資源簡介

高考二輪專題綜合復習
第16講　生物技術實踐
1.細讀教材,查缺補漏
(1)在缺氧、呈酸性的發酵液中,酵母菌可以生長繁殖,而絕大多數其他微生物都因無法適應這一環境而受到抑制。(教材選修1 P2)
(2)當氧氣、糖源都充足時,醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸;當缺少糖源時,醋酸菌將乙醇變為乙醛,再將乙醛變為醋酸。(教材選修1 P3)
(3)加鹽可以析出豆腐中的水分,使豆腐塊變硬,在后期的制作過程中不會過早酥爛。同時,鹽能抑制微生物的生長,避免豆腐塊腐敗變質。(教材選修1 P7)
(4)在尋找目的菌株時,要根據它對生存環境的要求,到相應的環境中去尋找。(教材選修1 P21)
(5)在以尿素為唯一氮源的培養基中加入酚紅指示劑,培養某種細菌后,如果pH升高,指示劑將變紅。這樣,我們就可以初步鑒定該種細菌能夠分解尿素。(教材選修1 P26)
(6)在將樣品稀釋涂布到鑒別纖維素分解菌的培養基之前,可以通過選擇培養增加纖維素分解菌的濃度,以確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物。(教材選修1 P29)
(7)酶反應速度用單位時間內、單位體積中反應物的減少量或產物的增加量來表示。(教材選修1 P42)
(8)與固定化酶技術相比,固定化細胞制備的成本更低,操作更容易。(教材選修1 P49)
(9)以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的CaCl2溶液中,觀察液滴在CaCl2溶液中形成凝膠珠的情形。(教材選修1 P51)
(10)氣泡會攪亂洗脫液中蛋白質的洗脫次序,降低分離效果。在蛋白質分離過程中,仔細觀察紅色區帶在洗脫過程中的移動情況。如果紅色區帶均勻一致地移動,說明色譜柱制作成功。(教材選修1 P70)
2.規范答題訓練
(1)用帶蓋的瓶子制葡萄酒時,在發酵過程中每隔12 h將瓶蓋擰松一次,目的是　放出CO2,防止CO2過多導致發酵瓶爆裂　;不打開瓶蓋的目的是　防止O2和雜菌進入　。
(2)腐乳經過微生物的發酵,味道會很鮮美且易于消化和吸收,原因是　豆腐中的蛋白質被分解成小分子的肽和氨基酸　。
(3)滅菌是指　使用強烈的理化因素殺死物體內外所有的微生物,包括芽孢和孢子　。
(4)用稀釋涂布平板法統計的菌落數往往比活菌的實際數目　低　,原因是　當兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落　。
(5)柑橘和檸檬中的芳香油不能用蒸餾法提取,原因是　水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分水解等問題　。
(6)使用加酶洗衣粉時,水溫過低或過高時洗滌效果不好的原因是　水溫過低時酶活性較低,水溫過高會使酶變性失活　。
考點一　生物技術在食品加工及其他方面的應用
1.厘清“4”種傳統發酵食品的生產技術
果酒 果醋 腐乳 泡菜
菌種 酵母菌 醋酸菌 毛霉等 乳酸菌
原理 　酵母菌　無氧呼吸　產生酒精 　醋酸菌　有氧呼吸　產生醋酸 　毛霉等代謝產生 　蛋白酶和脂肪酶　 　乳酸菌　無氧呼吸　產生乳酸
控制條件 　前期有氧后期無氧,　18~25　℃ 　有氧,　30~35　℃ 　有氧,　15~18　℃ 無氧,常溫
實驗流程
2.泡菜制作過程中的相關曲線
圖16-1
(1)在泡菜制作過程中,亞硝酸鹽的含量也是變化的,一般是　先增加后降低　,測定亞硝酸鹽含量的目的是掌握取食泡菜的最佳時間。
(2)在鹽酸酸化條件下,亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發生　重氮化　反應后,與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結合形成　玫瑰紅色　染料,通過　目測　比較,可大致估算亞硝酸鹽的含量。
(3)檢測步驟:配制溶液→制備　標準顯色液　→制備樣品處理液→　比色　。
3.植物有效成分提取的3種方法的比較
提取方法 實驗原理 適用范圍
水蒸氣蒸餾法 　利用水蒸氣將揮發性較強的植物芳香油攜帶出來,形成　油水混合物　,冷卻后,混合物又會重新分出　油層和水層　 　適用于提取玫瑰(精)油、薄荷油等　揮發性強　的芳香油
壓榨法 　通過機械加壓,壓榨出果皮中的芳香油 　適用于柑橘、檸檬等易　焦糊　原料中芳香油的提取
有機溶劑萃取 　使芳香油溶解在　有機溶劑　中,蒸發溶劑后就可獲得芳香油 　適用范圍廣,要求原料的顆粒要盡可能細小,能充分溶解在有機溶劑中
4.植物芳香油提取實驗流程設計
(1)玫瑰精油提取的實驗流程
鮮玫瑰花+清水(1∶4)→　水蒸氣蒸餾　→油水混合物→加入NaCl分離油層→加入無水Na2SO4　除水　→過濾→玫瑰(精)油。
(2)橘皮精油提取的實驗流程
　石灰水　浸泡橘皮→漂洗→　壓榨　→過濾→靜置→再次過濾→橘皮精油。
(3)提取胡蘿卜素的實驗流程
胡蘿卜→粉碎→干燥→　萃取　→過濾→　濃縮　→胡蘿卜素。
考法一　果酒、果醋、泡菜、腐乳的制作
1.我們的生活已經離不開傳統發酵技術制作的食品,例如果酒、果醋是聚餐必備的飲品,霉豆腐、泡菜是常見的風味小吃。請根據已學知識回答下列問題:
(1)現代工業生產霉豆腐需要嚴格控制無菌環境,對豆腐滅菌宜采用　高壓蒸汽滅菌　法。從微生物培養的角度看、豆腐是　固體　(按物理性質)培養基,參與霉豆腐發酵的主要微生物是　毛霉　。
(2)工業生產中常利用固定化酵母細胞來制備果酒,該方法與直接用酵母菌發酵相比,其優點是　能夠重復利用,降低成本,易與產品分離　。當糖源大量消耗且發酵產酒到適宜程度時,再接種醋酸菌能夠繼續制醋是因為　醋酸菌在糖源不足時能將乙醇轉變為乙醛,再將乙醛轉變為醋酸　。
(3)在制作泡菜時常常會加入少量陳泡菜液,其作用是　增加乳酸菌含量,縮短制作泡菜時間　。腌制泡菜過程中會產生亞硝酸鹽,其含量測定的原理是在鹽酸酸化的條件下,亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發生重氮化反應后,與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結合形成　玫瑰紅色染料　,通過比色法測定其含量。
