第十单元生物技术实践专题28传统发酵技术与微生物的应用高考生物高考生物考点一考点一传统发酵技术传统发酵技术知识清单知识清单 一一果酒及果醋的制作果酒及果醋的制作1.制作原理与条件制作原理与条件2.制作流程制作流程3.葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液。4.现在工厂生产果酒,为提高果酒的品质,更好地抑制其他微生物的生长 , 采 取 的 措 施 是 直 接 在 果 汁 中 加 入人工培养的酵母菌。二二腐乳的制作腐乳的制作1.菌种菌种:主要是毛霉。2.原理原理(1)蛋白质肽、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亚硝酸盐的测定泡菜的制作和亚硝酸盐的测定1.作用菌类作用菌类:假丝酵母和乳酸菌。2.原料原料:白菜、洋白菜等。3.原理原理:在无氧的条件下,微生物利用菜中的糖和其他营养物进行发酵,乳 酸 菌 将 糖 分 转 化 为乳酸,这时需氧菌被杀死;当有机酸增加到一定程度时,乳酸菌被杀死,出现酵母菌和霉菌,并逐渐产生亚硝酸。加白 酒 的 作 用 是 可抑制杂菌的生长,酒也是一种调味剂,增加醇香感。4.制作步骤制作步骤5.亚硝酸盐含量的测定亚硝酸盐含量的测定(1)亚硝酸盐的产生:由假丝酵母产生。(2)亚硝酸盐的危害:可转变成致癌物亚硝胺。(3)亚硝酸盐含量测定:在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发 生 重 氮 化 反 应 后 , 与 N - 1 - 萘 基 乙 二 胺 结 合 形 成玫瑰红色产物,通过目测比较,大致估算亚硝酸盐含量。1.果酒、果醋发酵装置分析果酒、果醋发酵装置分析(1)通用装置 (2)装置分析因酵母菌的繁殖需要空气,醋酸菌是好氧菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧。因酵母菌产生酒精是在无氧条件下进行的,故应控制充入氧的量,应在充气口设置开关。由于在酒精发酵过程中产生CO2,因此又需设排气口;为防止空气中微生物的污染,排气口应连接一个长而弯曲的胶管。因要对发酵的情况进行及时监测,故应设置出料口便于取料。2.四种传统发酵产品的菌种与原理四种传统发酵产品的菌种与原理食品菌种呼吸类型原理温度果酒酵母菌兼性厌氧无氧呼吸产生酒精1825果醋醋酸菌需氧糖(酒精)醋酸3035腐乳毛霉等需氧蛋白酶、脂肪酶分别水解蛋白质、脂肪1518泡菜乳酸菌无氧无氧呼吸产生乳酸3.影响腐乳品质的因素影响腐乳品质的因素(1)盐a.浓度过低,不足以抑制微生物生长,豆腐易腐败变质。b.浓度过高,会影响腐乳口味。(2)酒的含量:一般控制在12%左右。(3)香辛料:具调味、杀菌作用。(4)温度:1518。思维点拨思维点拨传统腐乳制作与现代腐乳生产的区别(1)条件要求:传统腐乳制作不需要灭菌,现代腐乳生产必须在严格无菌条件下进行。(2)菌种来源:传统腐乳制作,菌种来自空气中的毛霉孢子;现代腐乳生产,菌种是经过筛选的优良毛霉菌种,并且直接接种在豆腐上。4.泡菜制作的注意事项泡菜制作的注意事项(1)材料的选择及用量蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。清水和盐的质量比为41,盐水要煮沸后冷却待用。盐水煮沸有两大作用,一是除去水中的氧气,二是杀灭盐水中的其他细菌。(2)防止杂菌污染:每次取样用具要洗净,取样后要迅速封口。(3)氧气需求泡菜坛要选择透气性差的容器,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。坛盖边沿的水槽中要注满水,以保证乳酸菌发酵所需的无氧环境,并注意在发酵过程中要经常补充坛盖边沿水槽中的水。(4)温度:发酵过程控制在室温即可,最好在2636。温度过高,则易滋生杂菌;温度过低,则发酵时间延长。(5)泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化:例例1(2017江苏单科,25,3分)如图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述正确的是(多选)()A.改变通入气体种类,可以研究呼吸作用类型对发酵的影响B.果酒发酵中期通入氮气,酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸C.果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关D.气体入口与气体出口可以交换使用解析解析本题主要考查果酒和果醋制作的相关知识。果酒和果醋发酵所利用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌,其中酵母菌属于兼性厌氧菌,而醋酸菌为需氧菌,因此改变通入气体种类,可研究呼吸作用类型对发酵的影响,A正确;果酒发酵中期通入氮气后,酵母菌可从有氧呼吸转变为无氧呼吸,B正确;醋酸菌的最适生长温度为3035,温度过低会抑制酶活性,从而抑制果醋的发酵周期,C正确;图中的气体入口与气体出口不可以交换使用,因为与气体入口相连的导管需要插入发酵瓶的底部,D错误。答案答案ABC考点二考点二微生物的培养和应用微生物的培养和应用 一一微生物的实验室培养微生物的实验室培养1.培养基培养基(1)概念:人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质。(2)营养构成:水、无机盐、碳源、氮源和生长因子。(3)类型:根据物理性质可分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基;根据功能可分为选择培养基和鉴别培养基。(4)制备步骤:计算称量溶化灭菌倒平板。2.无菌技术无菌技术(连线连线)注意:A.消毒可以杀死物体表面或内部的部分微生物。B.灭菌可以杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子。3.纯化培养方法纯化培养方法:平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线法和稀释涂布平板法。(1)平板划线法:通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。(2)稀释涂布平板法:将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面。二二纤维素分解菌的分离纤维素分解菌的分离1.纤维素酶纤维素酶(1)组成:纤维素分解菌可产生纤维素酶,纤维素酶是一种复合酶,它包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。(2)作用:2.