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1、选修一 生物技术实践,专题一传统发酵技术应用 专题二微生物的培养与应用,知识排查,考点诠解 一、果酒与果醋制作的比较,1.在果酒制作过程的前期通入空气或在发酵瓶(罐)中留有一定的空间(大约1/3)，可以给酵母菌提供氧气，使其进行有氧呼吸，为酵母菌的生长、增殖提供能量。酵母菌迅速增殖，缩短发酵时间。在产生酒精的阶段要求严格的厌氧环境，此阶段如果有氧，则会抑制酒精发酵。 2果醋制作过程中要求始终通氧，因为醋酸菌是好氧细菌，缺氧时醋酸菌的生长、增殖都会受到影响。另外醋酸的生成也会受到影响。,3制作中原料的消毒 (1)榨汁前葡萄的冲洗，应先冲洗再去枝梗，因为在去梗的同时会使一些微生物侵入果实内部，给消
2、毒带来一定的困难。另外对于果酒的自然发酵，冲洗不要反复进行，因为其他杂菌和酵母菌被洗去的机会是均等的，如果冲洗次数过多，使酵母菌数量减少，使发酵周期加长，产生的酒精含量下降。 (2)一般选用体积分数为70%的酒精，并不是酒精的含量越高效果越好，因为含量过高会使细菌周围形成一层菌膜，酒精不易进入细菌体内；70%的酒精可以迅速进入细菌体内，使体内的蛋白质变性，将细菌消灭。,特点提示：(1)果酒制作和果醋制作过程都需要微生物的参与，但二者所需要的条件不同，如对温度、氧的需求。 (2)不同菌体最适发酵温度不同，与酶的最适温度不同有关。,4用重铬酸钾来检测酒精时的对照实验 根据对照实验的原则，在单一变量
3、的前提下，用重铬酸钾检测发酵液中生成酒精的方法。 对照组试管中加入2 mL白酒，实验组试管中分别加入2 mL发酵前和发酵后的果汁，再分别加入物质的量浓度为3 mol/L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴，振荡试管，观察。,1泡菜的制作 按照清水与盐的质量比为41的比例配制盐水。将盐水煮沸冷却。将经过预处理的新鲜蔬菜混合均匀，装入泡菜坛内，装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满，再徐徐注入配制好的盐水，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。在坛盖边沿的水槽中注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。在发酵过程中要注意经常补充水槽中的水。发酵时间长短受室内温
4、度的影响。,2测定亚硝酸盐含量的操作中有关的几个问题 (1)实验原理：亚硝酸盐遇到对氨基苯磺酸溶液和N1萘基乙二胺盐酸盐溶液时会呈现玫瑰红色。亚硝酸盐溶液的浓度不同，呈现的颜色深浅不一，溶液浓度高，颜色深些；浓度低，颜色浅些。 (2)药品：质量浓度为4 mg/mL的对氨基苯磺酸溶液、质量浓度为2 mg/mL的N1萘基乙二胺盐酸盐溶液、质量浓度为5 g/mL的 NaNO2溶液(再配制成不同浓度，作为标准显色液)、提取剂(酸性条件下的氯化镉和氯化钡溶液)、Al(OH)3乳液、物质的量浓度为2.5 mol/L的 NaOH溶液。 (3)制备样品处理液时，氢氧化铝乳液的作用是吸附样品滤液中的杂质，使滤液
5、变得无色透明，以便于观察颜色变化。,特别提醒：泡菜腌制过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化 (1)发酵初期：以不产酸的大肠杆菌和酵母菌活动为主，同时，还有一部分硝酸盐还原菌活动。该时期利用了氧气，产生了厌氧环境，乳酸菌才开始活动。乳酸菌和乳酸的量都比较少，而由于硝酸盐还原菌的活动，亚硝酸盐含量有所增加。,(2)发酵中期：由于乳酸菌产生了大量乳酸，其他细菌活动受到抑制，只有乳酸菌活动强烈。此期乳酸菌数量达到高峰，乳酸的量继续积累。由于硝酸盐还原菌活动受抑制，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降。所以亚硝酸盐在整个发酵过程中的含量变化趋势如下图： (3)发酵后期：由于乳酸的积累，酸度继续
