高三生物一轮复习 专题1 传统发酵技术和微生物的培养及应用课件.ppt

走向高考生物,路漫漫其修远兮吾将上下而求索,人教版高考总复习,生物技术实践,选修一,选考内容,专题一传统发酵技术和微生物的培养及应用,选修一,考情考点探究,方法警示探究,课前基础回扣,核心考点突破,课时作业,方法技巧警示,1.(2014广东，4)下列叙述错误的是()A醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸B酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖汁产生酒精C泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵D腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶答案A,解析通过醋酸发酵、酒精发酵、乳酸发酵和腐乳制作，考查发酵技术在生产实践中的应用。醋酸菌是严格的好氧菌，无氧条件下不能存活，因此醋酸菌将乙醇氧化为乙酸必需持续通氧；酵母菌可以在无氧条件下进行酒精发酵，产生酒精；泡菜腌制的原理是乳酸菌在无氧条件下进行乳酸发酵；腐乳主要利用毛霉等真菌中的蛋白酶和脂肪酶将蛋白质和脂肪分解为多种氨基酸和芳香烃。,2(2014江苏，24)某同学设计了如图所示的发酵装置，下列有关叙述正确的是(),A该装置可阻止空气进入，用于果酒发酵B该装置便于果酒发酵中产生的气体排出C去除弯管中的水，该装置可满足果醋发酵时底层发酵液中大量醋酸菌的呼吸D去除弯管中的水后，该装置与巴斯德的鹅颈瓶作用相似,答案ABD解析本题考查生物发酵的相关知识。果酒发酵需要无氧环境，A正确；发酵产生的二氧化碳由于气压的升高可以及时排出，B正确；去除弯道中的水，空气会进入瓶内，醋酸菌进行有氧呼吸，但是并不能满足底层发酵液中大量醋酸菌的呼吸，C错误；去除弯管中的水后，该装置与巴斯德的鹅颈瓶作用确实相似，D正确。解答此类题目一定要把握生物发酵的实质，区分微生物的发酵是有氧呼吸还是无氧呼吸。,3(2014天津，5)MRSA菌是一种引起皮肤感染的“超级细菌”，对青霉素等多种抗生素有抗性。为研究人母乳中新发现的蛋白质H与青霉素组合使用对MRSA菌生长的影响，某兴趣小组的实验设计及结果如下表。下列说法正确的是()A.细菌死亡与否是通过光学显微镜观察其细胞核的有无来确定的,B第2组和第3组对比表明，使用低浓度的青霉素即可杀死MRSA菌C实验还需设计用2g/mL青霉素做处理的对照组D蛋白质H有很强的杀菌作用，是一种新型抗生素答案C,解析本题考查原核生物的结构特点、青霉素的杀菌原理及与微生物有关的实验设计。细菌是原核细胞，无核膜包被的细胞核，A错误；第2组和第3组对比说明使用低浓度青霉素和高浓度蛋白H可杀死MRSA菌，低浓度青霉素不能杀死MRSA菌，B错误；由于第3组实验用缺少2g/ml青霉素溶液，第2组用20g/ml青霉素溶液，变量不同，因此还需设置仅用2g/ml青霉素溶液的对照组，C正确；抗生素是由微生物产生的具有抗菌作用的物质，而蛋白质H是乳腺细胞产生，不属于抗生素，D错误。注意探究实验设计重在保证单一变量，要注意对照实验的设置。,一、果酒和果醋的制作1制作原理与发酵条件,有氧,6CO26H2O能量,2C2H5OH2CO2能量,充足,缺少,C2H5OHO2,CH3COOHH2O,1825,20,3035,需氧,不需氧,氧气,冲洗,醋酸,果酒,果醋,毛霉,氨基酸,甘油,脂肪酸,2制作流程让豆腐上长出_密封腌制。3影响条件(1)温度：控制在_。(2)菌种的来源：空气中的毛霉孢子或优良_。(3)卤汤配制：卤汤的成分：_。酒的作用：抑制_的生长，同时能使腐乳具有_的香味。香辛料的作用：调制_，防腐_。,毛霉,加盐腌制,加卤汤装瓶,1518,毛霉菌种,酒及各种香辛料,微生物,独特,腐乳的风味,杀菌,(4)材料的用量：控制盐的用量：浓度过低，不足以_生长，可能导致豆腐腐败变质；浓度过高，会影响_；酒的含量：应控制在_左右。,抑制微生物,腐乳的口味,12%,乳酸,2C3H6O3能量,发酵,成品,(3)操作关键：泡菜坛的选择：应选用火候好、_、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。腌制的条件：控制腌制的时间、_和食盐的用量。防止_，严格密封。,无裂纹,温度,杂菌污染,中毒,亚硝胺,玫瑰红色,深些,低,标准显色,比色,四、微生物的实验室培养1培养基(1)概念：人们按照微生物对_的不同需求，配制出供其_的营养基质。(2)营养构成：一般都含有_和无机盐。此外还需要满足微生物生长对_、氧气以及_的要求。(3)种类：按照物理性质可分为_养基和固体培养基。,营养物质,生长繁殖,水、碳源、氮源,pH,特殊营养物质,液体,2无菌技术(1)含义：指在培养微生物的操作中，所有防止_的方法。