新高考生物总复习专题20发酵工程教学课件

第5部分生物技术与工程专题20发酵工程高考

生物新高考专用考点1传统发酵技术一、传统发酵技术原理在适宜条件下,将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物菌种来自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类型以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式的二、制作传统发酵食品1.制作腐乳和传统泡菜腐乳的制作菌种酵母、曲霉、毛霉等,其中起主要作用的是毛霉,其为需氧型真核生物原理蛋白质

小分子的肽和氨基酸特点豆腐中的蛋白质被分解成小分子肽和氨基酸,味道鲜美,易于消化吸收,而腐乳本身也便于保存泡菜的制作菌种植物体表面天然存在的乳酸菌(厌氧型原核生物),常见的乳酸菌包括乳酸链球菌和乳酸杆菌原理C6H12O6

2C3H6O3(乳酸)+能量步骤

检测将腌制好的样品处理后,与已知浓度的标准显色液比色,可估算泡菜中亚硝酸盐含量

易混易错

1.“陈泡菜水”中含有较多的乳酸菌,加入后相当于接种。2.将盐水煮沸可除去盐水中的O2,同时还可杀灭盐水中的微生物(除氧杀菌);冷却的目

的是防止盐水温度过高杀死坛内的乳酸菌。3.泡菜“咸而不酸”可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等导致泡菜未能正常发酵。果酒制作菌种果皮表面的野生型酵母菌(兼性厌氧型真核生物),酿酒酵母的最适生长温度约为28℃原理C6H12O6

2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量发酵条件温度:18~30℃;气体:前期有氧大量繁殖,后期无氧酒精发酵检测酒精+酸性重铬酸钾溶液→橙色变灰绿色果醋制作菌种空气中的醋酸菌(好氧型原核生物)原理(1)当O2、糖源充足时:C6H12O6+2O2

2CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2+能量(2)当缺少糖源(O2充足)时:C2H5OH(酒精)+O2

CH3COOH(乙酸)+H2O+能量发酵条件温度:30~35℃气体:发酵过程均需有氧气通入检测闻(发酵液是否有酸味)2.制作果酒和果醋过程

知识归纳

果酒和果醋制作过程中的注意事项(1)葡萄应先冲洗再去除枝梗,避免去枝梗时葡萄破损,引起杂菌污染。(2)瓶中留约1/3空间,可为发酵初期酵母菌大量繁殖提供O2,并防止发酵过程中产生的

CO2造成发酵液溢出。(3)果酒发酵过程中会产生CO2导致瓶内气压升高,需拧松瓶盖放气,但不要完全打开,

否则可能会被杂菌污染。(4)清洗干净的发酵瓶、榨汁机等器具需用体积分数为70%的酒精消毒。考点2微生物的培养技术及应用一、培养基1.培养基的成分营养物质来源主要功能碳源无机碳源CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳无机物构成细胞物质和一些代谢产物;有机碳源既是碳源又是能源有机碳源糖类、脂质、蛋白质、有机酸、牛肉膏、蛋白胨等氮源无机氮源NH3、硝酸盐、N2等合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物有机氮源蛋白胨、尿素、氨基酸等特殊营养物质维生素、氨基酸、碱基等参与酶和核酸的形成;参与代谢过程中的酶促反应知识归纳

1.培养乳酸杆菌时,需要在培养基中添加维生素。2.培养霉菌时,一般需要将培养基调至酸性。3.培养细菌时,一般需要将培养基调至中性或弱碱性。4.培养厌氧微生物时,需要提供无氧的条件。2.培养基的类型(1)培养基的分类依据及应用易混易错

与液体培养基相比,固体培养基还需要添加凝固剂,如琼脂。(2)选择培养基和鉴别培养基的实例对比类型实例选择培养基基础培养基+青霉素→分离酵母菌等真菌基础培养基+高浓度食盐→分离金黄色葡萄球菌无碳源培养基→分离自养微生物以尿素为唯一氮源→分离分解尿素的细菌无氮源培养基→分离固氮微生物以石油为唯一碳源→分离能消除石油污染的微生物鉴别培养基伊红—亚甲蓝琼脂培养基鉴别大肠杆菌→菌落呈深紫色,并带有金属光泽油脂培养基鉴别产脂肪酶菌株→由淡红色变成深红色H2S试验培养基鉴别产H2S菌株→产生黑色沉淀加入酚红指示剂的培养基鉴别分解尿素的微生物→菌落周围变成红色加入刚果红的培养基鉴别纤维素分解菌→菌落周围产生透明圈注:根据透明圈直径与菌落直径的比值,可以判断纤维素分解菌分解纤维素的能力,比值越大,分解能力越强知识拓展

1.半固体培养基的穿刺培养:将接种针深插至半固体培养基中进行接种以培养微生物的一种方法,常用于厌氧或兼性厌氧微生物的培养,根据微生物自穿刺部位的扩散状况来了解微生物的运动性能。2.基础培养基、完全培养基、补充培养基的区别:(1)基础培养基仅能满足野生型菌株

的生长需要;(2)完全培养基可满足一切营养缺陷型菌株的生长需要;(3)补充培养基能

满足相应的营养缺陷型菌株的生长需要。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。种类方法应用范围煮沸消毒法100℃煮沸5~6min家庭餐具等生活用品的消毒巴氏消毒法63~65℃消毒30min或72~76℃

处理15s或80~85℃处理10~15s牛奶等一些不耐高温的液体紫外线消毒紫外线照射30min接种室、接种箱、超净工作台等化学药物消毒用酒精擦试双手、用氯气消毒水源等生物消毒法有的微生物能寄生于多种细菌体内,使细菌裂解可用于净化污水、污泥小表达

1.与煮沸消毒法相比,对鲜牛奶采用巴氏消毒法有何优点?