6、增长，乳酸菌活动也受到抑制。乳酸菌数量下降，而硝酸盐还原菌完全被抑制。,三、微生物的营养及培养基的类型 1微生物的营养及功能 微生物的化学组成与其他生物大体相同，也是由C、H、O、N、P、S等元素组成的，其中C、H、O、N占细胞干重的90%以上，这些元素最终来自外界环境中的各种无机化合物和有机化合物。这些化合物归纳成碳源、氮源、生长因子、水和无机盐这五大类营养要素。,(1)微生物最常利用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是铵盐、硝酸盐。 (2)在微生物所需要的化合物中需要量最大的是碳源，新陈代谢同化作用类型的划分可以利用的碳源类型为依据，能利用无机碳源的为自养型，反之则为异养型。 (3
7、)对异养微生物来说，含C、H、O、N的有机化合物既是碳源又是氮源和能源。 (4)微生物之所以需要补充生长因子，往往是由于缺乏合成这些物质所需要的酶或合成能力有限。一些天然物质如酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液等可为微生物提供生长因子。,(5)自养型微生物和异养型微生物的营养比较,2.培养基的类型比较,注意：病毒为非细胞结构生物体，专营活细胞寄生，目前不能利用人工培养基来培养，需接种在动植物组织中才能增殖。常用于培养病毒的是活鸡胚。,四、微生物培养中几种实验操作技术 1无菌技术 (1)消毒和灭菌的区别：,(2)几种常用灭菌和消毒方法的比较：,特别提醒：(1)酒精消毒时，体积分数为70%的酒精杀菌
8、效果最好，原因是浓度过高，使菌体表面蛋白质凝固成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其中；浓度过低，杀菌能力减弱。 (2)消毒时一般不能杀死微生物的芽孢的原因是：芽孢是细胞内形成的一个圆柱形或椭球形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，它抗热、抗化学药物、抗静水压能力极强，一般细菌的营养细胞不能经受70 以上高温，但芽孢有惊人的耐高温能力。,2倒平板 (1)培养基灭菌后，需冷却至50 左右时才能倒平板。 (2)左手拿培养皿，右手拿锥形瓶，左手拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开。 (3)整个操作在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。 (4)平板冷凝后要倒置的原因：防止皿盖上的冷凝水落
9、入培养基，造成污染。 (5)若倒平板时，培养基溅在皿盖和皿底之间的部位，这个平板应丢弃。,3平板画线操作 (1)第一次画线及每次画线之前都需灼烧接种环进行灭菌，画线操作结束仍需灼烧接种环，每次灼烧目的如下表：,(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)画线时最后一区域不要与第一区域相连。 (4)画线用力要大小适当，防止用力过大将培养基画破。,4稀释涂布平板 (1)稀释操作时：每支试管及其中的9 mL水、移液管均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰12 cm处。 (2)涂布平板时： 涂布器用70%酒精消毒，取出时，多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布
10、器在酒精灯火焰上引燃。 不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精。 酒精灯与培养皿距离要合适，移液管头不要接触任何物体。,热点突破 题型一果酒、果醋制作原理及过程 典例1低度的果酒、果醋具有一定的保健养生功能。下图是两位同学制果酒和果醋时使用的装置。同学甲用A(带盖的瓶子)装置制葡萄酒，在瓶中加入适量葡萄汁，发酵温度控制在1825 ，每隔12 h左右将瓶盖拧松一次(注意不是打开瓶盖)，之后再将瓶盖拧紧。当发酵产生酒精后，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，温度控制在3035 ，进行果醋的发酵。同学乙用B装置，温度控制与甲相同，不同的是制果酒阶段除充气口用夹子夹紧外，排气的橡胶管也用夹
