生物选修一摘要

传统发酵技术的运用

果酒和果醋的制作

  1. 酵母菌繁殖温度: 20℃
  2. 酒精发酵温度: 18~25℃
  3. 无需严格灭菌原因: 在缺氧, 酸性的发酵液中, 酵母菌可以生长繁殖, 而绝大多数微生物都因无法使用这一环境而受到抑制
  4. 醋酸菌最适生长温度: 30~35℃
  5. 榨汁前先将葡萄清洗, 并除去枝梗: 防止葡萄皮破损, 洗去浮尘, 不反复冲洗防止洗掉葡萄皮上的酵母菌
  6. 使用体积分数 70% 酒精消毒或洗洁精擦拭
  7. 装瓶时留有三分之一的空间, 供酵母菌有氧呼吸产生大量菌种
  8. 检验酒精: 酸性条件下, 重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色

腐乳的制作

  1. 原理: 毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸; 脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸. 在多种微生物的协同作用下, 普通的豆腐转变成风味独特的腐乳
  2. 毛霉生长温度: 15~18℃
  3. 加盐作用
    1. 析出豆腐中的水分, 使豆腐块变硬
    2. 抑制微生物生长, 避免腐败变质
    3. 浸提蛋白质
  4. 加酒作用: 抑制微生物生长, 使腐乳具有独特的香味
  5. 香辛料作用: 调制腐乳的风味, 具有防腐杀菌的作用

制作泡菜并检查亚硝酸盐含量

  1. 水盐比例: 4:1
  2. 测定亚硝酸盐含量原理: 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, 与 N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料
  3. 亚硝酸盐含量增加原因: 温度过高, 食盐用量过低, 腌制时间过短, 容易造成细菌大量繁殖
  4. 氢氧化钠作用: 中和乳酸
  5. 氢氧化铝作用: 吸附色素

微生物的培养与应用

微生物的实验室培养

  1. 培养基提供: 水, 碳源, 氮源, 无机盐
  2. 培养基要满足微生物生长对 pH, 特殊营养物质以及氧气的要求
  3. 无菌技术: 获取纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵
  4. 消毒: 使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)
  5. 灭菌: 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
  6. 煮沸消毒法: 100℃, 5~6min
  7. 巴氏消毒法: 75℃, 30min 或 80℃, 15min
  8. 干热灭菌: 160~170℃, 1~2h
  9. 高压蒸汽灭菌: 100kPa, 121℃, 15~30min
  10. 菌落: 由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体
  11. 平板划线法
    1. 平板划线法不能划破: 会造成划线不均匀, 菌落沿划破处生长, 形成条状菌落
    2. 测量活菌数量不用平板划线法: 只有最后一次末端才会得到一个活菌的菌落, 其他菌落往往由多个活菌形成, 数目低于实际值
    3. 5 个区域, 灼烧 6 次作用:
      1. 第一次划线前: 防止污染培养基
      2. 每次划线后: 杀死上次残留的微生物, 使下一次画线时菌种全部来源于上一次划线末端, 数量减少, 得到单菌落
      3. 最后: 防止污染环境, 操作者
  12. 保藏: 临时保藏 (固体斜面培养基), 甘油管藏

尿素分解菌分离和计数

  1. 脲酶分解:
  2. 微生物筛选原理: 人为提供有利于目的菌株生长的条件, 同时抑制或阻止其他微生物的的入侵
  3. 稀释平板涂布法原理: 在稀释度足够高的菌液里, 聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞, 从而得到单个菌落
  4. 稀释平板涂布法计数原理: 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一个活菌
  5. 菌落特征: 形状, 大小, 隆起程度和颜色

纤维素分解菌的分离

  1. 纤维素酶: 一种复合酶, 包括 酶, 酶和葡萄糖苷酶,
  2. 刚果红染色法原理: 刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物, 当纤维素被纤维素分解菌分解后, 刚果红 - 纤维素的复合物就无法形成, 培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈
  3. 选择培养: 增加纤维素分解菌的浓度
  4. NaCl 作用: 漂洗去与纤维素结合不牢的刚果红
  5. 发酵产纤维素酶定量测定: 对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定

酶的研究和应用

果胶酶

  1. 果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一, 是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物
  2. 果胶酶能够分解果胶, 瓦解植物的细胞壁及胞间层, 使榨取果汁变得更容易
  3. 果胶酶使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, 果胶酯酶
  4. 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, 酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示

加酶洗衣粉

  1. 常用酶: 蛋白酶, 脂肪酶, 淀粉酶, 纤维素酶(不分解纤维素, 使纤维素变蓬松)
  2. 碱性蛋白酶能将血渍, 奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸和小分子肽