(2)关键：防止_的入侵。,杂菌污染,外来杂菌,称量,灭菌,倒平板,接种,常用的微生物接种方法有两种：a平板划线法：是通过接种环在琼脂固体培养基表面_，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。b稀释涂布平板法：是将菌液进行一系列的_，然后将_的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。(3)菌种的保存方法：对于频繁使用的菌种，可以采用_的方法。对于需要长期保存的菌种，可以采用_的方法。,连续划线的操作,梯度稀释,不同稀释度,临时保藏,甘油管藏,五、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1分离原理土壤中细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成_，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到_作用。2统计菌落数目统计样品中的活菌一般用_法。3实验流程土壤取样_微生物的培养与观察细菌的_。,脲酶,催化,稀释涂布平板,样品的稀释,计数,复合酶,C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶,纤维二糖,葡萄糖,红色复合物,透明圈,刚果红,透明圈,纤维素,纤维素,选择培养基,梯度稀释,透明圈,1.制作果酒时，先通气，后密封的目的是什么？提示制作果酒时，先通气，酵母菌在有氧的条件下大量繁殖，一段时间后再密封，进行无氧呼吸产生酒精。2高温灭菌的原理是什么？提示高温可以使菌体细胞内的蛋白质、核酸变性失活，从而达到灭菌的目的。,1.下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请回答：(1)食醋可用大米为原料经三步发酵来制作：第一步：大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶，将原料中的淀粉分解成_(填中间产物)，然后进一步分解成葡萄糖，过一过程可用_(填淀粉指示剂)来检测，因为该试剂遇淀粉呈蓝色，遇上述中间产物呈红色。第二步：用_菌将葡萄糖转化成乙醇，这一发酵过程中，玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是_。第三步：用_菌将乙醇转化成乙酸，这一过程_氧气。,(2)泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是_，还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用_法，因为亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N1萘基乙二胺偶联成_色化合物。进行样品测定时，还要取等量水进行同样的测定，目的是_。答案(1)糊精碘液(或KII2溶液)酵母发酵过程中会产生大量CO2，使瓶内压力升高而可能引起爆裂醋酸杆需要消耗(2)乳酸(或有机酸)(光电)比色玫瑰红作为对照,解析(1)大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶(淀粉酶必须冷却后加入，因为酶的催化活性受温度的影响)，大米的主要成分是淀粉，在淀粉酶催化作用下，分解成糊精(主要含麦芽糖等)，这一过程中可用碘液(或KII2溶液)来检测反应的情况。酵母菌将葡萄糖转化成乙醇的过程中产生CO2，随反应的进行发酵瓶中CO2逐渐增多，瓶内压力升高，可能引起破裂，所以不要完全密闭。醋酸杆菌是好氧型细菌，在将乙醇转化成乙酸的过程中消耗氧气。(2)泡菜发酵过程离不开乳酸菌，其产生的酸主要是乳酸，还有少量的亚硝酸盐，亚硝酸盐总量达到0.30.5g时就会引起人中毒，必须对泡菜亚硝酸盐含量进行测定。其测定方法可用比色法。,2某小组同学为了调查湖水中细菌的污染情况而进行了实验。实验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察计数。请回答与此实验相关的问题。(1)培养基中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了_和_。除此之外，培养基还必须含有的基本成分是_。(2)对培养基和培养皿进行灭菌，常采用的方法分别是_。,(3)为了尽快观察到细菌培养的实验结果，应将接种了湖水样品的平板置于_中培养，培养的温度设定在37。要使该实验所得结果可靠，还应该同时在另一平板上接种_作为对照进行实验。(4)培养20小时后，观察到平板上有_，如果其总数越多，则说明_。