生物技術實踐知識點
"生物技術實踐"選修模組,這種專門開設以技術實踐為主題的課程。接下來小編為你整理了，一起來看看吧
：傳統發酵技術的應用
課題一 果酒和果醋的製作
1、發酵：通過微生物技術的培養來生產大量代謝產物的過程。
2、有氧發酵：醋酸發酵 穀氨酸發酵 ·無氧發酵：酒精發酵 乳酸發酵
3、酵母菌是兼性厭氧菌型微生物真菌 ·酵母菌的生殖方式：出芽生殖***主要*** 分裂生殖 孢子生殖
4、在有氧條件下，酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖。 C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量
5、在無氧條件下，酵母菌能進行酒精發酵。 C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量
6、20℃左右最適宜酵母菌繁殖酒精發酵時一般將溫度控制在18℃-25℃
7、在葡萄酒自然發酵的過程中,起主要作用的是附著在葡萄皮表面的野生型酵母菌.在發酵過程中,隨著酒精濃度的提高,紅葡萄皮的色素也進入發酵液,使葡萄酒呈現深紅色.在缺氧 呈酸性的發酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數其他微生物都因無法適應這一環境而受到制約。
8、醋酸菌是單細胞細菌***原核生物***,代謝型別是異養需氧型,生殖方式為二分裂
9、當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸;當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變為乙醛，再將乙醛變為醋酸。 C6H12O6+2O2→2CH3COOH+2CO2+2H2O
C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O
10、控制發酵條件的作用①醋酸菌對氧氣的含量特別敏感，當進行深層發酵時，即使只是短時間中斷通入氧氣，也會引起醋酸菌死亡。②醋酸菌最適生長溫度為32℃，控制好發酵溫度，使發酵時間縮短，又減少雜菌汙染的機會。③有兩條途徑生成醋酸：直接氧化和以酒精為底物的氧化。
11、實驗流程：挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發酵→果酒***→醋酸發酵→果醋***
12、酒精檢驗：果汁發酵後是否有酒精產生，可以用重鉻酸鉀來檢驗。在酸性條件下，重鉻酸鉀與酒精反應呈現灰綠色。先在試管中加入發酵液2mL，再滴入物質的量濃度為3mol/L的H2SO43滴，振盪混勻，最後滴加常溫下飽和的重鉻酸鉀溶液3滴，振盪試管，觀察顏色
13、充氣口是在醋酸發酵時連線充氣泵進行充氣用的;排氣口是在酒精發酵時用來排出二氧化碳的;出料口是用來取樣的。排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身相連線，其目的是防止空氣中微生物的汙染。開口向下的目的是有利於二氧化碳的排出。使用該裝置制酒時，應該關閉充氣口;制醋時，應該充氣口連線氣泵，輸入氧氣。
疑難解答
***1***你認為應該先沖洗葡萄還是先除去枝梗?為什麼?
應該先沖洗，然後再除去枝梗，以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌汙染的機會。
***2***你認為應該從哪些方面防止發酵液被汙染?
如：要先沖洗葡萄，再除去枝梗;榨汁機、發酵裝置要清洗乾淨，並進行酒精消毒;每次排氣時只需擰鬆瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋等。
