高三一輪復(fù)習(xí)生物：第一章-發(fā)酵工程講義

第一章第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用1，傳統(tǒng)發(fā)酵：直接利用原材料中的天然微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團、鹵汁中的微生物進行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)一般稱為傳統(tǒng)發(fā)酵。①泡菜制作中加入“陳泡菜水”的目的是什么？答：“陳泡菜水”中含有大量乳酸菌；傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌的固體發(fā)酵（泡菜、糧食白酒、腐乳等）以及半固體發(fā)酵（豆豉、醬、醬油等）為為主。菌種差異、雜菌情況不明和發(fā)酵過程控制缺乏標準等，往往會造成發(fā)酵食品的品質(zhì)不一。為了縮短發(fā)酵時間、確保品質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn)時，通常會通過微生物培養(yǎng)技術(shù)獲得單一優(yōu)菌種，再將它們接種到物料中進行發(fā)酵。（即在嚴格無菌的條件下，直接接種某種優(yōu)良的單一菌種。）產(chǎn)品菌種溫度代謝類型發(fā)酵時間有效成分發(fā)酵操作果酒酵母菌真核18-30oC異養(yǎng)兼性厭氧型10-12d酒精先有后無氧果醋醋酸菌原核30-35oC異養(yǎng)需氧型果酒+7d醋酸一直有氧腐乳毛霉真核15-18oC異養(yǎng)需氧型——氨基酸等有氧泡菜乳酸菌原核常溫異養(yǎng)厭氧型12d左右乳酸水密封發(fā)酵味精谷氨酸棒狀桿菌原核30-37oC異養(yǎng)需氧型30-40h谷氨酸鈉一直有氧4，果酒發(fā)酵利用的是果皮表面附著的野生型酵母菌。先有氧酵母菌大量繁殖：C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量；后無氧發(fā)酵產(chǎn)生酒精：C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量①取新鮮的葡萄，先沖洗再去枝梗，不能反過來理由是：去枝梗時葡萄破損可能造成雜菌污染。葡萄汁裝入發(fā)酵瓶中，要留有大約1/3的空間，理由是：a.先讓酵母菌進行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后，再進行酒精發(fā)酵；b.防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出。②沖洗1-2次即可，能否反復(fù)沖洗，為什么？答：不能：防止野生菌種數(shù)量減少，影響發(fā)酵。③葡萄酒為何一般呈現(xiàn)紅色？答：紅葡萄皮中色素進入發(fā)酵液，使得發(fā)酵液呈現(xiàn)深紅色。④果酒制作時，每隔12h____（“擰松”還是“擰開”）瓶蓋，越到后面，該操作頻率___（“增大”還是“減少”為什么？答：擰松，放出CO2的同時，防止氧氣和雜菌進入發(fā)酵瓶中；越到后面，該操作頻率降低，因為葡萄糖漸漸減少，發(fā)酵的CO2也在逐漸減少。⑤果酒制作過程中，在不滅菌的情況下，酵母菌是如何成為優(yōu)勢菌種的？答：發(fā)酵后期在缺氧和酸性發(fā)酵液中，絕大多數(shù)微生物的生命活動受到抑制，而酵母菌可以適應(yīng)這一環(huán)境成為優(yōu)勢菌種。⑥如何檢測果酒的發(fā)酵情況（檢測是否產(chǎn)生酒精）？答：a聞；b品嘗c.用酸性條件下的重鉻酸鉀溶液檢測橙色→灰綠色。酸奶、泡菜制作原理：植物表面的天然乳酸菌：C6H12O6→2C3H6O3（乳酸）+能量常見的乳酸菌分為：乳酸桿菌和乳酸鏈球菌。①泡菜制作為何盡量選用新鮮蔬菜：答：新鮮蔬菜中亞硝酸鹽的含量較低。②泡菜中乳酸的質(zhì)量百分比為0.4%~0.8%時，泡菜的口味、品質(zhì)最佳。③泡菜制作中，鹽水的配比為5%-20%，并要將鹽水煮沸（除菌、除氧），冷卻后使用（防止將乳酸菌燙死）加鹽和香辛料的目的是：a抑制雜菌生長；b調(diào)味。④鹽水濃度要適宜的目的：答：過高：口味不佳，亞硝酸鹽含量高，菜咸而不酸；過低：雜菌易繁殖，導(dǎo)致泡菜變質(zhì)。⑤為什么泡菜壇只能裝八分滿？答：a在泡菜發(fā)酵初期，酵母菌等較為活躍，發(fā)酵產(chǎn)物中有較多的CO2，防止發(fā)酵液溢出壇外；b防止因裝太滿使鹽水未完全淹沒菜料而導(dǎo)致菜料變質(zhì)腐爛；c同時留有一定空間，也更方便拿取泡菜。⑥向壇蓋邊沿的水槽中注滿水（即“水封”）的目的是：創(chuàng)造無氧的發(fā)酵環(huán)境。