第1章发酵工程章末总复习课件高二下学期生物人教版选择性必修3

第一章发酵工程

章末总复习FermentationEngineeringChapter-EndReview本节聚焦：

1.运用结构功能观认识乳酸菌、酵母菌和醋酸菌的结构特点和

代谢特点。

2.运用发酵原理，设计并完成利用天然菌种制作泡菜、

果酒和果醋的实验探究并对实验结果进行分析和评价。

3.概述培养基的成分和配制方法。

4.区分消毒和灭菌，掌握不同物品的灭菌方法。

5.概述微生物纯培养的基本操作要求。

6.阐明微生物选择培养的原理。

7.概述测定微生物数量的方法。

8.进行土壤中分解尿素的细菌的分离与计数。

学习目标目录01传统发酵技术的应用02微生物的基本培养技术03微生物的选择培养和计数04发酵工程及其应用05链接高考真题传统发酵技术的应用PART0101传统发酵技术的应用1.发酵工程的概念：传统发酵是指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。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。2.发酵概念：指人们利用微生物，在适宜条件下，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。3.发酵原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物。01传统发酵技术的应用4.传统发酵技术的概念：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留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵，制作食品的技术。5.传统发酵技术的特点：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。产品容易受杂菌污染，生产效率较低。01传统发酵技术的应用6.传统发酵技术的实例：

腐乳制作果酒制作果醋制作菌种类型酵母、曲霉和毛霉等，起主要作用的是毛霉酵母菌醋酸菌代谢特点异养需氧型异养兼性厌氧型异养需氧型发酵温度25～30℃18～30℃30～35℃气体初期有氧,后期无氧前期需氧，后期无氧需要充足的氧气发酵原理无氧条件下：(1)O2、糖源充足：(2)糖源不足：C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+能量酶C6H12O6+2O22CH3COOH（乙酸）+2H2O+2CO2+能量酶C6H12O6+O2CH3COOH（乙酸）+H2O+能量酶蛋白质

小分子肽和氨基酸微生物脂肪

脂肪酸和甘油微生物01传统发酵技术的应用腐乳与豆腐相比，所含有机物的种类和能量有哪些变化？为什么？腐乳中有机物的种类增加了，所含的能量却减少了。因为豆腐中的蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸。腐乳为什么“闻着臭，吃着香”？豆腐中的蛋白质在微生物产生的蛋白酶的作用下可以形成H2S等，所以“闻着臭”；产生的肽和氨基酸，例如谷氨酸，是生产味精和鸡精的重要原料之一，所以“吃着香”。腐乳制作过程中加盐和加酒的目的分别是什么？加盐的目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长加酒的目的：抑制微生物生长，并使腐乳具有独特香味；

卤汤中酒的含量应控制在12%左右，过高会延长腐乳成熟的时间，过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。01传统发酵技术的应用制作泡菜时，泡菜坛只能装八成满的原因:1)在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，会产生较多的CO₂,如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。2)泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。3)泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。制作果酒时，瓶中要留有大约1/3空间的原因：让酵母菌先进行有氧呼吸耗尽O2(酵母菌增殖),再进行酒精发酵,同时防止发酵过程中产生的CO2使发酵液溢出制作果酒时，每隔一段时间拧松瓶盖的目的是什么？及时排出发酵过程中产生的CO2,防止发酵瓶爆裂7.果酒、果醋制作中发酵装置图中各结构的作用装置图结构作用

充气口①醋酸发酵时连接充气泵，输入无菌空气；②制果酒时关闭充气口排气口用来排出CO2长而弯曲的胶管防止空气中微生物的污染出料口便于取料，及时监测发酵进行的情况8.结果分析与评价项目酒精发酵醋酸发酵气味和味道酒味酸味气泡和泡沫有无(缺少糖源)发酵液颜色颜色加深变成深红色(以紫葡萄作原料)浑浊，液面形成白色菌膜检验和检测通过酸性重铬酸钾检验酒精通过pH试纸检测发酵前后发酵液的pH变化拓展：泡菜腌制过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化种类时期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下降下降(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继续下降，抑制其活动)继续增多，pH继续下降下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)含量变化曲线注：亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的。微生物的基本培养技术PART021.微生物的概念：

