2023版高三一轮总复习生物（人教版）选择性必修三生物技术与工程教学设计

142/1427发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品结合生活或生产实例，举例说出发酵工程的基本原理，尝试运用传统发酵技术制作发酵食品，认同它促进了饮食文化的形成。理清发酵工程与传统发酵技术内在联系，并掌握发酵工程的基本环节。1．(2021·江苏苏锡常镇四市高三调研)生活中我们经常会接触到发酵食品，如果酒、果醋、泡菜等。下列关于传统发酵食品制作的叙述，正确的是()A．家庭制作果酒和泡菜时，主要是利用植物体表面天然的菌种B．制作果酒和泡菜时，为利于无氧发酵，发酵装置需装满溶液C．泡菜坛内的白色菌膜、变酸的果酒表面的菌膜所含菌种完全相同D．制成的果醋和泡菜都需要经高压蒸汽灭菌，目的是延长产品保质期A[果酒发酵时前期需氧后期不需氧，所以发酵装置需要留有大约1/3的空间，有利于前期酵母菌有氧呼吸大量繁殖，另外，发酵装置需要留有大约1/3的空间可以防止发酵旺盛时汁液溢出，B错误；泡菜坛内出现白色菌膜的主体为酵母菌，而变酸的果酒表面菌膜的主体为醋酸菌，故所含菌种不同，C错误；制成的果醋和泡菜不能使用高压蒸汽灭菌，会影响产品的口感和品质，D错误。]2．(2021·广州高三模拟)20世纪40年代，利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术使青霉素的生产实现了产业化，下列关于青霉素生产的叙述，正确的是()A．青霉素是青霉菌生长代谢中产生的生命活动所必需的重要的代谢产物B．用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产菌种C．发酵罐接种后必须进行灭菌处理D．在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，青霉素产量也不再增加B[青霉素是青霉菌生长代谢中产生的但不是生命活动必需的代谢产物，属于青霉菌的次级代谢产物，A错误；用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产菌种，这是诱变育种的方法，B正确；发酵罐接种前必须进行灭菌处理，接种后灭菌会杀死菌种，C错误；在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，由于青霉菌的代谢活动，青霉素产量还在增加，D错误。]3．(2021·石景山区高三模拟)土壤中的磷大部分以难被植物吸收利用的无效态(如磷酸钙等难溶态，在水中呈白色沉淀)存在，溶磷菌能够把无效态的磷转化为可被直接利用的可溶性磷。(1)磷是植物生长发育的必需元素，可组成________(填出2种即可)等化合物。(2)从土壤中筛选溶磷菌的一般步骤如下：溶磷菌的分离：依次配备浓度为10－3、10－4、10－5的土壤稀释液，分别取0.1mL均匀涂布于含难溶磷的固体培养基上培养2d。待菌落长出后挑取________的菌落，于基础培养基上采用________法进行多次纯化。溶磷菌的筛选：将分离获得的溶磷菌分别配制成菌悬液，接入已灭菌的含难溶磷液体培养基中，对照组的培养基接入________菌悬液，5d后测定培养液中可溶性磷含量。若接菌培养液可溶性磷含量为a，对照组可溶性磷含量为b，则菌株溶磷量为________。选择溶磷量最大的菌种为目的菌。(3)将适量目的菌接入已灭菌的含难溶磷的液体培养基中培养，每天取样测定溶磷量和pH变化情况，结果如下图所示。①结果表明目的菌分解难溶磷的能力呈现__________________的趋势。②根据培养液的pH变化情况，可对目的菌的解磷原理作出的推测是___________________________________________________________________。(4)请预期该溶磷菌在农业生产方面可能的应用：___________________________________________________________________________________。[解析](1)土壤中的磷元素被植物直接吸收后，可用于组成核酸、磷脂、ATP、NADPH等化合物。(2)溶磷菌的分离：土壤中的磷大部分以磷酸钙等难溶态存在，在水中呈白色沉淀，故加入含难溶磷的固体培养基浑浊不透明，而溶磷菌能够把无效态的磷转化为可被直接利用的可溶性磷，故一段时间后，可挑选平板上形成透明溶磷圈的菌落，即为筛选出的溶磷菌。纯化常用平板划线法和稀释涂布平板法，如平板划线法将挑选出的菌落于基础培养基上采用连续划线法进行多次纯化。溶磷菌的筛选：对照组的培养基接入等量灭活的菌悬液，以作比较。若5d后接菌培养液可溶性磷含量为a，对照组可溶性磷含量为b，则菌株溶磷量为a－b。差值越大，说明菌体溶磷量越大，选择溶磷量最大的菌种为目的菌。(3)①在1～4天内溶磷量随时间增加而增多，即分解能力升高，第4天后，溶磷量开始减少，即分解能力降低，但比最开始仍更强。②在加入溶磷菌后溶液pH迅速降低，溶磷量开始增加，随着pH回升，溶磷量就开始降低，据此推测溶磷菌可能通过产生酸性代谢产物分解难溶性磷。(4)土壤中的磷大部分以难被植物吸收利用的无效态如磷酸钙等难溶态存在，而溶磷菌可将难溶态磷分解为可被植物直接利用的可溶性磷，故可将其制成微生物菌肥促进植物对磷元素的吸收。[答案](1)核酸(DNA、RNA)、ATP、磷脂、NADPH(2)具有透明解磷圈平板划线等量灭活a－b(3)①先升高后降低②溶磷菌通过产生酸性代谢产物分解难溶性磷(4)制成微生物菌肥促进植物对磷元素的吸收

8细胞工程通过细胞水平上的操作，获得有用的生物体或其产品尝试运用植物组织培养技术培养菊花或其他植物幼苗，能够运用生物学基本概念和原理，科学分析和研判与干细胞、克隆动物和胚胎分割等相关的议题。认同细胞工程在农业生产、医疗卫生等方面的作用。1．早期胚胎细胞异常凋亡是目前克隆猪成功率低的主要原因。用实时荧光逆转录PCR技术(RT­qPCR)检测细胞凋亡抑制基因Bcl­2的表达水平，有助于了解胚胎发育不同时期Bcl­2表达水平与细胞凋亡的关系。下列说法错误的是()A．对重组细胞进行培养时需加入血清、血浆等天然成分B．卵母细胞采集后，要在体外培养成熟再去核作为受体细胞C．根据RT­qPCR荧光强度可计算出基因Bcl­2在相应细胞中的翻译水平D．胚胎在受体子宫发育过程中，其遗传特性不受影响C[动物细胞培养液的成分是葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等，A正确；卵母细胞采集后，要在体外培养到减数分裂Ⅱ中期，进行核移植有助于细胞核全能性的表达，B正确；根据RT­qPCR最终的荧光强度不可能计算出基因Bcl­2在相应细胞中的翻译水平，只有在荧光信号指数扩增阶段，PCR产物量的对数值与起始模板量之间存在线性关系，可以选择在这个阶段进行定量分析，C错误；产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致，D正确。]2．(不定项)与血清抗体相比，单克隆抗体具有更多优势。下图是制备埃博拉病毒(抗原)单克隆抗体的流程图，下列相关叙述正确的是()A．单克隆抗体的特异性、灵敏度和产量都超过了血清抗体的B．细胞①、细胞②、细胞③都既能增殖又能分泌抗体C．细胞融合率低，融合细胞不都是杂交瘤细胞，故需要进行筛选(Ⅰ)D．利用单克隆抗体与抗原特异性结合的特点可诊断出病毒感染者ACD[单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的特点，其特异性、灵敏度和产量都超过了血清抗体的，A正确；细胞①是可产生抗体的B细胞，即浆细胞，浆细胞不具有增殖能力，B错误；融合细胞可能还包括B细胞与B细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合而成的细胞，所以需要进行筛选，C正确；利用该单克隆抗体与病毒抗原特异性结合的特点，可诊断出病毒感染者，D正确。]3．甜樱桃品种A是三倍体，果实营养丰富，可通过植物组织培养技术进行繁殖。根据以下甜樱桃品种A的组织培养过程回答下列问题。外植体→初代培养→增殖培养→生根培养→移栽(1)甜樱桃品种A通过植物组织培养繁殖与扦插繁殖相比，优点是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)培养外植体的培养基中需加入一定量的蔗糖，作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)为使外植体在培养基中经初代培养、增殖培养后得到一定量无根苗，培养过程中需使用一定浓度的激素进行诱导，其中6­BA用量与IBA用量的比值应保持________(填“较高”“适中”或“较低”)的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)下表是不同生根培养基对组培苗生根率的影响(生根率＝生根株数/诱导株数×100%)。