(4)泡菜咸而不酸的原因可能是　鹽濃度太高,抑制乳酸菌生長,產生的乳酸過少　。
[解析] (1)豆腐相當于毛霉生長的培養基,所以滅菌的方法是高壓蒸汽滅菌法;從物理性質上看,豆腐是固體培養基,參與霉豆腐發酵的主要微生物是毛霉。(2)固定化酵母細胞的優點是能夠重復利用,降低成本,易與產品分離;醋酸菌在糖源不足時能將乙醇轉變為乙醛,再將乙醛轉變為醋酸,所以當糖源大量消耗且發酵產酒到適宜程度時,再接種醋酸菌制醋。(3)在制作泡菜時常常會加入少量陳泡菜液,其作用是增加乳酸菌含量,縮短制作泡菜時間;亞硝酸鹽含量檢測的原理是在鹽酸酸化的條件下,亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發生重氮化反應后,與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結合形成玫瑰紅色染料,可以用比色法測定其含量。(4)泡菜咸而不酸的原因可能是鹽濃度太高,抑制乳酸菌生長,產生的乳酸過少。
2.請回答下列與微生物有關的問題:
(1)在果酒、果醋和腐乳制作的過程中,分別使用酵母菌、醋酸菌、毛霉等菌種,它們共有的細胞結構和細胞器是　細胞壁、細胞膜、核糖體　,且都具有的核酸有　DNA和RNA　。
(2)有時果酒制作時,發酵裝置的排氣口通常要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身相連,目的是　阻擋外界空氣中的雜菌進入,防止雜菌污染　。
(3)圖16-2表示氧氣濃度對培養液中醋酸菌、乳酸菌和酵母菌的呼吸速率的影響,圖中三條曲線a、b、c分別代表　酵母菌、醋酸菌、乳酸菌　。
圖16-2
(4)如圖16-3為人們在生活中總結出的腐乳制作流程圖:
制腐乳坯→讓豆腐上長出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制
圖16-3
上述腐乳制作的原理主要是利用毛霉等微生物產生的　蛋白酶和脂肪酶等　,通過發酵,使豆腐中營養物質的種類增加,從而轉變成風味獨特的腐乳。通過學習,你親手完成了腐乳制作,最后可以從　色澤、口味、塊形等　方面評價腐乳的質量。
[解析] (1)酵母菌、毛霉是真核生物(真菌),醋酸菌是原核生物,酵母菌、醋酸菌、毛霉等都具有細胞壁、細胞膜,細胞中都有核糖體這種細胞器;細胞中都含DNA和RNA兩種核酸。(2)果酒制作時,發酵裝置的排氣口通過一個長而彎曲的膠管與瓶身相連,目的是阻擋外界空氣中的雜菌進入。(3)酵母菌、醋酸菌、乳酸菌分別為兼性厭氧菌、好氧菌和厭氧菌。兼性厭氧菌隨氧氣濃度增大無氧呼吸逐漸受到抑制,有氧呼吸逐漸增強,導致細胞呼吸強度先下降,后上升,對應曲線a;好氧菌隨氧氣濃度的增大,有氧呼吸逐漸增強,對應曲線b;厭氧菌隨氧氣濃度的增大無氧呼吸逐漸被抑制,對應曲線c。(4)腐乳制作利用了微生物(主要是毛霉)產生的蛋白酶和脂肪酶,將豆腐中的蛋白質和脂肪分解成小分子物質。完成了腐乳制作,最后可以從色澤、口味、塊形等幾方面進行評價。
【歸納總結】 控制雜菌的“四大措施”
(1)通過發酵條件控制雜菌:①無氧發酵時的無氧環境可以抑制好氧菌。②乳酸菌發酵、酒精發酵形成的酸性環境抑制雜菌繁殖。(2)利用鹽控制雜菌:如腐乳的制作。(3)利用酒精控制雜菌:如果酒、腐乳的制作。(4)利用香辛料控制雜菌:如腐乳、泡菜的制作。
考法二　測定食品加工中可能產生的有害物質
3.泡菜古稱菹,是指為了利于長時間存放而經過發酵的蔬菜,早在《詩經》中有“中田有廬,疆場有瓜。是剝是菹,獻之皇祖”。泡菜制作簡單、風味獨特但其中含有亞硝酸鹽,人體攝入的亞硝酸鹽達到一定量時,會引起中毒,嚴重時會引起死亡。圖甲是某興趣小組制作泡菜和測定硝酸鹽、亞硝酸鹽含量的流程圖,圖乙是實驗結果,請回答:
圖16-4
(1)泡菜在食用前需用比色法進行亞硝酸鹽含量檢測,為此最好選擇色素含量少或不含色素的新鮮蔬菜制作泡菜,理由是　避免比色時造成顏色干擾　。
(2)發酵初期,硝酸鹽還原菌將蔬菜中的硝酸鹽還原成亞硝酸鹽,與此同時,蔬菜中的某些物質會將亞硝酸鹽還原,總體來看,相同時間內生成的亞硝酸鹽大于被還原的亞硝酸鹽。據此判斷圖乙中曲線　A　表示泡菜發酵液中亞硝酸鹽含量的變化;發酵后期,硝酸鹽還原菌的活動受到抑制,可能的原因有　泡菜罐中的氧氣大量消耗　、　乳酸菌產生大量乳酸使發酵液pH下降　等。
(3)進一步研究發現,泡菜制作中添加適量的食醋能降低亞硝酸鹽含量的峰值。為了進一步探究食醋濃度對亞硝酸鹽含量峰值的影響,請你簡要寫出實驗的主要思路。
　將適量的新鮮蔬菜均分為若干組,每組依次加入等量的鹽水、調味料和不同濃度的食醋,其他按圖甲中流程操作,測定不同食醋濃度下亞硝酸鹽的含量并比較其峰值　。
[解析] (1)利用比色法進行亞硝酸鹽含量檢測時呈現不同深度的玫瑰紅色,如果蔬菜本身有顏色,會對實驗結果造成干擾。(2)在制作泡菜的過程中,亞硝酸鹽的含量是先增多后減少,所以曲線A為亞硝酸鹽含量的變化曲線,發酵后期,泡菜罐中氧氣減少,乳酸大量積累,pH過低不適宜硝酸鹽還原菌的生存。(3)要探究食醋濃度對亞硝酸鹽含量峰值的影響,實驗自變量為食醋濃度,并且做實驗要遵循對照原則,所以實驗的主要思路為配制一系列具有濃度梯度的食醋溶液,再加一組不添加食醋,加入等量蒸餾水的對照組,分別添加到等量的泡菜中,定期測定亞硝酸鹽的含量,觀察并記錄亞硝酸鹽含量的峰值。
考法三　植物有效成分的提取
4.提取植物有效成分時,不同的有機物具有不同的理化特性,所采用的提取方法也不同。分析下列關于提取植物有效成分的實驗,回答相關問題:
(1)檸檬精油是生產食品和藥品的常用原料,檸檬花中含有精油A,檸檬皮中精油B含量較高。兩者都難溶于水,且具有揮發性,精油A的熱穩定性比精油B高,根據兩者的特性,提取精油A可以選擇與玫瑰精油一樣的提取方式,常采用的方法是　水蒸氣蒸餾法(或水中蒸餾法)　,提取原理是　利用水蒸氣將揮發性較強的植物芳香油攜帶出來　,形成油水混合物,冷卻后,混合物又重新分出油層和水層。此方法不適用于精油B的提取,原因是　精油B熱穩定性較低,加熱易分解,且原料易焦糊　。
(2)檸檬精油A和精油B易溶于有機溶劑,如果要高效提取食品級精油B,最好選擇　壓榨法　(填“萃取法”或“壓榨法”),原因是　精油B熱穩定性較低,萃取時加熱會分解,影響提取效率或可避免萃取劑不易從產品中分離的問題或可避免萃取劑的毒性影響產品的質量　。
