第1章　发酵工程 微专题1　发酵工程及相关技术课件PPT

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高中同步学案优化设计GAO ZHONG TONG BU XUE AN YOU HAU SHE JI第1章2023一、传统发酵技术1.有关微生物的举例比较说明:在使用传统发酵技术生产食品的过程中,微生物代谢消耗了原料中的部分有机物,会导致产品中热量相对原料有所减少,有机物总量也有所减少;但由于微生物代谢产生了一些中间产物,因此产品与原料相比,有机物种类增加。2.发酵工程中相关技术流程(1)果酒、果醋制作的技术流程(2)泡菜制作的技术流程图(3)发酵工程的基本技术流程图(4)啤酒工厂化生产的技术流程图典例1(2021山东日照高二期中)下面为某工厂液态法黄酒酿造工艺基本流程,下列相关叙述错误的是(　　)①淀粉液化(糯米+水+α-淀粉酶)→②淀粉糖化(加入蛋白酶、糖化酶)→③黄酒发酵(酿酒酵母和植物乳杆菌同时接种)→④发酵后处理→清爽型干黄酒A.过程①和②需提供适宜温度、酶浓度和作用时间等B.过程③前期需要通入无菌空气促进酿酒酵母的繁殖C.酿酒酵母和植物乳杆菌不能直接利用糯米中的淀粉和蛋白质D.接种植物乳杆菌的主要目的是产生乳酸为酵母发酵提供原料答案 D解析 过程①和②都加入了相应的酶,需提供适宜温度、酶浓度和作用时间等,A项正确;过程③需要前期通入无菌空气,促进酿酒酵母的繁殖,后期密封让酿酒酵母和植物乳杆菌进行无氧呼吸,B项正确;根据黄酒酿造工艺流程分析,糯米中没有直接接种酿酒酵母和植物乳杆菌,而是加了α-淀粉酶、蛋白酶、糖化酶等物质,将淀粉和蛋白质分解成葡萄糖和小分子肽、氨基酸等,说明酿酒酵母和植物乳杆菌不能直接利用糯米中的淀粉和蛋白质,C项正确;接种植物乳杆菌的主要目的是产生乳酸,酵母菌发酵的原料是葡萄糖、氨基酸等,D项错误。变式训练1 作为“浆果之王”的蓝莓,营养价值丰富,鉴于其保鲜难度和成本,目前世界各国仍以加工为主,其加工途径十分广泛。下图是蓝莓醋发酵工艺流程图,请据图回答下列问题。(1)蓝莓汁的榨取过程中,通常加入物质①,其化学本质是　　　　　　。目的是提高蓝莓果浆的　　　　　　。 (2)调整成分时主要添加的是蔗糖,目的是　　　　　　。蓝莓酒发酵前,需对干酵母进行活化,当　　　　　　　　时,意味着活化完毕。当酒精发酵结束后,用细口瓶对果酒进行后续贮藏,此时为了防止醋酸菌受到污染,加入瓶中“酒液”的量应为　　　。(A.注满　B.2/3　C.1/3　D.无特殊要求),以保证果酒的品质。 (3)蓝莓醋发酵前,菌种先在液体培养基中培养,其培养基由蛋白胨、酵母提取物和甘露醇组成,其中甘露醇的主要作用是　　　　　　　　。影响蓝莓醋风味的主要因素,除了温度、pH、氧气等环境因素外,还有　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2点即可)。 答案 (1)蛋白质　出汁率　(2)提供营养物质,增加酒精产量　出现气泡　A　(3)作为碳源　蓝莓品种、醋酸菌菌种等解析 (1)蓝莓汁的榨取过程中,通常加入物质①果胶酶,其可以提高蓝莓果浆的出汁率,并使果汁变得澄清,果胶酶的化学本质是蛋白质。(2)果酒发酵过程中添加蔗糖,可以为酵母菌提供营养物质,增加酒精产量。对干酵母进行活化,当出现气泡时,说明酵母菌已经恢复活性,可以进行呼吸作用产生二氧化碳,意味着活化完毕。因为醋酸菌是好氧菌,所以在对果酒进行后续贮藏时,为了防止醋酸菌受到污染,加入瓶中“酒液”的量应注满,以排除瓶中的氧气。