果酒和果醋的制作：

一、实验原理
（1）酵母菌的细胞呼吸
①酵母菌是营异养生活的真菌。
②酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，表达式为：C₆H₁₂O₆+O₂→CO₂+H₂O+能量（反应中均需要酶的参与）
③酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，表达式为：C₆H₁₂O₆→C₂H₅OH+CO₂+能量（反应中均需要酶的参与）
（2）酵母菌发酵的最佳环境
①酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活：在有氧时，酵母菌大量繁殖，但是不起到发酵效果；在无氧时，繁殖速度减慢，但是此时可以进行发酵。
②在利用酵母菌发酵时最好是先通入足够的无菌空气在有氧环境下一段时间使其繁殖，再隔绝氧气进行发酵。
③20℃左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵的最佳温度是在18℃～25℃。
④pH最好是弱酸性。
（3）醋酸菌好氧性细菌，当缺少糖源时和有氧条件下，可将乙醇（酒精）氧化成醋酸。
①表达式为：C₂H₅OH→CH₃COOH+H₂O；当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
②醋酸菌生长的最佳温度是在30℃～35℃
二、果酒果醋的制作

项目	果酒的制作	果醋的制作
主要菌种	酵母菌	醋酸菌
原理	果酒：酵母菌的无氧呼吸	果醋：醋酸菌有氧呼吸 （1）当氧气、糖源都充足时，糖→醋酸 （2）当缺少糖源时，乙醇→乙醛→醋酸
实验流程	挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒	挑选葡萄→冲洗→榨汁→醋酸发酵→果醋
温度	18～25℃	30～35℃
氧的需求	前期需氧，后期不需氧	需充足氧
提示	在果酒制作过程的前期通入空气或在发酵瓶中留有一定的空间（大约1/3），可以给酵母菌提供氧气，使其进行 有氧呼吸，为酵母菌的生长、增殖提供能量，酵母菌迅速增殖，缩短发酵时间。在生产酒精的阶段要求严格的无氧环境，此阶段如果有氧，则会抑制酒精发酵。	果醋制作过程中要求始终通氧，因为醋酸菌是好氧细菌，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。

知识拓展：

1、注意问题：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CO₂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。


2、特别提醒：在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的事附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。发酵过程中，随着酒精度地提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌能大量生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。
3、注意事项：
（1）果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，所以在制作过程中需通氧气；当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄糖氧化成醋酸；醋酸菌的呼吸作用为严格的有氧呼吸。
（2）防止发酵液被污染的方法：
①榨汁机要清洗干净，并晾干
②发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒
③装入葡萄汁后，封闭充气口
④发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接
（3）榨汁机要清洗干净并晾干；将先冲洗后除梗的葡萄放入冲洗晾干的榨汁机内进行榨汁。
（4）产醋最多的措施：往果酒中加入变酸的酒表面的菌膜，并通气。醋酸菌能将葡萄汁中的糖分解成醋酸的条件：氧气、糖源充足。
（5）在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，正确的操作是给发酵装置适时排气。
（6）发酵条件：葡萄汁装入发酵瓶时，要留有约1/3的空间；制葡萄酒的过程中，除在适宜的条件下，时间应控制在10d～12d左右；制葡萄醋的温度要比制葡萄酒的温度高些，但时间一般控制在7d～8d左右。
（7）酒精与重铬酸钾在酸性条件下发生的颜色反应为灰绿色。

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数：

1．分离菌株的思路
(1)自然界中目的菌株的筛选
①依据：根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。
②实例：PCR技术过程中用到的耐高温的Taq DNA聚合酶，就是从热泉中筛选出来的Taq细菌中提取出来的。
(2)实验室中目的菌株的筛选
①原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度.pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长。
培养基选择分解尿素的微生物的原理：培养基的氮源为尿素，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，以尿素作为氮源。缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素，缺乏氮源而不能生长发育繁殖，而受到抑制，所以用此培养基就能够选择出分解尿素的微生物
②方法：能合成脲酶的细菌才能分解尿素。配制以尿素为唯一氮源的培养基，能够生长的细菌就是能分解尿素的细菌。
2．统计菌落数目的方法
(1)稀释涂布平板法（间接）
①当样品的稀释庋足够高时，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。
②通过统计平板上的菌落数来推测样品中大约含有的活菌数。
(2)利用显微镜直接计数
3．分解尿素的细菌的鉴定细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强。在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂培养细菌，若指示剂变红，可确定该种细菌能够分解尿素。
4．实验流程
土壤取样→样品的稀释→将稀释液涂布到以尿素为唯一氮源的培养基上→挑选能生长的菌落→鉴定