⑦泡菜制作中，亞硝酸鹽含量為何先增加減少？答：發(fā)酵早期，各種雜菌大量繁殖，將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，后來，乳酸菌大量繁殖，產(chǎn)生乳酸，抑制了各類雜菌生長，部分亞硝酸鹽被分解，導(dǎo)致亞硝酸鹽含量下降。⑧泡菜制作中，溫度、食鹽的用量、腌制時間、腌制方法等都會影響亞硝酸鹽含量。，乳酸菌：早期少（受到O2的抑制），中期最多（乳酸菌比其他雜菌更耐酸。乳酸積累，抑制其他菌活動）后期減少（乳酸積累，pH下降，抑制乳酸菌活動）；果醋制作：當葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布（氧氣進入，雜菌不得進入），進行葡萄醋的發(fā)酵，溫度為30-35oC，時間為7-8d。①原理：在氧氣、糖都充足時，能將直接將糖類分解成醋酸；在氧氣充足，糖不足時：葡萄糖→乙醛→乙酸（醋酸）：C6H12O6+2O2→2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量；C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O+能量②傳統(tǒng)工藝制作果醋，醋酸菌從何而來？答：打開瓶蓋后，空氣中的醋酸菌會進入果酒發(fā)酵液中大量繁殖，其他的菌因不適應(yīng)環(huán)境條件（不能利用乙醇）而不能繁殖。③如何檢測果醋的發(fā)酵情況？答：a.聞；b.品嘗；c.使用pH試紙檢測檢測和比較發(fā)酵前后的pH值；d.觀察醋酸菌膜是否形成；④在制作果醋的過程中，酵母菌是否還會繼續(xù)發(fā)酵？采用什么措施可以加快果醋的制作？答：隨著醋酸發(fā)酵的進行，發(fā)酵液的pH、發(fā)酵溫度等均不利于酵母菌的生長繁殖，因此酵母菌活性很低，不會繼續(xù)發(fā)酵。在工業(yè)上，后期醋的發(fā)酵需要人工接種醋酸菌；或者買一瓶醋，將其打開暴露于空氣中，一段時間后在醋的表面會有一層薄膜（即醋酸菌膜），用這層薄膜進行接種亦可；結(jié)構(gòu)作用酒精發(fā)酵時的狀態(tài)醋酸發(fā)酵時的狀態(tài)充氣口通入空氣關(guān)閉打開并接入氣泵排氣口排出CO2打開打開出料口便于取樣檢查和放出發(fā)酵液關(guān)閉關(guān)閉⑤為什么排氣口膠管長而彎曲？該裝置還能否繼續(xù)改進？答：防止空氣中雜菌污染；可在充氣口填充棉花或者安裝其他過濾裝置，以防止充入的氣體攜帶外來雜菌污染發(fā)酵液等。腐乳過程中，豆腐相當于微生物培養(yǎng)中的培養(yǎng)基，制作腐乳，最好選用含水量在70%左右的豆腐，豆腐制作時候，多種微生物起參與了豆腐的發(fā)酵，如酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。豆腐制作的原理：毛霉等產(chǎn)生的蛋白酶將豆腐中的蛋白質(zhì)分解成氨基酸和小肽；產(chǎn)生的脂肪酶，將豆腐中的脂肪分解成甘油和脂肪酸；豆腐長白毛怎么回事？白毛有什么作用？答：“白毛”是真菌的菌絲，嚴格來說是直立菌絲；深入到培養(yǎng)基（豆腐）內(nèi)吸收養(yǎng)料；菌絲向空中生長，有些氣生菌絲發(fā)育到一定階段分化成繁殖菌絲，產(chǎn)生孢子。腐乳一般具有味道鮮美，易于消化吸收、便于保存的特點，為什么？答：味道鮮美是因為蛋白質(zhì)被分解為各種氨基酸形成的；易于消化吸收是因為大分子蛋白質(zhì)和較大的分子脂肪全部被分解成了小分子；易于保存時因為鹽和香辛料抑制了雜菌生長。（4）腐乳制作中加鹽的作用和技巧：加鹽的目的有：a加鹽可以析出豆腐中的水分,使豆腐塊變硬,在后期的制作過程中不會過早酥爛。b.鹽能抑制微生物的生長,避免豆腐塊腐敗變質(zhì)。c.加鹽也有調(diào)味的作用。加鹽的技巧：越靠近瓶口，食鹽用量越多（瓶口口可能的雜菌多）。腐乳制作中加酒的目的和技巧：配制制作腐乳所需的鹵湯要加適量的酒(12%左右),其目的是抑制微生物生長和調(diào)味,酒精過少，達不到目的,過多會抑制酶的活性,影響腐乳的成熟,同時影響腐乳的風(fēng)味。（6）腐乳分為紅方、糟方、青方：紅方應(yīng)加入紅曲而是深紅色,味厚醇香。糟方因加入酒糟，而糟香撲鼻。青方不加輔料，用豆腐本身滲出的水，加鹽腌制而成，異臭奇香。（7）臭豆腐中為何“臭”？答：臭味主要由NH3形成，還有H2S，這兩種氣體都是豆腐中蛋白質(zhì)的分解代謝產(chǎn)物。選擇性必修3P14頁“酵素”是什么？水果“酵素”的制作原理是什么？水果“酵素”中可能含有那些成分？它是否含有人們無法從其他食品中獲取但又是維護健康所必須的成分？水果“酵素”中的所有成分都有益于人體健康嗎？答：所謂“酵素”，就是“酶”的另一種說法。