专题十一生物技术实践专题突破练1．白色污染属于全球性的环境问题，为了治理白色污染，我国科学院研究团队首次发现了能够高效降解聚氨酯(PU)塑料的新菌种，并把该菌种命名为塔宾曲霉菌，在塔宾曲霉菌的作用下，两周就可见塑料生物降解过程，两个月后其培养基上的塑料聚合物基本消失。

这项成果为土壤污染处理和生态修复提供了新的线索，也为处理塑料垃圾开辟了新途径。

请回答下列问题：(1)在进行微生物的培养时需要用到培养基，若要对该菌种进行扩大培养，需要使用________培养基；若要分离、纯化该菌种，需要使用__________培养基；若要筛选该菌种，则需要使用以________________为唯一碳源的选择培养基。

(2)若要测定样品溶液中该菌种的数目，可将100 mL含该菌种的样品溶液稀释104倍后，取0.1 mL稀释液均匀涂布在选择培养基表面，测得菌落数的平均值为240个，且空白对照组平板上未出现菌落，则100 mL原菌液中含有塔宾曲霉菌________个。

与血细胞计数板计数法相比，试分析该方法的优缺点：______________________________________________________________________________________________________(优缺点各答一个)。

(3)请你结合该菌株的特性对处理塑料垃圾给出一条合理建议：_______________。

答案(1)液体固体聚氨酯(PU)塑料(2)2.4×109优点：能够只计数活菌数目；缺点：统计的活菌数目往往比实际数目低(3)在垃圾填埋场喷洒塔宾曲霉菌菌液解析(1)液体培养基具有可以进行通气培养、振荡培养等优点。

在通气或在振荡的条件下可增加供氧量，增加微生物对营养物质的吸收，有利于细胞生长，提高微生物数量。

因此若要对该菌种进行扩大培养，需要使用液体培养基；分离纯化微生物需要使用固体培养基；若要筛选该菌种，则需要使用以聚氨酯(PU)塑料为唯一碳源的选择培养基。

(2)每毫升(mL)样品中的菌株数＝(C÷V)×M，其中，C表示某稀释度下的平板上生长的平均菌落数，V表示涂布平板时所用的稀释液的体积，M表示稀释倍数。

把数据代入此公式可求出每毫升样品中的菌株数，即每毫升样品中的菌株数＝(C÷V)×M＝240÷0.1×104＝2.4×107，因此100 mL原菌液中含有塔宾曲霉菌2.4×107×100＝2.4×109个。

与血细胞计数板计数法相比，其优点是能够只计数活菌数目；缺点是统计的活菌数目往往比实际数目低。

(3)结合该菌株的特性对处理塑料垃圾的建议：由于塔宾曲霉菌能够降解塑料，因此可以在垃圾填埋场喷洒塔宾曲霉菌菌液，以便于其能降解塑料，减少白色污染。

2．酸奶是牛奶、羊奶或马奶经过发酵制成的一种食品，其发酵原理与泡菜制作非常相似。

为了研究影响酸奶发酵效果的因素，某小组在A、B两容器中加入一定量的鲜牛奶，将等量的甲、乙两菌种(都能产生乳酸)分别接入其中并混匀，密封后再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在6 h内定期取样观测发酵效果。

回答下列问题：(1)制作酸奶和泡菜与制作果酒相比，相同点是________________________。

上述实验过程中可能会影响酸奶品质的操作是_____________________________________________，为什么？_______________________________________________。

(2)在家庭制作葡萄酒时，容器瓶的盖子选下列哪种？________________(填“有螺旋可旋转的”或“密封不可开启的”)，为什么？____________________________________。

(3)在制作酸奶时，人们还会在鲜奶中加一定量的蔗糖，其原理是_______________。

发现6 h 内的酸奶发酵效果越来越好，无法确定发酵的最佳时间。

若要确定最佳发酵时间，可以__________________________________________________________。

有人提供的自制酸奶信息表明：酸奶制作时间可长可短，有的季节2～3小时即可，有的季节需要10～12小时。

影响发酵效果的非生物因素可能是________________________。

答案(1)都是利用微生物在无氧条件下进行无氧呼吸定期取样观测发酵效果因为打开瓶盖取样，可能会造成杂菌污染(2)有螺旋可旋转的因为酒精发酵会产生较多的二氧化碳，有螺旋可旋转的瓶盖拧松可排出二氧化碳气体，有利于发酵的持续进行(3)为乳酸菌提供乳酸发酵所需的原料，改善口感延长发酵时间，观测发酵效果以找到最好的发酵效果所对应的时间温度解析(1) 酸奶可用多种鲜奶制作，和泡菜制作的原理一样，都是乳酸发酵，即都是利用微生物在无氧条件下进行无氧呼吸。

