高考生物（山东专用）复习专题20发酵工程教学课件

第5部分生物技术与工程专题20发酵工程

生物山东省专用考点1传统发酵技术的应用一、传统发酵技术项目内容目的在适宜条件下,将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物菌种原材料中天然存在的微生物或前一次发酵保存下来的发酵物中的微生物类型以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式的二、传统发酵食品的制作制作腐乳原理蛋白质

小分子的肽和氨基酸菌种酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉制作泡菜原理C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+能量菌种植物体表面天然的乳酸菌(异养厌氧型)检测将腌制好的样品处理后,与已知浓度的标准显色液比色,估算泡菜中亚硝酸盐含量

制作果酒原理C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量菌种酵母菌发酵温度18~30℃过程

取材→榨汁装瓶→果酒发酵→果醋发酵检测酒精可使酸性重铬酸钾溶液由橙色变为灰绿色制作果醋原理(1)当O2、糖源充足时:C6H12O6+2O2 2CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2+能量;(2)当缺少糖源(O2充足)时:C2H5OH+O2 CH3COOH(乙酸)+H2O+能量菌种醋酸菌发酵温度30~35℃检测闻(发酵液是否有酸味)知识归纳

(1)泡菜制作的注意事项①沸盐水冷却后再倒入坛中,主要是为了防止菜料表面的乳酸菌被杀死。②盐水浸没全部菜料,盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水,目的是为乳酸菌发酵

创造无氧环境。③发酵过程中亚硝酸盐含量变化是先增后减。(2)果酒和果醋制作过程中的注意事项①葡萄应先冲洗再去除枝梗,避免去枝梗时葡萄破损,引起杂菌污染。②瓶中留约1/3空间,可为发酵初期酵母菌大量繁殖提供O2,并防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。③果酒发酵过程中会产生CO2导致瓶内气压升高,需拧松瓶盖放气,但不要完全打开,否

则可能会被杂菌污染。小表达

果酒制作时,发酵瓶装入葡萄汁后留有约1/3空间的目的是

。答案:首先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,耗尽氧气后再进行酒精发酵;其次,防止发

酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出考点2微生物的培养技术及应用一、微生物的基本培养技术1.培养基的成分、分类及应用(1)培养基成分:为微生物提供水、无机盐、碳源和氮源等营养物质,满足微生物生长

时对pH、特殊营养物质以及O2的需求。营养物质来源主要功能碳源无机碳源CO2、NaH-CO3、CaCO3等含碳无机物构成细胞物质和一些代谢产物;有机碳源既是碳源又是能源有机碳源糖类、脂质、蛋白质、牛肉膏等氮源无机氮源NH3、硝酸盐、N2等合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物有机氮源蛋白胨、尿素、氨基酸等特殊营养物质维生素、氨基酸、碱基等参与酶和核酸的形成;参与代谢过程中的酶促反应知识归纳

(1)培养乳酸杆菌时,需要在培养基中添加维生素。(2)培养霉菌时,一般需要将培养基调至酸性。(3)培养细菌时,一般需要将培养基调至中性或弱碱性。(4)培养厌氧微生物时,需要提供无氧的条件。(2)培养基的分类和应用分类

应用选择培养基基础培养基+青霉素→分离得到酵母菌等真菌基础培养基+高浓度食盐→分离得到金黄色葡萄球菌无碳源培养基→分离得到自养微生物以尿素为唯一氮源培养基→分离得到分解尿素的细菌无氮源培养基→分离得到固氮微生物以纤维素为唯一碳源的培养基→分离得到纤维素分解菌鉴别培养基伊红—亚甲蓝琼脂培养基可用来鉴别大肠杆菌(菌落呈深紫色,带金属光泽)油脂培养基鉴别产脂肪酶菌株→由淡红色变成深红色H2S试验培养基鉴别产H2S菌株→产生黑色沉淀加入酚红指示剂的培养基鉴别分解尿素的微生物→菌落周围变成红色加入刚果红的培养基鉴别纤维素分解菌→菌落周围产生透明圈注:根据透明圈直径与菌落直径的比值,可以判断纤维素分解菌分解纤维素的能力,比值越大,分解能力越强知识拓展(1)半固体培养基的穿刺培养:将接种针深插至半固体培养基中进行接种以培养微生物

的一种方法,常用于厌氧或兼性厌氧微生物的培养,根据微生物自穿刺部位的扩散状

况来了解微生物的运动性能。(2)基础培养基、完全培养基、补充培养基的区别:①基础培养基仅能满足野生型菌株

的生长需要;②完全培养基可满足一切营养缺陷型菌株的生长需要;③补充培养基能

满足相应的营养缺陷型菌株的生长需要。2.无菌技术——消毒和灭菌(1)消毒:使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。种类方法应用范围煮沸消毒法100℃煮沸5~6min家庭餐具等生活用品的消毒巴氏消毒法63~65℃消毒30min或72~76℃处理15s或80~85℃处理10~15s牛奶等一些不耐高温的液体紫外线消毒紫外线照射30min接种室、接种箱、超净工作台等化学药物消毒用体积分数为70%的酒精涂抹等用于植物组织表面的消毒等(2)灭菌:使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子。种类方法应用范围灼烧灭菌酒精灯火焰灼烧微生物的接种工具以及接种过程中的试管口或瓶口等干热灭菌干热灭菌箱在160~170℃的热空气中维持1~2h玻璃器皿、金属用具等湿热灭菌利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌培养基等知识拓展采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌时,为达到良好的灭菌效果,需注意:(1)排净锅内冷空气,使锅内均匀升温;(2)蒸汽压力必须保持一段时间;(3)灭菌包不宜过大过紧,以免影响蒸汽的渗入等。3.微生物的纯培养概念由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物,获得纯培养物的过程是纯培养方法平板划线法培养过程

