2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册 第1章 本章知识网络含答案

2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册第1章本章知识网络含答案本章知识网络第1节传统发酵技术的应用[学习目标]1.简述传统发酵技术的特点，说出常见的传统发酵食品。2.概述微生物发酵的原理。3.尝试制作泡菜、果酒和果醋，说出传统发酵技术应用的优点与不足。一、发酵与传统发酵技术1．发酵的概念发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。2．腐乳的制作(1)参与的微生物：酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。(2)腐乳的特点：豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收，便于保存。3．传统发酵技术(1)概念：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。(2)类型：传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。(3)发酵产品：利用传统发酵技术制作的食品有腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。判断正误(1)发酵是指人们利用微生物，在缺氧的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物()(2)毛霉主要通过产生蛋白酶分解蛋白质参与腐乳发酵()(3)腐乳制作利用了毛霉等真菌的有氧呼吸()答案(1)×(2)√(3)√解析(1)微生物的细胞呼吸也称为发酵，人们利用微生物的发酵，在适宜的条件下(不一定是缺氧条件)，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物。任务一：建构发酵的概念请根据资料回答下列问题：资料一夏禹时期，已有了关于杜康造秫酒的传说。我国酿造白酒的工艺在世界上独树一帜，白酒一般是以谷物为原料，加酒曲发酵而成的。资料二1857年，法国的微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的。资料三酒曲是用来酿酒的一种原料，又称块曲或砖曲，以大麦、小麦、豌豆等为原料，经过粉碎，加水混捏，压成曲醅，形似砖块，大小不等，让自然界各种微生物在上面生长而制成。研究人员用显微镜观察酒曲，发现酒曲内含有根霉、曲霉、毛霉、酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等几十种微生物。1．酿酒加酒曲的目的是什么？提示酒曲与粮食混合后，酒曲内含有的微生物会产生淀粉酶、糖化酶、蛋白酶等，能使粮食里的淀粉、蛋白质转化成糖类、氨基酸等，在酶类物质的继续作用下，进而分解成乙醇(酒精)等。2．酒中除了酒精外还有其他物质吗？提示还有乙酸乙酯和其他几百甚至上千种香味物质。任务二：建构传统发酵技术的概念，并分析其优缺点结合教材中腐乳发酵和下述一种豆瓣酱的制作过程，请回答下列问题：煮黄豆→冷却后在黄豆表面抹上一层面粉→发酵→加盐、加水→在烈日下暴晒、搅动，进一步发酵。1．参与豆瓣酱发酵的微生物来自哪里？提示来自空气中。2．每年进行同样的操作，但是每年制作的腐乳或豆瓣酱的口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，你知道这是为什么吗？提示发酵的生产条件不易控制，容易受杂菌污染。1．发酵的原理和类型(1)原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们即可以生产出人们所需要的多种产物。(2)类型eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(需氧发酵如醋酸发酵、谷氨酸发酵等,厌氧发酵如酒精发酵、乳酸发酵等))注：必修1中提到的发酵特指“微生物的无氧呼吸”，是狭义的发酵概念。2．传统发酵技术的优点和缺点传统发酵技术的优点有操作简单，便于家庭式或作坊式生产，它是文化的传承等；缺点有生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低，产物不单一等。1．下列关于传统发酵技术的叙述，错误的是()A．传统发酵常常是固体发酵或者半固体发酵B．传统发酵利用的微生物一般为天然存在的单一菌种C．酱油、醋、泡菜等可通过传统发酵获得D．传统发酵存在杂菌情况不明、过程控制缺乏标准等问题答案B解析现代发酵工程所用大多为单一菌种，有杂菌污染会影响产量，培养基和设备需严格灭菌；而传统发酵技术很难实现单一菌种的利用，B错误。2．下列关于腐乳制作原理的叙述，不正确的是()A．腐乳制作实质就是利用发酵技术，将大分子有机物分解为小分子有机物的过程B．腐乳制作中，起作用的微生物多为异养型真菌C．传统发酵利用的是天然存在的菌种，所生产食品安全性更高D．家庭自制腐乳时，一般不需单独接种菌种答案C解析传统发酵利用的是天然存在的菌种，没有经过严格的灭菌，所生产食品安全性较低，C错误。二、尝试制作传统发酵食品1．制作泡菜、果酒、果醋的微生物及其代谢特点发酵产品所需菌种生物分类代谢类型适宜温度发酵对氧的需求泡菜乳酸菌原核生物异养厌氧－密闭不需氧果酒酵母菌真核生物异养兼性厌氧18～30℃前期需氧，后期不需氧果醋醋酸菌原核生物异养需氧30～35℃一直需氧2.