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文檔簡介
專題八生物技術實踐1專題八生物技術實踐1專題八生物技術實踐1一、微生物的基本技術1.制備培養基:計算→稱量→溶化→滅菌→倒平板。2.無菌技術:主要指消毒和滅菌。3.倒平板操作:待培養基冷卻至50℃左右時,在酒精燈火焰旁倒平板。4.微生物接種技術:(1)平板劃線操作:平板劃線法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。專題八生物技術實踐1(2)稀釋涂布平板法:先將菌液進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基的表面,從而在培養基表面形成單個菌落。如圖:專題八生物技術實踐1
平板冷凝后,皿蓋上會凝結水珠,凝固后的培養基表面的濕度也比較高,將平板倒置,既可以使培養基表面的水分更好地揮發,又可以防止皿蓋上的水珠落入培養基造成污染。專題八生物技術實踐1二、微生物的營養、分離與計數1.微生物的營養專題八生物技術實踐1專題八生物技術實踐1專題八生物技術實踐1專題八生物技術實踐12.某種微生物的分離與計數(1)分離——選擇培養基。(2)計數①土壤中分解尿素的細菌的分離與計數a.篩選菌株:利用選擇培養基篩選菌株。b.計數方法:活菌計數法和顯微鏡直接計數法。c.過程:土壤取樣→樣品的稀釋→微生物的培養與觀察。②分解纖維素的微生物的分離專題八生物技術實踐1a.實驗原理即:可根據是否產生透明圈來篩選纖維素分解菌。b.流程:土壤取樣→選擇培養→梯度稀釋→涂布平板→挑選菌落。專題八生物技術實踐1(3)鑒定方法專題八生物技術實踐1
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數。②稀釋涂布平板法常用于活菌計數法,而顯微鏡直接計數法不能區分細菌的死活。用稀釋涂布平板法進行計數時,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。③土壤中纖維素分解菌的篩選流程中的“選擇培養”是否需要,應根據樣品中目的菌株數量的多少來確定。專題八生物技術實踐1三、微生物在傳統發酵技術中的應用專題八生物技術實踐1專題八生物技術實踐1專題八生物技術實踐1專題八生物技術實踐1
果酒、果醋制作過程中防止雜菌污染的措施①榨汁機和發酵瓶等都需清洗干凈,且發酵瓶要進行消毒。②清洗葡萄時要先清洗后除枝梗。③發酵瓶排氣管用曲頸管,不用直管。專題八生物技術實踐1專題八生物技術實踐1
微生物培養的操作要領【典例1】(2011·新課標全國卷)有些細菌可分解原油,從而消除由原油泄漏造成的土壤污染,某同學欲從污染的土壤中篩選出能高效降解原油的菌株。回答問題:(1)在篩選的過程中,應將土壤樣品稀釋液接種于以_______為惟一碳源的固體培養基上,從功能上講,該培養基屬于______培養基。(2)純化菌種時,為了得到單菌落,常用的接種方法有兩種,即_______和_______。專題八生物技術實踐1(3)為了篩選出高效菌株,可比較單菌落周圍分解圈的大小,分解圈大說明該菌株的降解能力______。(4)通常情況下,在微生物培養過程中,實驗室常用的滅菌方法有灼燒滅菌、______和______。無菌技術要求實驗操作應在酒精燈_______附近進行,以避免周圍環境中微生物的污染。專題八生物技術實踐1【標準解答】解答本題的關鍵是:掌握微生物的實驗室培養技術,包括培養基的分類、滅菌方法、無菌操作等技術。(1)實驗目的是為了篩選出可以降解原油的高效菌株,因此在篩選的時候選擇培養基的惟一碳源為含有碳元素的原油。(2)純化分離微生物的方法有兩種:平板劃線法和稀釋涂布平板法。(3)菌株分解周圍的營養物質,出現分解圈,分解圈大說明該菌株的降解能力強。