專題八第1講微生物的利用和生物技術(shù)

選修部分專題八生物技術(shù)實(shí)踐第1講微生物的利用和生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用一、微生物的培養(yǎng)和應(yīng)用1.微生物的基本技術(shù)：(1)培養(yǎng)基的制備。計(jì)算→稱量→溶化→滅菌→倒平板。(2)無(wú)菌技術(shù)：主要包括_____和_____。

①常用消毒方法：煮沸消毒法、巴氏消毒法。②常用滅菌方法。a.灼燒滅菌：接種環(huán)、接種針等金屬器具。b.干熱滅菌：主要針對(duì)玻璃器皿等。c.高壓蒸汽滅菌：主要針對(duì)培養(yǎng)基等。(3)微生物的兩種分離方法：___________和稀釋涂布平板法。消毒滅菌平板劃線法2.土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)：(1)篩選菌株：選擇以_____為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基。(2)統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目的方法。①顯微鏡直接計(jì)數(shù)法。a.原理：利用特定細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞(球)計(jì)數(shù)板,在顯微鏡下計(jì)算一定容積的樣品中微生物數(shù)量。b.方法：用計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)。c.缺點(diǎn)：不能區(qū)分___________。尿素死菌與活菌②間接計(jì)數(shù)法(活菌計(jì)數(shù)法)。a.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。b.操作：設(shè)置重復(fù)組,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力與準(zhǔn)確性。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確,一般選擇菌落數(shù)在________的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。c.計(jì)算公式：每克樣品中的菌株數(shù)=__________,其中C代表某一稀釋度下平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù),V代表涂布(抹)平板時(shí)所用的稀釋液的體積(mL),M代表稀釋倍數(shù)。30～300(C÷V)×M(3)菌種鑒定。在選擇培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑,若指示劑變紅,則說(shuō)明該種細(xì)菌能分解尿素。3.分解纖維素的微生物的分離：(1)原理：根據(jù)是否產(chǎn)生_______來(lái)篩選纖維素分解菌。(2)流程：土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→涂布(抹)平板→挑選菌落。透明圈二、運(yùn)用發(fā)酵技術(shù)加工食品1.果酒和果醋制作的比較：比較果酒制作果醋制作制作原理_______先在有氧條件下大量繁殖,然后在無(wú)氧條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵_______在氧氣充足時(shí),將乙醇氧化為醋酸反應(yīng)式C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量C2H5OH+O2CH3COOH+H2O酵母菌醋酸菌比較果酒制作果醋制作最適發(fā)酵溫度__________________對(duì)氧的需求前期：需氧后期：不需氧需充足氧發(fā)酵時(shí)間10～12d7～8d18～25℃30～35℃2.腐乳的制作：(1)原理。①腐乳的發(fā)酵：起主要作用的是_____,是異養(yǎng)需氧型。②毛霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶可以將豆腐中的蛋白質(zhì)分解成小分子的___________;產(chǎn)生的脂肪酶可以將脂肪水解成______________。毛霉肽和氨基酸甘油和脂肪酸(2)流程：_________________加鹽腌制加鹵湯裝瓶密封腌制讓豆腐上長(zhǎng)出毛霉(3)影響腐乳品質(zhì)的條件。①鹽。a.長(zhǎng)滿毛霉的豆腐塊(毛坯)與鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比要適宜。