第十單元生物技術(shù)實(shí)踐專題28傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)與微生物的應(yīng)用高考生物高考生物考點(diǎn)一考點(diǎn)一 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)知識(shí)清單知識(shí)清單 一一 果酒及果醋的制作果酒及果醋的制作1.制作原理與條件制作原理與條件2.制作流程制作流程3.葡萄酒呈現(xiàn)深紅色的原因是紅葡萄皮的色素進(jìn)入發(fā)酵液。4.現(xiàn)在工廠生產(chǎn)果酒,為提高果酒的品質(zhì),更好地抑制其他微生物的生長(zhǎng),采取的措施是直接在果汁中加入人工培養(yǎng)的酵母菌。二二 腐乳的制作腐乳的制作1.菌種菌種:主要是毛霉。2.原理原理(1)蛋白質(zhì)肽、氨基酸;(2)脂肪甘油+脂肪酸3.腐乳的制作流程腐乳的制作流程三三 泡菜的制作和亞硝酸鹽的測(cè)定泡菜的制作和亞硝酸鹽的測(cè)定1.作用菌類作用菌類:假絲酵母和乳酸菌。2.原料原料:白菜、洋白菜等。3.原理原理:在無(wú)氧的條件下,微生物利用菜中的糖和其他營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)行發(fā)酵,乳酸菌將糖分轉(zhuǎn)化為乳酸,這時(shí)需氧菌被殺死;當(dāng)有機(jī)酸增加到一定程度時(shí),乳酸菌被殺死,出現(xiàn)酵母菌和霉菌,并逐漸產(chǎn)生亞硝酸。加白酒的作用是可抑制雜菌的生長(zhǎng),酒也是一種調(diào)味劑,增加醇香感。4.制作步驟制作步驟5.亞硝酸鹽含量的測(cè)定亞硝酸鹽含量的測(cè)定(1)亞硝酸鹽的產(chǎn)生:由假絲酵母產(chǎn)生。(2)亞硝酸鹽的危害:可轉(zhuǎn)變成致癌物亞硝胺。(3)亞硝酸鹽含量測(cè)定:在鹽酸酸化條件下,亞硝酸鹽與對(duì)氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)后,與N-1-萘基乙二胺結(jié)合形成玫瑰紅色產(chǎn)物,通過(guò)目測(cè)比較,大致估算亞硝酸鹽含量。1.果酒、果醋發(fā)酵裝置分析果酒、果醋發(fā)酵裝置分析(1)通用裝置 (2)裝置分析因酵母菌的繁殖需要空氣,醋酸菌是好氧菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整個(gè)過(guò)程中都需氧。因酵母菌產(chǎn)生酒精是在無(wú)氧條件下進(jìn)行的,故應(yīng)控制充入氧的量,應(yīng)在充氣口設(shè)置開(kāi)關(guān)。由于在酒精發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生CO2,因此又需設(shè)排氣口;為防止空氣中微生物的污染,排氣口應(yīng)連接一個(gè)長(zhǎng)而彎曲的膠管。因要對(duì)發(fā)酵的情況進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè),故應(yīng)設(shè)置出料口便于取料。2.四種傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品的菌種與原理四種傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品的菌種與原理食品菌種呼吸類型原理溫度果酒酵母菌兼性厭氧無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精1825果醋醋酸菌需氧糖(酒精)醋酸3035腐乳毛霉等需氧蛋白酶、脂肪酶分別水解蛋白質(zhì)、脂肪1518泡菜乳酸菌無(wú)氧無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸3.影響腐乳品質(zhì)的因素影響腐乳品質(zhì)的因素(1)鹽a.濃度過(guò)低,不足以抑制微生物生長(zhǎng),豆腐易腐敗變質(zhì)。b.濃度過(guò)高,會(huì)影響腐乳口味。(2)酒的含量:一般控制在12%左右。(3)香辛料:具調(diào)味、殺菌作用。(4)溫度:1518。思維點(diǎn)撥思維點(diǎn)撥傳統(tǒng)腐乳制作與現(xiàn)代腐乳生產(chǎn)的區(qū)別(1)條件要求:傳統(tǒng)腐乳制作不需要滅菌,現(xiàn)代腐乳生產(chǎn)必須在嚴(yán)格無(wú)菌條件下進(jìn)行。(2)菌種來(lái)源:傳統(tǒng)腐乳制作,菌種來(lái)自空氣中的毛霉孢子;現(xiàn)代腐乳生產(chǎn),菌種是經(jīng)過(guò)篩選的優(yōu)良毛霉菌種,并且直接接種在豆腐上。4.泡菜制作的注意事項(xiàng)泡菜制作的注意事項(xiàng)(1)材料的選擇及用量蔬菜應(yīng)新鮮,若放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng),蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽。清水和鹽的質(zhì)量比為4 1,鹽水要煮沸后冷卻待用。鹽水煮沸有兩大作用,一是除去水中的氧氣,二是殺滅鹽水中的其他細(xì)菌。(2)防止雜菌污染:每次取樣用具要洗凈,取樣后要迅速封口。(3)氧氣需求泡菜壇要選擇透氣性差的容器,以創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境,有利于乳酸菌發(fā)酵,防止蔬菜腐爛。壇蓋邊沿的水槽中要注滿水,以保證乳酸菌發(fā)酵所需的無(wú)氧環(huán)境,并注意在發(fā)酵過(guò)程中要經(jīng)常補(bǔ)充壇蓋邊沿水槽中的水。(4)溫度:發(fā)酵過(guò)程控制在室溫即可,最好在2636。溫度過(guò)高,則易滋生雜菌;溫度過(guò)低,則發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)。(5)泡菜制作過(guò)程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化:例例1(2017江蘇單科,25,3分)如圖是探究果酒與果醋發(fā)酵的裝置示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是(多選)()A.改變通入氣體種類,可以研究呼吸作用類型對(duì)發(fā)酵的影響B(tài).果酒發(fā)酵中期通入氮?dú)?酵母菌將從有氧呼吸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)氧呼吸C.果醋的發(fā)酵周期與實(shí)驗(yàn)設(shè)定的溫度密切相關(guān)D.氣體入口與氣體出口可以交換使用解析解析本題主要考查果酒和果醋制作的相關(guān)知識(shí)。果酒和果醋發(fā)酵所利用的菌種分別是酵母菌、醋酸菌,其中酵母菌屬于兼性厭氧菌,而醋酸菌為需氧菌,因此改變通入氣體種類,可研究呼吸作用類型對(duì)發(fā)酵的影響,A正確;果酒發(fā)酵中期通入氮?dú)夂?酵母菌可從有氧呼吸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)氧呼吸,B正確;醋酸菌的最適生長(zhǎng)溫度為3035,溫度過(guò)低會(huì)抑制酶活性,從而抑制果醋的發(fā)酵周期,C正確;圖中的氣體入口與氣體出口不可以交換使用,因?yàn)榕c氣體入口相連的導(dǎo)管需要插入發(fā)酵瓶的底部,D錯(cuò)誤。答案答案ABC考點(diǎn)二考點(diǎn)二 微生物的培養(yǎng)和應(yīng)用微生物的培養(yǎng)和應(yīng)用 一一 微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)1.培養(yǎng)基培養(yǎng)基(1)概念:人們按照微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不同需求,配制出供其生長(zhǎng)繁殖的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。(2)營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成:水、無(wú)機(jī)鹽、碳源、氮源和生長(zhǎng)因子。(3)類型:根據(jù)物理性質(zhì)可分為固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基;根據(jù)功能可分為選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基。(4)制備步驟:計(jì)算稱量溶化滅菌倒平板。2.無(wú)菌技術(shù)無(wú)菌技術(shù)(連線連線)注意:A.消毒可以殺死物體表面或內(nèi)部的部分微生物。B.滅菌可以殺死物體內(nèi)外所有的微生物,包括芽孢和孢子。3.純化培養(yǎng)方法純化培養(yǎng)方法:平板劃線法和稀釋涂布平板法。平板劃線法和稀釋涂布平板法。(1)平板劃線法:通過(guò)接種環(huán)在瓊脂固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作,將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。(2)稀釋涂布平板法:將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋,然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面。二二 纖維素分解菌的分離纖維素分解菌的分離1.纖維素酶纖維素酶(1)組成:纖維素分解菌可產(chǎn)生纖維素酶,纖維素酶是一種復(fù)合酶,它包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。