專(zhuān)題八第1講微生物的利用和生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用

第1講微生物的利用和生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用考綱要求三年考情命題趨勢(shì)1.微生物的利用(1)微生物的分離和培養(yǎng)(2)培養(yǎng)基對(duì)微生物的選擇作用(3)利用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)特定的產(chǎn)物2013江蘇、安徽、山東、全國(guó)Ⅱ、四川2012北京、山東2011全國(guó)新課標(biāo)、山東1.趨勢(shì)分析：(1)通過(guò)果酒、果醋、泡菜制作等生產(chǎn)實(shí)例或大腸桿菌的分離純化操作考查最基本知識(shí)。(2)植物有效成分的提取與生產(chǎn)生活實(shí)際相聯(lián)系，或與實(shí)驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行考查，難度不大。2．備考指南：(1)將果酒、果醋與泡菜的制作、特定微生物的分離純化等實(shí)踐操作構(gòu)建過(guò)程模型，可以加深對(duì)知識(shí)的記憶與理解。(2)從類(lèi)型、特點(diǎn)和應(yīng)用等方面列表歸納比較不同微生物培養(yǎng)基。(3)利用圖解分析法理解特定成分的提取。2.運(yùn)用發(fā)酵加工食品的基本方法2013江蘇、全國(guó)Ⅰ

2012山東、江蘇、海南2011江蘇3.生物材料中提取某些特定的成分2013海南、山東2011海南水、碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽配制培養(yǎng)基→滅菌→接種→培養(yǎng)尿素稀釋涂布平板法纖維素剛果紅無(wú)氧讓豆腐生毛霉加鹵湯裝瓶水蒸氣蒸餾法壓榨法萃取法紙層析法30~35℃1．通常采用哪種方法來(lái)推測(cè)樣品中的活菌數(shù)目？稀釋涂布平板法。2．果酒和果醋制作中所用的發(fā)酵菌種在結(jié)構(gòu)上的本質(zhì)區(qū)別是什么？前者是真核生物，后者是原核生物，其本質(zhì)區(qū)別是酵母菌有核膜包被的細(xì)胞核。考點(diǎn)一微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用

(2013·高考新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷)臨床使用抗生素前，有時(shí)需要做細(xì)菌耐藥實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要從病人身上獲取少量樣本，然后按照一定的實(shí)驗(yàn)步驟操作，以確定某致病菌對(duì)不同抗生素的敏感性?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)為了從樣本中獲取致病菌單菌落，可用________法或____________________法將樣本接種于固體培養(yǎng)基表面，經(jīng)過(guò)選擇培養(yǎng)、鑒別等步驟獲得。(2)取該單菌落適當(dāng)稀釋?zhuān)胈_______法接種于固體培養(yǎng)基表面，在37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h，使其均勻生長(zhǎng)，布滿(mǎn)平板。劃線(xiàn)稀釋涂布(或涂布)涂布(3)為了檢測(cè)該致病菌對(duì)于抗生素的敏感性,將分別含有A、B、C、D四種抗生素的濾紙片均勻置于該平板上的不同位置，培養(yǎng)一段時(shí)間后，含A的濾紙片周?chē)霈F(xiàn)透明圈，說(shuō)明該致病菌對(duì)抗生素A________；含B的濾紙片周?chē)鷽](méi)有出現(xiàn)透明圈，說(shuō)明該致病菌對(duì)抗生素B_______________________________；含C的濾紙片周?chē)耐该魅Ρ群珹的小，說(shuō)明____________；含D的濾紙片周?chē)耐该魅σ脖群珹的小，且透明圈中出現(xiàn)了一個(gè)菌落，在排除雜菌污染的情況下，此菌落很可能是抗生素D的________。(4)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為達(dá)到抗菌目的，最好應(yīng)選用抗生素________。敏感不敏感該致病菌對(duì)C的敏感性比對(duì)A的弱耐藥菌A【解析】(1)實(shí)驗(yàn)室中對(duì)微生物純化培養(yǎng)時(shí)，常用的接種方法有劃線(xiàn)法和稀釋涂布法。(2)若讓已經(jīng)獲得的單個(gè)菌落在固體培養(yǎng)基上大量且均勻繁殖，常用涂布器把稀釋的菌液均勻涂滿(mǎn)整個(gè)平板。(3)對(duì)某種抗生素越敏感的致病菌，在該抗生素存在的范圍內(nèi)，越不易生存，形成的透明圈就越大。但是，如果在透明圈中還有菌落生存，則說(shuō)明這個(gè)菌落的細(xì)菌耐藥性很強(qiáng)。(4)通過(guò)(3)可知,在應(yīng)用時(shí),要想殺死某致病菌,就得選擇能使該致病菌大量死亡,即產(chǎn)生的透明圈大的那種抗生素。【鏈接提升】1．微生物的培養(yǎng)2．