(5)如果提高培养基中NaCl的浓度，可以用于筛选耐_细菌，这种培养基被称为_。,答案(1)氮源碳源水和无机盐(2)高压蒸汽灭菌、干热灭菌法(3)恒温培养箱无菌水(4)形态和颜色不同的菌落湖水样品中有多种细菌，污染程度越重(5)盐(或：NaCl)选择培养基,一、发酵技术的比较1发酵技术中常用菌种的比较,传统的发酵技术,2.果酒、果醋、泡菜和腐乳的制作比较,二、发酵技术中的注意事项1果酒和果醋制作的注意事项(1)材料的选择与处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄冲洗，并除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。冲洗以洗去灰尘为目的，且不要太干净，以防洗去野生型酵母菌。(2)防止发酵液被污染：榨汁机要清洗干净并晾干。发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤。装入葡萄汁后要封闭充气口。,(3)控制好发酵的条件：葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。严格控制温度：1825利于酵母菌的繁殖和酒精发酵；3035利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。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，需适时通过充气口充气。,c出料口：用来取样。该装置的使用方法：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。,2腐乳制作的注意事项(1)豆腐选取：其含水量为70%为宜。(2)控制好材料的用量：对卤汤中盐(盐豆腐15)和酒(12%左右)的用量需要严格控制。(3)防止杂菌的污染：用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。装瓶腌制时，操作要迅速小心，且要逐层加盐，离瓶口表面的盐要铺厚一些。加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封。封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。,(4)温度：温度影响菌丝的生长和代谢，如温度过低，则菌丝生长缓慢，不能进入豆腐块的深层；温度高，菌丝易老化和死亡，影响腐乳的品质。(5)发酵时间：发酵时间影响生化反应速度及生化产物的量。,3泡菜制作的注意事项(1)材料的选择及用量：蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。清水和盐的质量比为41，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。(2)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，要迅速封口。,(3)氧气需求：泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。(4)温度：发酵过程温度控制在室温即可，最好控制在2636。温度过高则易滋生杂菌，温度过低则发酵时间延长。,(1)发酵都是利用微生物的呼吸作用，不只是细菌的呼吸作用，所以酵母菌、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1825，果醋3035)；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12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)亚硝酸盐的含量在发酵过程中呈现先增后减的趋势，但不是腌制时间越长的泡菜越安全，因为腌制后期会产生多种有害物质，同样会危害人体健康。(5)发酵微生物细菌。发酵微生物有的是原核细胞细菌，也有的是真核细胞生物等，如酵母菌、毛霉等都是发酵常用菌种。(6)酒精发酵为无氧发酵，并不是严格密封。前期通气，利于酵母菌的繁殖；在酵母菌发酵的过程中需封闭充气口，定期打开排气口，排出发酵时产生的CO2。,(2)冲洗的主要目的是_，冲洗应特别注意不能_，以防止菌种的流失。(3)图2装置中的充气口在_时关闭，在_时连接充气泵，并连续不断地向内_。(4)排气口在果酒发酵时排出的气体是由_产生的_，在果醋发酵时排出的是_。,(5)写出与(4)题有关的反应方程式：_。(6)若果汁中含有醋酸菌，在果酒发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？说明原因_。