高三复习生物知识点：传统发酵技术的应用.docx

1、传统发酵技术的应用课题一 果酒和果醋的制作1 、发酵：通过微生物技术的培养来生产大量代谢产物的过程。2 、有氧发酵：醋酸发酵 谷氨酸发酵无氧发酵：酒精发酵 乳酸发酵3 、酵母菌是兼性厌氧菌型微生物真菌酵母菌的生殖方式： 出芽生殖(主要) 分裂生殖 孢子生殖4 、在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。C6 H12O66O26CO26H2O5 、在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。C6 H12O62C2 H5OH2CO26 、20左右最适宜酵母菌繁殖酒精发酵时一般将温度控制在 18-257 、在葡萄酒自然发酵的过程中,起主要作用的是附着在葡萄皮表面的野生型酵母菌。在发酵过程中,随着酒精浓度的

2、提高,红葡萄 皮的色素也进入发酵液,使葡萄酒呈现深红色。在缺氧呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无 法适应这一环境而受到制约。8 、醋酸菌是单细胞细菌(原核生物),代谢类型是异养需氧型,生殖方式为二分裂9 、当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 2C2 H5OH4O2CH3COOH6H2O10 、控制发酵条件的作用醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。醋酸菌最适生长温度为 3035 ，控制好发酵温度，使发酵时间缩短，又减少杂菌污染的机会。有

3、两条途径生成醋酸：直接氧化和以酒精为底物的氧化。11 、实验流程：挑选葡萄冲洗榨汁 酒精发酵果酒 ( 醋酸发酵果醋) 12 、酒精检验：果汁发酵后是否有酒精产生，可以用重铬酸钾来检验。在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。先在 试管中加入发酵液2mL ，再滴入物质的量浓度为 3mol/L 的 H2SO43 滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液 3 滴， 振荡试管，观察颜色13 、充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发酵时用来排出二氧化碳的； 出料口是用来取样的。排 气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连接，其目的是防止空气中微生物的污染。开口向下的目的是有

4、利于二氧化碳的排出。 使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应该充气口连接气泵，输入氧气。疑难解答(1) 你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？应该先冲洗，然后再除去枝梗， 以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。(2) 你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？如：要先冲洗葡萄，再除去枝梗；榨汁机、发酵装置要清洗干净，并进行酒精消毒；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开 瓶盖等。(3) 制葡萄酒时，为什么要将温度控制在 1825？制葡萄醋时，为什么要将温度控制在3035？温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20左右最适合酵母菌的繁殖。因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋

5、酸菌是 适温菌，最适生长温度为3035 ，因此要将温度控制在3035。课题二 腐乳的制作1 、多种微生物参与了豆腐的发酵，如青霉、酵母、 曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种丝状真菌。代谢类型 是异养需氧型。生殖方式是孢子生殖。营腐生生活。2 、原理：毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。3 、实验流程：让豆腐上长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制4 、酿造腐乳的主要生产工序是将豆腐进行前期发酵和后期发酵。前期发酵的主要作用：1.创造条件让毛霉生长。2.使毛酶形成菌膜包住豆腐使腐乳成型。后期发酵主要是酶与微生物协同参与生

6、化反应的过程。通过各种辅料与酶的缓解作用，生成腐乳的香气。5 、将豆腐切成 3cm3cm1cm 的若干块。所用豆腐的含水量为 70左右，水分过多则腐乳不易成形样品水分含量 (%) 计算公式：(烘干前容器和样品质量-烘干后容器和样品质量)/烘干前样品质量毛霉的生长：条件：将豆腐块平放在笼屉内，将笼屉中的控制在 1518 ，并保持一定的温度。来源：1.来自空气中的毛霉孢子 2. 直接接种优良毛霉菌种 时间：5 天加盐腌制：将长满毛霉的豆腐块分层整齐地摆放在瓶中， 同时逐层加盐，随着层数的加高而增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺 厚一些。加盐腌制的时间约为 8 天左右。用盐腌制时，注意控制盐的用量：盐的

