5.4.5第五单元 第四章细菌和真菌第五节人类对细菌和真菌的利用

第五节人类对细菌和真菌的利用教材预习全解趣味情景导入在汤森路透公司发布的《2014年世界最具影响力的科研精英》报告中，浙江大学能源工程学院的成少安教授入选环境与生态学科的“高被引科学家”(发表的论文被频繁引用的科学家)。成少安的实验室里，有成千上万受了“驯化”的细菌正在利用污水进行发电，这是全球科学家的研究热点之一。目前被广泛应用的废水处理技术本身是以消耗电能为代价的。科学家认为，细菌发电的技术一旦成熟并走向应用，将改写这种局面。这是细菌被人们利用为人类造福的一个事例。在生活中，你知道细菌和真菌还有哪些方面的应用吗?学习目标导航1.举例说出人类对细菌和真菌的利用。2.说出发酵技术在食品制作中的应用。3.说明食品腐败的原因。4.尝试制作米酒。5.关注细菌和真菌在食品制作、食品保存、疾病防治、清洁能源和环境保护等方面的作用。相关知识链接1.细菌和真菌的生活需要一定的条件，如水分、适宜的温度、有机物和一定的生存空间，有些细菌和真菌还要求某些特定的生活条件，例如有的需要氧气，有的在有氧条件下生命活动会受到抑制。2.我们蒸馒头时常放入一些酵母粉，酵母粉里含有酵母菌。3.生活中，我们将食物放入冰箱、用盐腌渍、进行真空封装等，可以延长食物的保存时间。教材内容全解想一想，议一议(见教材第84页)沼气池中的甲烷菌可在无氧条件下，利用人粪尿、禽畜粪尿和农作物秸秆中的有机物分解产生的氢，和二氧化碳结合生成甲烷。甲烷是沼气的主要成分。知识点一细菌、真菌与食品的制作1.教材第84页“演示实验”全解(发酵现象)(1)实验过程：①在一杯温开水中加入一大勺糖和一小包酵母，进行搅拌。②将这个杯中的液体倒入透明的玻璃瓶或矿泉水瓶内，再往瓶内加一些温开水。③将一个小气球挤瘪后套在瓶口。④将瓶放在温暖的地方，观察瓶中的情况。(2)实验想象：瓶中的液体有气泡产生，挤瘪的气球胀大。(3)实验现象的解释：酵母菌是一种单细胞真菌，能将糖类物质分解成二氧化碳和水，所以在瓶中可以看到气泡产生，挤瘪的气球胀大。提示①实验时应注意用温开水，因为温开水经过了高温灭菌，可避免其他微生物的存在影响实验结果。另外，温开水也能为酵母菌分解糖提供适宜的温度条件。②搅拌糖和酵母的目的是使其充分混合。③瓶口套上挤瘪的小气球是为了使实验现象更明显。2.发酵及其原理(难点)(1)概念：发酵是指复杂的有机化合物在微生物(如细菌、真菌等)的作用下分解成简单的物质的(2)原理：某些真菌或细菌的细胞内不含叶绿体，利用现成的有机物生活，有的可在有氧条件下生活，有的可在无氧条件下生活。3.发酵技术在食品制作中的应用(重点)菌类原理应用举例酵母菌有氧条件葡萄糖+氧气—酶→二氧化碳+水制作馒头、面包无氧条件葡萄糖一氧二氧化碳+酒精酿酒乳酸菌制作酸奶、泡菜醋酸菌葡萄糖+氧气—酶→醋酸酒精+氧气—酶→醋酸+水制醋曲霉等霉菌淀粉—酶→葡萄糖制酱油、制酱4.教材第85页“制作”全解(制作米酒)(1)材料用具：酒曲一块，糯米1500克，凉开水一杯，清洁的容器、蒸锅、筷，洁净的蒸布。(2)方法步骤：①浸泡：将糯米放在容器中用水浸泡一昼夜，把米淘洗干净。②蒸饭、淋饭：在蒸锅的笼屉上放上蒸布，将糯米倒入，铺平，盖好锅盖。置于旺火上蒸熟(目的是杀灭米中的杂菌)。将蒸熟的米饭用凉开水冲淋一次。