高考生物二轮复习 第一部分 专题九 生物技术实践 命题源19 微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用课件.ppt

专题九生物技术实践 命题源19微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用 专题九生物技术实践 最新考纲 1 微生物的利用 1 微生物的分离和培养 2 某种微生物数量的测定 3 培养基对微生物的选择作用2 生物技术在食品加工中的应用 1 运用发酵加工食品的基本方法 2 测定食品加工中可能产生的有害物质 命题模型一以实验室培养为基础考查微生物的培养与利用1 培养微生物的基本技术 1 制备培养基 计算 称量 溶化 灭菌 倒平板 2 无菌技术 主要指消毒和灭菌 3 倒平板操作 待培养基冷却至50 左右时 在酒精灯火焰附近倒平板 4 平板划线操作 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 5 稀释涂布平板法 先将菌液进行一系列梯度稀释后涂布平板 在稀释度足够高的菌液里 聚集在一起的微生物将被分散到培养基的表面 从而在培养基表面形成单个菌落 如图 2 某种微生物的分离与计数 1 分离 选择培养基 2 计数 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数a 筛选菌株 利用选择培养基筛选菌株 b 计数方法 活菌计数法和显微镜直接计数法 c 过程 土壤取样 样品的稀释 微生物的培养与观察 分解纤维素的微生物的分离 a 实验原理 即 可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌 b 流程 土壤取样 选择培养 梯度稀释 涂布平板 挑选菌落 3 鉴定方法 含酚红指示剂的尿素为唯一氮源的培养基 细菌 指示剂变红 则该菌能分解尿素 1 实验过程图类 饲养动物常用的植物饲料中含有难溶的植酸钙等物质 很难被动物吸收利用 还影响对其他营养物质的利用 若在饲料中添加植酸酶 则能催化其水解成为可以吸收利用的磷酸盐等 以下是科研人员从作物根部土壤中分离产植酸酶的菌株的过程示意图 请分析回答下列问题 1 培养基中除了添加植酸钙以外 还应含有 水 无机盐等基本营养物质 2 为防止杂菌污染 要对培养基和培养皿等进行 而且须将接种后的培养皿呈 状态放置 3 接种以前进行的一系列操作 目的是在培养皿表面形成 根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积 统计平板上的 就能大致推测出样品中的活菌数 碳源 氮源 高压蒸汽 灭菌 倒置 单个菌落 菌落数 4 由于植酸钙的不溶解性 使培养基中形成白色浑浊 产植酸酶的菌株会水解植酸钙 菌落的周围将形成透明的区域 根据透明区域的有无 可初步判断该菌是否产植酸酶 实验结果显示A E五种菌株中 是产植酸酶的理想菌株 5 获得目的菌以后 若要用于植酸酶的生产 还需要进行 E 扩大培养 解析 1 微生物生长所需的营养物质一般都含有水 无机盐 碳源 氮源等 2 为防止杂菌污染 要对培养基和培养皿进行灭菌处理 而且须将接种后的培养皿呈倒置状态放置 以防止污染 3 接种以前对样品进行稀释的目的是在培养皿表面形成单个菌落 根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积 统计平板上的菌落数就能大致推测出样品中的活菌数 4 根据题意 透明圈越大 说明植酸酶越多 故E是最理想菌株 5 获得目的菌后 若用于植酸酶的生产 还需要进行扩大培养 2 表格信息类 植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解 回答下列问题 1 分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶 该酶是由3种组分组成的复合酶 其中的葡萄糖苷酶可将 分解成 2 在含纤维素的培养基中加入刚果红 CR 时 CR可与纤维素形成 色复合物 用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时 