“酵素”制作就是利用微生物進行無氧呼吸的原理，進行像制作泡菜一樣的發(fā)酵。這樣制作的“酵素”中可能有糖類(包括一些簡單的糖和膳食纖維等)、蛋白質(zhì)(包括多種酶)、有機酸等成分，不存在它獨有的、特殊的營養(yǎng)物質(zhì)，其中甚至可能含有微生物發(fā)酵產(chǎn)生的有毒物質(zhì),食用后可能會危害人體健康。因此,“吃水果‘酵素’可以美容、減肥、促進消化和提高免疫力”的論點值得懷疑。第2節(jié)微生物培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用（一）1，發(fā)酵工程和微生物應(yīng)用的前提是：防止雜菌污染，獲得純凈的微生物培養(yǎng)物。2，培養(yǎng)基的概念：人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制的供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)叫做培養(yǎng)基，培養(yǎng)基是用來培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝產(chǎn)物。3，各種培養(yǎng)基配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽，此外，培養(yǎng)基還要滿足微生物生長對PH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的需求，例如，培養(yǎng)乳酸桿菌時，需要在培養(yǎng)基中添加維生素；培養(yǎng)霉菌時，需酸性環(huán)境，培養(yǎng)細菌，需中性或弱堿性環(huán)境。①無機碳源：CO2、CO32-、HCO3-自養(yǎng)微生物的碳源②有機碳源：葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨（異養(yǎng)微生物的碳源）③無機氮源：N2、NH4＋、NO3-、NH3等（培養(yǎng)固氮微生物）④有機氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等4，培養(yǎng)基的分類：a按照物理性質(zhì)分為固體培養(yǎng)基（還有半固體培養(yǎng)基）和液體培養(yǎng)基；b按照用途分為選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基；c按照化學(xué)成分為天然和合成培養(yǎng)基；分類培養(yǎng)基種類特點用途舉例物理性質(zhì)固體培養(yǎng)基添加凝固劑瓊脂分離、鑒定、計數(shù)、保藏菌種如培養(yǎng)酵母菌的馬鈴薯瓊脂培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基觀察微生物運動——————液體培養(yǎng)基不加凝固劑瓊脂富集、工業(yè)生產(chǎn)菌種的擴大培養(yǎng)化學(xué)性質(zhì)天然培養(yǎng)基含化學(xué)成分不明確的天然物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)土壤、豆腐等合成培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分明確分離、鑒定如察氏培養(yǎng)基等用途選擇培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì),以抑制不需要的微生物的生長,促進所需要微生物生長培養(yǎng)、分離出特定微生物以XX為唯一的碳源或氮源篩選出特定的微生物鑒別培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品,鑒別不同微生物鑒別不同種類微生物伊紅-美藍變黑說明是大腸桿菌選擇性必修3P14頁課后習(xí)題：某生物興趣小組將從葡萄皮上成功分離來的野生酵母菌分別接種于3個盛有等量同種液體培養(yǎng)基的錐形瓶中，并放置在搖床上培養(yǎng)，搖床轉(zhuǎn)速分別為210r/min、230r/min和250r/min，培養(yǎng)時間與酵母菌種群密度的關(guān)系如下圖所示。請分析回答下列問題。

搖床轉(zhuǎn)速不同，意味著培養(yǎng)條件有什么不同？【答案】意味著培養(yǎng)液中O2含量不同。

