適用于老高考舊教材廣西專版2023屆高考生物二輪總復(fù)習(xí)第二部分專題9生物技術(shù)實(shí)踐第18講微生物的應(yīng)用和生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用課件

第18講微生物的應(yīng)用和生物技術(shù)在食品

加工中的應(yīng)用專題九內(nèi)容索引0102命題直擊?題型突破失分誤區(qū)?輕松防范命題直擊?題型突破命題點(diǎn)一微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用整合提升1.基本技術(shù)(1)制備培養(yǎng)基:計(jì)算→稱量→溶化→滅菌→倒平板。(2)無(wú)菌技術(shù):主要指消毒和滅菌。①消毒方法:常用煮沸消毒法、巴氏消毒法。②常用滅菌方法:灼燒滅菌——接種環(huán)、接種針等金屬器具;干熱滅菌——主要針對(duì)玻璃器皿等;高壓蒸汽滅菌——主要針對(duì)培養(yǎng)基等。(3)倒平板操作:待培養(yǎng)基冷卻至50℃左右時(shí),在酒精燈火焰附近倒平板。(4)平板劃線操作:通過接種環(huán)在瓊脂固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作,將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。(5)稀釋涂布平板法:先將菌液進(jìn)行一系列梯度稀釋后涂布平板,在稀釋度足夠高的菌液里,聚集在一起的微生物將被分散到培養(yǎng)基的表面,從而在培養(yǎng)基表面形成單個(gè)菌落。2.微生物的分離與計(jì)數(shù)

項(xiàng)目土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離分解纖維素的微生物的分離篩選原理在選擇培養(yǎng)基的配方中,把尿素作為唯一氮源,原則上只有能利用尿素的微生物才能生長(zhǎng)在以纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基上,只有能分解纖維素的微生物能夠生長(zhǎng)鑒定原理尿素在脲酶的催化下分解產(chǎn)生氨;在尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑,培養(yǎng)某種微生物,若指示劑變紅,則說明該微生物能分解尿素流程土壤取樣→樣品的稀釋→微生物的培養(yǎng)與觀察土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→涂布平板→挑選菌落項(xiàng)目土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離分解纖維素的微生物的分離計(jì)數(shù)法(1)顯微鏡直接計(jì)數(shù)法①原理:利用特定細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血球計(jì)數(shù)板,在顯微鏡下計(jì)算一定容積的樣品中微生物的數(shù)量②缺點(diǎn):不能區(qū)分死菌與活菌項(xiàng)目土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離分解纖維素的微生物的分離計(jì)數(shù)法(2)間接計(jì)數(shù)法(活菌計(jì)數(shù)法)①原理:當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí),培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落,來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌,通過統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù),就能推測(cè)出樣品中大約含有多少個(gè)活菌②缺點(diǎn):當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí),平板上觀察到的是一個(gè)菌落③計(jì)算公式:每克樣品中的菌株數(shù)=C/V×M,其中C代表某一稀釋度下平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù),V代表涂布平板時(shí)所用的稀釋液的體積(mL),M代表稀釋倍數(shù)④注意事項(xiàng)a.設(shè)置重復(fù)組,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說服力與準(zhǔn)確性。b.為了保證結(jié)果準(zhǔn)確,一般選擇菌落數(shù)在30~300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)思維拓展(1)平板劃線法適用于微生物的純化,但不能用于微生物的計(jì)數(shù)。(2)土壤中纖維素分解菌的篩選流程中的“選擇培養(yǎng)”是否需要,應(yīng)根據(jù)樣品中目的菌株數(shù)量的多少來(lái)確定。題型突破題型

1運(yùn)用不同培養(yǎng)基的原理解答有關(guān)微生物分離和鑒定的題(2022四川重慶測(cè)試)某研究團(tuán)隊(duì)從原油提煉、加工廠附近采集植物根際土壤樣品,從中篩選出能高效降解石油(由不同的碳?xì)浠衔锘旌辖M成)的菌株,以便利用根際微生物進(jìn)行石油污染生物修復(fù)。篩選的主要步驟如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)圖中甲、乙都應(yīng)是以

為唯一碳源制備的選擇培養(yǎng)基,選擇培養(yǎng)基的制備原理是

。

(2)獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是

。篩選過程中防止其他微生物污染的措施有

(答出兩點(diǎn)即可)。

(3)目前,已知有200多種微生物(如嗜冷菌等)能降解石油,但多數(shù)微生物的降解速率都很低,且一種菌往往只能降解一種特定類型的化合物,這就要求在實(shí)際選擇降解石油的菌株時(shí)應(yīng)該注意

(答出兩點(diǎn)即可)。步驟⑤的分離、篩選過程中,比較不同菌株降解石油能力大小的方法是

。

(4)可以采用

技術(shù)固定高效降解石油的菌種來(lái)處理含石油的海水,相對(duì)于固定化酶技術(shù)而言,該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有