培养基上会出现以该菌的菌落为中心的 3 为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落 某同学设计了甲 乙两种培养基 成分见下表 纤维二糖 葡萄糖 红 透明圈 注 表示有 表示无 据表判断 培养基甲 填 能 或 不能 用于分离和鉴别纤维素分解菌 原因是 培养基乙 填 能 或 不能 用于分离和鉴别纤维素分解菌 原因是 不能 液体培养基不能分离单菌落 不能 乙培养基中没有纤维素 不会形成CR 纤维素红色复合物 即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌 解析 1 葡萄糖苷酶能够将纤维二糖分解成葡萄糖 2 刚果红能够与纤维素形成红色复合物 用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时 培养基上会出现以该菌的菌落为中心的透明圈 3 培养基甲不能用于分离和鉴别纤维素分解菌 因为液体培养基不能分离单菌落 培养基乙不能用于分离和鉴别纤维素分解菌 因为乙培养基中没有纤维素 不会形成CR 纤维素红色复合物 即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌 微生物的培养与利用分析策略 1 培养基的营养成分分析 虽然各种培养基的具体配方不同 但一般都含有水 碳源 氮源和无机盐 在微生物所需要的化合物中需要量最大的是碳源 新陈代谢同化作用类型的划分也是以是否能合成含碳有机物为依据 能合成含碳有机物的是自养型 反之则为异养型 对异养微生物来说 含C H O N的有机化合物既是碳源又是氮源 能源 2 平板划线法与稀释涂布平板法区别的分析 平板划线法适用于微生物的纯化 但不能用于微生物的计数 稀释涂布平板法常用于活菌计数法 而显微镜直接计数法不能区分细菌的死活 用稀释涂布平板法进行计数时 为了保证结果准确 一般选择菌落数在30 300的平板进行计数 3 选择培养基与鉴别培养基区别的分析 培养基中加入某些化学物质 依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好 抗性而设计 从众多微生物中分离所需的微生物 加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌 培养基中加入某种指示剂或化学药品 依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定试剂或化学药品反应 产生明显的特征变化而设计 鉴别不同种类的微生物 伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌 4 选择培养基及鉴别培养基的运用策略 分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基 再用鉴别培养基 选择培养基为液体培养基 以纤维素作为碳源和能源的微生物可以正常生长 而其他绝大多数微生物不能正常生长 因培养基中无凝固剂 为液体培养基 利用液体培养基能使营养成分充分消耗 以增加纤维素分解菌的浓度 鉴别培养基含琼脂 为固体培养基 因为要在培养基上形成我们肉眼可见的菌落 刚果红染色法就是应用的此培养基 押题1 2015 湖北武汉模拟 醋酸菌是食品工业中常用的微生物 不仅可用于生产醋酸 某些类型还可用于生产细菌纤维素 回答下列问题 1 醋酸菌在缺少糖源的情况下 可将乙醇氧化为 进而生成醋酸 进行醋酸发酵时 为了维持醋酸发酵培养液pH的相对稳定 可向培养液中加入 乙醛 缓冲物质 2 筛选接种时 为了避免环境中微生物的污染 实验操作应在 附近进行 某同学采用平板划线法进行接种 在适宜条件下培养一段时间后 发现一个培养皿中某部位的菌落分布呈沟槽状 与其他部位的菌落分布有明显差异 其原因最可能是划线时该部位 3 将鉴定的菌种进行临时保存时 可在低温下使用试管斜面保存 但该方法除保存时间短外 菌种还易 若需较长时间保存菌种 可用的方法是 酒精灯火焰 培养基表面被划破 被污染或产生变异 甘油管藏 4 利用筛选出的优质菌种进行生产时 