精2013高考生物冲刺复习课件：19微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用81张.ppt

专题19微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用 微生物的培养 分离及无菌技术 典例1 2011 新课标全国卷 有些细菌可分解原油 从而消除由原油泄漏造成的土壤污染 某同学欲从污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株 回答问题 1 在筛选过程中 应将土壤样品稀释液接种于以 为惟一碳源的固体培养基上 从功能上讲 该培养基属于 培养基 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 和 3 为了筛选出高效菌株 可比较单菌落周围分解圈的大小 分解圈大说明该菌株的降解能力 4 通常情况下 在微生物培养过程中 实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌 和 无菌技术要求实验操作应在酒精灯 附近进行 以避免周围环境中微生物的污染 审题视角 解答本题需要明确以下两点 1 理解筛选菌株的关键是用原油作为惟一碳源 2 掌握微生物分离 灭菌的基本技术 精讲精析 1 选择性培养基的特点是在培养基中加入某种化学物质 以促进所需要的微生物的生长 而不需要的微生物无法生长 本实验的目的是筛选出可以分解原油的高效菌株 因此在筛选的时候选择性培养基的碳源为原油 2 纯化微生物的方法有两种 平板划线法和稀释涂布平板法 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 在数次划线后 可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体 这就是菌落 稀释涂布平板法则是将菌液进行一系列的梯 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 3 分解圈是原油分解之后 菌株周围形成的无原油的透明圈 菌株降解能力强 周围原油被分解得多 分解圈大 4 获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的污染 灭菌的方法有灼烧灭菌 干热灭菌 高压蒸汽灭菌 酒精灯火焰附近温度高 无菌 因此实验操作应在其附近进行 答案 1 原油选择 2 平板划线法稀释涂布平板法 3 强 4 干热灭菌高压蒸汽灭菌火焰 命题人揭秘 命题规律 微生物的培养 分离及灭菌是选修模块的高频考点 以考查基础知识的理解和简单应用为主 常用实际问题作为切入点进行考查 备考策略 备考时 重点要注意微生物培养知识的归纳 1 细菌培养的条件 营养条件 碳源 氮源 无机盐 水分 生长因子 识记关键 理解微生物培养需要全面的营养成分 环境条件 无菌无毒的环境 适宜的温度 渗透压 pH等培养条件 识记关键 细胞生活环境要求适宜的条件 2 作为遗传学材料的原因 体积小 结构简单 变异类型容易选择 易培养 生活周期短 识记关键 类比果蝇作为摩尔根实验材料的优点 3 培养后的注意问题 因培养物易突变 难预测其变异的利与害 因此 实验后一定要注意灭菌处理后才能丢弃 以防止造成环境 生态污染 识记关键 生物实验后通常都要对材料进行严格的无害化处理 4 灭菌 消毒对象的选择 环境 培养器具 培养基选择用合适方法灭菌 实验操作者的衣物 双手要消毒 识记关键 微生物培养时要注意各个环境均避免污染 5 分离方法与原理 微生物分离的方法有平板划线法 稀释涂布平板法 可以使菌株充分分散 培养得到由单一菌株形成的菌落 以利于选种 鉴定 计数 菌落鉴定的依据是菌落特征 果酒 果醋及腐乳的制作原理 典例2 2010 海南高考 葡萄发酵可产生葡萄酒 请利用相关的知识回答问题 1 利用葡萄制作葡萄酒的过程中 发挥作用的微生物是 2 该微生物通过无 厌 氧呼吸可分解 产生的终产物是 和 3 甲 乙 丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中 在温度等适宜的条件下进行发酵 如图所示 发酵过程中 每隔一段时间需排气一次 据图分析 甲和丙同学的操作有误 其中甲同学的错误是 导致发酵中出现的主要异常现象是 丙同学的错误是 导致发酵中出现的主要异常现象是 上述发酵过程结束后 甲 乙 丙同学实际得到的发酵产品依次是 4 在上述制作葡萄酒的过程中 假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开 该操作错误是 审题视角 解答本题三要点 1 准确记忆酵母菌的代谢特点 兼性厌氧代谢 2 装置的特点 明确充气管 排气管的应用原理 方法 以及培养液装瓶的要求 预留大约1 3的空间 3 操作过程中的排气 酒精发酵时注意密封和排气 醋酸发酵时注意通空气 精讲精析 酵母菌既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸 且只有在无氧条件下发酵产生酒精 欲用酵母菌发酵生产葡萄酒 需要提供无氧的环境 所以对于实验的装置应严格控制为无氧环境 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 2 