鹽的濃度過(guò)高,影響腐乳口味;濃度過(guò)低,不足以抑制微生物生長(zhǎng),導(dǎo)致腐乳腐敗變質(zhì)。b.裝瓶時(shí)_________,并隨層數(shù)的增加而增加鹽量,在瓶口表面鋪鹽厚些,以防止雜菌從瓶口進(jìn)入。分層加鹽②酒。a.鹵湯中酒的含量控制在____左右。b.酒精含量的高低與腐乳后期發(fā)酵時(shí)間的長(zhǎng)短有很大關(guān)系。酒精含量過(guò)高,對(duì)蛋白酶的抑制作用就大,使腐乳成熟期延長(zhǎng);酒精含量過(guò)低,不足以抑制微生物生長(zhǎng),豆腐易腐敗,難以成塊。③香辛料。a.調(diào)制腐乳的風(fēng)味。b.具有_________的作用。12%防腐殺菌④含水量。a.若過(guò)高,則影響毛霉的有氧呼吸,且腐乳不易成形。b.若過(guò)低,則不利于毛霉的代謝和生長(zhǎng)。⑤發(fā)酵溫度。前期的發(fā)酵溫度控制在15℃～18℃左右,利于毛霉的生長(zhǎng)。⑥發(fā)酵時(shí)間。前期發(fā)酵和后期發(fā)酵的作用不同,所需時(shí)間應(yīng)控制好,太長(zhǎng)或太短都會(huì)影響腐乳的品質(zhì)。3.泡菜腌制過(guò)程中,乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化：發(fā)酵時(shí)期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期少(有O2,乳酸菌活動(dòng)受抑制)少增加(硝酸鹽還原菌的作用)發(fā)酵中期最多(乳酸抑制其他菌活動(dòng))積累、增多、pH下降下降(硝酸鹽還原菌活動(dòng)受抑制,部分亞硝酸鹽被分解)發(fā)酵后期減少(乳酸繼續(xù)積累,pH繼續(xù)下降,抑制其活動(dòng))繼續(xù)增多,pH繼續(xù)下降下降至相對(duì)穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)1.(2013江蘇高考·T14B)先供氧進(jìn)行果醋發(fā)酵,然后隔絕空氣進(jìn)行果酒發(fā)酵。()分析：先進(jìn)行果酒發(fā)酵再進(jìn)行果醋發(fā)酵。2.(2012江蘇高考·T21B)在制作果醋時(shí),如果條件適宜,醋酸菌可將葡萄汁中的糖分解成醋酸。()分析：在制作果醋時(shí),當(dāng)氧氣、糖源充足時(shí),醋酸菌可將葡萄汁中的糖分解成醋酸。×√3.(2012江蘇高考·T21D)在制作腐乳時(shí),將長(zhǎng)滿毛霉的豆腐裝瓶腌制時(shí),底層和近瓶口處需加大用鹽量。()分析：在制作腐乳時(shí),將長(zhǎng)滿毛霉的豆腐裝瓶腌制時(shí),要分層加鹽,加鹽量要隨著層數(shù)的增加而增加,近瓶口表面的鹽要鋪厚一些,但底層不需要大量用鹽。4.(2012海南高考·T30(2))在制作腐乳時(shí),發(fā)酵完成后需加鹽腌制,加鹽還可以抑制微生物生長(zhǎng)。()分析：發(fā)酵過(guò)程中加鹽腌制,不僅可以調(diào)制風(fēng)味,而且能夠抑制雜菌等其他微生物生長(zhǎng)?！痢?.(2011重慶高考·T2B)在培養(yǎng)基中加入青霉素可抑制真菌而促進(jìn)細(xì)菌生長(zhǎng)。()分析：青霉素能夠抑制細(xì)菌的生長(zhǎng),但對(duì)真菌沒(méi)有影響。6.(2011新課標(biāo)全國(guó)卷·T39(2))純化菌種時(shí),為了得到單菌落,常采用的接種方法有兩種,即平板劃線法和稀釋涂布(抹)平板法。()分析：純化菌種常用的方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法?！痢?.(2011重慶高考·T2A)在瓊脂固體培養(yǎng)基上長(zhǎng)出的單個(gè)菌落含有多種細(xì)菌。()分析：?jiǎn)蝹€(gè)菌落只含有一種細(xì)菌。8.(2010海南高考·T25(1))利用葡萄制作葡萄酒的過(guò)程中,發(fā)揮作用的微生物是酵母菌。()分析：制作果酒時(shí),酵母菌先在有氧條件下大量繁殖,然后在無(wú)氧條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵?！痢?.(2009安徽高考·T6D)檢測(cè)土壤中細(xì)菌總數(shù)實(shí)驗(yàn)操作中,確定對(duì)照組無(wú)菌后,選擇菌落數(shù)在300以上的實(shí)驗(yàn)組平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。()分析：在確定對(duì)照組無(wú)菌后,一般選擇菌落數(shù)在30～300的實(shí)驗(yàn)組平板進(jìn)行計(jì)數(shù)?！翢狳c(diǎn)考向1