微生物是难以用肉眼观察的微小生物的统称，包括细菌、真菌、病毒及一些原生生物等。（1）无细胞结构（病毒）：SARS病毒、新冠病毒等RNA病毒；噬菌体等DNA病毒。（2）原核细胞：蓝细菌、大肠杆菌、乳酸菌、醋酸菌等细菌；链霉菌等放线菌。（3）真核细胞：①真菌：酵母菌、霉菌、毛霉等；

②原生生物：草履虫、变形虫、衣藻等。2.研究和应用微生物的前提（发酵工程的重要基础）

（1）防止杂菌污染；（2）获得纯净的微生物培养物。3.实验室培养微生物的要求

（1）为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件—培养基

（2）确保其它微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来—无菌技术02微生物的基本培养技术4.培养基的概念：

人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的、营养基质。5.培养基的作用：

用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。6.培养基的分类：（按照物理性质分类）

①液体培养基：不含凝固剂（如琼脂）、呈液体状态的培养基。

扩大培养、工业生产

②固体培养基：呈固体状态的培养基。

获取单菌落、鉴定、活菌计数、保藏菌种02微生物的基本培养技术注意：凝固剂（如琼脂），不能被微生物利用，只起到凝固作用。微生物在琼脂固体培养基表面或内部生长，可以形成肉眼可见的菌落。7.培养基的分类：（按照目的用途分类）

①选择培养基：微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其

它种类微生物生长的培养基

②鉴定培养基：在培养基中加入某种指示剂，用以鉴别某种微生物。02微生物的基本培养技术8.培养基的营养构成（1）各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质。02微生物的基本培养技术营养物质来源功能碳源无机碳源碳酸根、碳酸氢根等含碳无机物①构成细胞物质和一些代谢物;②有机碳既是碳源又是能源有机碳源糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等氮源无机氮源铵盐、硝酸盐等合成蛋白质、核酸及

含氮的代谢物有机氮源牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等水①溶剂;②参与微生物代谢无机盐无机物①细胞内的组成成分;②维持渗透压（2）培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加________。②培养霉菌时，一般需要将培养基调至_______性。③培养细菌时，一般需要将培养基调至______________性。④培养厌氧微生物时，则需要提供________的条件。02微生物的基本培养技术酸维生素中性或弱碱无氧并非所有培养基中都有有机碳源和有机氮源,如培养自养型生物的培养基中可不含有机碳源,其可利用大气中的CO2;培养自生固氮微生物的培养基中可不含有机氮源,其可利用大气中的N2。9.获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。

无菌技术应围绕着如何避免杂菌污染展开。主要包括消毒和灭菌。（1）消毒：①概念：使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。②适用对象：对操作空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。（2）灭菌：①概念：使用强烈的理化方法杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子。②适用对象：用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。02微生物的基本培养技术10.常见的消毒和灭菌的方法02微生物的基本培养技术类型操作方法适用范围消毒使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物煮沸消毒100℃煮沸5~6min家庭餐具等生活用品巴氏消毒63~65℃消毒30min或72~76℃处理15s或80~85℃处理10~15s不耐高温的液体,如牛奶化学药物用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等生物活体、水源等紫外线紫外线照射30min接种室、接种箱、超净工作台10.常见的消毒和灭菌的方法02微生物的基本培养技术类型操作方法适用范围灭菌使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和

孢子灼烧灭菌酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧接种工具(涂布器、接种环、接种针)、其他金属工具或接种过程中的试管口、瓶口等干热灭菌将灭菌物品放入干热灭箱,在160~170℃的热空气中维持1~2h耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿、金属用具等湿热灭菌高压蒸汽灭菌锅内,100kPa、121℃下维持15~30min培养基等,生产和实验室常用02微生物的基本培养技术

芽孢孢子概念有些细菌在一定的条件下,细胞里面形成的一个椭圆形的休眠体(不是繁殖体)细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖或休眠作用的生殖细胞特点对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力,环境适宜时又可萌发成细菌能直接长成新个体知识拓展