從圖中數(shù)據(jù)你可以得出什么結(jié)論？其原因是什么？【答案】培養(yǎng)液中O2含量越高,酵母菌種群密度越大。為什么培養(yǎng)8h后，其中2個錐形瓶中酵母菌的種群密度基本達到穩(wěn)定？【提示】這時候已經(jīng)達到了環(huán)境容納量。5，防止雜菌污染的手段主要有消毒和滅菌的比較：①無菌技術(shù)除了用來防止實驗室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外，還有什么作用？答：還能有效避免操作者被微生物感染。②生物消毒法：利用生物或其代謝產(chǎn)物除去環(huán)境中的部分微生物的方法。例如有的微生物能寄生于多種細菌體內(nèi)，使細菌裂解，因此可以用它們來凈化污水。③純培養(yǎng)物：由單一個體繁殖所獲得的微生物群體成為純培養(yǎng)物。微生物的純培養(yǎng)包括配制培養(yǎng)基、滅菌、接種、分離和培養(yǎng)等步驟。采用平板劃線法和稀釋涂布平板法能將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上形成純培養(yǎng)物。培養(yǎng)酵母采用馬鈴薯瓊脂培養(yǎng)基④區(qū)分不同的菌落是依據(jù)不同菌落的大小、形狀、顏色、隆起程度等不同。⑤配制培養(yǎng)基為何先調(diào)PH在滅菌？答：防止在調(diào)PH時又引入了雜菌，造成培養(yǎng)基污染。⑥倒平板及其注意事項：待培養(yǎng)基冷卻到50℃左右（剛好不燙手）時，在酒精燈火焰附近倒平板。等待培養(yǎng)基冷凝后，將培養(yǎng)皿倒過來放置（既可以防止培養(yǎng)基表面的水分揮發(fā)；又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。）⑦怎么確定所倒平板未被雜菌污染？答：將所倒平板放入37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12h～24h，觀察是否有菌落存在以確定是否被污染或滅菌是否徹底。（即不接種的空白組，看是否有菌落長出來）⑧如何確定選擇培養(yǎng)基起到了選擇作用？答：用完全培養(yǎng)基（牛肉膏蛋白胨）作為對照，如果牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上菌落數(shù)明顯多余選擇培養(yǎng)基上，說明起到了篩選作用。（絕大多數(shù)細菌都能在牛肉膏蛋白胨上生長）平板劃線法法需灼燒接種環(huán)：n+1次（n代表劃線的次數(shù)）并在酒精燈火焰旁進行操作a蘸取菌液前的灼燒（避免接種環(huán)上存在雜菌污染菌種）b每次劃線前的灼燒（殺死上次劃線殘留在接種環(huán)上的菌種，使下一次劃線接種環(huán)上的菌種直接來自于上次劃線的末端，達到逐步稀釋的目的。）C劃線操作結(jié)束后灼燒（避免菌種污染環(huán)境和感染操作者本人）在灼燒接種環(huán)之后，為什么要等其冷卻后再進行劃線？答：以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種。第一章第二節(jié)微生物的選擇培養(yǎng)和計數(shù)（二）1，在微生物學(xué)中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類的微生物生長的培養(yǎng)基，稱為選擇培養(yǎng)基。以尿素為唯一氮源，篩選尿素分解菌；以纖維素為唯一碳源，篩選纖維素分解菌。加入青霉素的培養(yǎng)基分離酵母菌、霉菌等真菌；不加氮源的無氮培養(yǎng)基分離固氮菌；不加有機碳源的無碳培養(yǎng)基分離自養(yǎng)型微生物；加高濃度食鹽分離金黃色葡萄球菌；①尿素分解菌能產(chǎn)生脲酶，將尿素（CO（NH2）2分解成成NH3和CO2；NH3再轉(zhuǎn)化為NO3-、NH4+等被植物吸收，NH3為堿性，遇到酚紅指示劑會顯示紅色。③纖維素分解菌能產(chǎn)生纖維素酶，將纖維素分解為纖維二糖→葡萄糖，其中纖維素遇剛果紅會變成紅色復(fù)合物，當纖維素被分解后，復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中就會出現(xiàn)以這些菌為中心的透明圈，從而達到篩選纖維素分解菌的目的，一般來說菌落越小，同時透明圈的直徑越大，說明這種菌它分解這種物質(zhì)的能力越強。下圖中C處纖維素分解菌分解能力最強③為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌?答:由于生物與環(huán)境的相互依存關(guān)系,在富含纖維素的環(huán)境中纖維素分解菌的含量相對提高。④為何檢測自來水中大腸桿菌數(shù)量一般不需進行稀釋？答：3，能進行計數(shù)的方法有稀釋涂布平板法和顯微鏡直接計數(shù)法，為保證結(jié)果準確，一般選擇菌落數(shù)在30-300之間、適于計數(shù)的平板。