微生物的培養(yǎng)與利用

【典例1】(2013·泰州模擬)微生物強(qiáng)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,通過(guò)向油井中注入含微生物的水來(lái)提高采油率的新技術(shù)。以下是篩選、純化和擴(kuò)大培養(yǎng)該類微生物的實(shí)驗(yàn)操作。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)土壤是微生物的大本營(yíng),該類微生物應(yīng)取自

的土壤。(2)為篩選和純化該類微生物,從功能上分,應(yīng)選用

培養(yǎng)基。(3)接種后,應(yīng)密封培養(yǎng)的原因是

,培養(yǎng)一段時(shí)間后在培養(yǎng)基上形成降油圈,此時(shí)選取

的菌落就可獲得高效菌株。(4)擴(kuò)大培養(yǎng)過(guò)程中需要對(duì)微生物進(jìn)行計(jì)數(shù)。取0.2mL樣品,用固體培養(yǎng)基對(duì)其培養(yǎng),最后統(tǒng)計(jì)三個(gè)平板,菌落數(shù)分別是200、180、220。則樣品中微生物的數(shù)量為

個(gè)/mL。該統(tǒng)計(jì)結(jié)果

(填“低于”或“高于”)實(shí)際值?！窘忸}探究】(1)自然界中篩選目的菌株的依據(jù)是根據(jù)它對(duì)

的要求,到相應(yīng)的環(huán)境中去尋找。提示：生存環(huán)境(2)培養(yǎng)基按功能分為

培養(yǎng)基和

培養(yǎng)基。提示：選擇鑒別(3)怎樣計(jì)算樣品中微生物的數(shù)量?提示：菌落數(shù)=×M【解析】(1)篩選微生物時(shí)要根據(jù)微生物對(duì)生存環(huán)境的要求,到相應(yīng)的環(huán)境中去尋找,即被石油污染的環(huán)境或含石油較多的環(huán)境。(2)篩選微生物常用選擇培養(yǎng)基。(3)由于該類微生物是厭氧微生物,因此接種后應(yīng)密封培養(yǎng),一段時(shí)間后在培養(yǎng)基上形成降油圈,此時(shí)選取降油圈較大的菌落就可獲得高效菌株。(4)根據(jù)公式計(jì)算菌落數(shù)=×M=1000個(gè)/mL。在統(tǒng)計(jì)菌落時(shí),有些活菌在培養(yǎng)過(guò)程中死亡,另外有些菌落是由多個(gè)活菌共同形成的,所以按形成的菌落數(shù)目來(lái)計(jì)算活菌數(shù)目,結(jié)果往往會(huì)少于活菌實(shí)際數(shù)目。答案：(1)長(zhǎng)期被石油污染(含石油多)(2)選擇(3)該類微生物是厭氧型降油圈大(4)1000低于【總結(jié)提升】選擇培養(yǎng)基的制作方法(1)基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加抗性物質(zhì)。舉例：①加高濃度食鹽：分離金黃色葡萄球菌。②加青霉素：分離酵母菌和細(xì)菌。(2)通過(guò)改變培養(yǎng)基的成分。舉例：①培養(yǎng)基中缺乏氮源：可分離自生固氮微生物。②培養(yǎng)基中缺乏有機(jī)碳源：可分離自養(yǎng)微生物。(3)利用培養(yǎng)基的特定成分。舉例：①當(dāng)石油是唯一碳源：可分離出能消除石油污染的微生物。②當(dāng)纖維素為唯一碳源：可分離纖維素分解菌。(4)通過(guò)某些特殊環(huán)境分離微生物。舉例：①在高鹽環(huán)境中可分離耐鹽菌,其他菌在鹽濃度高時(shí)易失水而不能生存。②在高溫環(huán)境中可分離得到耐高溫的微生物,其他微生物在高溫環(huán)境中因酶失活而無(wú)法生存?！咀兪接?xùn)練】關(guān)于平板劃線操作正確的是()A.使用已滅菌的接種針、培養(yǎng)皿,在操作過(guò)程中不需要再滅菌B.打開(kāi)含菌種的試管,需通過(guò)火焰滅菌,取出菌種后,需馬上塞上棉塞C.將沾有菌種的接種環(huán)迅速伸入平板內(nèi),劃三至五條平行線即可D.最后將平板倒置,放在培養(yǎng)箱中【解析】選D。在平板劃線時(shí),已滅過(guò)菌的接種針在每次劃線后,必須用灼燒滅菌法滅菌,以防雜菌污染,A錯(cuò);盛有菌種的試管在打開(kāi)或重新塞棉塞前,都需通過(guò)火焰灼燒滅菌,B錯(cuò);在平板內(nèi)劃三至五條平行線后應(yīng)蓋上皿蓋,并灼燒接種環(huán),待其冷卻后,從第一區(qū)域劃線的末端開(kāi)始往第二區(qū)域劃線并按此操作繼續(xù)往三、四、五區(qū)域劃線,C錯(cuò);平板凝固后,需將平板倒放,以防培養(yǎng)皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基,造成污染,D對(duì)。熱點(diǎn)考向2

傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

【典例2】下圖表示果酒和果醋制作過(guò)程中的物質(zhì)變化過(guò)程,下列敘述正確的是()A.過(guò)程①和②都只能發(fā)生在缺氧條件下B.過(guò)程①和③都發(fā)生在酵母細(xì)胞的線粒體中C.過(guò)程③和④都需要氧氣的參與D.過(guò)程①～④所需的最適溫度基本相同【解題探究】(1)制作果醋時(shí),醋酸菌在

、糖源充足時(shí),將糖分解成醋酸;當(dāng)缺少糖源時(shí),將乙醇變?yōu)橐胰?再將乙醛變?yōu)開(kāi)___

。提示：氧氣醋酸(2)根據(jù)圖示,找出解題規(guī)律。①有氧呼吸分為幾個(gè)階段?分別在哪些部位進(jìn)行?哪個(gè)階段需要氧氣?提示：有氧呼吸共有三個(gè)階段,第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),第二階段在線粒體基質(zhì),第三階段在線粒體內(nèi)膜上。第三階段需要氧氣。②有氧呼吸和無(wú)氧呼吸有哪幾個(gè)階段相同?反應(yīng)場(chǎng)所是哪里?提示：有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的第一階段相同。都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行?！窘馕觥窟xC。據(jù)圖分析,過(guò)程①是細(xì)胞呼吸的第一階段,過(guò)程②是無(wú)氧呼吸的第二階段,過(guò)程③是有氧呼吸的第二、三階段,過(guò)程④是果醋制作。其中過(guò)程①的反應(yīng)場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),有氧和無(wú)氧條件下均能進(jìn)行,因此判斷A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;過(guò)程③需要氧氣參與,過(guò)程④中醋酸菌是好氧細(xì)菌,在將酒精轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿釙r(shí)需要氧氣的參與,由此判斷C項(xiàng)正確;酵母菌生長(zhǎng)繁殖溫度為18℃～25℃,醋酸菌最適生長(zhǎng)溫度為30℃～35℃,D項(xiàng)錯(cuò)誤?！究偨Y(jié)提升】與傳統(tǒng)發(fā)酵有關(guān)的幾類微生物的比較酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物學(xué)分類真核生物原核生物真核生物原核生物生活方式異養(yǎng)兼性厭氧異養(yǎng)需氧異養(yǎng)需氧異養(yǎng)厭氧適宜溫度18℃～25℃30℃～35℃15℃～18℃室溫主要生殖方式適宜條件下出芽生殖二分裂生殖孢子生殖二分裂生殖主要用途釀酒、發(fā)面釀醋制作腐乳制作酸奶、泡菜【變式訓(xùn)練】根據(jù)題意,回答下列問(wèn)題：(1)在葡萄汁裝入消毒發(fā)酵瓶時(shí),要留有大約1/3的空間,為什么?

。所使用的發(fā)酵液使酵母菌能生長(zhǎng)繁殖而絕大多數(shù)其他微生物無(wú)法適應(yīng),這種發(fā)酵液應(yīng)具有

的特點(diǎn)。(2)千百年來(lái),腐乳一直受到人們的喜愛(ài)。腐乳生產(chǎn)工藝如下：現(xiàn)代科學(xué)研究證明,a過(guò)程有多種微生物參與,其中起主要作用的是