11、子夹住，并且每隔12 h左右松一松夹子放出多余的气体。制果醋阶段适时向充气口充气。经过20 d左右，两位同学先后完成了自己的发酵制作。据此回答有关问题：,(1)从制酒和制醋两阶段对装置的处理方式判断，酵母菌和醋酸杆菌的异化作用类型依次是_。 (2)同学甲在制酒阶段，每隔12 h左右就要将瓶盖拧松一次，但又不打开，这样做的原因是_。用反应式表示出制酒过程刚开始时发生的主要化学变化：_。,(3)B装置中排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的原因是_。 (4)制葡萄酒时要将温度控制在1825 ，而制葡萄醋时要将温度控制在3035 ，目的是_。葡萄汁为酵母菌、醋酸杆菌等微生物的生长提供的营
12、养成分是_。 (5)制作过程一般不需要额外添加酵母菌和醋酸杆菌即可完成。为了提高果酒品质也可以在果汁中加入人工培养的酵母菌。利用_培养基可分离获得较为纯净的酵母菌菌种。制作果醋时也可直接在果酒中添加优质醋酸杆菌菌种，处于_期的细菌最适宜作为生产菌种。,解析：酒精发酵后期产生大量CO2，将瓶盖拧松是为了放出CO2，但又不打开，这是为了防止氧气和有害杂菌进入。需用选择培养基从众多的微生物中筛选出有用的酵母菌。,题型二泡菜的制作及亚硝酸盐含量的测定 典例2如图是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答：,(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料，原因是_。 (2)制作泡菜的盐水中清水
13、与盐的质量比约为_，盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是_；试说明盐在泡菜制作中的作用：_。 (3)泡菜风味形成的关键在于_的加入。 (4)泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，甚至发霉变味，试分析可能的原因：_。 (5)发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量，原因是_。 (6)测定亚硝酸盐含量的方法是_。,解析：本题考查对实验流程的理解能力。制作泡菜时选用新鲜蔬菜，有利于降低泡菜中的亚硝酸盐含量。盐、水质量比应控制为14，盐的主要作用是抑制微生物的生长、渗出蔬菜中的水分和调味作用。盐过多会影响泡菜口味，盐过少会滋生杂菌。坛子密封不严或取菜工具不清洁也会使泡菜感染杂菌。发酵的不同时期亚硝酸盐含量会
14、有变化，及时测定可把握取食的最佳时机，而测定亚硝酸盐含量一般采用比色法。,答案：(1)亚硝酸盐含量低 (2)41加热煮沸的目的是为了杀灭杂菌，冷却后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响盐有灭菌、渗出蔬菜中过多的水以及调味的作用 (3)调味料 (4)泡菜坛子密封不严，或取菜工具不卫生，或盐的比例过小，都会引起杂菌滋生、泡菜变质 (5)发酵不同时期亚硝酸盐含量会发生变化，及时测定是为了把握取食泡菜的最佳时机 (6)比色法,题型三培养基的配制和应用 典例3如下表所示为某微生物培养基的配方，请回答：,(1)依物理性质划分，该培养基属于_培养基；依用途划分，则属于_培养基。 (2)根据培养基原
15、料，所培养微生物的同化作用的类型是_，培养的微生物可能是_。 (3)该培养基中的碳源是_。不论何种培养基，在各成分都溶化后分装前，要进行的是_和_，倒平板时，一般需冷却至_左右，在_附近操作。 (4)若用该培养液培养纤维素分解菌，应除去的物质是_，应加入的物质是_，为检测纤维素分解菌的存在与否还应加入_，形成_色复合物，若产生_，则证明有纤维素分解菌存在。,解析：考查微生物培养的基本实验。(1)从培养基成分看，没有琼脂等凝固剂，属于液体培养基；从用途上分析，加入青霉素可以杀死细菌、放线菌，选择出霉菌、酵母菌等，属于选择培养基。(2)该生物以培养基中的(CH2O)作碳源，为异养型微生物。(3)考查微生物培养的基本操作。(4)培养纤维素分解菌，是以纤维素作碳源，故应去除(CH2O)；培养细菌应去除能杀灭细菌的青霉素。可用刚果红与纤维素形成红色复合物，检测纤维素分解菌的存在与否。若存在，菌落周围会形成透明圈。 答案：(1
