2019屆新課標高考生物沖刺復(fù)習(xí)專題26傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)與微生物的應(yīng)用講義

專題26傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)與微生物的應(yīng)用考點1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)一、果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作比較知識清單[知能拓展]

1.發(fā)酵利用的是微生物的呼吸作用,不只是細菌的呼吸作用。發(fā)酵微生物≠細菌,

如酵母菌、毛霉等也都是發(fā)酵常用菌種。2.對于發(fā)酵中的數(shù)字的記憶:發(fā)酵溫度(果酒18~25℃,果醋30~35℃)、裝瓶體積不超過2/3、消

毒用體積分數(shù)為70%的酒精、沖洗次數(shù)1~2次。3.充氣:酒精發(fā)酵為無氧發(fā)酵,需封閉充氣口;醋酸發(fā)酵為有氧發(fā)酵,需不斷通過充氣口充氣。4.亞硝酸鹽在制作泡菜的整個發(fā)酵過程中含量的變化趨勢

二、果酒、果醋發(fā)酵裝置的設(shè)計思路1.因酵母菌的繁殖需要

空氣

,醋酸菌是

好氧

菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整

個過程中都需

氧

。因酵母菌在

無氧

條件下產(chǎn)生酒精,應(yīng)控制充入氧的量,故應(yīng)在充氣口設(shè)置開關(guān)。2.由于在發(fā)酵過程中都產(chǎn)生CO2,因此又需設(shè)置

排氣口

;為了防止空氣中微生物的污染,排氣

口應(yīng)連接一個長而彎曲的膠管。3.因要對發(fā)酵的情況進行及時

監(jiān)測

,應(yīng)設(shè)置出料口便于取料。4.果酒和果醋的發(fā)酵裝置及各個部件的作用裝置圖結(jié)構(gòu)目的

充氣口醋酸發(fā)酵時連接充氣泵,輸入

無菌空氣

;制酒時關(guān)閉充氣口排氣口用來排出

CO2

長而彎曲的膠管防止空氣中

微生物

的污染出料口便于取料,及時監(jiān)測發(fā)酵進行的情況例1

(2013課標Ⅰ,39,15分)回答下列有關(guān)泡菜制作的問題:(1)制作泡菜時,所用鹽水需煮沸,其目的是

。為了縮短制作時間,有人還會在冷卻后的

鹽水中加入少量陳泡菜液,加入陳泡菜液的作用是

。(2)泡菜制作過程中,乳酸發(fā)酵的過程即為乳酸菌進行

的過程。該過程發(fā)生在乳酸

菌細胞的

中。(3)泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有

、

和

等。(4)從開始制作到泡菜品質(zhì)最佳這段時間內(nèi),泡菜液逐漸變酸。這段時間內(nèi)泡菜壇中乳酸菌和其

他雜菌的消長規(guī)律是

,原因是

。解析本題主要考查泡菜制作的原理和方法。(1)泡菜制作時,所用鹽水煮沸可殺滅雜菌;由于

陳泡菜液中含有較多的乳酸菌,所以制作泡菜時加入少量陳泡菜液可增加發(fā)酵過程中乳酸菌的

數(shù)量,從而縮短制作時間。(2)乳酸菌發(fā)酵屬于無氧呼吸,乳酸菌進行無氧呼吸的場所是細胞

質(zhì)。(3)泡菜制作過程中,溫度過高、食鹽用量過低、腌制時間過短容易造成細菌大量繁殖,亞

硝酸鹽含量增加,故制作時要注意控制溫度、腌制時間、食鹽用量等條件。(4)泡菜制作過程中,由于乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸,泡菜液逐漸變酸,從而抑制了雜菌的繁殖,雜菌數(shù)量減少。答案(1)殺滅雜菌增加乳酸菌數(shù)量(2)無氧呼吸細胞質(zhì)(3)溫度腌制時間食鹽用量(4)乳酸菌數(shù)量增多,雜菌數(shù)量減少乳酸菌比雜菌更為耐酸考點2微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用一、微生物的分離與培養(yǎng)1.培養(yǎng)基的制備:計算→稱量→

