1、专题八生物技术实践概念 发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品1.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提。2.阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术。3.举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物。4.概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法。5.概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。6.举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。7.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。8.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的
2、应用价值。9.生物技术在其他方面的应用。提示：灭菌尿素稀释涂布平板纤维素刚果红乳酸菌物理和化学性质二苯胺凝胶色谱水蒸气蒸馏萃取纸层析化学结合法配制海藻酸钠溶液固定化酵母细胞一、传统发酵技术及应用1.酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，能进行有氧呼吸，大量繁殖；在无氧条件下，能进行酒精发酵。（）2.制作果酒或果醋的发酵液和发酵瓶要严格灭菌。（）提示：果酒、果醋的发酵属于传统发酵，都是利用了来自葡萄皮上的酵母菌和空气中醋酸菌在适宜的条件下生长迅速，同时可以抑制其他微生物的生长的特点，所以不需要对发酵液和发酵瓶进行严格的灭菌。3.制作腐乳所加的盐和卤汤都能抑制微生物的生长，因此制作腐乳不需要严格的
3、灭菌操作。（）4.常用比色法测定泡菜中亚硝酸盐含量。（）二、微生物的分离、培养及应用1.对用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等要进行灭菌，而对实验操作空间、操作者的衣着等要进行消毒。（）2.选择培养基是微生物选择培养中常用的，它允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他微生物生长。（）3.统计菌落数目对细菌进行计数时可用稀释涂布平板法进行接种，也可用平板划线法接种。（）提示：平板划线法可分离细菌，但不能对细菌进行计数。4.筛选纤维素分解菌常用刚果红染色法，根据颜色反应进行直接筛选。（）三、酶的应用1.果胶酶是半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物（）提示：果胶是半乳糖醛酸聚合而成的一种高分
4、子化合物，而果胶酶不是，果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。2.酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力，酶的活性受温度、pH和酶抑制剂等因素的影响，与反应物浓度无关。（）3.棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤。（）提示：棉织物的主要成分是纤维素，而含有纤维素酶的洗衣粉可将主纤维上的微毛和小绒球除去，使织物表面平整，不会破坏衣物。4.固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都是在细胞外起作用（）提示：固定化酶是在溶液中即细胞外进行，固定化细胞需将原料吸收进入细胞再分解，反应场所是在细胞内四、植物有效成分的提取、DNA技术1.橘皮精油主要贮藏在橘皮部
5、分，橘皮精油的有效成分在水蒸气蒸馏时会发生部分水解，而使用水中蒸馏又会产生原料焦煳问题，所以一般采用压榨法。（）2.胡萝卜素易溶于有机溶剂，可以采用萃取的方法进行提取，萃取过程应该避免明火加热，采用水浴加热。（）3.影响萃取效率的因素除了萃取剂的性质和使用量之外，还有原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等。（）4.DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，DNA也不溶于酒精，据此可用不同浓度的NaCl溶液以及酒精来分离提纯DNA。（）考点一传统发酵技术及应用1.传统发酵食品的生产技术项目果酒果醋腐乳泡菜菌种酵母菌醋酸杆菌毛霉乳酸菌原理酵母菌无氧呼吸产生酒精醋酸杆菌有氧呼吸产生
