专题八第1讲

专题八生物技术实践,第,1,讲微生物的利用和生物技术,在食品加工中的应用,一、微生物的培养和应用,1.,微生物的基本技术：,(1),培养基的制备：计算称量,_,倒平板。,溶化,灭菌,(2),无菌技术：主要包括消毒和灭菌。,常用消毒方法：,_,、巴氏消毒法和化学药剂消毒,法。,常用灭菌方法：,a._,：接种环、接种针等金属用具。,b._,：玻璃器皿和金属用具等。,c._,：主要针对培养基等。,煮沸消毒法,灼烧灭菌,干热灭菌,高压蒸汽灭菌,2.,微生物的分离方法,平板分离法：,(1),稀释涂布平板法。,(2),平板划线法：扇形划线、连续划线、交叉划线、方格划线。,3.,土壤中分解尿素的细菌的分离与计数：,(1),筛选菌株：选择以,_,为唯一氮源的选择培养基。,(2),统计菌落数目的方法。,显微镜直接计数法。,a.,原理：利用特定细菌计数板或血细胞,(,球,),计数板，在显微镜,下计算一定容积的样品中微生物数量。,b.,方法：用,_,计数。,c.,缺点：不能区分,_,。,尿素,计数板,死菌与活菌,间接计数法,(,活菌计数法,),。,a.,原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个,_,，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的,_,，就能推测出样品中大约含有多少活菌。,b.,操作：设置重复组，增强实验的说服力与准确性。,为了保证结果准确，一般选择菌落数在,_,的平板进行计,数。,c.,计算公式：每克样品中的菌株数,= _,，其中,C,代表,某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，,V,代表涂布,(,抹,),平板,时所用的稀释液的体积,(,mL,),，,M,代表稀释倍数。,30,300,(C,V),M,菌落,菌落数,(3),菌种鉴定。,在选择培养基中加入,_,，若变红，则说明该种细菌,能分解尿素。,4.,分解纤维素的微生物的分离：,(1),原理：根据是否产生,_,来筛选纤维素分解菌。,(2),流程：土壤取样选择培养梯度稀释涂布,(,抹,),平板,挑选菌落。,酚红指示剂,透明圈,二、运用发酵技术加工食品,项目,内容,果酒和果,醋的制作,腐乳制作,制作泡菜并检测,亚硝酸盐含量,菌种及,来源,_,：葡萄皮上野生型酵母菌,_,：空气或人工接种,毛霉、青霉、曲霉、酵母菌等真菌，空气中的生殖孢子,_,、空气中的孢子,酵母菌,醋酸菌,乳酸菌,项目,内容,果酒和果,醋的制作,腐乳制作,制作泡菜并检测,亚硝酸盐含量,原理,(1),无氧：酿酒,C,6,H,12,O,6,_,(2),有氧：酿醋,C,2,H,5,OH+O,2,_,(1),蛋白质,_,_,(2),脂肪,甘油,+,脂肪酸,C,6,H,12,O,6,2C,3,H,6,O,3,(,无氧,),亚硝酸盐,+,对氨基苯磺酸,重氮化合物,+,N,-,1,-,萘基乙二胺盐酸盐,_,原料,选择,新鲜、无烂子粒葡萄,(,或苹果,),豆腐,大白菜、花椰菜等新鲜干净的蔬菜,酶,酶,2CO,2,+2C,2,H,5,OH,CH,3,COOH+H,2,O,蛋白酶,小分,子肽,+,氨基酸,脂肪酶,玫瑰红色染料,酶,H,+,项目,内容,果酒和果,醋的制作,腐乳制作,制作泡菜并检测,亚硝酸盐含量,实验,流程,挑选葡萄冲洗榨汁,_,果酒醋酸发酵,果醋,豆腐上长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制,制泡菜：选材配制盐水装坛发酵成品,测亚硝酸盐含量：配制溶液,_,_,_,_,比色,共同点,都是天然的发酵，利用了微生物新陈代谢过程中代谢产物的作用或直接获取代谢产物,酒精发酵,制备标准,显色液,制备样品处,理液,1.(2013,广东高考,T6B),纤维素培养基培养细菌，用刚果红染,色后，透明圈越大，则该菌分解纤维素的能力越强。