在同一稀釋度下，至少對3個平板進行重復(fù)計數(shù)，然后求平均值。例題：（2020年深圳二模第37題第二問）將金黃色葡萄球菌純化后,接種到液體培養(yǎng)基培養(yǎng),然后取1mL該液體培養(yǎng)基稀釋10000倍,在3個平板分別接種0.1mL稀釋液。適宜條件下培養(yǎng),3個平板上的菌落數(shù)分別為39、38和37,則5mL液體培養(yǎng)基中金黃色葡萄球菌約______________。（答案：1.9x107（2分）沒看清楚5ml是吧）①大于300，菌落會大量重疊，小于30，偶然性導(dǎo)致統(tǒng)計誤差大；②其中稀釋涂布平板法的結(jié)果偏?。ā捌蟆边€是“偏小”），原因是：當兩個或多個細胞連在一起，平板上觀察到的是一個菌落；顯微鏡直接計數(shù)分結(jié)果偏大（“偏大”還是“偏?。蚴牵核谰突罹歼M行了計數(shù)。③統(tǒng)計時，每隔24h統(tǒng)計一次菌落數(shù)目，選取菌落數(shù)目穩(wěn)定的記錄作為結(jié)果。接種方法平板劃線法稀釋涂布平板法接種效果圖接種工具接種環(huán)涂布器純化原理通過連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散將菌液進行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋程度的菌液分別涂布到固體培養(yǎng)基的表面，進行培養(yǎng)，以得到單菌落單菌的獲得從最后的劃線區(qū)域獲得整個平板上都可找到單菌落用途分離純化菌種，獲得但菌落①分離純化菌種獲得但菌落②計數(shù)相同點①都能分離純化菌種；②都是在固體培養(yǎng)基上進行的。第三節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用1，發(fā)酵工程一般包括①菌種的選育、②擴大培養(yǎng)、③培養(yǎng)基的配制、滅菌、接種；④發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵（中心環(huán)節(jié)）；⑤產(chǎn)品的分離、提純等方面。先確定菌種，再選擇原料制備培養(yǎng)基；微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時，需要考慮哪些因素？答：①在低成本的培養(yǎng)基上能迅速生長繁殖；②生產(chǎn)所需代謝物的產(chǎn)量高；③發(fā)酵條件易控制；④菌種不易變異，退化等。發(fā)酵罐內(nèi)內(nèi)發(fā)酵要求、優(yōu)點及其原因：隨時檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物的濃度等，了解發(fā)酵進程。還要及時添加必要的營養(yǎng)組分，要嚴格控制溫度、PH和溶解氧等發(fā)酵條件。發(fā)酵罐發(fā)酵能對溫度、PH、溶解氧、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營養(yǎng)進行監(jiān)測和控制，還能進行反饋控制，使發(fā)酵全過程處于最佳狀態(tài)。因為環(huán)境條件①不僅影響微生物的生長繁殖，而且②會影響微生物代謝物的形成；現(xiàn)代發(fā)酵工藝以其生產(chǎn)條件溫和、原料來源豐富且價格低廉、產(chǎn)物專一、廢棄物對環(huán)境污染較少和容易處理等優(yōu)點，在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和農(nóng)牧業(yè)等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。4.與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在下面啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，哪些工程手段使啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高?答：菌種的選育、對原材料的處理、發(fā)酵過程的控制、產(chǎn)品的消毒等，都有助于提高啤酒的產(chǎn)量和品質(zhì)。祝發(fā)酵階段結(jié)束后的“啤酒”是否就能直接飲用？答：主發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液還不適合飲用，要在低溫、密閉的環(huán)境下儲存一段時間進行后發(fā)酵，這樣才能形成澄清、成熟的啤酒。如何看待不添加食品添加劑、不進行過濾和消毒處理的“精釀啤酒”？答：應(yīng)該