第七單元　生物技術(shù)與工程專題24　發(fā)酵工程應(yīng)用篇【應(yīng)用集訓(xùn)】應(yīng)用　制作酸奶的微生物學(xué)原理1.某些酸奶盒上標(biāo)明“脹包請勿食用”。下列關(guān)于酸奶脹包的原因,解釋最合理的是(　　)A.生產(chǎn)時(shí)酸奶中混入的酵母菌進(jìn)行無氧呼吸B.溫度過高導(dǎo)致酸奶中的乳酸菌進(jìn)行無氧呼吸C.酸奶盒破裂導(dǎo)致雜菌進(jìn)入,雜菌進(jìn)行有氧呼吸D.儲(chǔ)藏時(shí)間過長導(dǎo)致酸奶中的乳酸菌大量死亡答案　A　2.酸奶的發(fā)酵流程是鮮牛奶→化料→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→灌裝→包裝,下列相關(guān)敘述正確的是(　　)A.可在發(fā)酵過程中添加抗生素,以防止發(fā)酵過程中雜菌的污染B.發(fā)酵前后均需采用高壓蒸汽滅菌,接種前需要冷卻的目的是防止高溫使乳酸菌死亡C.利用離心法可以除去鮮奶中的白細(xì)胞、雜菌和其他肉眼可見的異物,取其上清液用于發(fā)酵制作酸奶D.與泡菜腌制的主要菌種相同,酸奶發(fā)酵中要接種乳酸菌,并在無氧環(huán)境中進(jìn)行發(fā)酵,但前期需要通入氧氣,以利于乳酸菌快速繁殖答案　C　[教師專用題組]【應(yīng)用集訓(xùn)】應(yīng)用　制作酸奶的微生物學(xué)原理1.(2019福建寧德一模,37)乳酸菌是對(duì)人體有益的微生物之一,常用于生產(chǎn)酸奶,其發(fā)酵產(chǎn)物為乳酸,能溶解周圍環(huán)境中的難溶性碳酸鈣?；卮鹣铝袉栴}:(1)為檢測某品牌酸奶中的乳酸菌含量是否達(dá)標(biāo),檢驗(yàn)人員進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。①配制培養(yǎng)基:培養(yǎng)基中除含水、無機(jī)鹽、碳源、氮源和瓊脂外,還需添加維生素和　　　　　　　。?②稀釋樣品:取1mL待測酸奶,用　　　　　　進(jìn)行梯度稀釋。?③接種培養(yǎng):用　　　　　　　　　法接種,培養(yǎng)時(shí)控制的氣體條件是　　　　。?④觀察計(jì)數(shù):菌落周圍出現(xiàn)　　　　的就是乳酸菌的菌落,選擇菌落數(shù)在　　　　的平板計(jì)數(shù)。每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次菌落數(shù)目,選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí)的記錄作為結(jié)果,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)生產(chǎn)上不能用含有抗生素的牛奶發(fā)酵成酸奶,原因是　　　　　　　　。?答案　(1)CaCO3　無菌水　稀釋涂布平板　無氧　透明圈(或溶鈣圈)　30~300　可以防止因培養(yǎng)時(shí)間不足而導(dǎo)致遺漏菌落的數(shù)目　(2)抗生素會(huì)抑制乳酸菌(或細(xì)菌)的繁殖解析　(1)①乳酸菌的發(fā)酵產(chǎn)物乳酸,能溶解周圍環(huán)境中的難溶性碳酸鈣,因此配制培養(yǎng)乳酸菌的培養(yǎng)基除加入水、無機(jī)鹽、碳源、氮源和瓊脂外,還需添加維生素和CaCO3。②計(jì)數(shù)乳酸菌前,需用無菌水將待測酸奶稀釋至合適濃度。③計(jì)數(shù)乳酸菌需用稀釋涂布平板法接種,乳酸菌是厭氧菌,培養(yǎng)時(shí)控制的氣體條件是無氧。④乳酸能溶解周圍環(huán)境中的難溶性碳酸鈣,不透明的培養(yǎng)基上出現(xiàn)透明( 溶鈣)圈的就是乳酸菌的菌落。細(xì)菌計(jì)數(shù)時(shí),常選擇菌落數(shù)在30~300的平板計(jì)數(shù)。每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次菌落數(shù)目,選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí)的記錄作為結(jié)果,目的是可以防止因培養(yǎng)時(shí)間不足而導(dǎo)致遺漏菌落的數(shù)目。