培养基序号IAA(mg·L－1)NAA(mg·L－1)IBA(mg·L－1)生根率(%)10.5000.6061.5420.5000.9092.3030.5001.2088.8840.5001.5069.23500.500.2018.75600.500.4025.00700.500.8043.75800.501.6081.25当IAA浓度为0.50mg·L－1时，如果将IBA的浓度从1.50mg·L－1提高到1.80mg·L－1，对组培苗生根率的影响是______________________________，原因是________________________________________。当NAA浓度为0.50mg·L－1时，________(填“能”或“不能”)确定1.60mg·L－1的IBA是促进组培苗生根的最适浓度。[解析](1)传统的无性繁殖容易积累病毒，导致产量和品质下降，植物组织培养技术可利用植物的芽尖等新生组织(无病毒)大量培养获得无病毒植株，故甜樱桃品种A通过植物组织培养繁殖与扦插繁殖相比，优点是可获得甜樱桃品种A的脱毒苗，并大量繁殖(脱毒苗)。(2)培养外植体的培养基中需加入大量元素、微量元素、有机物(如氨基酸、维生素、蔗糖等)及植物激素。蔗糖的作用是提供碳源，维持细胞的渗透压。(3)植物激素的用量比例会影响植物细胞的发育方向，当细胞分裂素用量与生长素用量比值低时，有利于根的分化，抑制芽的形成；比值高时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的形成。故为使外植体在培养基中经初代培养、增殖培养后得到一定量无根苗，6­BA(细胞分裂素类调节剂)用量与IBA(生长素类调节剂)用量的比值应保持较高，以有利于芽的分化，抑制根的形成，获得无根苗。(4)分析表格中数据可知，当IAA浓度为0.50mg·L－1时，促进生根的IBA的最适浓度在0.90mg·L－1左右，超过此浓度，随IBA浓度的升高，生根率逐渐降低。故当IAA浓度为0.50mg·L－1时，如果将IBA的浓度从1.50mg·L－1提高到1.80mg·L－1，对组培苗生根率的影响是降低生根率。原因是当IAA浓度为0.50mg·L－1，所用IBA浓度大于促进组培苗生根的最适浓度，随IBA浓度升高，组培苗生根率逐渐下降。表格中数据表明，当NAA浓度为0.50mg·L－1时，随IBA浓度的增大，生根率逐渐上升，没有出现峰值，故不能确定1.60mg·L－1的IBA是促进组培苗生根的最适浓度。[答案](1)可获得甜樱桃品种A的脱毒苗，并大量繁殖(脱毒苗)(2)提供碳源，维持细胞的渗透压(3)较高有利于芽的分化，抑制根的形成(4)降低生根率IAA浓度为0.50mg·L－1，当IBA浓度大于促进组培苗生根的最适浓度时，随IBA浓度升高，组培苗生根率逐渐下降不能

9基因工程赋予生物新的遗传特性结合生活或生产实例，熟练说出基因工程的基本原理，并运用其基本原理，参与有关推广和应用基因工程产品等社会行为的讨论，理性做出个人决策。认同基因工程给现代农牧业、食品及医药等产生的巨大的社会效益和经济效益。1．(2021·南通高三模拟)受伤的双子叶植物产生的酚类化合物可诱导毒力效应蛋白(Vir)基因表达产生Vir蛋白，其中VirD1/D2蛋白复合体可将Ti质粒上的一段T­DNA单链(T链)切下并形成VirD2­T链复合物。转移至植物细胞中的VirD2­T链复合物结合VirE2等蛋白形成T复合体进入细胞核，将T链随机整合到植物染色体上。相关叙述错误的是()A．农杆菌转化法将目的基因导入水稻细胞，可用酚类化合物处理提高转化效率B．VirD2­T链复合物结合VirE2等蛋白形成T复合体可避免T­DNA的胞内降解C．T­DNA的整合具有随机性，需经过筛选(抗性、荧光等)获得符合要求的转化苗D．T­DNA整合至植物细胞染色体上的过程不需要DNA聚合酶和DNA连接酶D[农杆菌易感染双子叶植物，对单子叶植物没有感染力，因为多数单子叶植物不能合成酚类化合物，可以通过在伤口施加相关酚类化合物而使单子叶植物成为农杆菌易感染的植物，从而提高转化效率，A正确；VirD2­T链复合物结合VirE2等蛋白形成T复合体进入细胞核，将T链随机整合到植物染色体上，可避免T­DNA在细胞内被降解，B正确；经过转化的植物不一定都得到目的表型，因为T­DNA的整合是随机的，还需经过筛选(抗性、荧光等)才能获得符合要求的转化苗，C正确；Ti质粒上的Vir基因区段在宿主细胞内表达产物能诱导Ti质粒产生一条新的T­DNA单链分子，而合成新的T­DNA单链不需要限制酶，需要的是DNA聚合酶和DNA连接酶，D错误。]2．(2021·武汉高三质检)乙型肝炎病毒和戊型肝炎病毒分别是乙型肝炎、戊型肝炎的病原体，病毒结构见下图。研究人员用基因工程技术获得了两种含肝炎病毒抗原基因(DNA序列)的细胞，用转基因细胞来生产病毒表面蛋白抗原，然后制备成疫苗，用于肝炎的预防。下列说法正确的是()乙型肝炎病毒结构模式图戊型肝炎病毒结构模式图A．获得的两种肝炎疫苗在人体内都不能复制，需多次接种B．获取两种肝炎病毒的抗原基因都必须要用到逆转录酶C．获取的两种肝炎病毒抗原基因都可以直接转入受体细胞中进行表达D．用抗原—抗体杂交法可确定肝炎病毒抗原基因是否插入到受体细胞DNA上A[据题意可知，获得的两种肝炎疫苗的化学本质均为病毒表面蛋白抗原，在人体内都不能复制，需多次接种，A正确；图中显示乙型肝炎病毒的遗传物质是DNA，而戊型肝炎病毒的遗传物质是RNA，因此，只有后者的抗原基因的获取需要用到逆转录酶，B错误；获取的两种肝炎病毒抗原基因都需要与相应的载体结合才可以转入受体细胞中进行表达，而不能直接导入受体细胞，C错误；用抗原—抗体杂交法可确定肝炎病毒抗原基因是否成功表达，D错误。]3．为满足对SARS­CoV­2(新冠病毒)和COVID­19(新冠肺炎)研究等方面的需要，我国科学家制备了多种新冠肺炎模型小鼠。(1)新冠病毒与人体细胞表面的血管紧张素转化酶2(hACE2)结合后，进入细胞引起新冠肺炎。由于鼠源ACE2(mACE2)与hACE2空间结构不同，使新冠病毒不易感染小鼠。构成mACE2与hACE2的氨基酸的_________________不同，都可能导致其空间结构不同。(2)利用CRISPR/Cas9技术将hACE2基因插入小鼠受精卵mACE2基因中(图1)，获得表达hACE2的模型小鼠。图1①IRES序列可在mRNA内部介导核糖体与mRNA结合。为使hACE2基因和荧光蛋白基因(报告基因)在小鼠mACE2基因启动子驱动下共转录，且合成两种独立的蛋白，请选择外源序列应包含的组件并从上游到下游进行排序______。A．启动子B．终止子C．hACE2的逆转录DNAD．荧光蛋白基因的逆转录DNAE．IRES序列②获得F0小鼠后，还需要通过________检测目的基因是否导入。③模型小鼠机体中荧光的分布和强度可反映hACE2基因___________________________________________________________。(3)为寻找有效的抗原来研发新冠疫苗，用新冠病毒蛋白(S、N、M、E)分别免疫小鼠，一段时间后提取免疫血清并注射给模型小鼠，而后用等量的新冠病毒感染模型小鼠，检测肺部组织中病毒含量，结果如图2所示。图2①应选择________蛋白来制备疫苗，依据是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②从感染后1天到3天，注射S免疫血清组小鼠病毒含量下降的原因可能有_______________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)新冠病毒与人体细胞表面的血管紧张素转化酶2(hACE2)结合后，进入细胞引起新冠肺炎。而新冠病毒不易感染小鼠，原因是构成mACE2与hACE2的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，都会导致其空间结构不同，因此对新冠病毒的识别有差异。(2)利用CRISPR/Cas9技术将hACE2基因插入小鼠受精卵mACE2基因中，获得表达hACE2基因的模型小鼠。①IRES序列可在mRNA内部介导核糖体与mRNA结合。为使hACE2基因和荧光蛋白基因(报告基因)在小鼠mACE2基因启动子驱动下共转录，且合成两种独立的蛋白，则外源序列应包含的组件并从上游到下游的序列依次为启动子、hACE2的cDNA、IRES序列、荧光蛋白基因的cDNA、终止子，即CEDB依次排列构建成目的基因表达载体的序列，其中IRES序列可在mRNA内部介导核糖体与mRNA结合，因此需要插入到重组DNA中间。