酵母菌能够利用葡萄糖进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳 3 甲同学未夹住发酵瓶的充气管 酵母菌无氧呼吸产生的乙醇被氧化成醋酸 发酵液变酸 丙同学错在瓶中发酵液过多 淹没了排气管在瓶内的管口 这样发酵液会从排气管流出 甲中乙醇被氧化成醋酸 乙和丙中都能产生乙醇 所以甲 乙 丙同学实际得到的发酵产品依次是葡萄醋 或果醋 葡萄酒 或果酒 葡萄酒 或果酒 4 乙同学由于未及时排气 导致发酵瓶中气压过大而冲开瓶塞 答案 1 酵母菌 2 葡萄糖乙醇CO2 3 未夹住发酵瓶的充气管发酵液从充气管流出 发酵液变酸瓶中发酵液过多 淹没了排气管在瓶内的管口排气时发酵液从排气管流出葡萄醋 或果醋 葡萄酒 或果酒 葡萄酒 或果酒 4 未及时排气 命题人揭秘 命题规律 果酒和果醋的制作是选修模块的高频考点 考查方式常以具体的生产过程为切入点 考查理论联系实际的能力 备考策略 1 明确发酵的菌种来源和条件 2 注意事项 在实验操作中装置的选择 装置的组装及原理 装置的共性与差异性 正确使用方法等都应是考查和复习的重点 错误选择仪器的确认 错误组装的辨析纠错 操作不当引起的不良后果分析等 也是需要注意的 微生物的培养 分离及无菌技术高考指数 1 2012 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 解题指南 解答本题的关键是明确其他微生物对实验结果是否有明显的影响作用 解析 选C 具体分析如下 2 2011 重庆高考 下列有关细菌培养的叙述 正确的是 A 在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌B 在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长C 向液体培养基中通入氧气能促进破伤风杆菌的生长D 在半固体培养基中接种细菌培养后可以观察其运动 解析 选D A项 在琼脂固体培养基上长出的单个菌落是由一种细菌增殖而来的 B项 青霉素能破坏细菌等原核生物的细胞壁而抑制细菌的增殖 对真菌没有明显作用 C项 破伤风杆菌是厌氧菌 通入氧气会抑制其生长 D项 半固体培养基中可以观察细菌的运动 3 2011 山东高考 研究发现柚皮精油和乳酸菌素 小分子蛋白质 均有抑菌作用 两者的提取及应用如图所示 1 柚皮易焦糊 宜采用 法提取柚皮精油 该过程得到的糊状液体可通过 除去其中的固体杂质 2 筛选乳酸菌A时可选用平板划线法或 接种 对新配制的培养基灭菌时所用的设备是 实验前需对超净工作台进行 处理 3 培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供 电泳法纯化乳酸菌素时 若分离带电荷相同的蛋白质 则其分子量越大 电泳速度 4 抑菌实验时 在长满致病菌的平板上 会出现以抑菌物质为中心的透明圈 可通过测定透明圈的 来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果 解析 1 柚皮易焦糊 宜采用压榨法提取柚皮精油 不宜用蒸馏法 压榨所得糊状液体可通过过滤除去其中的固体杂质 2 接种方法常用的为平板划线法和稀释涂布平板法 对培养基灭菌时所用的设备是高压蒸汽灭菌锅 实验前需对超净工作台进行紫外线消毒处理 3 培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供碳源和氮源 电泳法纯化乳酸菌素时 若分离带电荷相同的蛋白质 则其分子量越大 电泳速度越慢 4 抑菌实验时 在长满致病菌的平板上 会出现以抑菌物质为中心的透明圈 可通过测定透明圈的大小来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果 答案 1 压榨过滤 2 稀释涂布平板法高压蒸汽灭菌锅紫外线消毒 3 碳源和氮源越慢 4 大小 果酒 果醋及腐乳的制作高考指数 4 2012 江苏高考 下列关于制作果酒 果醋和腐乳的叙述 合理的是 多选 A 在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长B 条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸C 果酒发酵过程中发酵液密度会逐渐减小D 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 解析 选A B C 具体分析如下 5 2011 江苏高考 下列与果酒 果醋和腐乳制作相关的叙述 正确的是 A 腐乳制作所需要的适宜温度最高B 果醋发酵包括无 厌 氧发酵和有 需 氧发酵C 使用的菌种分别是酵母菌 醋酸菌 乳酸菌D 使用的菌种都具有细胞壁 核糖体 DNA和RNA 解题指南 果酒发酵是无氧发酵 果醋发酵是有氧发酵 酵母菌和毛霉是真核生物 醋酸菌是原核生物 解析 选D A项错误 果酒发酵时适宜温度在18 25 腐乳制作的适宜温度是15 18 果醋制作所需要的适宜温度最高 为30 35 B项错误 醋酸菌为好氧细菌 氧气充足时 才能进行旺盛的生理活动 因此 果醋发酵为有氧发酵 缺氧时醋酸菌的生长 增殖都会受到影响 C项错误 果酒制作利用的是酵母菌无氧呼吸产生酒精 果醋制作利用的是醋酸菌有氧呼吸产生醋酸 腐乳制作利用的是毛霉等微生物产生的蛋白酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸 脂肪酶将脂肪水解成甘油和脂肪酸等 因此使用的菌种分别是酵母菌 醋酸菌和毛霉等 D项正确 酵母菌和毛霉是真菌 醋酸菌是细菌 它们都具有细胞壁 核糖体 DNA和RNA 6 2010 广东高考 小李尝试制作果酒 他将葡萄汁放入已灭菌的发酵装置中进行实验 恰当的做法是 多选 A 加入适量的酵母菌B 一直打开阀a通气C 一直关紧阀a 偶尔打开阀b几秒钟D 把发酵装置放到4 冰箱中进行实验 解析 选A C 发酵的原理是 在适宜的温度 无氧条件下 用酵母菌分解葡萄糖产生酒精 酵母菌发酵产生酒精的同时 还产生二氧化碳 为使二氧化碳不影响发酵 多余的二氧化碳必须及时排出 在该发酵装置中有发酵底物 葡萄糖 但没有发酵微生物 酵母菌 故应在装置中加入适量的酵母菌 所以A正确 将阀a一直关紧是为了防止氧气进入发酵装置 偶尔打开阀b几秒钟 是为了排出发酵过程中产生的过多二氧化碳 所以C正确 如果一直打开阀a通气 则可使氧气进入发酵装置而影响发酵 所以B错误 酒精发酵需要的温度在18 25 4 时温度太低 将影响发酵的速度 所以D错误 7 2010 北京高考 在家庭中用鲜葡萄制作果酒时 正确的操作是 A 让发酵装置接受光照B 给发酵装置适时排气C 向发酵装置通入空气D 将发酵装置放在45 处 解析 选B 酒精发酵的适宜温度在18 25 在无氧条件下 酵母菌能进行酒精发酵 发酵装置不需要接受光照 也不能通入空气 发酵过程中会产生二氧化碳 所以要适时给装置排气 8 2009 浙江高考 请在标有序号的空白处填空 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 这一过程可用 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N 1 萘基乙二胺盐酸盐偶联成 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 解析 1 大米经蒸熟 冷却后加入淀粉酶 淀粉酶必须在大米冷却后加入 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KI I2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 可能引起爆裂 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 泡菜发酵过程中 产生的主要是乳酸和少量的亚硝酸盐 亚硝酸盐总量达到0 3g 0 5g时就会引起人中毒 必须对泡菜中的亚硝酸盐含量进行测定 其测定方法可用 光电 比色法 答案 1 第一步 糊精碘液 或KI I2溶液 第二步 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第三步 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 微生物的培养1 培养基的成分 2 培养基的制备步骤计算 称量 溶化 灭菌 倒平板 半固体 液体培养基不需倒平板 3 培养基的种类及应用 名师点睛 1 培养基中各成分的作用 1 琼脂是一种多糖 一般不能被微生物分解利用 只作为凝固剂 不能作为碳源和能源 2 无机碳源只作为碳源 不能作为能源 而有机碳源既能作为碳源 又能作为能源 微生物最常用的碳源是糖类 尤其是葡萄糖 最常用的氮源是铵盐 硝酸盐 3 无机氮源除作为氮源外 有的也可以作为能源 如NH3对于硝化细菌来说 既是氮源又是能源 有机氮源都可作为能源 4 生长因子是培养基必需的成分 5 培养基配制时目的要明确 营养要协调 pH要适宜 2 选择培养基的选择作用普通培养基可生长多种菌株 而选择培养基只能生长一类菌或一种菌株 因此应用选择培养基可分离出所需要的微生物 无菌技术1 关键 防止外来杂菌的入侵2 无菌技术的内容 1 对实验操作的空间 操作者的衣着和手 进行清洁和消毒 2 将用于微生物培养的器皿 接种用具和培养基等进行灭菌 应在酒精灯火焰附近的无菌区进行操作 3 操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触 防止二次污染 3 无菌技术的方法 消毒和灭菌的比较 名师点睛 1 灭菌的原理利用强烈的理化手段使细菌蛋白质变性 从而达到消灭细菌的目的 2 化学灭菌法的局限性化学物质难以透过孢子 活芽孢的坚硬外层而不能进入细胞内 因此用化学方法难以消灭孢子和芽孢 3 酒精消毒时 70 的酒精杀菌效果最好 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 杀菌力减弱 微生物的纯培养1 纯培养利用一定方法 将单个细胞与其他细胞分离开 进而在适宜条件下培养成单细胞来源的群体 2 微生物纯培养的方法 1 平板划线法 概念 通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作 获得菌落的方法 接种步骤 将接种环放在火焰上灼烧 直到接种环烧红 在火焰旁冷却接种环 并打开棉塞 将试管口通过火焰 将已冷却的接种环伸入菌液中 沾取一环菌液 将试管口通过火焰 并塞上棉塞 左手将皿盖打开一条缝隙 右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内 划三至五条平行线 盖上皿盖 注意不要划破培养基 