专题八第1讲微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用

第1讲微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用考纲要求三年考情命题趋势1.微生物的利用(1)微生物的分离和培养(2)培养基对微生物的选择作用(3)利用微生物发酵来生产特定的产物2013江苏、安徽、山东、全国Ⅱ、四川2012北京、山东2011全国新课标、山东1.趋势分析：(1)通过果酒、果醋、泡菜制作等生产实例或大肠杆菌的分离纯化操作考查最基本知识。(2)植物有效成分的提取与生产生活实际相联系，或与实验结合进行考查，难度不大。2．备考指南：(1)将果酒、果醋与泡菜的制作、特定微生物的分离纯化等实践操作构建过程模型，可以加深对知识的记忆与理解。(2)从类型、特点和应用等方面列表归纳比较不同微生物培养基。(3)利用图解分析法理解特定成分的提取。2.运用发酵加工食品的基本方法2013江苏、全国Ⅰ

2012山东、江苏、海南2011江苏3.生物材料中提取某些特定的成分2013海南、山东2011海南水、碳源、氮源、无机盐配制培养基→灭菌→接种→培养尿素稀释涂布平板法纤维素刚果红无氧让豆腐生毛霉加卤汤装瓶水蒸气蒸馏法压榨法萃取法纸层析法30~35℃1．通常采用哪种方法来推测样品中的活菌数目？稀释涂布平板法。2．果酒和果醋制作中所用的发酵菌种在结构上的本质区别是什么？前者是真核生物，后者是原核生物，其本质区别是酵母菌有核膜包被的细胞核。考点一微生物的培养与应用

(2013·高考新课标全国Ⅱ卷)临床使用抗生素前，有时需要做细菌耐药实验。实验时，首先要从病人身上获取少量样本，然后按照一定的实验步骤操作，以确定某致病菌对不同抗生素的敏感性。回答下列问题：(1)为了从样本中获取致病菌单菌落，可用________法或____________________法将样本接种于固体培养基表面，经过选择培养、鉴别等步骤获得。(2)取该单菌落适当稀释，用________法接种于固体培养基表面，在37℃培养箱中培养24h，使其均匀生长，布满平板。划线稀释涂布(或涂布)涂布(3)为了检测该致病菌对于抗生素的敏感性,将分别含有A、B、C、D四种抗生素的滤纸片均匀置于该平板上的不同位置，培养一段时间后，含A的滤纸片周围出现透明圈，说明该致病菌对抗生素A________；含B的滤纸片周围没有出现透明圈，说明该致病菌对抗生素B_______________________________；含C的滤纸片周围的透明圈比含A的小，说明____________；含D的滤纸片周围的透明圈也比含A的小，且透明圈中出现了一个菌落，在排除杂菌污染的情况下，此菌落很可能是抗生素D的________。(4)根据上述实验结果，为达到抗菌目的，最好应选用抗生素________。敏感不敏感该致病菌对C的敏感性比对A的弱耐药菌A【解析】(1)实验室中对微生物纯化培养时，常用的接种方法有划线法和稀释涂布法。(2)若让已经获得的单个菌落在固体培养基上大量且均匀繁殖，常用涂布器把稀释的菌液均匀涂满整个平板。(3)对某种抗生素越敏感的致病菌，在该抗生素存在的范围内，越不易生存，形成的透明圈就越大。但是，如果在透明圈中还有菌落生存，则说明这个菌落的细菌耐药性很强。(4)通过(3)可知,在应用时,要想杀死某致病菌,就得选择能使该致病菌大量死亡,即产生的透明圈大的那种抗生素。【链接提升】1．微生物的培养2．微生物的分离——选择培养基(1)培养基中加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。(2)培养基中加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。(3)培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。(4)当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。如石油是唯一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，达到分离能消除石油污染的微生物的目的。(5)改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。3．微生物的计数(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数：①筛选菌株:利用以尿素为唯一氮源的选择培养基筛选菌株。②计数方法：活菌计数法和显微镜直接计数法。③过程：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察。(2)分解纤维素的微生物的分离：①实验原理：即：可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。②流程：土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落。4．微生物的鉴定鉴定分解尿素的细菌鉴定纤维素分解菌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，则该菌能分解尿素跟踪训练请回答下列与大肠杆菌有关的问题。(1)从生态系统的成分上看，大肠杆菌属于____________，它的同化作用类型是____________。(2)如表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方。根据用途划分，该培养基属于________(填“选择”或“鉴别”)培养基。该培养基中的碳源是_______________________。分解者异养型鉴别乳糖、蔗糖、蛋白胨成分含量蛋白胨10.0g乳糖5.0g蔗糖5.0gK2HPO42.0g显色剂0.2g琼脂12.0g将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL(3)在微生物培养操作过程中，为防止杂菌污染，需对培养基和培养皿进行_____(填“消毒”或“灭菌”)，操作者的双手需要进行清洗和_______。空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能使蛋白质变性，还能_______________________。培养大肠杆菌时，常用的接种方法是平板划线法和________________。通常，对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等菌落特征对细菌进行初步的__________。培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染，对于固体培养基应采用的检测方法是___________________________________________________________________________。若用大肠杆菌进行实验，使用过的培养基及其培养物必须经过________处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。灭菌消毒破坏DNA的结构稀释涂布平板法鉴定(分类)将未接种的培养基在适宜温度下放置适当时间后，观察培养基上是否有菌落产生灭菌(4)以下微生物发酵生产特定产物时，所利用的主要微生物的细胞结构与大肠杆菌相同的是________(多选)。A．制作果酒B．由果酒制作果醋C．制作泡菜