,( ),分析：,细菌分解纤维素后会形成一个透明圈，透明圈越大，细,菌分解能力越强。,2.(2012,江苏高考,T21B),在制作果醋时，如果条件适宜，醋酸,菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸。,( ),分析：,在制作果醋时，当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄,汁中的糖分解成醋酸。,3.(2012,江苏高考,T21D),在制作腐乳时，将长满毛霉的豆腐装,瓶腌制时，底层和近瓶口处需加大用盐量。,( ),分析：,在制作腐乳时，将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，要分层,加盐，加盐量要随着层数的增加而增加，近瓶口表面的盐要铺,厚一些，但底层不需要大量用盐。,4.(2012,海南高考,T30(2),在制作腐乳时，发酵完成后需加盐,腌制，加盐还可以抑制微生物生长。,( ),分析：,发酵过程中加盐腌制，不仅可以调制风味，而且能够抑,制杂菌等其他微生物生长。,5.(2011,重庆高考,T2B),在培养基中加入青霉素可抑制真菌而,促进细菌生长。,( ),分析：,青霉素能够抑制细菌的生长，但对真菌没有影响。,6.(2011,新课标全国卷,T39(2),纯化菌种时，为了得到单菌,落，常采用的接种方法有两种，即平板划线法和稀释涂布,(,抹,),平板法。,( ),分析：,纯化菌种常用的方法是平板划线法和稀释涂布平板法。,7.(2011,重庆高考,T2A),在琼脂固体培养基上长出的单个菌落,含有多种细菌。,( ),分析：,单个菌落只含有一种细菌。,8.(2010,海南高考,T25(1),利用葡萄制作葡萄酒的过程中，,发挥作用的微生物是酵母菌。,( ),分析：,制作果酒时，酵母菌先在有氧条件下大量繁殖，然后,在无氧条件下进行酒精发酵。,9.(2009,安徽高考,T6D),检测土壤中细菌总数实验操作中，确,定对照组无菌后，选择菌落数在,300,以上的实验组平板进行计,数。,( ),分析：,在确定对照组无菌后，一般选择菌落数在,30,300,的实,验组平板进行计数。,热点考向,1,微生物的培养与利用,【,典例,1】,(2013,泰州模拟,),微生物强化采油,(MEOR),是利用某些微生物能降解石油，增大石油的乳化度，降低石油粘度的原理，通过向油井中注入含微生物的水来提高采油率的新技术。以下是筛选、纯化和扩大培养该类微生物的实验操作。请回答下列问题：,(1),土壤是微生物的大本营，该类微生物应取自,的土壤。,(2),为筛选和纯化该类微生物，从功能上分，应选用,培养基。,(3),接种后，应密封培养的原因是,，培养一段时间后在培养基上形成降油圈，此时选取,的菌落就可获得高效菌株。,(4),扩大培养过程中需要对微生物进行计数。取,0.2,mL,样品，用固体培养基对其培养，最后统计三个平板，菌落数分别是,200,、,180,、,220,。则样品中微生物的数量为,个,/,mL,。该统计结果,(,填,“,低于,”,或,“,高于,”,),实际值。,【,解题探究,】,(1),自然界中筛选目的菌株的依据是根据它对,_,的要求，到相应的环境中去寻找。,提示：,生存环境,(2),培养基按功能分为,培养基和,培养基。,提示：,选择鉴别,(3),怎样计算样品中微生物的数量,?,提示：,菌落数,=,M,【,解析,】,(1),筛选微生物时要根据微生物对生存环境的要求，,到相应的环境中去寻找，即被石油污染的环境或含石油较多的,环境。,(2),筛选微生物常用选择培养基。,(3),由于该类微生物是厌氧微生物，因此接种后应密封培养，,一段时间后在培养基上形成降油圈，此时选取降油圈较大的菌,落就可获得高效菌株。,(4),根据公式计算菌落数,=,M=1 000,个,/,mL,。