微生物的发酵反应式(1)泡菜制作eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(乳酸菌在无氧条件下将葡萄糖分解成乳酸,C6H12O6\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3乳酸＋能量))(2)果酒制作eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(酵母菌先在有氧条件下大量繁殖,C6H12O6＋6O2＋6H2O\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量,再在无氧条件下进行酒精发酵,C6H12O6\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH酒精＋2CO2＋能量))(3)果醋制作eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(醋酸菌在O2、糖源充足时，通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸,C6H12O6＋2O2\o(→,\s\up7(酶))2CH3COOH乙酸＋2H2O＋2CO2＋能量,当O2充足、缺少糖源时，直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸,C2H5OH＋O2\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH乙酸＋H2O＋能量))判断正误(1)常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌()(2)酿酒酵母的最适生长温度约为28℃()(3)当氧气不充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸()(4)制作果醋的温度比制作果酒的温度高()答案(1)√(2)√(3)×(4)√解析(3)当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸。任务三：制作泡菜1．阅读教材中有关泡菜制作的原理和过程，回答下列问题：(1)配制盐水时以下物质或操作的作用或目的：①盐的作用：调味、抑制微生物生长，盐含量过低会造成细菌污染。②盐水煮沸的目的：杀菌(杀灭水中的微生物及除去水中氧气)。③冷却的目的：为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动。(2)用水密封泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需要什么条件？提示用水封闭坛口的目的是使坛内与坛外空气隔绝，这是最简易的营造无氧环境的方法。说明乳酸菌进行乳酸发酵需要无氧环境。(3)为什么泡菜坛中的菜料只能装八成满？提示①防止发酵初期酵母菌等产生CO2造成发酵液溢出坛外；②防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂。2．某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”。在用质量分数为5%的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果如图。请你帮他分析下列问题：(1)据图分析，从亚硝酸盐含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？提示10天后食用比较合适。因为此时亚硝酸盐含量低。(2)他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？提示加盐太多，盐浓度过高，杀死了乳酸菌等微生物。(3)加入“陈泡菜水”的目的是什么？提示“陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。任务四：制作果酒和果醋1．阅读教材中有关果酒制作的原理和过程，回答下列问题：(1)冲洗的目的：去除表面灰尘、污物。(2)能否反复冲洗，为什么？提示不能；防止过多地冲洗掉葡萄皮表面的野生酵母菌。(3)应该先冲洗再去梗，还是先去梗再冲洗？为什么？提示应该先清水冲洗，再去除枝梗。避免去梗时葡萄破损，减少被杂菌污染的机会。(4)葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？提示①防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出；②便于酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，酵母菌数量增加，利于随后进行酒精发酵。(5)每隔12h左右将瓶盖拧松一次的目的是什么？提示排出CO2，防止发酵瓶爆裂。(6)拧松但不打开的目的是什么？提示防止杂菌和空气倒流进入发酵瓶。2．结果分析与评价(1)在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？请完善下方的表格。项目酒精发酵醋酸发酵气味和味道酒味酸味气泡和泡沫有无发酵液颜色颜色加深变成深红色(以紫葡萄作原料)浑浊，液面形成白色菌膜(2)如何防止其他微生物对果酒发酵的影响：在制作果酒的过程中，除了酵母菌，果酒中还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌可能分解果酒中的糖等，从而使果酒变质。可以通过改变发酵的温度、果酒的pH等控制乳酸菌的含量。醋酸菌可以将糖或乙醇转化为乙酸，由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中尽量减少氧气含量，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。此外，通过改变发酵的温度、果酒的pH等同样可以控制醋酸菌的含量。(3)在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？提示随着醋酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低，很难继续发酵。(4)醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？提示打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，其他的菌种因不适应环境条件而不能繁殖。