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1、专题八 生物技术实践 第1讲 微生物的利用和生物技术 在食品加工中的应用,一、微生物的培养和应用 1.微生物的基本技术： (1)培养基的制备：计算称量_倒平板。,溶化,灭菌,(2)无菌技术：主要包括消毒和灭菌。 常用消毒方法：_、巴氏消毒法和化学药剂消毒 法。 常用灭菌方法： a._：接种环、接种针等金属用具。 b._：玻璃器皿和金属用具等。 c._：主要针对培养基等。,煮沸消毒法,灼烧灭菌,干热灭菌,高压蒸汽灭菌,2.微生物的分离方法平板分离法： (1)稀释涂布平板法。 (2)平板划线法：扇形划线、连续划线、交叉划线、方格划线。,3.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数： (1)筛选菌株：选择以
2、_为唯一氮源的选择培养基。 (2)统计菌落数目的方法。 显微镜直接计数法。 a.原理：利用特定细菌计数板或血细胞(球)计数板，在显微镜 下计算一定容积的样品中微生物数量。 b.方法：用_计数。 c.缺点：不能区分_。,尿素,计数板,死菌与活菌,间接计数法(活菌计数法)。 a.原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个 _，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的 _，就能推测出样品中大约含有多少活菌。 b.操作：设置重复组，增强实验的说服力与准确性。 为了保证结果准确，一般选择菌落数在_的平板进行计 数。 c.计算公式：每克样品中的菌株数= _，其中C代表 某一稀释度下平板上生长
3、的平均菌落数，V代表涂布(抹)平板 时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数。,30300,(CV)M,菌落,菌落数,(3)菌种鉴定。 在选择培养基中加入_，若变红，则说明该种细菌 能分解尿素。 4.分解纤维素的微生物的分离： (1)原理：根据是否产生_来筛选纤维素分解菌。 (2)流程：土壤取样选择培养梯度稀释涂布(抹)平板 挑选菌落。,酚红指示剂,透明圈,二、运用发酵技术加工食品,酵母菌,醋酸菌,乳酸菌,2CO2+2C2H5OH,CH3COOH+H2O,小分,子肽+氨基酸,玫瑰红色染料,酒精发酵,制备标准,显色液,制备样品处,理液,1.(2013广东高考T6B)纤维素培养基培养细菌，用刚
4、果红染 色后，透明圈越大，则该菌分解纤维素的能力越强。( ) 分析：细菌分解纤维素后会形成一个透明圈，透明圈越大，细 菌分解能力越强。 2.(2012江苏高考T21B)在制作果醋时，如果条件适宜，醋酸 菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸。( ) 分析：在制作果醋时，当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄 汁中的糖分解成醋酸。,3.(2012江苏高考T21D)在制作腐乳时，将长满毛霉的豆腐装 瓶腌制时，底层和近瓶口处需加大用盐量。 ( ) 分析：在制作腐乳时，将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，要分层 加盐，加盐量要随着层数的增加而增加，近瓶口表面的盐要铺 厚一些，但底层不需要大量用盐。 4.(2012海南高考T
5、30(2)在制作腐乳时，发酵完成后需加盐 腌制，加盐还可以抑制微生物生长。 ( ) 分析：发酵过程中加盐腌制，不仅可以调制风味，而且能够抑 制杂菌等其他微生物生长。,5.(2011重庆高考T2B)在培养基中加入青霉素可抑制真菌而 促进细菌生长。 ( ) 分析：青霉素能够抑制细菌的生长，但对真菌没有影响。 6.(2011新课标全国卷T39(2)纯化菌种时，为了得到单菌 落，常采用的接种方法有两种，即平板划线法和稀释涂布(抹) 平板法。 ( ) 分析：纯化菌种常用的方法是平板划线法和稀释涂布平板法。,7.(2011重庆高考T2A)在琼脂固体培养基上长出的单个菌落 含有多种细菌。 ( ) 分析：单个