7、浓度过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高会影响腐 乳的口味食盐的作用：1.抑制微生物的生长，避免腐败变质 2.析出水分，是豆腐变硬，在后期制作过程中不易酥烂 3.调味作用，给腐乳 以必要的咸味 4.浸提毛酶菌丝上的蛋白酶。配制卤汤： 卤汤直接关系到腐乳的色、香、味。 卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的。 卤汤中酒的含量一般控制在 12%左右。酒的作用：1. 防止杂菌污染以防腐 2.与有机酸结合形成酯，赋予腐乳风味 3.酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大 关系，酒精含量越高，对蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延长；酒精含量过低，蛋白酶的活性高，加快蛋白质的

8、水解， 杂菌繁殖快，豆腐易腐败，难以成块。香辛料的作用：1.调味作用 2.杀菌防腐作用 3.参与并促进发酵过程防止杂菌污染：用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。装瓶时，操作要迅速小心。整齐地摆放好豆腐、加入 卤汤后，要用胶条将瓶口密封。封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。疑难解答(1) 利用所学的生物学知识，解释豆腐长白毛是怎么一回事？豆腐生长的白毛是毛霉的白色菌丝。严格地说是直立菌丝，在豆腐中还有匍匐菌丝。(2) 我们平常吃的豆腐，哪种适合用来做腐乳？含水量为 70%左右的豆腐适于作腐乳。用含水量高的豆腐制作腐乳，不易成形。(3) 吃腐乳时，你会发现腐乳外部有一层致

9、密的“皮” 。这层“皮”是怎样形成的呢？它对人体有害吗？它的作用是什么？“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝 (匍匐菌丝) ，对人体无害。它能形成腐乳的“体” ，使腐乳成形。课题三 制作泡菜制作泡菜所用微生物是乳酸菌 ，其代谢类型是异养厌氧型。在无氧条件下，降糖分解为乳酸。分裂方式是二分裂。反应式为： C6H12O62C3H6O3+能量常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。乳酸杆菌常用于生产酸奶。亚硝酸盐为白色粉末，易溶于水，在食品生产中用作食品添加剂。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，国家规定肉制品中不超过 30mg/kg ，酱腌菜中不超过 20mg/kg ，婴儿奶粉中不超过 2mg/

10、kg 。亚硝酸盐被吸收后随尿液排出体外，但在适宜 pH 、温度和一定微生物作用下形成致癌物质亚硝胺。一般在腌制 10 天后亚硝酸盐含量开始降低，故在 10 天之后食用最好测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与 N- 1-萘基乙二胺盐酸盐结合形 成玫瑰红色染料，与已知浓度的标准显色液目测比较，估算泡菜中亚硝酸盐含量。专题二 微生物的培养与应用课题一 微生物的实验室培养培养基按照物理性质可分为液体培养基、半固体培养基和固体培养基。在液体培养基中加入凝固剂琼脂 (是从红藻中提取的一 种多糖，在配制培养基中用作凝固剂) 后，制成琼脂固体培养基。微生物在固体

11、培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。 根据菌落的特征可以判断是哪一种菌。液体培养基应用于工业或生活生产，固体培养基应用于微生物的分离和鉴定，半固体培 养基则常用于观察微生物的运动及菌种保藏等。按照成分培养基可分为人工合成培养基和天然培养基。合成培养基是用成分已知的化学物质配制而成，其中成分的种类比例明 确，常用于微生物的分离鉴定。天然培养基是用化学成分不明的天然物质配制而成，常用于实际工业生产。按照培养基的用途，可将培养基分为选择培养基和鉴定培养基。选择培养基是指在培养基中加入某种化学物质， 以抑制不需要 的微生物生长，促进所需要的微生物的生长。鉴别培养基是根据微生物的特点，在培养基中加入

12、某种指示剂或化学药品配制而 成的，用以鉴别不同类别的微生物。培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源、生长因子等。碳源：能为微生物的代谢提供碳元素的物质。如 CO2 、NaHCO3 等无机碳源；糖类、石油、花生粉饼等有机碳源。异养微生物 只能利用有机碳源。单质碳不能作为碳源。氮源：能为微生物的代谢提供氮元素的物质。如 N2 、NH3 、NO3- 、NH4+ (无机氮源) 蛋白质、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白 胨 (有机氮源) 等。只有固氮微生物才能利用 N2。培养基还要满足微生物生长对 pH 、特殊营养物质以及氧气的要求。例如，培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素，培养霉 菌时须将培养基的