(2)生產(chǎn)上不能用含有抗生素的牛奶發(fā)酵成酸奶,因?yàn)榭股貢?huì)抑制乳酸菌的繁殖。2.(2020屆廣東惠州一調(diào),37)(15分)不同品牌的酸奶具有不同的口味。某研究小組利用含碳酸鈣的固體培養(yǎng)基探究甲、乙兩品牌酸奶中乳酸菌的類型是否相同(乳酸能夠溶解碳酸鈣,使培養(yǎng)基變得透明)。請回答下列問題:(1)將甲、乙兩品牌酸奶中的乳酸菌純化,分別接種在含碳酸鈣的固體培養(yǎng)基中培養(yǎng),根據(jù)菌落周圍透明圈的大小,可確定酸奶中乳酸菌的類型。不同乳酸菌菌落透明圈大小不同的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)家庭制作酸奶時(shí),在純牛奶中加入少量酸奶相當(dāng)于微生物培養(yǎng)技術(shù)中的　　　　操作,純牛奶變成酸奶,改變了口味,含有的能量減少,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(3)為長期保存純化的優(yōu)質(zhì)菌,可將菌液與　　　　　　充分混勻,置于-20℃的冷凍箱中保存。?(4)該研究小組進(jìn)一步探究甲品牌酸奶中乳酸菌數(shù)量,實(shí)驗(yàn)操作如下圖。接種微生物的方法有很多,圖中過程①②③所示的方法為　　　　　　　　。用該方法統(tǒng)計(jì)樣本菌落數(shù)后,所得數(shù)據(jù)需要乘以10n后,才可表示乳酸菌的數(shù)量(單位個(gè)M),這里的n=　　　。用該方法統(tǒng)計(jì)樣本菌落數(shù)時(shí),同時(shí)需要做A、B、C三個(gè)平板,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。如果平板菌落數(shù)超過300,一般還需進(jìn)一步　　　。?答案　(1)(在相同時(shí)間內(nèi))不同類型的乳酸菌產(chǎn)生乳酸的量不同,不同量的乳酸能夠溶解碳酸鈣的量不同,形成的透明圈大小不同(2)接種　乳酸菌在發(fā)酵時(shí)使牛奶中的營養(yǎng)成分發(fā)生改變,乳酸菌細(xì)胞呼吸消耗部分有機(jī)物,從而使能量減少(3)滅菌的甘油(4)稀釋涂布平板法　6　設(shè)置重復(fù)組,取平均值,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠　稀釋解析　(1)由于乳酸菌分泌的乳酸能夠溶解碳酸鈣,使培養(yǎng)基變得透明,不同類型的乳酸菌分泌乳酸的量不同,分泌量多的產(chǎn)生的透明圈較大,而分泌量少的產(chǎn)生的透明圈則較小,因此可以根據(jù)菌落周圍透明圈的大小,確定酸奶中乳酸菌的類型。(2)由于酸奶中含有乳酸菌,因此在純牛奶中加入少量酸奶相當(dāng)于微生物培養(yǎng)技術(shù)中的接種操作。純牛奶變成酸奶是乳酸菌發(fā)酵的結(jié)果,乳酸菌在發(fā)酵過程中利用牛奶中的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行代謝,通過細(xì)胞呼吸消耗了牛奶中的部分有機(jī)物,因此酸奶比純牛奶中的能量減少了,在乳酸菌代謝過程中又有新物質(zhì)的生成,從而使牛奶的口味發(fā)生了改變。(3)微生物菌種的保藏有臨時(shí)保藏和長期保藏之分,臨時(shí)保藏是把菌種接種到試管的固體培養(yǎng)基上,在合適的溫度下培養(yǎng),當(dāng)菌落長成后,將試管放入4℃的冰箱中保藏。對(duì)于需要長期保存的菌種,可以采用甘油管藏的方法。在3mL的甘油瓶中,裝入1mL甘油后滅菌。將1mL菌液轉(zhuǎn)移到甘油瓶中,與甘油充分混勻后,放在-20℃的冷凍箱中保存。(4)由圖可知,該計(jì)數(shù)方法為稀釋涂布平板法。由①②的操作可知這時(shí)已對(duì)酸奶樣品稀釋了100倍,②重復(fù)3次又稀釋了1000倍,從中取出0.1mL樣進(jìn)行涂布,所用到的量是原來的10-6。因此這里的n=6。用稀釋涂布平板法計(jì)數(shù)時(shí),要至少涂布3個(gè)平板,目的是設(shè)置重復(fù)組,取平均值,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確,一般選擇菌落數(shù)中30~300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù),如果平板菌落數(shù)超過300,說明稀釋倍數(shù)不夠,一般還需進(jìn)一步稀釋。 