2.利用紫外线消毒时,如何增强消毒的效果?

答案:1.用巴氏消毒法消毒牛奶,可以杀死牛奶中的绝大多数微生物,并且不破坏牛奶

中的营养成分。2.紫外线照射前,适量喷洒苯酚或煤酚皂溶液等消毒液,可以加强消毒效果。种类方法应用范围灼烧灭菌酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧微生物的接种工具(如接种环、接种针)以及接种过程中的试管口或瓶口等干热灭菌干热灭菌箱160~170℃加热1~2h玻璃器皿(如吸管、培养皿)、金属用具等湿热灭菌利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌培养基及耐高温的多种器材、物品等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。小表达

湿热灭菌法中

的效果最好,其设定的条件是

。答案:高压蒸汽灭菌压力为100kPa、温度为121℃的条件下,灭菌15~30min三、微生物的纯培养概念由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物,获得纯培养物的过程就是纯培养方法平板划线法(1)主要过程

(2)培养结果

(3)不同阶段燃烧接种环的目的①第一次操作:杀死接种环上原有的微生物。②每次划线之前:杀死上次划线后接种环上残留的菌种,使本次划线的菌种直接来源于上次划线的末端。③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方法稀释涂布平板法(1)主要过程

(2)培养结果及可对微生物计数的原因原因:当样品稀释度足够高时,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,因此稀释涂布平板法可对微生物进行计数培养结果实例——酵母菌的纯培养

注意:制备固体培养基时,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造成污染四、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,结果偏大改进措施计数前用台盼蓝对细胞进行染色,死细胞会被染成蓝色,活细胞不着色2.稀释涂布平板法原理当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌公式每克样品的菌落数=(C/V)×M(C:某一稀释度下,平板上生长的平均菌落数;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,会使结果偏小小表达

称取1.0g某土壤样品,转入99mL无菌水中,进行梯度稀释,取0.1mL菌悬液涂

布在固体培养基上,其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌菌落,则该

样品中每克土壤约含酵母菌

个。答案460000(计算方法为:C/V×M=46/0.1×103)3.实例——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验原理(1)能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从土壤中分离出分解尿素的细菌分离与计数分解尿素的细菌分离用稀释涂布平板法分离分解尿素的细菌鉴别pH升高可使酚红指示剂变红,脲酶可将尿素分解成NH3,使培养基pH升高,故在培养基中加入酚红指示剂,若指示剂变红,则说明该细菌能分解尿素培养恒温培养箱中培养。一般选择1×104、1×105、1×106倍稀释的稀释液进行平板培养计数选择菌落数为30~300的平板计数注意事项(1)选取菌落数目稳定时的记录作为结果→为了防止因培养时间不足而遗漏菌落数目;(2)在同一稀释度下,应至少对3个平板进行重复计数,取平均值→可减少偶然误差;(3)设置空白平板作对照组→排除平板被杂菌污染的可能性考点3发酵工程及其应用一、概念利用微生物的特定功能,通过现代工程技术,规模化生产对人类有用的产品。二、发酵工程的基本环节注意

环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物代谢物的形成。例如,谷氨酸的发酵生产:在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸;在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。三、实例——啤酒的工业化生产流程

1.主发酵:完成酵母菌的繁殖(需氧气)、大部分糖的分解和代谢物的生成。2.后发酵:主发酵结束后发酵液还不能饮用,需在低温、密闭环境下储存一段时间进行后发酵,才能形成澄清、成熟的啤酒。酿酒技术深挖教材(1)传统酿酒技术与工业酿酒技术都利用了

的原理,发酵前

都要在有氧的环境中

(2023山东,20,3分)(2022湖北,11,2分)(2021湖

北,3,2分)(2021山东,12,2分)。(2)家庭果酒酿制时榨汁后直接可以发酵,工业上大规模生产时,通常需要先通过

技术获得单一菌种,再将它们接种到物料中进行发酵,目的是

(选择性必修3P8)。酵母菌无氧呼吸产生酒精促进酵母菌的增殖微生物培养缩短发酵时间,确保品质稳定(3)利用高粱、大麦等粮食进行白酒或啤酒发酵时,需先将

(该过程

称为糖化),然后才能发酵(选择性必修3P24)(2023江苏,16,3分)。白酒酿造和啤酒酿造

的区别:白酒酿造利用酒曲中的霉菌进行糖化,将淀粉分解为葡萄糖(2023浙江6月选

考,12,2分),啤酒酿造利用了

进行糖化(选择性必修3P24)(2022山东,20,3分)。淀粉分解形成糖浆大麦种子发芽释放的淀粉酶真题演练

小曲白酒清香纯正,以大米、大麦、小麦等为原料,以小曲