2专题20　发酵工程

第5部分生物技术与工程高考生物学某省市专用专题20发酵工程目录重难透析

考点1传统发酵技术

考点2微生物的培养技术及应用

考点3发酵工程及其应用考点1传统发酵技术一、制作腐乳和泡菜重难透析腐乳的制作菌种多种微生物参与了豆腐的发酵,如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉。毛霉:(1)真核生物,真菌;(2)代为异养需氧型,营腐生生活发酵原理豆腐中的蛋白质被微生物产生的蛋白酶分解成小分子的肽和氨基酸泡菜的制作菌种——乳酸菌(1)原核生物,细菌;(2)常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌;(3)代为异养厌氧型,营腐生生活发酵原理乳酸菌无氧呼吸产生乳酸:C6H12O6

2C3H6O3(乳酸)+能量步骤及检测

知识归纳

在泡菜制作过程中营造“无氧环境”的措施:①盐水煮沸冷却后使用;②盐

水浸没全部菜料;③盖上坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水,并在发酵过程中注意经常

向水槽中补充水。小表达

泡菜发酵时,常常会向泡菜坛中加入“陈泡菜水”,其原因是________________

_____________________________________________________。中含有较多的乳酸菌,加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌

“陈泡菜水”果酒的制作菌种——酵母菌(1)真核生物,单细胞真菌;(2)代:异养兼性厌氧型(在有氧和无氧的条件下都能生存),营腐生生活;(3)酿酒酵母的最适生长为28℃发酵原理酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2:C6H12O6

2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量果醋的制作菌种——醋酸菌(1)原核生物,细菌;(2)代为异养需氧型,营腐生生活;(3)多数醋酸菌的最适生长30~35℃发酵原理(1)当氧气、糖源均充足时:C6H12O6+2O2

2CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2+能量;(2)当氧气充足、缺少糖源时:C2H5OH+O2

CH3COOH(乙酸)+H2O+能量(直接将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸)制作步骤

二、制作果酒和果醋苏教速览

酸奶的制作(1)原理:以牛奶为主要原料,接入一定量的某省市售酸奶(含乳酸菌),随着乳酸菌在牛

奶中生长繁殖,乳糖变为乳酸,乳液的pH随之下降,乳酪蛋白发生凝集,牛奶成为酸奶。

(2)步骤:灭菌→消毒→接种→分装→发酵→冷却。小表达

(2022江苏,16改编)将葡萄汁装入发酵瓶中,要留有大约1/3的空间,原因是__

________________________________________________________________。可为发酵初期酵母菌大量繁殖提供O2,并防止发酵过程中发酵液溢出

培养基的成分一般都含有水、碳源(提供碳元素的物质)、氮源(提供氮元素的物质)和无机盐等营养物质碳源功能构成细胞物质;有机碳源既是碳源又是能源来源(1)无机碳源:CO2、NaHCO3、CaCO3等;(2)有机碳源:糖类、脂质、蛋白质、有

机酸、牛肉膏、蛋白胨等氮源功能用于合成蛋白质、核酸及其他含氮的物质来源(1)无机氮源:N2、硝酸盐、NH3等;(2)有机氮源:蛋白胨、尿素、氨基酸等生长因子微生物自身不能合成或合成量不足,但又是微生物生长和代需的小分子,如某些维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等考点2微生物的培养技术及应用一、培养基培养基分类(1)依据物理性质划分:①液体培养基常用于扩大培养;②半固体培养基可观察微生物的运动;③固体培养基可用于微生物的分离、鉴定和计数;(2)依据功能划分:选择培养基和鉴别培养基应用实例(1)无碳源培养基可分离自养微生物,无氮源培养基可分离固氮微生物;(2)以尿素为唯一氮源的培养基可分离分解尿素的细菌,若培养基中含酚红指示剂,则菌落成红色;(3)以纤维素为唯一碳源的培养基可分离纤维素分解菌,若培养基中含刚果红,则菌落生透明圈;(4)若培养基中含伊红—亚甲蓝,则大肠杆菌菌落呈深紫色,并带有金属光泽苏教速览

