2020版高考生物复习第10单元生物技术与工程35发酵工程课件新人教版.pptx

1、第10单元生物技术与工程,第35讲发酵工程,1.进行微生物的分离和培养。 2.测定某种微生物的数量。 3.研究培养基对微生物的选择作用。 4.探讨微生物的利用。 5.掌握运用发酵技术制作食品的基本方法。 6.活动:用大肠杆菌为材料进行平面培养,分离菌落。 7.活动:分离土壤中分解尿素的细菌,并进行计数。 8.活动:利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。 9.活动:利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜。,-4-,必备知识梳理,关键能力突破,运用发酵技术制作食品的基本方法 一、果酒和果醋的制作 1.制作原理,6CO2+6H2O,2C2H5OH+2CO2,乙醛,CH3COOH+H2O,-5-,必备知识梳理,

2、关键能力突破,酒精,1825,-6-,必备知识梳理,关键能力突破,酸性,灰绿,3035,-7-,必备知识梳理,关键能力突破,3.实验结果分析 (1)若酵母菌数量少,产生的酒精少:原因是发酵前期,酵母菌没有充分地进行,酵母菌的繁殖受到抑制。 (2)若酵母菌数量充足,但是产生的酒精较少或不能产生酒精:原因是发酵后期,酵母菌进行有氧呼吸。 (3)若醋酸产生少:很可能是不足所致。 (4)葡萄酒呈现红色的原因是进入发酵液。,有氧呼吸,密封不严,供氧,葡萄皮上的色素,-8-,必备知识梳理,关键能力突破,教材拾遗(选修1 P4“旁栏思考题”)你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染?,答案 需要从发酵制作的过程

3、进行全面的考虑。例如,榨汁机、发酵装置要清洗干净;每次排气时只需拧松瓶盖,不要完全揭开瓶盖等。,-9-,必备知识梳理,关键能力突破,二、泡菜的制作 1.菌种来源:附着在蔬菜上的。 2.制作原理:在条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成。反应式:C6H12O6。 3.制作流程,乳酸菌,无氧,乳酸,2C3H6O3,选择 原料,发酵,成品,-10-,必备知识梳理,关键能力突破,4.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,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

4、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环境,并注意在发酵过程中经常补水。 (4)控制适宜的温度:控制在室温即可,温度偏高有害菌活动能力强,温度偏低不利于乳酸发酵。,41,无氧,-11-,必备知识梳理,关键能力突破,凝练核心素养 1.生命观念从酵母菌和醋酸菌的结构和代谢过程入手,分析制作果酒和果醋的基本原理,建立起结构与功能相适应的观念。 2.科学思维运用创新性思维的方法,分析制作果酒和果醋过程的基本流程,培养解决实际问题的思维习惯和能力。 3.科学探究

5、根据制作果酒和果醋的基本原理和流程,设计具体的实验方案,培养科学探究的基本思路和方法。 4.社会责任通过模拟建厂让学生体会如何将科学技术转换为生产力。,-12-,必备知识梳理,关键能力突破,(科学探究)(2017全国高考)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题。 (1)该实验的自变量是、。 (2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是。 (3)如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好,且随发

6、酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是。 (4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为,脂肪转变为。,-13-,必备知识梳理,关键能力突破,答案 (1)菌种发酵时间(2)好氧菌 (3)延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间 (4)氨基酸和肽脂肪酸和甘油 解析 (1)实验使用甲、乙两种菌种,并在32 h内定期取样观测发酵效果,所以该实验的自变量是菌种和发酵时间。(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是好氧型微生物。(3)如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好

7、,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是延长取样观测时间,观测发酵结果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。(4)从大豆到豆豉,在相关微生物的作用下,大豆中的蛋白质转变为肽和氨基酸,脂肪转变为甘油和脂肪酸。,-14-,必备知识梳理,关键能力突破,考向1果酒、果醋制作原理的理解 1.(2018四川成都经济开发区实验中学二模)现代人吃什么都讲究天然,所以目前市场上果酒、果醋等越来越受到人们的青睐。请回答下列问题。 (1)在葡萄酒的自然发酵过程中起主要作用的酵母菌的来源是。 (2)苹果醋是最受欢迎的饮料之一,其生产过程中利用了的发酵作用,