。答案:(1)石油人為提供有利于目的菌株生長(zhǎng)的條件(包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等),同時(shí)抑制或阻止其他微生物的生長(zhǎng)(2)防止外來(lái)雜菌的入侵培養(yǎng)基滅菌、接種環(huán)境滅菌、接種工具滅菌、接種過程無(wú)菌操作等(答出兩點(diǎn)即可)(3)盡量選擇高效降解菌、降解菌種的最優(yōu)組合、降解菌種的生存條件、降解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境不能造成污染等(答出兩點(diǎn)即可)在相同石油濃度、相同體積的培養(yǎng)液中接種相同數(shù)量的不同菌株,一段時(shí)間后測(cè)定培養(yǎng)液中的石油含量(4)固定化細(xì)胞成本低、易操作,可以催化一系列的化學(xué)反應(yīng)方法規(guī)律選擇培養(yǎng)基及鑒別培養(yǎng)基的運(yùn)用技巧(1)分離纖維素分解菌的實(shí)驗(yàn)中先用選擇培養(yǎng)基,再用鑒別培養(yǎng)基。該實(shí)驗(yàn)中使用的選擇培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基,以纖維素作為唯一碳源,以纖維素作為碳源和能源的微生物可以正常生長(zhǎng),而其他絕大多數(shù)微生物不能正常生長(zhǎng);利用液體培養(yǎng)基能使?fàn)I養(yǎng)成分被充分利用,以增加纖維素分解菌的濃度。(2)鑒別培養(yǎng)基含瓊脂,為固體培養(yǎng)基,因?yàn)橐谂囵B(yǎng)基上形成肉眼可見的菌落。題組訓(xùn)練(2022全國(guó)乙理綜)化合物S被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和化工工業(yè)。用菌株C可生產(chǎn)S,S的產(chǎn)量與菌株C培養(yǎng)所利用的碳源關(guān)系密切。為此,某小組通過實(shí)驗(yàn)比較不同碳源對(duì)菌體生長(zhǎng)和S產(chǎn)量的影響,結(jié)果見下表。碳源細(xì)胞干重/(g·L-1)S產(chǎn)量/(g·L-1)葡萄糖3.120.15淀粉0.010.00制糖廢液2.300.18回答下列問題。(1)通常在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物時(shí),需要對(duì)所用的玻璃器皿進(jìn)行滅菌,滅菌的方法有

(答出兩點(diǎn)即可)。

(2)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,菌株C生長(zhǎng)的最適碳源是

;用菌株C生產(chǎn)S的最適碳源是

。菌株C的生長(zhǎng)除需要碳源外,還需要

(答出兩點(diǎn)即可)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

(3)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,碳源為淀粉時(shí)菌株C不能生長(zhǎng),其原因是

。(4)若以制糖廢液作為碳源,為進(jìn)一步確定生產(chǎn)S的最適碳源濃度,某同學(xué)進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路:

。

(5)利用制糖廢液生產(chǎn)S可以實(shí)現(xiàn)廢物利用,其意義是

(答出一點(diǎn)即可)。

答案:(1)高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌(2)葡萄糖制糖廢液氮源、無(wú)機(jī)鹽(3)缺少淀粉酶

(4)設(shè)計(jì)一系列濃度梯度的制糖廢液分別培養(yǎng)菌株C,測(cè)定并比較不同濃度制糖廢液中S的產(chǎn)量,尋找產(chǎn)量拐點(diǎn),確定最適碳源濃度

(5)減少污染、節(jié)省原料、降低生產(chǎn)成本(答出一點(diǎn)即可)解析:(1)通常在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物時(shí),對(duì)所需的玻璃器皿進(jìn)行滅菌的方法有高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌。(2)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,菌株C在以葡萄糖為碳源的培養(yǎng)基上細(xì)胞干重最大,所以菌株C生長(zhǎng)的最適碳源是葡萄糖;在以制糖廢液為碳源的培養(yǎng)基上,S產(chǎn)量最高,所以用菌株C生產(chǎn)S的最適碳源是制糖廢液。菌株C的生長(zhǎng)除需要碳源外,還需要氮源、無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。(3)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,碳源為淀粉時(shí)菌株C不能生長(zhǎng),其原因可能是缺少淀粉酶,不能利用淀粉。(4)若以制糖廢液作為碳源,為進(jìn)一步確定生產(chǎn)S的最適碳源濃度,可設(shè)計(jì)一系列不同濃度的制糖廢液分別培養(yǎng)菌株C,測(cè)定不同濃度制糖廢液中S產(chǎn)量,尋找產(chǎn)量拐點(diǎn)(即峰值),確定最適碳源濃度。(5)利用制糖廢液生產(chǎn)S可以實(shí)現(xiàn)廢物利用,可減少污染、節(jié)省原料、降低生產(chǎn)成本。命題點(diǎn)二傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用整合提升1.制作果酒、果醋、腐乳、泡菜所需菌種的比較比較項(xiàng)目酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物學(xué)分類真核生物原核生物真核生物原核生物代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧異養(yǎng)需氧異養(yǎng)需氧異養(yǎng)厭氧生產(chǎn)應(yīng)用釀酒、發(fā)面釀醋制作腐乳制作泡菜、酸奶發(fā)酵條件前期需氧,后期不需氧一直需氧一直需氧不需氧2.果酒、果醋、腐乳及泡菜的制作原理及過程

