专题11 发酵工程(原卷版).docx
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1、专题 11 发酵工程内容导航高考感知:明考向知规律长难句突破命题趋势:知己知彼满分技巧知识必备:重点讲解(全面梳理)易错点拨难点突破1.果酒和果醋发酵改进装置及其分析2.泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化3.微生物数量的测定1.关于糖类和脂质的4点辨析2.关于蛋白质的5个易错点3.有关核酸的4个易错点限时检测:30min:及时训练与检测(压缩包中含有单独的检测卷,方便练习使用)高考感知课标要求明考向近年考情知规律11.1 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。 11.2 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。 11.3 举例说明通过调
2、整培养基的配方可有目的地培养某种微生物。11.4 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。11.5 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。 11.6 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。 11.7 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。 11.8 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应用价值。 2023山东培养基的成分及其功能、无菌技术、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数2023山东泡菜的腌制、亚硝酸盐含量的测定2023广东培养基的类型及其应用、其他微生物的分离与计数202
3、3浙江培养基的类型及其应用、微生物的接种方法、解读泡菜的腌制2023山东果酒和果醋的制作原理2023北京培养基的成分及其功能、微生物的接种方法、微生物的培养与菌种保藏2023全国培养基的类型及其应用、无菌技术、果酒和果醋的制作原理2023全国蛋白质的结构及多样性、蛋白质分离的原理及方法蛋白质的提取和分离的实验操作2023湖南基因突变、培养基的成分及其功能、动物细胞培养技术2023浙江果酒和果醋的制作原理、有氧呼吸和无氧呼吸的异同命题趋势1.该部分内容的命题以选择题为主,属于年年必考的内容。2.试题情境以下列两种居多:(1)以实际发酵的过程为情境考查传统发酵食品制作。(2)以来自生产生活实际、与
4、现实联系密切的实例为情境考查微生物的培养及应用。知识必备重点:一、传统发酵技术的应用1千百年来,腐乳一直受到人们的喜爱。这是因为经过微生物的发酵,豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸,味道鲜美,易于消化吸收,而腐乳本身又便于保存。多种微生物参与了豆腐的发酵,如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉。(P5)2像这种直接利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进化发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式的。(P5)3乳酸菌是厌氧细菌,在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸(反应简式
5、),可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。乳酸菌种类很多,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乳酸菌分布。常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。C6H12O62C3H6O3(乳酸)能量(P5)4酵母菌是兼性厌氧微生物,在无氧条件下能进行酒精发酵(反应简式),可用于酿酒、制作馒头和面包等。温度是影响酵母菌生长的重要因素,酿酒酵母的最适生长温度约为28 。C6H12O62C2H5OH(酒精)2CO2能量(P6)5泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康,但如果人体摄入过量,会发生中毒,甚至死亡。(P6“探究实践”)6醋酸菌是好氧细菌,当O2、糖源都
6、充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸(反应简式);当缺少糖源时则直接将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸(反应简式)。醋酸菌可用于制作各种风味的醋。多数醋酸菌的最适生长温度为3035 。C6H12O62O22CH3COOH(乙酸)2H2O2CO2能量C2H5OHO2CH3COOH(乙酸)H2O能量(P7)7果酒自然发酵时,利用葡萄皮上的野生酵母菌;工业生产时,人工接种纯化的酵母菌,以提高发酵效率。(P7“探究实践”)8果酒变果醋发酵改变两个条件:一、通氧,因为醋酸菌是好氧细菌;二、升高温度,因为果酒的发酵温度在1830 ,而果醋的发酵温度在3035 。(P7“探究实践”)9果酒与果醋发酵流程
7、:挑选葡萄冲洗(再去梗)榨汁酒精发酵乙酸发酵。(P7)二、微生物的培养技术及应用(一)培养基的配制1培养基的化学成分包括 水、无机盐、碳源、氮源 (基本成分)和生长因子等。(1)碳源:能为微生物的代谢提供碳元素的物质。如CO2、NaHCO3等无机碳源;糖类、石油、花生粉饼等有机碳源。异养微生物只能利用有机碳源。单质碳不能作为碳源。(2)氮源:能为微生物的代谢提供氮元素的物质。如N2、NH3、NO、NH等无机氮源;蛋白质、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白胨等有机氮源。 只有固氮微生物才能利用N2。(3)水(4)无机盐(5)生长因子:微生物生长繁殖所必需的,但自身不能合成或合成能力有限,如维生素,氨基酸
8、,碱基等。培养某些微生物时可以不用添加生长因子。另外,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,一般需将培养基的pH调至酸性;培养细菌时,一般需要将pH调至中性或弱碱性;培养厌氧微生物时,则需要提供无氧的条件。(P10)2培养基的种类及用途:(1)按物理性质可分为液体培养基、半固体培养基和固体培养基。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。(2)按照培养基的用途,可将培养基分为选择培养基和鉴别培养基。(二)无菌技术1获得纯净培养物的关键是防止