培养结果

连续划线时,每次划线从上一次划线的末端开始,注意不要将最后一次的划线与第一次的划线相连。培养后一般可在最后一次的划线区找到单菌落,如图中的“4”区方法稀释涂布平板法

培养过程(1)系列稀释

(2)涂布平板 培养结果实例

酵母菌的纯培养过程

知识归纳

(1)平板划线中不同阶段燃烧接种环的目的①第一次操作:杀死接种环上原有的微生物。②每次划线之前:杀死上次划线后接种环上残留的菌种,使本次划线的菌种直接来源

于上次划线的末端。③划线结束后:杀死接种环上残存的菌种,避免微生物污染环境和感染操作者。(2)制备固体培养基时,最后要将冷却凝固的平板倒置,以防止冷凝水滴落在培养基上

造成污染。二、微生物的计数1.微生物的数量测定(1)显微镜直接计数法用具细菌计数板或血细胞计数板误差无法区分死菌和活菌而使结果偏大(2)稀释涂布平板法原理当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌公式每克样品的菌株数=C/V×M(C:平均菌落数;V:涂布的稀释液体积;M:稀释倍数)误差当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,使结果偏小知识拓展计数板计数是常用的直接计数法之一,细菌计数板和血细胞计数板的计数原理相同,

前者适用于细胞形态较小的微生物的计数,后者适用于酵母菌等细胞形态较大的微生

物的计数。小表达

称取1.0g某土壤样品,转入99mL无菌水中,进行梯度稀释,取0.1mL菌悬液涂布在固体培养基上,其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌菌落,则该样品中每克土壤约含酵母菌

个。答案:4600002.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数项目内容实验原理(1)能分解尿素的细菌可以合成脲酶,脲酶能催化尿素分解产生NH3,NH3可作为细菌生长的氮源。(2)以尿素为唯一氮源的培养基可从土壤中分离出分解尿素的细菌分离用稀释涂布平板法分离尿素分解菌鉴别pH升高可使酚红指示剂变红,脲酶可将尿素分解成氨,使培养基pH升高,故在培养基中加入酚红指示剂,若指示剂变红,则说明该细菌能分解尿素培养恒温培养箱中培养。一般选择1×104、1×105、1×106倍稀释的稀释液进行平板培养计数选择菌落数为30~300的平板计数注意事项(1)选取菌落数目稳定时的记录作为结果。(2)在同一稀释度下,应至少对3个平板进行重复计数,取平均值。(3)设置空白平板作对照组考点3发酵工程及其应用一、发酵工程的基本环节

二、啤酒的工业化生产流程

知识归纳

主发酵和后发酵(1)主发酵:完成酵母菌的繁殖(需氧气)、大部分糖的分解和代谢物的生成。(2)后发酵:主发酵后发酵液不适合饮用,需在低温、密闭环境下储存一段时间进行后

发酵,才能形成澄清、成熟的啤酒。小表达

发酵工程中对菌种进行扩大培养的理由是

,为满足微生物的生长,需要对发

酵条件进行的调控是

。答案:工业发酵罐体积较大,需要接入的菌种多严格控制温度、pH、溶解氧等发酵

条件,使其最适合微生物的生长繁殖,同时及时添加必要的营养成分三、发酵工程的应用

成果食品工业(1)生产传统的发酵产品。(2)生产各种各样的食品添加剂。(3)生产酶制剂医药工业通过工程菌生产药物农牧业生产微生物肥料、农药和饲料其他方面(1)利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。(2)极端微生物的应用:嗜热菌、嗜盐菌可以

用来生产洗涤剂,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量知识归纳

单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料,通过发酵获得的

大量的微生物菌体。其不仅含有丰富的蛋白质,还含有糖类、脂质和维生素等物质。酿酒技术深挖教材(1)传统酿酒技术与工业酿酒技术都利用了

的原理,发酵前都要在有氧的环境中

(2023山东,20,3分)(2022湖北,11,2分)(2021山东,12,2分)。(2)家庭果酒酿制时榨汁后直接可以发酵,工业上大规模生产时,通常需要先通过

技术获得单一菌种,再将它们接种到物料中进行发酵,目的是

(选择性必修3P8)。酵母菌无氧呼吸产生酒精促进酵母菌的增殖微生物培养缩短发酵时间,确保品质稳定(3)利用高粱、大麦等粮食进行白酒或啤酒发酵时,需先将

(该过程称为糖化),然后才能发酵(选择性必修3P24)。白酒酿造和啤酒酿造的区别:白酒酿造利用酒曲中的霉菌进行糖化,将淀粉分解为葡萄糖(2023浙江6月选考,12,2分),啤酒酿造利用了

进行糖化(选择性必修3P24)(2022山东,20,3分)。大麦种子发芽释放的淀粉酶淀粉分解形成糖浆真题演练

小曲白酒清香纯正,以大米、大麦、小麦等