高考生物二轮复习第一部分专题五生物技术系统教师用书 21页

第一部分 专题五 生物技术系统 考点一 微生物的利用 1.纤维素酶在生物燃料制作、布料处理中起重要作用。目前，利用微生物提高纤维素酶 产量是主要发展方向。如图甲，用紫外线照射含有纤维素分解菌的土样，分离、培养，再检 测各菌株的纤维素酶的产生量。请回答下列相关问题： (1)紫外线照射的目的是______________________________________________，A0 组未 经紫外线处理，其作用是作为__________。 (2)经高压灭菌锅灭菌的培养基，需要冷却后才能用来倒平板。常用于估计培养基已冷 却到 50 ℃左右的简便方法为_______________________________________________。 (3)上述培养皿中的培养基除含有水和无机盐、酵母膏、水解酪素、琼脂等外，还应有 __________，目的是选择纤维素分解菌。 (4)上述检测结果如图乙所示。由图可知，__________组酶含量与 A0 组相同，最可能的原因是_______________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：(1)紫外线属于诱发基因突变的物理因素，通过紫外线照射后细菌突变频率大大 提高，从而可能筛选出人类需要的高产菌株；A0 组未经紫外线处理，为对照组。(2)用手触 摸盛有培养基的锥形瓶刚刚不烫手时的温度是 50 ℃左右。(3)以纤维素作为唯一碳源的培 养基上只有产纤维素酶的细菌才能存活。(4)据图乙可知 A5 组纤维素酶的含量与对照组相同， 由于基因突变具有低频性的特点，该组可能没有发生基因突变。 答案：(1)诱发基因突变，提高突变频率，获得高产的纤维素分解菌 对照 (2)用手触 摸盛有培养基的锥形瓶刚刚不烫手 (3)纤维素 (4)A5 没有发生基因突变 2．天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。 (1) 在 糖 化 阶 段 添 加 酶 制 剂 需 要 控 制 反 应 温 度 ， 这 是 因 为 酶 ________________________________________________________________________。 (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。通气能 提高________的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。 (3)在醋酸发酵阶段，独流老醋采用独特的分层固体发酵法，发酵 30 天。工艺如下： ①发酵过程中，定期取样测定醋酸杆菌密度变化，趋势如右图。据 图分析，与颠倒前相比，B 层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是 ________________________，由此推测，影响醋酸杆菌密度变化的主要 环境因素是________________________________。 ② 乳 酸 含 量 高 是 独 流 老 醋 风 味 独 特 的 重 要 成 因 。 发 酵 过 程 中 ， 发 酵 缸 中 __________________________________层的醋醅有利于乳酸菌繁殖，积累乳酸。 ③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的 改变，加剧了不同种类乳酸菌的____________，淘汰了部分乳酸菌种类。 解析：(1)酶的活性受温度的影响，在最适温度下酶的催化能力最强。(2)发酵过程中先 通气的目的是让酵母菌大量繁殖，使发酵液中的酵母菌总数达到一定程度，有利于发酵的进 行。(3)①醋酸杆菌是好氧菌，据图分析，第 15 天将 A、B 层颠倒，颠倒后使原来处于下层 缺氧状态的醋酸杆菌分布在上层有氧的环境，醋酸杆菌大量繁殖，其数量上升，后来因为培 养液中营养物质被逐渐消耗以及呼吸产物对 pH 的影响，导致其数量不再增长而趋于稳定。 由此推测影响醋酸杆菌密度变化的主要因素是氧气、营养物质、pH。②因为乳酸菌是厌氧菌， 故下层(未颠倒前 B 层处于下层，颠倒后 A 层处于下层)有利于乳酸菌繁殖。③由题目信息可 知，由于营养物质消耗、发酵环境发生改变等，生物个体之间的斗争、不同种类之间的竞争 会加剧。 答案：(1)在最适温度条件下催化能力最强 (2)酵母菌 (3)①先快速增长后趋于稳定 氧气、营养物质、pH ②颠倒前的 B 层和颠倒后的 A(或不翻动，或下) ③种间竞争(或竞争) 3.回答以下关于微生物的培养和发酵的问题： (1)某中学生物兴趣小组在进行 A 细菌的培养过程中，发现了另一种 B 细菌，在 B 细菌 周围 A 细菌的生长繁殖受到抑制，甲同学提出的观点是 B 细菌产生了不利于(抑制)A 细菌生 存的物质。请你在以下实验的基础上，继续完成验证甲同学所提观点的实验过程： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(用 文字和箭头表示)。 (2)培养微生物时，所用培养基常采用__________法进行灭菌。接种微生物常用的方法 中可用于微生物计数的是 __________________________________。 (3) 如 图 所 示 为 某 同 学 绘 制 的 酿 制 葡 萄 酒 的 简 易 装 置 。 装 置 甲 的 错 误 是 ________________________________________________________________________；装置乙 的错误是 ________________________________________________________________________。 (4)乳酸发酵和醋酸发酵所用的菌种分别为________________，两者发酵条件的最大差 异是________________。 (5)腐乳制作利用了毛霉等微生物产生的__________酶。 解析：(1)在培养过 B 细菌的培养基上接种 A 细菌，再根据 A 细菌的生长情况来判断 B 细菌是否产生了抑制 A 细菌生存的物质。(2)培养基的常用灭菌方法为高压蒸汽灭菌法。