在统计菌落时，,有些活菌在培养过程中死亡，另外有些菌落是由多个活菌共同形,成的，所以按形成的菌落数目来计算活菌数目，结果往往会少,于活菌实际数目。,答案：,(1),长期被石油污染,(,含石油多,),(2),选择,(3),该类微生物是厌氧型降油圈大,(4)1 000,低于,【,总结提升,】,选择培养基的制作方法,(1),基础培养基中加抗性物质。举例：,加高浓度食盐：分离金黄色葡萄球菌。,加青霉素：分离酵母菌和细菌。,(2),通过改变培养基的成分。举例：,培养基中缺乏氮源：可分离自生固氮微生物。,培养基中缺乏有机碳源：可分离自养微生物。,(3),利用培养基的特定成分。举例：,当石油是唯一碳源：可分离出能消除石油污染的微生物。,当纤维素为唯一碳源：可分离纤维素分解菌。,(4),通过某些特殊环境分离微生物。举例：,在高盐环境中可分离耐盐菌，其他菌在盐浓度高时易失水而不能生存。,在高温环境中可分离得到耐高温的微生物，其他微生物在高温环境中因酶失活而无法生存。,【,变式训练,】,关于平板划线操作正确的是,(,),A.,使用已灭菌的接种针、培养皿，在操作过程中不需要再灭菌,B.,打开含菌种的试管，需通过火焰灭菌，取出菌种后，需马上塞上棉塞,C.,将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线即可,D.,最后将平板倒置，放在培养箱中,【,解析,】,选,D,。在平板划线时，已灭过菌的接种针在每次划线后，必须用灼烧灭菌法灭菌，以防杂菌污染，,A,错；盛有菌种的试管在打开或重新塞棉塞前，都需通过火焰灼烧灭菌，,B,错；在平板内划三至五条平行线后应盖上皿盖，并灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域划线并按此操作继续往三、四、五区域划线，,C,错；平板凝固后，需将平板倒放，以防培养皿盖上的水珠落入培养基，造成污染，,D,对。,热点考向,2,利用微生物发酵来生产特定的产物,【,典例,2】,(2013,广东高考节选,),某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图。,(1),向发酵瓶中加入,5 g,酵母菌开始实验，发酵初期，通气阀需要偶尔短时间打开，并在,A,通气口处打气，以利于,；实验过程中，通气阀需要偶尔短时间打开，目的是,_,。,(2),检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和,pH,适宜，但酒精含量,(+),比预期低，他们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如,，请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果,(,用表格形式呈现；用,“,+,”,表示酒精量，最高含量为,“,+,”,),。,(3),请对预测的结果进行分析，并得出结论。,【,解题探究,】,(1),解答本题需明确以下两点：,酵母菌在有氧和无氧环境中都能生存，属于,菌。,酵母菌进行,呼吸时能大量繁殖，进行,_,呼吸时能将糖类分解为,，但,对酵母菌有毒害作用。,提示：,兼性厌氧,有氧无氧酒精和二氧化碳酒精,(2),由图分析通气阀和通气阀的作用分别是什么,?,提示：,通气阀是由外界向装置内通气的，而通气阀是由装置向外放气的。,【,解析,】,本题考查酵母菌细胞呼吸和发酵条件的控制等知识，重视对实验分析能力和图表设计能力的考查。,(1),酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧环境下进行有氧呼吸，为自身的生长和繁殖提供足够的能量，因此为了缩短发酵时间需要在发酵初期通气，促进酵母菌的有氧呼吸，以获得大量的酵母菌。而在无氧的环境下，酵母菌进行酒精发酵，在产生酒精的同时也会释放大量的,CO,2,，为了避免容器内压力升高，影响酵母菌的进一步发酵，同时也可能导致装置爆炸，故需要定期排气。