好的山楂果醋在80℃左右的温度下热处理8〜10min,

这样做还可以防止杂菌污染。

(5)为研究发酵罐中酿酒酵母菌的生长情况，常要取样统计分析并测定pH值。

若某研究人员将样品的次序弄乱了，那么判断取样顺序的主要依据是发酵液的

pH,原因是酵母菌发酵过程中产生CO2,可形成碳酸，此外还会产生一些其他酸

性代谢产物，可造成发酵液pH降低，故可以依据不同样本的pH确定取样的先后

顺序。

［答案］(1)无氧细胞质基质有无以核膜为界限的细胞核(或酵母菌具有

核膜)(2)碳源15%(3)酒精浓度过高会抑制醋酸菌的发酵(4)防止醋酸菌继

续发酵(或杀死醋酸菌)(5)发酵液的pH酵母菌发酵过程中产生CO2,可形成碳

酸，此外还会产生一些其他酸性代谢产物，可造成发酵液pH降低，故可以依据

不同样本的pH确定取样的先后顺序

2.梭相是自贡地区主产水果之一，某生物兴趣小组尝试用柳柑作原料制作果

酒、果醋，探索农产品转化的可行性。请分析并回答下列问题：

(1)在实验选用的两种微生物中，醋酸菌与酵母菌在细胞结构上最大的区别是

，整个发酵过程需要有氧气参与的微生物是o

(2)果酒发酵过程是否产生了酒精，可通过溶液来检测，若发酵

液出现________色，说明发酵基本成功。

(3)纯化酵母菌菌种常用的方法有平板划线法和稀释涂布平板法，而统计发酵

液中活菌的数目时不能用平板划线法，原因是

____________________________________________________________(答出两点即可)。

［解析］(1)醋酸菌属于原核生物，酵母菌属于真核生物，原核生物和真核生

物在细胞结构上最大的区别是醋酸菌没有以核膜为界限的细胞核；果酒发酵过程

应该是先通气后密封，参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌，因此醋酸发酵的整个过

程都需要有氧气参与。

(2)酒精可用酸性重椿酸钾溶液来检测，颜色由橙色变成灰绿色。

(3)统计发酵液中活菌的数目时不能用平板划线法，原因是平板划线法不能确

定取样的多少、最初画线处生长出来的菌落聚集在一起无法计数、灼烧接种环时

死亡的菌体数无法估算等。

［答案］(1)醋酸菌没有以核膜为界限的细胞核醋酸菌(2)酸性重铭酸钾

灰绿(3)平板划线法不能确定取样的多少、最初画线处生长出来的菌落聚集在一

起无法计数、灼烧接种环时死亡的菌体数无法估算(答出2点即可)

考法2,发酵条件的控制

3.杨梅是特色水果之一，某工厂对其进行了杨梅酒和杨梅醋的研制。请根据

所学知识回答下列问题：

(1)在制备杨梅酒过程中，一般需要将发酵温度控制在________。发酵罐顶上

弯管中常需要加水，其主要目的是o发

酵一定时间后，观察到，说明发酵基本完毕。

(2)在制备杨梅醋的过程中，发酵罐内需要先填充经________处理的木材刨

花，然后加入含________菌的培养液，加木材刨花的目的是;

再让发酵完毕的杨梅酒流入发酵罐进行杨梅醋发酵，杨梅醋的pH可通过________

来调节。

(3)若发酵好的杨梅酒全部制成杨梅醋，则发酵制醋过程中C02的产生量

()

A.是酿酒过程的两倍B.与酿酒过程的相等

C.是酿酒过程的一半D.几乎为零

［解析］(1)酒精发酵时一般将温度控制在18〜25℃o发酵罐顶上弯管中常需

要加水的目的是防止空气进入(或创造无氧环境)。发酵时会产生二氧化碳和酒精，

当发酵罐内液面不再有气泡冒出时，说明发酵基本完毕。

(2)为防止杂菌感染，在制备杨梅醋中用到的刨花事先要进行灭菌处理。加木

材刨花的目的是使该菌附着在刨花上，充分接触反应物。杨梅醋的pH可通过控

制杨梅酒的流速进行调节。

(3)由果醋制作的原理可知，酒精被利用后，产物中无二氧化碳。

［答案］(1)18〜25c防止空气进入(或创造无氧环境)发酵罐内液面不再

有气泡冒出(2)灭菌醋酸使该菌附着在刨花上(或使该菌充分接触反应物)