6、醋酸毛霉代谢产生蛋白酶和脂肪酶乳酸菌无氧呼吸产生乳酸控制条件前期有氧后期无氧，20 左右有氧，3035 有氧，1518 无氧，常温实验流程挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵果酒醋酸发酵果醋让豆腐上长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制2.测定亚硝酸盐的含量（1）方法：比色法。（2）原理：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N1萘基乙二胺盐酸盐结合生成玫瑰红色溶液。（3）检测步骤：配制溶液制备标准显色液制备样品处理液比色。1.果酒发酵先通氧有利于酵母菌大量快速繁殖，后无氧环境进行酒精发酵。酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。2.缺氧、酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，其他杂菌
7、生长受到抑制。3.O2、糖源充足时，醋酸菌将糖分解成醋酸；缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变乙醛，乙醛再变醋酸。4.果酒自然发酵时，利用葡萄皮上野生的酵母菌；工业生产时，人工接种纯化的酵母菌，以提高发酵效率。5.果酒变果醋发酵需改变两个条件：一通氧，因为醋酸菌是好氧细菌；二升高温度，因为酵母菌适宜在1825 生长，而醋酸菌适宜在3035 生长。6.腐乳味道鲜美是因为：毛霉产生蛋白酶将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸；脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸。7.腐乳制作时加盐的作用：（1）析出豆腐中的水分，使豆腐变硬；（2）抑制微生物生长，避免豆腐腐败变质；（3）调味。8.测定亚硝酸盐含量方法：比色法。样品处理液显
8、色后与标准显色液比色。9.泡菜腌制的时间过短、温度过高和食盐用量过低亚硝酸盐含量会增加。10.果酒表面的菌膜为醋酸菌；泡菜表面的白膜为酵母菌。1.传统发酵技术控制杂菌的措施有哪些？提示：（1）利用发酵条件控制杂菌：无氧发酵时的无氧环境可以抑制好氧菌。乳酸菌发酵、酒精发酵形成的酸性环境抑制杂菌繁殖。（2）利用盐控制杂菌：如腐乳的制作。（3）利用酒精控制杂菌：如果酒、腐乳的制作。（4）利用香辛料控制杂菌：如腐乳、泡菜的制作。2.影响腐乳种类的因素有哪些？举例说出加入的辅料与腐乳种类的关系。提示：豆腐的含水量不同、发酵条件的不同、加入的辅料不同。红方加入了红曲，糟方加入了酒糟，青方不加辅料。3.为什
9、么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶？提示：酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用。抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长，因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。4.为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不吃存放时间过长、变质的蔬菜？提示：有些蔬菜，如小白菜和萝卜等，含有丰富的硝酸盐。当这些蔬菜放置过久发生变质（发黄、腐烂）或者煮熟后存放太久时，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康。酒精发酵的食品中若酒精含量少，试分析造成此异常现象的原因？（至少答2点）提示：（1）若酵母菌数量少，产生的酒精少，可能是发酵前期供氧不足。（2）若酵母菌数量充足，但是产生的酒精较少或不能产生酒精，可能是发酵后期密封不严。
10、1.（2020全国卷）水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题：（1）制作果汁时，可以使用果胶酶、纤维素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、（答出2种即可）。纤维素酶可以分解植物（填细胞膜或细胞壁）中的纤维素。（2）用果胶酶处理果泥时，为了提高出汁率，需要控制反应的温度，原因是_。（3）现有甲乙丙三种不同来源的果胶酶，某同学拟在果泥用量、温度、pH等所有条件都相同的前提下比较这三种酶的活性。通常，酶活性的高低可用来表示。（4）获得的果汁（如苹果汁）可以用来制作果酒或者果醋，制作果酒需要菌，这一过程中也需要O2，O2的作用是。制作果醋需