13、pH 调至酸性，培养细菌是需要将 pH 调至中性或微碱性，培养厌氧型微生物是则需要提供无氧的条件无菌技术获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，要注意以下几个方面：对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌。为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？答：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。消毒与灭菌的区别消毒指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害

14、的微生物 (不包括芽孢和孢子) 。消毒方法常 用煮沸消毒法，巴氏消毒法 (对于一些不耐高温的液体) 还有化学药剂 (如酒精、氯气、石炭酸等) 消毒、紫外线消毒。灭菌则是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭 菌。灭菌方法：接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法；玻璃器皿、金属用具等使用干热灭菌法，所用器械是干热灭菌箱 ；培养基、无菌水等使用高压蒸汽灭菌法，所用器械是高压蒸汽灭菌锅。表面灭菌和空气灭菌等使用紫外线灭菌法，所用器械是紫外灯 。制作牛肉膏蛋白胨固体培养基(1) 方法步骤：计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。(2) 倒平板操作

15、的步骤：将灭过菌的培养皿放在火焰旁的桌面上，右手拿装有培养基的锥形瓶，左手拔出棉塞。右手拿锥形瓶，将瓶口迅速通过火焰。用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，右手将锥形瓶中的培养基 (约 1020mL) 倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖。等待平板冷却凝固，大约需 510min 。然后，将平板倒过来放置，使培养皿盖在下、皿底在上。倒平板操作的讨论1.培养基灭菌后，需要冷却到50左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？提示：可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？答：通过灼烧灭菌，

16、防止瓶口的微生物污染培养基。3.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？答：平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地 挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。4.在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？ 答：空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，因此最好不要用这个平板培养微生物。纯化大肠杆菌(1) 微生物接种的方法最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法。(2) 平板划线法是通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作。将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。

17、在数次划 线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，这就是菌落。(3) 稀释涂布平板法是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。 分为系列稀释操作和涂布平板操作两步。(4) 用平板划线法和稀释涂布平板法接种的目的是：使聚集在一起的微生物分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的 菌落， 以便于纯化菌种。(5) 平板划线法操作步骤：将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红。在火焰旁冷却接种环，并打开棉塞。将试管口通过火焰。将已冷却的接种环伸入菌液中蘸取一环菌液。将试管通过火焰，并塞上棉塞。左手将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌

18、种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖。注意不要划破培养皿。灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线。重复以上操作， 在三、四、五区域内划线。注意不要将最后一区的划线与第一区相连。将平板倒置放入培养箱中培养。平板划线操作的讨论1.为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？答：操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线 结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，从而通过划线次数的增加，使 每次划线

19、时菌种的数目逐渐减少， 以便得到菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环 境和感染操作者。2.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？答： 以免接种环温度太高，杀死菌种。3.在作第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？答：划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而 逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 (6) 涂布平板操作的步骤： 将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。取少量菌液，滴加到培养基表面。 将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃尽后，冷却810s

20、。用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。 涂布平板操作的讨论 涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。结合平板划线与系列稀释的无菌操作要求，想一想，第 2 步应如何进行无菌操作？提示：应从操作的各个细节保证“无菌” 。例如，酒精灯与培养皿的距离要合适、吸管头不要接触任何其他物体、吸管要在酒精灯 火焰周围；等等。菌种的保存(1) 对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。临时保藏方法将菌种接种到试管的固体斜面培养基上，在合适的温度下培养。当菌落长成后，将试管放入 4的冰箱中保藏。 以后每 36 个 月，都要重新将菌种从旧的培养基上转移到新鲜的培养基上。缺点：这种方法保存的时间不长，菌种容易被污染

21、或产生变异。(2) 对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。在 3mL 的甘油瓶中，装入 1mL 甘油后灭菌。将 1mL 培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在20的冷冻箱中 保存。疑难解答(1) 生物的营养人及动物的营养物质：水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素六类。植物的营养物质：矿质元素、水、二氧化碳等三类。微生物的营养物质：水、无机盐、碳源、氮源及特殊营养物质五类。(2) 确定培养基制作是否合格的方法将未接种的培养基在恒温箱中保温 12 天，无菌落生长，说明培养基的制备是成功的，否则需要重新制备。专题二 月季的花药培养被子植物的花粉发育被子植物的雄蕊通常包含花丝、花