(1)芽孢和孢子(2)生物消毒法:利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。如有的微生物能够寄生于多种细菌体内,使细菌裂解,因此可以用它们来净化污水、污泥。02微生物的基本培养技术11．相关概念(1)培养物：在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。(2)纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。(3)纯培养：获得纯培养物的过程。12．微生物纯培养步骤：微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。13.菌落：分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部繁殖形成的肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，是鉴定菌种的重要依据。特征:大小、形状、光泽、颜色、透明度等。14.酵母菌的纯培养原理：（1）分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落（菌落属于种群）。（2）采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散到固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。02微生物的基本培养技术14.酵母菌的纯培养方法步骤：02微生物的基本培养技术1.制备培养基（1）配制培养基：

马铃薯-琼脂固体培养基（2）灭菌：培养基------高压蒸汽灭菌培养皿------干热灭菌（3）倒平板待培养基冷却至50℃，在酒精灯火焰附近倒平板14.酵母菌的纯培养方法步骤：02微生物的基本培养技术1.制备培养基（3）倒平板待培养基冷却至50℃，在酒精灯火焰附近倒平板①

拔出锥形瓶的棉塞。②将瓶口迅速通过该火焰。通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。③用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基（10～20mL）倒入培养皿，立即盖上盖子。④等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置。不要完全打开，以免杂菌污染培养基防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成污染。倒平板的注意事项：（1）培养基灭菌后，需冷却至50℃左右时才能倒平板，温度过高会烫手，温度过低培养基又会凝固。（2）整个操作在酒精灯火焰旁附近进行，避免周围环境中微生物的污染。（3）平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。（4）倒平板时不要将培养基溅在皿盖与皿底之间，否则此培养基不能用来培养微生物，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。（5）将所倒平板放入37℃的恒温箱中培养12h～24h，观察是否有菌落存在以确定是否被污染或灭菌是否彻底。02微生物的基本培养技术14.酵母菌的纯培养方法步骤：02微生物的基本培养技术2.接种和分离酵母菌平板划线法：

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的表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。14.酵母菌的纯培养方法步骤：02微生物的基本培养技术平板划线的具体操作：14.酵母菌的纯培养方法步骤：02微生物的基本培养技术平板划线的具体操作：灼烧接种环的目的：第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培

养物。第二次及以后划线前：杀死上次划线时残留菌种，保

证每次划线菌种来自上次划线末端。02微生物的基本培养技术划线操作结束时：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者。第二次及以后的划线时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？将聚集的菌种逐步稀释，以便获得单菌落。线条末端酵母菌的数目比起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使酵母菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到单菌落。02微生物的基本培养技术为什么不能将最后一次的划线与第一次的划线相连？菌种经数次划线后培养，分离得到单菌落。第一次划线酵母菌数量多，最后一次划线酵母菌数量少，首尾相连，不容易得到单个菌落。14.酵母菌的纯培养方法步骤：02微生物的基本培养技术3.培养酵母菌完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养24-48h。未接种的平板作为对照组，若有其上菌落生长，则说明培养基被污染或者灭菌不彻底。如果观察到了不同形态的菌落，可能是接种的菌种不纯或者无菌操作不规范等原因引起的。微生物的选择培养和计数PART031.选择培养基（1）概念：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基称为选择培养基。（2）类型：①依据营养需求：不添加碳源——自养微生物（硝化细菌）

不添加氮源——固氮微生物（圆褐固氮菌）

以石油为唯一碳源——能分解石油的微生物

以尿素为唯一氮源——能分解尿素的微生物②加入某种化学物质：

加入青霉素（抑制细菌和放线菌的生长）——分离酵母菌、霉菌等真菌③利用特殊环境：

置于无氧环境——厌氧型（乳酸菌）和兼性厌氧型微生物（酵母菌）

置于高盐环境——金黄色葡萄球菌

置于高温环境——耐高温微生物03微生物的选择培养和计数03微生物的选择培养和计数由于土壤中细菌数量的庞大，要想得到能分解尿素细菌的纯培养物，必须要对土样进行充分稀碎，然后再将菌液涂布到制备好的选择培养基上，也就是要采取稀释涂布平板法。稀释涂布平板法：1．取样铲取土样，将样品装入纸袋中。2.梯度稀释将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。90ml无菌水9ml无菌水03微生物的选择培养和计数①取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。3.涂布平板（接种）②将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。③将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。④用涂布器将菌液均匀地涂布在选择培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀。稀释涂布平板法：4.培养和观察待涂布的菌液被选择培养基吸收后，将平板倒置，放入30～37℃培养1～2d。