溶化

→滅菌→

倒平板

2.培養(yǎng)基類型及作用劃分標準培養(yǎng)基種類特點用途物理性質(zhì)液體培養(yǎng)基不加

凝固劑

工業(yè)生產(chǎn)半固體培養(yǎng)基加凝固劑,如

瓊脂

觀察微生物的

運動

、分類

鑒定

固體培養(yǎng)基微生物分離、鑒定、

活菌計數(shù)

、保藏菌種化學(xué)成分天然培養(yǎng)基含化學(xué)成分不明確的

天然物質(zhì)

工業(yè)生產(chǎn)合成培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分

明確

(用化學(xué)成分已知的化學(xué)物質(zhì)配成)分類、鑒別用途

選擇

培養(yǎng)基允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他微生物生長培養(yǎng)、分離出特定微生物,如培養(yǎng)酵母菌和霉菌,可在培養(yǎng)基中加入

青霉素

;培養(yǎng)金黃色葡萄球菌,可在培養(yǎng)基中加入

高濃度食鹽

鑒別

培養(yǎng)基根據(jù)微生物的代謝特點,在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品鑒別不同種類的微生物,如用

伊紅—美藍

培養(yǎng)基鑒別飲用水或乳制品中是否有大腸桿菌(若有,菌落呈

深紫色

,并帶有

金屬

光澤)3.無菌技術(shù),主要指消毒與滅菌

條件結(jié)果常用方法應(yīng)用范圍消毒較為

溫和

的物理或化學(xué)方法僅殺死物體表面或內(nèi)部的部分微生物

煮沸消毒法

日常用品

巴氏消毒法

不耐高溫的液體化學(xué)藥劑消毒法用酒精擦拭雙手,用氯氣消毒水源滅菌

強烈

的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物,包括

芽孢

和

孢子

灼燒

滅菌法接種工具

干熱

滅菌法玻璃器皿、金屬用具

高壓蒸汽

滅菌法培養(yǎng)基及容器4.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,嚴格遵循教材上的

操作步驟。5.平板劃線操作:平板劃線法是通過接種環(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。6.稀釋涂布平板法:先將菌液進行系列梯度稀釋,然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面,進行培養(yǎng)。在稀釋度足夠高的菌液里,聚集在一起的微生物將被分散成單個細

胞,從而能在培養(yǎng)基表面形成單個的

菌落

。[知能拓展]

1.選擇培養(yǎng)基中的選擇因素(1)培養(yǎng)基中加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌。(2)培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽可得到金黃色葡萄球菌。(3)當培養(yǎng)基中缺乏氮源時,可以分離出固氮微生物,因為非固氮微生物不能在此類培養(yǎng)基上生

存。(4)當培養(yǎng)基的某種營養(yǎng)成分為特定化學(xué)成分時,也具有分離效果。如石油是唯一碳源時,可以

抑制不能利用石油的微生物的生長,使能夠利用石油的微生物生存,達到分離能消除石油污染的

微生物的目的。(5)改變微生物的培養(yǎng)條件,也可以達到分離微生物的目的,如將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)只

能得到耐高溫的微生物。項目優(yōu)點缺點適用范圍平板劃線法可以觀察菌落特征,對混合菌進行分離不能計數(shù)適用于好氧菌稀釋涂布平板法可以計數(shù),可以觀察菌落特征吸收量較少,較麻煩,平板不干燥效果不好,容易蔓延適用于厭氧菌和兼性厭氧菌2.兩種純化細菌的方法的比較3.減少失誤(1)分離微生物所用的選擇培養(yǎng)基一定是固體培養(yǎng)基,因為菌落只能在固體培養(yǎng)基上形成。(2)平板劃線法只適用于微生物的提純,不適合進行計數(shù),并且在最后一次劃線的末端處的菌種