專題八生物技術實踐1(4)實驗室常用的滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌和高壓蒸汽滅菌;微生物的培養要求嚴格的無菌技術,操作時在酒精燈火焰附近進行,避免周圍其他細菌的污染。答案:(1)原油選擇(2)平板劃線法稀釋涂布平板法(3)強(4)干熱滅菌高壓蒸汽滅菌火焰專題八生物技術實踐1拓展提升1.微生物培養技術中的消毒和滅菌專題八生物技術實踐1專題八生物技術實踐12.平板劃線操作的注意事項(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。(4)劃線用力大小要適當,防止用力過大將培養基劃破。專題八生物技術實踐11.(1)在大腸桿菌培養過程中,除考慮營養條件外,還要考慮______、_______和滲透壓等條件。由于該細菌具有體積小、結構簡單、變異類型容易選擇、______、______等優點,因此常作為遺傳學研究的實驗材料。(2)在微生物培養操作過程中,為防止雜菌污染,需對培養基和培養皿進行______(消毒、滅菌);操作者的雙手需要進行清洗和_______;空氣中的細菌可用紫外線殺滅,其原因是紫外線能使蛋白質變性,還能______。專題八生物技術實踐1(3)若用稀釋涂布平板法計數大腸桿菌活菌的個數,要想使所得估計值更接近實際值,除應嚴格操作、多次重復外,還應保證待測樣品稀釋的______。(4)通常,對獲得的純菌種還可以依據菌落的形狀、大小等菌落特征對細菌進行初步的______。(5)培養大腸桿菌時,在接種前需要檢測培養基是否被污染。對于固體培養基應采用的檢測方法是___________________。(6)若用大腸桿菌進行實驗,使用過的培養基及其培養物必須經過______處理后才能丟棄,以防止培養物的擴散,造成污染。專題八生物技術實踐1【解析】(1)大腸桿菌具有體積小、結構簡單、變異類型容易選擇、易培養、生活周期短等優點,培養過程中,除考慮營養條件外,還要考慮溫度、酸堿度和滲透壓等條件。(2)滅菌是用強烈的理化因素殺死物體內外所有的微生物,所以對培養基和培養皿要進行滅菌;而消毒是用較為溫和的物理或化學方法僅殺死物體表面或內部一部分微生物,所以操作者的雙手需要進行清洗和消毒;紫外線能使蛋白質變性,還能損傷DNA的結構。(3)稀釋涂布平板法是將菌液進行一系列的梯度稀釋,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,應保證樣品稀釋的比例合適。專題八生物技術實踐1(4)對獲得的純菌種還可以依據菌落的形狀、大小等菌落特征對細菌進行初步的鑒定。(5)培養大腸桿菌時,在接種前需要檢測培養基是否被污染。對于固體培養基應采用的檢測方法是將未接種的培養基在適宜的溫度下放置適宜的時間,觀察培養基上是否有菌落產生。(6)因為有的大腸桿菌會釋放一種強烈的毒素,并可能導致腸道出現嚴重癥狀,因此使用過的培養基及其培養物必須經過滅菌處理后才能丟棄,以防止培養物的擴散,造成污染。專題八生物技術實踐1答案:(1)溫度酸堿度易培養生活周期短(2)滅菌消毒損傷DNA的結構(3)比例合適(4)鑒定(或分類)(5)將未接種的培養基在適宜的溫度下放置適宜的時間,觀察培養基上是否有菌落產生(6)滅菌專題八生物技術實踐12.發酵法生產酒精后的廢液(pH=4.3)含有大量有機物,可用于培養、獲得白地霉菌體,生產高蛋白飼料。培養、制取白地霉菌體的實驗過程示意圖如圖所示:專題八生物技術實踐1請據圖分析回答問題:(1)實驗過程中培養白地霉的培養基是______。培養基定量分裝前,先調節______,分裝后用棉塞封瓶口,最后______處理。(2)圖中①過程稱為______,從甲到丁的培養過程是為了______。白地霉的代謝類型為______。(3)為確定菌體產量,圖中②操作之前,應先稱量______的質量。過濾后需反復烘干稱量,直至______。所得菌體干重等于_______________________________________________。