***3***制葡萄酒時，為什麼要將溫度控制在18～25℃?制葡萄醋時，為什麼要將溫度控制在30～35℃?
溫度是酵母菌生長和發酵的重要條件。20℃左右最適合酵母菌的繁殖。因此需要將溫度控制在其最適溫度範圍內。而醋酸菌是嗜溫菌，最適生長溫度為32℃，因此要將溫度控制在30～35℃。
課題二 腐乳的製作
1、多種微生物參與了豆腐的發酵，如青黴、酵母、麴黴、毛黴等，其中起主要作用的是毛黴。毛黴是一種絲狀真菌。代謝型別是異養需氧型。生殖方式是孢子生殖。營腐生生活。
2、原理：毛黴等微生物產生的蛋白酶能將豆腐中的蛋白質分解成小分子的肽和氨基酸;脂肪酶可將脂肪水解為甘油和脂肪酸。
3、實驗流程：讓豆腐上長出毛黴→加鹽醃製→加滷湯裝瓶→密封醃製
4、釀造腐乳的主要生產工序是將豆腐進行前期發酵和後期發酵。
前期發酵的主要作用：1.創造條件讓毛黴生長。2.使毛酶形成菌膜包住豆腐使腐乳成型。
後期發酵主要是酶與微生物協同參與生化反應的過程。通過各種輔料與酶的緩解作用，生成腐乳的香氣。
5、將豆腐切成3cm×3cm×1cm的若干塊。所用豆腐的含水量為70%左右，水分過多則腐乳不易成形。*水分測定方法如下：精確稱取經研缽研磨成糊狀的樣品5～10g***精確到0.02mg***，置於已知重量的蒸發皿中，均勻攤平後，在100～105℃電熱乾燥箱內乾燥4h，取出後置於乾燥器內冷卻至室溫後稱重，然後再烘30min，直至所稱重量不變為止。
樣品水分含量***%***計算公式如下：
***烘乾前容器和樣品質量-烘乾後容器和樣品質量***/烘乾前樣品質量
·毛黴的生長：條件:將豆腐塊平放在籠屜內，將籠屜中的控制在15～18℃，並保持一定的溼度。
來源：1.來自空氣中的毛黴孢子，2. 直接接種優良毛黴菌種
時間：5天
·加鹽醃製：將長滿毛黴的豆腐塊分層整齊地擺放在瓶中，同時逐層加鹽，隨著層數的加高而增加鹽量，接近瓶口表面的鹽要鋪厚一些。加鹽醃製的時間約為8天左右。
·用鹽醃製時，注意控制鹽的用量：鹽的濃度過低，不足以抑制微生物的生長，可能導致豆腐腐敗變質;鹽的濃度過高會影響腐乳的口味
·食鹽的作用：1.抑制微生物的生長，避免腐敗變質2.析出水分，使豆腐變硬，在後期製作過程中不易酥爛3.調味作用，給腐乳以必要的鹹味4.浸提毛酶菌絲上的蛋白酶。
·配製滷湯：滷湯直接關係到腐乳的色、香、味。滷湯是由酒及各種香辛料配製而成的。滷湯中酒的含量一般控制在12%左右。
·酒的作用：1.防止雜菌汙染以防腐2.與有機酸結合形成酯，賦予腐乳風味3.酒精含量的高低與腐乳後期發酵時間的長短有很大關係，酒精含量越高，對蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延長;酒精含量過低，蛋白酶的活性高，加快蛋白質的水解，雜菌繁殖快，豆腐易腐敗，難以成塊。
·香辛料的作用：1.調味作用2.殺菌防腐作用3.參與並促進發酵過程
·防止雜菌汙染：①用來醃製腐乳的玻璃瓶，洗刷乾淨後要用沸水消毒。②裝瓶時，操作要迅速小心。整齊地擺放好豆腐、加入滷湯後，要用膠條將瓶口密封。封瓶時，最好將瓶口通過酒精燈的火焰，防止瓶口被汙染。