②检测目的基因的方法通常采用DNA分子杂交技术，据此，获得F0代小鼠后，还需要通过DNA分子杂交技术检测目的基因是否导入。③根据目的基因表达载体中各个组件的排列顺序可知，荧光蛋白的表达意味着hACE2基因成功表达，因此模型小鼠机体中荧光的分布和强度可反映hACE2基因表达情况。(3)①为寻找有效的抗原来研发新冠疫苗，用新冠病毒蛋白(S、N、M、E)分别免疫小鼠，一段时间后提取免疫血清并注射给模型小鼠，而后用等量的新冠病毒感染模型小鼠，图中结果显示，只有用S蛋白免疫小鼠之后获得的血清能使模型小鼠体内的病毒含量明显下降，即S蛋白免疫血清中抗体对病毒的防卫功能最强，因此，应选择S蛋白来制备疫苗。②实验结果中，从感染后1天到3天，注射S免疫血清组小鼠病毒含量继续下降，其原因可能是第三天小鼠自身体内通过免疫反应产生了病毒抗体等物质，从而使病毒含量下降。[答案](1)种类、数目、排列顺序(2)CED(B)核酸分子杂交/PCR在机体中表达的部位和强度(3)S感染后1天和3天，只有注射S免疫血清组病毒含量明显低于对照组模型小鼠的免疫系统清除一部分病毒，S免疫血清中抗体与病毒S抗原结合抑制病毒侵染与增殖

10生物技术在造福人类社会的同时也可能会带来安全与伦理问题理解并掌握转基因的基础知识，关注转基因产品的安全性。比较生殖性克隆与治疗性克隆的异同，以及试管婴儿与设计试管婴儿的异同。掌握生物武器的危害及我国政府的立场和观点。1．(2021·顺义区高三统考)现代生物技术造福人类的同时，也可能引起一系列的安全和伦理问题，下列说法不恰当的是()A．我国政府不支持任何生殖性克隆人实验B．我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器C．只要有证据表明转基因产品有害，就应禁止该技术的应用D．我国已经对转基因食品和转基因农产品实施产品标识制度C[我国政府禁止生殖性克隆人，坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验)，但不反对治疗性克隆，A正确；我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器，B正确；对于转基因产品，我们应该客观公正地看待它，有益的推广，有害的禁止，但不能禁止该技术的应用，C错误；我国已经对转基因食品和转基因农产品实施产品标识制度，以尊重人们的知情权，D正确。]2．基因工程产物可能存在着一些安全性问题，但不必担心的是()A．三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交，进而导致自然种群被淘汰B．载体的标记基因(如抗生素抗性基因)可能指导合成有利于抗性进化的产物C．目的基因(如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性D．目的基因被应用于生物武器A[三倍体转基因鲤鱼不能产生可育配子，不能与正常鲤鱼杂交，A符合题意；载体标记基因(如抗生素基因)多为抗生素抗性基因，可能指导合成有利于抗性进化的产物，B不符合题意；目的基因如杀虫基因，本身编码的产物可能会对人体产生毒性，C不符合题意；生物武器的类型包括致病菌、病毒、生物毒剂及基因重组的致病菌等，转基因生物有可能被用于制造生物武器，D不符合题意。]

第1讲传统发酵技术的应用和发酵工程及应用[课标要求]1.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2.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3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他农业生产上有重要的应用价值[核心素养](教师用书独具)1.发酵菌种的结构与功能的关系。(生命观念)2.比较制作果酒、果醋、腐乳、泡菜的原理、流程、发酵条件等的异同。(科学思维)3.设计实验探究理想的发酵条件。(科学探究)4.关注食品安全，倡导健康的生活方式。(社会责任)考点1发酵与传统发酵技术的概念及泡菜的制作1．发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。2．传统发酵技术3．泡菜的制作(1)菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。(2)原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。(3)反应式：C6H12O6eq\o(→,\s\up10(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量。(4)制作流程1．腐乳的制作仅是毛霉参与了豆腐的发酵。 (×)提示：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉。2．传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。 (√)3．制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的。 (√)4．制作泡菜时泡菜坛一般只装九成满。 (×)提示：泡菜发酵时易膨胀，制作泡菜时泡菜坛一般只装八成满。5．泡菜制作过程中，有机物的干重和种类将减少。 (×)提示：泡菜制作过程中，有机物的干重将减少，而有机物的种类将增加。6．泡菜发酵过程中泡菜坛沿要注满水，有利于泡菜的无氧发酵。 (√)1．制作传统泡菜的盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是什么？(选择性必修3P6“探究·实践”)提示：加热煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。2．制作传统泡菜时无须严格灭菌，但随着发酵的进行，乳酸菌逐渐成为优势菌种，试分析其原因。(选择性必修3P6“探究实践”)提示：泡菜坛内形成了缺氧、酸性的环境，不利于大多数微生物生长。1．从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是_____________________________，原因是________________________________________________________。提示：乳酸菌数量增加，杂菌数量减少乳酸菌比杂菌更为耐酸2．泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，甚至发霉变味，试分析可能的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。提示：泡菜坛密封不严(或盐和水的比例不适当)引起杂菌滋生、泡菜变质1．泡菜制作中的注意事项(1)材料的选择及用量①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②用清水和食盐配制质量百分比为5%～20%的盐水。盐的浓度过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。(2)防止杂菌污染①每次取样用具要洗净，要迅速封口。②盐水要煮沸后冷却，煮沸的作用一是除去水中的氧，二是杀灭盐水中的杂菌。(3)氧气需求①泡菜坛要选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的，目的是创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。②泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，注意在发酵过程中经常补水。(4)控制适宜的温度若温度偏高则有害菌活动能力强；若温度偏低则不利于乳酸发酵，导致发酵时间延长。2．泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸的变化项目乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有O2、乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制其他菌活动)积累、增多、pH降低降低(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)发酵后期减少(乳酸继续积累，pH继续降低，抑制其活动)继续增多，pH继续降低，直至稳定降低至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)1．