知识拓展：

1、Taq细菌是耐高温的微生物。
2、培养基对微生物具有选择作用。配置培养基时根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求，加入某些物质或出去某些营养物质，一直其他微生物的生长，也可以根据某些微生物对一些物理、化学因素的抗性，在培养基中加入某种化学物质，从而筛选出待定的微生物。这种培养基叫做选择培养基。
3、测定微生物数量的方法：
①直接计数法：常用显微镜直接技术法，一般适用于纯培养悬浮液中各种单细胞菌体的计数。
②间接计数法：常用稀释平板计数法，平板培养基上长出一个菌落就代表原待测样品中一个微生物个体。4、通常用来作为菌种鉴定的重要依据的是菌落。

微生物的生长与利用：

1、微生物的营养：自养型和异养型微生物的碳源区别：自养型——CO₂、碳酸盐；异养型——含碳有机物
2、调节酶活性的物质：调节酶活性的物质是酶所催化的化学反应的产物，可以是酶的直接催化反应产物，如谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的调节；也可以是间接产物，入苏氨酸和赖氨酸对天冬氨酸激酶活性的调节。酶活性调节可以是一种产物也可以是两种产物共同起作用。
3、微生物的生长规律


知识点拨：

1、影响微生物生长的环境因素：温度、pH、氧等。
2、发酵工程的内容：菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和分离提纯。
3、发酵工程的应用：在医药工业上的应用：抗生素、维生素、动物激素、药用氨基酸、核苷酸等；在食品工业上的应用：啤酒、果酒和果醋，食品添加剂的生产；解决粮食的短缺问题：单细胞蛋白的培养。
4、生产用菌种的来源主要是：
①自然环境；
②收集菌株筛选；
③购置生产用菌种。
5、利用生物工程生产啤酒、果醋、酸奶、腐乳的常用菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌、毛霉。

细胞核酶的固定化：

1、概念：使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。
2、固定方法：

名称	原理	图示	适用范围
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		多用于细胞的固定
化学结合法	利用共价链、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上		多用于酶的固定
物理吸附法	欧诺个过物理吸附作用，把酶固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体上

3、载体：包埋法 固定化细胞常用的是不容于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
4、优点：
（1）固定化酶优点：使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。
（2）固定化细胞优点：成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应。
5、固定化没的反应实例——生产高果糖浆
（1）高果糖浆的生产原理

（2）葡萄糖异构酶的固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反应柱中。
（3）高果糖浆的生产操作：（如图）从反应柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反应拄可连续使用半年。
6、固定化细胞的应用实例——固定化酵母细胞


知识点拨：

1、注意事项
（1）配制海藻酸钠溶液：小火、间断加热、定容，如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。
（2）海藻酸钠溶液与酶母细胞混合：冷却后再混合，注意混合均匀，不要进入气泡
（3）制备固定化酵母细胞：高度适宜，并匀速滴入
（4）刚形成的凝胶珠应在CaCl₂溶液中浸泡一段时间，以便Ca²⁺与Na⁺充分交换，形成的凝胶珠稳定。检验凝胶珠是否形成，可用下列方法：用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果不容易破裂，没有液体流出就表明成功地制成了凝胶珠，还可以用手将凝胶珠在实验桌上用力摔打，如果凝胶珠很容易弹起，也表明制备的凝胶珠是成功的。
（5）凝胶珠的颜色和形状
如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏低，固定的酵母细胞数目较少；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝试。
（6） 海藻酸钠在水中溶解的速度较慢，需要通过加热促进其溶解。溶解海藻酸钠，最好采用小火间断加热的方法。例如，加热几分钟后，从石棉网上去下烧杯冷却片刻，并不断搅拌，再将烧杯放回石棉网继续加热，如此重复数次，直至海藻酸钠完全溶化。如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊。
2、酵母菌活化时体积会变大，因此活化前应选择体积足够大的容器，防止酵母菌细胞的活化液溢出。
3、海藻酸钠溶液的配制是固定化酵母细胞的关键，因为如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠，如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，也会影响实验效果。
4、溶化海藻酸钠时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊。
 5、将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母菌混合，避免高温杀死酵母细胞。