8、该过程需将温度控制在;若要提高果醋的产量,发酵过程中还必须提供、等条件。 (3)喝剩的葡萄酒放置一段时间后会变酸的原因是。 (4)在果酒酿造过程中,如果果汁灭菌不严格,含有醋酸菌,在酒精发酵旺盛时,醋酸菌(填“能”或“不能”)将果汁中的糖发酵为醋酸,理由是。,-15-,必备知识梳理,关键能力突破,答案 (1)附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 (2)醋酸菌3035 有氧环境适宜的pH (3)空气中的醋酸菌混入葡萄酒后发酵产生了醋酸 (4)不能醋酸菌是好氧细菌,而果酒发酵为无氧环境,醋酸菌无法生存,-16-,必备知识梳理,关键能力突破,解析 (1)在葡萄酒的自然发酵过程中起主要作用的酵母菌来源于附着在

9、葡萄皮上的野生型酵母菌。(2)苹果醋在生产过程中利用了醋酸菌的发酵作用,醋酸菌适宜生长的温度为3035 ,因此需要将温度控制在3035 ;醋酸菌属于好氧型细菌,并且适宜生存在中性或偏碱性环境中,因此若要提高果醋的产量,发酵过程中还必须提供有氧环境、适宜的pH等条件。(3)喝剩的葡萄酒放置一段时间后,由于空气中的醋酸菌混入葡萄酒后发酵产生了醋酸,最后导致葡萄酒变酸。(4)醋酸菌是好氧细菌,而果酒发酵为无氧环境,醋酸菌无法生存,因此在酒精发酵旺盛时,醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。,-17-,必备知识梳理,关键能力突破,考向2果酒、果醋制作的过程和条件分析 2.(2018河北保定三中期初)葡萄发

10、酵可产生葡萄酒,请利用相关的知识回答问题。,注 各发酵瓶的左侧管为充气管,右侧管为排气管。,-18-,必备知识梳理,关键能力突破,(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程,发挥作用的微生物是。 (2)该微生物通过无氧呼吸可分解,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,每隔一段时间均排气一次。据图分析,甲同学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

11、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,该操作的错误是。,-19-,必备知识梳理,关键能力突破,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葡萄酒 葡萄酒 (4)未及时排气,-20-,必备知识梳理,关键能力突破,解析 在制作果酒的时候,常用酵母菌作菌种;酒精发酵为无氧呼吸,若甲同学未夹住发酵瓶的充气管,使氧气进入发酵瓶,导致酵母菌进行有氧呼吸,产生较多的CO2,使发酵液从充气管流出,发酵液变酸;丙同学的错误是瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口,

12、使发酵液从排气管流出;一般发酵液不超过容器的2/3。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葡萄醋、葡萄酒、葡萄酒。,-21-,必备知识梳理,关键能力突破,1.果酒和果醋发酵装置的设计思路 (1)因酵母菌的大量繁殖需要空气,醋酸菌是好氧菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧气;因酵母菌是在无氧条件下产生酒精的,所以果酒制作的后期应防止氧气进入发酵瓶,故应设置可开闭的充气口。 (2)由于在发酵过程中都产生CO2,因此又需设排气口;为防止空气中微生物的污染,排气口应连接一个长而弯曲的胶管。 (3)因要对发酵的情况进行及时监测,应设置出料口便于取料。,-22-,必备知

13、识梳理,关键能力突破,2.果酒、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,后除去枝梗,以防葡萄汁流失及污染。冲洗以洗去灰尘为目的,不要太干净,以防洗去野生型酵母菌。 (2)防止发酵液被污染的方法 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。,-23-,必备知识梳理,关键能力突破,考向3泡菜的制作原理和过程分析 3.家庭中制作泡菜的方法:新鲜的蔬菜经过整理、清洁后,放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中,然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”,密封后置于温度适宜的地方。下列与此过程相关