控制杨梅酒的流速(3)D

考点二腐乳和泡菜的制作

［知识•能力•素养］

一研,读1

1.腐乳的制作

(1)发酵菌种

①主要菌种

a.名称：毛霉。

b.菌体特点：白色丝状真菌。

c.代谢类型：异养需氧型。

②其他菌种：根霉、酵母菌、曲霉等。

(2)制作原理。

现等微生物

合成、分泌

iI

蛋白质啦£型M+脂肪蛔-油+脂肪酸

小分子的肽------

(3)腐乳制作流程。

‘让豆.上)一选择含水量为独现的豆腐，接种或利用空

(长出J一气中的毛霉胞子，将温度控制在工工

为宜

(加盐腌制)~►逐层加盐，随层数的加高而典盐量

(加卤汤装瓶1加人12%左右的酒和香辛料

2.泡菜的制作

(1)制作原理。

①发酵实质：在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。

酉每

②反应式：C6Hl2。6工-2c3H6。3(乳酸)+能量。

(2)制作流程。

测定亚硝酸盐含量

选择

原料

称取

食盐

（3）关键操作。

①泡菜坛的选择：火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。

②腌制的条件：控制腌制的时间、温度和食盐的用量。防止杂菌感染,严格

密封。

（4）检测亚硝酸盐含量。

①原理。

a.亚硝酸盐+对氨基苯磺酸f反应产物:

反应产物+N-1-蔡基乙二胺盐酸盐一玫瑰红色染料。

b.亚硝酸盐溶液的浓度越高，颜色越深;浓度越低，颜色越浅。

②流程。

配制溶液|制备标准显瓯If制备样品处理液施

③判断方法：观察样品颜色变化，并与已知浓度的标准显色液比较,然后估

算亚硝酸盐含量。

④结果分析。

如图表示泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量变化曲线，据图分析

回答：

a.图中乳酸菌含量的变化规律如曲线』_（填序号）所示。

b.图中乳酸含量的变化规律如曲线上（填序号）所示。

c.图中亚硝酸盐含量的变化规律如曲线£（填序号）所示。

d.由图可知，泡菜的最佳取食时间为发酵卮期。

一突破

1.影响腐乳品质的“五大”因素

(1)豆腐含水量的控制：豆腐含水量以70%为宜。

①若含水量过高，豆腐块不易成形。

②若含水量过低，则不利于毛霉的生长。

(2)盐的用量：制作时，应逐层加盐，近瓶口处盐铺厚一些，以防止杂菌从瓶

口进入。

①盐的浓度过高，会影响口味。

②盐的浓度过低，不足以抑制微生物生长，腐乳易腐败变质。

(3)酒的用量：卤汤中酒的含量控制在12%左右为宜。酒精含量的高低与腐乳

后期发酵时间的长短有很大关系。

①酒精含量越高，对蛋白酶的抑制作用也越大，会使腐乳成熟时间延长。

②酒精含量过低，蛋白酶的活性高，蛋白质的水解加快，但杂菌繁殖快，豆

腐易腐败变质。

(4)发酵的温度：前期发酵温度应保持在15〜18℃,利于毛霉生长。

(5)香辛料：具有防腐、杀菌的作用，也会影响腐乳的风味和质量。

2.腐乳制作中抑制杂菌的措施

(1)前期发酵条件的控制：提供利于毛霉生长的温度、水分，形成毛霉的生长

优势，抑制杂菌的生长。

(2)后期发酵条件的控制

①加盐腌制：利用食盐抑制杂菌生长。

②加卤汤装瓶：利用卤汤中的酒和香辛料抑制杂菌的生长。

③密封腌制：控制无氧环境，抑制好氧菌的生长。

3.泡菜制作成功的关键点

(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,盐水要煮沸后冷却待用。盐水煮沸有两大作用，

一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。

(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)氧气需求

①泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防

止蔬菜腐烂。

②坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境，并注

意在发酵过程中要经常补充坛盖边沿水槽中的水。

♦国■提•升1

以科学思维—分析与综介/〃

1.市售的腐乳有时口感不好，腐乳较硬，试分析其原因。（至少答出四点）

提示：豆腐块的含水量少，会使腐乳较硬；发酵时间短，蛋白质未完全水解;

