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生物选修一知识点word版

生物选修一[生物技术实践]知识点

△传统发酵技术的应用

○果酒和果醋的制作

1．发酵：

指利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体及各种不同代谢产物的过程。

根据产物分为氨基酸发酵、酒精发酵和醋酸发酵。

根据条件分为需氧发酵和厌氧发酵。

历史悠久、遍布民间的利用不同微生物的发酵作用制作食品的方法、工艺，一般称作传统发酵技术。

2．有氧发酵：

醋酸发酵、谷氨酸发酵无氧发酵：

酒精发酵、乳酸发酵

3．酵母菌是兼性厌氧菌型微生物真菌，酵母菌的生殖方式：

出芽生殖

4．在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。

5．在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。

6．20℃左右最适宜酵母菌繁殖，酒精发酵时一般将温度控制在18℃～25℃。

7．在葡萄酒自然发酵的过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮表面的野生型酵母菌。

在发酵过程中，随着酒精浓度的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈现深红色。

在缺氧呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到制约。

8．果醋制作过程中，起作用的菌种是醋酸菌，该菌种是单细胞一种好氧细菌（原核生物），代谢类型是异养需氧型，生殖方式为二分裂。

只有当氧气充足时，才能时进行旺盛的生理活动。

当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。

9．醋酸菌对氧气的含量相当特别敏感，在进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。

变酸的酒的表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。

10．控制发酵条件的作用：

◆醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。

◆醋酸菌最适生长温度为30～35℃，控制好发酵温度，使发酵时间缩短，又减少杂菌污染的机会。

◆有两条途径生成醋酸：

直接氧化和以酒精为底物的氧化。

11．实验流程：

挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒（→醋酸发酵→果醋）

12．酒精检验：

果汁发酵后是否有酒精产生，可以用重铬酸钾来检验。

在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。

先在试管中加入发酵液2ml，再滴入摩尔浓度为3mol/L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸

钾溶液3滴，振荡试管，观察颜色。

13．如右图充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发酵时用来排出二氧化碳的；出料口是用来取样的。

排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连接，其目的是防止空气中微生物的污染。

开口向下的目的是有利于二氧化碳的排出。

使用该装置制酒时应该关闭充气口；制醋时，应该充气口连接气泵，输入氧气。

14．利用右图制作果酒、果醋时，在发酵过程中，每隔12h将瓶盖拧松一次（注意，不能打开

瓶盖）目的是放出二氧化碳。

当发酵产生酒精后，对装置的处理是打开瓶盖，盖上一层纱布，进行制葡萄醋的发酵。

◆果酒和果醋的发酵装置中的充气口是在葡萄汁装入发酵瓶初期，连接充气泵进行充气，用于酵母菌大量繁殖的；

◆排气口是在酒精发酵时用来排出CO2，平衡容器内外压力的；出料口是用来取样检测菌体数量或酒精浓度或排放废料的。

◆将葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间。

目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，消耗尽氧气后再进行酒精发酵；其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。

酵母菌的繁殖需大量能量，而发酵过程进行无氧呼吸，故果酒制作的前期应通入氧气，而后期应保证严格的厌氧环境。

◆排气口要通过一个长而弯曲的胶管（曲颈管）与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。

使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，要适时充入无菌空气（氧气）。

果醋制作过程中要求始终通氧，缺氧时醋酸菌的生长、增殖都会受到影响，另外，醋酸的生成也会受到影响。

15．防止发酵液被污染：

◆榨汁机要清洗干净，并晾干；

◆发酵装置要清洗干净，并用体积分数70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤；

◆装入榨好的葡萄汁后，封闭充气口。

16．控制好发酵条件：

◆将葡萄汁装入发酵瓶，留大约1/3的空间；

◆制葡萄酒的过程中，将温度严格控制在18～25℃，时间控制在10～20d，可通过出料的情况进行及时的监测；

◆在制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在30～35℃，时间控制在7～8d，并注意适时通过充气口充气。

17．◆发酵过程中，随着酒精度的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈现深红色。

葡萄果皮中含有单宁和花青素，对酿造红葡萄酒很重要，大多数葡萄色素只存在于果皮中，色素在酒精中的溶解度大于水中，发酵时酒精增加的同时，使溶解于其中的色素也增加。

◆选择新鲜的葡萄，榨汁前应该先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，被杂菌污染的机会。

◆防止发酵液被污染，需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。

例如：

榨汁机、发酵装置要清洗干净、晾干，并用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。

18．发酵产物的鉴定：

◆可用重铬酸钾检验是否有酒精生成。

在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。

◆果醋制作过程中，首先通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH

做进一步的鉴定。

19．果酒和果醋制作的比较

20．酵母菌和醋酸菌的比较

○制作泡菜并检验亚硝酸盐含量

1．泡菜的制作离不开乳酸菌。

乳酸菌在自然界中分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内都有；种类也很多，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌；代谢类型为异养厌氧型，在无氧的情况下，将葡萄糖分解成乳酸。

2．亚硝酸盐为白色粉末，外观与食盐相似，有咸味，易溶于水，可作食品添加剂。

膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但是，当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3～0.5g时，会引起中毒；当摄入总量达到3g时，会引起死亡。

膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，只有在特定的条件下（pH=3，温度适宜和一定微生物的作用）才会转变成致癌物——亚硝胺，对动物还具有致畸和致突变作用。

我国卫生标准规定：

亚硝酸盐的残留量在肉制品中不得超过

30mg/kg，酱腌菜中不超过20mg/kg，婴儿奶粉中不得超过2mg/kg。

3．泡菜坛本身质地好坏对泡菜质量有直接影响，应选用火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合号的泡菜坛（不合格容易引起蔬菜腐烂）。

检查时，可将坛口向上压入水中，选择坛体无渗水现象的为佳。

也可使用玻璃制作的泡菜坛。

◆泡菜腌制过程中，要注意控制腌制时间、温度和食盐用量。

温度过高、食盐用量不足10%、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。

一般在腌制10天后，亚硝酸盐的含量开始下降。

（在腌制后的第五天，

泡菜坛中亚硝酸盐的含量达到最高峰；第9天后泡菜中的亚硝酸盐含量开始有明显下降。

）

◆由于泡菜在开始腌制时，坛内环境有利于某些细菌的繁殖（包括一些硝酸盐还原菌），这些细菌可以促进硝酸盐还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐的含量会上升。

但随着腌制时间的延长，乳酸菌也大量繁殖，对硝酸盐还原菌产生一定的抑制作用，使其生长繁殖受到影响，造成泡菜中亚硝酸盐的含量又有所下降。

4．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，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合生成玫瑰红色溶液。

将经过显色反应后的泡菜待测样品与已知浓度的标准显色液目测比较（称作比色法），即可估算出泡菜样品中的亚硝酸盐含量。

随亚硝酸钠量的增加，显色反应越充分，颜色越深。

◆测定亚硝酸盐含量的操作步骤为：

配制溶液→制备标准显色液→制备泡菜样品处理液→比色

5．◆泡菜制作时，要按清水与盐的质量比为4：

1的比例配制盐水，将盐水煮沸冷却。

◆在坛盖边沿的水槽中注满水，用水封闭坛口，起着使坛内与坛外空气隔绝的作用，保证坛内乳酸菌所需的无氧环境。

空气中21%是氧气，这是最简易的造成无氧环境的方法。

这样，坛内可利用蔬菜中天然存在的乳酸菌进行乳酸发酵。

如不封闭，则会有许多需氧菌生长，蔬菜会腐烂。

在发酵过程中，要注意经常补充水槽中的水。

◆每次取样要用洗净的筷子、小匙，专人专用，专人清洗取样后迅速封坛，防止泡菜被污染。

泡菜坛内有时会长一层白膜，是由于产膜酵母的繁殖。

酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。

6．◆含有抗生素的牛奶不能发酵为酸奶。

这是因为牛奶发酵为酸奶，主要依靠乳酸杆菌的发酵作用，而抗生素能够杀死或抑制乳酸杆菌的生长。

◆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时发生变质（发黄、腐烂）或者在腌制过程中，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。

因此，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；对于腌制的蔬菜，也不宜多吃。

7．果酒的制作主要利用的是酵母菌的酒精发酵，果醋的制作利用的是醋酸菌将酒精转变为醋酸的代谢，腐乳的制作利用的主要是毛霉分泌的蛋白酶等酶类，泡菜的制作利用的是乳酸菌的乳酸发酵。

◆传统发酵技术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。

△微生物的培养与应用

○微生物的实验室培养

1．培养基：

人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质，培养基是进行微生物培养的物质基础。

◆微生物和动植物营养要素的比较

2．培养基按照物理性质可分为液体培养基半固体培养基和固体培养基。

在液体培养基中加入凝固剂琼脂后，制成琼脂固体培养基。

微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。

根据菌落的特征可以判断是哪一种菌。

液体培养基应用于工业或生活生产，固体培养基应用于微生物的分离和鉴定，半固体培养基则常用于观察微生物的运动及菌种保藏等。

◆选择培养基与鉴别培养基的比较

3．培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源，此外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质、氧气的要求。

4．培养基还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。

例如：

培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素，培养霉菌时须将培养基的pH调至酸性，培养细菌是需要将pH调至中性或微碱性，培养厌氧型微生物是则

需要提供无氧的条件。

5．无菌技术获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，要注意以下几个方面：

◆对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。

◆将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌。

◆为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。

◆实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。

◆无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还能有效避免操作者自身被微生物感染。

7．消毒与灭菌的区别

◆消毒指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子）。

消毒方法常用煮沸消毒法，巴氏消毒法（对于一些不耐高温的液体）还有化学药剂（如酒精、氯气、石炭酸等）消毒、紫外线消毒。

◆灭菌则是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。

灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌。

◆灭菌方法：

○接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法；

○玻璃器皿、金属用具等使用干热灭菌法，所用器械是干热灭菌箱；

○培养基、无菌水等使用高压蒸汽灭菌法，所用器械是高压蒸汽灭菌锅；

○表面灭菌和空气灭菌等使用紫外线灭菌法，所用器械是紫外灯。