接 种微生物的常用方法为平板划线法和稀释涂布平板法，其中稀释涂布平板法可用于微生物计 数。(3)制作葡萄酒的装置的进气管应用软管夹夹住，排气管在发酵瓶内的管口一定要在发 酵液的液面之上。(4)乳酸发酵所用的菌种为乳酸菌，该菌属于厌氧生物，其发酵方式为无 氧发酵；醋酸发酵所用的菌种为醋酸菌，该菌为好氧生物，其发酵方式为有氧发酵。(5)毛 霉产生的蛋白酶和脂肪酶能将蛋白质和脂肪水解成易消化吸收的小分子物质。 答案：(1)去除③中的 B 细菌保留培养基→再接种 A 细菌→培养一段时间→观察 A 细菌 的生长情况(意思对即可) (2)高压蒸汽灭菌 稀释涂布平板法 (3)未夹住发酵瓶的进气 管 发酵瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口 (4)乳酸菌和醋酸菌 乳酸发酵的 环境为无氧，而醋酸发酵的环境为有氧 (5)蛋白酶和脂肪 考点二 生物技术在食品加工及其他方面的应用 4.近年来，《舌尖上的中国》引发全民关注美食的热潮，其中不乏利用微生物发酵制作 的美食，如素有“东方奶酪”之称的“石宝寨牌”忠州豆腐乳、中国泡菜领导品牌“吉香 居”等。请回答下列有关问题： (1)“石宝寨牌”忠州豆腐乳前期发酵是在严格的无菌条件下，接入优良毛霉菌种，这 样可以________________________________________，温度应控制在____________，并保持 一定的____________。然后向长满毛霉的豆腐块加盐，其作用是________________________， 同时，盐还能____________，避免豆腐块腐败变质。后期加入食盐、香料粉、乌杨白酒密闭 发 酵 6 个 月 ， 乌 杨 白 酒 含 量 一 般 控 制 在 12% 左 右 的 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)制作吉香居泡菜时，起主要作用的微生物是____________。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 目 的 是 ____________________。在发酵初期，很多杂菌会大量繁殖，其中导致泡菜水的表面长白膜 的微生物是____________。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________________________________。 解析：(1)传统腐乳制作中所需的毛霉来自空气中的毛霉孢子，而现代的腐乳生产是将 优良的毛霉菌种接种在豆腐上，这样可以避免其他菌种的污染，保证产品的质量。制作腐乳 时温度应控制在 15～18 ℃，并保持一定的湿度。腐乳制作过程中，加盐可以析出豆腐中的 水分，使豆腐块变硬，同时，盐能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。酒含量要控制 在 12%左右，因为酒精含量过高，会使腐乳成熟的时间延长，酒精含量过低，不能抑制微生 物的生长，造成杂菌污染。(2)制作泡菜时，起主要作用的微生物是乳酸菌。在冷却后的盐 水中加入少量陈泡菜液的目的是增加乳酸菌含量。在发酵初期，酵母菌(或产膜酵母)可使泡 菜水的表面形成白膜，开始制作后，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌数量增加， 杂菌数量减少。 答案：(1)避免其他菌种的污染，保证产品的质量 15～18 ℃ 湿度 析出豆腐中的水 分，使豆腐块变硬 抑制微生物的生长 酒精含量过高会延长腐乳成熟的时间，含量过低， 则不能抑制杂菌生长 (2)乳酸菌 增加乳酸菌含量 酵母菌(或产膜酵母) 乳酸菌数量增加，杂菌数量减少 5．蓝莓果实中富含花青素等营养成分，具有保护视力、防止脑神经老化、强心、抗癌、 软化血管、增强机体免疫等功能。下面是获取蓝莓花青素、蓝莓酒和蓝莓醋的流程。结合所 学知识，回答下列问题： (1)获取蓝莓果汁时加入果胶酶能将果胶分解成可溶性的____________，使浑浊的果汁 变得澄清。蓝莓花青素(在中性或碱性溶液中不稳定，在 60 ℃以下热稳定性较好)的提取可 用溶剂萃取法，考虑到色素提取液作为食品添加剂的安全性问题，在下述方案中，你认为较 好的方案是________(填序号)。 A．清水＋甲醇 B．盐酸＋乙醇 C．柠檬酸＋丙酮 D．柠檬酸＋乙醇 含花青素的粗品经真空干燥(可使水的沸点降至 40 ℃)制成成品，采用该方法的主要原 因是________________________________________________________________________。 (2)酿制蓝莓酒时，一般要先通气的目的是________________________________。通常 不 需 要 对 蓝 莓 进 行 严 格 的 消 毒 处 理 ， 是 因 为 在 缺 氧 、 呈 酸 性 的 发 酵 液 中 ________________________________________。醋酸菌将乙醇变为醋酸的环境条件是糖源 ________(填“充足”或“缺少”)。酿制成功的蓝莓果酒如果暴露在空气中会逐渐出现醋酸 味，气温高的夏天更易如此，其原因是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若蓝莓果汁中已含有醋酸菌，在蓝莓果酒发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发 酵为醋酸？_________________________________________________________________， 说明原因：____________________________________________________________ ____________。为鉴定蓝莓果醋是否酿制成功，除可以通过观察菌膜、尝、嗅之外，还 可以通过检测____________________作进一步的鉴定。 解析：(1)果胶酶可将蓝莓果汁中的果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变 得澄清。