3.(2018甘肅蘭州一診,37節(jié)選)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)超市里袋裝牛奶的滅菌方式有兩種:一種是巴氏滅菌,保質(zhì)期時(shí)間短;一種是超高溫滅菌,保質(zhì)時(shí)間長。該同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證超高溫滅菌的牛奶所含的細(xì)菌比巴氏滅菌的牛奶少(不考慮奶牛品種、產(chǎn)地等因素),以下是相關(guān)檢測實(shí)驗(yàn),回答下列問題:(1)一般來說,培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分應(yīng)含有　　　　　　　　　。?(2)在對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌后,待培養(yǎng)基冷卻至50℃左右,需要在　　　　附近倒平板。?(3)待測牛奶在涂布前需進(jìn)行系列稀釋,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)目比實(shí)際活菌的數(shù)目要　　　　(填“多”或“少”)。?(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,超高溫滅菌的牛奶形成的菌落數(shù)要比巴氏滅菌的少,從細(xì)菌中酶的角度理解,這體現(xiàn)了酶的　　　　的特性。?答案　(1)碳源、氮源、水和無機(jī)鹽　(2)酒精燈火焰　(3)在稀釋度足夠高的菌液里,聚集在一起的微生物易分散成單個(gè)細(xì)胞　(4)少　(5)作用條件比較溫和解析　(1)各種培養(yǎng)基的具體配方不同,一般來說,培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分應(yīng)含有碳源、氮源、水和無機(jī)鹽。(2)在對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌后,待培養(yǎng)基冷卻至50℃左右,需要在酒精燈火焰附近倒平板,避免空氣中的微生物污染培養(yǎng)基。(3)待測牛奶在涂布前需進(jìn)行系列稀釋,原因是在稀釋度足夠高的菌液里,聚集在一起的微生物易分散成單個(gè)細(xì)胞。(4)由于當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí),平板上觀察到的只是一個(gè)菌落,因此實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)目比實(shí)際活菌的數(shù)目要少。(5)超高溫滅菌的牛奶形成的菌落數(shù)要比巴氏滅菌的牛奶形成的菌落數(shù)少,這是因?yàn)槊傅淖饔脳l件較溫和,巴氏滅菌的溫度(75℃左右)要明顯低于超高溫滅菌的溫度(135℃以上),微生物更容易存活。因此,體現(xiàn)了酶的作用條件比較溫和的特性。4.(2017北京豐臺(tái)期末,38)酸奶是牛奶經(jīng)過乳酸菌(主要是保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌)發(fā)酵制成的。乳酸菌可將牛奶中的乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸,從而減輕某些人群的乳糖不耐受癥狀。請回答問題:(1)為鑒別市售酸奶中的菌種,應(yīng)該采用平板劃線法或　　　　　　　法,在　　　　培養(yǎng)基上進(jìn)行接種,觀察所獲單菌落的特征。還要對(duì)菌落中的菌種進(jìn)行涂片,并用　　　　　　進(jìn)行進(jìn)一步的觀察和鑒定。?(2)實(shí)驗(yàn)前需要進(jìn)行滅菌的是　　　　。?a.培養(yǎng)基　b.培養(yǎng)皿　c.恒溫培養(yǎng)箱　d.實(shí)驗(yàn)者的雙手　e.