專題八生物技術實踐1【解析】本題是對微生物培養技術的考查,從題干描述與示意圖可獲知培養白地霉的培養基是廢液上清液,因每種微生物生長最適pH不同,故定量分裝前,應先調節pH;培養基配制完成,必須滅菌處理,以免混有雜菌與白地霉菌形成競爭;從圖示看,①之前為擱置斜面,冷卻至30℃左右就可以接種;從甲到丁,錐形瓶容積越來越大,目的是為了擴大培養;白地霉生長需要大量有機物和氧氣,其代謝類型為異養需氧型。專題八生物技術實踐1答案:(1)廢液上清液pH滅菌(2)接種擴大培養異養需氧型(3)濾紙恒重(質量基本不變)恒重時的質量與濾紙質量之差(合理答案均可)專題八生物技術實踐13.如圖為分離并統計分解纖維素的微生物的實驗流程,據此回答有關問題:(1)要從富含纖維素的環境中分離纖維素分解菌,從高溫熱泉中尋找耐熱菌,這說明_____________________________。專題八生物技術實踐1(2)某同學根據需要,配制了纖維素分解菌的培養基如下,整個實驗過程嚴格執行無菌操作。如果將其中的纖維素粉換成______,菌落數______(填“多于”或“少于”)選擇培養基上的菌落數,即可說明選擇培養基的作用。(3)接種微生物最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法,本實驗宜采用______法,原因是______________________。專題八生物技術實踐1【解析】(1)因為纖維素分解菌與耐熱菌有不同的生活習性,生活在不同的環境中,故要根據目的菌株對生存環境的要求,到相應的環境中去尋找。(2)因為葡萄糖是纖維素水解產生的、能被微生物直接利用的有機小分子,所以如果將培養基配方中的纖維素粉換成葡萄糖,纖維素分解菌及其他細菌會生長繁殖得更快,故菌落數明顯多于選擇培養基上的菌落數。(3)因為稀釋涂布平板法要將菌液進行一系列的梯度稀釋,故該法可根據稀釋體積計算每克樣品中的細菌數,而平板劃線法則不能這樣,所以本實驗宜采用稀釋涂布平板法。專題八生物技術實踐1答案:(1)根據目的菌株對生存環境的要求,到相應的環境中去尋找(2)葡萄糖多于(3)稀釋涂布平板平板劃線法難以根據稀釋體積計算每克樣品中的細菌數專題八生物技術實踐1
應用生物技術進行食品加工【典例2】(2010·海南高考)葡萄發酵可產生葡萄酒,請利用相關的知識回答問題:(1)利用葡萄制作葡萄酒的過程中,發揮作用的微生物是____。專題八生物技術實踐1(2)該微生物通過無氧呼吸可分解______,產生的終產物是______和_______。(3)甲、乙、丙三位同學將葡萄榨成汁后分別裝入相應的發酵瓶中,在溫度等適宜的條件下進行發酵,如圖所示。發酵過程中,每隔一段時間均需排氣一次。據圖分析,甲和丙同學的操作有誤,其中甲同學的錯誤是_______,導致發酵中出現的主要異常現象是_______________________________。丙同學的錯誤是___________________,導致發酵中出現的主要異常現象是___________________________________。專題八生物技術實踐1上述發酵過程結束后,甲、乙、丙同學實際得到的發酵產品依次是______、_______、_______。(4)在上述制作葡萄酒的過程中,假設乙同學的某一步驟操作錯誤導致發酵瓶瓶塞被沖開,該操作錯誤是___________。專題八生物技術實踐1【標準解答】本題通過圖示的形式展示了甲、乙、丙三位同學利用發酵技術生產葡萄酒的實驗操作,考查識圖、析圖能力和實驗評價能力。酵母菌既能進行有氧呼吸又能進行無氧呼吸,且只有在無氧環境下發酵產生酒精,欲用酵母菌發酵產葡萄酒需要提供無氧的環境,所以對于實驗的裝置應嚴格控制為無氧環境。