項(xiàng)目果酒和果醋的制作腐乳的制作泡菜的制作主要菌種果酒:酵母菌果醋:醋酸菌毛霉等乳酸菌原理(1)果酒:酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸C6H12O62C2H5OH+2CO2(2)果醋:醋酸菌進(jìn)行有氧呼吸①當(dāng)氧氣、糖源都充足時(shí),糖→醋酸②當(dāng)缺少糖源時(shí),乙醇→乙醛→醋酸毛霉等微生物能產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶,作用如下:(1)蛋白質(zhì)

肽、氨基酸(2)脂肪

甘油+脂肪酸乳酸菌在無(wú)氧條件下將葡萄糖分解成乳酸項(xiàng)目果酒和果醋的制作腐乳的制作泡菜的制作實(shí)驗(yàn)流程讓豆腐上長(zhǎng)出毛霉↓加鹽腌制↓加鹵湯裝瓶↓密封腌制注意的問題材料的選擇與處理;防止發(fā)酵液被污染;控制好發(fā)酵的條件控制好材料的用量;防止雜菌污染泡菜壇的選擇;腌制的條件題型突破題型

2掌握微生物發(fā)酵原理,解答有關(guān)果醋、果酒、腐乳、泡菜制作的題(2022陜西寶雞二模)發(fā)酵能讓食物“改頭換面”,擁有全新的模樣和味道。利用不同微生物的發(fā)酵作用制作食品,歷史悠久,遍布民間,稱為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。利用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)制作的果酒、果醋、腐乳、泡菜等極大地豐富了人們的飲食。請(qǐng)回答下列問題。(1)在發(fā)酵過程中,微生物的參與是關(guān)鍵,人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種用于食品發(fā)酵的細(xì)菌和真菌。在上述幾種飲品及食品加工過程中,利用真菌進(jìn)行發(fā)酵的是

。

(2)人類釀制葡萄酒使用的微生物主要是酵母菌,酵母菌繁殖的最適溫度是

。葡萄酒呈現(xiàn)深紅色的原因是

。將葡萄酒制作成果醋時(shí),需要改變的環(huán)境條件是

和

。

(3)做酸菜魚的“酸湯”是通過天然發(fā)酵而成的,參與該發(fā)酵過程的主要微生物是

。酸湯發(fā)酵初期,亞硝酸鹽的含量逐漸增加,亞硝酸鹽在適宜的pH、溫度和一定的微生物作用等特定條件下,才會(huì)轉(zhuǎn)變成致癌物

。出壇后的酸湯,若不及時(shí)食用,一段時(shí)間后會(huì)在其表面出現(xiàn)一層白膜,這是

(填微生物名稱)繁殖引起的,與進(jìn)行酸湯發(fā)酵的主要微生物相比,該微生物在結(jié)構(gòu)上的最主要區(qū)別是

。

(4)腐乳是經(jīng)微生物發(fā)酵后制成的食品,多種微生物參與了該發(fā)酵過程,其中起主要作用的微生物是

,其產(chǎn)生的蛋白酶可以將豆腐中的蛋白質(zhì)分解為

。

答案:(1)果酒和腐乳(2)20℃左右紅葡萄皮的色素進(jìn)入發(fā)酵液通入無(wú)菌空氣將溫度提高到30~35℃(3)乳酸菌亞硝胺酵母菌有以核膜為界限的細(xì)胞核(4)毛霉小分子的肽和氨基酸方法規(guī)律微生物發(fā)酵過程中的滅菌措施應(yīng)該從原料、裝置和實(shí)驗(yàn)過程三個(gè)層次進(jìn)行無(wú)菌操作。(1)果酒與果醋制作中原料的消毒①榨汁前葡萄應(yīng)先沖洗再去枝梗,因?yàn)槿粝热ス?則會(huì)使一些微生物侵入果實(shí)內(nèi)部,影響果酒的制作;②體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精殺菌效果最強(qiáng),若酒精濃度過低,則殺菌效果差,而濃度過高,又會(huì)使菌體表面蛋白質(zhì)凝固形成一層保護(hù)膜,乙醇分子不能滲入其中,從而使殺菌效果受到影響。(2)腐乳制作過程中的殺菌消毒①制作腐乳的玻璃瓶洗刷干凈后用沸水消毒;②酒、鹽、香辛料都有殺菌作用;③接種、封瓶時(shí)都要進(jìn)行無(wú)菌操作。題組訓(xùn)練(2020全國(guó)Ⅲ理綜)水果可以用來(lái)加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列問題。(1)制作果汁時(shí),可以使用果膠酶、纖維素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱,包括多聚半乳糖醛酸酶、