放置到用手触摸微热(30℃)的时候，装入清洁的容器中(以免高温杀死酵母菌)。③加入酒曲：将酒曲碾碎成粉末，撒在糯米饭上，并迅速将酒曲与微热的糯米饭均匀地搅拌在一起，然后将糯米饭压实，中间挖一个凹坑(提供氧气，使酵母菌大量繁殖),最后淋上一些凉开水。④保温：把容器盖好，并采取一定的保温措施，如用毛巾将容器包裹起来。将容器放在温暖的地方，冬天可放在暖气旁，以提高温度。一般在冬季制作米酒要用3天左右。当你打开容器，闻到酒香，看到米粒呈柔软状，食用时微甜而不酸，就说明米酒的制作已经成功了。注意①将糯米用水浸泡一昼夜，把米淘洗干净的目的是去除杂质，并使米充分吸收水。②把酒曲(制酒用的菌种)与微热的糯米饭均匀地搅拌在一起，目的是让菌种与糯米饭充分混合，有利于菌种分解有机物。由于菌种的生活需要适宜的温度，所以要采取一定的保温措施。③在制作米酒的过程中，尽量少打开容器，以防止其他细菌和真菌的污染。例1(2015·福建漳州)还记得制作发酵瓶的情形吗?看着瓶中液体冒出气泡、气球慢慢胀大，相信你也会感到自豪的。如图为某同学制作的发酵瓶，请回答：(1)酵母菌属于(2)气球慢慢胀大，是因为酵母菌分解葡萄糖，产生了0(3)另一位同学的发酵瓶及气球都是完好的，且气球与瓶口结合紧密，但气球还是瘪的，其实验失败的原因可能是(写出一种即可)。【答案】(1)真菌(2)二氧化碳(3)温度太低【解析】(1)酵母菌属于单细胞真菌。(2)在发酵现象演示实验中，加入的酵母菌会分解水中的葡萄糖，刚开始有氧时，产生二氧化碳和水，其中二氧化碳是气体，因此液体中会出现气泡，气球不断地胀大；后来氧气被消耗掉，无氧时，酵母菌会分解水中的葡萄糖，产生酒精，因此去掉气球，在瓶口能嗅到淡淡的酒味。所以，气球慢慢胀大，是因为酵母菌分解葡萄糖，产生了二氧化碳。(3)另一位同学的发酵瓶及气球都是完好的，且气球与瓶口结合紧密，但气球还是瘪的，其实验失败的原因可能是温度太低，而酵母菌的生活需要适宜的温度。知识点二细菌、真菌与食品的保存1.食品腐败的原因(重点)食品的腐败主要是由细菌和真菌引起的，这些细菌和真菌可以从食品中获得有机物，并在食品中生长和繁殖，导致食品的腐败。2.教材第86页“观察与思考”全解插图展示了几种常见食品及它们的保存方法。根据细菌和真菌生存所需的条件，不同食品可以采取不同的保存方法，杀死细菌和真菌或抑制它们在食品中的生长和繁殖，从而延长食品的保存时间。保存食品时，防止细菌和真菌生长与繁殖的方法主要有以下几种：①高温灭菌；②低温抑菌；③脱去水分；④与细菌和真菌隔离；⑤破坏需氧菌的生存环境。讨论(见教材第86页)①图中有5种保存食品的方法。②蘑菇——脱水法；咸菜、咸蛋——腌制法。这些方法依据除去水分防止细菌和真菌生长的原牛奶——巴氏消毒法或高温短时间加热法，采用加热杀灭细菌的原理。肉肠——真空包装法，采用真空包装隔绝空气抑制细菌和真菌生长的原理。水果罐头、玉米罐头等——罐藏法，采用高温消毒和防止与外界细菌和真菌接触的原理。③还可以采用以下方法，如渗透保存法、烟熏法、冻干法等除去水分防止细菌和真菌的生长，低温冷藏抑制细菌和真菌生长与繁殖的方法，使用防腐剂如二氧化硫杀灭细菌的方法，等等。3.