專題26傳統發酵技術與微生物的應用考點1傳統發酵技術一、果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作比較知識清單[知能拓展]

1.發酵利用的是微生物的呼吸作用,不只是細菌的呼吸作用。發酵微生物≠細菌,

如酵母菌、毛霉等也都是發酵常用菌種。2.對于發酵中的數字的記憶:發酵溫度(果酒18~25℃,果醋30~35℃)、裝瓶體積不超過2/3、消

毒用體積分數為70%的酒精、沖洗次數1~2次。3.充氣:酒精發酵為無氧發酵,需封閉充氣口;醋酸發酵為有氧發酵,需不斷通過充氣口充氣。4.亞硝酸鹽在制作泡菜的整個發酵過程中含量的變化趨勢

二、果酒、果醋發酵裝置的設計思路1.因酵母菌的繁殖需要

空氣

,醋酸菌是

好氧

菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整

個過程中都需

氧

。因酵母菌在

無氧

條件下產生酒精,應控制充入氧的量,故應在充氣口設置開關。2.由于在發酵過程中都產生CO2,因此又需設置

排氣口

;為了防止空氣中微生物的污染,排氣

口應連接一個長而彎曲的膠管。3.因要對發酵的情況進行及時

監測

,應設置出料口便于取料。4.果酒和果醋的發酵裝置及各個部件的作用裝置圖結構目的

充氣口醋酸發酵時連接充氣泵,輸入

無菌空氣

;制酒時關閉充氣口排氣口用來排出

CO2

長而彎曲的膠管防止空氣中

微生物

的污染出料口便于取料,及時監測發酵進行的情況例1

(2013課標Ⅰ,39,15分)回答下列有關泡菜制作的問題:(1)制作泡菜時,所用鹽水需煮沸,其目的是

。為了縮短制作時間,有人還會在冷卻后的

鹽水中加入少量陳泡菜液,加入陳泡菜液的作用是

。(2)泡菜制作過程中,乳酸發酵的過程即為乳酸菌進行

的過程。該過程發生在乳酸

菌細胞的

中。(3)泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有

、

和

等。(4)從開始制作到泡菜品質最佳這段時間內,泡菜液逐漸變酸。這段時間內泡菜壇中乳酸菌和其

他雜菌的消長規律是

,原因是

。解析本題主要考查泡菜制作的原理和方法。(1)泡菜制作時,所用鹽水煮沸可殺滅雜菌;由于

陳泡菜液中含有較多的乳酸菌,所以制作泡菜時加入少量陳泡菜液可增加發酵過程中乳酸菌的

數量,從而縮短制作時間。(2)乳酸菌發酵屬于無氧呼吸,乳酸菌進行無氧呼吸的場所是細胞

質。(3)泡菜制作過程中,溫度過高、食鹽用量過低、腌制時間過短容易造成細菌大量繁殖,亞

硝酸鹽含量增加,故制作時要注意控制溫度、腌制時間、食鹽用量等條件。(4)泡菜制作過程中,由于乳酸菌發酵產生乳酸,泡菜液逐漸變酸,從而抑制了雜菌的繁殖,雜菌數量減少。答案(1)殺滅雜菌增加乳酸菌數量(2)無氧呼吸細胞質(3)溫度腌制時間食鹽用量(4)乳酸菌數量增多,雜菌數量減少乳酸菌比雜菌更為耐酸考點2微生物的培養與應用一、微生物的分離與培養1.培養基的制備:計算→稱量→

溶化

→滅菌→

倒平板

2.培養基類型及作用劃分標準培養基種類特點用途物理性質液體培養基不加

凝固劑

工業生產半固體培養基加凝固劑,如

瓊脂

觀察微生物的

運動

、分類

鑒定

固體培養基微生物分離、鑒定、

活菌計數

、保藏菌種化學成分天然培養基含化學成分不明確的

天然物質

工業生產合成培養基培養基成分

明確

(用化學成分已知的化學物質配成)分類、鑒別用途

選擇

培養基允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他微生物生長培養、分離出特定微生物,如培養酵母菌和霉菌,可在培養基中加入

青霉素

;培養金黃色葡萄球菌,可在培養基中加入

高濃度食鹽

鑒別

培養基根據微生物的代謝特點,在培養基中加入某種指示劑或化學藥品鑒別不同種類的微生物,如用

伊紅—美藍

培養基鑒別飲用水或乳制品中是否有大腸桿菌(若有,菌落呈

深紫色

,并帶有

金屬

光澤)3.無菌技術,主要指消毒與滅菌

條件結果常用方法應用范圍消毒較為

溫和

的物理或化學方法僅殺死物體表面或內部的部分微生物

煮沸消毒法

日常用品

巴氏消毒法

不耐高溫的液體化學藥劑消毒法用酒精擦拭雙手,用氯氣消毒水源滅菌

強烈

的理化因素殺死物體內外所有的微生物,包括

芽孢

和

孢子

灼燒

滅菌法接種工具

干熱

滅菌法玻璃器皿、金屬用具

高壓蒸汽

滅菌法培養基及容器4.倒平板操作:待培養基冷卻至

50℃

左右時,在酒精燈火焰附近倒平板,嚴格遵循教材上的

操作步驟。5.平板劃線操作:平板劃線法是通過接種環在瓊脂固體培養基表面

連續劃線

的操作,將聚集

的菌種逐步稀釋分散到培養基的表面。6.稀釋涂布平板法:先將菌液進行系列梯度稀釋,然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養基的表面,進行培養。在稀釋度足夠高的菌液里,聚集在一起的微生物將被分散成單個細