市场上购买的真空包装酸菜，在没有漏气的状态下发生了“胀袋”现象，同学A怀疑是杂菌污染导致的，同学B怀疑是乳酸菌大量繁殖导致的，你支持谁的观点并说明理由。提示：支持A的观点，乳酸菌代谢过程中不产生气体。2．请尝试绘制出泡菜制作过程中乳酸菌、亚硝酸盐及乳酸随发酵时间的变化曲线。提示：如图3．制作泡菜时，同样的材料和腌制条件，不同坛中各时期测得的亚硝酸盐含量不同，分析最可能的原因。提示：泡菜制作过程中使用的菌种为天然菌种，由于各坛中微生物的种类和数量不同，尽管不同坛中使用了同样的材料和腌制条件，但在各时期测得的亚硝酸盐含量仍会不同。考查发酵与传统发酵技术的概念1．关于发酵的叙述，不正确的是()A．发酵就是无氧呼吸B．发酵是将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程C．酒精发酵是由活的酵母菌引起的D．利用微生物能够生产出人们所需多种产物的原因是不同的微生物具有产生不同代谢物的能力A[发酵包括有氧发酵和无氧发酵，A错误；发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程，B正确；酒精发酵是由活的酵母菌引起的，C正确；不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，因此利用微生物能够生产出人们所需的多种产物，D正确。]2．下列有关传统发酵技术的叙述，不正确的是()A．传统发酵以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主B．在制作腐乳的过程中，多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉C．腐乳味道鲜美的原因在于大分子蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸D．传统发酵技术都是直接利用天然原料中的微生物D[传统发酵技术是指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发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术，D错误。]考查泡菜的制作原理、流程等3．(2021·连云港高三模拟)我国制作泡菜历史悠久。《中馈录》中记载：“泡盐菜法，定要覆水坛。此坛有一外沿如暖帽式，四周内可盛水；坛口覆一盖，浸于水中……则所泡之菜不得坏矣。泡菜之水，用花椒和盐煮沸，加烧酒少许……如有霉花，加烧酒少许。坛沿外水须隔日一换，勿令其干。”下列说法正确的是()A．“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的是彻底灭菌B．“霉花”主要由酵母菌繁殖形成，酵母菌往往来自蔬菜C．“坛沿外水须隔日一换，勿令其干”以保证坛内适宜湿度D．分离泡菜汁中的乳酸菌，可用稀释涂布平板法和MS培养基B[“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的包括提升泡菜味道、减少水中的溶氧量和消毒杀菌防止杂菌污染，A错误；“霉花”指的是泡菜坛内表面的白膜，主要由酵母菌繁殖形成，而酵母菌往往来自蔬菜，B正确；“坛沿外水须隔日一换，勿令其干”以保证坛内的无氧环境，C错误；分离泡菜汁中的乳酸菌，可用稀释涂布平板法，在分离纯化所用的培养基中还需要加入碳酸钙，其作用是中和乳酸菌代谢过程中产生的乳酸和利于乳酸菌的分离，D错误。]4．(不定项)泡菜是一种传统美食，世界各地都有泡菜的影子，涪陵榨菜、法国酸黄瓜、德国甜酸甘蓝，并称为世界三大泡菜。下图表示制作泡菜及测定泡菜中亚硝酸盐含量的实验流程示意图，下列分析正确的是()A．选择新鲜的原料可以降低亚硝酸盐的含量B．配制盐水的浓度不宜过高，防止乳酸发酵受到抑制C．为降低亚硝酸盐含量，需要泡菜发酵的时间越长越好D．泡菜发酵温度过高过低都会造成杂菌滋生，口感下降AB[新鲜原料中亚硝酸盐含量更低，放置一段时间的原料由于微生物的作用，使亚硝酸盐的含量增加，故选择新鲜的原料可以降低亚硝酸盐的含量，A正确；用清水与盐配制质量百分比为5%～20%的盐水，盐水的浓度不宜过高，防止乳酸菌乳酸发酵受到抑制，B正确；发酵时间过长，泡菜的品质降低，C错误；泡菜发酵温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成杂菌大量滋生，口感下降，D错误。]考点2果酒和果醋的制作1．制作原理与发酵条件项目制作果酒制作果醋发酵菌种酵母菌醋酸菌代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型发酵过程有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up10(酶))6CO2＋12H2O＋能量；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O6eq\o(→,\s\up10(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up10(酶))2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up10(酶))CH3COOH＋H2O＋能量发酵温度18～30℃30～35℃发酵时间10～12天7～8天对氧的需求前期需氧，后期不需氧一直需氧产物检测闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙色→灰绿色)酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝2.发酵过程及注意事项(1)实验用具消毒eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精,清洗干净，并用体积分数为70%,的酒精消毒，晾干备用))↓(2)挑选冲洗葡萄eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(先冲洗1～2次，再去除枝梗和腐烂的,籽粒，沥干,不能反复冲洗，防止洗去野生酵母菌))↓(3)榨汁eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶,中（要留有大约1/3的空间）))↓(4)果酒发酵eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(将温度控制在18～30℃进行发酵,发酵过程要注意适时排气))↓(5)取样检测eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(10～12d取样检测酒精含量：在酸性,条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现,灰绿色，酵母菌数量镜检))↓(6)果醋发酵eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(打开瓶盖，盖上一层纱布，在温度为30～,35℃条件下发酵，时间为7～8d))1．醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸。 (×)提示：醋酸菌在有氧条件下利用乙醇产生醋酸。2．酵母菌为嗜温菌，果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度。 (×)提示：酵母菌为嗜温菌，果酒发酵所需的最适温度较低。3．在果酒发酵后期拧松瓶盖的间隔时间可延长。 (√)4．在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气。 (√)5．制作果酒、果醋时，对发酵瓶、榨汁机等需用体积分数为70%的酒精消毒。 (√)6．葡萄酒呈深红色的原因是发酵过程中葡萄皮的色素进入到发酵液中。 (√)1．在制果酒的第4步，每隔12h左右就要将瓶盖拧松一次，但又不打开，这样做的目的是什么？(选择性必修3P7“探究·实践”)提示：使二氧化碳排出，不打开瓶盖是防止氧气和有害杂菌进入。2．为缩短果醋的制作周期，应采取哪些有效措施？(写出三点)(选择性必修3P7“探究·实践”)提示：以果酒为原料；增加醋酸菌的数量；控制适宜的发酵温度。1．