2019届新课标高考生物冲刺复习专题26传统发酵技术与微生物的应用讲义

专题26传统发酵技术与微生物的应用考点1传统发酵技术一、果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作比较知识清单[知能拓展]

1.发酵利用的是微生物的呼吸作用,不只是细菌的呼吸作用。发酵微生物≠细菌,

如酵母菌、毛霉等也都是发酵常用菌种。2.对于发酵中的数字的记忆:发酵温度(果酒18~25℃,果醋30~35℃)、装瓶体积不超过2/3、消

毒用体积分数为70%的酒精、冲洗次数1~2次。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,需不断通过充气口充气。4.亚硝酸盐在制作泡菜的整个发酵过程中含量的变化趋势

二、果酒、果醋发酵装置的设计思路1.因酵母菌的繁殖需要

空气

,醋酸菌是

好氧

菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整

个过程中都需

氧

。因酵母菌在

无氧

条件下产生酒精,应控制充入氧的量,故应在充气口设置开关。2.由于在发酵过程中都产生CO2,因此又需设置

排气口

;为了防止空气中微生物的污染,排气

口应连接一个长而弯曲的胶管。3.因要对发酵的情况进行及时

监测

,应设置出料口便于取料。4.果酒和果醋的发酵装置及各个部件的作用装置图结构目的

充气口醋酸发酵时连接充气泵,输入

无菌空气

;制酒时关闭充气口排气口用来排出

CO2

长而弯曲的胶管防止空气中

微生物

的污染出料口便于取料,及时监测发酵进行的情况例1

(2013课标Ⅰ,39,15分)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。(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

。解析本题主要考查泡菜制作的原理和方法。(1)泡菜制作时,所用盐水煮沸可杀灭杂菌;由于

陈泡菜液中含有较多的乳酸菌,所以制作泡菜时加入少量陈泡菜液可增加发酵过程中乳酸菌的

数量,从而缩短制作时间。(2)乳酸菌发酵属于无氧呼吸,乳酸菌进行无氧呼吸的场所是细胞

质。(3)泡菜制作过程中,温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短容易造成细菌大量繁殖,亚

硝酸盐含量增加,故制作时要注意控制温度、腌制时间、食盐用量等条件。(4)泡菜制作过程中,由于乳酸菌发酵产生乳酸,泡菜液逐渐变酸,从而抑制了杂菌的繁殖,杂菌数量减少。答案(1)杀灭杂菌增加乳酸菌数量(2)无氧呼吸细胞质(3)温度腌制时间食盐用量(4)乳酸菌数量增多,杂菌数量减少乳酸菌比杂菌更为耐酸考点2微生物的培养与应用一、微生物的分离与培养1.培养基的制备:计算→称量→

溶化

→灭菌→

倒平板

2.培养基类型及作用划分标准培养基种类特点用途物理性质液体培养基不加

凝固剂

工业生产半固体培养基加凝固剂,如

琼脂

观察微生物的

运动

、分类

鉴定

固体培养基微生物分离、鉴定、

活菌计数

、保藏菌种化学成分天然培养基含化学成分不明确的

天然物质

工业生产合成培养基培养基成分

明确

(用化学成分已知的化学物质配成)分类、鉴别用途

选择

培养基允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他微生物生长培养、分离出特定微生物,如培养酵母菌和霉菌,可在培养基中加入

青霉素

;培养金黄色葡萄球菌,可在培养基中加入

高浓度食盐

鉴别

培养基根据微生物的代谢特点,在培养基中加入某种指示剂或化学药品鉴别不同种类的微生物,如用

伊红—美蓝

培养基鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌(若有,菌落呈

深紫色

,并带有

金属

光泽)3.无菌技术,主要指消毒与灭菌

条件结果常用方法应用范围消毒较为

温和

的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分微生物

煮沸消毒法

日常用品

巴氏消毒法

不耐高温的液体化学药剂消毒法用酒精擦拭双手,用氯气消毒水源灭菌

强烈

的理化因素杀死物体内外所有的微生物,包括

芽孢

和

孢子

灼烧

灭菌法接种工具

干热

灭菌法玻璃器皿、金属用具

高压蒸汽

灭菌法培养基及容器4.倒平板操作:待培养基冷却至

50℃

左右时,在酒精灯火焰附近倒平板,严格遵循教材上的

操作步骤。5.平板划线操作:平板划线法是通过接种环在琼脂固体培养基表面

连续划线

的操作,将聚集

的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。6.稀释涂布平板法:先将菌液进行系列梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物将被分散成单个细