22、药两部分。花药为囊状结构， 内部含有许多花粉。花粉是由花粉母细胞 经过减数分裂而形成的，因此，花粉是单倍体的生殖细胞。被子植物花粉的发育要经历小孢子四分体时期、单核期和双核期等 阶段。在小孢子四分体时期，4 个单倍体细胞连在一起，进入单核期时， 四分体的 4 个单倍体细胞彼此分离，形成 4 个具有单 细胞核的花粉粒。这时的细胞含浓厚的原生质，核位于细胞的中央 (单核居中期) 。随着细胞不断长大，细胞核由中央移向细 胞一侧 (单核靠边期) ，并分裂成 1 个生殖细胞核和 1 个花粉管细胞核，进而形成两个细胞，一个是生殖细胞，一个是营养细 胞。生殖细胞将在分裂一次，形成两个精子。注意：成熟的花粉粒

23、有两类，一类是二核花粉粒，其花粉粒中只含花粉管细胞核和生殖细胞核，二核花粉粒的精子是在花粉 管中形成的；另一类是三核花粉粒，花粉在成熟前，生殖细胞就进行一次有丝分裂，形成两个精子，此花粉粒中含有两个精子 核和一个花粉管核 (营养核) 花粉发育过程中的四分体和动物细胞减数分裂的四分体不同。花粉发育过程中的四分体是花粉 母细胞经减数分裂形成的 4 个连在一起的单倍体细胞；而动物细胞减数分裂过程中的四分体是联会配对后的一对同源染色体， 由于含有四条染色单体而称为四分体。同一生殖细胞形成的两个精子，其基因组成完全相同。 产生花粉植株的两种途径通过花药培养产生花粉植株 (即单倍体植株) 一般有两种途径，

24、一种是花粉通过胚状体阶段发育为植 物，另一种是花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，再将其诱导分化成植株。这两种途径之间并没有绝对的界限，主要取决于 培养基中激素的种类及其浓度配比。注意：无论哪种产生方式，都要先诱导生芽，再诱导生根 胚状体：植物体细胞组织培养过程中，诱导产生的形态与受精卵 发育成的胚非常类似的结构，其发育也与受精卵发育成的胚类似，有胚芽、胚根、胚轴等完整结构，就像一粒种子，又称为细 胞胚。 影响花药培养的因素诱导花粉能否成功及诱导成功率的高低，受多种因素影响，其中材料的选择与培养基的组成是主要的影响 因素亲本的生理状况：花粉早期是的花药比后期的更容易产生花粉植株，选择月季的初花期

25、。合适的花粉发育时期：一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高花蕾：选择完全未开放的花蕾亲本植株的生长条件、材料的低温预处理以及接种密度等对诱导成功率都有一定影响材料的选取：选择花药时，一般要通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期。确定花粉发育时期的最常用的方法是醋 酸洋红法。但是，某些植物的花粉细胞核不易着色，需采用焙花青-铬矾法，这种方法能将花粉细胞核染成蓝黑色材料的消毒接种和培养：灭菌后的花蕾，要在无菌条件下除去萼片和花瓣，并立即将花药接种到培养基上。在剥离花药时，要尽量不损伤 花药 (否则接种后容易从受伤部位长生愈伤组织) ，同时还要彻底去除花丝，因

26、为与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体 的形成，通常每瓶接种花药 710 个,培养温度控制在 25左右,不需要光照.幼小植株形成后才需要光照.一般经过 2030 天培 养后,会发现花药开裂,长出愈伤组织或形成胚状体。将愈伤组织及时转移到分化培养基上，以便进一步分化出再生植株。如果花 药开裂释放出胚状体，则一个花药内就会产生大量幼小植株，必须在花药开裂后尽快将幼小植株分开，分别移植到新的培养基 上，否则这些植株将很难分开。还需要对培养出来的植株做进一步的鉴定和筛选。植物组织培养技术与花药培养技术的相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。两者的不同之处在于： 花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花药培 养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药培养的难度大为增加。