(3)工業生產上,提取天然β-胡蘿卜素的方法主要有三種,一種是從植物中獲取,二是　從大面積養殖的巖藻中獲得　,三是利用微生物的發酵生產。按照“胡蘿卜→粉碎→干燥→萃取→過濾→濃縮→胡蘿卜素”流程　不能　(填“能”或“不能”)得到純凈的β-胡蘿卜素,理由是　獲得的胡蘿卜素中除β-胡蘿卜素外還有其他類型的胡蘿卜素　(不考慮雜質)。
[解析] (1)精油A具有較高的熱穩定性,難溶于水且具有揮發性,可采用水蒸氣蒸餾法;水蒸氣蒸餾法的原理:利用水蒸氣將揮發性較強的植物芳香油攜帶出來,形成油水混合物,冷卻后,混合物又分出油層和水層;精油B熱穩定性較低,加熱易分解,且原料易焦糊,不適合采用水蒸氣蒸餾法。(2)由于精油B熱穩定性較低,萃取時加熱會分解,影響提取效率;另外萃取法還面臨萃取劑不易從產品中分離以及萃取劑的毒性影響產品的質量的問題,所以采用壓榨法比較好。(3)工業生產上,提取天然β-胡蘿卜素的方法主要有三種,一種是從植物中獲取,二是從大面積養殖的巖藻中獲得,三是利用微生物的發酵生產。按照“胡蘿卜→粉碎→干燥→萃取→過濾→濃縮→胡蘿卜素”流程獲得的胡蘿卜素中,除β-胡蘿卜素外還有其他類型的胡蘿卜素,所以不能得到純凈的β-胡蘿卜素。
5.漆樹種子中的油脂(不溶于水,易溶于脂溶性溶劑)可開發為食用油或轉化為生物柴油。目前常用溶劑萃取法提取漆樹種子油脂,其過程為漆樹種子→粉碎→加溶劑→水浴加熱→溶劑不斷回流提取→蒸發溶劑→收集油脂。回答下列問題:
(1)對漆樹種子中的油脂進行萃取時,為了不影響油脂品質和提取效果,應使用　自然晾干　(填“自然晾干”“高溫烘干”或“新鮮”)的漆樹種子。粉碎漆樹種子的目的是　便于原料和溶劑充分接觸,提高萃取效率(得率)　。
(2)利用不同溶劑進行萃取時,對油脂的萃取得率和某些重要理化性質的影響不同,實驗結果如表。
丙酮 石油醚 乙醛 正己烷 混合溶劑
萃取得率 23.72% 26.35% 25.30% 26.17% 28.73%
酸值 8.26 7.96 8.12 7.98 8.31
過氧化值 9.82 5.73 5.83 6.13 7.53
注:酸值高,說明油脂品質差;過氧化物是油脂變質過程中的中間產物,其含量常用過氧化值來表示。
實驗結果表明,　石油醚　作為萃取溶劑較為合理,理由是　萃取得率較高,可得到較多的油脂,酸值和過氧化值最小,說明油脂品質較高　。
(3)萃取過程中,影響萃取的因素除漆樹種子和溶劑外,還有　萃取溫度(水浴溫度)、萃取時間等　(寫出兩點即可)。萃取液的濃縮可直接使用　蒸餾　裝置。萃取過程應該避免明火加熱,原因是　有機溶劑一般是易燃物,直接用明火加熱容易引起燃燒、爆炸　。
(4)日常化工生產中,丙酮和石油醚都能用作漆樹種子油脂的萃取劑。但在胡蘿卜素的萃取中,　丙酮　不適合作為萃取劑,原因是　丙酮是水溶性有機溶劑,萃取胡蘿卜素的有機溶劑不能與水混溶　。
[解析] (1)提取漆樹種子中的油脂使用的是萃取法,由于新鮮種子中含水量高,用于提取的有機溶劑會被水稀釋,從而降低對油脂的提取效果,故應選擇自然晾干的漆樹種子。粉碎漆樹種子有利于原料和溶劑的充分接觸,提高萃取的效率。(2)根據表格數據分析,石油醚作為萃取溶劑時萃取得率較高,可得到較多的油脂,酸值和過氧化值最小,說明油脂品質較高。(3)萃取過程中,漆樹種子、溶劑、萃取溫度、萃取時間等均會影響萃取。萃取液的濃縮可直接使用蒸餾裝置;萃取過程應該避免明火加熱,應采用水浴加熱,原因是有機溶劑一般是易燃物,直接用明火加熱容易引起燃燒、爆炸。(4)由于丙酮是水溶性有機溶劑,萃取胡蘿卜素的有機溶劑不能與水混溶,故在胡蘿卜素的萃取中,丙酮不適合作為萃取劑。
【歸納提升】 物質分離常用的5種方法
項目 對象 方法
① 　分離油水混合物 分液法
② 　除去壓榨液中的固體物和殘渣(固液分離) 過濾法
③ 　除去液體中質量較小的固體殘留物(固液分離) 離心法
④ 　除去芳香油中的殘留水分 加入無水硫酸鈉后過濾
⑤ 　除去萃取液中的有機溶劑 蒸餾法
考點二　微生物的分離、培養與應用
1.記住幾種常用的消毒方法和滅菌方法
圖16-5
2.掌握培養基制備與微生物純化技術
圖16-6
3.掌握微生物的篩選原理和兩個實例
(1)原理:人為提供有利于目的菌株生長的條件(包括營養、溫度、pH等),同時　抑制或阻止　其他微生物的生長。因此,可以通過配制選擇培養基、控制培養條件等選擇目的微生物。
4.掌握統計微生物數目的方法
(1)顯微鏡直接計數法
①原理:利用特定細菌計數板或血細胞計數板,在顯微鏡下計算一定容積的樣品中微生物的數量。
②缺點:不能區分　死菌和活菌　。
(2)活菌計數法(間接計數法)
①原理:當樣品的稀釋度足夠高時,培養基表面生長的一個菌落,來源于樣品稀釋液中的　一個活菌　,通過統計平板上的菌落數,就能推測出樣品中大約含有多少活菌。
②計算公式:每克樣品中的菌株數=(C÷V)×M,其中,C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數,V代表涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL),M代表稀釋倍數。
③操作:設置　重復組　,增強實驗的說服力與準確性。同時為了保證結果準確,一般選擇菌落數在　30~300　的平板進行計數。
考法一　微生物實驗室培養及無菌操作技術
1.微生物廣泛分布在自然界中,它們個體微小,與人類關系密切。人類只有清楚地認識它們,才能合理利用它們。請回答下列與微生物的培養、分離、計數、鑒定和菌種保藏等方面的問題:
(1)制備牛肉膏蛋白胨固體培養基在加熱瓊脂時需要不斷用玻棒攪拌,目的是　防止瓊脂糊底而導致燒杯破裂　。配制好的培養基轉移到錐形瓶中后,可采用　高壓蒸汽滅菌　法進行滅菌。待培養基冷卻至50 ℃左右時,在　酒精燈火焰附近　倒平板。
(2)在牛肉膏蛋白胨固體培養基上純化大腸桿菌時,最常用的接種方法是　平板劃線法　和　稀釋涂布平板法　,兩者分別是通過在固體培養基表面連續劃線、對菌液進行一系列的梯度稀釋來實現分離純化的。
(3)對微生物的計數除用顯微鏡直接計數外,還可以利用稀釋涂布平板法統計樣品中的活菌數目,該方法每隔24 h統計一次菌落數目,選取菌落數目穩定時的記錄作為結果,其好處是　防止因培養時間不足而遺漏菌落　。