果酒发酵时，装入发酵瓶要留有大约1/3的空间，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，防止发酵时汁液溢出2．制作果酒时，若酵母菌的数量充足且温度适宜，但获得的发酵液中酒精浓度较低，则出现该结果的原因最可能是___________________________________________________________________________________________________。提示：培养过程中发酵瓶密封性不好，混入了氧气1．发酵装置及各部件的作用2．制作果酒和果醋过程中产量低的原因(1)果酒制作中产生的酒精少：①发酵前期酵母菌有氧呼吸不足，酵母菌数量少。②发酵后期密封不严，酵母菌发酵受抑制。(2)果醋制作中产生醋酸少：发酵过程中供氧不足所致。3．自然发酵状态下不容易引起杂菌污染的原因(1)冲洗步骤可去除部分杂菌。(2)酸性、无氧的发酵环境可以抑制其他杂菌的生长。(3)酵母菌对酒精的耐受性高于其他杂菌。研究发现：经葡萄里面的糖分自然发酵而成的酒精，一般在10%～13%为最佳，发酵时的温度和时间会影响果酒发酵产生酒精的含量。为了找到适合生产的最佳发酵温度和时间。请你设计出探究的思路。提示：设置不同的温度，分别在不同发酵时间测定发酵液中酒精的含量，酒精含量最快达到10%～13%的温度和相应时间为最佳。考查果酒、果醋的制作原理、流程等1．(2021·山东等级考)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是()A．无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖B．自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌C．葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的D．制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加D[酵母菌进行有氧呼吸获得能量大量繁殖，无氧条件下，发酵产生酒精，故无氧条件下酵母菌能进行无氧呼吸存活但不能大量繁殖，A正确；自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是葡萄皮上的野生型酵母菌，B正确；葡萄皮中的色素进入发酵液使葡萄酒呈现颜色，C正确；制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量减少，D错误。故选D。]2．(不定项)(2021·淄博高三模拟)以苹果汁为原料，经酒精发酵、醋酸发酵可制得果醋。下列说法错误的是()A．酒精发酵阶段和醋酸发酵阶段的适宜温度相同B．酒精发酵阶段和醋酸发酵阶段均有大量气体产生C．在醋酸发酵阶段醋酸杆菌将酒精转化为醋酸D．在醋酸发酵阶段接种乳酸菌可提高醋酸的酸度ABD[酒精发酵阶段适宜温度为18～30℃，醋酸发酵阶段的适宜温度为30～35℃，A错误；醋酸发酵阶段产生醋酸，无气体产生，B错误；当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的葡萄糖分解成醋酸，当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，C正确；在醋酸发酵阶段接种醋酸菌可提高醋酸的酸度，乳酸菌无氧呼吸产物是乳酸，不是醋酸，D错误。]考查发酵条件的控制等3．(2021·大连高三联考)某小组利用塑料饮水杯、充氧泵、空气过滤器、回旋式单向阀硅胶管等材料制作的一种新型的果酒、果醋两用发酵装置，如下图。请分析回答：(1)制作果酒和果醋利用的微生物分别是______、______。(2)图中________和不锈钢气泡石能为发酵罐中的培养液进行充氧操作，________能为通入的空气进行无菌过滤，从而对发酵罐中的培养液实现无菌换气。(3)酿制果酒时一般将温度控制在________℃，图示装置一般要先通气后紧闭软管夹，通气的目的是_________________________________________________________________________________________________________________。若要检测果汁发酵后是否有酒精产生，可从出料口取2mL发酵液加入试管，再滴加0.5mL________溶液，观察是否呈现________色。(4)图中排气构件由回旋式单向阀通过硅胶塞连接于排气口而成，使用前先在单向阀内装入约1/3体积冷却的开水，这样处理的主要好处有__________________________________________________________________(至少答两点)。[解析](1)参与果酒制作的微生物是酵母菌，参与果醋制作的微生物是醋酸菌。(2)由图示装置可知，通电后的充氧泵和不锈钢气泡石能为发酵罐中的培养液进行充氧操作，空气过滤器能为通入的空气进行无菌过滤，从而对发酵罐中的培养液实现无菌换气。(3)酵母菌发酵的最适温度为18～30℃。通气的目的是为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气。用酸性重铬酸钾可以检测酒精，即在试管中加入(2mL)发酵液，再滴加(0.5mL溶有0.1g重铬酸钾)的硫酸溶液，观察溶液是否呈现灰绿色。(4)排气构件使用前先在单向阀内装入约1/3体积冷却的开水，利用水封的原理，不仅能将发酵过程产生的气体及时排出发酵罐，并通过单向阀中气泡的生成了解发酵状况，还能有效隔绝外界空气对发酵介质的氧化及外界杂菌的污染，同时排气不需要人工控制，使用方便。[答案](1)酵母菌醋酸菌(2)充氧泵空气过滤器(3)18～30有利于酵母菌的繁殖酸性重铬酸钾灰绿(4)能将发酵过程产生的气体及时排出发酵罐、可通过单向阀中气泡的生成了解发酵状况、能有效隔绝外界空气对发酵介质的氧化及外界杂菌的污染、排气不需要人工控制，使用方便考点3发酵工程及应用1．发酵工程利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。2．发酵工程的基本环节3．发酵工程的应用(1)在食品工业上的应用：①生产传统的发酵产品；②生产各种各样的食品添加剂；③生产酶制剂。(2)在医药工业上的应用：①生产抗生素、多种氨基酸；②生产激素和免疫调节剂等。(3)在农牧业上的应用：①生产微生物肥料；②生产微生物农药；③生产微生物饲料。(4)其他方面的应用：如利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂等。1．在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。 (√)2．分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法。 (√)3．发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。 (√)4．利用发酵工程技术生产的微生物农业药物仅是利用其代谢产物来防治病虫害的。 (×)提示：利用发酵工程技术生产的微生物农业药物是利用微生物或其代谢产物来防治病虫害的。5．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢产物、酶及菌体本身。 (√)6．谷氨酸发酵生产时，在酸性条件下积累较多的谷氨酰胺。 (×)提示：谷氨酸发酵生产时，在酸性条件下则易形成谷氨酰胺和N­乙酰谷氨酰胺。1．发酵罐中设计搅拌叶轮进行搅拌的意义是什么？(选择性必修3P23“发酵罐示意图”)提示：使菌种与发酵底物更能充分接触，提高发酵效率。2．单细胞蛋白可以作为食品添加剂。单细胞蛋白是微生物产生的单一纯净的蛋白质吗？(选择性必修3P27“异想天开”改编)提示：不是，单细胞蛋白是微生物菌体。1．生产啤酒时，需进行后发酵的原因是___________________________________________________________________________________________。提示：主发酵结束后，发酵液不能适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间后进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒2．嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高_____________________________________________________________________。