我们制作果醋时，可以先买一瓶醋，将其打开暴露于空气中，一段时间后在醋的表面会有一层薄膜，用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。3．请分析果酒、果醋制作中发酵装置图中各结构的作用。装置图结构作用充气口①醋酸发酵时连接充气泵，输入无菌空气；②制果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，及时监测发酵进行的情况泡菜发酵过程中乳酸菌数量、乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化情况发酵时期乳酸菌数量乳酸含量亚硝酸盐含量初期少(O2抑制乳酸菌活性)少增加(硝酸盐还原菌的作用)中期最多(乳酸抑制其他微生物活动)增多开始下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)后期减少(乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活性)继续增多，最后保持稳定继续下降，最后相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)曲线3．从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，乳酸菌与杂菌数量也发生变化，下列有关分析错误的是()A．泡菜制作初期就有乳酸菌的存在B．密闭的发酵环境使乳酸菌在种间竞争中占据一定优势C．在发酵过程中，乳酸含量逐渐增多，可以抑制其他微生物的生长D．答案D解析发酵过程中，乳酸含量不断增多，不仅可以抑制其他微生物的生长，也会影响乳酸菌的活性，因此乳酸菌数量不会一直增多，D错误。4．(2023·广东佛山高二期末)如图为果酒与果醋发酵的简易装置及兴趣小组设计的改进装置示意图，下列说法不正确的是()A．用体积分数为70%的酒精对上述装置进行消毒后，再装入果汁B．甲装置在酿酒过程中被杂菌污染的机会比其他两装置大C．丙装置转为果醋发酵更容易，只需通过气阀2通气即可D．与甲装置相比，乙装置中的气压更容易保持相对稳定答案C解析题述实验中用体积分数为70%的酒精对上述装置进行消毒后，再装入果汁进行发酵，目的是避免杂菌污染，A正确；甲装置在酿酒过程中需要通过拧松瓶塞排气，而其他的两个装置不需要，因此甲装置被杂菌污染的机会比其他两装置大，B正确；丙装置转为果醋发酵时，需通过气阀1通气，且需提高发酵温度，C错误；因为乙装置中的碳酸钠溶液能够将酵母菌发酵产生的二氧化碳吸收掉，而甲装置中的二氧化碳需要专门排放，否则会爆裂，因此与甲装置相比，乙装置中的气压更容易保持相对稳定，D正确。题组一发酵与传统发酵技术1．(2023·江苏苏州高二检测)下列关于发酵的说法，不正确的是()A．人们了解发酵的本质是从巴斯德开始的B．利用前一次发酵保存下来的面团进行发面，属于传统发酵技术C．不同的微生物发酵会产生不同的产物D．传统发酵以液体发酵为主答案D解析传统发酵常常是固体发酵或者半固体发酵，D错误。2．酱豆是人们利用大豆制作的一道地方美食。具体做法为：大豆煮熟→霉菌发酵→加入蔬菜→加盐、加调味酒、加香辛料→乳酸发酵。下列叙述正确的是()A．霉菌产生的多种蛋白酶可以将蛋白质和脂肪分解成易吸收的小分子物质B．霉菌发酵过程中，湿润的环境不利于霉菌的生长与繁殖C．制作酱豆的整个过程应在氧气充足的条件下进行D．酱豆中有机物的种类增加，含量减少，营养价值增加答案D解析酶具有专一性，蛋白酶只能水解蛋白质，脂肪酶才能水解脂肪，A错误；霉菌发酵过程中，保持湿润的环境有利于霉菌的生长与繁殖，B错误；霉菌为好氧细菌，但乳酸菌为厌氧细菌，乳酸发酵应在无氧条件下进行，C错误；在微生物的作用下，大豆所含的蛋白质、脂肪等大分子物质被分解形成易于吸收的小分子物质，同时微生物的呼吸要消耗大豆中的营养物质，并形成多种中间产物，所以酱豆中有机物的种类增加，含量减少，营养价值增加，D正确。题组二尝试制作传统发酵食品3．关于果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵产物的制作，下列叙述正确的是()A．发酵所利用的微生物都属于原核生物B．发酵过程都在无氧条件下进行C．发酵过程都在同一温度下进行D．发酵后形成的溶液都呈酸性答案D解析参与果酒制作的微生物是酵母菌，属于真核生物，A错误；参与果醋制作的醋酸菌是好氧细菌，果醋发酵需要有氧条件，B错误；不同的发酵产物需要的温度不同，C错误。4．下列关于发酵原理的叙述，错误的是()A．酵母菌将葡萄糖分解产生酒精B．毛霉将蛋白质分解产生小分子的肽和氨基酸C．乳酸菌将葡萄糖分解产生乳酸D．醋酸菌将葡萄糖分解产生乙醛，再将乙醛变为乙酸答案D解析当糖源不足时，醋酸菌将乙醇分解产生乙醛，再将乙醛变为乙酸，D错误。5．(2023·湖北黄石高二期末)传统发酵食品的制作在我国具有悠久的历史，下列关于制作传统泡菜的说法，正确的是()A．制作泡菜利用了乳酸菌发酵产生的乳酸和CO2B．制作泡菜时加入“陈泡菜水”可以缩短发酵时间C．为保证泡菜坛内的无氧环境，腌制时应尽量将泡菜坛装满D．为防止杂菌污染，腌制时要多放盐并将盐水与食材一同煮沸答案B解析乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸，不产生CO2，A错误；泡菜腌制时坛内要留有约1/3的空间，盖好坛盖，向坛盖边沿的水槽中注满水，以保证乳酸菌发酵所需的无氧环境，C错误；盐水需要煮沸，防止杂菌污染，食材一般不需煮沸，D错误。6．(2023·河北保定高二期末)下列关于葡萄酒和葡萄醋发酵的叙述，错误的是()A．葡萄酒自然发酵过程中，起主要作用的是葡萄皮表面附着的野生酵母菌B．葡萄酒发酵过程中，酸性、缺氧的环境不利于醋酸菌等杂菌的繁殖C．葡萄醋制作过程中发酵液表面一般会形成一层菌膜D．葡萄醋发酵阶段酵母菌仍会产生较多的酒精答案D解析葡萄醋发酵阶段处于有氧环境，酵母菌进行有氧呼吸，也不产生酒精，D错误。7．某同学用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋，以下做法中不正确的是()A．