(7)在酒精发酵时瓶内温度一般应控制在_。醋酸发酵时温度一般应控制在_。(8)果酒制作完成后，可以用_来检测酒精的生成，酒精与之反应呈现_色。,(4)在果酒制作过程中排气口排出的是CO2，而在果醋制作过程中因醋酸菌是好氧细菌，需要连续充气，因此排气口排出的既有CO2，又有含氧量较低的空气。(6)醋酸菌发酵的条件是氧气充足，在果酒发酵旺盛时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长，所以醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。(7)醋酸菌和酵母菌正常生长都需要一定的温度，在适宜温度时可得到较多代谢产物。(8)酒精与重铬酸钾发生颜色反应呈现灰绿色。,腐乳，又称豆腐乳，是我国著名的民族特产发酵食品之一。其滋味鲜美，酱香宜人，制作历史悠久，品种多样，主要有红方腐乳、酱腐乳和白腐乳等，而红曲酱腐乳既具有红方腐乳适宜的天然红曲色泽，又具有酱腐乳特有的浓郁的酱香味，深受人们的喜爱，具有广阔的市场前景。某兴趣小组按照以下工艺流程制作红曲酱腐乳，请据图回答：,(1)现代科学研究表明，许多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是_，它是一种丝状真菌。(2)传统的制作过程中，豆腐块上生长的毛霉来自_。而现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的毛霉菌种接种在豆腐上，这样可以_。(3)搓毛是将长满菌丝的白坯用手扶抹，让菌丝裹住坯体，其目的是_。(4)在逐层加盐腌坯的过程中，随层数的加高而_盐量，接近瓶口处要_铺一些。(5)红曲酱腐乳是红曲、面酱、黄酒按一定的比例配制而成的，加入黄酒的作用是_。,答案(1)毛霉(2)空气中的毛霉孢子避免其他菌种的污染，以保证腐乳的质量(3)防止腐乳烂块(4)增加多(5)可以抑制微生物的生长，能使腐乳具有独特的香味解析(1)豆腐发酵有多种微生物参与，其中毛霉起主要作用，毛霉是一种丝状真菌。(2)传统制作中，豆腐上的毛霉来自空气中的毛霉孢子，现代腐乳生产是在无菌条件下，将优良的毛霉菌种接种在豆腐上，避免其他菌种的污染，以保证腐乳的质量。,(3)搓毛促进毛霉覆盖整块腐乳，以防止其他微生物的污染导致腐乳烂块。(4)加盐的作用是析出豆腐中的水分，使豆腐变硬，在后期制作中不会过早酥烂。同时盐能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。(5)加酒可以抑制微生物的生长，以防腐乳烂块，同时能使腐乳具有独特的香味。,微生物的实验室培养,一、培养基配制1培养基的成分,2.培养基的分类,3.培养基的配制原则(1)目的要明确：根据微生物的种类、培养目的等选择原料配制培养基，如培养自养型的微生物就不用加入有机营养物质。(2)营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例。(3)pH要适宜：各种微生物适宜生长的pH范围不同。,4培养基的制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备,二、微生物的纯化培养技术1原理在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是纯化的细菌菌落。,2微生物接种方法(1)平板划线法：平板划线法中细胞的分离和稀释过程发生在接种环在固体平板表面上的划线和移动过程中。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成较纯的单个菌落。(如图所示),(2)稀释涂布平板法：10倍系列稀释操作。将分别盛有9mL水的6支试管灭菌，并按101106的顺序编号。进行梯度稀释后，从菌液开始，每次取前面1mL溶液注入到下一试管中混匀。进行涂布平板操作。,1.不同生物需要的营养物质不同(1)微生物需要的营养成分有水、无机盐、碳源、氮源，有些微生物还需要特殊营养物质，如生长因子。(2)在人和动物中，营养物质包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素六类。(3)在植物中，营养物质包括矿质元素、水、二氧化碳三类。,2微生物接种方法(比较)(1)两种接种方法作用不完全相同：平板划线法和稀释涂布平板法都能使细菌纯化，但平板划线法不易分离出单个菌落，不能计数；稀释涂布平板法能使单菌落分离，便于计数。(2)稀释涂布平板法的缺点：稀释涂布平板法统计样品中菌落的数目往往比实际数目低。这是因为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。,(3)平板划线法纯化大肠杆菌时不同阶段灼烧接种环的目的不同：第一次操作：杀死接种环上原有的微生物。