14、的叙述,不正确的是() A.用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒 B.加入“陈泡菜水”的作用是提供乳酸菌菌种 C.制作泡菜过程中,有机物的干重和种类将减少 D.若制作的泡菜咸而不酸最可能的原因是大量的食盐抑制了乳酸菌的发酵过程,答案,解析,-24-,必备知识梳理,关键能力突破,微生物的分离与培养 一、微生物分离与培养的基础知识 1.培养基 (1)培养基的概念:人们按照微生物对的不同需求,配制出供其的营养基质。,营养物质,生长繁殖,-25-,必备知识梳理,关键能力突破,(2)培养基的成分,碳源,生长因子,-26-,必备知识梳理,关键能力突破,(3)培养基的制备:计算称量灭菌 (4)培养基的类型及作用 根

15、据物理性质可分为培养基、半固体培养基和液体培养基。 根据功能可分为选择培养基和鉴别培养基。,溶化,倒平板,固体,-27-,必备知识梳理,关键能力突破,-28-,必备知识梳理,关键能力突破,2.无菌技术 (1)含义:在培养微生物的操作中,所有防止的方法。 (2)常用方法,杂菌污染,化学药剂消毒法,干热灭菌,高压蒸汽灭菌,外来杂菌,-29-,必备知识梳理,关键能力突破,二、大肠杆菌的纯化培养 1.目的:在培养基上形成由繁殖而来的子细胞群体菌落。,单个菌种,-30-,必备知识梳理,关键能力突破,2.纯化培养方法,平板划线,稀释涂布平板,-31-,必备知识梳理,关键能力突破,3.菌种的保存方法 (1)

16、对于频繁使用的菌种,可以采用的方法。 (2)对于需要长期保存的菌种,可以采用的方法。,临时保藏,甘油管藏,-32-,必备知识梳理,关键能力突破,三、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1.分离原理:土壤中的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.统计菌落数目一般用法。,脲酶,催化,稀释涂布平板,-33-,必备知识梳理,关键能力突破,(1)统计菌落数目时,培养基表面生长的1个菌落,来源于样品稀释液中个活菌。为了保证结果准确,一般选择菌落数在的平板进行计数。 (2)从平板上的菌落数推测出每克样品中的活菌数的计算方法是。 (3)利用稀释涂布平板法成功

17、统计菌落数目的关键是恰当的。 3.实验流程:土壤取样微生物的培养与观察细菌的计数。,1,30300,(平均菌落数涂布的稀释液体积)稀释倍数,稀释度,样品的稀释,-34-,必备知识梳理,关键能力突破,凝练核心素养 1.生命观念通过对培养基的配制、大肠杆菌和分解尿素的细菌的分离与培养的实验操作,建立起生物与环境相适应的观念。 2.科学思维通过构想实验方案和解决实验操作中的实际问题,培养归纳与概括、创新性思维的能力。 3.科学探究正确、合理运用无菌技术等相关技能实施实验探究过程。 4.社会责任将大肠杆菌的纯化培养和分解尿素的细菌的分离与计数技能应用于日常生活和农业生产。,-35-,必备知识梳理,关键

18、能力突破,1.(科学探究)(2018全国高考)在生产、生活和科研实践中,经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。 回答下列问题: (1)在实验室中,玻璃和金属材质的实验器具(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。 (2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法,与煮沸消毒法相比,这两种方法的优点是。 (3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒, 其原因是紫外线能。在照射前,适量喷洒,可强化消毒效果。,-36-,必备知识梳理,关键能力突破,(4)水厂供应的自来水通常是经过(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。 (5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时,若压力达到设定要求,而锅内并没