平板划线法和稀释涂布平板法的比较：03微生物的选择培养和计数1.稀释涂布平板法——间接计数法①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落,来源于样品稀

释液中的一个活菌。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。②计数原则：一般选择菌落数为30～300的平板计数；在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，

然后求出平均值。适当的稀释度、涂布是否均匀是成功统计菌落数目

的关键。③计算公式：03微生物的选择培养和计数1.稀释涂布平板法——间接计数法④结果分析：统计的菌落数往往比活菌的实际数目少；

原因：当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。

统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。

03微生物的选择培养和计数②结果分析统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和，不能区分死菌与活菌。统计结果比实际结果偏大个体小的细菌在显微镜下难以观察。2.显微计数法①原理：利用特定的细菌计数板或血细胞计数板在显微镜下观察、计数，然后再计算

一定体积的样品中微生物的数量。。03微生物的选择培养和计数土壤中分解尿素的细菌的分离与计数（1）原理：绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿素作唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。常见的分解尿素的微生物：芽孢杆菌、小球菌、棒状杆菌等细菌，某些真菌和放线菌也能分解尿素。（2）操作步骤：①土壤取样：酸碱度接近中性的潮湿土壤，铲去表层土（一般3cm左右）。细菌绝大部分分布在距地表3～8cm的土壤层。以保证获得菌落数在30～300之间适于计数的平板。在初次实验中，可以选择一个比较宽的范围，将1×103～1×107倍稀释的稀释液分别涂布到平板上培养，以保证能从中选择出菌落数在30～300的平板进行计数。②制备培养基③样品稀释与取样涂布03微生物的选择培养和计数土壤中分解尿素的细菌的分离与计数（2）操作步骤：④微生物的培养与观察培养条件：不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。细菌一般在30～37℃的温度下培养1～2d。观察：每隔24h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。一般来说，在相同的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征，如形状、大小和颜色等。（鉴别指示剂）得到的菌落一定是分解尿素的细菌吗？不一定，还需要进一步的鉴定03微生物的选择培养和计数土壤中分解尿素的细菌的分离与计数（4）进一步探究——分解尿素细菌的进一步鉴定①原理：细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，氨会使培养基的碱性增强，pH升高，因此可以通过检测培养基pH的变化（利用酸碱指示剂）来判断是否发生了该化学反应，进而判断该菌是否为尿素分解细菌。②原理：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌后，如果pH升高，指示剂将变红，说明该细菌就是能够分解尿素的细菌。可以观察菌落周围是否出现红色环带，红色环带直径与菌落直径比值越大，说明分解能力越强。03微生物的选择培养和计数鉴定培养基：

在培养基中加入某种指示剂或化学药品(不影响微生物正常生长)，使微生物的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品发生反应。从而达到鉴定的作用。拓展应用：纤维素分解菌的鉴定（1）筛选纤维素分解菌的方法刚果红染色法。该方法可以通过颜色反应直接筛选。（2）原理：刚果红是一种染料，它可以与纤维素形成红色复合物，但并不和纤维二糖、葡萄糖发生这种反应。在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后刚果红—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。这样我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。微生物的筛选与鉴别方法

(1)单菌落挑取法:利用平板划线法或稀释涂布平板法将菌液接种到固体培养基表面,培养后直接根据微生物菌落的特征利用单菌落挑取的方法获得目的微生物。(2)鉴别培养法:利用鉴别培养基使目的微生物菌落呈现特有的特征,然后筛选目的微生物。(3)选择培养法:利用选择培养基等对微生物进行选择培养,直接获得目的微生物。1.微生物的筛选方法