制作酸奶的过程中，定期取样观测发酵效果须在无菌条件下进行(或进行无菌操作)。

打开瓶盖取样时，外界空气进入发酵液，有可能会造成杂菌污染，进而影响酸奶品质。

(2)制作果酒的原理是酵母菌的酒精发酵，即在无氧条件下将葡萄糖分解为酒精和CO2；在果酒发酵过程中产生较多的二氧化碳需及时排出，才有利于发酵的持续进行。

可见，在家庭制作葡萄酒时，容器瓶的盖子应选择有螺旋可旋转的，其原因在于：有螺旋可旋转的瓶盖拧松可排出二氧化碳气体，有利于发酵的持续进行。

(3)在制作酸奶时，人们在鲜奶中加一定量的蔗糖，一方面是为乳酸菌提供乳酸发酵所需的原料，另一方面是改善口感。

要确定酸奶发酵的最佳时间，可以延长发酵时间，观测发酵效果，找到最好的发酵效果所对应的时间。

依题意可知：不同的季节，酸奶制作的时间不同，说明影响发酵效果的非生物因素可能是温度。

3．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32 h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____________、____________。

(2)若发酵菌为好氧菌，则发酵容器内__________(填“上层”“中层”或“下层”)大豆的发酵效果比较好。

(3)32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间的延长直线上升。

为确定最佳发酵时间，需要__________发酵时间，观测发酵效果，发酵效果__________时对应的时间即为最佳发酵时间。

(4)从大豆到豆豉的过程中，大豆中的成分会发生类似腐乳制作过程中的变化，即蛋白质转变为______________，脂肪转变为______________，直接原因是发酵菌产生了__________________。

答案(1)菌种发酵时间(2)上层(3)延长最好(4)氨基酸和多肽脂肪酸和甘油蛋白酶和脂肪酶解析(1)由题干信息可知，导致发酵效果不同的因素包括：两桶中的不同菌种及每桶发酵的时间差异，即该实验的自变量是菌种和发酵时间。

(2)好氧菌在氧气充足的条件下发酵较好。

若发酵菌为好氧菌，因发酵容器的上层氧气较为充足，所以发酵容器内上层大豆的发酵效果比较好。

(3)由于32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间的延长直线上升，因此，不能据此得出最佳发酵时间。

若要得出最佳的发酵时间，则需要延长发酵时间，观测发酵效果，发酵效果最好时对应的时间即为最佳发酵时间。

(4)腐乳制作过程中，蛋白质转变为氨基酸和多肽，脂肪转变为甘油和脂肪酸，直接原因是发酵菌产生了蛋白酶和脂肪酶。

4．泡菜是我国传统发酵食品之一，回答下列与泡菜制作相关的问题：(1)制作泡菜时，乳酸菌发酵第一阶段的产物有________________。

(2)某同学用新鲜的泡菜滤液分离纯化乳酸菌时，需用________对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是____________________。

测定乳酸菌活菌数目通常用的接种方法是____________________。

(3)下图为乳酸菌的数量、乳酸的含量、亚硝酸盐的含量随时间变化的曲线，三幅图①～③的纵轴表示的含义依次为________、________、________。

(4)研究发现，第8～10天的泡菜，酸爽可口，更适于食用，原因是_______________________________________________________________________________________。

答案(1)丙酮酸和[H] (2)无菌水泡菜滤液中菌的浓度很高，直接培养很难分离得到单菌落稀释涂布平板法(3)乳酸菌的数量亚硝酸盐的含量乳酸的含量(4)乳酸菌发酵不断产生乳酸，pH值下降，使泡菜酸爽可口；亚硝酸盐含量较低，更适于食用解析(1)制作泡菜时，乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸。

乳酸菌发酵第一阶段的产物有丙酮酸和[H]。

(2)由于泡菜滤液中菌的浓度很高，直接培养很难分离得到单菌落，所以欲从泡菜滤液中分离纯化乳酸菌时，需用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释。

测定乳酸菌活菌数目通常用的接种方法是稀释涂布平板法。

(3)在发酵初期，先有需氧菌活动，当产生厌氧环境时，乳酸菌才开始活动，乳酸菌和乳酸的量较小，由于硝酸盐还原菌的活动，亚硝酸盐的含量有所增加；发酵中期，由于乳酸菌产生大量乳酸，其他菌的活动受到抑制，此时乳酸菌数量达到高峰，乳酸的量继续积累，由于硝酸盐还原菌的活动受到抑制，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降；发酵后期，由于乳酸的积累，酸度继续加大，乳酸菌的活动开始受到抑制，乳酸菌数量下降，乳酸的量继续积累，硝酸盐还原菌的活动完全被抑制。

因此，三幅图①～③的纵轴表示的含义依次为乳酸菌的数量、亚硝酸盐的含量、乳酸的含量。

(4)第8～10天的泡菜，酸爽可口，更适于食用的原因是乳酸菌发酵不断产生乳酸，pH值下降，使泡菜酸爽可口；亚硝酸盐含量较低，更适于食用。

5．长春花植物中含有复杂的生物碱，其中长春花碱是目前应用最广泛的天然植物抗肿瘤药物之一，提取方法如下：长春花干燥粉碎→纤维素酶处理→加入pH为4.0的酸中→恒温水浴→加碱调pH至8.0→四氯化碳萃取。

回答下列问题：(1)长春花干燥粉碎后再用纤维素酶处理的原因是______________________________。

(2)纤维素酶是一类复合酶，实验室常用__________法鉴别微生物是否产生纤维素酶。

(3)长春花碱微溶于水，易溶于酸中，由此推测，后续提取加碱的目的是_______________。

(4)四氯化碳的沸点为76.8 ℃，长春花碱的沸点为211～216 ℃，由此推测，四氯化碳萃取后，除去四氯化碳获得纯净的长春花碱的方法是________________________________________________________________________。