菌种不纯、菌种变异、菌种老化都会影响腐乳的口感；各种调味品的配比不当等

也会影响腐乳的口感。

侬科学思维—模型与建模”

2.请尝试绘制出泡菜制作过程中乳酸菌、亚硝酸盐及乳酸随发酵时间的变化

曲线。

提示：如图

3.要探究泡菜制作的最佳温度，应考虑的无关变量有哪些？（答出三点即可）

提示：腌制时间、食盐的用量、蔬菜的种类和用量等。

［考法・考技•考能】

考法1，腐乳的制作原理及过程分析等

1.丫一氨基丁酸（GABA）是具有降血压、抗焦虑等功能的水溶性氨基酸。科研

人员通过实验研究了白方腐乳在前发酵、盐腌和后发酵过程中GABA的含量变

化，为寻找生产富含GABA腐乳的工艺奠定基础。实验步骤如下：

①豆腐白坯表面接种毛霉抱子后，在适宜的温度和湿度下培养48h,获得毛

坯。

②将毛坯分层整齐地摆放在瓶中，盐腌5d。

③腌制后加入卤汤，置于28C恒温箱中后发酵90do

④分别采集各时段的腐乳坯样品，测定GABA含量，结果如下。

(

解

卜

0he

0

M

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V

8

V

。

e

•

工

o

o

'