胞,从而能在培养基表面形成单个的

菌落

。[知能拓展]

1.选择培养基中的选择因素(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)当培养基中缺乏氮源时,可以分离出固氮微生物,因为非固氮微生物不能在此类培养基上生

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。项目优点缺点适用范围平板划线法可以观察菌落特征,对混合菌进行分离不能计数适用于好氧菌稀释涂布平板法可以计数,可以观察菌落特征吸收量较少,较麻烦,平板不干燥效果不好,容易蔓延适用于厌氧菌和兼性厌氧菌2.两种纯化细菌的方法的比较3.减少失误(1)分离微生物所用的选择培养基一定是固体培养基,因为菌落只能在固体培养基上形成。(2)平板划线法只适用于微生物的提纯,不适合进行计数,并且在最后一次划线的末端处的菌种

最纯,进行平板划线时应注意如下操作:①每次划线之前都需要灼烧接种环灭菌。②灼烧接种环之后,要冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种。③划线时最后一区域不要与第一区域相连。(3)倒平板的温度一般在50℃左右适宜,温度过高会烫手,过低培养基又会凝固。(4)平板需倒置,这样既可使培养基表面的水分更好地挥发,又防止培养皿盖上的水珠落入培养

基,造成培养基污染。二、微生物的鉴定1.鉴定分解尿素的细菌的方法:在以

尿素

为唯一氮源的培养基中加入

酚红

指示剂,指示

剂若变红说明该种菌能分解尿素。2.鉴定纤维素分解菌的方法:利用

刚果红

染色法,如果培养基中出现

透明圈

,则说明很可能含有纤维素分解菌。纤维素分解菌的筛选原理:刚果红可以与像

纤维素

这样的多糖物质形成红色复合物,但并不

和水解后的

纤维二糖和葡萄糖

发生这种反应。三、微生物的筛选及计数1.土壤中纤维素分解菌的分离的实验方案(1)土壤取样:采集土样时,应选择

富含纤维素

的环境。

(2)选择培养:称取土样20g,在无菌条件下加入装有30mL培养基的锥形瓶中,将锥形瓶固定在摇

床上,在一定温度下振荡培养1~2d,直至培养液变浑浊。选择培养的目的是

增加纤维素分解菌的浓度,以确保能够从样品中分离到所需要的微生物

。(3)梯度稀释:依次将培养液稀释102~107倍。(4)将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上,30℃倒置培养。(5)挑选

产生透明圈

的菌落,即为分解纤维素的菌落。2.统计微生物数目的方法(1)显微镜直接计数法①原理:利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。②方法:用计数板计数。③缺点:不能区分死菌与活菌。(2)间接计数法(活菌计数法)①原理:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活

菌,通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。②计算公式:每克样品中的菌株数=(C÷V)×M,其中,C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落

数,V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL),M代表稀释倍数。③操作:设置重复组,增强实验的说服力与准确性。同时为了保证结果准确,一般选择菌落

数在30~300的平板进行计数。例2

(2016青海油田一中冲刺卷,39)有些微生物能合成纤维素酶,通过对这些微生物的研究,使

人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精,用纤维素酶处理服装面料等。研究人员用化合物A、硝

酸盐、磷酸盐以及微量元素配制的培养基,成功地筛选到能产生纤维素酶的微生物。分析回答问题:(1)培养基中加入的化合物A是

,为微生物的生长提供

,这种培养基属于

培养基。(2)为了筛选出能产生纤维素酶的微生物,向培养基中加入

。(3)在筛选出能产生纤维素的微生物之前,可用液体培养基培养,增加微生物的浓度。为获得纯

净的菌株,常采用平板划线法进行接种,此过程所用的接种工具是

,操作时采用

灭菌的方法;还可用

(方法)操作。(4)实验结束后,使用过的培养基应该进行灭菌处理才能倒掉,这样做的目的是

。解析(1)要筛选出产生纤维素酶的微生物,应使用选择培养基,在培养基中加入纤维素,纤维素

作为微生物生长的唯一碳源。(2)刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物,而不与其水解

后的纤维