酸奶(3)某同學(xué)在配制平板時(shí)加入CaCO3,從而成功篩選出高效產(chǎn)生乳酸的菌株,其篩選依據(jù)的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(4)抗生素在現(xiàn)代畜牧業(yè)中的廣泛應(yīng)用,不可避免地造成牛奶中抗生素殘留。若長期飲用含有抗生素的牛奶,會(huì)對(duì)人體健康造成危害。利用嗜熱鏈球菌對(duì)抗生素的高敏感性,該生進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn): 將滅菌的濾紙圓片(直徑8mm),分別浸潤在不同處理的牛奶中一段時(shí)間后,放置在涂布了嗜熱鏈球菌的平板上(如上圖),在37℃下培養(yǎng)24h,測量結(jié)果如下表:組別牛奶處理方法抑菌圈寬度(mm)1含抗生素消毒鮮牛奶4.52不含抗生素消毒鮮牛奶03含抗生素鮮牛奶4.64不含抗生素鮮牛奶05待測奶樣5.8注:消毒方法為80℃水浴加熱5min,然后冷卻至37℃以下。通過3、4組實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論為　　　　　　　　　　　　;通過1、3組實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;第5組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,此待測奶樣是否適合用于制作酸奶?　　　　。?答案　(1)稀釋涂布平板　固體　顯微鏡　(2)a、b　(3)乳酸會(huì)與CaCO3反應(yīng)形成透明圈,透明圈直徑越大,產(chǎn)生乳酸能力越強(qiáng)　(4)抗生素能夠殺死嗜熱鏈球菌,形成抑菌圈　80℃水浴加熱5min的消毒方法不會(huì)使牛奶中的抗生素減少或消除　不適用解析　(1)為了觀察所獲單菌落的特征,微生物純化和接種常用的方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法,接種所用的培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基。根據(jù)(1)題干中給的信息,還要對(duì)菌落中的菌種進(jìn)行涂片,因此需要用顯微鏡進(jìn)行進(jìn)一步的觀察和鑒定。(2)在培養(yǎng)微生物的操作中,一定要進(jìn)行無菌操作,實(shí)驗(yàn)前對(duì)培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿等要滅菌,接種前需要對(duì)實(shí)驗(yàn)者的雙手進(jìn)行酒精消毒。(3)碳酸鈣不溶于水,遇酸會(huì)溶解。在配制平板時(shí)加入CaCO3,從而成功篩選出高效產(chǎn)生乳酸的菌株,其篩選依據(jù)的原理是乳酸會(huì)與CaCO3反應(yīng)形成透明圈,透明圈直徑越大,產(chǎn)生乳酸能力越強(qiáng)。(4)3、4組實(shí)驗(yàn)的單一變量為“是否含有抗生素”,因變量為“抑菌圈的寬度”,抑菌圈的寬度越大說明濾紙片周圍的嗜熱鏈球菌被殺死的數(shù)量越多,從而出現(xiàn)以濾紙片為中心的透明圈,即抑菌圈。1、3組實(shí)驗(yàn)的單一變量為“含抗生素的牛奶是否消毒”,實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是兩組抑菌圈的寬度無顯著差異,說明是否消毒不會(huì)對(duì)牛奶中的抗生素造成影響。5組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中抑菌圈的寬度最大,則說明5組待測奶樣中含有抗生素,會(huì)殺死嗜熱鏈球菌,因此不適合用于制作酸奶。審題技巧　本題以酸奶的制作為背景材料,主要考查了微生物的分離方法、無菌操作及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)。掌握微生物的培養(yǎng)利用等相關(guān)知識(shí),學(xué)會(huì)通過利用變量分析法理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理、步驟和實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的方法,是解此類題的關(guān)鍵。