纤维素分解菌的分离纤维素分解菌的分离(1)方法:刚果红染色法。(2)原理 (3)标志:使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基,根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(4)操作流程三三土壤中分解尿素的细菌的分离土壤中分解尿素的细菌的分离1.微生物的培养基微生物的培养基(1)微生物培养基的营养要素 营养要素来源功能碳源无机碳源CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳无机物a.构成细胞物质和一些代谢产物b.既是碳源又是能源(有机碳源)有机碳源糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、花生粉饼等氮源无机氮源无机氮:NH3、铵盐、硝酸盐、N2等合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物有机氮源牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸等生长因子维生素、氨基酸、碱基等a.酶和核酸的组成成分b.参与代谢过程中的酶促反应(2)选择培养基和鉴别培养基的应用实例类型实例选择培养基培养基中加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌等培养基中加入高浓度的食盐用于分离得到金黄色葡萄球菌以尿素作为唯一氮源的培养基用于分离分解尿素的细菌不添加氮源的培养基用于分离固氮微生物石油是唯一碳源时,可以抑制不能利用石油的微生物的生长,使能够利用石油的微生物生存,达到分离能消除石油污染的微生物的目的培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物鉴别培养基伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌(菌落呈深紫色并带金属光泽)2.两种微生物纯化培养的方法两种微生物纯化培养的方法方法平板划线法稀释涂布平板法注意事项(1)接种环的灼烧第一次划线前:杀死接种环上的微生物,避免污染培养物之后每次划线前:杀死残留菌种,保证每次划线菌种来自上次划线末端划线结束后:杀死残留菌种,避免污染环境和感染操作者(2)灼烧接种环之后,要冷却后再进行取种,以免温度太高杀死菌种(3)划线时最后一区域不要与第一区域相连(4)划线用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破(1)稀释操作时:每支试管及其中的9mL水、移液管等均需灭菌;操作时,试管口和移液管应在离火焰1cm2cm处(2)涂布平板时涂布器用体积分数为70%的酒精消毒,取出时,让多余酒精在烧杯中滴尽,然后将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中,以免引燃其中的酒精目的在培养基上形成由单个菌种繁殖而来的子细胞群体菌落培养平板冷凝后倒置培养,使培养基表面的水分更好地挥发,防止皿盖上水珠落入培养基造成污染3.微生物的鉴别和筛选微生物的鉴别和筛选(1)三种鉴别微生物的方法菌落特征鉴别法:根据微生物在固体平板培养基表面形成的菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等特征进行鉴别。指示剂鉴别法:如以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,培养某种微生物后,若pH升高、指示剂变红,说明该种微生物能够分解尿素。染色鉴别法:如利用刚果红染色法,根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来筛选纤维素分解菌。(2)三种筛选微生物的方法单菌落挑取法:利用平板划线法或稀释涂布平板法接种到固体平板培养基表面,直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物。选择培养法:利用选择培养基对微生物进行选择培养,直接获得目的微生物。鉴定培养法:利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征,然后筛选目的微生物。(3)微生物筛选和鉴别的两个实例比较项目土壤中分解尿素的细菌分解纤维素的微生物筛选利用以尿素为唯一氮源的选择培养基进行选择培养利用富含纤维素的选择培养基进行选择培养原理只有分解尿素的细菌能够合成脲酶,才能在以尿素为唯一氮源的培养基上生长因为培养基中含有丰富的纤维素,因此能够分解纤维素的微生物具有更多的生存机会而大量繁殖鉴别在培养基中加入酚红指示剂,指示剂变红说明菌落中的菌体为分解尿素的细菌刚果红染色法,周围出现透明圈的菌落为分解纤维素的微生物的菌落4.两种微生物计数方法的比较两种微生物计数方法的比较方法间接计数法(稀释涂布平板法)直接计数法(显微计数法)原理当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌,通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量公式每克样品中的菌落数=(CV)MC:某稀释度下平板上生长的平均菌落数;V:涂布平板时所用的稀释液的体积(mL);M:稀释倍数每毫升原液所含细菌数:每小格平均细菌数400104稀释倍数注:血细胞计数板1个小格0.1mm3,1mL=1000m3缺点当两个或多个菌体连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落不能区分细胞死活结果比实际值偏小比实际值偏大例例2(2016课标全国,39,15分)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”)。解析解析(1)分离纯化乳酸菌时,由于泡菜滤液中菌的浓度高,因此需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释,其目的是将聚集在一起的乳酸菌分散成单个细胞,以便在培养基表面形成单菌落。(2)乳酸菌代谢过程中可产生乳酸,若在培养基中加入碳酸钙,则碳酸钙既可以中和乳酸,又可以在乳酸菌菌落的周围出现明显透明圈,据此可以用于乳酸菌的鉴别。(3)乳酸菌在-20长期保存时,为了避免水结冰产生冰晶损伤细胞,在菌液中常需要加入一定量的甘油。答案答案(1)无菌水(2分)泡菜滤液中菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落(3分)(2)鉴别乳酸菌中和产生的乳酸(或酸)(每空3分,共6分)具有透明圈(2分)(3)甘油(2分)