e

/

定

气

V

8

V

O

3045607590后发醉时间/d

请分析并回答下列问题：

(1)影响腐乳风味和质量的主要因素有o

(2)步骤②中，加盐腌制的正确方法是o此

过程腐乳干重中的GABA含量下降，一方面，与食盐抑制毛霉生长，酶活性降低

有关；另一方面，部分GABA会_________________________而导致测定值减小。

(3)后发酵过程中，GABA含量再次增加的主要原因是,

后发酵d后的白方腐乳比较适宜出厂销售。

［解析］(1)影响腐乳风味和质量的主要因素有盐的用量、发酵时间、发酵温

度等。

(2)步骤②为加盐腌制，其正确方法是逐层加盐，随层数的加高增加盐量，接

近瓶口处的盐要铺厚一些。已知丫一氨基丁酸(GABA)是具有降血压、抗焦虑等功

能的水溶性氨基酸。加盐腌制过程，胚体会适当脱水，腐乳干重中的GABA含量

下降，一方面，与食盐抑制毛霉生长，酶活性降低有关；另一方面，部分GABA

会溶解于水中(或不存在于腐乳中)而导■致测定值减小。

(3)后发酵过程中，GABA含量再次增加的主要原因是毛霉产生的蛋白酶可以

继续发挥作用。后发酵过程中，GABA的含量变化曲线图显示，在60d后，GABA

的含量达到最大值且保持相对稳定，所以此时的白方腐乳比较适宜出厂销售。

［答案］(1)盐的用量、发酵时间、发酵温度等(2)逐层加盐，随层数的加高

增加盐量，接近瓶口处的盐要铺厚一些溶解于水中(或不存在于腐乳中)(3)毛

霉产生的蛋白酶可以继续发挥作用60

考法2,泡菜的制作原理及过程分析等

2.利用卷心菜、黄瓜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。回答下列问题：

906.0

(1乳酸菌

8.0|

5.5

5.0

bo

IO

=4.5=

源

S4.0

导

在3.5

3.0

3610141822263246

发酵时间/d

(1)自然界中，常见的乳酸菌有0在细胞结构上，乳酸菌不同

于酵母菌的显著区别是,在代谢过程中，酵母菌区别于乳酸菌

的代谢类型是o

(2)发酵初期，pH迅速下降的主要原因是0发酵中

期，酵母菌通过_____________(填“有氧呼吸”或“无氧呼吸”)进行增殖。在发

酵过程中，酵母菌与乳酸菌间存在竞争关系，其强度的变化是o

(3)卷心菜发酵制作泡菜过程中，需要注意控制,否则容易造成

细菌大量繁殖，使的含量增加，影响泡菜的品质。

［解析］(1)自然界中，常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。乳酸菌为由

原核细胞构成的原核生物，酵母菌为由真核细胞构成的真核生物，所以在细胞结

构上，乳酸菌不同于酵母菌的显著区别是无核膜包被的细胞核。乳酸菌只能进行

无氧呼吸，酵母菌既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，因此在代谢过程中，酵

母菌区别于乳酸菌的代谢类型是兼性厌氧型。

(2)发酵初期，乳酸菌的数量远多于酵母菌，而且乳酸菌的增长速度也比酵母

菌的快，说明发酵过程是在无氧条件下进行的，因此pH迅速下降的主要原因是

乳酸菌快速增殖，代谢产生了大量乳酸。因发酵过程是在无氧条件下进行的，所

以发酵中期，酵母菌通过无氧呼吸进行增殖。根据在发酵过程中乳酸菌与酵母菌

种群数量的变化可推知，酵母菌与乳酸菌间的竞争强度的变化是由小变大，再变

小。

(3)在泡菜的腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量，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，使亚硝酸盐含量

增加。

［答案］(1)乳酸链球菌和乳酸杆菌无核膜包被的细胞核兼性厌氧型(2)

乳酸菌快速增殖，代谢产生了大量乳酸无氧呼吸由小变大，再变小(3)腌制

时间、温度、食盐的用量亚硝酸盐

真题体验I感悟高考淬炼考能

1.(20201月浙江选考节选)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o

(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。

(4)自然界中醋杆菌常与乳酸菌共同生长。若要筛选出醋杆菌，则其专用的培

养基中应添加。

［解析］(1)果胶具有将植物细胞粘合在一起的作用，去掉果胶后，植物组织

会变得松散，植物组织松散后就会使泡菜口感变得不脆，抑制果胶酶的作用就可

避免植物组织变得松散。高温使植物细胞破裂，导致细胞内的营养物质外流，有

利于乳酸菌更快地获得营养物质进行乳酸发酵。(2)加盖并加水密封后泡菜罐内为

无氧环境，因此可抑制好氧菌的繁殖。在发酵中期，乳酸菌大量繁殖，通过乳酸

发酵产生了较多乳酸，此时泡菜罐内pH较低，不耐酸的菌会受到抑制。(3)经多

次发酵的泡菜汁中含有的乳酸菌数量较多，在涂布分离前需先对菌液进行稀释。

鉴定培养基中接种的乳酸菌是否产酸，较为简便的方法为加入酸碱指示剂，通过

观察其变色情况，即可判断是否产酸。(4)醋杆菌能在有氧条件下将乙醇转变为醋

酸，因此需要在培养基中添加乙醇以筛选出醋杆菌。

［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（4）乙醇

2.（2017.全国卷H）豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉

发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟

大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在32h内定期取样观测发

酵效果。回答下列问题：

（1）该实验的自变量是、o

（2）如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是

（3）如果在实验后，发现32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上

升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情

是_______________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________O

（4）从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为

，脂肪转变为o

［解析］（1）由“甲、乙两菌种”和“32h内定期取样观测”可知，该实验的

自变量是菌种和发酵时间。（2）由“发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好”

可知，该发酵菌是好氧菌。（3）因“32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈

直线上升关系”，说明发酵的最佳时间可能超过32h,故可继续延长发酵时间，

定期取样观测发酵效果，以确定最好的发酵效果所对应的时间，此时间即为最佳

发酵时间。（4）发酵菌种能产生蛋白酶和脂肪酶，蛋白酶能催化蛋白质分解为小分

子的肽和氨基酸，脂肪酶能催化脂肪分解为甘油和脂肪酸。

［答案］⑴菌种发酵时间（2）好氧菌（3）延长发酵时间，观测发酵效果，

最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间（4）氨基酸和肽脂肪酸和甘

油

3.（2016•全国卷II）苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。回答下列问题：

|HQ+COzI

③I

I葡萄糖|或1丙］酸用丁醇+COJ

（1）酵母菌的呼吸代谢途径如上图所示。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）第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过