果酒发酵利用了酵母菌的无氧呼吸原理B．果酒发酵进程中应适时拧松瓶盖放气C．由果酒发酵转入果醋发酵时适当调低温度D．果醋发酵过程中pH会下降答案C解析果酒发酵的适宜温度在18～30℃，果醋发酵的适宜温度在30～35℃，所以由果酒发酵转入果醋发酵时需要适当调高温度，C错误。8．如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，下列叙述正确的是()A．过程①和②都发生在细胞质基质，过程③和④都发生在线粒体中B．醋酸发酵是否产生乙酸，可用pH试纸来检验C．可利用碱性重铬酸钾检测是否有酒精产生D．过程①～④所需的最适温度相同答案B解析过程①是细胞呼吸的第一阶段，过程②是无氧呼吸的第二阶段，细胞呼吸的第一阶段以及无氧呼吸均发生在细胞质基质中，过程③是有氧呼吸的第二、三阶段，发生在线粒体中，而过程④为果醋制作过程，醋酸菌为好氧细菌，属于原核生物，没有线粒体，A错误；可利用酸性重铬酸钾检测是否有酒精的产生，C错误；过程①②③是酵母菌的细胞呼吸，所需的最适温度基本相同(18～30℃)，过程④是醋酸发酵过程，所需的最适温度在30～35℃，故过程①～④所需的最适温度不相同，D错误。9．(2023·河南开封高二检测)下列有关酵母菌和醋酸菌的叙述，不正确的是()A．两者的正常繁殖都离不开氧气B．在无氧条件下，酵母菌可以产生酒精，但醋酸菌不能产生乙酸C．两者都是异养生物，生存都离不开葡萄糖D．醋酸菌可以用酵母菌的某种代谢产物为原料合成乙酸答案C解析醋酸菌是好氧细菌，在氧气充足的环境中才能进行旺盛的生命活动；酵母菌属于兼性厌氧微生物，在有氧和无氧环境中都能生存，但其无氧呼吸产生的能量少，不能满足其繁殖时对能量的需求，所以两者的正常繁殖都离不开氧气，A、B正确；醋酸菌在缺乏糖源时，能将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，同时释放能量，C错误，D正确。10．《齐民要术》早有记载可用酒酿醋，具体做法为“粟米饭掸冷如人体投之(米酒醅)，杷搅，绵幕瓮口，每日再度搅之。”意思是将煮好的粟米饭摊开降至人体温度，与米酒醅混合，搅拌均匀，用棉纱布盖住罐口，每天重复搅拌几次。下列说法不正确的是()A．“粟米饭”与“米酒”的混合物可以作为酿醋的原材料B．“粟米饭掸冷如人体”避免了高温影响发酵微生物的活性C．“绵幕瓮口”是为了更好地让发酵微生物进行无氧发酵D．“每日再度搅之”让底层发酵更充分以增加发酵产物量答案C解析粟米饭和米酒中的酒精在醋酸菌的作用下氧化，转化成乙酸和水，进行酿醋，A正确；温度会影响酶的活性，影响微生物的发酵，“粟米饭掸冷如人体”避免了高温影响发酵微生物的活性，B正确；醋酸菌是好氧细菌，“绵幕瓮口”是为了更好地让发酵微生物进行有氧呼吸，C错误；“每日再度搅之”可以提供氧气，又可使营养物质与发酵微生物充分混合，让底层发酵更充分以增加发酵产物量，D正确。11．如图1、2、3分别表示泡菜制作中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化。下列叙述正确的是()A．据图1可知，泡菜制作过程中乳酸菌数量增长曲线为“S”形B．图2中发酵初期乳酸产生量较少，可能与氧含量较高有关C．据图3可知，发酵中期是取食泡菜的最佳时间D．泡菜发酵过程中检测亚硝酸盐含量的目的是了解乳酸菌的生长状况答案B解析据图1可知，泡菜制作过程中乳酸菌数量先上升后下降，不呈“S”形增长，A错误；图2中发酵初期乳酸产生量较少，可能与氧气含量有关，初期氧气浓度较高，抑制乳酸菌发酵产生乳酸，B正确；据图3可知，发酵后期亚硝酸盐含量较少，是食用泡菜的最佳时间，C错误；泡菜发酵过程中检测亚硝酸盐含量的目的是为了把握取食泡菜的最佳时机，D错误。12.(2023·江苏宿迁高二期末)如图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述正确的是()A．气体入口与气体出口可以交换使用B．果酒发酵时通入氮气，酵母菌将从无氧呼吸转变为有氧呼吸C．果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关，一般设定为30～35℃D．当缺少糖源和氧气时，醋酸菌可将乙醇变为乙酸答案C解析气体入口应深入发酵液内部使果醋发酵时醋酸菌充分与气体接触，出口则不用，故两者不能互换，A错误；果酒发酵时通入氮气，有利于发酵瓶中氧气的排出，酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸，B错误；在缺少糖源、氧气充足时，醋酸菌可将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，D错误。13．利用微生物制作发酵食品在我国有着悠久的历史。如图1表示泡菜的制作方法。请回答下列问题：(1)制作泡菜利用的微生物是。发酵初期，泡菜坛水槽内经常有气泡产生，其主要原因是发酵初期酵母菌生长旺盛，产生了较多的。(2)装坛时往往加入“陈泡菜水”，是为了增加的量。调味料除了蒜瓣、生姜及其他香辛料外，还要加入少量白酒以使泡菜更加脆爽、清香，同时还能起到的作用。(3)泡菜制作过程中，泡菜表面的杂菌产生的硝酸还原酶将硝酸盐还原成亚硝酸盐，在特定条件下能转变成有致癌作用的亚硝胺。如图2是三种食盐浓度的泡菜中亚硝酸盐含量与发酵天数的关系。①与食盐浓度为3%、7%的泡菜相比较，食盐浓度为5%的泡菜中亚硝酸盐含量变化的特点是。②发酵初期食盐浓度为7%的泡菜中亚硝酸盐含量较低的原因主要是。③泡菜虽然美味却不宜过量食用。根据图中的相关数据，对泡菜腌制和食用的合理建议有。答案(1)乳酸菌CO2(2)乳酸菌抑制杂菌生长(3)①亚硝酸盐含量变化最大；亚硝酸盐峰值最高②高盐浓度有利于抑制杂菌的生长繁殖，产生的硝酸还原酶少，减缓了硝酸盐还原③使用适宜浓度的食盐腌制泡菜；泡菜腌制到一定时间后才能食用14．实验装置设计是实验设计的重要环节。下图是一些简易发酵瓶(甲装置试管中的X溶液有助于维持甲瓶中的气压相对稳定)。请回答下列问题：(1)与乙瓶相比，用甲瓶制作果酒的优点是。将果汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，目的是。