根据题干信息，蓝莓花青素在中性或碱性溶液中不稳定，故应用酸性溶液提取，考 虑到食品添加剂的安全性问题，适宜选用柠檬酸＋乙醇作为提取剂；花青素在 60 ℃以下热 稳定性较好，真空干燥可使水的沸点降低，从而避免温度过高导致花青素分解。(2)酿制蓝 莓酒时先通气有利于酵母菌大量繁殖。通常不需对蓝莓进行严格的消毒处理，是因为绝大多 数微生物无法适应缺氧、呈酸性这一环境，生长受抑制。在糖源不足的情况下，醋酸菌在有 氧条件下可以将果酒发酵成果醋。醋酸菌是好氧细菌，最适生长温度为 30～35 ℃，所以酿 制成功的蓝莓果酒如果暴露在空气中会导致醋酸菌大量生长而逐渐出现醋酸味。(3)如果果 汁中已含有醋酸菌，在果酒发酵旺盛时，醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸，因为果酒发 酵是在缺氧环境中进行的，而醋酸菌是好氧菌，果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长。 果醋是否酿制成功可以通过观察菌膜、尝、嗅，还可以检测发酵前后的 pH。 答案：(1)半乳糖醛酸 D 避免干燥时温度过高导致花青素分解 (2)让酵母菌在有氧条件下大量繁殖 绝大多数微生物无法适应这一环境而受抑制 缺 少 醋酸菌是好氧细菌，最适生长温度为 30～35 ℃(夏天温度较高)，导致醋酸菌大量生长 产生醋酸 (3)不能 果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长 发酵前后的 pH 6．回答下列与物质提取有关的问题： (1)柠檬油是植物芳香油中的一种，提取柠檬油的操作步骤如图 1。A 是________，目的 是破坏细胞结构，分解果胶，防止压榨时果皮滑脱，提高________。B 是相当于柠檬果皮质 量 0.25 %的小苏打和 5%的硫酸钠，其目的是使柠檬油易与水分离，并调节 pH 至________。 C 过程用的是普通布袋，目的是除去________。 (2) 玫 瑰 精 油 适 合 用 ________ 法 提 取 ， 其 理 由 是 玫 瑰 精 油 具 有 ________________________的性质。蒸馏时收集的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，原因是 _________________________ ________________________________________________________________________。 (3)胡萝卜素可以预防白内障，有助于保护眼睛等。从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方 法是________法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、__________、过滤、浓缩。 某同学在鉴定胡萝卜素时，所做的纸层析装置如图 2 所示，请指出其中的错误： 图 2 ①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 (4)如图 3 为“DNA 的粗提取与鉴定”的实验装置，在图 A 所示的实验步骤中加蒸馏水 的目的是__________________________________________________________________， 通过图 B 所示的步骤取得滤液，再在滤液中加入 2 mol/L 的 NaCl 溶液的目的是 ________________________________________________________________________， 图 C 所示实验步骤中加蒸馏水的目的是_______________________________。 图 3 解析：(1)根据图 1 所示，柠檬油提取方法为压榨法，因此 A 处表示石灰水，用石灰水 浸泡能破坏细胞结构，分解果胶，防止压榨时果皮滑脱，提高出油率。压榨时需调节 pH 到 7～8。C 过程用的是普通布袋，该过程能除去固体物和残渣。(2)玫瑰精油易挥发、难溶于 水、化学性质稳定，所以适宜用水蒸气蒸馏法提取，玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所以 收集的蒸馏液不是纯的玫瑰精油。(3)胡萝卜素易溶于有机溶剂，可用萃取法提取，其主要 步骤是粉碎、干燥、萃取、过滤、浓缩等。在胡萝卜素的鉴定过程中用的是纸层析法，由于 层析液中石油醚易挥发，应加盖密封。此外，一定不能让层析液没及滤液细线，否则色素直 接溶于层析液中无法得到分离的色素带。还有，滤纸卷成圆筒状，用 U 形扣固定，两边不能 接触。(4)图 A 通过添加蒸馏水，使血细胞处于低渗的环境中，细胞因大量吸水而最终破裂。 图 B 通过纱布过滤使血细胞释放出的 DNA 收集到滤液中，再在滤液中加入 2 mol/L 的 NaCl 溶液使 DNA 的溶解度增加。图 C 在 DNA 浓盐溶液中加入蒸馏水，可使溶液的浓度降至较低， 由于 DNA 在较低浓度的 NaCl 溶液中溶解度很低(在 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中溶解度最低)， 故可使 DNA 析出，经过滤等手段可以收集到 DNA 粗品。 答案：(1)石灰水 出油率 7～8 固体物和残渣 (2)水蒸气蒸馏 易挥发、难溶于水、化学性质稳定 玫瑰精油是随水蒸气一起蒸馏出 来的 (3)萃取 干燥、萃取 ①玻璃瓶未加盖密封 ②层析液过多，没过了基线 ③滤纸两 边接触 (4)使血细胞破裂 使滤液中的 DNA 溶于浓 NaCl 溶液 使 DNA 析出 7．紫草素是一种结晶性粉末，不溶于水，溶于有机溶剂，易溶于碱水，遇酸有沉淀析 出。紫草素具有抗癌、抗炎、抗菌等作用，临床用于治疗急、慢性肝炎和肝硬化。请回答下 列相关问题： (1)紫草素不溶于水，易溶于有机溶剂，可采用萃取法提取。萃取的效率主要取决于 ________________，同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量等条件的影响。萃取加 热时需安装冷凝回流装置，其目的是__________________。萃取过程应避免明火加热，采用 __________加热，原因是___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在进行植物组织培养时，需采用________法对培养基进行灭菌。