(1)利用葡萄制作葡萄酒的過程中,發揮作用的微生物是酵母菌;(2)酵母菌能夠利用葡萄糖進行無氧呼吸產生酒精和二氧化碳;專題八生物技術實踐1(3)甲同學未夾住發酵瓶的充氣管,酵母菌呼吸產生的乙醇被氧化成醋酸,所以發酵液從充氣管流出,發酵液變酸;丙同學錯在瓶中發酵液過多,淹沒了排氣管在瓶內的管口,這樣發酵液會從排氣管流出;甲中乙醇被氧化成乙酸,乙和丙中都能產生乙醇,所以甲、乙、丙同學實際得到的發酵產品依次是果醋、果酒、果酒;(4)乙同學由于未及時排氣,導致發酵瓶中氣壓過大而沖開瓶塞。專題八生物技術實踐1答案:(1)酵母菌(2)葡萄糖酒精CO2(3)未夾住發酵瓶的充氣管發酵液從充氣管流出,發酵液變酸瓶中發酵液過多,淹沒了排氣管在瓶內的管口發酵液從排氣管流出葡萄醋(或果醋)葡萄酒(或果酒)葡萄酒(或果酒)(4)未及時排氣專題八生物技術實踐1拓展提升1.腐乳制作注意事項(1)影響腐乳品質的條件:水、鹽、酒、溫度、發酵時間等。①水的控制:含水量約70%,用含水量過高的豆腐制腐乳,不易成形。②鹽的控制:鹽濃度過高,會影響腐乳的口味;濃度過低,豆腐易腐敗變質。③酒的控制:酒精含量應控制在12%左右。酒精含量過高,使腐乳成熟期延長;酒精含量過低,雜菌繁殖快,豆腐易腐敗。專題八生物技術實踐1④溫度的控制:控制在15℃~18℃,適合毛霉生長。⑤時間的控制:6個月左右。(2)防止雜菌污染①用來腌制腐乳的玻璃瓶,洗刷干凈后要用沸水消毒。②裝瓶時,操作要迅速小心。加入鹵湯后,要用膠條將瓶口密封。封瓶時,最好將瓶口通過酒精燈的火焰,防止瓶口被污染。專題八生物技術實踐12.判斷發酵與無氧呼吸的方法(1)從概念上判斷①發酵:利用微生物在有氧或無氧條件下的生命活動來制備微生物菌體及各種不同代謝產物的過程。②無氧呼吸:生物在無氧條件下的一種呼吸方式。(2)從分類上判斷①發酵據產物不同可分為:酒精發酵(無氧呼吸)、乳酸發酵(無氧呼吸)和抗生素發酵等;②據對氧的需求不同可分為:厭氧發酵(無氧呼吸)和需氧發酵;③據培養基的物理狀態不同可分為:固體發酵和液體發酵。專題八生物技術實踐11.小李嘗試制作果酒,他將葡萄汁放入已滅菌的發酵裝置中進行實驗,恰當的做法是()A.加入適量的醋酸菌B.一直打開閥b通氣C.一直關緊閥a,偶爾打開閥b幾秒鐘D.把發酵裝置放到4℃冰箱中進行實驗專題八生物技術實踐1【解析】選C。在該發酵裝置中有發酵底物(葡萄糖),但沒有發酵生物(酵母菌),故應在裝置中放入適量的酵母菌,所以,A項錯誤。將閥a一直關緊是為了防止氧氣進入發酵裝置;偶爾打開閥b幾秒鐘,是為了排出發酵產生的過多二氧化碳,所以,C項正確。如果一直打開閥b通氣,則可使氧氣進入發酵裝置而影響發酵,所以,B項錯誤。酵母菌發酵需要的溫度在18℃~25℃,4℃時溫度太低,將影響發酵的速率,所以,D項錯誤。專題八生物技術實踐12.如圖是果酒和果醋制作的實驗流程和某同學設計的果酒和果醋的發酵裝置。根據圖示回答下列問題:(1)完成圖1中的實驗流程。(2)沖洗的主要目的是______,沖洗應特別注意不能_____,以防止菌種的流失。專題八生物技術實踐1(3)圖2裝置中的充氣口在______時關閉,在_____時連接充氣泵,并連續不斷地向內______。(4)排氣口在果酒發酵時排出的氣體是由______產生的______,在醋酸發酵時排出的是______。(5)寫出與(4)題有關的反應方程式:___________________________________________________(6)在果酒發酵旺盛時,醋酸菌能否將果汁中的葡萄糖發酵為醋酸?說明原因:_________________________________。專題八生物技術實踐1(7)在酒精發酵時瓶內溫度一般應控制為_______。醋酸發酵時溫度一般應控制為_______。(8)果酒制作完成后,可以用______來檢測酒精的生成,酒精與之反應呈現______色。專題八生物技術實踐1【解析】本題主要考查了果酒、果醋制作的基本過程和原理,同時兩種微生物的代謝類型、生存環境也有體現。