选修一 生物技术实践

专题一 传统发酵技术的应用 课题1 果酒和果醋的制作

1．果酒制作的原理

（1）人类利用微生物发酵制作果酒，该过程用到的微生物是 ，

它的代谢类型是 ，与异化作用有关的方程式有 。 生活状态：进行发酵，产生大量 。 （2）果酒制作条件

传统发酵技术所使用的酵母菌的来源是 。 酵母菌生长的最适温度是 ； PH呈 ； 进入发酵液，使葡萄酒呈 色。

（4）在 、 的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其它微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。

2．果醋的制作原理

（1）果醋发酵菌种是 ，新陈代谢类型 。 再变成醋酸，其反应式 。

3．操作过程应注意的问题

（1）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用 消毒。 （2）葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约 的空间。

（3）制作葡萄酒时将温度严格控制在 ，时间控制在 d左右，可通过 对发酵的情况进行及时的监测。 充气。

4．酒精的检验

（1）检验试剂： 。

（2）反应条件及现象：在 条件下，反应呈现 。 5.制作果酒、果醋的实验流程

挑选葡萄→ → → →

↓ ↓ 果酒 果醋

P4旁栏思考题

1．你认为应该先洗葡萄还是先除去枝梗，为什么？

应该先冲洗葡萄，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。 2．你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？

需要从发酵制作的过程进行全面的考虑，因为操作的每一步都可能混入杂菌。例如：榨汁机、发

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酵装置要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。

3．制作葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～25C？制作葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35C？

温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20C左右最适合酵母菌繁殖，因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35C，因此要将温度控制在30～35C。 4．制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？

醋酸菌是好氧菌，再将酒精变成醋酸时需要养的参与，因此要适时向发酵液中充气。 P4:

A同学：每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖；制醋时，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。

来防止发酵液被污染，因为操作的每一步都可能混入杂菌

B同学：分析果酒和果醋的发酵装置中充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。为什么排气口要通

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，输入氧气。

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（3）红色葡萄酒呈现颜色的原因是：酒精发酵过程中，随着 的提高，红色葡萄皮的 过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？

（2）当氧气和糖源充足时醋酸菌将糖分解成 ，当糖源不足时醋酸菌将 变为

课题2 腐乳的制作

1.制作原理

（1）．经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的 和 ，脂肪被分解成 和 ，因而更利于消化吸收。

（2）．腐乳的发酵有多种微生物参与，如 、 、 、 等，其中起主要作用的是 。它是一种丝状 ，常见 、 、 、

（3）．现代的腐乳生产是在严格的 条件下，将优良 菌种直接接种在豆腐上，这样可以避免其他菌种的 ，保证产品的质量。 2. 腐乳制作的实验流程： 让豆腐长出 → 3.实验注意事项

（1）在豆腐上长出毛霉时，温度控制在 ，自然条件下毛霉的菌种来自空气中的 。

（2）将长满毛霉的豆腐块分层加盐，加盐量要随着摆放层数的加高而 ，近瓶口的表层要 。加盐的目的是使豆腐块失水，利于 ，同时也能 的生长。盐的浓度过低， ；盐的浓度过高， 。

（3）卤汤中酒精的含量应控制在 左右，它能 微生物的生长，同时也与豆腐乳独特的 形成有关。酒精含量过高， ；酒精含量过

低， 。香辛料可以调制腐乳的风味，同时也有 作用。

→

→密封腌制。

（4）制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在 ，时间控制在 d，并注意适时在 上。

（4）瓶口密封时，最好将瓶口 ，防止瓶口污染。

P6旁栏思考题

1.你能利用所学的生物学知识，解释豆腐长白毛是怎么一回事？

豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝。严格地说是直立菌丝，在豆腐中还有匍匐菌丝。 2.王致和为什么要撒许多盐，将长毛的豆腐腌起来？ 盐能防止杂菌污染，避免豆腐腐败。 3．你能总结出王致和做腐乳的方法吗？ 让豆腐长出毛霉→加盐腌制→密封腌制。 P7旁栏思考题

1.我们平常吃的豆腐，哪种适合用来做腐乳？

含水量为70%左右的豆腐适于作腐乳。用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形。

2.吃腐乳时，你会发现腐乳外部有一层致密的“皮”。这层“皮”是怎样形成的呢？它对人体有害吗？它的作用是什么？

“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝（匍匐菌丝），它能形成腐乳的“体”，使腐乳成形。“皮”对人体无害。 P8练习

1. 腌制腐乳时,为什么要随豆腐层的加高而增加盐的含量？为什么在接近瓶口的表面要将盐厚铺一些？

越接近瓶口，杂菌污染的可能性越大，因此要随着豆腐层的加高增加盐的用量，在接近瓶口的表面，盐要铺厚一些，以有效防止杂菌污染。

2．怎样用同样的原料制作出不同风味的腐乳？（可以不看） 在酒和料上作变动

红腐乳：又称红方，指在后期发酵的汤料中，配以着色剂红曲，酿制而成的腐乳。

白腐乳：又称白方，指在后期发酵过程中，不添加任何着色剂，汤料以黄酒、白酒、香料为主酿制而成的腐乳，在酿制过程中因添加不同的调味辅料，使其呈现不同的风味特色，目前大致包括糟方、油方、霉香、醉方、辣方等品种。