由于操作失误，培 养基上感染了微生物，某同学为了确定其中是否含有纤维素分解菌，其做法是：把微生物培 养在以________为唯一碳源的培养基中，并加入________染料，培养后，培养基中出现 ________，表明其中含有纤维素分解菌。 答案：(1)萃取剂的性质和使用量 防止有机溶剂挥发 水浴 有机溶剂都是易燃物， 直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸 (2)高压蒸汽灭菌 纤维素 刚果红 红色透明圈 8．真核生物细胞内，大量 DNA 和蛋白质以及一些 RNA 等混杂在一起，难以分离。生物 兴趣小组的同学为了获得纯度相对较高的 DNA 展开了实验探究。 (1)分离各种物质的基本思路是根据 DNA 和其他物质理化性质的不同而采取一定的方 法，如图是从各种物质之间________的差异角度开展研究： a．取鸡血细胞悬液 10 mL，加蒸馏水 20 mL，同时用玻璃棒____________(填“轻轻搅 拌”或“快速搅拌”)。过滤，取滤液，转移到塑料材质的大烧杯中。 b ． 沿 大 烧 杯 内 壁 持 续 、 缓 慢 地 加 入 饱 和 硫 酸 铵 溶 液 ， 用 玻 璃 棒 沿 一 个 方 向 ______________(填“轻轻搅拌”或“快速搅拌”)，同时不断收集析出的物质。 如图是根据鸡血中几种物质的析出情况绘制的曲线，请据图分析： c．如果只收集纤维蛋白，可采取的措施是_________________________________。 d．先用饱和度 40%的硫酸铵溶液析出绝大部分纤维蛋白和大部分球蛋白，再在饱和度 约为________的硫酸铵溶液中析出 DNA(既保证 DNA 提取量较大又避免其他杂质过多)，与此 同时析出的物质还有________。 (2)如果要进一步去掉其他杂质，尽可能提高获得的 DNA 纯度，可采取的两种办法有： 将 DNA 与球蛋白的混合物加入到______________中，收集再次析出物；用________处理溶有 DNA 与蛋白质的溶液。 解析：(1)分析曲线图可知，不同物质在不同浓度的硫酸铵溶液中析出的相对量有所差 别，即分离各种物质的基本思路是根据 DNA 和其他物质之间溶解度的差异开展研究。加入蒸 馏水使鸡血细胞胀破，为使细胞快速并充分破裂，应用玻璃棒快速搅拌；当物质开始析出后， 为防止目的产物被破坏，故要轻轻搅拌。由题图中看出，纤维蛋白在硫酸铵饱和度达到 20% 之前已经开始析出，随着硫酸铵饱和度增加，纤维蛋白的溶解度逐渐减小。在硫酸铵饱和度 为 30%时析出最快，且当硫酸铵饱和度超过 30%后球蛋白也逐渐析出，因此如果只收集纤维 蛋白，可以在硫酸铵饱和度达到 30%之前收集析出物。在饱和度为 40%的硫酸铵溶液中，纤 维蛋白全部析出，部分球蛋白也析出，再用饱和度约为 50%的硫酸铵可析出大量 DNA 和部分 球蛋白。(2)为进一步提高获得的 DNA 纯度，可将 DNA 与球蛋白的混合物加入到冷却的酒精 中，由于 DNA 不溶于酒精，而其他杂蛋白可溶于酒精，因此收集再次析出物即可获得更高纯 度的 DNA；另外，还可用嫩肉粉(木瓜蛋白酶)处理溶有 DNA 与蛋白质的溶液，由于酶具有专 一性，此时蛋白质杂质可以被酶水解，进而分离出纯度较高的 DNA。 答案：(1)溶解度 快速搅拌 轻轻搅拌 在硫酸铵浓度达到 30%之前收集析出物 50% 球蛋白 (2)冷却酒精 嫩肉粉(木瓜蛋白酶) 在对本专题内容的复习中，应注意以下几点： (1)从类型、特点和应用等方面明确不同微生物培养基。 (2)将特定微生物的分离纯化等实践操作构建过程模型，可以加深对知识的记忆与理解。 (3)利用列表法比较发酵食品加工过程中的菌种特点，制作过程的异同。 (4)利用图解分析法理解特定成分提取的原理和操作程序。 考点一|微生物的培养与利用 [明考向—不走弯路] 借助生活实例考查微生物培养基的成分、无菌技术的应用以及微生物的接种、计数方法 等；与微生物的培养和应用相联系考查果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作是高考命题的重点。 考生常不能结合生产生活实际及必修模块的知识分析问题而出错，如课前诊断卷 T2。 [联知识—简洁串记] 1．图解识记微生物的培养、分离与计数(填图) 2．熟记微生物分离与计数的两个实例(填空) (1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数： ①筛选菌株：利用选择培养基筛选菌株。 ②测定微生物数量的常用方法：活菌计数法和显微镜直接计数。 ③过程：土壤取样→样品稀释→微生物的培养与观察。 ④鉴定方法： 含酚红指示剂的尿素为唯一氮源的培养基→细菌→指示剂变红，则该菌能分解尿素。 (2)分解纤维素的微生物的分离： ①实验原理： 即：可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。 ②流程：土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。 3．比较记忆果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作(填表) 项目 内容 果酒和果醋的制作 腐乳制作 制作泡菜并检测亚硝 酸盐含量 作用菌种 果酒： 酵母菌 果醋： 醋酸菌 毛霉 乳酸菌 原理 (1)酵母菌在无氧条 件下将葡萄糖氧化成 乙醇 (2)醋酸菌在有氧条 件下将乙醇氧化为醋 毛霉将蛋白质、脂肪 分解成 小分子有机 物 乳酸菌将糖转化为乳 酸 酸 原料选择 新鲜葡萄(或苹果) 豆腐 大白菜、花椰菜等新 鲜干净的蔬菜 实验 流程 [防易错—无障通关] 1．判断有关微生物培养叙述的正误 (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)在配制培养基时，除满足营养需求外，还应考虑 pH、O2 及特殊营养物质的需求(√) (3)只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素(√) (4)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变蓝，则说明筛选到分 解尿素的细菌(×) 2．