程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，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）醋酸杆菌属于核生物，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。乙醇可用酸性重格酸钾试剂检测，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）醋酸杆菌是好氧型细菌，因此，在醋酸杆菌作用下，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℃,第二阶段醋酸杆菌产生醋酸的适宜温度为30〜35°C,

第一阶段的温度低于第二阶段的。（4）醋酸杆菌属于原核生物，原核生物的细胞中

只有核糖体一种细胞器，不含有线粒体。

「答案］⑴细胞质基质酸性重格酸钾线粒体快（2）有氧⑶低于（4）

原不含有

第2讲微生物的培养和应用

1.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提

2.阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生

课

标物污染的技术

要

求

3.举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物

4.概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和

纯化的常用方法

5.概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法

1.分析培养基的成分及其作用；平板划线法和稀释涂布平板法的异

同；选择培养基和鉴别培养基的区别（科学思维）

,2.设计实验探究微生物培养的条件及如何分离某种微生物等（科学

探究）

3.关注有害微生物的控制及宣传健康生活方式等（社会责任）

■考点一微生物的实验室培养

［知识'能力'素养】

/E）■研慎1

1.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：液体培养基和固体培养基,二者的区别是是否添加凝颜1。

（3）营养成分：

①主要营养物质：碳遮、氮遮、水和无机盐。

②其他条件：pH、特殊营养物质和氧气。

2.无菌技术

（1）关键：防止外来杂菌的入侵。

（2）不同对象的无菌操作方法（连线）。

摊频

①灼烧灭菌I接种针(环)

②干热灭菌包消毒

③巴氏消毒n培养皿

④紫夕垓h灭菌

⑤化学药物m操作者双手

⑥高压蒸汽

灭菌IV水源地

［答案］②一b—II③④一a⑤一a—III、IVb

3.制备牛肉膏蛋白月东固体培养基

⑴计算：依据配方比例，计算配制100mL的培养基时，各种成分的用量。

(2)称量：准确地称取各种成分。

〃①牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯

②加入少量水，加热

队I③牛肉膏溶化后用玻璃棒取出称量纸

(3)溶化、④加入称量好的蛋白由和氯化钠,搅拌

⑤加入琼脂,加热使其溶化，并不断搅拌

、⑥补加蒸僧水定容

'①灭菌前，调节也

(4)灭菌＜②方法：高压蒸汽灭菌法。压力为100kPa,

、温度为121℃,灭菌时间为15〜30min

(5)倒平板：待培养基冷却至1TC左右时，在酒精灯火焰旁倒平板。

4.纯化大肠杆菌

(1)菌落：由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。

(2)纯化大肠杆菌的方法

①纯化培养原理：在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌落,

即可获得较纯的菌种。

②纯化大肠杆菌的关键步骤：接种。

③常用的微生物接种方法有两种。

a.平板划线法：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作,将聚集

的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。

b.稀释涂布平板法:将菌液进行一系列的梯度稀释,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，进行培养。