(4)觀察菌落特征能夠鑒別不同種類的微生物,其原理是　在一定的培養條件下,不同種微生物形成的菌落特征不同(或同種微生物表現出穩定的菌落特征)　。
(5)將菌種試管放入4 ℃的冰箱中臨時保藏,這種方法菌種保存的時間不長,原因是　菌種易被污染或產生變異　。
[解析] (1)配制牛肉膏蛋白胨固體培養基,在熔化瓊脂時需要不斷用玻棒攪拌,防止瓊脂糊底而導致燒杯破裂;配制好的培養基轉移到錐形瓶中后,可采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌;待培養基冷卻至50 ℃左右時,在酒精燈火焰附近倒平板,以防止雜菌污染。(2)純化大腸桿菌時,最常用的接種方法為平板劃線法和稀釋涂布平板法。(3)用稀釋涂布平板法統計樣品中的活菌數目時,每隔24 h統計一次菌落數目,并選取菌落數目穩定時的記錄作為結果,這樣可以防止因培養時間不足而遺漏菌落。(4)在一定的培養條件下,不同種微生物形成的菌落特征不同(或同種微生物表現出穩定的菌落特征),據此可鑒別不同種類的微生物。(5)對于頻繁使用的菌種,可以將菌種試管放入4 ℃的冰箱中臨時保藏,但是,這種方法保存的時間不長,菌種容易被污染或產生變異。
2.大腸桿菌是生活于人和動物腸道中的細菌,是一種常用的生物學實驗材料,其代謝產物能與染料伊紅美藍反應,使菌落呈黑色。下表是微生物實驗室常用的一種培養大腸桿菌的培養基配方。
成分 含量
蛋白胨 10.0 g
乳糖 5.0 g
NaCl 5.0 g
瓊脂 12.0 g
將上述物質溶解后,用蒸餾水定容到1000 mL
(1)該培養基中蛋白胨為微生物生長提供了　碳源、氮源　和維生素。
(2)培養大腸桿菌時,通常需要檢測培養基是否被污染,對于固體培養基應采用的檢測方法是　將未接種的培養基在相同條件下進行培養　。對已使用過的培養基及其培養物必須經過　滅菌　處理后才能丟棄,以防止培養物污染環境。
(3)為檢測水體中大腸桿菌數量,可在上表中的培養基中添加伊紅美藍染料,將水樣適當稀釋后,取樣涂布在該培養基中,適宜條件下培養后選擇顏色為黑色的菌落進行計數。該方法的原理是①　大腸桿菌代謝產物能與染料伊紅美藍反應,使菌落呈黑色　;②　當樣品的稀釋度足夠高時,培養基表面生長的一個菌落來源于樣品稀釋液中的一個活菌　。
[解析] (1)培養基中的蛋白胨可以為微生物的生長、繁殖提供碳源、氮源和維生素。(2)檢測固體培養基是否被污染的方法:將未接種的培養基在適宜的溫度下放置適宜的時間,觀察培養基上是否有菌落產生,若有菌落出現說明被污染。對已使用過的培養基及其培養物必須經過滅菌處理后才能丟棄,以防止培養物的擴散,造成環境污染。(3)大腸桿菌代謝產物能與染料伊紅美藍反應,使菌落呈黑色,因此將水樣適當稀釋后,取樣涂布在題述培養基中,應選擇顏色為黑色的菌落進行計數,該方法是通過統計平板上的菌落數來推測樣品中的活菌數,其原理是當樣品的稀釋度足夠高時,培養基表面生長的一個菌落來源于樣品稀釋液中的一個活菌。
考法二　微生物的分離與計數
3.金黃色葡萄球菌是一種常見的食源性致病微生物,該菌具耐高鹽的特性。哥倫比亞血平板含無菌脫纖維羊血,金黃色葡萄球菌可破壞菌落周圍的紅細胞,產生透明的溶血圈。如圖16-7為檢測鮮牛奶中是否存在金黃色葡萄球菌的操作流程,請回答:
圖16-7
(1)從功能上看7.5%NaCl(高鹽)肉湯培養基屬于　選擇　培養基,用該培養基對金黃色葡萄球菌進行培養的主要目的是提高　金黃色葡萄球菌的濃度　 。
(2)從培養過程分析,振蕩培養可以　使微生物與營養物質充分接觸,增加O2濃度　,更有利于微生物的生長。
(3)在配制哥倫比亞血平板時,添加無菌脫纖維羊血是在高壓蒸汽滅菌　之后　(填“之前”或“之后”),原因是　防止高溫破壞紅細胞　。
(4)圖中血平板采用的接種方法是　平板劃線法　。經規范操作并多次重復,血平板上均出現　周圍出現透明溶血圈　的菌落,初步證明鮮牛奶中存在金黃色葡萄球菌。但牛奶供應商仍認為此菌并非牛奶所攜帶,因此需要對本次操作進行完善,具體方案是　設置不加(鮮)牛奶但其他操作和培養條件均相同的對照組　。
[解析] (1)金黃色葡萄球菌具耐高鹽的特性,可用7.5%NaCl(高鹽)肉湯培養基進行選擇培養,可進一步提高金黃色葡萄球菌的濃度。(2)振蕩培養的目的是使微生物與營養物質充分接觸,增加O2濃度,更有利于微生物生長。(3)因為無菌脫纖維羊血中有紅細胞,而高溫會破壞紅細胞,故添加無菌脫纖維羊血是在高壓蒸汽滅菌之后。(4)題圖所示接種方法是平板劃線法。金黃色葡萄球菌可破壞菌落周圍的紅細胞,產生透明的溶血圈;本實驗缺乏對照組,實驗不完善,還需要設置不加(鮮)牛奶但其他操作和培養條件均相同的對照組。
4.有機磷農藥使用不當時會造成瓜果蔬菜、土壤等農藥殘留超標,危害人類健康。某科研團隊欲篩選出能高效降解有機磷農藥的細菌,土壤是微生物的大本營,可從中分離出目的菌。該科研團隊設計的流程如圖16-8,回答下列問題:
樣品采集→甲→分離純化→鑒別培養→菌種鑒定→菌種保存
圖16-8
(1)流程圖中甲步驟是指　選擇培養　,這一步的目的是增加目的菌的比例和密度,因此在培養基的配制成分上,應該以有機磷農藥為唯一的　碳源　;從用途上分,該培養基屬于　選擇　培養基。
(2)分離純化時用到的是固體培養基,配制的步驟為計算→稱量→溶化→滅菌→　倒平板　。若要對土壤中有機磷分解菌進行計數,可以將10 g土樣用90 mL無菌水配制成土壤溶液,并且進行一系列梯度稀釋,每個稀釋度下至少涂布三個平板。具體操作時用到的接種工具是　涂布器　,并采用　灼燒滅菌　的方法對該接種工具進行滅菌。
(3)若要確定培養基是否滅菌合格,對照組的設置是　將未接種的(或接種等量無菌水的)培養基在相同條件下進行培養　。
(4)若稀釋106倍對應的三個平板上的菌落數分別是112、114、113,每個平板上涂布的稀釋液體積為0.1 mL,則每克土壤樣品中的菌落數是　1.13×109　個。
[解析] (1)采集的樣品中目的菌數量可能較少,所以需要經過選擇培養(擴大培養)以增加目的菌的濃度;為了篩選出能高效降解有機磷農藥的細菌,應以有機磷農藥作為培養基中唯一的碳源;從用途上分,該培養基屬于選擇培養基。(2)培養基的制備步驟:計算→稱量→溶化→滅菌→倒平板。有機磷分解菌的純化培養方法是稀釋涂布平板法,所以需要用到涂布器;涂布器采用灼燒滅菌法進行滅菌。(3)為了確定實驗組的培養基是否滅菌合格,對照組應該在相同的條件下培養未接種的(或接種等量無菌水的)培養基,如果對照組無菌落產生,說明滅菌合格。(4)已知對土壤中有機磷分解菌進行計數,選取了10 g土樣,用90 mL無菌水配制成土壤溶液,則每克土壤樣品中的菌落數為(112+114+113)÷3÷0.1×106=1.13×109(個)。