疑難解答
***1***利用所學的生物學知識，解釋豆腐長白毛是怎麼一回事?
豆腐生長的白毛是毛黴的白色菌絲。嚴格地說是直立菌絲，在豆腐中還有匍匐菌絲。
***2***為什麼要撒許多鹽，將長毛的豆腐醃起來?
鹽能防止雜菌汙染，避免豆腐腐敗。
***3***我們平常吃的豆腐，哪種適合用來做腐乳?
含水量為70%左右的豆腐適於作腐乳。用含水量高的豆腐製作腐乳，不易成形。
***4***吃腐乳時，你會發現腐乳外部有一層緻密的“皮”。這層“皮”是怎樣形成的呢?它對人體有害嗎?它的作用是什麼?
“皮”是前期發酵時在豆腐表面上生長的菌絲***匍匐菌絲***，對人體無害。它能形成腐乳的“體”，使腐乳成形。
：微生物的培養與應用
課題一 土壤中分解尿素的細菌的分離與計數
尿素 是一種重要的農業氮肥，尿素並不能直接被農作物吸收。只有當土壤中的細菌將尿素分解成氨之後，才能被植物利用。土壤中的細菌之所以能分解尿素，是因為他們能合成脲酶
尿素最初是從人的尿液中發現的
篩選菌株
***1***實驗室中微生物的篩選應用的原理
人為提供有利於目的菌株生長的條件***包括營養、溫度、pH等***，同時抑制或阻止其他微生物生長。
***2***選擇性培養基
在微生物學中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養基，稱作選擇培養基。
***3***配製選擇培養基的依據
根據選擇培養的菌種的生理代謝特點加入某種物質以達到選擇的目的。例如，培養基中不加入有機物可以選擇培養自養微生物;培養基中不加入氮元素，可以選擇培養能固氮的微生物;加入高濃度的食鹽可選擇培養金黃色葡萄球菌等。
統計菌落數目
***1***測定微生物數量的常用方法有稀釋塗布平板法和顯微鏡直接計數。
***2***稀釋塗布平板法統計樣品中活菌的數目的原理
當樣品的稀釋度足夠高時，培養基表面生長的一個菌落，來源於樣品稀釋液中的一個活菌。通過統計平板上的菌落數，就能推測出樣品中大約含有多少活細菌。為了保證結果準確，一般設定3～5個平板，選擇菌落數在30～300的平板進行計數，並取平均值。統計的菌落數往往比活菌的實際數目低，因此，統計結果一般用菌落數而不是活菌數來表示。
採用此方法的注意事項：1.一般選取菌落數在30~300之間的平板進行計數
2.為了防止菌落蔓延，影響計數，可在培養基中加入TTC***在計數瓊脂中加入適量的TTC***0.5% TTC 1ML加到100ML瓊脂中***,細菌菌落長成紅顏色,對去除食品本底顆粒物干擾非常有意義***.
3.本法僅限於形成菌落的微生物
設定對照
設定對照的主要目的是排除實驗組中非測試因素對實驗結果的影響，提高實驗結果的可信度。對照實驗是指除了被測試的條件以外，其他條件都相同的實驗，其作用是比照試驗組，排除任何其他可能原因的干擾，證明確實是所測試的條件引起相應的結果。
實驗設計
實驗設計包括實驗方案，所需儀器、材料、用具和藥品，具體的實施步驟以及時間安排等的綜合考慮和安排。
***1***土壤取樣：同其他生物環境相比，土壤中的微生物，數量最大，種類最多。在富含有機質的土壤表層，有更多的微生物生長。從富含有機物、潮溼、pH≈7的土壤中取樣。鏟去表層土，在距地表約3～8cm的土壤層取樣。
***2***樣品的稀釋：樣品的稀釋程度將直接影響平板上生長的菌落數目。在實際操作中，通常選用一定稀釋範圍的樣品液進行培養，以保證獲得菌落數在30~300之間、適於計數的平板。
測定土壤中細菌的數量，一般選用104 105 106
測定放線菌的數量，一般選用103 104 105
測定真菌的數量，一般選用102 103 104
***3***微生物的培養與觀察
不同種類的微生物，往往需要不同的培養溫度和培養時間。細菌30~37℃ 1~2天
放線菌25~28℃ 5~7天 黴菌25~28℃ 3~4天
每隔24小時統計一次菌落數目，選取菌落數目穩定時的記錄作為結果，這樣可以防止因培養時間不足而導致一樓菌落的數目。一般來說，在一定的培養條件下***相同的培養基、溫度及培養時間***，同種微生物表現出穩定的菌落特徵。形狀、大小、隆起程度、顏色