营养缺陷型特殊碳、氮源型添加某种化学物质型改变培养条件型原理利用营养(碳

源、氮源)缺陷

的选择培养基进行选择培养利用微生物对某

种营养物质的特

殊需求,使该营

养物质成为某类

营养物质的唯一

供给者在完全培养基中

加入某种化学物

质,加入的化学

物质抑制部分微

生物生长或利于

部分微生物生长利用培养条件进行选择培养条件不加有

机碳源

的培养

基不加氮

源的培

养基石油作

为唯一

碳源的

培养基尿素作

为唯一

氮源的

培养基加入青霉素等抗生素加入高浓度的食盐高温环境培养低pH环境培

养无氧环

境培养实例分离自

养型微

生物分离自

生固氮

菌分离能

消除石

油污染

的微生

物分离能

分解尿

素的微

生物分离酵母菌、霉菌等,同时抑制细菌、放线菌的生长分离金黄色葡萄球菌等分离耐高温的

微生物分离耐

酸的微

生物分离厌

氧微生

物和兼

性厌氧

微生物微生物的筛选与鉴别方法2.微生物的鉴别方法菌落特征鉴别法根据微生物在固体培养基表面形成的菌落的形状、大小和颜色等特征进行鉴别指示剂鉴别法如以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,培养某种微生物后,菌落周围变红,说明该种微生物能够分解尿素染色鉴别法如利用刚果红染色法,在含有纤维素的培养基中加入刚果红,根据培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈来鉴别能分解纤维素的微生物典例选择培养基是根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求或某些微生物对一些物理、化学因素的抗性而设计的培养基,利用这种培养基可以将所需要的微生物从混杂的微生物中分离出来。为选择出酵母菌和硝化细菌,应选用的培养基分别为

(

)A.伊红—亚甲蓝琼脂培养基、含青霉素的培养基B.含青霉素的培养基、含氨的无机培养基C.含氨的无机培养基、含青霉素的培养基D.含青霉素的培养基、伊红—亚甲蓝琼脂培养基B解析

伊红—亚甲蓝琼脂培养基是专一鉴别大肠杆菌的培养基;硝化细菌对青霉素敏感,不能用含青霉素的培养基筛选硝化细菌,A、D错误。细菌等对青霉素敏感,酵母菌对青霉素不敏感,可以用含青霉素的培养基筛选酵母菌;硝化细菌是自养生物,可以将氨氧化为硝酸释放的能量将水和CO2合成有机物,故可以用含氨的无机培养基筛选硝化细菌;酵母菌是异养生物,不能用含氨的无机培养基筛选酵母菌,B正确,C错误。发酵工程及其应用PART041．发酵工程概念：

发酵工程是指利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需产品的综合性生物工

程。04发酵工程及其应用2.发酵工程的基本环节：04发酵工程及其应用发酵工程的菌种选择(1)能在低成本的培养基上生长,且能大量高效地合成产物。(2)发酵条件如温度、pH、溶解氧等易控制。(3)遗传性能稳定等。3.特点(1)生产条件温和。(2)原料来源丰富且价格低廉。(3)产物专一。(4)废弃物对环境的污染小和容易处理等。04发酵工程及其应用控制溶解氧调节罐压①增加溶氧量②使微生物与发酵液充分接触，混合均匀4.发酵工程的应用：04发酵工程及其应用应用内容在食品工业上的应用生产传统的发酵产品酱油、酒类等生产各种各样的食品添加剂通过黑曲霉的发酵制得柠檬酸;由谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸,谷氨酸经过处理制

成味精等生产酶制剂α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶

酶、氨基肽酶和脂肪酶等04发酵工程及其应用应用内容在食品工业上的应用生产传统的发酵产品酱油、酒类等生产各种各样的食品添加剂通过黑曲霉的发酵制得柠檬酸;由谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸,谷氨酸经过处理制

成味精等生产酶制剂α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶

酶、氨基肽酶和脂肪酶等4.发酵工程的应用：04发酵工程及其应用4.发酵工程的应用：应用内容在其他方面的应用利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等通过电催化结合发酵的方式,用CO2合成葡萄糖和脂肪酸嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量04发酵工程及其应用啤酒的工业发酵流程1.发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段(1)主发酵:完成酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成等。(2)后发酵:在低温、密闭的环境下进行,以形成澄清、成熟的啤酒。2.在啤酒的发酵生产过程中,菌种的选育、对原材料的处理、发酵条件的控制、产品的消毒等,都有助于提高啤酒的产量和品质。3.传统发酵技术的产物一般是成分复杂的混合物,一般不进行分离和提纯。链接高考真题PART051．(2024·湖北卷)制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是(