胞,從而能在培養基表面形成單個的

菌落

。[知能拓展]

1.選擇培養基中的選擇因素(1)培養基中加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌。(2)培養基中加入高濃度的食鹽可得到金黃色葡萄球菌。(3)當培養基中缺乏氮源時,可以分離出固氮微生物,因為非固氮微生物不能在此類培養基上生

存。(4)當培養基的某種營養成分為特定化學成分時,也具有分離效果。如石油是唯一碳源時,可以

抑制不能利用石油的微生物的生長,使能夠利用石油的微生物生存,達到分離能消除石油污染的

微生物的目的。(5)改變微生物的培養條件,也可以達到分離微生物的目的,如將培養基放在高溫環境中培養只

能得到耐高溫的微生物。項目優點缺點適用范圍平板劃線法可以觀察菌落特征,對混合菌進行分離不能計數適用于好氧菌稀釋涂布平板法可以計數,可以觀察菌落特征吸收量較少,較麻煩,平板不干燥效果不好,容易蔓延適用于厭氧菌和兼性厭氧菌2.兩種純化細菌的方法的比較3.減少失誤(1)分離微生物所用的選擇培養基一定是固體培養基,因為菌落只能在固體培養基上形成。(2)平板劃線法只適用于微生物的提純,不適合進行計數,并且在最后一次劃線的末端處的菌種

最純,進行平板劃線時應注意如下操作:①每次劃線之前都需要灼燒接種環滅菌。②灼燒接種環之后,要冷卻后才能伸入菌液,以免溫度太高殺死菌種。③劃線時最后一區域不要與第一區域相連。(3)倒平板的溫度一般在50℃左右適宜,溫度過高會燙手,過低培養基又會凝固。(4)平板需倒置,這樣既可使培養基表面的水分更好地揮發,又防止培養皿蓋上的水珠落入培養

基,造成培養基污染。二、微生物的鑒定1.鑒定分解尿素的細菌的方法:在以

尿素

為唯一氮源的培養基中加入

酚紅

指示劑,指示

劑若變紅說明該種菌能分解尿素。2.鑒定纖維素分解菌的方法:利用

剛果紅

染色法,如果培養基中出現

透明圈

,則說明很可能含有纖維素分解菌。纖維素分解菌的篩選原理:剛果紅可以與像

纖維素

這樣的多糖物質形成紅色復合物,但并不

和水解后的

纖維二糖和葡萄糖

發生這種反應。三、微生物的篩選及計數1.土壤中纖維素分解菌的分離的實驗方案(1)土壤取樣:采集土樣時,應選擇

富含纖維素

的環境。

(2)選擇培養:稱取土樣20g,在無菌條件下加入裝有30mL培養基的錐形瓶中,將錐形瓶固定在搖

床上,在一定溫度下振蕩培養1~2d,直至培養液變渾濁。選擇培養的目的是

增加纖維素分解菌的濃度,以確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物

。(3)梯度稀釋:依次將培養液稀釋102~107倍。(4)將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養基上,30℃倒置培養。(5)挑選

產生透明圈

的菌落,即為分解纖維素的菌落。2.統計微生物數目的方法(1)顯微鏡直接計數法①原理:利用特定細菌計數板或血細胞計數板,在顯微鏡下計算一定容積的樣品中微生物的數量。②方法:用計數板計數。③缺點:不能區分死菌與活菌。(2)間接計數法(活菌計數法)①原理:當樣品的稀釋度足夠高時,培養基表面生長的一個菌落,來源于樣品稀釋液中的一個活

菌,通過統計平板上的菌落數,就能推測出樣品中大約含有多少活菌。②計算公式:每克樣品中的菌株數=(C÷V)×M,其中,C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落

數,V代表涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL),M代表稀釋倍數。③操作:設置重復組,增強實驗的說服力與準確性。同時為了保證結果準確,一般選擇菌落

數在30~300的平板進行計數。例2

(2016青海油田一中沖刺卷,39)有些微生物能合成纖維素酶,通過對這些微生物的研究,使

人們能夠利用秸稈等廢棄物生產酒精,用纖維素酶處理服裝面料等。研究人員用化合物A、硝

酸鹽、磷酸鹽以及微量元素配制的培養基,成功地篩選到能產生纖維素酶的微生物。分析回答問題:(1)培養基中加入的化合物A是

,為微生物的生長提供

,這種培養基屬于

培養基。(2)為了篩選出能產生纖維素酶的微生物,向培養基中加入

。(3)在篩選出能產生纖維素的微生物之前,可用液體培養基培養,增加微生物的濃度。為獲得純

凈的菌株,常采用平板劃線法進行接種,此過程所用的接種工具是

,操作時采用

滅菌的方法;還可用

(方法)操作。(4)實驗結束后,使用過的培養基應該進行滅菌處理才能倒掉,這樣做的目的是

。解析(1)要篩選出產生纖維素酶的微生物,應使用選擇培養基,在培養基中加入纖維素,纖維素

作為微生物生長的唯一碳源。(2)剛果紅能與培養基中的纖維素形成紅色復合物,而不與其水解

后的纖維