D．制作腐乳(5)利用培养基不仅可以分离、培养微生物，也可以进行植物组织培养。在植物组织培养的过程中，也要对外植体等进行一系列的消毒、灭菌处理，并且要求无菌操作，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________(答出两条即可)。外植体体积小，抗性差；微生物会和外植体争夺培养基中的营养物质；微生物有可能产生对组织培养有害的物质(任意答出两条即可)BC考点二传统发酵技术的应用

(2013·高考新课标全国Ⅰ卷)回答下列有关泡菜制作的问题：(1)制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是___________。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是_______________________。(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行__________的过程。该过程发生在乳酸菌细胞的_______中。杀灭杂菌增加乳酸菌数量无氧呼吸细胞质(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有_________、______________和______________等。(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是________________________________，原因是______________________________________。温度腌制时间食盐用量乳酸菌数量增多，杂菌数量减少乳酸菌比杂菌更为耐酸【解析】结合泡菜制作过程的相关知识回答问题。(1)制作泡菜时需要先形成无菌环境，所用盐水需煮沸，以杀灭盐水中的杂菌。想要缩短制作时间，应该缩短菌株的生长时间，陈泡菜液中含有一定量的乳酸菌，这样菌体数量扩增速度会加快。(2)乳酸菌为厌氧菌，进行无氧呼吸产生乳酸，该过程只能在细胞质中进行。(3)温度过高、腌制时间过短、食盐用量不足等，容易造成杂菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，氧气浓度逐渐降低，泡菜液逐渐变酸，不适宜杂菌生长，而适宜乳酸菌生长,因此乳酸菌数量增加，其他杂菌数量减少。【链接提升】1．果酒和果醋制作的注意事项(1)材料的选择与处理选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗后去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。(2)防止发酵液被污染①榨汁机要清洗干净并晾干。②发酵瓶要洗净并用70%酒精消毒。③装入葡萄汁后要封闭充气口。(3)发酵条件的控制①葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3的空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵。②严格控制温度：18～25℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵；30～35℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。③充气：酒精发酵为无氧发酵，需封闭充气口；醋酸发酵为有氧发酵，需适时通过充气口充气。2．腐乳制作的注意事项(1)控制好材料的用量:对卤汤、盐和酒的用量需要严格控制。(2)防止杂菌的污染①用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。②装瓶时，操作要迅速小心。加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封。封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。(3)温度：温度影响菌丝的生长和代谢，如温度过低，则菌丝生长缓慢，不能进入豆腐块的深层；温度高，菌丝易老化和死亡，影响腐乳的品质。(4)发酵时间：发酵时间影响生化反应速度及生化产物的量。3．泡菜制作的注意事项(1)材料的选择及用量①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中其他细菌。(2)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，要迅速封口。(3)氧气需求①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。②泡菜坛内要注满水，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。(4)温度：发酵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。跟踪训练人们的日常生活与传统发酵技术密切相关。请回答下列相关问题：(1)制作腐乳过程中所用到的微生物主要是________。(2)在制作果醋、腐乳、泡菜的过程中需要提供氧气的是________________。在发酵产物制作过程中都需要培养微生物，为防止杂菌污染，需要对培养液(基)和培养器皿进行________(填“消毒”或“灭菌”)。(3)利用酵母菌酿酒时，一开始持续通入空气，导致酵母菌数量________(填“增多”、“不变”或“减少”),然后再密封,使酒精________(填“增产”“减产”或“不产生”)。毛霉制作果醋和腐乳灭菌增多增产(4)制作腐乳过程中在腐乳表面往往有一层致密的皮，这层皮实际上是微生物的________，对人体无害。在制作腐乳过程中加盐的作用是__________________________________和_________________________________________。(5)在制作泡菜的过程中，要检测亚硝酸盐的含量。亚硝酸盐与某些化学物质发生反应后形成________色染料。先将泡菜样品及一系列已知浓度的亚硝酸盐溶液分别与化学物质发生显色反应，再通过不同颜色的________，可以估测出泡菜样品中亚硝酸盐的含量。菌丝析出豆腐中的水分使其变硬抑制微生物生长，避免豆腐块变质玫瑰红对比考点三植物有效成分的提取

(2013·高考山东卷)胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下：(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用____________________________________或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需先灼烧接种环，其目的是______________________。(2)培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R的生长提供________和________。(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和________以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用________方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是__________________。(4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为_____________。稀释涂布平板法(或稀释混合平板法)灭菌(或防止杂菌污染)碳源氮源时间水浴滤去不溶物(实验)对照【解析】(1)接种微生物的方法主要是稀释涂布平板法和平板划线法。接种过程中为了避免杂菌的污染，要进行无菌操作,必须对接种环进行灼烧处理。(2)在微生物培养过程中，蔗糖主要提供碳源，也可以作为能源物质；硝酸盐中含有氮元素，可提供氮源。(3)提取胡萝卜素时，温度过高、时间过长会导致胡萝卜素分解；由于萃取剂通常具有挥发性，直接加热时挥发出来的有机溶剂遇明火易爆炸，故常采用水浴加热；萃取和浓缩前进行过滤是为了将原料中的不溶物滤去。(4)提取出来的胡萝卜素往往不纯，鉴定时常用标准品作为对照。【链接提升】1．水蒸气蒸馏三种常用方法的原理相同，但原料位置不同(1)水中蒸馏：原料放于蒸馏容器的水中，水完全浸没原料。(2)水上蒸馏：容器中水的上方有筛板，原料置于筛板上，水量以沸腾时不浸湿原料为宜。(3)水气蒸馏：蒸馏容器下方有一排气孔，连接外源水蒸气，上方有筛板，筛板上面放原料。三种方法中，水中蒸馏设备简单，成本低，易操作，而水上蒸馏和水气蒸馏时间短，出油率高。2．三种提取方法的比较提取方法水蒸气蒸馏法压榨法有机溶剂萃取法实验原理方