(答出兩種即可)。纖維素酶可以分解植物

(填“細(xì)胞膜”或“細(xì)胞壁”)中的纖維素。

(2)用果膠酶處理果泥時(shí),為了提高出汁率,需要控制反應(yīng)的溫度,原因是

。

(3)現(xiàn)有甲、乙、丙三種不同來(lái)源的果膠酶,某同學(xué)擬在果泥用量、溫度、pH等所有條件都相同的前提下比較這三種酶的活性。通常,酶活性的高低可用

來(lái)表示。

(4)獲得的果汁(如蘋果汁)可以用來(lái)制作果酒或者果醋,制作果酒需要

菌,這一過程中也需要O2,O2的作用是

。制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌屬于

(填“好氧”或“厭氧”)細(xì)菌。

答案:(1)果膠分解酶、果膠酯酶細(xì)胞壁

(2)溫度對(duì)果膠酶的活性有影響,在最適溫度下酶活性最高,出汁率最高(3)一定條件下,單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量(4)酵母促進(jìn)有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖好氧解析:(1)植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠。利用水果制作果汁,為了提高出汁率和澄清度,可用果膠酶和纖維素酶處理果泥。果膠酶是一類酶的總稱,包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等。(2)溫度會(huì)影響酶的活性,在最適溫度下酶的活性最高,酶的催化效率最高。(3)酶活性的高低可用一定條件下,單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。(4)利用果汁可制作果酒和果醋。利用果汁制作果酒需要酵母菌,酵母菌在無(wú)氧條件下進(jìn)行無(wú)氧呼吸,產(chǎn)生酒精和二氧化碳。在果酒制作初期,需要通入O2,其作用是促進(jìn)有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖。利用果汁制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌是好氧細(xì)菌。失分誤區(qū)?輕松防范失分誤區(qū)對(duì)選擇培養(yǎng)基的選擇方法辨析不清防范策略(1)在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)。例如,加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌;加入高濃度的食鹽可以得到金黃色葡萄球菌。這里的“加入”是指在主要營(yíng)養(yǎng)成分完整的基礎(chǔ)上加入。(2)改變培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分。例如,缺乏氮源時(shí)可以分離出固氮微生物;石油作為唯一碳源時(shí),可以分離出能消除石油污染的微生物。(3)改變微生物的培養(yǎng)條件。例如,將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境下培養(yǎng),可以得到耐高溫的微生物。防范演練(2022全國(guó)甲理綜)某同學(xué)從被石油污染的土壤中分離得到A和B兩株可以降解石油的細(xì)菌,在此基礎(chǔ)上采用平板培養(yǎng)法比較二者降解石油的能力,并分析兩個(gè)菌株的其他生理功能。實(shí)驗(yàn)所用的培養(yǎng)基成分如下。培養(yǎng)基Ⅰ:K2HPO4,MgSO4,NH4NO3,石油。培養(yǎng)基Ⅱ:K2HPO4,MgSO4,石油。操作步驟:①將A、B菌株分別接種在兩瓶液體培養(yǎng)基Ⅰ中培養(yǎng),得到A、B菌液;②液體培養(yǎng)基Ⅰ、Ⅱ中添加瓊脂,分別制成平板Ⅰ、Ⅱ,并按右上圖所示在平板上打甲、乙兩孔。回答下列問題。(1)實(shí)驗(yàn)所用培養(yǎng)基中作為碳源的成分是

。培養(yǎng)基中NH4NO3的作用是為菌株的生長(zhǎng)提供氮源,氮源在菌體內(nèi)可以參與合成

(答出

兩種即可)等生物大分子。

(2)步驟①中,在資源和空間不受限制的階段,若最初接種N0個(gè)A細(xì)菌,繁殖n代后細(xì)菌的數(shù)量是

。

(3)為了比較A、B降解石油的能力,某同學(xué)利用步驟②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下表所示(“+”表示有透明圈,“+”越多表示透明圈越大,“-”表示無(wú)透明圈),推測(cè)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)思路是

。

菌株透明圈大小平板Ⅰ平板ⅡA+++++B++-(4)現(xiàn)有一貧氮且被石油污染的土壤,根據(jù)上表所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果,治理石油污染應(yīng)選用的菌株是

,理由是