判断有关果酒、果醋、腐乳和泡菜制作叙述的正误 (1)条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸(√) (2)在果酒发酵后期，拧松瓶盖的间隔时间可延长(√) (3)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，向发酵装置通入空气(×) (4)果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵(×) (5)将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，底层和近瓶口处需加大用盐量(×) (6)果酒、果醋和腐乳的制作中，腐乳制作所需要的适宜温度最高(×) (7)在果酒自然发酵中，需人工添加酵母菌种(×) (8)红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的(√) (9)变酸的酒的表面的菌膜是酵母菌大量繁殖形成的(×) (10)在葡萄酒制作中，采摘的葡萄应反复冲洗，且要先除枝梗再冲洗(×) (11)制作腐乳的菌种只有毛霉(×) (12)在腐乳制作过程中加入香辛料既能调节风味，还具有防腐杀菌作用(√) (13)在腐乳制作过程中，盐的用量要适宜，酒的含量一般控制在 12%左右(√) (14)泡菜制作的菌种主要是醋酸菌(×) (15)泡菜制作的前期通氧，后期应严格厌氧(×) (16)配制盐水时，盐与水的质量比为 4∶1(×) 考点二|生物技术在食品加工及其他方面的应用 [明考向—不走弯路] 植物芳香油和胡萝卜素的性质、提取原理及技术操作等内容是高考命题的重点。考生常 因不明植物有效成分提取方法的原理而失分，如课前诊断卷 T6。 [联知识—简洁串记] 1．图解植物有效成分的提取(填空) (1)植物有效成分的提取方法： 提取方法 方法步骤 适用范围 水蒸气蒸 馏 水蒸气蒸馏→分离油层→除水过滤 适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强 的芳香油 压榨 石灰水浸泡→漂洗→压榨、过滤、静置 →再次过滤 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取 有机溶剂 萃取 粉碎、干燥→萃取、过滤→浓缩 适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能 细小，能充分浸泡在有机溶剂中 (2)提取植物有效成分的实例： ①玫瑰精油的提取： ②橘皮精油的提取： ③胡萝卜素的提取： 2．图解血红蛋白与 DNA 的提取与分离(填图) (1)血红蛋白的提取和分离： ①样品处理与粗分离： ②纯化与纯度鉴定： (2)DNA 的粗提取与鉴定： [防易错—无障通关] 1．判断有关植物有效成分提取叙述的正误 (1)蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解下来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油 (×) (2)原料易焦糊和有效成分易水解的植物芳香油的提取，不宜采用水中蒸馏法，宜采用 压榨法或萃取法(√) (3)提炼玫瑰精油的玫瑰花应在花开的初期采取，因为此阶段的花含玫瑰精油最高(×) (4)油水混合物中加入无水硫酸钠，有利于分离油层(×) (5)乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取(×) (6)萃取的效率主要取决于萃取时的温度和时间(×) (7)新鲜的胡萝卜含水量高，干燥时可采用高温以节省时间(×) 2．判断有关 DNA 粗提取与鉴定叙述的正误 (1)进行 DNA 粗提取和鉴定实验时，加入洗涤剂后用力进行快速、充分研磨(×) (2)在 DNA 的粗提取与鉴定实验中，将丝状物溶解在 2 mol/L NaCl 溶液中，加入二苯胺 试剂即呈蓝色(×) (3)在 DNA 的粗提取与鉴定实验中，用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相 同(×) (4)洗涤剂能瓦解细胞膜并增加 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度(×) (5)提取 DNA 时，如果没有鸡血材料，可用猪血代替(×) 一、练全国卷高考真题——知考查重点 1．(2016·全国乙卷)空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究 小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。 实验步骤如下： ①配制培养基(成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O)； ②制作无菌平板； ③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作； ④将各组平板置于 37 ℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。 回答下列问题： (1)该培养基中微生物所需的氮来源于______________________。若要完成步骤②，该 培养基中的成分 X 通常是____________。 (2)步骤③中，实验组的操作是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为 36 个/平板，而空白对照组的一 个平板上出现了 6 个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了__________现象。若将 30(即 36－6)个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法______________(填“正确”或“不正 确”)。 解析：(1)牛肉膏和蛋白胨中均含有氮元素，因此微生物所需的氮来源于牛肉膏和蛋白 胨。若要完成步骤②，需要进行倒平板操作，用到的是固体培养基，所以培养基中要有琼脂。 (2)该实验的空白对照组为不进行处理的无菌平板，实验组的操作为将各无菌平板分别放置 在教室不同高度的位置上，开盖暴露相同时间。(3)若空白对照组的平板上出现了菌落，说 明实验过程中出现了污染现象。空白对照组的一个平板上出现了 6 个菌落，导致实验变量不 唯一，不能确定实验组平板上的菌落是否仅由教室内不同高度空气中的微生物形成，因此不 能求出实验组的菌落平均值。 答案：(1)牛肉膏、蛋白胨 琼脂 (2)将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置 上，开盖暴露一段时间 (3)污染 不正确 2．(2016·全国甲卷)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 ℃，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 3．(2016·全国丙卷)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化 所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明，乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回 答下列问题： (1)分离纯化乳酸菌时，首先需要用__________对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀 释的理由是______________________________________________。 (2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有______________________和 ____________________。分离纯化时应挑选出________________的菌落作为候选菌。 (3)乳酸菌在－20 ℃长期保存时，菌液中常需要加入一定量的________________(填 “蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。 解析：(1)分离纯化乳酸菌时，首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释，这样既可 避免杂菌污染，又可将乳酸菌分散成单个细胞，以便在培养基表面形成单个菌落。 (2)乳酸的积累影响乳酸菌的增殖，加入碳酸钙可以中和乳酸菌代谢(无氧呼吸)过程中 产生的乳酸，另外，乳酸和碳酸钙反应，进而导致碳酸钙分解形成透明圈，有利于乳酸菌的 鉴别和分离。(3)对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。在 3 mL 的甘油瓶中， 装入 1 mL 甘油后灭菌。将 1 mL 培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在－20 ℃ 的冷冻箱中保存。 答案：(1)无菌水 泡菜滤液中菌的浓度高，直接培养很难分离得到单菌落 (2)鉴别乳 酸菌 中和产生的乳酸(或酸) 具有透明圈 (3)甘油 4．(2015·全国卷Ⅰ)已知微生物 A 可以产生油脂，微生物 B 可以产生脂肪酶。脂肪酶 和油脂可用于生物柴油的生产。回答有关问题： (1)显微观察时，微生物 A 菌体中的油脂通常可用______染色。微生物 A 产生的油脂不 易挥发，可选用________(填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。 (2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物 B 的单菌落，可从含有油料作物种子腐 烂物的土壤中取样，并应选用以________为碳源的固体培养基进行培养。 (3)若要测定培养液中微生物 B 的菌体数，可在显微镜下用______________直接计数； 若要测定其活菌数量，可选用______________法进行计数。 (4)为了确定微生物 B 产生的脂肪酶的最适温度，某同学测得相同时间内，在 35 ℃、 40 ℃、45 ℃温度下降解 10 g 油脂所需酶量依次为 4 mg、1 mg、6 mg，则上述三个温度中， ________℃条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度，应围绕________℃设计 后续实验。 解析：(1)油脂可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，或被苏丹Ⅳ染液染成红色，因此油脂通常 用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染色。不易挥发的物质大多采用萃取法进行提取，水蒸气蒸馏法一般用来 提取易挥发的物质。(2)能产生脂肪酶的微生物 B 能利用脂肪(油脂)作为碳源，所以在制备 选择微生物 B 的培养基时，应将油脂作为唯一的碳源。(3)用显微镜直接对微生物进行计数， 需要用血细胞计数板。如果对活菌进行计数，则要用稀释涂布平板法涂布平板，培养后统计 菌落数目，然后计算出活菌数量。(4)降解等量的油脂，需要的酶量越多，说明此温度下的 酶的活力越小。所以三种温度中 45 ℃下酶的活力最小。从三种温度下的实验结果可知，40 ℃下酶的活力最大，所以要想测定该酶的最适温度，应围绕该温度设计不同温度梯度，进行 后续实验。 答案：(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ) 萃取法 (2)油脂 (3)血细胞计数板 稀释涂布平板 (4)45 40 5．(2015·全国卷Ⅱ)回答与胡萝卜素有关的问题： (1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是____________(填“α胡萝卜素”“β胡萝 卜素”或“γ胡萝卜素”)，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子____________，后者缺 乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为________，胡萝卜素是________(填“挥 发性”或“非挥发性”)物质。 (2)工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，________(填“需要”或“不 需要”)将新鲜的岩藻干燥。 (3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的________作为胡萝卜素的萃取剂，不 选用另外一种的理由是______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素有三类，其中最主要的是β胡萝卜素，β胡萝卜素 在人体内可以转变成维生素 A，维生素 A 缺乏会导致夜盲症。胡萝卜素是非挥发性物质。(2) 胡萝卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要对材料进行干燥处理，以提高萃取的效率。(3) 萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶， 如乙酸乙酯。乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用 它作萃取剂。 答案：(1)β胡萝卜素 维生素 A 夜盲症 非挥发性 (2)需要 (3)乙酸乙酯 萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机 溶剂(其他合理答案也可) 6．(2014·全国卷Ⅰ)植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题： (1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由 3 种组分组成的复合酶，其 中的葡萄糖苷酶可将____________分解成________。 (2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时，CR 可与纤维素形成________色复合物。 用含有 CR 的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的 ________。 (3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两 种培养基(成分见下表)： 酵母膏 无机盐 淀粉 纤维素粉 琼脂 CR 溶液 水 培养基甲 ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ 培养基乙 ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ 注：“＋”表示有，“－”表示无。 据表判断，培养基甲________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原 因是____________________；培养基乙________(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维 素分解菌，原因是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)纤维素酶包括三种组分，即 C1 酶、CX 酶和葡萄糖苷酶，C1 酶、CX 酶催化纤维 素分解成纤维二糖，葡萄糖苷酶将纤维二糖分解成葡萄糖。(2)CR 能与培养基中的纤维素形 成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，CR纤维素的复合物就无法形成，培养基中会 出现以纤维素分解菌的菌落为中心的透明圈。(3)培养基甲中未添加琼脂，为液体培养基， 液体培养基上不能形成单菌落，故不能用于分离和鉴别纤维素分解菌。培养基乙中未添加纤 维素，不能和 CR 形成红色复合物，即使出现单菌落也不能确定为纤维素分解菌。 答案：(1)纤维二糖 葡萄糖 (2)红 透明圈 (3)不能 液体培养基不能用于分离单 菌落 不能 培养基中没有纤维素，不会形成 CR纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不 能确定其为纤维素分解菌 二、练各地市调研试题——知命题热点 1．2016 年 7 月郑州市卫生计生委发布的第 3 期卫生监测信息显示有 15 家美容美发场 所的毛巾、理发(美容)用具大肠杆菌严重超标。如图甲为大肠杆菌含量检测操作简图，图乙 为伊红美蓝培养基配方。 回答下列相关问题： (1)图甲中滤膜的孔径应________(“大于”或“小于”)大肠杆菌。受此启发，对某些 不耐高温的试剂可以怎样除菌？________________。 (2)配制图乙中的基础培养基时，除了水分、无机盐以外，还应加入________(一种营养 成分)，以及____________。待各成分都溶化后和分装前，要进行的是____________和灭菌， 对培养基进行灭菌的常用器具是________________。倒平板时要待平板冷凝后，将平板倒置， 其主要原因是___________________________________________________________。 伊红美蓝培养基上生长的大肠杆菌菌落呈现深紫色，从功能上划分，该培养基属于 ________培养基。 (3)用平板划线法分离样液中的大肠杆菌，操作时，接种环通过灼烧灭菌，在第二次及 以 后 划 线 时 ， 总 是 从 上 一 次 的 末 端 开 始 划 线 的 目 的 是 __________________________________。要检测样液中的大肠杆菌含量，取 25 cm2 毛巾样 本，加 5 mL 蒸馏水，浸润半小时，然后在 3 个平板上用涂布法分别接入 0.1 mL 样液；在 37 ℃的培养箱中放置 48 小时，3 个平板上的黑色菌落数分别为 49、48 和 47。据此可得出 25 cm2 毛巾样液中的活菌数为________。 解析：(1)图甲中滤膜的孔径应小于大肠杆菌，滤膜过滤才能获得大肠杆菌，对不耐高 温的试剂除菌时无法用高压蒸汽灭菌法，可以用滤膜过滤达到除菌目的。