,(2),据题分析，可以排除温度、,pH,、营养物质等因素影响，故可能是发酵时间影响酒精的产量。由于试题要求用表格形式呈现探究相关因素对酵母菌产生酒精产量的影响，因此设计表格时要设所选择的因素为自变量，酒精产量为因变量，同时还要根据所选因素所产生的可能结果用试题规定符号,“,+,”,反映出因变量的相对含量，注意最高含量为,“,+,”,。,(3),根据所选择的自变量，结合因变量的变化情况和所学知识进行分析推理，得出结论。,答案：,(1),酵母菌生长和繁殖释放,CO,2,(2),发酵时间,注：酵母菌加量为,5 g,，其他条件与题图相同。,实验,组号,发酵时,间,(,天,),3,4,5,6,7,8,9,预测,结果,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,(3),预测结果中，发酵,7,天酒精的产量已达到最高，大于,7,天酒精产量不再增加，可能原因是高浓度酒精抑制酵母菌活性，因而在此装置和酵母菌加量为,5 g,时，最好的发酵时间是,7,天。,【,总结提升,】,与传统发酵有关的几类微生物的比较,酵母菌,醋酸菌,毛霉,乳酸菌,生物学,分类,真核生物,原核生物,真核生物,原核生物,生活方式,异养兼,性厌氧,异养需氧,异养需氧,异养厌氧,适宜温度,18,25,30,35,15,18,室温,主要生,殖方式,适宜条件下,出芽生殖,二分裂,生殖,孢子生殖,二分裂,生殖,主要用途,酿酒、发面,酿醋,制作腐乳,制作酸,奶、泡菜,【,变式训练,】,根据题意，回答下列问题：,(1),在葡萄汁装入消毒发酵瓶时，要留有大约,1/3,的空间，为什么,?,。所使用的发酵液使酵母菌能生长繁殖而绝大多数其他微生物无法适应，这种发酵液应具有,的特点。,(2),千百年来，腐乳一直受到人们的喜爱。腐乳生产工艺如,下：,现代科学研究证明，,a,过程有多种微生物参与，其中起主要作,用的是,。,经过发酵后的腐乳味道鲜美，易于消化吸收，原因是,_,。,【,解析,】,(1),果酒的发酵分两个阶段：第一阶段是利用酵母菌的有氧呼吸，使酵母菌大量增殖，所以发酵瓶要保留,1/3,的空间。第二阶段是无氧呼吸，产生酒精。发酵液具有缺氧、酸性等特点，可抑制其他微生物生长。,(2),腐乳的制作要利用多种微生物，但主要是毛霉；因为毛霉能将大分子的蛋白质或脂肪分解成小分子的物质，易于消化和吸收。,答案：,(1),在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量增殖缺氧、呈酸性,(2),毛霉毛霉将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，将脂肪分解成脂肪酸和甘油,氮源,灭菌,接种,无氧条件,30,35,加盐腌,制,温度,1.(2013,苏州模拟,),微生物培养是微生物工程中的基础技术。下列相关叙述正确的一项,(,),A.,病毒和细菌的培养基成分相同,B.,平板划线法中的划线是连续进行的,C.,微生物培养基中并不都必须添加碳源或氮源,D.,在培养的过程中，细胞种类、数目都不断地增加,【,解析,】,选,C,。培养病毒的培养基是活的鸡胚，培养细菌的培养基不是；平板划线法是为了稀释细菌，划线间断进行；微生物培养基根据需要添加相应的碳源和氮源；在培养的过程中，细胞的数目不断增加，种类不增加。,2.(2013,常州模拟,),关于果酒、果醋和腐乳制作的叙述，错误的是,(,),A.,制作果酒时瓶口需密闭，而制作果醋时中断通氧可能会引起醋酸菌死亡,B.,制作腐乳封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯火焰，防止瓶口被污染,C.,在变酸的果酒的表面观察到的菌膜可能是酵母菌在液面大量繁殖形成的,D.,制作果酒和果醋时都应用,70%,的酒精对发酵瓶消毒并注意无菌操作,【,解析,】,选,C,。果酒发酵依赖于酵母菌的无氧呼吸，所以制作果酒时要将瓶口密封。