(1)基础培养基、选择培养基、鉴别培养基、加富培养基①基础培养基:含一般微生物生长繁殖所需要的基本物质,仅能满足野生型菌株生长需

要的培养基。②选择培养基:一类依据某些微生物的特殊营养需求设计的,如以纤维素为唯一碳源的

选择培养基;一类是在培养基中加入某种化学物质,其可抑制或杀死其他微生物,如在培

养基中添加质量分数为10%的酚溶液可抑制细菌和霉菌生长,仅放线菌生长等。③鉴别培养基:快速分类鉴定不同类型微生物,分离和筛选产生某代的微生物菌

种。④加富培养基也称营养培养基,即在培养基中加入有利于某些微生物生长和繁殖所需

的特殊物质,如血清。(2)加富培养基与选择培养基的区别①采用加富培养基的目的是增加所需分离的微生物的数量,使其形成生长优势,以分离

出该种微生物。②采用选择培养基的目的一般是抑制不需要的微生物生长和繁殖,而使所需要的微生

物增殖,再分离所需微生物。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。知识拓展

透明圈与抑菌圈

示例分析透明圈筛选纤维素分解菌时,向含纤维素的培养基中加入刚果红,培养基呈红色,纤维素分解菌的菌落形成透明圈透明圈和菌落直径的比值可表示微

生物分解纤维素的能力抑菌圈枯草芽孢杆菌对番茄灰霉病菌有抑制作用,检测枯草芽孢杆菌对番茄灰霉病菌的抑制作用时,可取适量番茄灰霉病菌菌液涂布于固体培养基上,将无菌滤纸片在枯草芽孢杆菌菌液中浸泡后覆盖于此固体培养基,数秒后取出滤纸片,培养皿倒置培养根据抑菌圈大小可判定枯草芽孢杆

菌的抑菌效果二、无菌技术消毒定义使用较为物理、化学或生物等方法杀死物体表面或一部分微生物常见方法(1)煮沸消毒法,如制作泡菜时将盐水煮沸;(2)巴氏消毒法,如对新鲜牛奶消毒;(3)化学药物消毒,如用酒精擦手;(4)紫外线消毒,如细胞培养室、CO2培养箱、接种室、超净工作台等用紫外线消毒灭菌定义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(注意:灭菌也会使实验所用的生物学材料灭活)常见方法(1)湿热灭菌:①可用高压蒸汽灭菌锅进行;②适用于培养基等的灭菌。(2)干热灭菌:①使用干热灭菌箱进行;②适用于玻璃器皿(如培养皿)、金属用具等耐高需要保持干燥的物品的灭菌。(3)灼烧灭菌:①在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧;②适用于接种工具(如涂布器、接种环)以及接种过程中的试管口或瓶口等容染的部位苏教速览

发酵工程灭菌方法(1)化学试剂灭菌法:采用灭菌剂(如甲醛、氯、高锰酸钾)灭菌的方法。(2)射线灭菌法:

利用紫外线等产生的高能粒子进行灭菌的方法。(3)干热灭菌法:包括干热空气灭菌法

和火焰灼烧法等。(4)菌法:利用饱和蒸汽进行灭菌的方法。(5)过滤除菌法:通

过过滤阻留微生物从而达到除菌目的的方法。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接种和分离微生物的方法平板划线法

稀释涂布平板法

三、微生物的纯培养实例:酵母菌的纯培养

注意: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知识归纳

平板划线中不同阶段灼烧接种环的目的(1)开始划线前:杀死接种环上原有的微生物。(2)其次每次划线之前: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。方法显微镜直接计数法(1)用具:血细胞计数板(酵母菌、霉菌孢子等计数)或细菌计数板(细菌等计数);(2)误差:计数活菌数时,该实验结果较实际结果偏大,原因是观察时无法区分死菌和活菌,将死菌计入总

数;(3)改进措施:可在计数前使用台盼蓝染液染色,死细胞会被染成蓝色,活细胞不着色活菌计数——稀释涂布平板法(1)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;(2)计算公式:每克样品的菌体数=(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);(3)误差:该实验结果较实际结果偏小,原因是当两个或多个细胞连在一起时,平板上只能观察到一个菌落四、微生物的计数实例:土壤中分解尿素的细菌的分离与计数原理(1)只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素,脲酶能催化尿素分解产生NH3,NH3可以作为细菌生长所需的氮源;(2)利用以尿素为唯一氮源的培养基可从土壤中分离出能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氨,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一般选取菌落数为30~300的平板进行计数注意事项(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发酵工程及其应用基本环节

应用(1)食品工业:生产传统发酵产品、食品添加剂、酶制剂等;(2)医药工业:生产抗生素、氨基酸、激素、免疫调节剂、疫苗等;(3)农牧业:生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料(如单细胞蛋白)等实例:啤酒的