疑難解答
***1***如何從平板上的菌落數推測出每克樣品中的菌落數?
統計某一稀釋度下平板上的菌落數，最好能統計3個平板，計算出平板菌落數的平均值
每克樣品中的菌落數=***C/V****M 其中，C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數，V代表塗布平板時所用的稀釋液的體積***ml***，M代表稀釋倍數
課題二 分解纖維素的微生物的分離
纖維素，一種由葡萄糖首尾相連而成的高分子化合物，是地球上含量最豐富的多糖類物質。
纖維素與纖維素酶
***1***棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產物，木材、作物秸稈等也富含纖維素。
***2***纖維素酶是一種複合酶，一般認為它至少包括三種組分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，前兩種酶使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二糖分解成葡萄糖。纖維素最終被水解成葡萄糖，為微生物的生長提供營養。
纖維素分解菌的篩選
***1***篩選方法：剛果紅染色法。能夠通過顏色反應直接對微生物進行篩選。
***2***剛果紅染色法篩選纖維素分解菌的原理
剛果紅是一種染料，它可以與像纖維素這樣的多糖物質形成紅色複合物，但並不和水解後的纖維二糖和葡萄糖發生這種反應。當我們在含有纖維素的培養基中加入剛果紅時，剛果紅能與培養基中的纖維素形成紅色複合物。當纖維素被纖維素酶分解後，剛果紅-纖維素的複合物就無法形成，培養基中會出現以纖維素分解菌為中心的透明圈。這樣，我們就可以通過是否產生透明圈來篩選纖維素分解菌。
分離分解纖維素的微生物的實驗流程
土壤取樣→選擇培養***此步是否需要，應根據樣品中目的菌株數量的多少來確定***→梯度稀釋→將樣品塗布到鑑別纖維素分解菌的培養基上→挑選產生透明圈的菌落
***1***土壤採集 選擇富含纖維素的環境。
***2***剛果紅染色法分離纖維素分解菌的步驟 倒平板操作、製備菌懸液、塗布平板
***3***剛果紅染色法種類
一種是先培養微生物，再加入剛果紅進行顏色反應，另一種是在倒平板時就加入剛果紅。
課題延伸
對分解纖維素的微生物進行了初步的篩選後，只是分離純化的第一步，為確定得到的是纖維素分解菌，還需要進行發酵產纖維素酶的實驗，纖維素酶的發酵方法有液體發酵和固體發酵兩種。纖維素酶的測定方法，一般是對纖維素酶分解濾紙等纖維素後所產生的葡萄糖進行定量的測定。
疑難解答
***1***為什麼要在富含纖維素的環境中尋找纖維素分解菌?
由於生物與環境的相互依存關係，在富含纖維素的環境中，纖維素分解菌的含量相對提高，因此從這種土樣中獲得目的微生物的機率要高於普通環境。
***2***將濾紙埋在土壤中有什麼作用?你認為濾紙應該埋進土壤多深?
將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對聚集，實際上是人工設定纖維素分解菌生存的適宜環境。一般應將紙埋於深約10cm左右腐殖土壤中。
***3***兩種剛果紅染色法的比較
方法一是傳統的方法，缺點是操作繁瑣，加入剛果紅溶液會使菌落之間發生混雜;其優點是這樣顯示出的顏色反應基本上是纖維素分解菌的作用。方法二的優點是操作簡便，不存在菌落混雜問題，缺點是由於纖維素和瓊脂、土豆汁中都含有澱粉類物質，可以使能夠產生澱粉酶的微生物出現假陽性反應。但這種只產生澱粉酶的微生物產生的透明圈較為模糊，因為培養基中纖維素佔主要地位，因此可以與纖維素酶產生的透明圈相區分。方法二的另一缺點是：有些微生物具有降解色素的能力，它們在長時間培養過程中會降解剛果紅形成明顯的透明圈，與纖維素分解菌不易區分。
***4***為什麼選擇培養能夠“濃縮”所需的微生物?
在選擇培養的條件下，可以使那些能夠適應這種營養條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應這種營養條件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“濃縮”的作用。