5.菌种的保存方法

(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。

一突.破

1.选择无菌技术的原则

(1)考虑无菌技术的效果：灭菌的效果比消毒的要好。

(2)考虑操作对象的承受能力：活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒,

而不能用灭菌。

2.平板划线法与稀释涂布平板法的比较

比较项目平板划线法稀释涂布平板法

将菌液进行一系列的梯度稀

通过接种环在琼脂固体培养

释，然后将不同稀释度的菌液

基表面连续划线的操作，将聚

分别涂布到琼脂固体培养基的

集的菌种逐步稀释分散到培

表面，进行培养。在稀释度足

原理养基上。在数次划线后培养，

够高的菌液里，聚集在一起的

可以分离到由一个细胞繁殖

微生物将被分散成单个细胞，

而来的肉眼可见的子细胞群

从而能在培养基表面形成单个

体，即菌落

的菌落

在具有显著的菌落特征的菌从适宜稀释度的平板上的菌落

菌体获取

落中挑取菌体中挑取菌体

可以根据菌落的特点获得某既可以获得单细胞菌落，又能

优点

种微生物的单细胞菌落对微生物计数

缺点不能对微生物计数操作复杂，需要涂布多个平板

a豌-提・升1

〃科学思维—比较与分类必

1.大肠杆菌纯化方法的比较

主要方法平板划线法稀释涂布平板法

通过接种环在琼脂固体培养将菌液进行一系列的梯度稀

基的表面连续划线操作，将聚ft,稀释度足够高时，聚集在

纯化原理

集的菌种逐步稀释分散到培一起的微生物将分散成单个细

养基表面胞

主要步骤平板划线操作系列稀释操作和涂布平板操作

接种工具接种环涂布器

科学探究——结果交流'『讨论"

2.某同学在利用稀释涂布平板法纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落

连成一片，最可能的原因是什么？为了防止杂菌污染，有同学建议加入抗生素，

你觉得可以吗？并说明理由。

提示：最可能的原因是菌液浓度过高(土壤溶液稀释不够)。不可以，因为抗

生素不但能杀灭杂菌，而且也可以杀灭大肠杆菌，因此在培养基上不可以加入抗

生素。

［考法•考技，考能】

考法1b无菌技术

1.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o

(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“高镒酸

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o

［解析］(1)在实验室中，能耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和

金属材质的实验器具等可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。

(2)巴氏消毒法或高温瞬时消毒法与煮沸消毒法相比，其优点表现为在达到消

毒目的的同时，营养物质损失较少。

(3)紫外线照射能消毒的原因是其能够破坏微生物细胞中的DNA分子。在利

用紫外线照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可强化消毒效果。

(4)自来水通常采用氯气消毒。

(5)采用高压蒸汽灭菌时，若压力达到设定要求，而温度未达到相应要求，最

可能的原因是没有排尽高压蒸汽灭菌锅内的冷空气。

［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)未将锅内冷空气排尽

强后提升“消毒和灭菌

项目条件结果常用方法应用范围

煮沸消毒法日常用品

仅杀死物体

不耐高温的液

较为温和表面或内部巴氏消毒法

体

消毒的物理或的部分对人

用酒精擦拭

化学方法体有害的微化学药剂

双手，用氯

生物消毒法

气消毒水源

灼烧灭菌法接种工具

杀死物体内

玻璃器皿、

强烈的理外所有的微干热灭菌法

灭菌金属工具

化因素生物，包括

高压蒸汽培养基及容

芽抱和抱子

灭菌法器的灭菌

考法2＞微生物的纯化技术

2.土壤有“微生物的天然培养基”之称。如图是某同学分离和培养土壤中微

生物的部分操作步骤和实验结果示意图。回答下列问题:

(1)利用固体培养基培养土壤中的微生物时，除考虑各种营养条件外，还需要

控制的培养条件有(至少写两点)等。接种前应该先检测固

体培养基是否被污染，检测的具体方法是O

(2)图示中用平板划线法接种的操作顺序是A-B-；以上操作步

骤中存在明显错误的是(用字母表示)，该操作的正确方法是

(3)实验室利用平板划线法来分离样品中的目的菌时，每次划线之前都要对接

种环进行灭菌，目的是0在第二次及以

后划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是o

［解析］(1)若用该培养基培养土壤中的微生物，除考虑各种营养条件外，还

要考虑温度、pH、氧气、无菌和渗透压等条件。检测固体培养基是否被污染的方

法是将未接种的培养基在适宜的环境中放置一段时间，观察培养基上是否有菌落

产生。

(2)图示是平板划线法接种操作示意图，由以上分析可知，其操作顺序是

A-B-E-D-C-F;为了防止杂菌污染，接种应该在酒精灯的火焰旁进行，因

此以上操作中存在错误的步骤是Co

(3)平板划线法操作时，每次划线之前都要对接种环进行灭菌，目的是杀灭上

次划线接种环上残留的菌种。在第二次及以后划线时，总是从上一次划线的末端

开始划线，能够使菌种的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能够得到单

菌落。

［答案］(1)温度、pH、氧气、无菌将未接种的培养基在适宜的环境中放置

一段时间，观察培养基上是否有菌落产生(2)E-*D-*C-FC在酒精灯的火焰

旁划线(3)杀灭上次划线接种环上残留的菌种使菌种的数目随着划线次数的

增加而逐渐减少，最终能够得到单菌落

3.土壤中的苯酚(C6H50H)对环境有极大的污染，研究人员希望能从土壤中

分离出能专一性降解苯酚的微生物，如图是部分实验过程。回答下列问题：

土壤样品

①

(1)为了分离纯化目的菌种，①〜④步骤的培养基中都加入了一定浓度的苯

酚，该物质能为微生物提供，除此而外，培养基中一般还需要水、

________________________等营养物质0

(2)制备步骤④所需要的固体培养基的操作顺序：计算一称量

---倒平板。为了在步骤⑤的平板上形成单个的菌落，涂布

平板前，需要对培养液进行多次稀释，原因是。

(3)研究人员想通过比较试管甲和乙中微生物的生长情况，来证明分离出来的

微生物只能以苯酚作为碳源，若甲试管中的液体培养基中的唯一碳源是苯酚，那

么，乙试管中培养基成分与甲相比，区别是O

研究人员对甲、乙两支试管进行接种时，所选菌种都来自步骤⑤平板上的同一个

单菌落，这样做的目的是o

［解析］(1)为了分离能专一性降解苯酚的微生物，①〜④步骤的培养基中需

要加入苯酚作为唯一碳源，另外培养基中一般还需栗水、氮源、无机盐等营养物

质。

(2)制备培养基的操作顺序是计算f称量-*溶化f灭菌-倒平板。在稀释度足

够高的菌液里，聚集在一起的微生物易于分散成单个细胞，故涂布平板前，需要

对培养液进行多次稀释。

(3)研究人员想通过比较试管甲和乙中微生物的生长情况，来证明分离出来的

微生物只能以苯酚作为碳源，若甲试管中的液体培养基中的唯一碳源是苯酚，那

么，乙试管中应该加入其他碳源，比较甲、乙试管中微生物的生长情况，若甲试

管中微生物可以生长，乙试管中微生物不能生长，说明分离出来的微生物只能以

苯酚作为碳源。为了保证甲、乙两支试管中的微生物种类是相同的，对甲、乙两

支试管进行接种时，所选菌种都来自步骤⑤平板上的同一个单菌落。

［答案］(1)碳源氮源和无机盐(2)溶化灭菌在稀释度足够高的菌液

里，聚集在一起的微生物易于分散成单个细胞(3)用其他碳源替代苯酚保证

甲、乙两支试管中的微生物种类是相同的

考点二微生物的分离和计数

［知识•能力•素养】

一国■研,读1

1.筛选菌株

(1)寻找目的菌株的方法：根据它对生存环境的要求,到相应的环境中去寻找。

(2)实验室中微生物的筛选：

①方法：人为提供有利于目的菌株生长的条件,同时抑制或阻止其他微生物

生长。

②实例：筛选尿素分解菌时使用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行培养。

(3)选择培养基：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长,同时抑制或

阻止其他种类微生物生长的培养基。

2.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，在显微镜下计算一定容积的

样品中微生物的数量。

②方法：用计数板计数。

③缺点：不能区分死菌与活菌。

(2)间接计数法(适菌计数法)。

①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。

②计算公式：每克样品中的菌株数=(C+V)XM,其中，。代表某一稀释度下

平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL),M代表

稀释倍数。

③操作：设置重复组和对照组,增强实验的说服力与准确性。同时为了保证

结果准确，一般选择菌落数在30〜300的平板进行计数。

3.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

(1)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分解尿素的细

菌。

(2)原理。

分解尿素的细菌