)A．食用醋的酸味主要来源于乙酸B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内D解析：乙酸是由醋酸菌产生的，是食用醋的酸味主要来源，A正确；醋酸菌是好氧细菌，不适宜在无氧的条件下生存，B正确；在氧气充足但缺少糖源时，醋酸菌可以将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，C正确；醋酸菌为原核生物，没有核膜包被的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体，D错误。2．(2024·湖南卷)微生物平板划线和培养的具体操作如图所示，下列操作正确的是(

)A．①②⑤⑥

B．③④⑥⑦C．①②⑦⑧

D．①③④⑤D解析：由图可知，②中拨出棉塞后应握住棉塞上部；⑥中划线时不能将培养皿的皿盖完全拿开，应在火焰附近将培养皿打开一条缝隙；⑦中划线时应用接种环在培养基表面迅速划三至五条平行线，并且第5次的划线不能与第1次的划线相连；⑧中平板应倒置培养。①③④⑤正确，故选D。3．(2024·重庆卷)养殖场粪便是农家肥的重要来源，其中某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生NH3，影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物。兴趣小组按图进行实验获得目的菌株，正确的是(

)A．①通常在等比稀释后用平板划线法获取单个菌落B．②挑取在2种培养基上均能生长的用于后续的实验C．③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙D．粪便中添加菌株甲比乙更有利于NH3的减少C解析：平板划线法无需稀释，A错误；由图可知，②筛选不能在尿素唯一氮源培养基上生长，而能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌株用于后续的实验，B错误；所筛选出的菌株之所以不能利用尿素，可能是由于不产生脲酶或分泌脲酶抑制剂，所以③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙，C正确；由图可知，甲不产生脲酶而乙可以产生脲酶，且乙同时分泌脲酶抑制剂，粪便中可能还含有其他能产生脲酶的菌株使甲能够产生NH3，所以粪便中添加菌株乙比甲更有利于NH3的减少，D错误。4．(2023·辽宁卷)细菌气溶胶是由悬浮于大气或附着于颗粒物表面的细菌形成的。利用空气微生物采样器对某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度(菌落数/m3)。下列叙述错误的是(

)A．采样前需对空气微生物采样器进行无菌处理B．细菌气溶胶样品恒温培养时需将平板倒置C．同一稀释度下至少对3个平板计数并取平均值D．稀释涂布平板法检测的细菌气溶胶浓度比实际值高D解析：为防止杂菌感染，接种前需要对培养基、培养皿、微生物采样器进行灭菌，对实验操作者的双手进行消毒，A正确；纯化培养时，为防止污染培养基和水分蒸发，培养皿应倒置放在恒温培养箱内培养，B正确；微生物计数时在同一稀释度下，应至少需要对3个菌落数目在30～300的平板进行计数，以确保实验的准确性，C正确；使用稀释涂布平板法对微生物计数，数值往往偏小，原因是两个或多个细胞连在一起时，在平板上只能观察到一个菌落，D错误。5．(2024·江西卷)井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种(JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长)发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是(

)A.JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化D解析：基因表达的产物是蛋白质，而井冈霉素是JGs发酵生产的一种氨基寡糖类抗生素，A错误；JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程会影响JGs的数量，进而影响井冈霉素的产量，B错误；在一定范围内提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量，但若浓度过大，可能会降低井冈霉素的产量，C错误；JGs是一种放线菌，菌体呈丝状生长，形成的菌落难以区分，因此稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化，D正确。7.(2023·山东高考T12)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理:①沸盐水冷却后再倒入坛中;②盐水需要浸没全部菜料③盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水;④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是（

）A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低C三、体验高考真题1．(2024·湖北卷)制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是(

)A．食用醋的酸味主要来源于乙酸B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内D解析：乙酸是由醋酸菌产生的，是食用醋的酸味主要来源，A正确；醋酸菌是好氧细菌，不适宜在无氧的条件下生存，B正确；在氧气充足但缺少糖源时，醋酸菌可以将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，C正确；醋酸菌为原核生物，没有核膜包被的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体，D错误。2．(2024·湖南卷)微生物平板划线和培养的具体操作如图所示，下列操作正确的是(

