適用于老高考舊教材廣西專版2023屆高考生物二輪總復習第二部分專題9生物技術實踐第18講微生物的應用和生物技術在食品加工中的應用課件

第18講微生物的應用和生物技術在食品

加工中的應用專題九內(nèi)容索引0102命題直擊?題型突破失分誤區(qū)?輕松防范命題直擊?題型突破命題點一微生物的培養(yǎng)與應用整合提升1.基本技術(1)制備培養(yǎng)基:計算→稱量→溶化→滅菌→倒平板。(2)無菌技術:主要指消毒和滅菌。①消毒方法:常用煮沸消毒法、巴氏消毒法。②常用滅菌方法:灼燒滅菌——接種環(huán)、接種針等金屬器具;干熱滅菌——主要針對玻璃器皿等;高壓蒸汽滅菌——主要針對培養(yǎng)基等。(3)倒平板操作:待培養(yǎng)基冷卻至50℃左右時,在酒精燈火焰附近倒平板。(4)平板劃線操作:通過接種環(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。(5)稀釋涂布平板法:先將菌液進行一系列梯度稀釋后涂布平板,在稀釋度足夠高的菌液里,聚集在一起的微生物將被分散到培養(yǎng)基的表面,從而在培養(yǎng)基表面形成單個菌落。2.微生物的分離與計數(shù)

項目土壤中分解尿素的細菌的分離分解纖維素的微生物的分離篩選原理在選擇培養(yǎng)基的配方中,把尿素作為唯一氮源,原則上只有能利用尿素的微生物才能生長在以纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基上,只有能分解纖維素的微生物能夠生長鑒定原理尿素在脲酶的催化下分解產(chǎn)生氨;在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,若指示劑變紅,則說明該微生物能分解尿素流程土壤取樣→樣品的稀釋→微生物的培養(yǎng)與觀察土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→涂布平板→挑選菌落項目土壤中分解尿素的細菌的分離分解纖維素的微生物的分離計數(shù)法(1)顯微鏡直接計數(shù)法①原理:利用特定細菌計數(shù)板或血球計數(shù)板,在顯微鏡下計算一定容積的樣品中微生物的數(shù)量②缺點:不能區(qū)分死菌與活菌項目土壤中分解尿素的細菌的分離分解纖維素的微生物的分離計數(shù)法(2)間接計數(shù)法(活菌計數(shù)法)①原理:當樣品的稀釋度足夠高時,培養(yǎng)基表面生長的一個菌落,來源于樣品稀釋液中的一個活菌,通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù),就能推測出樣品中大約含有多少個活菌②缺點:當兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的是一個菌落③計算公式:每克樣品中的菌株數(shù)=C/V×M,其中C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù),V代表涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL),M代表稀釋倍數(shù)④注意事項a.設置重復組,增強實驗的說服力與準確性。b.為了保證結(jié)果準確,一般選擇菌落數(shù)在30~300的平板進行計數(shù)思維拓展(1)平板劃線法適用于微生物的純化,但不能用于微生物的計數(shù)。(2)土壤中纖維素分解菌的篩選流程中的“選擇培養(yǎng)”是否需要,應根據(jù)樣品中目的菌株數(shù)量的多少來確定。題型突破題型

1運用不同培養(yǎng)基的原理解答有關微生物分離和鑒定的題(2022四川重慶測試)某研究團隊從原油提煉、加工廠附近采集植物根際土壤樣品,從中篩選出能高效降解石油(由不同的碳氫化合物混合組成)的菌株,以便利用根際微生物進行石油污染生物修復。篩選的主要步驟如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)圖中甲、乙都應是以

為唯一碳源制備的選擇培養(yǎng)基,選擇培養(yǎng)基的制備原理是

。

(2)獲得純凈培養(yǎng)物的關鍵是

。篩選過程中防止其他微生物污染的措施有

(答出兩點即可)。

(3)目前,已知有200多種微生物(如嗜冷菌等)能降解石油,但多數(shù)微生物的降解速率都很低,且一種菌往往只能降解一種特定類型的化合物,這就要求在實際選擇降解石油的菌株時應該注意