11、要醋酸菌，醋酸菌属于（填好氧或厌氧）细菌。解析：（1）果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。植物细胞壁由纤维素和果胶构成，故可用纤维素酶分解细胞壁。（2）酶发挥催化作用需要适宜的温度和pH条件，在最适温度下，果胶酶的活性最高，出汁率最高。（3）酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力，酶活性的高低可以用在一定条件下，单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量来表示。（4）果酒的制作离不开酵母菌，在初期通入氧气，可以促进酵母菌的有氧呼吸，使其大量繁殖；醋酸菌是一种好氧细菌。答案：（1）果胶分解酶、果胶酯酶细胞壁（2）温度对果胶酶活性有影响，在最适温度下酶活性最高，出汁率最高（
12、3）在一定条件下，单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量（4）酵母促进有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖好氧2.（2020浙江卷）回答与泡菜制作有关的问题：（1）用萝卜等根菜类蔬菜制作泡菜，用热水短时处理，可抑制某些微生物产生，从而使成品泡菜口感较脆。同时，该处理也会使泡菜发酵时间缩短，其原因是。（2）泡菜发酵初期，由于泡菜罐加盖并水封，会使菌被逐渐抑制。发酵中期，乳酸菌大量繁殖，会使菌受到抑制。发酵后期，乳酸生产过多，会使乳酸菌受到抑制。（3）从泡菜汁中可分离制作酸奶的乳酸菌，首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤，然后取滤液进行，再用的方法在某种含牛乳的专用的培养基中进行初步筛选。该培养基
13、必须含有，以便于观察是否产酸。（4）自然界中醋杆菌常与乳酸菌共同生长。若要筛选出醋杆菌，则其专用的培养基中应添加。解析：（1）用萝卜等根菜类蔬菜制作泡菜时，为抑制某些微生物产生果胶酶，从而使成品泡菜口感较脆，可用热水短时处理。同时，该处理也会使细胞破裂，细胞内营养物质外流使乳酸菌快速地获得营养物质，从而使泡菜发酵时间缩短。（2）泡菜发酵初期，由于泡菜罐加盖并水封，形成无氧环境，会使喜好氧的菌被逐渐抑制。发酵中期，乳酸菌大量繁殖，产生乳酸，会使不耐酸的菌受到抑制。发酵后期，乳酸生产过多，又会抑制乳酸菌。（3）从泡菜汁中可分离制作酸奶的乳酸菌，首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤，然后取滤液进行稀释，
14、再用涂布分离的方法在某种含牛乳的专用的培养基中进行初步筛选。为了便于观察是否产酸，该培养基必须含有酸碱指示剂。（4）自然界中醋杆菌常与乳酸菌共同生长。由于醋酸杆菌可以利用乙醇产生醋酸，若要筛选出醋杆菌，则其专用的培养基中应添加乙醇。答案：（1）果胶酶细胞破裂，细胞内营养物质外流使乳酸菌快速地获得营养物质（2）喜好氧的不耐酸的（3）稀释涂布分离酸碱指示剂（4）乙醇热点传统发酵技术的应用1.天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。（1）在酒精发酵阶段，需添加酵母菌。在操作过程中，发酵罐先通气，后密闭。通气能提高的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。（2）在醋酸发酵阶段，独流老醋采用
15、独特的分层固体发酵法，发酵30天。工艺如下。发酵过程中，定期取样测定醋酸杆菌密度变化，趋势如图。据图分析，与颠倒前相比，B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是，由此推断，影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是。乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中，发酵缸中层醋醅有利于乳酸菌繁殖，积累乳酸。成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的变化，加剧了不同种类乳酸菌的，淘汰了部分乳酸菌种类。解析：（1）通气阶段可促进酵母菌的有氧呼吸，为酵母菌的繁殖提供能量，从而增加酵母菌数量。（2）据图分析，与颠倒前相比，B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是先快速增长后趋于稳定