青腐乳：又称青方，俗称“臭豆腐”，指在后期发酵过程中，以低度盐水为汤料酿制而成的腐乳，具有特有的气味，表面呈青色。

酱腐乳：又称酱方，指在后期发酵过程中，以酱曲（大豆酱曲、蚕豆酱曲、面酱曲等）为主要辅料酿制而成的腐乳。

质——亚硝胺，亚硝胺对动物有致畸和致突变作用。

3．泡菜制作大致流程：原料处理→ →装坛→ →成品 （1）配制盐水：清水和盐的比例为 ，盐水 后备用。

（2）装坛：蔬菜装至 时加入香辛料，装至 时加盐水，盐水要 ，盖好坛盖。坛盖边沿水槽中 ，保证坛内 环境。

（3）腌制过程种要注意控制腌制的 、 和 。温度过高、食盐用量不足10%、 过短，容易造成 ， 。

4．测亚硝酸盐含量的原理是 。

将显色反应后的样品与已知浓度的 进行比较，可以大致 出泡菜中亚硝酸盐的含量。

测定步骤：配定溶液→ → 制备样品处理液→

P9旁栏思考题：

为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶？

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。 P10旁栏思考题：

1．为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜？

有些蔬菜，入小白菜和萝卜等，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。

2．为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？你认为这层白膜是怎么形成的？

形成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，适合酵母菌繁殖。 P12练习：

2．你能总结果酒、果醋、腐乳、泡菜这几种发酵食品在利用微生物的种类和制作原理方面的不同吗？你能总结出传统发酵技术的共同特点吗？

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成醋酸的代谢， 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。

传统的发酵技术都巧妙的利用了天然菌种，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。

1．乳酸菌代谢类型为 ，在 情况狂下，将葡萄糖分解为乳酸。在自然 界中分布广泛，在 、 、 、 内都有分布。常见的乳酸菌有 和 两种，其中 常用于生产酸奶。

2．亚硝酸盐为 ，易溶于 ，在食品生产中用作 。一般不会危害人体 健康，但当人体摄入硝酸盐总量达 g时，会引起中毒；当摄入总量达到 g时，会 引起死亡。在特定的条件下，如 、 和 的作用下，会转变成致癌物

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课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量

专题知识归纳

制作泡菜并检测亚硝酸盐含量 果酒和果醋的制作

果酒和果醋的制作原理 果酒和果醋的设计制作装置 果酒和果醋的制作过程

腐乳的制作原理

腐乳的制作

腐乳制作过程的控制条件

泡菜制作原理 泡菜发酵条件

亚硝酸盐含量的测定

放入 冰箱中保藏，以后每3—6个月，转移一次新的培养基。

缺点是：保存时间 ，菌种容易被 或产生变异。 （2）长期保存方法： 法，放在 冷冻箱中保存。

P15旁栏思考题：

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，还有什么目的？ 无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。 P16旁栏思考题：

请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。如果需要，请选择合适的方法。 （1） 培养细菌用的培养基与培养皿 （2） 玻棒、试管、烧瓶和吸管 （3） 实验操作者的双手

（1）、（2）需要灭菌；（3）需要消毒。 P17倒平板操作的讨论

1.培养基灭菌后，需要冷却到50 ℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？

可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。

2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？ 通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 3.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？

传统发酵技术的应用

专题二 微生物的培养与应用

课题1 微生物的实验室培养

1．根据培养基的物理性质可将培养基可以分为 和 。

2．培养基一般都含有 、 、 、 四类营养物质，另外还需要满足微生物生长对 、 以及 的要求。

3．获得纯净培养物的关键是 。

4．消毒是指 灭菌是指

平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。

4.在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？

空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，因此最好不要用这个平板培养微生物。 P18平板划线操作的讨论

1.为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？

5．日常生活中常用的消毒方法是 ，此外，人们也常使用化学药剂进行消毒，如用 、 操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接等。常用的灭菌方法有 、 、 ，此外，实验室里还用 或 种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源 进行消毒。

6．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的方法步骤是⑴ ，⑵ ，⑶ ，⑷ ，⑸ 。

7．微生物接种的方法中最常用的是 和 。平板划线

是指 。稀释涂布平板法指 。

8．菌种的保藏：

（1）临时保藏：将菌种接种到试管的 ，在合适的温度下培养， 长成后，

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于上次划线的末端，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。