(答出兩點即可)。步驟⑤的分離、篩選過程中,比較不同菌株降解石油能力大小的方法是

。

(4)可以采用

技術固定高效降解石油的菌種來處理含石油的海水,相對于固定化酶技術而言,該技術的主要優(yōu)點有

。答案:(1)石油人為提供有利于目的菌株生長的條件(包括營養(yǎng)、溫度、pH等),同時抑制或阻止其他微生物的生長(2)防止外來雜菌的入侵培養(yǎng)基滅菌、接種環(huán)境滅菌、接種工具滅菌、接種過程無菌操作等(答出兩點即可)(3)盡量選擇高效降解菌、降解菌種的最優(yōu)組合、降解菌種的生存條件、降解產(chǎn)物對環(huán)境不能造成污染等(答出兩點即可)在相同石油濃度、相同體積的培養(yǎng)液中接種相同數(shù)量的不同菌株,一段時間后測定培養(yǎng)液中的石油含量(4)固定化細胞成本低、易操作,可以催化一系列的化學反應方法規(guī)律選擇培養(yǎng)基及鑒別培養(yǎng)基的運用技巧(1)分離纖維素分解菌的實驗中先用選擇培養(yǎng)基,再用鑒別培養(yǎng)基。該實驗中使用的選擇培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基,以纖維素作為唯一碳源,以纖維素作為碳源和能源的微生物可以正常生長,而其他絕大多數(shù)微生物不能正常生長;利用液體培養(yǎng)基能使營養(yǎng)成分被充分利用,以增加纖維素分解菌的濃度。(2)鑒別培養(yǎng)基含瓊脂,為固體培養(yǎng)基,因為要在培養(yǎng)基上形成肉眼可見的菌落。題組訓練(2022全國乙理綜)化合物S被廣泛應用于醫(yī)藥、食品和化工工業(yè)。用菌株C可生產(chǎn)S,S的產(chǎn)量與菌株C培養(yǎng)所利用的碳源關系密切。為此,某小組通過實驗比較不同碳源對菌體生長和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見下表。碳源細胞干重/(g·L-1)S產(chǎn)量/(g·L-1)葡萄糖3.120.15淀粉0.010.00制糖廢液2.300.18回答下列問題。(1)通常在實驗室培養(yǎng)微生物時,需要對所用的玻璃器皿進行滅菌,滅菌的方法有

(答出兩點即可)。

(2)由實驗結(jié)果可知,菌株C生長的最適碳源是

;用菌株C生產(chǎn)S的最適碳源是

。菌株C的生長除需要碳源外,還需要

(答出兩點即可)等營養(yǎng)物質(zhì)。

(3)由實驗結(jié)果可知,碳源為淀粉時菌株C不能生長,其原因是

。(4)若以制糖廢液作為碳源,為進一步確定生產(chǎn)S的最適碳源濃度,某同學進行了相關實驗。請簡要寫出實驗思路:

。

(5)利用制糖廢液生產(chǎn)S可以實現(xiàn)廢物利用,其意義是

(答出一點即可)。

答案:(1)高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌(2)葡萄糖制糖廢液氮源、無機鹽(3)缺少淀粉酶

(4)設計一系列濃度梯度的制糖廢液分別培養(yǎng)菌株C,測定并比較不同濃度制糖廢液中S的產(chǎn)量,尋找產(chǎn)量拐點,確定最適碳源濃度

(5)減少污染、節(jié)省原料、降低生產(chǎn)成本(答出一點即可)解析:(1)通常在實驗室培養(yǎng)微生物時,對所需的玻璃器皿進行滅菌的方法有高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌。(2)由實驗結(jié)果可知,菌株C在以葡萄糖為碳源的培養(yǎng)基上細胞干重最大,所以菌株C生長的最適碳源是葡萄糖;在以制糖廢液為碳源的培養(yǎng)基上,S產(chǎn)量最高,所以用菌株C生產(chǎn)S的最適碳源是制糖廢液。菌株C的生長除需要碳源外,還需要氮源、無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)。(3)由實驗結(jié)果可知,碳源為淀粉時菌株C不能生長,其原因可能是缺少淀粉酶,不能利用淀粉。(4)若以制糖廢液作為碳源,為進一步確定生產(chǎn)S的最適碳源濃度,可設計一系列不同濃度的制糖廢液分別培養(yǎng)菌株C,測定不同濃度制糖廢液中S產(chǎn)量,尋找產(chǎn)量拐點(即峰值),確定最適碳源濃度。(5)利用制糖廢液生產(chǎn)S可以實現(xiàn)廢物利用,可減少污染、節(jié)省原料、降低生產(chǎn)成本。命題點二傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用整合提升1.制作果酒、果醋、腐乳、泡菜所需菌種的比較比較項目酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物學分類真核生物原核生物真核生物原核生物代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧異養(yǎng)需氧異養(yǎng)需氧異養(yǎng)厭氧生產(chǎn)應用釀酒、發(fā)面釀醋制作腐乳制作泡菜、酸奶發(fā)酵條件前期需氧,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過程