每次划线之前：杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端。划线结束后：杀死接种环上残存的菌种，避免细菌污染环境，感染操作者。,解析菌落是一个或几个细菌的子细胞群体，在固体培养基上肉眼可见，是作为菌种鉴定的重要依据，若是多种细菌形成的菌落则不是标准菌落。答案C,(北京高考)高中生物学实验中，在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是()A将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中B将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上C将转基因植物叶片接种到无菌培养基上D将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上答案C,解析葡萄一般用清水冲洗12遍除污，除去枝梗，不能洗涤遍数过多，以免将酵母菌一同清洗掉，不利于发酵，另外发酵后期无氧条件下，酵母菌会产生大量酒精，抑制其他微生物的增长；腐乳前期发酵的温度为1518，此温度不适于细菌、酵母菌和曲霉的生长，而适于毛霉慢慢生长，另外在制作过程中还要加入少量酒，也会抑制其他微生物的生长；转基因植物叶片细胞易受到微生物的侵蚀和破坏，因此必须在严格的无菌环境中进行，而且操作的各环节都要注意严格灭菌；选择培养基中已加入某些化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，不进行严格无菌操作对实验结果影响不大。,土壤中分解尿素的细菌的分离与计数和分解纤维素的微生物的分离,一、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1选择合适的培养基分离分解尿素的细菌的培养基即为选择培养基。培养基中的氮源只有尿素，理论上只有能合成脲酶的微生物才能在上面生长。,2统计菌落数目的方法(1)显微镜直接计数法原理：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数量。方法：用计数板计数。缺点：不能区分死菌与活菌。,(2)间接计数法(活菌计数法)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。操作a设置重复组，增强实验的说服力与准确性。b为了保证结果准确，一般选择菌落数在30300的平板进行计数。,计算公式：每克样品中的菌株数C/VM，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细菌分离与计数的实验流程土壤取样样品稀释取样涂布微生物培养观察并记录结果细菌计数。,二、分解纤维素的微生物的分离1实验原理即：可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。,1.培养基：利用了纤维素分解菌的选择培养基和鉴别纤维素分解菌的培养基。(1)纤维素分解菌的选择培养基,(2)鉴别纤维素分解菌的培养基(固体培养基),2.两种常用刚果红(CR)染色法的比较,解析微生物培养前，需对培养基进行灭菌，而不是消毒；测定土壤样品中的细菌数目，常用菌落计数法而一般不用活菌计数；分离土壤中不同的微生物，要采用不同的稀释度以便能从中选择出菌落数在30300间的平板进行计数；分离能分解尿素的细菌，要以尿素作为培养基中唯一的氮源。答案A,纤维素分解菌的培养基中酵母膏能提供的主要营养物质是()碳源氮源生长因子无机盐ABCD答案C解析酵母细胞的水溶液提取物浓缩而成的膏状物质为酵母膏，富含B类维生素，也含有机氮化物和糖类。,例1(浙江高考)杨梅是浙江省的特色水果之一，为对其进行深加工，某厂进行杨梅酒和杨梅醋的研制，基本工艺流程如下：,请回答：(1)在制备杨梅酒过程中，为了提高杨梅的出汁率，在压榨前可加入一定浓度的纤维素酶和_酶。甲罐顶上弯管中加水的主要目的是_。发酵一定时间后，观察到发酵罐内液面不再有_，说明发酵基本完毕。(2)在制备杨梅醋过程中，乙罐内先填充经_处理的木材刨花，然后加入含_菌的培养液，使该菌_在刨花上，再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵，杨梅醋的pH可通过控制杨梅酒的_来调节。,(3)若甲罐中的杨梅酒全部流经乙罐制成杨梅醋，则乙罐中CO2的产生量是_。A甲罐的两倍B与甲罐的相等C甲罐的一半D几乎为零(4)在杨梅酒和杨梅醋发酵的整个过程中，某物质浓度随时间变化的趋势如图所示，该物质是_。,答案(1)果胶防止空气进入气泡冒出(2)灭菌醋酸附着流速(3)D(4)酒精解析(1)纤维素酶和果