(2)若果汁中含有醋酸菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？(填“能”或“不能”)。请说明理由：。(3)该小组欲利用乙瓶制出的果酒继续制作果醋，接下来的操作应该是。(4)丙瓶是另一种发酵装置，丙瓶的排气口与一个长而弯的胶管相连，目的是。答案(1)不需要开盖放气，避免因开盖可能造成的杂菌污染防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出；便于发酵初期酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖(2)不能醋酸菌是好氧细菌，而果酒发酵为无氧环境，醋酸菌无法生存(3)打开瓶盖，盖上一层纱布，将温度控制在30～35℃(4)防止空气中的杂菌污染第2节微生物的培养技术及应用第1课时微生物的基本培养技术[学习目标]1.概述培养基的成分和配制方法。2.区分消毒和灭菌，掌握不同物品的灭菌方法。3.概述微生物纯培养的基本操作要求。一、培养基的配制1．培养基的概念：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——培养基，用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。2．培养基的种类培养基种类划分标准培养基特点作用固体培养基物理性质加凝固剂，如琼脂微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种半固体培养基容器放倒不致流出，剧烈震动则破散观察微生物的运动、分类鉴定液体培养基不加凝固剂常用于工业生产特别提醒固体培养基中的琼脂仅作为凝固剂，不能为微生物生长提供能量和碳源。3．培养基的营养构成(1)主要营养物质：水、碳源(提供碳元素的物质)、氮源(提供氮元素的物质)和无机盐。(2)某种常见的细菌培养基——牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成组分含量提供的主要营养牛肉膏5g碳源、氮源、磷酸盐和维生素等蛋白胨10g碳源、氮源和维生素等NaCl5g无机盐H2O定容至1000mL水(3)培养基还需满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。例如，在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素；在培养霉菌时，一般需要将培养基调至酸性；在培养细菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性；在培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件。特别提醒培养基的配制原则：目的要明确；营养要协调；pH要适宜。判断正误(1)牛肉膏和蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质()(2)所有微生物在培养时，培养基中都需加入氮源()(3)培养不同微生物的培养基成分完全一样()答案(1)√(2)×(3)×解析(2)培养自生固氮菌的培养基中可以不添加氮源。(3)培养不同微生物的培养基成分不完任务一：概述培养基的种类和营养构成1．结合提供的资料和教材中的“1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成”，分析并回答下列问题：资料一配制培养酵母菌的培养基：称取去皮的马铃薯200g，切成小块，加水1000mL，加热煮沸至马铃薯软烂，用纱布过滤。向滤液中加入20g葡萄糖(也可用蔗糖代替)、15～20g琼脂，用蒸馏水定容至1000mL。资料二100g马铃薯中含有80g水、2g蛋白质、16g碳水化合物，还有维生素、无机盐等。(1)按物理性质划分上述两种培养微生物的培养基的种类。提示由于琼脂是凝固剂，所以培养酵母菌的培养基是固体培养基，而牛肉膏蛋白胨培养基未加凝固剂，是液体培养基。(2)分析上述两种培养微生物的培养基的营养构成。提示都含有水、碳源、氮源、无机盐和维生素等，其中培养酵母菌的培养基中主要由糖类提供碳源，蛋白质提供氮源，牛肉膏蛋白胨培养基中主要由牛肉膏和蛋白胨提供碳源，蛋白胨提供氮源。(3)为什么培养基需要氮源？提示培养基中的氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。2．如表是某微生物培养基的成分，请分析该培养基可用来培养哪种微生物？若除去①，此培养基可用来培养圆褐固氮菌吗？编号①②③④⑤成分(NH4)2SO4KH2PO4FeSO4CaCl2H2O含量0.4g4.0g0.5g0.5g100mL提示此培养基可用来培养自养型微生物。圆褐固氮菌虽可以固氮，但其同化作用类型为异养型，培养基中必须提供有机碳源，所以该培养基不能用来培养圆褐固氮菌。3．培养微生物时，培养基中是否必须有碳源和氮源？提示不一定。例如，培养自养型微生物时，一般不需要添加碳源，微生物可以利用空气中的二氧化碳；培养固氮微生物时，一般不需要添加氮源，微生物可以利用空气中的氮气。几种微生物的营养和能量来源微生物碳源氮源能源蓝细菌CO2NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)等光能硝化细菌CO2NH3NH3的氧化根瘤菌糖类等有机物N2有机物大肠杆菌糖类、蛋白质等有机物蛋白质等有机物1．关于微生物的营养，下列说法正确的是()A．同一种物质不可能既作碳源又作氮源B．凡是碳源都能提供能量C．除水以外的无机物仅提供无机盐D．无机氮源也可能提供能量答案D解析对一些微生物来说，含C、H、O、N的有机化合物可以既是碳源，又是氮源，A错误；CO2是光能自养型细菌的碳源，但不能提供能量，B错误；除水以外的无机物种类繁多、功能多样，如CO2可作自养型微生物的碳源，C错误；硝化细菌所利用的氮源是无机氮源——氨气，同时氨气的氧化过程也为硝化细菌提供用以化能合成作用的能量，D正确。2．