項目果酒和果醋的制作腐乳的制作泡菜的制作主要菌種果酒:酵母菌果醋:醋酸菌毛霉等乳酸菌原理(1)果酒:酵母菌進行無氧呼吸C6H12O62C2H5OH+2CO2(2)果醋:醋酸菌進行有氧呼吸①當氧氣、糖源都充足時,糖→醋酸②當缺少糖源時,乙醇→乙醛→醋酸毛霉等微生物能產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶,作用如下:(1)蛋白質(zhì)

肽、氨基酸(2)脂肪

甘油+脂肪酸乳酸菌在無氧條件下將葡萄糖分解成乳酸項目果酒和果醋的制作腐乳的制作泡菜的制作實驗流程讓豆腐上長出毛霉↓加鹽腌制↓加鹵湯裝瓶↓密封腌制注意的問題材料的選擇與處理;防止發(fā)酵液被污染;控制好發(fā)酵的條件控制好材料的用量;防止雜菌污染泡菜壇的選擇;腌制的條件題型突破題型

2掌握微生物發(fā)酵原理,解答有關果醋、果酒、腐乳、泡菜制作的題(2022陜西寶雞二模)發(fā)酵能讓食物“改頭換面”,擁有全新的模樣和味道。利用不同微生物的發(fā)酵作用制作食品,歷史悠久,遍布民間,稱為傳統(tǒng)發(fā)酵技術。利用傳統(tǒng)發(fā)酵技術制作的果酒、果醋、腐乳、泡菜等極大地豐富了人們的飲食。請回答下列問題。(1)在發(fā)酵過程中,微生物的參與是關鍵,人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種用于食品發(fā)酵的細菌和真菌。在上述幾種飲品及食品加工過程中,利用真菌進行發(fā)酵的是

。

(2)人類釀制葡萄酒使用的微生物主要是酵母菌,酵母菌繁殖的最適溫度是

。葡萄酒呈現(xiàn)深紅色的原因是

。將葡萄酒制作成果醋時,需要改變的環(huán)境條件是

和

。

(3)做酸菜魚的“酸湯”是通過天然發(fā)酵而成的,參與該發(fā)酵過程的主要微生物是

。酸湯發(fā)酵初期,亞硝酸鹽的含量逐漸增加,亞硝酸鹽在適宜的pH、溫度和一定的微生物作用等特定條件下,才會轉(zhuǎn)變成致癌物

。出壇后的酸湯,若不及時食用,一段時間后會在其表面出現(xiàn)一層白膜,這是

(填微生物名稱)繁殖引起的,與進行酸湯發(fā)酵的主要微生物相比,該微生物在結(jié)構(gòu)上的最主要區(qū)別是

。

(4)腐乳是經(jīng)微生物發(fā)酵后制成的食品,多種微生物參與了該發(fā)酵過程,其中起主要作用的微生物是

,其產(chǎn)生的蛋白酶可以將豆腐中的蛋白質(zhì)分解為

。

答案:(1)果酒和腐乳(2)20℃左右紅葡萄皮的色素進入發(fā)酵液通入無菌空氣將溫度提高到30~35℃(3)乳酸菌亞硝胺酵母菌有以核膜為界限的細胞核(4)毛霉小分子的肽和氨基酸方法規(guī)律微生物發(fā)酵過程中的滅菌措施應該從原料、裝置和實驗過程三個層次進行無菌操作。(1)果酒與果醋制作中原料的消毒①榨汁前葡萄應先沖洗再去枝梗,因為若先去梗,則會使一些微生物侵入果實內(nèi)部,影響果酒的制作;②體積分數(shù)為70%的酒精殺菌效果最強,若酒精濃度過低,則殺菌效果差,而濃度過高,又會使菌體表面蛋白質(zhì)凝固形成一層保護膜,乙醇分子不能滲入其中,從而使殺菌效果受到影響。(2)腐乳制作過程中的殺菌消毒①制作腐乳的玻璃瓶洗刷干凈后用沸水消毒;②酒、鹽、香辛料都有殺菌作用;③接種、封瓶時都要進行無菌操作。題組訓練(2020全國Ⅲ理綜)水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋等?；卮鹣铝袉栴}。(1)制作果汁時,可以使用果膠酶、纖維素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱,包括多聚半乳糖醛酸酶、

