第一章發(fā)酵工程第1課時課件高二下學(xué)期生物浙科版選擇性必修3

發(fā)酵工程單元復(fù)習(xí)——優(yōu)質(zhì)醋酸菌的篩選與鑒定

酸度是評價食醋品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。通常情況下，對于同一類型的食醋而言，等級越高，其對酸度的要求也越嚴(yán)格（等級越高，總酸含量也越高）。如何實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)食醋的大規(guī)模生產(chǎn)呢？食醋食醋釀造工藝任務(wù)1：分析傳統(tǒng)釀醋酸度波動原因（1）傳統(tǒng)釀醋過程中，醋酸菌的可能來源有哪些？

主要來源于空氣中、生產(chǎn)工具、原料等。（2）傳統(tǒng)釀醋無法保證食醋的酸度，請從微生物的角度試著分析原因。

傳統(tǒng)釀醋利用天然醋酸菌進行發(fā)酵，不同菌株產(chǎn)酸能力差異較大。主糧粉碎蒸料降溫、糖化酒精發(fā)酵淋醋陳釀醋酸發(fā)酵熏醅任務(wù)2：設(shè)計優(yōu)質(zhì)醋酸菌的篩選方案

請結(jié)合選擇培養(yǎng)基與鑒定培養(yǎng)基的設(shè)計理念（如尿素培養(yǎng)基），以及醋酸菌的代謝類型（C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O+能量），試著設(shè)計篩選醋酸菌的培養(yǎng)基。（尿素固體培養(yǎng)基：尿素、葡萄糖、NaCl、K2HPO4、酚紅、瓊脂糖）活動1：設(shè)計培養(yǎng)基活動要求（時間：2分鐘）：（1）以小組為單位，探討并寫出篩選醋酸菌的培養(yǎng)基配方；（2）分析所設(shè)計的培養(yǎng)基中，每個配方的作用；評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分值1、培養(yǎng)基滿足微生物生長所需的基本營養(yǎng)條件能夠滿足得1分

2、培養(yǎng)基含有相應(yīng)物質(zhì)用于鑒別是否為產(chǎn)酸菌能夠鑒別得1分

3、培養(yǎng)基可以有效篩選出醋酸菌能夠篩選得1分任務(wù)2：設(shè)計優(yōu)質(zhì)醋酸菌的篩選方案活動1：設(shè)計培養(yǎng)基

請結(jié)合評價量表，對所設(shè)計的培養(yǎng)基進行打分。

資料：醋酸菌的主要代謝途徑是將乙醇轉(zhuǎn)化為醋酸，這個過程需要有適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件。醋酸菌不僅需要乙醇作為底物，還需要其他碳源、氮源和其他營養(yǎng)物質(zhì)，以確保醋酸菌能夠有效生長并表現(xiàn)出其代謝特性。因此，單純依靠乙醇作為唯一碳源是不夠的。結(jié)合上述資料及細菌培養(yǎng)基的配方，對培養(yǎng)基進行修改。任務(wù)2：設(shè)計優(yōu)質(zhì)醋酸菌的篩選方案活動1：設(shè)計培養(yǎng)基培養(yǎng)基培養(yǎng)基1號培養(yǎng)基2號配方乙醇酵母浸膏葡萄糖瓊脂碳酸鈣乙醇酵母浸膏葡萄糖瓊脂溴甲酚紫（酸堿指示劑）任務(wù)2：設(shè)計優(yōu)質(zhì)醋酸菌的篩選方案活動1：設(shè)計培養(yǎng)基酵母浸膏：酵母細胞的水溶性提取物濃縮而成的膏狀物質(zhì)，主要作用是為微生物的生長補充氮源、生長因子，內(nèi)含無機鹽。任務(wù)2：設(shè)計優(yōu)質(zhì)醋酸菌的篩選方案碳酸鈣—透明圈法溴甲酚紫—顯色圈法稱取醋醅→在液體LB培養(yǎng)基中進行富集培養(yǎng)→用無菌水將培養(yǎng)物進行稀釋→取1ml稀釋后的菌懸液進行涂布分離→恒溫培養(yǎng)箱中進行倒置培養(yǎng)→培養(yǎng)結(jié)束后，觀察透明圈大小→利用試管斜面進行菌株保存活動2：完善醋酸菌的篩選路線任務(wù)2：設(shè)計優(yōu)質(zhì)醋酸菌的篩選方案某研究團隊利用上述所設(shè)計的1號培養(yǎng)基，開始了優(yōu)質(zhì)醋酸菌的篩選，其流程如下：活動要求（3分鐘）：（1）以小組為單位，評判操作步驟是否正確，若正確，在表格相應(yīng)位置中計1分，若錯誤，則不計分，并將總分打在“打分牌”上；（2）對操作錯誤的地方進行修改，并說明理由；操作步驟得分修改（1）稱取醋醅

（2）在液體LB培養(yǎng)基中進行富集培養(yǎng)

（3）用無菌水將培養(yǎng)物進行稀釋

（4）取1ml稀釋后的菌懸液進行涂布分離

（5）恒溫培養(yǎng)箱中進行倒置培養(yǎng)