(2023·江苏宿迁高二期中)下列有关微生物培养基种类及配制原则的叙述，正确的是()A．任何培养基都必须含有碳源、氮源、水、无机盐及特殊的营养物质B．液体培养基可用于观察菌落，固体培养基可用于工业生产C．微生物的生长除受营养因素影响外，还受pH、O2、渗透压等的影响D．淀粉可作为所有微生物的碳源答案C解析培养基不一定都含有碳源、氮源，如培养自养型微生物的培养基中不需加入碳源，培养自生固氮菌的培养基中不需加入氮源；一般固体培养基可用于观察菌落，液体培养基可用于工业生产；某些微生物不能利用淀粉，而只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等糖类。二、无菌技术获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染，无菌技术主要包括消毒和灭菌。1．消毒(1)概念：指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。(2)适用对象：操作的空间、操作者的衣着和手等。(3)常用方法：煮沸消毒、巴氏消毒等。2．灭菌(1)概念：指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。(2)适用对象：用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等。(3)常用方法：湿热灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌等。知识拓展芽孢和孢子芽孢：有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体(不是繁殖体)，叫作芽孢。芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢煮沸3小时以后才死亡。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜(如温度、水分适宜)的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌。孢子：细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖或休眠作用的生殖细胞。孢子的特点是能直接长成新个体。判断正误(1)消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害()(2)灭菌相比消毒对微生物的杀灭更彻底()(3)无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等)，都可采用干热灭菌法进行灭菌()答案(1)√(2)√(3)×解析(3)培养基的灭菌一般采用湿热灭菌法。任务二：消毒和灭菌的比较及无菌技术的其他作用1．请完善表格中消毒和灭菌的主要方法及应用范围。项目主要方法应用范围消毒巴氏消毒法63～65℃消毒30min或72～76℃处理15s或80～85℃处理10～15s牛奶、啤酒、果酒和酱油等不耐高温的液体煮沸消毒法100℃煮沸5～6min家庭餐具等生活用品紫外线消毒30W紫外灯照射30min(损伤细菌的DNA)接种室、接种箱或超净工作台化学药物消毒用体积分数为70%的酒精擦拭实验者双手氯气水源灭菌灼烧灭菌接种工具，如涂布器、接种环、接种针或其他金属用具、试管口或瓶口等干热灭菌干热灭菌箱中，160～170℃的热空气中维持1～2h耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿、金属用具等高压蒸汽灭菌(湿热灭菌)100kPa、121℃的条件下，维持15～30min培养基等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什么？提示在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。3．为什么体积分数为70%的酒精杀菌效果最好？提示若酒精浓度过高，菌体表面蛋白质变性过快而凝固成一层保护膜，酒精不能渗入其中；若酒精浓度过低，杀菌能力减弱。4．无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么作用？提示无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。3．下列有关无菌技术的说法，正确的是()A．无菌技术的关键是杀灭实验室中所有的微生物B．培养微生物的试剂和器具都要进行湿热灭菌C．经巴氏消毒法处理的食品因微生物未被彻底消灭，不能在常温下长期保存D．无菌技术中，若处理对象为液体，则只能消毒，不能灭菌答案C解析无菌技术的关键是防止杂菌污染，A错误；无菌技术中，若处理对象为液体，可以用湿热灭菌法灭菌，D错误。4．(2023·河北邢台高二调研)消毒和灭菌是微生物培养中常用的操作方法。下列说法不正确的是()A．接种疫苗前要对注射区域进行消毒B．在100℃条件下煮沸5～6min属于灭菌方法，可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢C．微生物接种技术的方法不同，但核心都是要防止杂菌污染，保证培养物的纯度D．实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品相接触答案B解析在100℃条件下煮沸5～6min属于煮沸消毒法，B错误。三、微生物的纯培养1．概念(1)培养物：在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。(2)纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。(3)纯培养：获得纯培养物的过程。2．步骤：微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。3．酵母菌的纯培养(1)原理：微生物群体分散或稀释成单个细胞，单个细胞繁殖成单个菌落。菌落：分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落。