(答出兩種即可)。纖維素酶可以分解植物

(填“細胞膜”或“細胞壁”)中的纖維素。

(2)用果膠酶處理果泥時,為了提高出汁率,需要控制反應的溫度,原因是

。

(3)現(xiàn)有甲、乙、丙三種不同來源的果膠酶,某同學擬在果泥用量、溫度、pH等所有條件都相同的前提下比較這三種酶的活性。通常,酶活性的高低可用

來表示。

(4)獲得的果汁(如蘋果汁)可以用來制作果酒或者果醋,制作果酒需要

菌,這一過程中也需要O2,O2的作用是

。制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌屬于

(填“好氧”或“厭氧”)細菌。

答案:(1)果膠分解酶、果膠酯酶細胞壁

(2)溫度對果膠酶的活性有影響,在最適溫度下酶活性最高,出汁率最高(3)一定條件下,單位時間內(nèi)、單位體積中反應物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量(4)酵母促進有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖好氧解析:(1)植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠。利用水果制作果汁,為了提高出汁率和澄清度,可用果膠酶和纖維素酶處理果泥。果膠酶是一類酶的總稱,包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等。(2)溫度會影響酶的活性,在最適溫度下酶的活性最高,酶的催化效率最高。(3)酶活性的高低可用一定條件下,單位時間內(nèi)、單位體積中反應物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量來表示。(4)利用果汁可制作果酒和果醋。利用果汁制作果酒需要酵母菌,酵母菌在無氧條件下進行無氧呼吸,產(chǎn)生酒精和二氧化碳。在果酒制作初期,需要通入O2,其作用是促進有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖。利用果汁制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌是好氧細菌。失分誤區(qū)?輕松防范失分誤區(qū)對選擇培養(yǎng)基的選擇方法辨析不清防范策略(1)在培養(yǎng)基中加入某種化學物質(zhì)。例如,加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌;加入高濃度的食鹽可以得到金黃色葡萄球菌。這里的“加入”是指在主要營養(yǎng)成分完整的基礎上加入。(2)改變培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分。例如,缺乏氮源時可以分離出固氮微生物;石油作為唯一碳源時,可以分離出能消除石油污染的微生物。(3)改變微生物的培養(yǎng)條件。例如,將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境下培養(yǎng),可以得到耐高溫的微生物。防范演練(2022全國甲理綜)某同學從被石油污染的土壤中分離得到A和B兩株可以降解石油的細菌,在此基礎上采用平板培養(yǎng)法比較二者降解石油的能力,并分析兩個菌株的其他生理功能。實驗所用的培養(yǎng)基成分如下。培養(yǎng)基Ⅰ:K2HPO4,MgSO4,NH4NO3,石油。培養(yǎng)基Ⅱ:K2HPO4,MgSO4,石油。操作步驟:①將A、B菌株分別接種在兩瓶液體培養(yǎng)基Ⅰ中培養(yǎng),得到A、B菌液;②液體培養(yǎng)基Ⅰ、Ⅱ中添加瓊脂,分別制成平板Ⅰ、Ⅱ,并按右上圖所示在平板上打甲、乙兩孔?；卮鹣铝袉栴}。(1)實驗所用培養(yǎng)基中作為碳源的成分是

。培養(yǎng)基中NH4NO3的作用是為菌株的生長提供氮源,氮源在菌體內(nèi)可以參與合成

(答出

兩種即可)等生物大分子。

(2)步驟①中,在資源和空間不受限制的階段,若最初接種N0個A細菌,繁殖n代后細菌的數(shù)量是

。

(3)為了比較A、B降解石油的能力,某同學利用步驟②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ進行實驗,結(jié)果如下表所示(“+”表示有透明圈,“+”越多表示透明圈越大,“-”表示無透明圈),推測該同學的實驗思路是

。

菌株透明圈大小平板Ⅰ平板ⅡA+++++B++-(4)現(xiàn)有一貧氮且被石油污染的土壤,根據(jù)上表所示實驗結(jié)果,治理石油污染應選用的菌株是

,理由是