19、有达到相应温度,最可能的原因是。,答案 (1)可以 (2)在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少 (3)破坏DNA结构消毒液 (4)氯气 (5)未将锅内冷空气排尽,-37-,必备知识梳理,关键能力突破,解析 本题考查的是微生物实验室培养的消毒和灭菌技术。实验室中能耐高温的、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等,可用干热灭菌的方法灭菌。对于一些不耐高温的液体,如牛奶采用巴氏消毒法和高温瞬时消毒法消毒,这种消毒方法的优点是可以杀死牛奶中的微生物,并且牛奶中的营养成分基本不被破坏。自来水通常是用氯气消毒的,氯气与水反应生成次氯酸和氯化氢,次氯酸具有强氧化性,能杀死自来水中的微生物。用高压蒸汽灭

20、菌法灭菌,必须把锅内的冷空气彻底排除后才能达到设定的压力和相应的温度。,-38-,必备知识梳理,关键能力突破,2.(生命观念、科学探究)(2018全国高考)将马铃薯去皮切块,加水煮沸一定时间,过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂,用水定容后灭菌,得到M培养基。 回答下列问题。 (1)M培养基若用于真菌的筛选,则培养基中应加入链霉素以抑制的生长,加入了链霉素的培养基属于培养基。 (2)M培养基中的马铃薯浸出液为微生物生长提供了多种营养物质,营养物质类型除氮源外还有(答出两点即可)。氮源进入细胞后,可参与合成的生物大分子有 (答出两点即可)。,-39-,必备知识梳理,关键能力

21、突破,(3)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖,接种土壤滤液并培养,平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是,该方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是。 (4)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量,在同一稀释倍数下得到以下结果: 甲同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是110、140和149,取平均值133。 乙同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是27、169和176,取平均值124。 有人认为这两位同学的结果中,乙同学的结果可信度低,其原因是。,-40-,必备知识梳理,关键能力突破,答案 (1)细菌选择 (2)碳源、无机盐蛋白质、核酸 (3)碘

22、液淀粉遇碘液显蓝色,产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解,形成透明圈 (4)乙同学的结果中,1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,结果的重复性差,-41-,必备知识梳理,关键能力突破,解析 本题主要考查微生物的培养及计数方法。(1)链霉素可抑制细菌的生存,但真菌可以在含链霉素的培养基中生存,所以加入链霉素的培养基可用于筛选出真菌,属于选择培养基。(2)培养基中的营养物质主要有碳源、氮源、水和无机盐等。蛋白质和核酸都含氮元素,所以氮源进入细胞后可用于合成蛋白质和核酸等大分子物质。(3)检测淀粉所用的试剂是碘液,淀粉遇碘变蓝。如果某种微生物产生了淀粉酶,则在其菌落周围就没有淀粉存在,不再呈现蓝色,而是出现透

23、明圈。(4)计数时一般选择菌落数在30300的平板进行计数。乙同学1个平板的计数结果与另2个相差悬殊,可信度低。,-42-,必备知识梳理,关键能力突破,考向1培养基及其制备方法及无菌技术的操作 1.为了获得-胡萝卜素产品,某小组开展了产-胡萝卜素酵母的筛选实验。请回答下列问题。 (1)实验用的培养皿常用的两种灭菌方法是 ;为了减少灭菌后器皿被污染,灭菌前应该。 (2)为了筛选出酵母菌,培养基中添加了青霉素,其目的是。 (3)右图是灭菌锅及其局部剖面示意图,图中甲、乙、丙指示的依次是。(填序号) 安全阀、放气阀、压力表 放气阀、安全阀、压力表 安全阀、放气阀、温度表 放气阀、安全阀、温度表,-4

24、3-,必备知识梳理,关键能力突破,答案 (1)干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)用牛皮纸(报纸)包扎器皿 (2)抑制细菌(放线菌)的生长 (3) 解析 (1)实验室常用的灭菌方法是干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌),在实验前应用牛皮纸或干净的报纸包扎器皿。(2)酵母菌是真菌,对青霉素具有抵抗能力,青霉素主要抑制细菌、放线菌的生长。(3)图中甲为安全阀,乙为放气阀,丙为压力表。,-44-,必备知识梳理,关键能力突破,消毒和灭菌的比较,-45-,必备知识梳理,关键能力突破,考向2大肠杆菌的纯化方法及过程分析 2.为了调查某河流的水质状况,某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量,并进行了细菌分离等工