提示：热敏性产品的质量1．搅拌叶轮在发酵过程中的作用(1)通过叶轮的搅拌作用，使培养基在发酵罐内得到充分的混合，尽可能使微生物在发酵罐里的每一处均能得到充足的氧气和培养基中的营养物质。(2)良好的搅拌有利于微生物发酵过程中产生的热量传递给冷却介质。(3)搅拌能使发酵液充分混合，发酵罐的发酵液中的固型物质保持悬浮状态。2．发酵罐中发酵条件的控制(1)温度的控制：发酵过程中可以通过温度传感器和控制装置进行检测和由冷却水进、出口水流来调整。(2)溶解氧的控制：通过通气量和搅拌速度加以调节。(3)pH的控制：可以通过pH计检测，并由加料装置添加酸和碱进行调节，也可以在培养基中添加pH缓冲液等。计算机应用的发酵工程中实现了对温度、酸碱度、通气量、转速的自动记录和自动控制。3．与传统的容器相比，发酵罐最明显的优势发酵罐能实现大规模连续生产，最大限度地利用原料和设备，获得高产量和高效率。(1)进行严格灭菌，能使空气按需要流通，从而提供良好的发酵环境。(2)实施搅拌、振荡以促进微生物生长。(3)对温度、压力、空气流量实行自动控制。(4)通过各种生物传感器测定发酵罐内菌体浓度、营养成分、产品浓度等，并用电脑随时调节发酵进程。1．微生物菌剂通常有液态和固态两种。下图是通过发酵工程制备菌剂的流程。你认为工业生产中应首选制备液态还是固态的微生物菌剂？并阐述理由。提示：液态的微生物菌剂。原因是制备方法简单(无需选择合适载体、干燥、粉碎等操作)、成本低、使用方便、启动时间短。2．目前在经济作物栽培中使用的赤霉素(GA3)大多是来自赤霉菌(属于真菌)进行发酵工程的产品。为提高发酵过程中赤霉素的产量，研究人员采用分阶段变温调控的发酵工艺后，与恒温发酵相比，GA3的产量明显提高。发酵过程中菌丝干重、残糖浓度及GA3浓度的变化如图所示。尝试分析发酵过程中残糖浓度下降的原因。提示：菌丝生长、各种代谢物(或赤霉素合成)所需的碳源及能量都主要由糖类提供。微生物工业发酵的基本过程1．发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，在发酵过程中，发酵条件的控制至关重要。下列关于发酵条件的控制的叙述不正确的是()A．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，因此发酵过程要严格控制发酵条件B．发酵过程中微生物代谢产热和机械搅拌产热，会使发酵温度升高，因此要及时调节发酵罐温度C．培养基中营养物质的利用和代谢物的积累，可能会导致发酵液pH发生改变，如工业酿酒会导致pH上升D．现代工业发酵对发酵条件的监测和控制是通过计算机系统实现的，可以使发酵过程处于最佳状态C[果酒制作过程中不仅会产生酒精，还会产生大量的二氧化碳，因此利用酵母菌制作果酒的过程中，发酵液的pH会下降，C错误。]2．(2021·济南高三二模)发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品。常用好氧菌谷氨酸棒状杆菌利用图1的发酵罐来大量生产味精，发酵流程如图2所示。下列叙述正确的是()图1图2A．发酵中所使用的谷氨酸棒状杆菌菌种可从自然界筛选，也可通过诱变育种、杂交育种或者基因工程育种获得B．为了保证发酵产品的产量和品质，图中发酵配料及发酵罐需经过严格的灭菌C．在发酵过程中，通过加料口取样，随时监测产物浓度和微生物数量D．图中发酵过程需通入无菌空气，并通过搅拌使培养液与菌种充分接触后关闭通气口B[谷氨酸棒状杆菌属于原核生物，不能进行有性生殖，无法通过杂交育种获得，A错误；严格灭菌可以杀死发酵配料及发酵罐中的所有微生物，防止杂菌污染，从而保证发酵产品的产量和品质，B正确；在发酵过程中，应通过放料口取样，随时监测产物浓度和微生物数量，C错误；谷氨酸棒状杆菌属于好氧菌，在发酵过程中要不断地通入无菌空气，不能关闭通气口，D错误。]发酵工程在生产上的应用3．(2021·日照高三二模)维生素C(Vc)是人和许多动物必需的营养物质。我国微生物学家分别利用氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌，采用两次微生物发酵的方法，使Vc的生产步骤更加简单。下列有关利用两次微生物发酵法进行工业化生产Vc的叙述，错误的是()A．可用稀释涂布平板法分离纯化生产所需的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌B．生产过程中可用显微镜直接计数法检测单位体积的培养液中的两种活菌数目C．生产过程中需要对发酵设备和培养基进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染D．可用诱变或基因工程方法培育更加高产的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌菌种B[在当稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落，故可用稀释涂布平板法分离纯化生产所需的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌，A正确；显微镜直接计数法检测细菌时无法区分死菌和活菌，B错误；生产过程中为防止外来杂菌污染，以获得纯净培养物，需要对发酵设备和培养基进行严格的灭菌处理，C正确；诱变育种利用物理或化学因素处理生物，诱发生物产生基因突变，从中选择优良变异，基因工程将外源目的基因导入受体细胞，按照人意愿改造生物的性状，D正确。]4．(2021·长春高三质检)啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程如下：①大麦种子发芽，释放淀粉酶；②加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活；③将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉；④淀粉分解，形成糖浆；⑤糖浆加入啤酒花，蒸煮；⑥加入酵母菌，发酵；⑦过滤，77℃保温30min；⑧过滤、分装啤酒进行出售。回答下列问题：(1)大麦种子细胞中合成淀粉酶的场所是________。(2)流程⑤蒸煮的目的是终止酶的进一步作用，并________________。流程⑥在加入酵母菌前，需进行的操作为________，该操作的目的是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)77℃保温30min的操作类似于巴氏消毒法，该操作的目的既能杀死啤酒中的微生物，又能保证___________________________________________________________________________________________________________________。(4)若要进一步研究淀粉酶的特性，需从发芽大麦种子中提取和分离淀粉酶，主要步骤是原料处理→________→纯化→纯度鉴定。[解析](1)淀粉酶的化学本质为蛋白质，在细胞中的核糖体内合成。(2)流程⑤蒸煮的目的是终止酶的进一步作用，并对糖浆进行消毒(或灭菌)。流程⑥在加入酵母菌前，还应进行的操作为冷却，以防止高温杀死酵母菌(或保持酵母细胞的活性)。(3)77℃保温30min的操作类似于巴氏消毒法，温度不是很高，该操作的目的既能杀死啤酒中的微生物，又能保证啤酒中的营养成分不被破坏(流失)。(4)从生物组织样品中提取并分离淀粉酶(蛋白质)，主要步骤是原料处理→粗分离→纯化→纯度鉴定。[答案](1)核糖体(2)对糖浆进行消毒(或对糖浆进行灭菌)冷却避免杀死菌种(或保持酵母细胞的活性)(3)啤酒中的营养成分不被破坏(或啤酒中的营养成分不流失)(4)粗分离1．核心概念(1)(选择性必修3P5)发酵：是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。(2)(选择性必修3P27)单细胞蛋白：是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体。2．结论语句(1)(选择性必修3P6)酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下进行酒精发酵。(2)(选择性必修3P7)醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能将糖分解成醋酸；当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。(3)(选择性必修3P22~23)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。