微生物的分離——選擇培養(yǎng)基(1)培養(yǎng)基中加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌。(2)培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽可得到金黃色葡萄球菌。(3)培養(yǎng)基中缺乏氮源時(shí)，可以分離固氮微生物，因?yàn)榉枪痰⑸锊荒茉诖伺囵B(yǎng)基上生存。(4)當(dāng)培養(yǎng)基的某種營(yíng)養(yǎng)成分為特定化學(xué)成分時(shí)，也具有分離效果。如石油是唯一碳源時(shí)，可以抑制不能利用石油的微生物的生長(zhǎng)，使能夠利用石油的微生物生存，達(dá)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(yǎng)條件，也可以達(dá)到分離微生物的目的，如將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)只能得到耐高溫的微生物。3．微生物的計(jì)數(shù)(1)土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)：①篩選菌株:利用以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基篩選菌株。②計(jì)數(shù)方法：活菌計(jì)數(shù)法和顯微鏡直接計(jì)數(shù)法。③過(guò)程：土壤取樣→樣品的稀釋→微生物的培養(yǎng)與觀察。(2)分解纖維素的微生物的分離：①實(shí)驗(yàn)原理：即：可根據(jù)是否產(chǎn)生透明圈來(lái)篩選纖維素分解菌。②流程：土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→涂布平板→挑選菌落。4．微生物的鑒定鑒定分解尿素的細(xì)菌鑒定纖維素分解菌含酚紅指示劑的尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基→細(xì)菌→指示劑變紅，則該菌能分解尿素跟蹤訓(xùn)練請(qǐng)回答下列與大腸桿菌有關(guān)的問(wèn)題。(1)從生態(tài)系統(tǒng)的成分上看，大腸桿菌屬于____________，它的同化作用類(lèi)型是____________。(2)如表是某公司研發(fā)的一種培養(yǎng)大腸桿菌菌群的培養(yǎng)基配方。根據(jù)用途劃分，該培養(yǎng)基屬于________(填“選擇”或“鑒別”)培養(yǎng)基。該培養(yǎng)基中的碳源是_______________________。分解者異養(yǎng)型鑒別乳糖、蔗糖、蛋白胨成分含量蛋白胨10.0g乳糖5.0g蔗糖5.0gK2HPO42.0g顯色劑0.2g瓊脂12.0g將上述物質(zhì)溶解后，用蒸餾水定容到1000mL(3)在微生物培養(yǎng)操作過(guò)程中，為防止雜菌污染，需對(duì)培養(yǎng)基和培養(yǎng)皿進(jìn)行_____(填“消毒”或“滅菌”)，操作者的雙手需要進(jìn)行清洗和_______?？諝庵械募?xì)菌可用紫外線(xiàn)殺滅，其原因是紫外線(xiàn)能使蛋白質(zhì)變性，還能_______________________。培養(yǎng)大腸桿菌時(shí)，常用的接種方法是平板劃線(xiàn)法和________________。通常，對(duì)獲得的純菌種還可以依據(jù)菌落的形狀、大小等菌落特征對(duì)細(xì)菌進(jìn)行初步的__________。培養(yǎng)大腸桿菌時(shí)，在接種前需要檢測(cè)培養(yǎng)基是否被污染，對(duì)于固體培養(yǎng)基應(yīng)采用的檢測(cè)方法是___________________________________________________________________________。若用大腸桿菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使用過(guò)的培養(yǎng)基及其培養(yǎng)物必須經(jīng)過(guò)________處理后才能丟棄，以防止培養(yǎng)物的擴(kuò)散。滅菌消毒破壞DNA的結(jié)構(gòu)稀釋涂布平板法鑒定(分類(lèi))將未接種的培養(yǎng)基在適宜溫度下放置適當(dāng)時(shí)間后，觀察培養(yǎng)基上是否有菌落產(chǎn)生滅菌(4)以下微生物發(fā)酵生產(chǎn)特定產(chǎn)物時(shí)，所利用的主要微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與大腸桿菌相同的是________(多選)。A．制作果酒B．由果酒制作果醋C．制作泡菜

D．制作腐乳(5)利用培養(yǎng)基不僅可以分離、培養(yǎng)微生物，也可以進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。在植物組織培養(yǎng)的過(guò)程中，也要對(duì)外植體等進(jìn)行一系列的消毒、滅菌處理，并且要求無(wú)菌操作，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________(答出兩條即可)。外植體體積小，抗性差；微生物會(huì)和外植體爭(zhēng)奪培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；微生物有可能產(chǎn)生對(duì)組織培養(yǎng)有害的物質(zhì)(任意答出兩條即可)BC考點(diǎn)二傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