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内划线 重复以上操作 在三 四 五区域内划线 注意不要将最后一区的划线与第一区相连 将平板倒置 放入培养箱中培养 2 稀释涂布平板法 概念 将菌液进行一系列的梯度稀释 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 分为系列稀释操作和涂布平板操作两步 接种步骤 将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中 取少量菌液 滴加到培养基表面 将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃 待酒精燃尽后 冷却8s 10s 用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面 名师点睛 纯培养的注意事项 1 平板划线操作时 接种针在每次划线后要注意灼烧灭菌 2 稀释涂布平板法中 系列浓度 梯度 溶液的稀释是实验的关键 分解尿素的细菌的分离与计数1 筛选菌株配制选择培养基 把尿素作为培养基中的惟一氮源 原则上只有能够利用尿素的微生物才能够生长 其他微生物则不能在此培养基上生长 2 统计菌落数目 1 理论依据 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 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 2 计算方法 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稀释液的体积 mL M代表稀释倍数 3 统计的菌落往往比活菌的实际数目低 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 4 为使结果接近真实值 要设置重复组 取其平均值 可将同一稀释度的样品滴加到三个或三个以上的平板上 经涂布 培养计算出菌落平均数 3 设置对照可排除实验组中非测试因素对实验结果的影响 提高实验结果的可信度 4 实验流程 1 以尿素为惟一氮源的培养基作为实验组 制备牛肉膏蛋白胨培养基作为对照组 用来判断选择培养基是否具有选择作用 2 以培养基加土壤样品进行培养为实验组 培养基不加土壤样品进行培养为对照组 判断培养基是否被污染 5 鉴定分解尿素的细菌 1 原理 细菌合成的脲酶将尿素分解成氨 使培养基碱性增强 pH升高 因此 可通过检测pH的变化来判断该化学反应是否发生 2 方法 在以尿素为惟一氮源的培养基中加入酚红指示剂 培养某种细菌后 如果pH升高 指示剂将变红 说明该种细菌能分解尿素 名师点睛 测定微生物数量的方法 1 直接计数就是利用细胞计数板直接统计菌液中的菌体数量 既有活细菌 也有死细菌 2 间接计数法通常通过计数菌落 细胞产物 生理指标等来计算菌体数目 菌落计数只统计了活细菌数目 一般较理论值要小 状元心得 分离微生物的方法 1 利用微生物对某种抑制性物质的抗性 在培养基中加入该物质 经培养后抑制原来的优势菌而选择抗性菌 从而分离目的菌株的方法 2 分离细菌的方法一般为选择培养基培养法 3 菌落计数一般计数30 300个菌落的平板 求平均值 分解纤维素的微生物的分离1 筛选原理 1 2 即可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌 2 实验流程土壤取样 富含纤维素的环境 选择培养 用选择培养基培养 以增加纤维素分解菌的数量 梯度稀释 涂布平板 将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 挑选产生透明圈的菌落 3 鉴定 刚果红染色法两种染色法的比较 15min 名师点睛 纤维素分解菌的分离实验应注意的问题 1 为确定得到的是纤维素分解菌 还需进行发酵产纤维素酶的实验 纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种 纤维素酶的测定方法 一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定 2 流程中的 选择培养 是否需要 应根据样品中目的菌株数量的多少来确定 状元心得 分解纤维素的细菌的分离与鉴别方法 1 纤维素分解菌的选择培养基属液体培养基 以纤维素为惟一碳源和能源 能利用纤维素的微生物才能在此培养基中繁殖生长 2 纤维素分解菌的鉴别培养基属于固体培养基 培养基中加入刚果红染料 只有能产生纤维素酶的微生物 才能使培养基中的刚果红 纤维素复合物无法形成 从而出现透明圈 果酒 果醋的制作1 原理 1 果酒制作的原理 酵母菌在有氧条件下能大量繁殖 在无氧条件下 能通过无 厌 氧呼吸产生酒精 反应式 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2OC6H12O62C2H5OH 2CO2 2 果醋制作的原理 当氧气 糖源都充足时 醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸 反应式 C6H12O63CH3COOH 酶 酶 当缺少糖源时 醋酸菌将乙醇氧化为乙醛 再将乙醛变为醋酸 反应式 2C2H5OH O22CH3CHO 2H2O2CH3CHO O22CH3COOH 酶 酶 2 步骤比较 名