1．(2020·山东等级考)我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是()A．“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快B．“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的C．“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡C[由题意可知，“浸曲发”是将酒曲浸泡活化，在活化的过程中微生物代谢加快，A正确；“鱼眼汤”是指冒出鱼眼大小的气泡，气泡是微生物进行呼吸作用产生的CO2释放形成的，B正确；酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生的酒精会抑制其他微生物的生长，而“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质，C错误；由题意可知，“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透，其目的是防止蒸熟的米温度过高使酒曲中的微生物死亡，D正确。]2．(2020·江苏高考)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是()A．选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁B．将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁C．酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气D．酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵B[制作葡萄酒时，选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄略加冲洗，并除去枝梗，A正确；发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤，葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，不能装满，这样既可以为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又可以防止发酵旺盛时发酵液溢出，B错误；酒精发酵过程中会产生二氧化碳，为了释放出二氧化碳，要根据发酵进程适时拧松瓶盖放气，C正确；由于醋酸发酵使用的菌种为醋酸菌，醋酸菌为好氧细菌，为了给醋酸发酵提供充足的氧气，并防止空气中的杂菌污染，酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵，D正确。]3．(2021·全国乙卷)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。回答下列问题：(1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的______可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供______。(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的______、______能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和______。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于__________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是____________________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是____________________(答出1点即可)。[解析](1)大豆的主要营养成分有蛋白质，可为米曲霉的生长提供氮源。淀粉属于多糖，组成元素有C、H、O，可为米曲霉的生长提供碳源。(2)蛋白质和脂肪的分解需要蛋白酶和脂肪酶。蛋白酶可以将蛋白质水解为小分子的肽和氨基酸。依题意可知，米曲霉发酵过程中需要提供营养物质，且需要通入空气并搅拌，故米曲霉的代谢类型为异养好氧型。(3)乳酸菌为原核生物；酵母菌为兼性厌氧微生物，在无氧条件下可以通过无氧呼吸产生酒精和CO2。在发酵池发酵阶段存在乳酸菌和酵母菌，它们产生的乳酸和酒精均会抑制杂菌生长，同时，加入的食盐也有抑制杂菌生长的作用。[答案](1)蛋白质碳源(2)蛋白酶脂肪酶氨基酸异养好氧(3)原核生物酒精和CO2乳酸(或酒精、食盐)4．(2020·浙江1月选考节选)回答与泡菜制作有关的问题：(1)用萝卜等根菜类蔬菜制作泡菜，用热水短时处理，可抑制某些微生物产生________，从而使成品泡菜口感较脆。同时，该处理也会使泡菜发酵时间缩短，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。(2)泡菜发酵初期，由于泡菜罐加盖并水封，会使__________菌被逐渐抑制。发酵中期，乳酸菌大量繁殖，会使________菌受到抑制。发酵后期，乳酸生产过多，会使乳酸菌受到抑制。(3)从泡菜汁中可分离制作酸奶的乳酸菌，首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤，然后取滤液进行________，再用________的方法在某种含牛乳的专用的培养基中进行初步筛选。该培养基必须含有________，以便于观察是否产酸。(4)自然界中醋酸菌常与乳酸菌共同生长。若要筛选出醋酸菌，则其专用的培养基中应添加________。[解析](1)果胶具有将植物细胞粘合在一起的作用，去掉果胶后，植物组织会变得松散，植物组织松散后就会使泡菜口感变得不脆，抑制果胶酶的作用就可避免植物组织变得松散。高温使植物细胞破裂，导致细胞内的营养物质外流，有利于乳酸菌更快地获得营养物质进行乳酸发酵。(2)加盖并加水密封后泡菜罐内为无氧环境，因此可抑制好氧菌的繁殖。在发酵中期，乳酸菌大量繁殖，通过乳酸发酵产生了较多乳酸，此时泡菜罐内pH较低，不耐酸的菌会受到抑制。(3)经多次发酵的泡菜汁中含有的乳酸菌数量较多，在涂布分离前需先对菌液进行稀释。鉴定培养基中接种的乳酸菌是否产酸，较为简便的方法为加入酸碱指示剂，通过观察其变色情况，即可判断是否产酸。(4)醋杆菌能在有氧条件下将乙醇转变为醋酸，因此需要在培养基中添加乙醇以筛选出醋杆菌。[答案](1)果胶酶细胞破裂，细胞内营养物质外流使乳酸菌快速地获得营养物质(2)好氧不耐酸的(3)稀释涂布分离酸碱指示剂(4)乙醇5．(2021·广东选择性考试)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。请回答下列问题：(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为__________，并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用__________的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有______________________(答出两种方法即可)等。(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是________________________(答出两点即可)。(3)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中__________可能是高密度培养的限制因素。(4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA，说明其能分泌______________________________。[解析](1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，在液体培养基中，可将蔗糖作为碳源。培养过程中可定期取样并采用稀释涂布平板法(或血细胞计数法)进行菌落计数，评估菌株增殖状况。除了上述方法选育能耐受高浓度蔗糖的菌株H外，还可通过诱变育种、基因工程育种来选育优良菌株。