防止食品腐败的原理(重点)在生活中进行食品保存就是为了防止食品腐败，防止食品腐败所依据的主要原理是把食品内的拓展常见的保存食品的方法中属于杀菌的有巴氏消毒法、罐藏法、防腐剂法、射线法等：属于抑菌的有脱水法、晒制与烟熏法、渗透法、腌制法、真空包装法、冷冻或冷藏法等，其中脱水法、腌制法、晒制与烟熏法、渗透法都是脱去水分，抑制细菌和真菌的生长、繁殖，真空包装法是破坏需氧菌的生存环.境，冷冻或冷藏法是低温抑制细菌和真菌的生长、繁殖。例2(2015·山东聊城)食品放在冰箱内不容易腐败变质，主要原因是()A.温度低，细菌繁殖速度慢B.温度低，把细菌冻死了C.没有空气，细菌无法繁殖D.没有空气，细菌无法呼吸【解析】食品腐败变质主要是由细菌和真菌在食品中生长和大量繁殖引起的。根据食品腐败变质的原因，食品保存就要尽量杀死细菌、真菌或抑制细菌、真菌的生长和繁殖。将食品放在冰箱中就是利用冰箱内的低温环境抑制细菌、真菌的生长和繁殖，来达到较长时间保存的目的。故选择A选项。知识点三细菌、真菌与疾病防治(重点)有些细菌和真菌寄生在人和动植物的体内或体表，使人和动植物患病，对人类有害。但是有些真菌却可以产生杀死或抑制某些致病细菌的物质，这些物质称为抗生素。抗生素可以用来治疗相应的疾病，如青霉产生的青霉素，可治疗肺炎、脑膜炎、淋病等多种细菌性疾病。4例3(2015·广东揭阳)青霉素是由青霉产生的。下列叙述不正确的是()A.青霉素是一种抗生素B.青霉素可抑制细菌和病毒的生长C.青霉是一种真菌，具有成形的细胞核D.青霉通过孢繁殖【答案】B【解析】青霉素是一种抗生素，它是由青霉产生的，可以治疗多种细菌性疾病，A项不符合题意；青霉素是抗生素的一种，能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用，对病毒不起作用，青霉具有细胞核，靠孢繁殖，属于真菌，故选择B选项。2.转基因药物(难点)利用转基因技术制造转基因细菌，使这些细菌能够生产药物，以治疗某些人类疾病，如科学家利用现代生物技术手段将控制合成人胰岛素的基因转入大肠杆菌内，对大肠杆菌进行大规模培养，使之大量生产治疗糖尿病的药物胰岛素。知识点四细菌与清洁能源和环境保护(1)甲烷：甲烷菌是一种厌氧菌，在没有氧气的环境中，可以利用分解有机物产生的氢，和二氧化碳结合生成甲烷。甲烷是一种清洁能源，可作为燃料用于做饭、照明、取暖等。(2)沼气池：农作物秸秆、人粪尿和禽畜粪尿中含有很多有机物，利用甲烷菌分解这些有机物可以生成甲烷。我国许多农村都建有沼气池，将农作物秸秆、人粪尿和禽畜粪尿放入蜜闭的沼气池内，甲烷菌就可以分解有机物产生甲烷，释放的能量形成高温，可以杀死各种病菌和虫卵，沼气池中的残渣和残液中含有多种无机盐，可以用作肥料。2.净化污水(1)利用细菌净化生活污水和工业废水的原理环境污染是当今社会面临的重大问题之一，生活污水和工业废水的随意排放等造成严重的水域使有机物进一步分解。城市的污水处理厂可以根据这一原理，利用细菌来净化生活污水和工业废水。(2)利用细菌净化生活污水和工业废水的方式①在无氧的条件下，一些细菌通过发酵把污水中的有机物分解，使污水得到净化；②一些细菌在有氧的条件下，也能够利用污水中的有机物生存，将其分解成二氧化碳和水，使污水得到净化。典型例题剖析题型一发酵现象与食品制作例1(2015·四川内江)下面是李奶奶在日常生活中的一些做法，请你运用所学的关于生物应用技术的知识分析判断，其中错误的是()C.