考點三　酶的應用和血紅蛋白的提取與分離
1.酶活性測定的一般原理和方法
(1)酶活性的含義:酶的活性(力)是指酶催化一定化學反應的能力。
(2)酶活性測定的一般原理和方法:酶的活性通常以單位時間內、單位體積中　反應物的減少量　或者單位時間內、單位體積中　產物的增加量　來表示。
2.果膠酶在果汁生產中的作用的相關實驗分析
實驗名稱(目的) 自變量 因變量 注意事項
　探究溫度對果膠酶活性的影響 溫度 果汁量(澄清度) 　①底物和酶在混合時的溫度是相同的;②蘋果泥和果膠酶用量在各個試管中應相同;③pH應為最適pH
　探究pH對果膠酶活性的影響 pH 　①溫度應為最適溫度;②pH梯度可用NaOH溶液和鹽酸調節;③用玻璃棒攪拌使反應充分進行
　探究果膠酶的用量 果膠酶的 用量 　①制備蘋果泥后迅速加熱,使蘋果泥中的果膠酶變性;②溫度、pH應為最適且保持不變
3.探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果
(1)實驗原理:加酶洗衣粉中的酶制劑有多種,包括　蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶　等。加入不同的酶制劑,可制成用于洗滌不同污漬的加酶洗衣粉。復合酶洗衣粉加入的酶制劑種類較多,對各種污漬都有較好的洗滌效果。
(2)實驗操作程序
步驟 燒杯編號
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
注入自來水 500 mL 500 mL 500 mL
加入物質(等量) 奶漬布 奶漬布 奶漬布
控制水溫 37 ℃ 37 ℃ 37 ℃
加入洗衣粉(等量) 蛋白酶洗衣粉 復合酶洗衣粉 脂肪酶洗衣粉
玻璃棒攪拌(等速) 5分鐘 5分鐘 5分鐘
觀察實驗現象
4.固定化酶和固定化細胞的比較
固定化酶 固定化細胞
固定酶的種類 　一種　 　一系列　
適用方法 　化學結合法、物理吸附法　 　包埋法　
特 點 優點 　酶既可與反應物結合,又可與產物分離,固定在載體上的酶可反復利用 成本低,操作容易
缺點 　一種酶只能催化一種或一類化學反應 可能導致反應效率下降
實例 固定化葡萄糖異構酶 固定化酵母細胞
5.血紅蛋白的提取和分離
圖16-9
考法一　酶在食品制造和洗滌等方面的應用及其活力測定的考查
1.工業生產果汁時,常常利用果膠酶破除果肉細胞的細胞壁以提高出汁率。為研究溫度對果膠酶活性的影響,某學生設計了如圖16-10所示的實驗:
圖16-10
①將果膠酶與蘋果泥分裝于不同的試管,在10 ℃水浴中恒溫處理10 min(如圖中A)。
②將步驟①處理后的果膠酶和蘋果泥混合,再次在10 ℃水浴中恒溫處理10 min(如圖中B)。
③將步驟②處理后的混合物過濾,收集濾液,測量果汁量(如圖中C)。
在不同溫度條件下重復以上實驗步驟,并記錄果汁量,結果如下表:
溫度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80
出汁量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10
根據上述實驗,請分析并回答下列問題:
(1)果膠酶能破除細胞壁,是因為果膠酶可以促進細胞壁中　果膠　的水解。
(2)實驗結果表明,在上述8組實驗中,當溫度為　40 ℃　時果汁量最多,此時果膠酶的活性　最強　。當溫度再升高時,果汁量降低,說明　溫度升高,降低了酶的活性　。
(3)實驗步驟①的目的是　使果膠酶和蘋果泥處于同一溫度條件下　。
[解析] (1)果膠酶可將細胞壁中的果膠分解成半乳糖醛酸,因此果膠酶能破除細胞壁。(2)根據表中數據可知,溫度為40℃時果汁量最多,說明此時果膠酶的活性最大;當溫度再升高時,果汁量降低,說明溫度升高,降低了酶的活性。(3)實驗步驟①的目的是使果膠酶和蘋果泥處于同一溫度條件下,避免混合過程中引起溫度的變化。
2.酶是細胞合成的生物催化劑,已經從實驗室走進人們的生產、生活。請結合酶在食品、醫藥方面的應用,回答下列問題:
(1)我國很多傳統發酵食品都是利用微生物中的酶來制作的,腐乳發酵的原理是在　蛋白酶和脂肪　酶的作用下將豆腐中的大分子物質水解成了小分子的氨基酸、脂肪酸等物質,從而帶有獨特的風味。果醋和泡菜雖然都是酸味食品,但二者酸味卻大不相同,原因是　果醋發酵利用的主要微生物是醋酸菌,產物是醋酸;泡菜中主要微生物是乳酸菌,產物是乳酸　。
(2)從細胞中提取生物大分子的思路是選用一定的物理或化學方法分離具有不同物理或化學性質的生物大分子,常用的根據分子大小分離不同蛋白質的方法有　凝膠色譜法　、　SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳　等。一般來說,從細胞內直接提取的酶　不能　(填“能”或“不能”)直接用在加酶洗衣粉中提高洗滌效果,原因是　溫度、酸堿度和表面活性劑會影響酶的活性,如果直接加入會導致酶失活　。
(3)為了能夠反復使用酶,也可以將其固定化之后再與反應物接觸,比如常用的包埋劑海藻酸鈉在溶化時一般要　小火間斷　加熱,避免加熱太快出現　焦糊　。
[解析] (1)腐乳的發酵過程主要是利用毛霉分泌的蛋白酶、脂肪酶等將豆腐中的大分子物質分解成氨基酸、脂肪酸等小分子物質的過程。不同種類的微生物含有不同的酶,催化的反應不同,最后的產物也不同。制備果醋是利用醋酸菌發酵產生醋酸,制備泡菜是利用乳酸菌發酵產生乳酸。(2)凝膠色譜法和SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳都是利用分子大小來分離不同蛋白質的方法。從細胞中提取的酶不能直接用在加酶洗衣粉中,因為溫度、酸堿度和表面活性劑會影響酶的活性,如果直接加入會導致酶失活。(3)海藻酸鈉在溶化時最好小火間斷加熱,以防止溫度過高造成焦糊。
考法二　固定化酶和固定化細胞的制備與應用的考查
3.制備固定化酵母細胞的過程為酵母細胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合→固定化酵母細胞。回答相關問題:
(1)活化就是讓處于休眠狀態的微生物重新恢復　正常的生活　狀態。
(2)影響此實驗成敗的關鍵步驟是配制海藻酸鈉溶液,此步的操作應采用　小火間斷　加熱的方法,以防止發生焦糊現象。
(3)海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫后才能和酵母細胞混合,原因是　高溫會導致酵母細胞死亡　。
(4)剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右,目的是　使膠體聚沉形成穩定的凝膠珠結構　。
(5)如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色,說明海藻酸鈉的濃度偏低,固定的酵母菌細胞數目會偏　少　。
(6)固定化酵母細胞的優點是　固定的是多種酶;酶在細胞內的穩定性高,完整細胞固定化后酶的活性損失少;成本低,操作簡單(答出兩條即可)　。
(7)制備固定化酶則不宜用此方法,原因是　酶分子較小,容易從包埋材料中漏出　。
[解析] (1)酵母菌在缺水狀態下處于休眠狀態,活化加入水使得酵母菌恢復正常的生活狀態。(2)實驗成敗的關鍵是配制海藻酸鈉溶液,形成凝膠珠,應注意要小火間斷加熱,防止焦糊。(3)海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫后才能和酵母細胞混合,防止高溫殺死酵母菌。(4)剛形成的凝膠珠要在CaCl2溶液中浸泡30 min左右,以便Ca2+與Na+充分交換,使膠體聚沉形成穩定的凝膠珠結構。(5)觀察形成的凝膠珠的顏色和形狀,如果顏色過淺,呈白色,說明固定化酵母細胞數目較少,是海藻酸鈉濃度過低造成的。如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形,則說明海藻酸鈉的濃度偏高,制作失敗,需要再作嘗試。(6)固定化酵母細胞的同時固定的是一系列酶,其優點為酶在細胞內的穩定性高,完整細胞固定化后,酶的活性損失少,且成本低,操作簡單 。(7)制備固定化酶不宜用包埋法,是因為酶分子較小,容易從包埋材料中漏出。因此制備固定化酶常用化學結合法和物理吸附法。
4.葡萄糖異構酶經固定化后,可用于工業化生產高果糖漿。請回答下列問題。
(1)戊二醛是一種交聯劑,能與葡萄糖異構酶通過化學鍵交聯。將酶液、 戊二醛溶液先后加入海藻酸鈉溶液中攪拌均勻, 用注射器將混合液注入　CaCl2　溶液中可得到凝膠珠粒,此過程所用的固定化酶方法為　包埋法、 化學結合法　。
(2)海藻酸鈉的濃度會影響凝膠珠粒的形狀,若珠粒呈“蝌蚪”狀,有明顯的拖尾現象,原因可能是　海藻酸鈉濃度過高　,此珠粒中固定化酶活力較低,原因是　(交聯后的)葡萄糖異構酶易從海藻酸鈉中漏出　。
(3)1個葡萄糖異構酶活力單位常定義為每分鐘產生1 μmol　果糖　所需的酶量。圖16-11是溫度對葡萄糖異構酶的固定化酶和游離酶活力的影響曲線,該曲線表明　固定化酶和游離酶的最適溫度相同; 低于或高于最適溫度時, 固定化酶的活力高于游離酶　。
圖16-11
(4)在用葡萄糖異構酶凝膠反應柱生產高果糖漿時,若糖液在流經1次反應柱后果糖的濃度低于產品標準,對此你提出的改進方案是　增加葡萄糖異構酶凝膠的裝載量(或增高反應柱); 降低糖液流速;將流出液再次加入反應柱;更換直徑較細的柱筒等　(答出2點)。
[解析] (1)戊二醛是一種交聯劑,能與葡萄糖異構酶通過化學鍵交聯。將酶液、戊二醛溶液先后加入海藻酸鈉溶液中攪拌均勻,用注射器將混合液注入CaCl2溶液中可得到凝膠珠粒,此過程所用的固定化酶方法為包埋法、化學結合法。(2)海藻酸鈉的濃度會影響凝膠珠粒的形狀,若珠粒呈“蝌蚪”狀,有明顯的拖尾現象,原因可能是海藻酸鈉的濃度過高,此珠粒中固定化酶活力較低的原因是交聯后的葡萄糖異構酶易從海藻酸鈉中漏出,影響酶與底物的結合。(3)高果糖漿的生產需要的酶是葡萄糖異構酶,1個葡萄糖異構酶活力單位常定義為每分鐘產生1 μmol果糖所需的酶量。通過分析溫度對相對酶活力影響的曲線圖可知,固定化酶和游離酶的最適溫度相同,均對應橫坐標上同一點,低于或高于最適溫度時,固定化酶的活力都高于游離酶。(4)改進方案主要有增加葡萄糖異構酶凝膠的裝載量;降低糖液流速;將流出液再次加入反應柱;更換直徑更細的柱筒等。
【易錯提醒】 1.海藻酸鈉溶液的濃度對包埋酵母細胞數量的影響
(1)海藻酸鈉溶液濃度過高,將很難形成凝膠珠。
(2)濃度過低,形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數量少。
2.海藻酸鈉溶液配制注意事項
(1)海藻酸鈉溶化時要用小火間斷加熱,避免發生焦糊。
(2)將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫,再與酵母細胞混合,避免高溫殺死酵母細胞。
(3)固定化酵母細胞時,應將海藻酸鈉、酵母細胞的混合液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液中,而不是注射,以免影響凝膠珠的形成。
考法三　蛋白質的提取和分離
5.蛋白質組學是以蛋白質組為研究對象,研究細胞、組織或生物體蛋白質組成及其變化規律的科學。這個概念最早是在1994年,由Marc Wikins首先提出。將蛋白質進行分離是蛋白質組學研究的第一步,請回答有關問題:
(1)實驗室為提取血紅蛋白,經常采用哺乳動物成熟的紅細胞為實驗材料,原因是　哺乳動物成熟紅細胞無細胞核及細胞器,雜蛋白較少,便于分離　。
(2)凝膠色譜法也叫作　分配色譜法　,所用凝膠大多是由　多糖類化合物(瓊脂糖)　構成的微小的多孔球體。
(3)利用圖16-12所示凝膠色譜裝置分離血紅蛋白,所用的緩沖溶液是　磷酸緩沖液　,待　待紅色的蛋白質接近色譜柱底端時　時用試管收集流出液。
圖16-12
(4)若實驗樣品為相對分子質量大小不同的多種蛋白質混合物,則所收集樣品中最左側試管蛋白質相對分子質量　小于　(填“大于”“小于”或“等于”)最右側試管中蛋白質相對分子質量。
(5)判斷純化的蛋白質是否達到要求,需要進行蛋白質純度的鑒定。鑒定的方法中,使用最多的是　SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳　。