。經(jīng)過(guò)發(fā)酵后的腐乳味道鮮美,易于消化吸收,原因是

?！窘馕觥?1)果酒的發(fā)酵分兩個(gè)階段：第一階段是利用酵母菌的有氧呼吸,使酵母菌大量增殖,所以發(fā)酵瓶要保留1/3的空間。第二階段是無(wú)氧呼吸,產(chǎn)生酒精。發(fā)酵液具有缺氧、酸性等特點(diǎn),可抑制其他微生物生長(zhǎng)。(2)腐乳的制作要利用多種微生物,但主要是毛霉;因?yàn)槊鼓軐⒋蠓肿拥牡鞍踪|(zhì)或脂肪分解成小分子的物質(zhì),易于消化和吸收。答案：(1)在有氧條件下,酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,大量增殖缺氧、呈酸性(2)毛霉毛霉將豆腐中的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸,將脂肪分解成脂肪酸和甘油氮源滅菌無(wú)氧條件30℃～35℃加鹽腌溫度接種制1.(2013·連云港模擬)下列有關(guān)微生物培養(yǎng)的敘述,不正確的是()A.測(cè)定土壤樣品中的細(xì)菌數(shù)目,常用稀釋涂布(抹)平板法進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)B.在對(duì)微生物進(jìn)行培養(yǎng)前,需要對(duì)微生物和培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌C.酵母菌發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的酒精,對(duì)其他微生物生長(zhǎng)有一定的抑制作用D.分離能分解尿素的細(xì)菌,要以尿素作為培養(yǎng)基中唯一的氮源【解析】選B。稀釋涂布(抹)平板法可以進(jìn)行分離微生物也可以進(jìn)行菌落計(jì)數(shù);在對(duì)微生物進(jìn)行培養(yǎng)前,需要對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌,微生物不能滅菌;酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生的酒精能抑制其他微生物的生長(zhǎng);利用特定培養(yǎng)基可以進(jìn)行特定菌的分離,如以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基分離能分解尿素的細(xì)菌。2.(2013·蘇州模擬)微生物培養(yǎng)是微生物工程中的基礎(chǔ)技術(shù)。下列相關(guān)敘述正確的一項(xiàng)()A.病毒和細(xì)菌的培養(yǎng)基成分相同B.平板劃線法中的劃線是連續(xù)進(jìn)行的C.微生物培養(yǎng)基中并不都必須添加碳源或氮源D.在培養(yǎng)的過(guò)程中,細(xì)胞種類、數(shù)目都不斷地增加【解析】選C。培養(yǎng)病毒的培養(yǎng)基是活的雞胚,培養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基不是;平板劃線法是為了稀釋細(xì)菌,劃線間斷進(jìn)行;微生物培養(yǎng)基根據(jù)需要添加相應(yīng)的碳源和氮源;在培養(yǎng)的過(guò)程中,細(xì)胞的數(shù)目不斷增加,種類不增加。3.(2013·北京模擬)人們利用某些微生物制作食品時(shí),需要分析微生物的特點(diǎn),控制微生物的發(fā)酵條件。下列與此有關(guān)的各項(xiàng)內(nèi)容都正確的是()ABCD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裝置或操作步驟【解析】選B。果酒是利用酵母菌發(fā)酵制成的,酵母菌是兼性厭氧型真菌,在有氧條件下可大量繁殖,在無(wú)氧條件下可發(fā)酵產(chǎn)生酒精。發(fā)酵時(shí)應(yīng)先通入足夠的無(wú)菌空氣,在有氧條件下培養(yǎng)一段時(shí)間使其繁殖,再隔絕氧氣進(jìn)行發(fā)酵,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;制作果醋時(shí)使用醋酸菌,醋酸菌是好氧型細(xì)菌,在有氧條件下,可生成醋酸,制作裝置中的充氣口是連接氣泵輸入氧氣用的,排氣口通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)而彎曲的膠管與瓶身連接,其目的是防止空氣中微生物的污染,故B項(xiàng)正確;制作腐乳時(shí)應(yīng)先接種毛霉,然后進(jìn)行加鹽腌制,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;制作泡菜時(shí)應(yīng)選用乳酸菌,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(多選)(2013·常州模擬)關(guān)于果酒、果醋和腐乳制作的敘述,正確的是()A.制作果酒時(shí)瓶口需密閉,而制作果醋時(shí)中斷通氧可能會(huì)引起醋酸菌死亡B.制作腐乳封瓶時(shí),最好將瓶口通過(guò)酒精燈火焰,防止瓶口被污染C.在變酸的果酒的表面觀察到的菌膜可能是酵母菌在液面大量繁殖形成的D.制作果酒和果醋時(shí)都應(yīng)用70%的酒精對(duì)發(fā)酵瓶消毒并注意無(wú)菌操作【解析】選A、B、D。果酒發(fā)酵依賴于酵母菌的無(wú)氧呼吸,所以制作果酒時(shí)要將瓶口密封。醋酸菌屬于好氧細(xì)菌,短時(shí)間中斷氧氣就可以導(dǎo)致醋酸菌死亡。制作腐乳、果酒和果醋要注意無(wú)菌操作,一些操作要在酒精燈火焰旁邊進(jìn)行,或者用酒精消毒。果酒變酸是因?yàn)榇姿峋淖饔?所以變酸的果酒表面上的菌膜應(yīng)是醋酸菌大量繁殖形成的。5.(2013·棗莊模擬)為驗(yàn)證某種中藥牙膏是否像其廣告宣傳的一樣具有較強(qiáng)的抑菌功效,某生物興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)(符合無(wú)菌操作要求)。請(qǐng)分析下述實(shí)驗(yàn)過(guò)程并回答下列問(wèn)題：①用無(wú)菌水漱口,向漱口液中加入適量的該中藥牙膏;②配制牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基;③