(2)作用:2.纖維素分解菌的分離纖維素分解菌的分離(1)方法:剛果紅染色法。(2)原理 (3)標(biāo)志:使用以纖維素為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基,根據(jù)是否產(chǎn)生透明圈來(lái)篩選纖維素分解菌。(4)操作流程三三 土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離1.微生物的培養(yǎng)基微生物的培養(yǎng)基(1)微生物培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)要素 營(yíng)養(yǎng)要素來(lái)源功能碳源無(wú)機(jī)碳源CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳無(wú)機(jī)物a.構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物b.既是碳源又是能源(有機(jī)碳源)有機(jī)碳源糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、石油、花生粉餅等氮源無(wú)機(jī)氮源無(wú)機(jī)氮:NH3、銨鹽、硝酸鹽、N2等合成蛋白質(zhì)、核酸及含氮的代謝產(chǎn)物有機(jī)氮源牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸等生長(zhǎng)因子維生素、氨基酸、堿基等a.酶和核酸的組成成分b.參與代謝過(guò)程中的酶促反應(yīng)(2)選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基的應(yīng)用實(shí)例類型實(shí)例選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入青霉素分離得到酵母菌和霉菌等培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽用于分離得到金黃色葡萄球菌以尿素作為唯一氮源的培養(yǎng)基用于分離分解尿素的細(xì)菌不添加氮源的培養(yǎng)基用于分離固氮微生物石油是唯一碳源時(shí),可以抑制不能利用石油的微生物的生長(zhǎng),使能夠利用石油的微生物生存,達(dá)到分離能消除石油污染的微生物的目的培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)只能得到耐高溫的微生物鑒別培養(yǎng)基伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基可以鑒別大腸桿菌(菌落呈深紫色并帶金屬光澤)2.兩種微生物純化培養(yǎng)的方法兩種微生物純化培養(yǎng)的方法方法平板劃線法稀釋涂布平板法注意事項(xiàng)(1)接種環(huán)的灼燒第一次劃線前:殺死接種環(huán)上的微生物,避免污染培養(yǎng)物之后每次劃線前:殺死殘留菌種,保證每次劃線菌種來(lái)自上次劃線末端劃線結(jié)束后:殺死殘留菌種,避免污染環(huán)境和感染操作者(2)灼燒接種環(huán)之后,要冷卻后再進(jìn)行取種,以免溫度太高殺死菌種(3)劃線時(shí)最后一區(qū)域不要與第一區(qū)域相連(4)劃線用力要大小適當(dāng),防止用力過(guò)大將培養(yǎng)基劃破(1)稀釋操作時(shí):每支試管及其中的9mL水、移液管等均需滅菌;操作時(shí),試管口和移液管應(yīng)在離火焰1cm2cm處(2)涂布平板時(shí)涂布器用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒,取出時(shí),讓多余酒精在燒杯中滴盡,然后將沾有少量酒精的涂布器在酒精燈火焰上引燃不要將過(guò)熱的涂布器放在盛放酒精的燒杯中,以免引燃其中的酒精目的在培養(yǎng)基上形成由單個(gè)菌種繁殖而來(lái)的子細(xì)胞群體菌落培養(yǎng)平板冷凝后倒置培養(yǎng),使培養(yǎng)基表面的水分更好地?fù)]發(fā),防止皿蓋上水珠落入培養(yǎng)基造成污染3.微生物的鑒別和篩選微生物的鑒別和篩選(1)三種鑒別微生物的方法菌落特征鑒別法:根據(jù)微生物在固體平板培養(yǎng)基表面形成的菌落的形狀、大小、隆起程度和顏色等特征進(jìn)行鑒別。指示劑鑒別法:如以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑,培養(yǎng)某種微生物后,若pH升高、指示劑變紅,說(shuō)明該種微生物能夠分解尿素。染色鑒別法:如利用剛果紅染色法,根據(jù)培養(yǎng)基中出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈來(lái)篩選纖維素分解菌。