2023版新高考版选考总复习生物-专题二十五-微生物的应用与传统发酵技术

高考

生物第九单元生物技术与工程

专题二十五微生物的应用与传统发酵技术考点一微生物的培养技术及应用一、培养基1.营养构成:水、碳源、氮源、无机盐等。此外还需满足微生物生长对

pH、特殊营养物质以及O2的需求。2.种类及应用

二、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。常见方法适用范围煮沸消毒日常用品巴氏消毒牛奶等不耐高温的液体化学药物消毒如用酒精擦拭双手紫外线消毒接种室、接种箱等常见方法适用范围湿热灭菌培养基等干热灭菌玻璃器皿、金属用具等灼烧灭菌接种工具等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。三、微生物的纯培养1.原理:将单个微生物分散在固体培养基上,可经培养得到单菌落(纯培养

物)。2.方法:常用平板划线法和稀释涂布平板法。1)稀释涂布平板法①系列稀释:10g土样与90mL无菌水混合(已稀释10倍,计算时不要忽略),

按图中所示依次等比稀释。

2)平板划线法①主要过程

②涂布平板

A.连续划线时,每次划线从上一次划线的末端开始划线,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

找到单个菌落,如图中的“4”区。B.区别以下不同阶段灼烧接种环的目的a.第一次操作:杀死接种环上原有的微生物。b.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②平板划线法要点种直接来源于上次划线的末端。c.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。3.实例:酵母菌的纯培养1)制备培养基①配制:马铃薯去皮切块→加水煮烂→过滤→加葡萄糖或蔗糖与琼脂→

蒸馏水定容。②灭菌:培养皿等用干热灭菌(160~170℃灭菌2h);培养基用高压蒸汽灭

菌(100kPa、121℃灭菌15~30min)。③倒平板:冷却至50℃左右,酒精灯火焰附近进行。

制备固体培养基最后要将冷却凝固的平板倒置,以防止冷凝水滴落在培

养基上引发污染。2)接种和分离酵母菌:可用平板划线法将聚集的菌种逐步稀释,分散到培

养基表面。3)培养酵母菌:将接种后的平板和一个未接种的平板(对照)一同倒置,恒

温培养24~48h。四、微生物的选择培养和计数1.微生物的选择培养——选择培养基1)原理:人为提供有利于目的菌生长的条件,同时抑制或阻止其他微生物

的生长。2)实例:以尿素为唯一氮源筛选分解尿素的细菌。2.微生物的计数1)显微镜直接计数法用具细菌计数板或血细胞计数板优点快速直观误差无法区分死菌和活菌而使结果偏大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2)稀释涂布平板法五、分解尿素的细菌的分离与计数1.原理1)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分离分解尿素的细菌。2.稀释涂布平板法分离与计数分解尿素的细菌1)稀释涂布平板法分离分解尿素的细菌。2)培养:恒温培养箱中培养。3)计数:选择菌落数为30~300的平板计数。3.注意事项1)选取菌落数目稳定时的记录作为结果。2)重复实验,统计时取平均值。考点二传统发酵技术与发酵工程一、传统发酵技术1.原理:原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物。2.特点:直接利用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。二、制作传统发酵食品1.制作泡菜1)菌种:植物体表面天然存在的乳酸菌,包括乳酸链球菌和乳酸杆菌。2)原理:C6H12O6

2C3H6O3(乳酸)+能量。3)方法步骤

制作果酒制作果醋菌种酵母菌醋酸菌原理无氧呼吸:酒精发酵O2、糖源充足:糖→乙酸;缺少糖源(有O2):乙醇→乙醛→乙酸2.制作果酒和果醋1)菌种及原理2)方法步骤

【名师点拨】(1)葡萄应先冲洗再去枝梗,避免杂菌污染。(2)瓶中留约1/

3空间,为酵母菌大量繁殖提供O2。(3)果酒发酵时拧松而非打开瓶盖,可

排出CO2,并防止杂菌进入。3.发酵装置1)装置图:如右图所示。2)结构及功能①充气口:醋酸发酵时连接充气泵,输入无菌空气。②排气口:排出CO2。③长而弯曲的胶管:防止空气中的微生物污染。④出料口:便于取料,及时监测发酵情况。三、发酵工程1.发酵工程基本环节

2.发酵工程环节分析1)选育菌种时可从自然界中筛选,也可通过诱变育种或基因工程育种获得。2)菌种扩大培养的目的是促使菌体快速增长,满足发酵生产需求。3)发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节,此阶段在了解发酵进程的同时,

还要控制发酵条件。4)发酵产物有代谢物和菌体本身,前者(如谷氨酸)需要提取、分离和纯

化,后者(如单细胞蛋白)可通过过滤、沉淀等方法分离和干燥。应用微生物在生产生活中的研究与应用情境材料酸奶是一种对人体健康有益的发酵食品,内含丰富的蛋白

质、钙及多种维生素等。自制酸奶时,可以不需要加入专门的菌种(发酵

菌粉),只需加入超市买来的适量的酸奶即可。问题探究

(1)新鲜牛奶的消毒常用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法,而不

常用煮沸消毒法,为什么?(2)自制酸奶时,为何可加入买来的酸奶代替菌种?(3)制作酸奶时常用的鲜奶原料不能含有抗生素,为什么?要点点拨

(1)与煮沸消毒法相比,巴氏消毒法或高温瞬时消毒法在达到

消毒目的的同时,基本不会破坏牛奶的营养成分。(2)买来的酸奶中含有乳酸菌等发酵菌种。(3)抗生素会抑制接种细菌的生长,抑制发酵。创新生长谱法等筛选、鉴定微生物【例】将微生物接种在只缺少某种营养物质的基础培养基中,再将所缺

的营养物质点植于平板上,若某微生物需要此种营养物质,便在这种营养

物质扩散处生长繁殖,形成肉眼可见的菌落圈,这种测定微生物营养需求

的方法称为生长谱法。某实验小组在已接种细菌S的基础培养基M平板

的A、B、C处分别加入了蘸有10%葡萄糖、麦芽糖、蔗糖的无菌滤纸

片,倒置培养后结果如图所示。请分析回答下列问题。

(1)培养基的配制需要水、无机盐、碳源和氮源,实验中的M培养基无需添加什么物质?为什么?根据图示结果,细菌S更适合哪种碳源?(2)基础培养基M如何灭菌?培养过程中培养基平板为什么倒置?(3)生长谱法还可用于某些营养缺陷型菌株的筛选和鉴定。现已纯化并

制备出某营养缺陷型的菌悬液,但不清楚是氨基酸缺陷型还是维生素缺

陷型,请简要写出用生长谱法进行鉴定的思路。创新点拨(1)葡萄糖、麦芽糖、蔗糖可提供碳源,推测实验的目的是测定

细菌S对不同碳源的需求情况,故M培养基无需添加碳源。图中B处细菌S

生长明显,说明细菌S更适合以麦芽糖为