9、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。2消毒(1)消毒指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物(不包括芽孢和孢子)。(2)消毒方法常用到煮沸消毒法,巴氏消毒法(对于一些不耐高温的液体),还有化学药剂消毒(如酒精、氯气、石炭酸等)、紫外线消毒。(P10)3灭
10、菌(1)灭菌是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子。(2)灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌。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 。(P10P11)4比较消毒和灭菌比较项理化因素的作用强度消灭微生物的数量芽孢和孢子能否被消灭消毒较为温和部分生活状态的微生物不能灭菌强烈全部微生物能(三)微生物的纯培养1微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。(P11)2分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形
11、态结构的子细胞群体,这就是菌落。采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上,之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。(P12“探究实践”)3通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。经数次划线后培养,可以分离得到单菌落。(P13“探究实践”)(四)微生物的选择培养和计数1在微生物学中,将允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基,称为选择培养基。(P16)2如果想知道1 g土壤中有多少能分解尿素的细菌,仅有选择培养基是不够的,还需要对土样进行适当的处理以及科学的测定微生物数量的方法。可采用稀
12、释涂布平板法(P17)3稀释涂布平板法除可以用于分离微生物外,也常用来统计样品中活菌的数目。当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。为了保证结果准确,一般选择菌落数为30300的平板进行计数。(P18)4样品的稀释度将直接影响平板上的菌落数目。在实际操作中,通常选用一定稀释范围的样品液进行培养,以保证获得菌落数为30300、适于计数的平板。在同一稀释度下,应至少对3个平板进行重复计数,然后求出平均值。(P18)5值得注意的是,统计的菌落数往往比活菌的实际数目少,这是因为当两个或多个细胞连在一起时
13、,平板上观察到的只是一个菌落。因此,统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。(P18)6除上述的活菌计数外,利用显微镜进行直接计数,也是一种常用的、快速直观的测定微生物数量的方法。该方法利用特定的细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下观察、计数,然后再计算一定体积的样品中微生物的数得,统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。(P18)7细菌计数板和血细胞计数板的计数原理相同。血细胞计数板比细菌计数板厚,常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。用细菌计数板可对细菌等较小的细胞进行观察和计数。(P18“相关信息”)8绝大多数微生物都能利用葡萄糖,但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿
14、素作为唯一氮源的选择培养基,可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。(P18“探究实践”)三、发酵工程及其应用1发酵工程一般包括菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌,接种,发酵,产品的分离、提纯等方面。(P22)2性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来,也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。(P22)3现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统,能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制;还可以进行反馈控制,使发酵全过程处于最佳状态。(P23)4环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,而且会影响微生物代谢物的形成。如谷氨酸的发酵生产:在中性和弱碱性条件下会积
15、累谷氨酸;在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N乙酰谷氨酰胺。(P23)5如果发酵产品是微生物细胞本身,可在发酵结束之后,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥,即可得到产品。如果产品是代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。(P23)6在我们的日常生活中,利用发酵工程生产的食品以及与食品有关的产品比比皆是,主要包括以下三个方面。第一,生产传统的发酵产品。第二,生产各种各样的食品添加剂。第三,生产酶制剂。(P2426)难点:1.果酒和果醋发酵改进装置及其分析2.泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化注意:亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,而不是硝化细菌氧化
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