醋酸菌属于好氧细菌，短时间中断氧气就可以导致醋酸菌死亡。制作腐乳、果酒和果醋要注意无菌操作，一些操作要在酒精灯火焰旁边进行，或者用酒精消毒。果酒变酸是因为醋酸菌的作用，所以变酸的果酒表面上的菌膜应是醋酸菌大量繁殖形成的。,3.(2013,北京模拟,),人们利用某些微生物制作食品时，需要分析微生物的特点，控制微生物的发酵条件。下列与此有关的各项内容都正确的是,(,),A,B,C,D,食品,果酒,果醋,腐乳,泡菜,主要微生物,酵母菌,醋酸菌,毛霉,醋酸菌,制作装置或,操作步骤,【,解析,】,选,B,。果酒是利用酵母菌发酵制成的，酵母菌是兼性厌氧型真菌，在有氧条件下可大量繁殖，在无氧条件下可发酵产生酒精。发酵时应先通入足够的无菌空气，在有氧条件下培养一段时间使其繁殖，再隔绝氧气进行发酵，故,A,项错误；制作果醋时使用醋酸菌，醋酸菌是好氧型细菌，在有氧条件下，可生成醋酸，制作装置中的充气口是连接气泵输入氧气用的，排气口通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染，故,B,项正确；制作腐乳时应先接种毛霉，然后进行加盐腌制，故,C,项错误；制作泡菜时应选用乳酸菌，故,D,项错误。,4.(,双选,)(2013,肇庆模拟,),果汁发酵后，检测是否有酒精产生，可采用的方法有,(,),A.,用斐林试剂检测,B.,用重铬酸钾溶液检测,C.,取样液闻闻，辨别是否有酒味,D.,用双缩脲试剂检测,【,解析,】,选,B,、,C,。果汁发酵后，可以用重铬酸钾溶液检测是否有酒精产生，也可以取样液闻闻，辨别是否有酒味。用斐林试剂检测还原糖的有无，用双缩脲试剂检测蛋白质的有无。,5.(2013,枣庄模拟,),为验证某种中药牙膏是否像其广告宣传的一样具有较强的抑菌功效，某生物兴趣小组的同学设计了如下实验,(,符合无菌操作要求,),。请分析下述实验过程并回答下列问题：,用无菌水漱口，向漱口液中加入适量的该中药牙膏；,配制牛肉膏蛋白胨固体培养基；,将上述样品接种到培养基上，在适宜条件下进行培养；,一段时间后，对培养结果进行观察并进行菌落计数。,(1),制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的一般步骤是：计算、称量、溶化、灭菌、,；培养基在分装前往往要进行,。,(2),本实验样品接种时最好采用,法。培养一段时间后，培养基表面长出菌落，每一个标准菌落来源于样品中的,。,(3),食品安全检测时通常采用大肠杆菌作为致病微生物的指示菌，为测定哪些菌属于大肠杆菌，可选用,培养基对菌落进行鉴定，大肠杆菌的菌落在该培养基上呈现黑色。,(4),本实验设计中的一个明显错误是,，请加以改正,。,(5),证明所用培养基已经彻底灭菌的方法是,_,。,【,解析,】,(1),培养基常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌，制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的操作步骤是：计算称量溶化灭菌倒平板。,(2),本实验中只观察菌落特征，对混合菌进行分离，不进行计数，所以选用稀释涂布平板法。这样做的目的是在培养基上形成由单个菌种繁殖而来的子细胞群体,菌落。,(3),鉴定大肠杆菌常用伊红美蓝培养基对菌落进行鉴定，其菌落在培养基上呈现黑色。,(4),在本实验中，没有设置对照实验，应将漱口液分成两份，一份加牙膏，一份不加牙膏分别接种培养。,(5),验证所用的培养基是否彻底灭菌的方法是：对未接种的培养基进行培养，如无菌落出现，则证明培养基已彻底灭菌。,答案：,(1),倒平板高压蒸汽灭菌,(2),稀释涂布平板一个活菌,(3),伊红美蓝,(4),没有设置对照实验应将漱口液分成两份，一份加牙膏，一份不加牙膏分别接种培养,(5),对未接种的培养基进行培养，如无菌落出现，则证明培养基已经彻底灭菌,