将竹笋晒干后抽真空袋装保存D.利用乳酸菌制作酸奶【解析】将新鲜水果放入冰箱中，温度降低，使水果的呼吸作用减弱，以减少水果自身呼吸作用对有机物的消耗，可延长保鲜时间，达到保鲜的目的。保存新鲜水果常采用冰箱冷藏的方法，若冷冻保存会使新鲜水果变质，A项错误；微生物的发酵在食品的制作中具有重要的作用，如酿制糯米酒时要用到酵母菌。酵母菌是一种单细胞真菌，在无氧条件下，酵母菌能分解糯米中的葡萄糖产生酒精和二氧化碳，B项正确；将竹笋晒干后抽真空袋装保存采用了脱水法和隔绝空气法，C项正确；酸奶是以鲜牛奶为原料，加入乳酸菌发酵而成的，乳酸菌是一种厌氧菌，在无氧气的情况下，乳酸故选择A选项。题型二食品的防腐及保存例2(2015·湖南湘潭)为防止食品腐败变质，一般采取的保存方法有()①高温②低温③保持干燥④保持湿润⑤暴露在空气中⑥隔绝空气A.①③⑤B.①④⑤C.②④⑥D.②③⑥【解析】根据食品腐败变质的原因，食品保存就是尽量杀死微生物或抑制微生物的生长和繁殖。食种方法都不利于食品的保存。故选择D选项。例3(2015·福建漳州)如图是真空保鲜盒，其保存食品所依据的主要原理是()抽气筒A.防止食品中水分的蒸发B.防止食品中营养成分的流失C.杀死食品中的细菌和真菌D.缺氧抑制细菌、真菌的生长和繁殖【答案】D【解析】食品腐败变质主要是由细菌和真菌在食品中生长和繁殖引起的。根据食品腐败变质的原因，食品保存就要尽量杀死细菌、真菌或抑制它们的生长和繁殖。真空保鲜盒主要是利用真空环境缺氧的原理，抑制细菌、真菌的生长和繁殖，来延长食品的保存时间。故选择D选项。题型三综合考查细菌、真菌与人类的关系例4(2015·湖北孝感)下列有关微生物应用于生产生活的解释、说明，错误的是()B.发霉的花生、玉米不能食用，因为其中含有的黄曲霉素可能致癌C.甲烷菌能在无氧条件下分解秸秆和粪便中的有机物并产生沼气【答案】A【解析】微生物的发酵在食品制作中有重要作用，如武汉酸豇豆的制作原理是利用了乳酸菌进行发酵；发霉的花生、玉米含有黄曲霉素，而黄曲霉素是一种强致癌物质，不能食用；菌在无氧气的条件下，能将有机物分解成二氧化碳和水，使污水得到净化；根瘤中的根瘤菌和豆科植物共生，根瘤菌能固定空气中的氮气并将其转化为植物需要的含氮的营养物质。故选择A选项。知识能力提升重点内容总结下载搜：天浩提优资料更多学习资料下载7酵母菌菌与食品制醋醋酸菌真菌等产生的抗生素杀死或抑制某些致病细菌通过转基因技术使细菌生产药物食品腐败的细菌与真菌在食主要原因品中生长和繁殖食品防把食品内的细菌和腐依据真菌杀死或抑制它的原理们的生长和繁殖细菌与清洁能源和环境保护细菌、真菌与食品的制作产生沼气净化污水与疾病防治存方法透法、巴氏消毒法等细菌、真的保存易误易混警示1.误认为使用防腐剂保存食品是较好的方法食品保存的方法有很多，比如冷藏法、冷冻法、脱水法、高温灭菌法等。有些化学物质可以把食品中的细菌杀死，防止食品腐败，这些化学物质被称为防腐剂。近年来，科学家证实食用过多的防腐剂对人体健康有害，因此要避免食用含防腐剂的食品。购买食品时，要注意查看食品包装上的例1(2014·广西百色)下列食品保存方法中，最有可能对人体产生危害的是()A.脱水保存B.冷冻保存C.真空包装D.添加防腐剂【解析】食品保存就要尽量杀死微生物或抑制它们的生长和繁殖。