(2)配制图乙中的 基础培养基时，除了水分、无机盐以外，还应加入氮源以及琼脂。配制的培养基在溶化后和 分装前需要先进行调 pH 和灭菌。高压蒸汽灭菌法常用高压蒸汽灭菌锅对培养基等进行灭菌。 倒平板后将平板倒置的主要原因是防止培养皿盖上的冷凝水落入培养基造成污染。从功能上 划分，伊红美蓝培养基属于鉴别培养基。(3)接种环灼烧灭菌后，在第二次及以后划线时， 总是从上一次的末端开始划线的目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。在伊红美 蓝培养基上，大肠杆菌的菌落呈深紫色，据题意可知，25 cm2 毛巾样本中的活菌数为(49＋ 48＋47)÷3÷0.1×5＝2.4×103。 答案：(1)小于 用滤膜过滤除茵 (2)氮源 琼脂 调整 pH 高压蒸汽灭菌锅 防止培养皿盖上的冷凝水落入培养基造 成污染 鉴别 (3)将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落 2．4×103 2．如图为制备橙皮精油和乳酸菌素的流程及其抑菌实验结果示意图。请回答下列问题： (1)植物芳香油的提取方法有________、________、________等。据已学知识分析，常 用________法提取橙皮精油。 (2)筛选乳酸菌 A 时，所用培养基需经________灭菌。将某种细菌接种到培养基上，培 养 一 段 时 间 后 培 养 基 表 面 形 成 菌 膜 ， 最 可 能 采 用 的 接 种 方 法 是 ________________________________________________________________________。 (3)由图可知，橙皮精油和乳酸菌素都具有抑菌效果，其中抑菌效果较好的是________。 (4)橙子的果肉可榨取橙汁，为提高出汁率，可向果浆内加入________酶；橙子的果肉 也可用于制作果酒，制作果酒的发酵菌为________。 解析：(1)植物芳香油的提取方法有压榨、蒸馏和萃取等，常用压榨法提取橙皮精油。 (2)实验室常采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌处理。用稀释涂布平板法将某种细菌接 种到培养基上，培养一段时间后培养基表面可形成菌膜。(3)由题图可知，橙皮精油产生的 抑菌圈较大，故其抑菌效果较好。(4)为提高果肉的出汁率，可向果浆内加入果胶酶。 答案：(1)压榨 蒸馏 萃取 压榨 (2)高压蒸汽 稀释涂布平板法 (3)橙皮精油 (4)果胶 酵母菌 3．(2016·成都校级模拟)根据现代生物技术的相关知识，回答下列问题： (1)我们在用苹果泥作原料探究果胶酶催化反应的最适条件和最适用量时，通过 ______________ 来 确 定 最 适 值 的 思 想 方 法 是 不 变 的 ， 此 类 实 验 的 观 测 指 标 可 以 是 ____________________。用葡萄制作的果酒酒味纯正，果酒发酵结束后，为方便后续使用， 可将菌液转移到甘油中，与之充分混匀后，放在________ ℃的冷冻箱中保存。 (2)对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定，在以尿素为唯一氮源的培养基中加入 ________，培养后如果 pH 升高，指示剂将变红，因为细菌合成的________将尿素分解成氨， 使培养基碱性增强。 (3)已知某样品中存在甲、乙、丙、丁、戊五种蛋白质分子，其分子大小、所带电荷的 性质和数量情况如图所示。 ①将样品装入透析袋中透析 12 h，若分子乙保留在袋内，则分子____________也保留 在袋内。 ②若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，则分子______移动速度最快。 ③若将样品以 2 000 r/min 的速度离心 10 min，分子戊存在于沉淀中，则分子________ 可能不存在于沉淀中。 (4) 提 取 胡 萝 卜 素 常 用 有 机 溶 剂 萃 取 的 方 法 ， 萃 取 的 效 率 主 要 取 决 于 ____________________________，同时还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的 温度和时间等条件的影响，将提取的胡萝卜素粗品用________法进行鉴定，鉴定过程中需用 ________________作为对照。 解析：(1)在用苹果泥作原料探究果胶酶催化反应的最适条件和最适用量时，通过设置 梯度来确定最适值的思想方法是不变的。此类实验的观测指标可以是果汁的澄清度、果汁的 体积。果酒发酵结束后，为方便后续使用，可将菌液转移到甘油中，与之充分混匀后，放在 －20 ℃的冷冻箱中保存，此方法叫甘油管藏。(2)对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定，在 以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红。培养后如果 pH 升高，指示剂将变红，因为细菌合 成的脲酶将尿素分解成氨，使培养基碱性增强。(3)据题图可知，分子量大小为丙＞丁＞乙 ＞戊＞甲。①将样品装入透析袋中透析 12 h，若分子乙保留在袋内，则分子丙和丁也保留 在袋内，因其分子量大于乙。②若用凝胶色谱柱分离样品中的蛋白质，分子量大的分子经过 的路程短，故分子量大的蛋白质分子先洗脱出来，则分子丙移动速度最快。③若将样品以 2 000 r/min 的速度离心 10 min，分子量大的分子进入沉淀中，故若分子戊存在于沉淀中，则 分子乙、丙、丁均存在于沉淀中，分子较小的甲可能不存在于沉淀中。(4)提取胡萝卜素常 用有机溶剂萃取的方法，萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和用量，同时还受到原料颗粒 的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。将提取的胡萝卜素粗品用纸 层析法进行鉴定，鉴定过程中需用胡萝卜素标准样品作为对照。 答案：(1)设置梯度 果汁的澄清度、果汁的体积 －20 (2)酚红 脲酶 (3)①丙和丁 ②丙 ③甲 (4)萃取剂的性质和用量 纸层析 胡 萝卜素标准样品(标准样品也可)