酵母菌是兼性厭氧型微生物,有氧時反應式為C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O;缺氧時反應式為C6H12O6→2C2H5OH+2CO2。因此在制作果酒時,應在缺氧的環境中進行。醋酸菌是好氧菌,能夠利用葡萄糖在有氧時生成醋酸;在糖源不足時,將乙醇變為醋酸,即C6H12O6+2O2→2CH3COOH+2CO2+2H2O,C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O。因此在果酒制作過程中出氣口排出的是CO2,而在果醋制作過程中因醋酸菌是好氧細菌,需要連續充氣,因此排氣口排出的既有CO2,又有含氧量較低的空氣。酒精與重鉻酸鉀發生顏色反應呈灰綠色。專題八生物技術實踐1答案:(1)醋酸發酵(2)洗去浮塵反復沖洗(3)果酒發酵醋酸發酵泵入空氣(氧)(4)酵母菌CO2(含氧量少的)空氣與CO2(5)C6H12O6→2C2H5OH+2CO2C6H12O6+2O2→2CH3COOH+2CO2+2H2OC2H5OH+O2→CH3COOH+H2O(6)不能。因為果酒發酵時的缺氧環境能抑制醋酸菌生長,且醋酸菌的發酵條件是氧氣充足(7)18℃~25℃30℃~35℃(8)重鉻酸鉀灰綠專題八生物技術實踐13.腐乳,又稱乳腐或豆腐乳,是我國著名的民族特產發酵食品之一。其滋味鮮美,醬香宜人,制作歷史悠久,品種多樣,主要有紅方腐乳、醬腐乳和白腐乳等,而紅曲醬腐乳既具有紅方腐乳適宜的天然紅曲色澤,又具有醬腐乳特有的濃郁的醬醋香味,深受人們的喜愛,具有廣闊的市場前景。某興趣小組按照以下工藝流程制作紅曲醬腐乳,請據圖回答:專題八生物技術實踐1(1)現代科學研究表明,許多種微生物參與了豆腐的發酵,其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一種______狀真菌。(2)在腐乳制作的過程中,毛霉等微生物產生的蛋白酶將豆腐中的蛋白質分解成______和______,______將脂肪水解為甘油和脂肪酸。(3)傳統的制作過程中,豆腐塊上生長的毛霉來自________。而現代的腐乳生產是在嚴格的無菌條件下,將優良的毛霉菌種接種在豆腐上,這樣可以___________________________。專題八生物技術實踐1(4)搓毛是將長滿菌絲的白坯用手撫抹,讓菌絲裹住坯體,其目的是________________________________________。(5)在逐層加鹽腌坯的過程中,隨層數的加高而______鹽量,接近瓶口要______鋪一些。(6)紅曲醬鹵是紅曲、面醬、黃酒按一定的比例配制而成的,加入黃酒的作用是_____________________________。專題八生物技術實踐1【解析】(1)豆腐發酵有多種微生物參與,其中毛霉起主要作用,毛霉是一種絲狀真菌。(2)毛霉等微生物產生的蛋白酶將豆腐中的蛋白質分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪酶將脂肪水解為甘油和脂肪酸。在多種微生物的協同作用下,豆腐轉變成腐乳。(3)傳統制作中,豆腐上的毛霉來自空氣中的毛霉孢子,現代腐乳生產是在嚴格的無菌條件下,將優良的毛霉菌種接種在豆腐上,避免了其他菌種的污染,保證產品的質量。專題八生物技術實踐1(4)搓毛促進毛霉覆蓋整塊腐乳,以防止其他微生物的污染導致腐乳爛塊。(5)加鹽的作用是析出豆腐中的水分,使豆腐變硬,在后期制作中不會過早酥爛。同時鹽能抑制微生物的生長,避免豆腐塊腐敗變質。(6)加黃酒可以抑制微生物的生長,同時使腐乳具有獨特的香味。專題八生物技術實踐1答案:(1)絲(2)小分子的肽氨基酸脂肪酶(3)空氣中的毛霉孢子避免其他菌種的污染,保證產品的質量(4)防止腐乳爛塊(5)增加多(6)抑制微生物的生長,同時能使腐乳具有獨特的香味專題八生物技術實踐1
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