[解析] (1)哺乳動物成熟紅細胞無細胞核及細胞器,含有大量的血紅蛋白,雜蛋白較少,便于分離。(2)凝膠色譜法也叫作分配色譜法;所用的凝膠大多數是由葡聚糖或瓊脂糖等多糖類化合物構成的微小的多孔球體。(3)分離血紅蛋白所用的緩沖溶液是20 mmol/L的磷酸緩沖液;血紅蛋白因含有血紅素而呈現紅色,待紅色的蛋白質接近色譜柱底端時,用試管收集流出液,每5 mL收集一管,連續收集。(4)凝膠色譜柱中蛋白質相對分子質量大的移動路徑短,最先分離出來,蛋白質相對分子質量小的移動路徑較長,較慢分離出來,最右側試管最先收集,則其中的蛋白質相對分子質量大于最左側試管中蛋白質的相對分子質量。(5)進行蛋白質純度的鑒定,在鑒定的方法中,使用最多的是SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳。
【易錯警示】 關注血紅蛋白提取中2個易錯點
(1)紅細胞洗滌過程中,洗滌三次后,上清液仍有黃色,可增加洗滌次數,否則無法除去血漿蛋白;離心時轉速要低,時間要短,否則白細胞等會一同沉淀,達不到分離效果。
(2)血紅蛋白釋放過程中,蒸餾水的作用是使紅細胞漲破,甲苯的作用主要是溶解細胞膜。
1.[2021·全國乙卷] 工業上所說的發酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質轉化為特定產品的過程。利用微生物發酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業通過發酵制作醬油的流程示意圖如下。
圖16-13
回答下列問題:
(1)米曲霉發酵過程中,加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長提供營養物質,大豆中的　蛋白質　可為米曲霉的生長提供氮源,小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供　碳源　。
(2)米曲霉發酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖,大量分泌制作醬油過程所需的酶類,這些酶中的　蛋白酶　、　脂肪酶　能分別將發酵池中的蛋白質和脂肪分解成易于吸收、風味獨特的成分,如將蛋白質分解為小分子的肽和　氨基酸　。米曲霉發酵過程需要提供營養物質、通入空氣并攪拌,由此可以判斷米曲霉屬于　異養好氧　(填 “自養厭氧”“異養厭氧”或“異養好氧”)微生物。
(3)在發酵池發酵階段添加的乳酸菌屬于　原核生物　(填“真核生物”或“原核生物”);添加的酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖的產物是　酒精和CO2　。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質量的重要因素,據圖分析該階段中可以抑制雜菌生長的物質是　酒精(乳酸或食鹽)　(答出1點即可)。
[解析] (1)大豆中富含蛋白質,蛋白質中含有氮元素,可為米曲霉的生長提供氮源,小麥中富含淀粉等多糖,可為米曲霉的生長提供碳源。(2)米曲霉生長繁殖過程中,大量分泌各種具有消化分解作用的酶類,如分解蛋白質的蛋白酶,分解脂肪的脂肪酶;蛋白質可被分解為小分子的肽以及氨基酸。米曲霉發酵過程需要提供有機養料、通入空氣并攪拌,由此可以判斷米曲霉需要依賴現成有機物和氧氣才可存活,屬于異養好氧微生物。(3)乳酸菌屬于原核生物,酵母菌在無氧條件下進行無氧呼吸,產物是酒精和CO2;在該階段抑制雜菌生長的物質是酒精、高濃度食鹽、乳酸等。
2.[2021·全國甲卷] 加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉。某同學通過實驗比較了幾種洗衣粉的去漬效果(“+”越多表示去漬效果越好),實驗結果見下表。
加酶洗衣粉A 加酶洗衣粉B 加酶洗衣粉C 無酶洗衣粉(對照)
血漬 +++ + +++ +
油漬 + +++ +++ +
根據實驗結果回答下列問題:
(1)加酶洗衣粉A中添加的酶是　蛋白酶　;加酶洗衣粉B中添加的酶是　脂肪酶　;加酶洗衣粉C中添加的酶是　蛋白酶和脂肪酶　。
(2)表中不宜用于洗滌蠶絲織物的洗衣粉有　加酶洗衣粉A和C　,原因是　洗衣粉中的蛋白酶可能會分解蠶絲織物中的蛋白質而損傷衣物　。
(3)相對于無酶洗衣粉,加酶洗衣粉去漬效果好的原因是　酶可以將污漬中的大分子物質分解為小分子物質,使污漬易從衣物上脫落　。
(4)關于酶的應用,除上面提到的加酶洗衣粉外,固定化酶也在生產實踐中得到應用,如固定化葡萄糖異構酶已經用于高果糖漿生產。固定化酶技術是指　利用物理或化學方法將酶固定在一定空間內的技術　。固定化酶在生產實踐中應用的優點是　固定化酶能夠反復利用,從而能降低生產成本　(答出1點即可)。
[解析] (1)加酶洗衣粉A對血漬去除效果較好,血漬中含蛋白質多,因此加酶洗衣粉A中添加的酶是蛋白酶。加酶洗衣粉B對油漬的去除效果較好,故其中添加的是脂肪酶。加酶洗衣粉C對油漬和血漬的去除效果都強,油漬中含脂肪多,血漬中含蛋白質多,故加酶洗衣粉C中添加的酶是蛋白酶和脂肪酶。(2)表中不宜用于洗滌蠶絲織物的洗衣粉有加酶洗衣粉A和C,原因是這兩種洗衣粉都有蛋白酶,蠶絲織物的主要成分是蛋白質,會被蛋白酶破壞。(3)相對于無酶洗衣粉,加酶洗衣粉去漬效果好的原因是蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽,使污物容易從衣物上脫落,脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶也能分別將脂肪、淀粉和纖維素水解,故加酶洗衣粉具有更好的去污能力。(4)固定化酶技術是利用物理或化學方法將酶固定在一定空間內的技術。固定化酶在生產實踐中應用的優點是易于回收、可重復利用,從而能降低生產成本。
3.[2020·全國卷Ⅰ] 某種物質S(一種含有C、H、N的有機物)難以降解,會對環境造成污染,只有某些細菌能降解S。研究人員按照圖16-14所示流程從淤泥中分離得到能高效降解S的細菌菌株。實驗過程中需要甲、乙兩種培養基,甲的組分為無機鹽、水和S,乙的組分為無機鹽、水、S和Y。
圖16-14
回答下列問題:
(1)實驗時,盛有水或培養基的搖瓶通常采用　高壓蒸汽滅菌　的方法進行滅菌。乙培養基中的Y物質是　瓊脂　。甲、乙培養基均屬于　選擇　培養基。
(2)實驗中初步估測搖瓶M中細菌細胞數為2×107個/mL,若要在每個平板上涂布100 μL稀釋后的菌液,且保證每個平板上長出的菌落數不超過200個,則至少應將搖瓶M中的菌液稀釋　104　倍。
(3)在步驟⑤的篩選過程中,發現當培養基中的S超過某一濃度時,某菌株對S的降解量反而下降,其原因可能是　S的濃度超過某一值時會抑制菌株的生長　(答出1點即可)。
(4)若要測定淤泥中能降解S的細菌細胞數,請寫出主要實驗步驟:　取淤泥加入無菌水中,涂布(或稀釋涂布)到乙培養基上,培養后計數　。
(5)上述實驗中,甲、乙兩種培養基所含有的組分雖然不同,但都能為細菌的生長提供4類營養物質,即　水、碳源、氮源和無機鹽　。
[解析] (1)微生物培養過程中通常采用高壓蒸汽滅菌法對培養基進行滅菌。分離能降解S的菌株時,先用甲液體培養基選擇培養,不能降解S的細菌因缺乏碳源和氮源而死掉,活下來的都是能降解S的細菌。選擇培養后經梯度稀釋,取100 μL的培養液涂布到乙固體培養基上進行再培養計數。因此乙中的Y是瓊脂(凝固劑),甲、乙均為選擇培養基。(2)由題意可知,若使每個平板上長出的菌落數不超過200個,即100 μL稀釋后的菌液中細菌細胞數不超過200個,因此至少需要將搖瓶M中的菌液稀釋2×107個/mL÷(200個/100 μL)=104倍。(3)當培養基中S的濃度超過某一值時有可能會抑制菌株生長,因此對S的降解量反而下降。(4)微生物分離計數的一般步驟是取樣→稀釋→培養→計數。(5)由于物質S是含有C、H、N的有機物,因此甲、乙培養基都能提供的營養物質是水、碳源、氮源和無機鹽。
1.酶是細胞合成的生物催化劑,已經從實驗室走進人們的生產、生活。請結合酶在食品、醫藥方面的應用來回答問題:
(1)腐乳又稱豆腐乳,是中國流傳數千年的特色傳統民間美食。經過發酵的腐乳易于消化吸收,是因為毛霉等微生物產生的蛋白酶將豆腐中的蛋白質分解成　小分子肽和氨基酸　。在制作腐乳過程中,加鹽的作用是　析出豆腐中的水分,使豆腐塊變硬,在后期的制作中不會過早酥爛;同時抑制微生物的生長,避免豆腐塊變質;調味　(答出兩點即可)。
(2)從細胞中提取出的酶,應置于緩沖溶液中,原因是緩沖溶液能夠　抵制外界的酸和堿對溶液pH的影響,維持pH基本不變　。若采用凝膠色譜法對酶進行純化,裝填色譜柱前應將凝膠加入洗脫液并用沸水浴加熱,用沸水加熱的優點有　節約時間;除去凝膠中可能帶有的微生物;排出凝膠內的空氣　(答出兩點即可)。
(3)“多酶片”是經特殊工藝制成的雙層藥片,可用于治療消化不良。內層是腸溶衣(不易溶于胃液,可溶于腸液)包裹的胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶,外層是糖衣(可溶于胃液)包裹的胃蛋白酶。為使藥物充分發揮作用,使用時建議　整片吞服　(填“整片吞服”或“嚼碎服用”),理由是　整片吞服使腸溶衣在胃液中不被破壞,確保腸溶衣包裹的酶在腸溶液中發揮作用,若嚼碎服用,腸溶衣包裹的酶釋放后會在酸性的胃液中失活,無法發揮作用　。
[解析] (1)毛霉產生的蛋白酶可將豆腐中的大分子有機物蛋白質分解為小分子肽和氨基酸;腐乳制作過程中,加鹽可以析出豆腐中的水分,使豆腐塊變硬,同時抑制微生物的生長,避免豆腐塊變質。(2)緩沖液調節外界的酸和堿對溶液pH的影響,維持pH基本不變;處理色譜柱填料時,可以將加入洗脫液的濕凝膠用沸水浴加熱,以加速膨脹,這種方法不但能夠節省時間,而且還可以除去凝膠中可能帶有的微生物,排出凝膠內的空氣。(3)使用多酶片時建議整片吞服,理由是整片吞服使腸溶衣在胃液中不被破壞,確保腸溶衣包裹的酶在腸溶液中發揮作用。
2.胡蘿卜素是一種常用的食用色素,可分別從胡蘿卜或產胡蘿卜素的微生物菌體中提取。圖Z16-6為某同學利用酵母菌R獲得胡蘿卜素的部分流程。請回答下列問題:
酵母菌R的篩選→酵母菌B的培養→菌體裂解→離心沉淀→萃取→萃取物→胡蘿卜素的鑒定
圖Z16-6
(1)采用平板劃線法接種酵母菌R時,需先灼燒接種環,其目的是　滅菌(防止雜菌污染)　。培養酵母菌R時,培養基中的蔗糖和硝酸鹽可分別為酵母菌R的生長提供　碳源和氮源　。
(2)現有乙醇和乙酸乙酯兩種溶劑,應選用其中的　乙酸乙酯　作為胡蘿卜素的萃取劑,不選用另外一種的理由是　萃取胡蘿卜素的有機溶劑應不與水混溶,而乙醇為水溶性有機溶劑　。
(3)為了驗證萃取物是否是胡蘿卜素,該同學將葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、萃取物和色素混合液(含葉綠素b、葉綠素a、葉黃素和胡蘿卜素)依次點樣在濾紙的1、2、3、4、5位置(如圖甲所示),并進行層析,濾紙條上各色素帶的位置為　B　(填字母)時,說明該萃取物最可能是胡蘿卜素。
(4)酵母菌R能分泌A、B兩種酶,圖是某課題組關于這兩種酶的實驗結果:
①圖中結果顯示,在40~60 ℃范圍內,熱穩定性較好的酶是　A酶　。高溫條件下酶容易失活,其原因是　高溫使酶的空間結構被破壞　。
②由圖可知,若要從酵母菌R種群中篩選出能產生熱穩定性高的酶的菌株,應在　大于或等于80 ℃　的條件下進行培養。
[解析] (1)灼燒接種環,可以起到滅菌的作用。蔗糖可為酵母菌提供碳源,硝酸鹽可為酵母菌提供氮源。(2)由于萃取胡蘿卜素的有機溶劑應不與水混溶,而乙醇為水溶性有機溶劑,選用乙醇會降低萃取率,因此應選乙酸乙酯作為胡蘿卜素的萃取劑。(3)綠葉中的不同色素,由于溶解度不同,在濾紙條上的擴散速率不同,擴散最快的是胡蘿卜素,其次分別是葉黃素、葉綠素a、葉綠素b,所以當濾紙條上各色素帶的位置為圖中的B時,即可說明該萃取物最可能是胡蘿卜素。(4)①據圖分析,自變量為溫度和酶的種類(A酶及B酶),因變量為酶活性,在40 ℃至60 ℃范圍內,A酶活性的變化較B酶小,說明在40 ℃至60 ℃范圍內,A酶的熱穩定性較好。高溫會使酶的空間結構被破壞,從而使酶容易失活。②據圖分析,A和B兩種酶在溫度為80 ℃時,B酶會失活,因此若要從酵母菌R種群中篩選出能產生熱穩定性高的酶的菌株,應在大于或等于80 ℃的條件下培養。

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