(2)获得单菌落的方法：采用平板划线法和稀释涂布平板法将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。(3)步骤①制备培养基：配制培养基→灭菌→倒平板。倒平板注意事项：a.温度：50℃左右；b.操作：在酒精灯火焰附近；c.冷凝后平板倒置。②接种和分离酵母菌通过接种环在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。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。③培养酵母菌完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右的恒温培养箱中培养24～48h。判断正误(1)培养基分装到培养皿后再进行湿热灭菌()(2)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()(3)配制培养基时应先灭菌再调pH()答案(1)×(2)×(3)×解析(1)应将配制好的培养基先进行湿热灭菌，再在无菌环境中将其分装到培养皿中。(2)倒平板时，将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基倒入培养皿，立即盖上皿盖。(3)配制培养基时应先调pH再灭菌。任务三：分析酵母菌的纯培养1．在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？提示最好不要用这个平板培养微生物；防止空气中的微生物在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。2．平板冷凝后，为什么要将平板倒置？提示平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，将平板倒置，既可以防止皿盖上的水珠落入培养基，又可以避免培养基中的水分过快挥发。3．下列接种过程，正确的顺序是b、a、e、f、c、g、d。4．为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？请完善下方的表格。灼烧时期目的取菌种前杀死接种环上原有的微生物每次划线前杀死上次划线时残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，从而使每次划线时菌种数目逐渐减少，直至得到单个细胞接种结束后杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者5.若要按照如图d进行划线，那么在接种划线的操作过程中，共灼烧了几次接种环？提示图d中共划了5个区域，在每次划线前后均需要对接种环灼烧灭菌，因此共需要灼烧接种环6次。6．为什么最后一次的划线与第一次的划线不能相连？提示最后一次的划线已经将细菌稀释成单个的细胞，如果与第一次的划线相连则增加了细菌的数目，得不到纯化的效果。7．设置未接种平板组的意义是什么？提示通过观察未接种平板是否有菌落存在以确定培养基是否被污染或灭菌是否彻底。1．配制培养基的注意事项(1)如果需要调节培养基的pH，应该在定容完成之后，灭菌之前进行操作。(2)培养基灭菌后要冷却到50℃左右时开始倒平板。其原因是琼脂是一种多糖，在98℃以上熔化，在44℃以下凝固，倒平板时温度高于50℃会烫手，低于50℃时，若不及时操作，琼脂会凝固。(3)2．实验结果的分析(1)培养未接种的培养基的目的是检测培养基是否被杂菌污染(或检查培养基制备是否合格)。未接种的培养基表面若有菌落生长，则说明培养基被污染，应该重新制备；若无菌落生长，则说明未被污染。(2)在接种酵母菌的培养基上可观察到独立的菌落，这些菌落在颜色、形状和大小上相似，酵母菌菌落一般表面光滑，多呈乳白色。(3)若在培养基中观察到不同形态的菌落，原因可能是菌液不纯，混入其他杂菌，或在实验操作过程中被杂菌污染。5．(2023·海南三沙高二期末)下列有关微生物的分离与培养的叙述，错误的是()A．获得纯净培养物的关键是防止杂菌污染B．倒置平板可防止培养皿皿盖上的冷凝水落入培养基C．倒平板时将培养皿的皿盖拿开，以便于将锥形瓶中的培养基倒入培养皿D．检验培养基是否被杂菌污染的最有效方法是将未接种的培养基放在恒温培养箱中培养答案C解析倒平板时用食指和拇指夹住培养皿的皿盖并开启一条缝隙，使其恰好能让锥形瓶瓶口伸入，随后倒入培养基，C错误。6．在分离、纯化细菌的实验中，划线接种(甲)、培养结果(乙)如图，a、b、c、d是划线的四个区域。下列叙述错误的是()A．每次划线前后都要对接种环灼烧灭菌B．连续划线的目的是获得单个细菌形成的菌落C．图甲中的a区域为划线的起始区域D．蘸取菌液和划线要在酒精灯火焰旁进行答案C解析题图中a对应的区域出现了单个菌落，d区域菌落最多，因此a区域应该为划线的最终区域，d区域为划线的起始区域，C错误。题组一培养基的配制1．(2023·广东佛山高二月考)下列关于微生物培养的叙述，正确的是()A．微生物在培养液中培养一段时间后用显微镜观察，可见到形成的菌落B．NH3可以作为硝化细菌的氮源和能源物质C．固体培养基中加入的琼脂能提供额外的碳源和氮源D．某些细菌生长过程中需要额外补充营养物质，比如培养酵母菌时，要添加维生素答案B解析微生物在固体培养基表面或内部生长，可以形成肉眼可见的菌落，A错误；硝化细菌可利用氧化NH3释放的能量合成有机物，B正确；固体培养基中加入的琼脂不能被微生物分解利用，故琼脂不能提供额外的碳源和氮源，C错误；酵母菌不属于细菌，D错误。2．某异养自生固氮菌能将大气中的氮还原成氨，若在实验室中分离土壤中的该菌，则配制培养基时，一般不需要加入的物质是()A．蒸馏水 B．葡萄糖C．氯化钠 D．蛋白胨答案D解析培养该菌时，需要加入蒸馏水；该微生物为异养生物，需要葡萄糖作为碳源；培养该微生物需要无机盐，故需要加入氯化钠；该微生物可以自己固氮，不需要加入氮源，故不需要加入蛋白胨，D符合题意。3．(2023·广西桂林高二检测)下列关于微生物培养基的叙述，正确的是()A．培养基是为微生物的生长繁殖提供营养的基质B．