（6）培養(yǎng)結(jié)束后，觀察透明圈大小

（7）利用試管斜面進行菌株保存活動2：完善醋酸菌的篩選路線任務(wù)2：設(shè)計優(yōu)質(zhì)醋酸菌的篩選方案活動2：完善醋酸菌的篩選路線任務(wù)2：設(shè)計優(yōu)質(zhì)醋酸菌的篩選方案稱取醋醅→在液體選擇培養(yǎng)基中進行富集培養(yǎng)→用無菌水將培養(yǎng)物進行稀釋→取0.1ml稀釋后的菌懸液進行涂布分離→恒溫培養(yǎng)箱中進行倒置培養(yǎng)→培養(yǎng)結(jié)束后，觀察透明圈與菌落直徑比值大小→利用試管斜面進行菌株保存菌株S5S10S11S12S27S30總酸度（g·L-1）46.2144.7043.1451.0849.4745.36酒精轉(zhuǎn)醋酸率（%）64.0861.9959.8270.8468.6062.90表1野生型優(yōu)良菌株的生產(chǎn)性狀（1）上述篩選得到的菌株中，哪一株最適合應(yīng)用于生產(chǎn)？（2）S12菌株為哪種醋酸菌？有哪些方法可以進行鑒定？任務(wù)2：設(shè)計優(yōu)質(zhì)醋酸菌的篩選方案任務(wù)3：設(shè)計醋酸菌的鑒定方案平板可以讓人們清楚地觀察到在培養(yǎng)基表面由單個細胞生長繁殖成的菌落，因此常用于微生物的分離、鑒定、活菌計數(shù)等。局限性：鑒定結(jié)果依賴于觀察者的經(jīng)驗和技能；不同人可能對同一菌落的判斷不一致；鑒定方案：菌落鑒定法任務(wù)3：設(shè)計醋酸菌的鑒定方案鑒定方案：分子生物學(xué)法活動3：利用分子生物學(xué)方法進行菌株鑒定資料：16SrDNA普遍存在于原核生物中，該序列在生物進化的漫長歷程中保持不變，既含有高度保守的序列區(qū)域，又有中度保守和高度變化的序列區(qū)域。此外，16SrDNA相對分子量大小適中，約1540對核苷酸，便于序列分析。保守區(qū)域1保守區(qū)域2保守區(qū)域3保守區(qū)域416SrDNA注：藍色區(qū)域代表保守的核酸序列，其長度大小約為30bp。任務(wù)3：設(shè)計醋酸菌的鑒定方案活動要求（時間：3分鐘）：（1）上述4個保守區(qū)域，你們小組會優(yōu)先選擇哪兩個區(qū)域用于引物的設(shè)計，請說明原因。（2）PCR擴增出S12菌株的16SDNA后，下一步該如何進行菌株鑒定？請對鑒定思路進行討論?；顒?：利用分子生物學(xué)方法進行菌株鑒定任務(wù)3：設(shè)計醋酸菌的鑒定方案保守區(qū)域1保守區(qū)域2保守區(qū)域3保守區(qū)域416SrDNA注：藍色區(qū)域代表保守的核酸序列，其長度大小約為30bp。PCR產(chǎn)物可利用電泳技術(shù)來鑒定，該技術(shù)是分離、鑒定、純化核酸和蛋白質(zhì)的常用方法（教材P107）。20001000750500250100MS12活動3：利用分子生物學(xué)方法進行菌株鑒定任務(wù)3：設(shè)計醋酸菌的鑒定方案電泳的方法，能否鑒定出菌株信息？為什么？大腸桿菌測序結(jié)果：AGTTTGATTCTGGCTCAGAGCGAACGCTGGCGGCATGCTTAACACATGCAAGTCGCACGAAGGTTTCGGCCTTAGTGGCGGACGGGTGAGTAACGCGTAGGTATCTATCCATGGGTGGGGGATAACACTGGGAAACTGGTGCTAATACCGCATGACACCTGAGGGTCAAAGGCGCAAGTCGCCTGTGGAGGAGCCTGCGTTTGATTAGCTAGTTGGTGGGGTAAAGGCCTACCAAGGCGATGATCAATAGCTGGTTTGAGAGGATGATCAGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATATTG……CCTTACCAGGGCTTGAATGTAGAGGCTGCAAGCAGAGATGTTTGTTTCCCGCAAGGGACCTCTAACACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCCTATCTTTAGTTGCCATCAGGTTGGGCTGGGCACTCTAGAGAGACTGCCGGTGACAAGCCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCCTCATGGCCCTTATGTCCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGCGGTGAGAGTGGGAAGCTAGGTGGTGACACCATGGTGATCTCTAAAAGCCGTCTCAGTTCGGATTGCACTCTGCAACTCGAGTGCATGAAGGTGGAATCGCTAGTAATCGCGGATCAGCATGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACACCATGGGAGTTGGTTTGACCTTAAGCCGGTGAGCGAACCGCAAGGACGCAGCGACCACGGTCGGGTCAGCGACTGGGGTGAAGTCGTAACAAGGTAGCCGTAGGGGAACCTGCGGCTGGATCACCTCCTTT任務(wù)3：設(shè)計醋酸菌的鑒定方案任務(wù)3：設(shè)計醋酸菌的鑒定方案任務(wù)3：設(shè)計醋酸菌的鑒定方案基因數(shù)據(jù)庫任務(wù)3：設(shè)計醋酸菌的鑒定方案任務(wù)3：設(shè)計醋酸菌的鑒定方案S12菌株為巴氏醋酸菌（Acetobacterpasteurianus）菌株S5S10S11S12S27S30總酸（g/L）46.2144.7043.1451.0849.4745.36