最純,進行平板劃線時應(yīng)注意如下操作:①每次劃線之前都需要灼燒接種環(huán)滅菌。②灼燒接種環(huán)之后,要冷卻后才能伸入菌液,以免溫度太高殺死菌種。③劃線時最后一區(qū)域不要與第一區(qū)域相連。(3)倒平板的溫度一般在50℃左右適宜,溫度過高會燙手,過低培養(yǎng)基又會凝固。(4)平板需倒置,這樣既可使培養(yǎng)基表面的水分更好地揮發(fā),又防止培養(yǎng)皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)

基,造成培養(yǎng)基污染。二、微生物的鑒定1.鑒定分解尿素的細菌的方法:在以

尿素

為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入

酚紅

指示劑,指示

劑若變紅說明該種菌能分解尿素。2.鑒定纖維素分解菌的方法:利用

剛果紅

染色法,如果培養(yǎng)基中出現(xiàn)

透明圈

,則說明很可能含有纖維素分解菌。纖維素分解菌的篩選原理:剛果紅可以與像

纖維素

這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物,但并不

和水解后的

纖維二糖和葡萄糖

發(fā)生這種反應(yīng)。三、微生物的篩選及計數(shù)1.土壤中纖維素分解菌的分離的實驗方案(1)土壤取樣:采集土樣時,應(yīng)選擇

富含纖維素

的環(huán)境。

(2)選擇培養(yǎng):稱取土樣20g,在無菌條件下加入裝有30mL培養(yǎng)基的錐形瓶中,將錐形瓶固定在搖

床上,在一定溫度下振蕩培養(yǎng)1~2d,直至培養(yǎng)液變渾濁。選擇培養(yǎng)的目的是

增加纖維素分解菌的濃度,以確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物

。(3)梯度稀釋:依次將培養(yǎng)液稀釋102~107倍。(4)將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上,30℃倒置培養(yǎng)。(5)挑選

產(chǎn)生透明圈

的菌落,即為分解纖維素的菌落。2.統(tǒng)計微生物數(shù)目的方法(1)顯微鏡直接計數(shù)法①原理:利用特定細菌計數(shù)板或血細胞計數(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方法:用計數(shù)板計數(shù)。③缺點:不能區(qū)分死菌與活菌。(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活菌。②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)。③操作:設(shè)置重復(fù)組,增強實驗的說服力與準確性。同時為了保證結(jié)果準確,一般選擇菌落

數(shù)在30~300的平板進行計數(shù)。例2

(2016青海油田一中沖刺卷,39)有些微生物能合成纖維素酶,通過對這些微生物的研究,使

人們能夠利用秸稈等廢棄物生產(chǎn)酒精,用纖維素酶處理服裝面料等。研究人員用化合物A、硝

酸鹽、磷酸鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基,成功地篩選到能產(chǎn)生纖維素酶的微生物。分析回答問題:(1)培養(yǎng)基中加入的化合物A是

,為微生物的生長提供

,這種培養(yǎng)基屬于

培養(yǎng)基。(2)為了篩選出能產(chǎn)生纖維素酶的微生物,向培養(yǎng)基中加入

。(3)在篩選出能產(chǎn)生纖維素的微生物之前,可用液體培養(yǎng)基培養(yǎng),增加微生物的濃度。為獲得純

凈的菌株,常采用平板劃線法進行接種,此過程所用的接種工具是

,操作時采用

滅菌的方法;還可用

(方法)操作。(4)實驗結(jié)束后,使用過的培養(yǎng)基應(yīng)該進行滅菌處理才能倒掉,這樣做的目的是

。解析(1)要篩選出產(chǎn)生纖維素酶的微生物,應(yīng)使用選擇培養(yǎng)基,在培養(yǎng)基中加入纖維素,纖維素

作為微生物生長的唯一碳源。(2)剛果紅能與培養(yǎng)基中的纖維素形成紅色復(fù)合物,而不與其水解

后的纖維