16、。A、B层颠倒后，B层醋酸杆菌获得的氧气较为充足，环境中的营养物质和pH也会影响醋酸杆菌的种群密度。乳酸菌为厌氧菌，颠倒前的B层和颠倒后的A层醋醅有利于乳酸菌的繁殖。发酵后期营养物质消耗等环境因素的变化，加剧了不同种类乳酸菌的竞争，淘汰了部分乳酸菌种类，使成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少。答案：（1）酵母菌（2）先快速增长后趋于稳定氧气、营养物质、pH颠倒前的B层和颠倒后的A（或不翻动，或下）种间竞争（或竞争）2.红酸汤是一种很有特色的火锅底料，制作流程如下图所示。请分析回答以下问题：（1）密封发酵时，常在坛中加入成品红酸汤，其目的是。乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行的过程。（2）装坛时坛口留有一点
17、空间而不装满的目的是，红酸汤腌制过程的初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，试分析原因：_。（3）红酸汤有利于人体肠道内多种益生菌的生长。消化道炎症往往与益生菌群减少、有害菌群增多有关。研究表明，治疗消化道慢性炎症时，不宜滥用抗生素，滥用抗生素的害处有_。（4）亚硝酸盐的含量影响酸汤的品质，在发酵过程中影响亚硝酸盐含量的因素有。绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿液排出，只有在特定的条件下，才会转变成致癌物即。解析：（1）在坛中加入红酸汤的目的是增加乳酸菌含量。乳酸发酵是利用了乳酸菌的无氧呼吸，该过程发生在乳酸菌的细胞质基质中。（2）装坛时坛口留有一点空间而不装满的目的是防止西红柿发
18、酵后液体膨胀外溢，红酸汤腌制过程的初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，其原因是刚入坛内，西红柿表面的杂菌（酵母菌）呼吸产生二氧化碳，随着乳酸积累抑制了杂菌（酵母菌）的生长，乳酸菌产生乳酸的过程不产生二氧化碳。（3）根据题意分析，人体肠道内有很多益生菌，若使用抗生素会杀死肠道内多种益生菌，因此不宜滥用抗生素。（4）发酵过程中影响亚硝酸盐含量的因素有温度、食盐用量、腌制时间等。亚硝酸盐只有在特定的条件下，才会转变成致癌物即亚硝胺答案：（1）增加乳酸菌含量（以缩短制作时间）无氧呼吸（2）防止西红柿发酵后液体膨胀外溢刚入坛内，西红柿表面的杂菌（酵母菌）呼吸产生二氧化碳，随着乳酸积累抑制了杂菌的生长
19、，乳酸菌产生乳酸的过程不产生二氧化碳（3）抗生素会杀死肠道内多种益生菌，抗生素对有害菌产生选择作用（4）温度、食盐用量、腌制时间等亚硝胺3.利用传统发酵技术制作的果酒、果醋、腐乳、泡菜极大地丰富了人们的饮食。回答下列有关问题：（1）在上述四种饮品及食品加工过程中，利用真菌进行发酵的是；这些发酵技术的共同特点是_。（2）如果将用于制作果酒的装置改为制作果醋（不经酒精发酵就制作果醋），除直接接种醋酸菌外，还需要在发酵条件上进行的调整有。（3）在泡菜制作过程中，控制好等腌制条件是泡菜制作成功的关键。泡菜制作过程中还需测定亚硝酸盐含量，其原理是在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后
20、，与N1萘基乙二胺盐酸盐结合形成色染料。（4）制作腐乳时，为防止腐败变质，除进行严格灭菌和无菌操作外，在添加的材料用量上还需要注意控制。影响腐乳风味的因素有：装罐时加入的辅料不同，以及（至少答出两条）。解析：（1）果醋制作、果酒制作、腐乳制作及泡菜制作都巧妙地利用了天然菌种，都为特定的菌种提供了良好的生存条件，最终的发酵产物不是单一的成分，而是复杂的混合物。其中制作果酒的酵母菌和制作腐乳的毛霉均是真菌。（2）果酒制作的温度是1825 、无氧环境，若进行果醋制作，需要把温度调整为3035 ，有氧的环境。（3）制作泡菜时，腌制的时间、食盐用量和温度均会影响泡菜制作的成功与否。泡菜制作中，进行亚硝酸
21、盐测定的原理是：在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N1萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。（4）制作腐乳时，加入盐可以析出豆腐中的水分，豆腐不易过早酥烂，还可以抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质；加12%的酒可以抑制微生物的生长，还能使腐乳具有独特的香味。故为了防止腐败变质，需要控制盐和酒的用量。香辛料、豆腐含水量、发酵条件均会影响腐乳的品质。答案：（1）果酒和腐乳都巧妙地利用了天然菌种，都为特定的菌种提供了良好的生存条件，最终的发酵产物不是单一的组分，而是成分复杂的混合物（2）通入无菌空气，将温度提高到3035 （3）腌制的时间、温度和食盐用量玫瑰红（4）盐和酒的用量含水量、发酵条件