(3)甘露醇的化学式为C6H14O6,主要作用是为酵母菌提供碳源。影响蓝莓醋风味的主要因素除了温度、pH、氧气等环境因素外,还有蓝莓品种、醋酸菌菌种等因素。二、培养基的种类 典例2油烟污染由多种有害物质组成,不易降解。某同学从长期受到油烟污染的土壤中分离出了油烟降解菌,其筛选分离过程如下图所示,下列叙述错误的是(　　)A.图中①~③的过程称为梯度稀释B.在④中的固体培养基加入某食用油,其作用是为微生物提供碳源和能源C.若要判断④固体培养基是否起到了选择的作用,应设计一个牛肉膏蛋白胨培养基作对照D.分离得到的降解菌可采用甘油管藏的方法长期保存答案 A解析 分析图解可知,图中①~③的培养过程中加入某食用油作为唯一碳源,能够初步筛选出能分解油烟的微生物,并增大其浓度,该过程称为选择培养,A项错误;某食用油可作为油烟分解菌的碳源和能源,所以在④中的固体培养基加入某食用油,其作用是为微生物提供碳源和能源,B项正确;若要判断④固体培养基是否起到了选择的作用,应再设置一个牛肉膏蛋白胨培养基作对照,在对照培养基和选择培养基上接种等量的菌液后,比较两培养基中菌落的数量,若固体培养基中菌落数明显少于对照组,则可说明该培养基起到了选择作用,C项正确;对分离得到的降解菌若要进行长期保存,可采用甘油管藏的方法在-20 ℃的冷冻箱中保存,D项正确。变式训练2 (2021吉林江城中学高二月考)孔雀石绿(简称MG)是广泛使用的有机染料,在自然环境中极难降解,且容易引起土壤污染,进而危害人体健康。因此从土壤中分离和筛选出高效的MG降解菌对环境的保护有非常重要的意义。已知MG在水中溶解度低,含过量MG的固体培养基不透明。(1)培养基的配制:MG降解菌富集培养基需含有NaH2PO4、KH2PO4、NaCl、NH4Cl、CaCl2、MgSO4、水等,再加　　　　　　　　　作为唯一碳源。培养基配制好后,需用　　　　　　　　　　法对培养基进行无菌处理才能后续使用。在对培养基灭菌时,锅内水加热煮沸后,必须　　　　　　　　　　　　,以保证锅内气压上升,且温度达到121 ℃。灭菌后的培养基应适当冷却后,在　　　　　　　　　附近倒平板。 (2)MG高效降解菌株的富集培养:如图所示,将1.0 g土样接入含上述配制好的培养液的三角瓶中,将三角瓶置于30 ℃、180 r/min摇床中振荡培养1~2天,此操作的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,直至培养液变浑浊后,换瓶重复操作2~3次,以达到富集培养的目的。 (3)MG高效降解菌株的分离和纯化:图中所示的分离纯化细菌的方法是　　　　　　　　　　　　。实验中初步估测A中细菌细胞数为1.5×109个/mL,若要在图中每个平板上涂布0.1 mL稀释后的菌液,且每个平板上长出的菌落数约为150个,则应将A中的菌液稀释　　　倍。 (4)MG高效降解菌株的鉴定:将纯化获得的菌种接种于含过量MG的固体培养基(其他营养成分等适宜)上,根据培养基是否出现　　　　　　,就可以鉴别出目的菌株。 答案 (1)孔雀石绿(或MG)　高压蒸汽灭菌　排除锅内冷空气　酒精灯火焰　(2)使目的菌充分接触培养液中的营养物质　(3)稀释涂布平板法　106　(4)透明圈解析 (1)要筛选出能降解MG的微生物,培养基的配制需要以孔雀石绿(或MG)作为唯一碳源。培养基常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌法。