培养基中的营养物质浓度越高，对微生物的生长越有利C．固体培养基中加入少量水即可制成液体培养基D．在培养细菌时，一般需要将培养基调至酸性答案A解析固体培养基中含有凝固剂琼脂，加入水不会制成液体培养基，C错误；在培养细菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性，D错误。题组二无菌技术4．许多生物学实验十分重视无菌操作，防止杂菌污染。下列操作正确的是()A．对无菌室、超净工作台和实验员可采用紫外线杀菌B．家庭制作酸奶时，要将容器和鲜牛奶进行灭菌C．加入培养基中的指示剂和染料不需要灭菌D．灼烧灭菌法可杀死微生物的营养体和芽孢答案D解析对无菌室、超净工作台可采用紫外线杀菌，对实验员可用酒精擦拭双手进行消毒，A错误；家庭制作酸奶时，要将容器进行灭菌，鲜牛奶不进行灭菌，以免杀死乳酸菌，B错误；加入培养基中的指示剂和染料也需要灭菌，否则可能会污染培养基，C错误；灼烧灭菌法可杀死物体内外所有的微生物(包括微生物的营养体、芽孢和孢子)，D正确。5．A．煮沸消毒法中100℃煮沸5～6min可以杀死全部微生物的细胞和芽孢、孢子B．培养皿用酒精直接擦拭即可达到彻底灭菌的目的C．灼烧灭菌的对象是金属器具，不可以是玻璃器具D．消毒和灭菌的原理是相同的答案D解析灭菌可以杀死环境中的一切微生物，包括芽孢和孢子，消毒只能杀死物体表面或内部一部分微生物，A错误；玻璃器皿等耐高温、需要保持干燥的实验器具，应采用干热灭菌法进行灭菌，而用酒精直接擦拭达不到彻底灭菌的目的，B错误；灼烧灭菌的对象可以是金属器具，也可以是玻璃器具，C错误；消毒和灭菌的原理是相同的，都是使微生物的蛋白质变性，D正确。题组三微生物的纯培养6．(2023·北京东城区高二期中)下列关于实验室培养和纯化酵母菌过程中的部分操作的说法，正确的是()A．培养酵母菌的试剂和器具都要进行湿热灭菌B．称量、溶化和倒平板都需要在酒精灯火焰旁进行C．倒好的平板要立即使用，以免表面干燥，影响酵母菌生长D．将平板倒置放入适宜温度的恒温培养箱中培养答案D解析接种环等常用灼烧灭菌法处理，吸管、培养皿等常用干热灭菌法处理，培养基及多种器材用湿热灭菌法处理，A错误；倒平板、接种需要在酒精灯火焰旁进行，而称量、溶化不需要在酒精灯火焰旁进行，B错误；倒好的平板需要冷却后使用，C错误。7．采用平板划线法能将单个微生物分散在固体培养基上，下列有关平板划线操作的叙述，错误的是()A．第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物B．每次划线前，灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种C．在第二区域内划线时，接种环上的菌种直接来源于菌液D．划线结束后，灼烧接种环，能及时杀死接种环上的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者答案C解析从第二次划线开始，每次划线时接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，C错误。8.如图是平板划线示意图，划线的顺序为1→2→3→4→5。下列操作方法正确的是()A．操作前不用进行任何处理B．划线操作必须在酒精灯火焰上进行C．在5区域中才可以得到所需菌落D．在1、2、3、4、5次划线的前后都要对接种环灭菌答案D解析划线之前应对接种环灼烧灭菌；划线操作在酒精灯火焰旁进行；在5个区域中，只要有单个活菌，通过培养均可获得所需菌落。9．如表中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生长繁殖；甲能在Ⅰ中正常生长繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生长繁殖，甲、丙都不能。下列说法正确的是()序号粉状硫10gK2HPO44gFeSO40.5g蔗糖10g(NH4)2SO40.4gH2O100mLMgSO49.25gCaCl20.5gⅠ＋＋＋＋－＋＋＋Ⅱ＋＋＋－＋＋＋＋Ⅲ＋＋＋＋＋＋＋＋注：“＋”表示含有该物质，“－”表示不含有该物质。A．甲、乙、丙都是异养型微生物B．甲、乙都是自养型微生物、丙是异养型微生物C．甲是固氮微生物、乙是自养型微生物、丙是异养型微生物D．甲是异养型微生物、乙是固氮微生物、丙是自养型微生物答案C解析根据表格分析，甲能在Ⅰ中正常生长繁殖，而乙和丙都不能，而Ⅰ培养基缺氮，说明甲属于固氮微生物；乙能在Ⅱ中正常生长繁殖，而甲和丙都不能，Ⅱ培养基中没有有机碳源，说明乙属于自养微生物；而丙不能在Ⅰ培养基中生长，说明不能固氮，又不能在Ⅱ培养基中生长，说明不能合成有机物，只能在Ⅲ培养基中生长，说明丙属于异养微生物，C正确。10.(2023·江苏无锡高二期末)生长图形法是一种测定微生物营养需求的简便方法。为探究某嗜热菌所需生长因子的种类，某研究小组把该菌的悬浮液与不含任何特殊营养物质但含有其他必需营养物质的培养基混合后倒平板，然后在平板上划分数区，将甲、乙、丙三种生长因子分别添加到不同区域，培养结果如图所示。下列说法不正确的是()A．倒平板后直接培养可判断有无污染B．将所有平板放置在适宜的37℃下倒置培养并观察C．图示结果表明该菌需要特殊营养物质乙和丙D．生长图形法还可用于某些菌种的筛选答案B解析倒平板后不接种任何菌种直接进行培养观察有无菌落的出现，可以判断培养基有无污染，A正确；该菌为嗜热菌，应放置在其适宜的高温条件下培养，而不是37℃，B错误；图中嗜热菌在添加了乙、丙特殊营养物质的区域生长，故该菌需要的特殊营养物质是乙和丙，C正确；不同的菌种所需的特殊营养物质不同，利用生长图形法可用于某些菌种的筛选，菌种只会在提供其需要的生长因子的区域生长，D正确。11．下列关于消毒与灭菌的叙述，正确的是()A．玻璃器皿、金属用具等可以采用干热灭菌法灭菌B．消毒是灭菌的俗称，它们的本质是一样的C．消毒就是杀死物体内外所有的病原微生物D．接种环、培养皿可以直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧答案A解析消毒和灭菌的结果不完全相同，消毒只能杀死物体体表或内部的一部分微生物，