酵母细胞固定化

  1. 酶应用实际问题
    1. 对强酸, 强碱, 高温和有机溶剂等条件非常敏感
    2. 很难回收, 不能再次利用, 提高成本
    3. 混在产物中影响产品质量
  2. 固定化酶和固定化细胞计数是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的计数, 包括包埋法, 化学结合法, 物理吸附法
  3. 细胞用包埋法, 酶用物理吸附法和化学结合法: 体积大的细胞难以吸附和结合, 体积小的酶容易从包埋材料中脱出
  4. 包埋法: 将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中, 常用载体有明胶, 琼脂糖, 海藻酸钠, 醋酸纤维素和聚丙烯酰胺
  5. 制备固定化酵母细胞
    1. 酵母细胞的活化
    2. 配置 溶液
    3. 配置海藻酸钠溶液
      1. 浓度太高难以形成凝胶珠
      2. 浓度太低酵母细胞数目过少
    4. 海藻酸钠溶液和酵母细胞混合
    5. 固定化酵母细胞

血红蛋白的提取和分离

  1. 蛋白质的各种特性的差异, 如分子的形状和大小, 所带电荷的性质和多少, 溶解度, 吸附性质和对其他分子的亲和力等等可以用来分离不同种类的蛋白质
  2. 凝胶色谱法也称作分配色谱法, 是根据相对分子质量大小分离蛋白质的有效办法
  3. 凝胶色谱法原理: 相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道, 路程较长, 移动速度较慢; 相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道, 路程较短, 移动速度较快
  4. 缓冲溶液: 在一定范围内, 能抵制外界的酸和碱对溶液 pH 的影响, 维持 pH 基本不变
  5. 缓冲溶液意义: 在实验室条件下准确模拟生物体内的过程
  6. 电泳: 带电粒子在电场作用下发生迁移的过程, 利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小, 形状的不同, 使带电分子产生不同的迁移速度
  7. 常用电泳方法: 琼脂糖凝胶电泳, 聚丙烯酰胺凝胶电泳, SDS - 聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS 所带负电荷的量掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别, 使电泳迁移率完全取决于分子的大小)
  8. 样品处理和粗分离
    1. 红细胞的洗涤
    2. 血红蛋白的释放
    3. 分离血红蛋白溶液
      1. 有机溶剂
      2. 脂类物质
      3. 血红蛋白溶液
      4. 红细胞破碎物沉淀
    4. 透析
  9. 凝胶色谱操作
    1. 装填时不得有气泡存在, 气泡会扰乱洗脱次序, 降低分离效果
    2. 不能发生洗脱液流干, 露出凝胶颗粒的现象
    3. 如果红色区带均匀一致的移动, 说明色谱柱制作成功

植物有效成分提取

  1. 植物芳香油主要包括萜类化合物及其衍生物
  2. 水蒸气蒸馏法
    1. 原理: 利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来, 形成油水混合物, 冷却后分层
    2. 缺点: 原料焦糊, 有效成分水解
    3. 玫瑰精油性质: 性质稳定, 难溶于水, 易溶于有机溶剂, 能随水蒸气一同蒸馏
    4. 蒸馏温度太高, 时间太短, 产品品质就比较差, 要提高品质就要延长蒸馏时间
    5. 步骤:
      1
      2
      鲜玫瑰花 + 清水 ==> 水蒸气蒸馏 ==> 油水混合物 == 加入 NaCl ==> 
      分离油层 == 加入无水 Na2SO4 ==> 除水 ==> 过滤
  3. 压榨法:
    1. 作用: 破坏细胞结构, 分解果胶, 防止橘皮压榨时滑脱
    2. 步骤:
      1
      石灰石浸泡 ==> 漂洗 ==> 压榨 ==> 过滤 ==> 静置 ==> 再次过滤 ==> 橘皮油
  4. 萃取法: 将粉碎干燥的植物原料用有机溶剂浸泡, 使芳香油溶解在有机溶剂中的方法
    1. 水溶性萃取剂: 乙醇, 丙酮
    2. 水不溶性萃取剂: 石油醚, 乙酸乙酯, 乙醚, 苯, 四氯化碳
    3. 应具有性质: 具有较高沸点, 能够充分溶解胡罗卜素, 并且不与水混溶
    4. 考虑方面: 萃取效率, 对人的毒性, 是否易燃, 能否从产品中完全除去, 会不会影响产品质量
    5. 萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量, 还受到原料颗粒的大小, 紧密程度, 含水量, 萃取的温度和时间等条件的影响
    6. 应避免明火加热, 采用水浴加热, 防止引起燃烧爆炸
    7. 步骤:
      1
      胡萝卜 ==> 粉碎 ==> 干燥 ==> 萃取 ==> 过滤 ==> 浓缩 ==> 胡罗卜素