25、作。回答下列问题。 (1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中细菌的含量。在涂布接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间,这样做的目的是。 (2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时,接种环需通过灭菌,在第二次及以后的划线时,总是从上一次划线的末端开始划线,这样做的目的是。,-46-,必备知识梳理,关键能力突破,(3)示意图A和B中,表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。 (4)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀,一部分进行静置培养,另一部分进行振荡培养。结果发现:振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是:振荡培养能提高培养液中的含量,同时可使菌

26、体与培养液充分接触,提高的利用率。,-47-,必备知识梳理,关键能力突破,答案 (1)检测培养基平板灭菌是否合格 (2)灼烧将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落 (3)B (4)溶解氧营养物质 解析 (1)在涂布接种前,随机选取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间,目的是检测培养基平板灭菌是否合格。(2)用平板划线法分离水样中的细菌,操作时,接种环需通过灼烧灭菌,在第二次及以后的划线时,应从上一次划线末端开始划线,目的是将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。(3)稀释涂布平板法接种培养后得到的结果应为图B。(4)振荡可以使细菌分散,更有利于细菌利用培养液中的营养物质,并且可以使培养液中的溶解氧

27、增多。,-48-,必备知识梳理,关键能力突破,两种纯化细菌方法的辨析,-49-,必备知识梳理,关键能力突破,考向3分解尿素的细菌的分离与计数 3.下图是从土壤中筛选产脲酶细菌的过程。 (1)图中选择培养基应以为唯一氮源;鉴别培养基还需添加作指示剂,产脲酶细菌在该培养基上生长一段时间后,其菌落周围的指示剂将变成色。 (2)在5个细菌培养基平板上,均接种稀释倍数为105的土壤样品溶液0.1 mL,培养一段时间后,平板上长出的细菌菌落数分别为13,156, 462,178和191。该过程采取的接种方法是,每克土壤样品中的细菌数量为108个;与血细胞计数板计数法相比,此计数方法测得的细菌数较。,-50

28、-,必备知识梳理,关键能力突破,答案 (1)尿素酚红红 (2)稀释涂布平板法1.75少 解析 (1)脲酶能够催化尿素分解释放出氨和二氧化碳,因此选择培养基中应以尿素为唯一氮源。挑取单菌落接种到加有酚红指示剂的鉴别培养基中,培养一段时间后,菌落周围的氨增加,pH升高,酚红指示剂将变红。(2)该过程采取的接种方法为稀释涂布平板法。利用稀释涂布平板计数法对细菌进行计数时,应选择菌落数在30300的平板,因此平板上长出的细菌菌落平均数为(156+178+191)3=175(个)。每克土壤样品中的细菌数为1750.1105=1.75108(个)。血细胞计数板计数法能将死细胞计算在内,而稀释涂布平板计数法

29、只能计数活细胞(只有活细胞才能在平板上生长),故一般血细胞计数板计数法要比稀释涂布平板计数法的结果大。,-51-,必备知识梳理,关键能力突破,统计细菌数目的两种方法 (1)显微镜直接计数法:,-52-,必备知识梳理,关键能力突破,(2)间接计数法(活菌计数法):,-53-,1,2,3,4,5,1.在果酒、果醋及泡菜制作过程中,所用原料的有机物总量及有机物种类的变化是() A.减少、增加 B.减少、减少 C.增加、增加 D.增加、减少,答案,解析,-54-,1,2,3,4,5,2.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,解析,-55-,1,2,3,4,5,3.下面是微生物平板划线示意图,划线的顺序为1、2、3、4、5。下列叙述正确的是() A.在五个区域中划线前后都要对接种环和培养基进行灭菌 B.划线操作时完全打开皿盖,划