(2)三種篩選微生物的方法單菌落挑取法:利用平板劃線法或稀釋涂布平板法接種到固體平板培養(yǎng)基表面,直接根據(jù)微生物菌落的特征利用單菌落挑取的方法獲得目的微生物。選擇培養(yǎng)法:利用選擇培養(yǎng)基對(duì)微生物進(jìn)行選擇培養(yǎng),直接獲得目的微生物。鑒定培養(yǎng)法:利用鑒別培養(yǎng)基使目的微生物菌落呈現(xiàn)特有的特征,然后篩選目的微生物。(3)微生物篩選和鑒別的兩個(gè)實(shí)例比較項(xiàng)目土壤中分解尿素的細(xì)菌分解纖維素的微生物篩選利用以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基進(jìn)行選擇培養(yǎng)利用富含纖維素的選擇培養(yǎng)基進(jìn)行選擇培養(yǎng)原理只有分解尿素的細(xì)菌能夠合成脲酶,才能在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)因?yàn)榕囵B(yǎng)基中含有豐富的纖維素,因此能夠分解纖維素的微生物具有更多的生存機(jī)會(huì)而大量繁殖鑒別在培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑,指示劑變紅說(shuō)明菌落中的菌體為分解尿素的細(xì)菌剛果紅染色法,周圍出現(xiàn)透明圈的菌落為分解纖維素的微生物的菌落4.兩種微生物計(jì)數(shù)方法的比較兩種微生物計(jì)數(shù)方法的比較方法間接計(jì)數(shù)法(稀釋涂布平板法)直接計(jì)數(shù)法(顯微計(jì)數(shù)法)原理當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí),培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落,來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌,通過(guò)統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù),就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌利用特定細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板,在顯微鏡下計(jì)算一定容積的樣品中微生物的數(shù)量公式每克樣品中的菌落數(shù)=(CV)MC:某稀釋度下平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù);V:涂布平板時(shí)所用的稀釋液的體積(mL);M:稀釋倍數(shù)每毫升原液所含細(xì)菌數(shù):每小格平均細(xì)菌數(shù)400104稀釋倍數(shù)注:血細(xì)胞計(jì)數(shù)板1個(gè)小格0.1mm3,1mL=1000m3缺點(diǎn)當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)菌體連在一起時(shí),平板上觀察到的只是一個(gè)菌落不能區(qū)分細(xì)胞死活結(jié)果比實(shí)際值偏小比實(shí)際值偏大例例2(2016課標(biāo)全國(guó),39,15分)某同學(xué)用新鮮的泡菜濾液為實(shí)驗(yàn)材料分離純化乳酸菌。分離純化所用固體培養(yǎng)基中因含有碳酸鈣而不透明,乳酸菌產(chǎn)生的乳酸能溶解培養(yǎng)基中的碳酸鈣?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)分離純化乳酸菌時(shí),首先需要用對(duì)泡菜濾液進(jìn)行梯度稀釋,進(jìn)行梯度稀釋的理由是。(2)推測(cè)在分離純化所用的培養(yǎng)基中加入碳酸鈣的作用有和。分離純化時(shí)應(yīng)挑選出的菌落作為候選菌。(3)乳酸菌在-20長(zhǎng)期保存時(shí),菌液中常需要加入一定量的(填“蒸餾水”、“甘油”或“碳酸鈣”)。解析解析(1)分離純化乳酸菌時(shí),由于泡菜濾液中菌的濃度高,因此需要用無(wú)菌水對(duì)泡菜濾液進(jìn)行梯度稀釋,其目的是將聚集在一起的乳酸菌分散成單個(gè)細(xì)胞,以便在培養(yǎng)基表面形成單菌落。(2)乳酸菌代謝過(guò)程中可產(chǎn)生乳酸,若在培養(yǎng)基中加入碳酸鈣,則碳酸鈣既可以中和乳酸,又可以在乳酸菌菌落的周圍出現(xiàn)明顯透明圈,據(jù)此可以用于乳酸菌的鑒別。(3)乳酸菌在-20長(zhǎng)期保存時(shí),為了避免水結(jié)冰產(chǎn)生冰晶損傷細(xì)胞,在菌液中常需要加入一定量的甘油。答案答案(1)無(wú)菌水(2分)泡菜濾液中菌的濃度高,直接培養(yǎng)很難分離得到單菌落(3分)(2)鑒別乳酸菌中和產(chǎn)生的乳酸(或酸)(每空3分,共6分)具有透明圈(2分)(3)甘油(2分)