6、菌落只含有一种细菌。 8.(2010海南高考T25(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程中， 发挥作用的微生物是酵母菌。 ( ) 分析：制作果酒时，酵母菌先在有氧条件下大量繁殖，然后 在无氧条件下进行酒精发酵。,9.(2009安徽高考T6D)检测土壤中细菌总数实验操作中，确 定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的实验组平板进行计 数。 ( ) 分析：在确定对照组无菌后，一般选择菌落数在30300的实 验组平板进行计数。,热点考向 1 微生物的培养与利用 【典例1】(2013泰州模拟)微生物强化采油(MEOR)是利用某些微生物能降解石油，增大石油的乳化度，降低石油粘度的原理，通过向油井中注入含微生物的
7、水来提高采油率的新技术。以下是筛选、纯化和扩大培养该类微生物的实验操作。请回答下列问题：,(1)土壤是微生物的大本营，该类微生物应取自 的土壤。 (2)为筛选和纯化该类微生物，从功能上分，应选用 培养基。 (3)接种后，应密封培养的原因是 ，培养一段时间后在培养基上形成降油圈，此时选取 的菌落就可获得高效菌株。,(4)扩大培养过程中需要对微生物进行计数。取0.2 mL样品，用固体培养基对其培养，最后统计三个平板，菌落数分别是200、180、220。则样品中微生物的数量为 个/mL。该统计结果 (填“低于”或“高于”)实际值。,【解题探究】 (1)自然界中筛选目的菌株的依据是根据它对_的要求，到
8、相应的环境中去寻找。 提示：生存环境 (2)培养基按功能分为 培养基和 培养基。 提示：选择 鉴别 (3)怎样计算样品中微生物的数量? 提示：菌落数= M,【解析】(1)筛选微生物时要根据微生物对生存环境的要求， 到相应的环境中去寻找，即被石油污染的环境或含石油较多的 环境。 (2)筛选微生物常用选择培养基。 (3)由于该类微生物是厌氧微生物，因此接种后应密封培养， 一段时间后在培养基上形成降油圈，此时选取降油圈较大的菌 落就可获得高效菌株。 (4)根据公式计算菌落数= M=1 000个/mL。在统计菌落时， 有些活菌在培养过程中死亡，另外有些菌落是由多个活菌共同形 成的，所以按形成的菌落数目
9、来计算活菌数目，结果往往会少 于活菌实际数目。,答案：(1)长期被石油污染(含石油多) (2)选择 (3)该类微生物是厌氧型 降油圈大 (4)1 000 低于,【总结提升】选择培养基的制作方法 (1)基础培养基中加抗性物质。举例： 加高浓度食盐：分离金黄色葡萄球菌。 加青霉素：分离酵母菌和细菌。 (2)通过改变培养基的成分。举例： 培养基中缺乏氮源：可分离自生固氮微生物。 培养基中缺乏有机碳源：可分离自养微生物。,(3)利用培养基的特定成分。举例： 当石油是唯一碳源：可分离出能消除石油污染的微生物。 当纤维素为唯一碳源：可分离纤维素分解菌。 (4)通过某些特殊环境分离微生物。举例： 在高盐环境
10、中可分离耐盐菌，其他菌在盐浓度高时易失水而不能生存。 在高温环境中可分离得到耐高温的微生物，其他微生物在高温环境中因酶失活而无法生存。,【变式训练】关于平板划线操作正确的是 ( ) A.使用已灭菌的接种针、培养皿，在操作过程中不需要再灭菌 B.打开含菌种的试管，需通过火焰灭菌，取出菌种后，需马上塞上棉塞 C.将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线即可 D.最后将平板倒置，放在培养箱中,【解析】选D。在平板划线时，已灭过菌的接种针在每次划线后，必须用灼烧灭菌法灭菌，以防杂菌污染，A错；盛有菌种的试管在打开或重新塞棉塞前，都需通过火焰灼烧灭菌，B错；在平板内划三至五条平行线后应盖上皿盖
11、，并灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域划线并按此操作继续往三、四、五区域划线，C错；平板凝固后，需将平板倒放，以防培养皿盖上的水珠落入培养基，造成污染，D对。,热点考向 2 利用微生物发酵来生产特定的产物 【典例2】(2013广东高考节选)某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图。,(1)向发酵瓶中加入5 g酵母菌开始实验，发酵初期，通气阀需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于 ；实验过程中，通气阀需要偶尔短时间打开，目的是_。 (2)检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀
12、粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜，但酒精含量(+)比预期低，他们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如 ，请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果(用表格形式呈现；用“+”表示酒精量，最高含量为“+”)。 (3)请对预测的结果进行分析，并得出结论。,【解题探究】 (1)解答本题需明确以下两点： 酵母菌在有氧和无氧环境中都能生存，属于 菌。 酵母菌进行 呼吸时能大量繁殖，进行_呼吸时能将糖类分解为 ，但 对酵母菌有毒害作用。 提示：兼性厌氧 有氧 无氧 酒精和二氧化碳 酒精,(2)由图分析通气阀和通气阀的作用分别是什么? 提示：通气阀是由外界向装置内通气的，而通气阀是由装置向外放气的。,
13、【解析】本题考查酵母菌细胞呼吸和发酵条件的控制等知识，重视对实验分析能力和图表设计能力的考查。 (1)酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧环境下进行有氧呼吸，为自身的生长和繁殖提供足够的能量，因此为了缩短发酵时间需要在发酵初期通气，促进酵母菌的有氧呼吸，以获得大量的酵母菌。而在无氧的环境下，酵母菌进行酒精发酵，在产生酒精的同时也会释放大量的CO2，为了避免容器内压力升高，影响酵母菌的进一步发酵，同时也可能导致装置爆炸，故需要定期排气。,(2)据题分析，可以排除温度、pH、营养物质等因素影响，故可能是发酵时间影响酒精的产量。由于试题要求用表格形式呈现探究相关因素对酵母菌产生酒精产量的影响，因此设计表格时要
14、设所选择的因素为自变量，酒精产量为因变量，同时还要根据所选因素所产生的可能结果用试题规定符号“+”反映出因变量的相对含量，注意最高含量为“+”。 (3)根据所选择的自变量，结合因变量的变化情况和所学知识进行分析推理，得出结论。,答案：(1)酵母菌生长和繁殖 释放CO2 (2)发酵时间 注：酵母菌加量为5 g，其他条件与题图相同。,(3)预测结果中，发酵7天酒精的产量已达到最高，大于7天酒精产量不再增加，可能原因是高浓度酒精抑制酵母菌活性，因而在此装置和酵母菌加量为5 g时，最好的发酵时间是7天。,【总结提升】与传统发酵有关的几类微生物的比较,【变式训练】根据题意，回答下列问题： (1)在葡萄汁
15、装入消毒发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，为什么? 。所使用的发酵液使酵母菌能生长繁殖而绝大多数其他微生物无法适应，这种发酵液应具有 的特点。,(2)千百年来，腐乳一直受到人们的喜爱。腐乳生产工艺如 下： 现代科学研究证明，a过程有多种微生物参与，其中起主要作 用的是 。 经过发酵后的腐乳味道鲜美，易于消化吸收，原因是_ 。,【解析】(1)果酒的发酵分两个阶段：第一阶段是利用酵母菌的有氧呼吸，使酵母菌大量增殖，所以发酵瓶要保留1/3的空间。第二阶段是无氧呼吸，产生酒精。发酵液具有缺氧、酸性等特点，可抑制其他微生物生长。(2)腐乳的制作要利用多种微生物，但主要是毛霉；因为毛霉能将大分子的蛋白质或脂肪分解成小分子的物质，易于消化和吸收。 答案：(1)在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量增殖 缺氧、呈酸性 (2)毛霉 毛霉将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，将脂肪分解成脂肪酸和甘油,氮源,灭菌,接种,无氧条件,3035,加盐腌,制,温度,1.(2013苏州模拟)微生物培养是微生物工程中的基础技术。下列相关叙述正确的一项 ( ) A.病毒和细菌的培养基成分相同 B.平板划线法中的划线是连