(2)由题意可知，菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强的特性，在该系统中，其他杂菌会因盐浓度过高或pH不适宜而死亡，故不用灭菌。(3)由于产物中产生了少量乙醇，说明发酵液缺氧导致菌株H进行了无氧呼吸，最终菌株H由于能量供应不足而使得其细胞增殖和PHA的产量均未达到预期，所以发酵条件中氧气可能是高密度培养的限制因素。(4)餐厨垃圾主要含有蛋白质、淀粉、油脂等，菌株H能利用餐厨垃圾来生产PHA，说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，还有与PHA合成相关的酶。[答案](1)碳源稀释涂布平板法(或血细胞计数法)诱变育种、基因工程育种(2)培养基是高盐浓度的液体环境，杂菌会由于渗透失水而死亡；培养基的液体环境是碱性的，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制(3)氧气(4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和PHA合成相关的酶第2讲微生物的培养技术及应用[课标要求]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3.举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物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[核心素养](教师用书独具)1.分析培养基的成分及其作用；平板划线法和稀释涂布平板法的异同；选择培养基和鉴别培养基的区别。(科学思维)2.设计实验探究微生物培养的条件及如何分离某种微生物等。(科学探究)3.关注有害微生物的控制及宣传健康生活方式等。(社会责任)考点1微生物的基本培养技术1．培养基的配制2．无菌技术3．微生物的纯培养1．在培养细菌时，要将培养基调至中性或弱酸性。 (×)提示：在培养细菌时，要将培养基调至中性或弱碱性。2．蛋白胨中含有糖、维生素和有机氮等营养物质。 (√)3．玻璃器皿、金属用具等可以采用干热灭菌。 (√)4．微生物的纯培养步骤为配制培养基→接种→灭菌→分离和培养等。 (×)提示：微生物的纯培养步骤为配制培养基→灭菌→接种→分离和培养等。5．待灭菌后的培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。 (√)1．无菌技术除用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么作用？(选择性必修3P10“旁栏思考”)提示：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。2．操作时，接种环通过灭菌，在第二次及以后划线时，总是从上一次的末端开始划线。这样做的目的是什么？(选择性必修3P13“文字信息”)提示：将聚集的菌体逐步稀释以便获得不连续的单个菌落。1．倒平板操作中，平板冷凝后，要将平板倒置，其主要原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：防止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上(污染培养基和破坏菌落)和防止培养基水分过快蒸发2．牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是_____________________________________________________________________________________________________________________。提示：在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少1．两种纯化细菌的方法的比较项目平板划线法稀释涂布平板法纯化原理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表面将菌液进行一系列的梯度稀释，稀释度足够高时，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞主要步骤平板划线操作系列稀释操作和涂布平板操作接种工具接种环涂布器平板示意图2.平板划线操作中灼烧接种环的目的灼烧时间灼烧目的第一次划线前杀死接种环上原有的微生物，防止外来杂菌污染培养基第二次及以后每次划线前杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端最后一次划线后杀死接种环上残存的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者1．某同学为探究已纯化的菌株能否分解纤维素，他将此菌株接种在纤维素分解菌选择培养基上，一段时间后，培养基上出现了菌落，该同学认为此菌株能分解纤维素，但其他的同学并不认同他的观点，你认为他们的理由是什么？提示：实验缺少空白对照；操作不规范。2．某同学在利用稀释涂布平板法纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成一片，最可能的原因是什么？为了防止杂菌污染，有同学建议加入抗生素，你觉得可以吗？并说明理由。提示：最可能的原因是菌液浓度过高(土壤溶液稀释不够)。不可以，因为抗生素不但能杀灭杂菌，而且也可以杀灭目的菌，因此在培养基上不可以加入抗生素。考查无菌技术1．(2021·南通高三模拟)巴氏杀菌乳是以生牛(羊)乳为原料，经巴氏杀菌等工序制得的液体产品，杀灭了牛奶中有害菌群的同时也保存了营养物质和纯正口感。据国家标准每毫升合格巴氏杀菌乳中细菌总数不得超过50000个。某兴趣小组进行了新鲜牛奶合适的消毒温度的探究，相关实验操作不合理的是()A．配制牛肉膏蛋白胨培养基并在121℃、100kPa条件下处理15～30minB．将等量的新鲜牛奶分别置于60℃、70℃、80℃、90℃恒温水浴锅中处理30minC．对处理后的牛奶进行梯度稀释后，利用涂布法接种平板并在37℃下培养24hD．统计培养基上全部菌落数，以菌落数最少组的处理温度作为牛奶最适消毒温度D[配制的牛肉膏蛋白胨培养基需使用高压蒸汽灭菌法灭菌，即在121℃、100kPa条件下处理15～30min，将培养基彻底灭菌，以避免培养基上的微生物影响实验结果，A正确；新鲜牛奶应使用巴氏消毒法消毒，为了探究新鲜牛奶合适的消毒温度，可将等量的新鲜牛奶分别置于60℃、70℃、80℃、90℃恒温水浴锅中处理30min，并检测不同温度处理下的牛奶中微生物的数量进行比较，B正确；若要统计消毒后的牛奶中微生物的数量，可用稀释涂布平板法接种，即可对处理后的牛奶进行梯度稀释后，利用涂布法接种平板并在37℃下培养24h，C正确；由于温度过高会破坏牛奶中的营养成分，所以菌落数最少的组对应的温度不一定是最适的消毒温度，因为还需要考虑牛奶的营养价值不被破坏，D错误。]2．(2021·南充高三模拟)“掌心对掌心，手心压手背，十指交叉摩，手握关节搓，拇指围轴转，指尖掌心揉，手腕别放过。”七步洗手法可以清除手部的污物和微生物，是预防新冠病毒感染的有效措施之一。某生物实验小组设计了“比较洗手前后手上细菌分布情况”的探究活动：各小组成员分别将拇指在甲组培养基上轻轻按一下，然后用肥皂将该手洗干净，再将洗净后的拇指在乙组培养基上轻轻按一下。将这两组培养基放入恒温培养箱中，在适宜温度下培养24小时后，统计两组培养基中菌落数目。(1)该实验中用到的培养基中加入了牛肉膏、蛋白胨、NaCl和水，蛋白胨可以为微生物的生长提供____________________________等营养物质，为了使配制的溶液呈固体状态，还需要加入________。为了防止外来杂菌的入侵，可以将培养基放入盛有适量________的高压灭菌锅内灭菌15～30min。(2)实验中“将拇指在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养操作中的________，该操作应该在酒精灯火焰附近进行，原因是_____________________________________________________________________________________。(3)统计甲乙两组培养皿中的菌落，乙组中菌落数比甲少得多，实验结果说明肥皂洗手不能彻底清除手上的微生物。为避免手上微生物在无菌操作中污染培养基，洗过的手还应进行________________________________________________________