传统的食品保存方法有盐腌、糖科学家证实食用过多的防腐剂对健康有害，因此，要少食用含有防腐剂的食品。对此，我国对防腐剂的使用有着严格的规定。2.误认为酿酒时只用到酵母菌由于酵母菌可以在无氧的条件下分解葡萄糖产生酒精，因此酿酒时离不开酵母菌。工厂酿酒一般是以粮食作为原料，首先应该把粮食中的淀粉分解为葡萄糖，这一过程是利用霉菌完成的，所以酿酒时不是只利用了酵母菌。例2(2014●四川内江)关于生活中生物技术的说法，错误的是()A.利用发酵技术，在鲜奶中加入乳酸菌可制成乳酸制品下载搜：天浩提优资料更多学习资料下载8D.厨师常在夏天将做好的菜肴放在冰箱中冷藏，其目的是抑制微生物的生长、繁殖【解析】乳酸菌发酵可以产生乳酸，因此，可以在鲜奶中加入乳酸菌制成乳酸制品。制作泡菜的坛加水密封隔绝空气，是因为乳酸菌的发酵需要无氧环境，而不是抑制乳酸菌繁殖。白酒酿造过程中，首先要利用霉菌将淀粉分解成葡萄糖，然后利用酵母菌分解葡萄糖产生酒精。低温环境可以抑制微生物的生长、繁殖，因此，可将菜肴放入冰箱中冷藏保存。综合提升训练1.(2015·山东济宁)长沟镇的果农常把葡萄酿成葡萄酒。在酿制过程中，起重要作用的是()A.乳酸菌B.酵母菌C.醋酸菌D.青霉【解析】酿酒的原理是酵母菌在无氧的条件下，分解葡萄糖产生酒精和二氧化碳。乳酸菌发酵产生乳酸；醋酸菌发酵产生醋酸；青霉可用来提取青霉素。故选择B选项。2.(2015·山东青岛)下列关于生活中的生物技术的应用，错误的是()A.污水处理厂利用细菌来净化生活污水或工业废水C.制作泡菜的坛要加盖，并加水密封，其唯一的目的是抑制杂菌生长、繁殖【解析】生活污水和工业废水中有很多有机物，可以作为细菌的营养物质。在无氧的环境中，甲烷菌可通过发酵将这些物质分解产生的氢，和二氧化碳结合生成甲烷；在有氧的环境中，有些细菌可把有机物分解成二氧化碳和水等，从而起到净化污水的作用。制作酸奶时要用到乳酸菌，先将牛奶煮沸是为了杀死其中的杂菌，防止杂菌的影响。乳酸菌是厌氧菌，其分解有机物时是不需要氧气的，因此泡菜坛要加盖并用一圈水来封口，以免外界空气进入，抑制乳酸菌的活动，影响泡菜的质量。冷藏食品不易变质是由于低温抑制了细菌等微生物的生长和繁殖。故选择C选项。3.(2015·广州)如图表示一种简易的食品保存方法，下列叙述不合理的是()加热后的食品清水C.加清水主要是为了阻止空气中的微生物进入食品【解析】引起食品腐败的原因主要是细菌、真菌等微生物的大量繁殖。根据食品腐败的原因，食品保存就要尽量把细菌、真菌杀死或抑制它们的生长和繁殖，对食品加热的目的是杀死食品中的微生物。从图中我们可以看出，清水将B盆进行了密封，阻止了空气及空气中微生物的进入，有利于防腐。该图所示的食品保存方法是先加热杀死食品中的微生物，再阻止空气及空气中微生物的进入，而冰箱保存食品是利用低温来抑制微生物的生长和繁殖，二者原理不同。故选择D选项。4.(2015·山东泰安)下列食品保存方法与利用的生物学原理，对应关系错误的是()选项方法生物学原理A巴氏消毒法高温灭菌B冷藏法、冷冻法低温抑制细菌、真菌的生长和繁殖C罐藏法高温消毒和防止与细菌、真菌接触D脱水法、腌制法破坏需氧菌类的生存环境【答案】D【解析】脱水法是利用人工方法，减少食品内的水分，从而抑制细菌、真菌的生长和繁殖来延长保质期的。腌制法是利用食盐腌制，利用盐溶液除去食品中的水分，抑制细菌和真菌