(2013·高考新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷)回答下列有關(guān)泡菜制作的問(wèn)題：(1)制作泡菜時(shí)，所用鹽水需煮沸，其目的是___________。為了縮短制作時(shí)間，有人還會(huì)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(guò)程中，乳酸發(fā)酵的過(guò)程即為乳酸菌進(jìn)行__________的過(guò)程。該過(guò)程發(fā)生在乳酸菌細(xì)胞的_______中。殺滅雜菌增加乳酸菌數(shù)量無(wú)氧呼吸細(xì)胞質(zhì)(3)泡菜制作過(guò)程中影響亞硝酸鹽含量的因素有_________、______________和______________等。(4)從開(kāi)始制作到泡菜品質(zhì)最佳這段時(shí)間內(nèi)，泡菜液逐漸變酸。這段時(shí)間內(nèi)泡菜壇中乳酸菌和其他雜菌的消長(zhǎng)規(guī)律是________________________________，原因是______________________________________。溫度腌制時(shí)間食鹽用量乳酸菌數(shù)量增多，雜菌數(shù)量減少乳酸菌比雜菌更為耐酸【解析】結(jié)合泡菜制作過(guò)程的相關(guān)知識(shí)回答問(wèn)題。(1)制作泡菜時(shí)需要先形成無(wú)菌環(huán)境，所用鹽水需煮沸，以殺滅鹽水中的雜菌。想要縮短制作時(shí)間，應(yīng)該縮短菌株的生長(zhǎng)時(shí)間，陳泡菜液中含有一定量的乳酸菌，這樣菌體數(shù)量擴(kuò)增速度會(huì)加快。(2)乳酸菌為厭氧菌，進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乳酸，該過(guò)程只能在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。(3)溫度過(guò)高、腌制時(shí)間過(guò)短、食鹽用量不足等，容易造成雜菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。(4)從開(kāi)始制作到泡菜品質(zhì)最佳這段時(shí)間內(nèi)，氧氣濃度逐漸降低，泡菜液逐漸變酸，不適宜雜菌生長(zhǎng)，而適宜乳酸菌生長(zhǎng),因此乳酸菌數(shù)量增加，其他雜菌數(shù)量減少?！炬溄犹嵘?．果酒和果醋制作的注意事項(xiàng)(1)材料的選擇與處理選擇新鮮的葡萄，榨汁前先沖洗后去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。(2)防止發(fā)酵液被污染①榨汁機(jī)要清洗干凈并晾干。②發(fā)酵瓶要洗凈并用70%酒精消毒。③裝入葡萄汁后要封閉充氣口。(3)發(fā)酵條件的控制①葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時(shí)，要留約1/3的空間，目的是先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸快速繁殖，耗盡O2后再進(jìn)行酒精發(fā)酵。②嚴(yán)格控制溫度：18～25℃利于酵母菌的繁殖和酒精發(fā)酵；30～35℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸發(fā)酵。③充氣：酒精發(fā)酵為無(wú)氧發(fā)酵，需封閉充氣口；醋酸發(fā)酵為有氧發(fā)酵，需適時(shí)通過(guò)充氣口充氣。2．腐乳制作的注意事項(xiàng)(1)控制好材料的用量:對(duì)鹵湯、鹽和酒的用量需要嚴(yán)格控制。(2)防止雜菌的污染①用來(lái)腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干凈后要用沸水消毒。②裝瓶時(shí)，操作要迅速小心。加入鹵湯后，要用膠條將瓶口密封。封瓶時(shí)，最好將瓶口通過(guò)酒精燈的火焰，防止瓶口被污染。(3)溫度：溫度影響菌絲的生長(zhǎng)和代謝，如溫度過(guò)低，則菌絲生長(zhǎng)緩慢，不能進(jìn)入豆腐塊的深層；溫度高，菌絲易老化和死亡，影響腐乳的品質(zhì)。(4)發(fā)酵時(shí)間：發(fā)酵時(shí)間影響生化反應(yīng)速度及生化產(chǎn)物的量。3．泡菜制作的注意事項(xiàng)(1)材料的選擇及用量①蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽。②清水和鹽的質(zhì)量比為4∶1，鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中氧氣，二是殺滅鹽水中其他細(xì)菌。(2)防止雜菌污染：每次取樣用具要洗凈，要迅速封口。(3)氧氣需求①泡菜壇要選擇透氣性差的容器，以創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛。②泡菜壇內(nèi)要注滿(mǎn)水，以保證乳酸菌發(fā)酵所需要的無(wú)氧環(huán)境,并注意在發(fā)酵過(guò)程中經(jīng)常補(bǔ)水。(4)溫度：發(fā)酵溫度控制在室溫即可，最好在26～36℃。溫度過(guò)高，則易滋生雜菌，溫度過(guò)低則發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)。跟蹤訓(xùn)練人們的日常生活與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)密切相關(guān)。請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題：(1)制作腐乳過(guò)程中所用到的微生物主要是________。(2)在制作果醋、腐乳、泡菜的過(guò)程中需要提供氧氣的是________________。在發(fā)酵產(chǎn)物制作過(guò)程中都需要培養(yǎng)微生物，為防止雜菌污染，需要對(duì)培養(yǎng)液(基)和培養(yǎng)器皿進(jìn)行________(填“消毒”或“滅菌”)。(3)利用酵母菌釀酒時(shí)，一開(kāi)始持續(xù)通入空氣，導(dǎo)致酵母菌數(shù)量________(填“增多”、“不變”或“減少”),然后再密封,使酒精________(填“增產(chǎn)”“減產(chǎn)”或“不產(chǎn)生”)。毛霉制作果醋和腐乳滅菌增多增產(chǎn)(4)制作腐乳過(guò)程中在腐乳表面往往有一層致密的皮，這層皮實(shí)際上是微生物的________，對(duì)人體無(wú)害。在制作腐乳過(guò)程中加鹽的作用是__________________________________和_________________________________________。(5)在制作泡菜的過(guò)程中，要檢測(cè)亞硝酸鹽的含量。亞硝酸鹽與某些化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后形成________色染料。先將泡菜樣品及一系列已知濃度的亞硝酸鹽溶液分別與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生顯色反應(yīng)，再通過(guò)不同顏色的________，可以估測(cè)出泡菜樣品中亞硝酸鹽的含量。菌絲析出豆腐中的水分使其變硬抑制微生物生長(zhǎng)，避免豆腐塊變質(zhì)玫瑰紅對(duì)比考點(diǎn)三植物有效成分的提取

(2013·高考山東卷)胡蘿卜素是一種常用的食用色素，可分別從胡蘿卜或產(chǎn)胡蘿卜素的微生物菌體中提取獲得，流程如下：(1)篩選產(chǎn)胡蘿卜素的酵母菌R時(shí)，可選用____________________________________或平板劃線(xiàn)法接種。采用平板劃線(xiàn)法接種時(shí)需先灼燒接種環(huán)，其目的是______________________。(2)培養(yǎng)酵母菌R時(shí)，培養(yǎng)基中的蔗糖和硝酸鹽可分別為酵母菌R的生長(zhǎng)提供________和________。(3)從胡蘿卜中提取胡蘿卜素時(shí)，干燥過(guò)程應(yīng)控制好溫度和________以防止胡蘿卜素分解；萃取過(guò)程中宜采用________方式加熱以防止溫度過(guò)高；萃取液濃縮前需進(jìn)行過(guò)濾，其目的是__________________。(4)紙層析法可用于鑒定所提取的胡蘿卜素。鑒定過(guò)程中需用胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)品作為_(kāi)____________。稀釋涂布平板法(或稀釋混合平板法)滅菌(或防止雜菌污染)碳源氮源時(shí)間水浴濾去不溶物(實(shí)驗(yàn))對(duì)照【解析】(1)接種微生物的方法主要是稀釋涂布平板法和平板劃線(xiàn)法。接種過(guò)程中為了避免雜菌的污染，要進(jìn)行無(wú)菌操作,必須對(duì)接種環(huán)進(jìn)行灼燒處理。(2)在微生物培養(yǎng)過(guò)程中，蔗糖主要提供碳源，也可以作為能源物質(zhì)；硝酸鹽中含有氮元素，可提供氮源。(3)提取胡蘿卜素時(shí)，溫度過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致胡蘿卜素分解；由于萃取劑通常具有揮發(fā)性，直接加熱時(shí)揮發(fā)出來(lái)的有機(jī)溶劑遇明火易爆炸，故常采用水浴加熱；萃取和濃縮前進(jìn)行過(guò)濾是為了將原料中的不溶物濾去。(4)提取出來(lái)的胡蘿卜素往往不純，鑒定時(shí)常用標(biāo)準(zhǔn)品作為對(duì)照?！炬溄犹嵘?．水蒸氣蒸餾三種常用方法的原理相同，但原料位置不同(1)水中蒸餾：原料放于蒸餾容器的水中，水完全浸沒(méi)原料。(2)水上蒸餾：容器中水的上方有篩板，原料置于篩板上，水量以沸騰時(shí)不浸濕原料為宜。(3)水氣蒸餾：蒸餾容器下方有一排氣孔，連接外源水蒸氣，上方有篩板，篩板上面放原料。三種方法中，水中蒸餾設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，易操作，而水上蒸餾和水氣蒸餾時(shí)間短，出油率高。2．三種提取方法的比較提取方法水蒸氣蒸餾法壓榨法有機(jī)溶劑萃取法實(shí)驗(yàn)原理方