研究人员测得培养过程中的细菌纤维素产量 培养液中的残糖量和残氮量如图所示 图中代表培养液中残氮量的是 曲线 与B曲线相比 A曲线下降更快的主要原因是 B 该细菌合成纤维素需要大量糖源 解析 1 醋酸菌在缺少糖源的情况下 可将乙醇氧化为乙醛 乙醛进一步氧化为醋酸 为维持pH的相对稳定可以加入缓冲物质 2 在接种实验中为了避免微生物的污染应在酒精灯火焰附近进行整个操作 采用平板划线法进行接种 如果培养一段时间后发现一个培养皿中某部位的菌落分布成沟槽状 最可能是操作时用力不均匀 培养基表面被划破了 3 菌种临时保存在低温下使用试管斜面保存时 除保存时间短外 菌种还易被污染或产生变异 较长时间保存菌种可以采用甘油管藏法 4 纤维素是多糖 细菌产生纤维素主要是利用糖类 糖类的组成元素是C H O 因此在纤维素量上升的时候 对含N量没有太大影响 该曲线应下降较小 由图可知应是B曲线代表的 与B曲线相比 A曲线下降更快的主要原因是该细菌合成纤维素需要大量糖源 押题2 2015 山东烟台诊断测试 尿素是一种重要的农业肥料 但是不经过细菌的分解 就不能更好地被植物利用 生活在土壤中的微生物种类和数量繁多 同学们试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用 设计了以下实验 并成功筛选到能高效降解尿素的细菌 目的菌 培养基成分如下表所示 实验步骤如图所示 请回答下列问题 1 此培养基能否用于植物组织培养 理由是 2 培养基中氮源是 这种培养基在功能上属于 培养基 目的是只允许能合成 的微生物生长 其他微生物均不能生长 3 欲从土壤中分离获取上述特定微生物 可采用 法进行接种 不能 缺少植物激素 尿素 选择 脲酶 稀释涂布平板法或平板划线 4 在以尿素为唯一氮源的培养基中加入 使指示剂变红色 而筛选纤维素分解菌的方法是 法 酚红指示剂 刚果红染色 解析 1 由于植物组织培养过程必须添加植物激素 故该培养基不能用作植物组织培养 2 分析表格中信息 培养基成分中含有氮元素的物质是尿素 由于尿素为唯一氮源 可以筛选分解尿素的细菌 这种培养基属于选择培养基 由于脲酶能促进尿素的水解 因此分解尿素的细菌能够合成脲酶 3 分离微生物常用的方法是平板划线法和稀释涂布平板法 4 由于尿素分解后产生氨 可使培养基显碱性 从而使酚红指示剂变红 由于纤维素能被刚果红染成红色 因此培养基中加入刚果红可以鉴定分解纤维素的细菌 命题模型二以微生物发酵原理为基础考查传统发酵技术的应用1 制作果酒 果醋 腐乳 泡菜菌种的比较 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物 异养兼性厌氧 异养需氧 异养需氧 异养厌氧 酿酒 发面 酿醋 制作腐乳 制作泡菜 酸奶 前期需氧 后期不需氧 一直需氧 一直需氧 不需氧 2 果酒 果醋 腐乳及泡菜的制作原理及过程 果酒 酵母菌果醋 醋酸菌 毛霉等 乳酸菌 乳酸菌发酵产生乳酸 挑选葡萄 冲洗 榨汁 酒精发酵 果酒 醋酸发酵 果醋 让豆腐上长出毛霉 加盐腌制 加卤汤装瓶 密封腌制 1 材料的选择与处理 2 防止发酵液被污染 3 控制好发酵的条件 1 控制好材料的用量 2 防止杂菌污染 1 泡菜坛的选择 2 腌制的条件 1 装置图信息类 苹果除鲜食外 还可深加工为果酒 果醋 果汁 果酱等 使产品附加值成倍提高 下图是某厂进行苹果酒和苹果醋生产的基本工艺流程 1 苹果的出汁率是果酒 果醋产量的保证 在制备苹果酒的过程中 为了提高苹果的出汁率 在压榨前可加入一定浓度的 酶和果胶酶 理由是这两种酶能 从而提高苹果的出汁率 2 发酵一定时间后 观察到甲罐内液面不再有 说明发酵基本完毕 3 在制备苹果醋的过程中 乙罐内先填充经灭菌处理后的木材刨花 然后加入含 菌的培养液 使该菌附着在刨花上 再让甲罐中发酵完毕的苹果酒流入乙罐 并在A处通入 苹果醋发酵时控制的适宜温度一般比制苹果酒时的适宜温度 选填 高 相等 或 低 纤维素 破除果肉细胞细胞壁 促进细胞壁中纤维素和果胶的水解 气泡冒出 醋酸 无菌空气 高 4 下图是当果胶酶作用于一定量的某种物质 并保持温度 pH在最适宜时 生成物量与反应时间的关系图 35min后曲线变成水平是因为 若从反应开始时就增加该酶的浓度 