)A．①②⑤⑥

B．③④⑥⑦C．①②⑦⑧

D．①③④⑤D解析：由图可知，②中拨出棉塞后应握住棉塞上部；⑥中划线时不能将培养皿的皿盖完全拿开，应在火焰附近将培养皿打开一条缝隙；⑦中划线时应用接种环在培养基表面迅速划三至五条平行线，并且第5次的划线不能与第1次的划线相连；⑧中平板应倒置培养。①③④⑤正确，故选D。3．(2024·重庆卷)养殖场粪便是农家肥的重要来源，其中某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生NH3，影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物。兴趣小组按图进行实验获得目的菌株，正确的是(

)A．①通常在等比稀释后用平板划线法获取单个菌落B．②挑取在2种培养基上均能生长的用于后续的实验C．③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙D．粪便中添加菌株甲比乙更有利于NH3的减少C解析：平板划线法无需稀释，A错误；由图可知，②筛选不能在尿素唯一氮源培养基上生长，而能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌株用于后续的实验，B错误；所筛选出的菌株之所以不能利用尿素，可能是由于不产生脲酶或分泌脲酶抑制剂，所以③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙，C正确；由图可知，甲不产生脲酶而乙可以产生脲酶，且乙同时分泌脲酶抑制剂，粪便中可能还含有其他能产生脲酶的菌株使甲能够产生NH3，所以粪便中添加菌株乙比甲更有利于NH3的减少，D错误。4．(2023·辽宁卷)细菌气溶胶是由悬浮于大气或附着于颗粒物表面的细菌形成的。利用空气微生物采样器对某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度(菌落数/m3)。下列叙述错误的是(

)A．采样前需对空气微生物采样器进行无菌处理B．细菌气溶胶样品恒温培养时需将平板倒置C．同一稀释度下至少对3个平板计数并取平均值D．稀释涂布平板法检测的细菌气溶胶浓度比实际值高D解析：为防止杂菌感染，接种前需要对培养基、培养皿、微生物采样器进行灭菌，对实验操作者的双手进行消毒，A正确；纯化培养时，为防止污染培养基和水分蒸发，培养皿应倒置放在恒温培养箱内培养，B正确；微生物计数时在同一稀释度下，应至少需要对3个菌落数目在30～300的平板进行计数，以确保实验的准确性，C正确；使用稀释涂布平板法对微生物计数，数值往往偏小，原因是两个或多个细胞连在一起时，在平板上只能观察到一个菌落，D错误。5．(2024·江西卷)井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种(JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长)发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是(

)A.JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化D解析：基因表达的产物是蛋白质，而井冈霉素是JGs发酵生产的一种氨基寡糖类抗生素，A错误；JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程会影响JGs的数量，进而影响井冈霉素的产量，B错误；在一定范围内提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量，但若浓度过大，可能会降低井冈霉素的产量，C错误；JGs是一种放线菌，菌体呈丝状生长，形成的菌落难以区分，因此稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化，D正确。6.(2022·湖北新高考T4)灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是()A.动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行B.微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染

C.为防止蛋白质变性，不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌D.可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌D解析：6.DA.动、植物细胞DNA的提取不需要在无菌条件下进行，A错误;B.动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染,保证无菌环境,而微生物的培养不能加入抗生素，B错误;C.一般用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌,以防止杂菌污染,C错误;D.可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌,以防止杂菌污染,D正确。故选D7.(2023·山东高考T15)平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是()

A.不含氮源的平板不能用于微生物培养B.平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出

合成脲酶的微生物D解析：7.DA.不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误;B.平板涂布时涂布器使用前必须浸在酒精中,然后在火焰上灼烧五灭菌,这种操作属于灭菌,不属于消毒,B错误;C.使用后的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理,不能直接丢弃,以免污染环境,C错误;D.脲酶可以催化尿素分解，在以尿素为唯一氮源的平板上,能合成脲酶的微生物可以分解尿素获得氮源而进行生长繁殖,但是不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而无法生长,因此以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物,D正确。故选D8.(2024·吉林卷)某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯抗萎病,其筛选流程及性检测如图。下列操作正确的是（

）A.在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内,从感病植株上采集样品B.将采集的样品充分消毒后，用蒸馏水冲洗,收集冲洗液进行无菌检测C.将无菌检测合格