2.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？ 以免接种环温度太高，杀死菌种。

3.在作第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？

划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 P19涂布平板操作的讨论

涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。结合平板划线与系列稀释的无菌操作要求，想一想，第2步应如何进行无菌操作？

应从操作的各个细节保证“无菌”。例如，酒精灯与培养皿的距离要合适、吸管头不要接触任何其他物体、吸管要在酒精灯火焰周围；等等。 P20六、课题成果评价

1.培养基的制作是否合格

如果未接种的培养基在恒温箱中保温1～2 d后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的，否则需要重新制备。

2.接种操作是否符合无菌要求

如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致，并符合大肠杆菌菌落的特点，则说明接种操作是符合要求的；如果培养基上出现了其他菌落，则说明接种过程中，无菌操作还未达到要求，需要分析原因，再次练习。

3.是否进行了及时细致的观察与记录

培养12 h与24 h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同，及时观察记录的同学会发现这一点，并能观察到其他一些细微的变化。这一步的要求主要是培养学生良好的科学态度与习惯。 P20练习

1.提示：可以从微生物生长需要哪些条件的角度来思考。例如，微生物的生长需要水、空气、适宜的温度，食品保存可以通过保持干燥、真空的条件，以及冷藏等方法来阻止微生物的生长。

2.提示：可以从这三种培养技术的原理、操作步骤等方面分别进行总结归纳。例如，这三种培养技术都需要为培养物提供充足的营养，但无土栽培技术的操作并不需要保证无菌的条件，而其他两种技术都要求严格的无菌条件。

3.提示：这是一道开放性的问题，答案并不惟一，重点在于鼓励学生积极参与，从不同的角度思考问题。例如，正是由于证明了微生物不是自发产生的，微生物学才可能发展成为一门独立的学科；巴斯德实验中用到的加热灭菌的方法导致了有效的灭菌方法的出现，而这一灭菌原理也适用于食品的保存等。

6．一般来说，统计的菌落数往往比活菌的实际数目 。这是因为 。因此，统计结果一般用 而不是活菌数来表示。

7．设置对照实验的主要目的是 ，提高实验结果的可信度。对照实验是 。满足该条件的称为 ，未满足该条件的称为 。

8．实验设计包括的内容有： 、 、 和 ，具体的实验步骤以及时间安排等的综合考虑和安排。

9．不同种类的微生物，往往需要不同的培养 和培养 。在实验过程中，一般每隔24小时统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以 。

10．土壤有“ ”之称，同其他生物环境相比，土壤中微生物 、 。

11．土壤中的微生物约 是细菌，细菌适宜在酸碱度接近 潮湿土壤中生长。土壤中微生物的数量不同，分离不同微生物采用的 的稀释度不同。

12．一般来说，在一定的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征。这些特征包括菌落的 、 、 和 等方面。

13．在进行多组实验过程中，应注意做好标记，其目的是 。

14．对所需的微生物进行初步筛选，只是分离纯化菌种的第一步，要对分离的菌种进行一步的鉴定，还需要借助 的方法。

15．在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的 将尿素分解成了 。氨会使培养基的碱性 ，PH 。因此，我们可以通过检测培养基 变化来判断该化学反应是否发生。 在以 为唯一氮源的培养基中加入 指示剂。培养某种细菌后，如果PH升高，指示剂将变 ，说明该细菌能够 。

P22旁栏思考题

1.想一想，如何从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数？

答：统计某一稀释度下平板上的菌落数，最好能统计3个平板，计算出平板菌落数的平均值，然后按课本旁栏的公式进行计算。 P22

两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数，在对应稀释倍数10的培养集中，得到以下两种统计结果：1.第一位同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230；2.第二位同学在

第一位同学只涂布了一个平板，没有设置重复组，因此结果不具有说服力。第二位同学考虑到设置重复组的问题，涂布了3个平板，但是，其中1个平板的计数结果与另2个相差太远，说明在操作过程中可能出现了错误，因此，不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值。 P22设置对照

A同学的结果与其他同学不同，可能的解释有两种。一是由于土样不同，二是由于培养基污染或操作失误。究竟是哪个原因，可以通过实验来证明。实验方案有两种。一种方案是可以由其他同学用与A同学一样的土样进行实验，如果结果与A同学一致，则证明A无误；如果结果不同，则证明A同

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课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

1．尿素只有被 分解成 之后，才能被植物吸收利用。选择分解尿素细菌的培养基特点： 惟一氮源，按物理性质归类为 培养基。

2．．PCR（ ）是一种在体外将 。此项技术的自动化，要求使用耐高温的DNA聚合酶。 等），同时抑制或阻止其他微生物生长。

4．选择培养基是指 。

5．常用来统计样品中活菌数目的方法是 。即当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的 。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，一般选择菌落数在

的平板进行计数，计数公式是 。利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是 。另外， 也是测定微生物数量的常用方法。

3实验室中微生物的筛选应用的原理是：人为提供有利于 生长的条件（包括 该浓度下涂布了三个平板??