在对培养基灭菌时,锅内水加热煮沸后,必须排除锅内冷空气,以保证锅内气压上升,且温度达到121 ℃。灭菌后的培养基应适当冷却后,在酒精灯火焰附近倒平板,以避免杂菌污染。(2)MG高效降解菌株的富集培养使用液体培养基,摇床振荡培养的目的是使目的菌充分接触培养液中的营养物质,增加目的菌株的浓度。(3)图中接种方法能够计数,应为稀释涂布平板法。设A中的菌液稀释x倍,则150÷0.1×x=1.5×109个/mL,计算出x=106。(4)依据题干信息“MG在水中溶解度低,含过量MG的固体培养基不透明”可知,若目的菌株能高效降解MG,则培养基变得透明,会形成以目的菌株为中心的透明圈。三、平板划线法与稀释涂布平板法的比较 典例3(2021辽宁丹东一模)下图所示为分离某种以尿素为氮源的细菌实验过程,下列叙述错误的是(　　)A.土样从有哺乳动物尿液的地方选取,获得目的菌种概率较高B.为验证尿素固体培养基具有选择作用,可用牛肉膏蛋白胨固体培养基作对照C.将实验组和对照组37 ℃恒温培养24~48 h时,需将平板倒置D.在尿素固体培养基上生长的都是以尿素为氮源的细菌答案 D解析 在含哺乳动物排泄物的土壤中有较多含脲酶的细菌,因此土样从有哺乳动物排泄物的地方选取,获得目的菌种 概率更高,A项正确;取不同稀释倍数的土壤稀释液各0.1 mL,分别涂布于牛肉膏蛋白胨固体培养基、尿素固体培养基上,其中牛肉膏蛋白胨固体培养基作为对照,B项正确;将实验组和对照组37 ℃恒温培养24~48 h时,需将平板倒置,C项正确;在尿素固体培养基上生长的大多数是以尿素为氮源的细菌,还有一些利用空气中氮的微生物等,D项错误。变式训练3 (2021山东枣庄高二期中)研究人员欲从土壤中筛选高淀粉酶活性的细菌,并对其进行研究。请据题回答下列问题。(1)在细菌筛选过程中,将土壤样品稀释液接种至以　　　　为唯一碳源的固体培养基上进行培养,除碳源外,该培养基还含有氮源、水、无机盐和　　　　。不同微生物生长所需的pH是不同的,在配制培养基时,pH的调节应在灭菌　　　(填“前”或“后”)。 (2)在将筛选到的微生物进行分离纯化时,采用了两种不同的接种方法,培养一段时间后得到如下图所示的菌落。平板A所采用的接种方法是　　　　　　　　　　,平板B所采用的接种工具是　　　　　　。A、B两个平板所采用的接种方法适合用来计数的是　　　(填“A”或“B”)。 (3)根据上图所示,4号试管的土壤样品稀释了　　　倍,根据图示的三个平板上的菌落结果,可以估算1克土壤中的细菌数为　　　　　　个。 答案 (1)淀粉　琼脂(凝固剂)　前　(2)稀释涂布平板法　接种环　A　(3)105　8.5×108解析 (1)由题干信息分析可知,该实验的目的是欲从土壤中筛选高淀粉酶活性的目标菌,故在目标菌筛选过程中,将土壤样品稀释液接种至以淀粉为唯一碳源的固体培养基上进行培养,除碳源外,培养基中还需要加入琼脂,还需要有氮源、水、无机盐等成分。为防止杂菌污染,在配制培养基时,pH的调节应在灭菌前。(2)根据培养基中菌落的分布判断,平板A所采用的接种方法是稀释涂布平板法,平板B所采用的接种方法是平板划线法,其中稀释涂布平板法是将菌液稀释到一定浓度,取一定量菌液涂布在平板上,适合用来计数。平板B是用平板划线法接种的,采用的接种工具是接种环。(3)图中进行了一系列的梯度稀释,由土样到试管4共稀释了5次,故4号试管的土壤样品稀释了105倍;根据图示的三个平板上的菌落结果,可以估算1克土壤中的细菌数为(168+175+167)÷3÷0.2×105×100÷10=8.5×108(个)。