其他条件不变 请在图中画出生成物量变化的示意曲线 底物消耗完毕 解析 1 制备苹果酒时为了提高苹果的出汁率 可在压榨前加入一定浓度的纤维素酶和果胶酶 促进细胞壁中纤维素和果胶的水解 可有效提高苹果的出汁率 2 制备苹果酒使用的菌种是酵母菌 其无氧呼吸可产生酒精和二氧化碳 所以酿酒时若发酵罐不再冒气泡 二氧化碳 说明发酵基本完毕 3 酿醋使用的菌种是醋酸菌 是异养需氧型微生物 所以酿醋时需不断通入无菌空气 既保证醋酸菌的有氧呼吸又避免杂菌污染 酒精发酵时一般将温度控制在18 25 醋酸菌的适宜生长温度是30 35 4 分析曲线图可知 35min后曲线变成水平是因为底物消耗完毕 若从反应开始时就增加该酶的浓度 其他条件不变 则反应速率增大 反应时间缩短 但生成物量不变 2 坐标图信息类 氨基丁酸 GABA 是具有降血压 抗焦虑等功能的水溶性氨基酸 科研人员通过实验研究了白方腐乳在前发酵 盐腌和后发酵过程中GABA的含量变化 为寻找生产富含GABA腐乳的工艺奠定基础 实验步骤如下 豆腐白坯表面接种毛霉孢子后 在适宜的温度和湿度下培养48h 获得毛坯 将毛坯分层整齐地摆放在瓶中 盐腌5d 腌制后加入卤汤 置于28 恒温箱中后发酵90d 分别采集各时段的腐乳坯样品 测定GABA含量 结果如下 70 15 18 毛霉产生的蛋白酶促进蛋白质水解产生GABA 逐层加盐 随着层数的加高增加盐量 接近瓶口表面的盐要铺厚一些 此过程腐乳干重中的GABA含量下降 一方面与食盐抑制毛霉生长 酶活性降低有关 另一方面部分GABA会 而导致测定值减小 4 后发酵过程中 GABA含量再次增加的原因是 后发酵 d后的白方腐乳出厂销售比较适宜 溶解于水 不存于腐乳块中 毛霉产生的蛋白酶继续发挥作用 60 解析 1 含水量为70 左右的豆腐适于制作腐乳 含水量过高的豆腐制腐乳不易成形 毛霉生长的适宜温度为15 18 2 前发酵过程中 毛霉产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质水解产生GABA 使毛坯的GABA含量发生明显变化 3 加盐腌制的正确方法是 将长满毛霉的豆腐块分层整齐地摆放在瓶中 逐层加盐 随着层数的加高增加盐量 接近瓶口表面的盐要铺厚一些 加盐腌制的过程中 胚体会适当脱水 此过程腐乳干重中的GABA含量下降 一方面与食盐抑制毛霉生长 酶活性降低有关 另一方面是由于GABA为水溶性物质 部分GABA会溶解于水 不存在于腐乳块中 而导致测定值减小 4 后发酵过程中 GABA含量再次增加的原因是毛霉产生的蛋白酶继续发挥作用 后发酵过程中GABA的含量变化曲线图显示 在60d以后 GABA的含量达到最大值且保持相对稳定 所以此时出厂销售白方腐乳比较适宜 有关传统发酵技术的应用辨析不清的补救策略 1 果酒和果醋制作分析 酿酒和酿醋所利用的微生物不同 前者为酵母菌 真核生物 后者为醋酸菌 原核生物 二者本质区别是有无以核膜为界限的细胞核 对于果酒的自然发酵 冲洗不要反复进行 以免使酵母菌数量减少 发酵周期加长 产生的果酒中酒精含量下降 酵母菌进行有氧呼吸时 产生能量多 可大量繁殖 进行无氧呼吸时 产生能量少 仅能满足自身代谢 基本不繁殖 所以利用酵母菌进行工业生产时先进行通气再密封 2 腐乳的制作分析由于毛霉能产生蛋白酶和脂肪酶 可将豆腐中的蛋白质和脂肪分别分解成小分子的肽和氨基酸 甘油和脂肪酸等小分子物质 所以其味道鲜美 易于消化吸收 3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量分析 防止杂菌污染 每次取样的用具要洗净 要迅速封口 氧气需求 a 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 b 泡菜坛盖边沿的水槽内要注满水 以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境 并注意在发酵过程中经常补水 温度 发酵过程温度控制在室温即可 最好在26 36 温度过高 则易滋生杂菌 温度过低 则发酵时间延长 押题1 原创题 发酵技术在我国有着悠久的历史 例如利用微生物发酵来制果酒 果醋 腐乳等 请根据传统发酵技术 回答以下问题 1 果酒的制作离不开酵母菌 酵母菌是 微生物 酒精发酵时一般温度要控制在 接种时温度控制在 左右 且要通气 真核 18 25 20 2 在葡萄酒的自然发酵过程中 起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 在发酵过程中 随着 的提高 红葡萄皮的色素也进入发酵液 使葡萄酒呈现深红色 在 的发酵液中 酵母菌可以生长繁殖 而绝大多数其他微生物都会因无法适应这一环境而受到抑制 酒精度数 缺氧 呈酸性 3 醋酸菌是一种好氧细菌 只有当氧气充足时 才能进行旺盛的生理活动 在变酸的酒的表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的 实验表明 醋酸菌对氧气的含量特别敏感 当氧气 糖源都充足时 醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成 当缺少糖源时 醋酸菌将乙醇变为 再进一步将其转变为 醋酸 乙醛 醋酸 增多 抗生素能够杀死乳酸菌或抑制乳酸菌的生长 解析 1 酵母菌是真核生物 其最适繁殖温度在20 左右 酒精发酵时一般将温度控制在18 25 2 在发酵过程中 随着酒精度数的提高 红葡萄皮的色素也进入发酵液 使葡萄酒呈现深红色 在缺氧 呈酸性的发酵液中 酵母菌可以生长繁殖 而绝大多数其他微生物都会因无法适应这一环境而受到抑制 3 醋酸菌在不同条件下呼吸产物不同 4 抗生素能够杀死乳酸菌或抑制乳酸菌的生长 所以含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶 押题2 原创题 韩国泡菜在世界范围内都是非常有名的一种风味小菜 泡菜的制作流程如下 请分析回答 1 制作泡菜时选材要新鲜 原因是 按清水与盐的质量比为4 1的比例配制的盐水需经煮沸冷却后使用 煮沸的原因是 2 泡菜在发酵期间 起主要作用的微生物是 在泡菜的腌制过程中 要注意控制 要求写出两点 提高泡菜质量 新鲜蔬菜中亚硝酸盐的含量低 杀灭杂菌 乳酸菌 腌制时间 温度高低 食盐用量 答出两点即可 3 制作泡菜时要用特殊的坛子 坛口必须加水密封 密封坛口的目的是 A 隔绝空气 抑制细菌的繁殖B 阻止尘埃落入C 造成缺氧的环境 利于乳酸菌发酵D 防止气体对流 利于醋酸菌进行无氧呼吸 4 测定亚硝酸盐含量时 可用 法估算亚硝酸盐含量 C 比色 5 下图是某生物实验小组依记录结果所绘制的三种食盐浓度的泡菜中亚硝酸盐含量与发酵天数的关系图 请据图分析回答 发酵过程的前几天亚硝酸盐含量升高的原因是 比较3条曲线 从亚硝酸盐含量的变化及口味角度进行综合分析可知 用 浓度的食盐溶液制作泡菜比较适合食用 细菌大量繁殖 5 解析 1 制作泡菜时一般选用亚硝酸盐含量低的新鲜的蔬菜 配制好的盐水一般要进行加热煮沸处理 其主要目的是杀灭杂菌等微生物 但要等到冷却后再使用 目的是防止乳酸菌的生命活动受高温影响 2 泡菜在发酵期间 起主要作用的微生物是乳酸菌 3 制作泡菜时要用特殊的坛子 坛口必须加水密封 密封坛口的目的是造成缺氧的环境 这样利于乳酸菌发酵 乳酸菌的呼吸类型为无氧呼吸 泡菜坛子若密封不严会引发好氧型杂菌滋生 泡菜变质 4 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 萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料 将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比较 可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量 即用比色法可估算亚硝酸盐含量 5 发酵初期 泡菜中的微生物生长很快 微生物将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐 亚硝酸盐被食用后 在特定条件下可能转变成致癌物 亚硝胺 其可能会导致人体细胞癌变 从而影响人体健康 据图分析 用5 的食盐溶液制作泡菜 开始一段时间细菌数量增加更快更多 代谢更充分 口味会更好一些 9天后亚硝酸盐含量低 比较适合食用