(共34张PPT)
专题十一 发酵工程
专题体系 重构建
01
1．(选择性必修3 P7正文)利用果汁先制作果酒，再制作果醋，这一过程中，是否一直有气泡产生？为什么？_______________________________________________________________________________________________________________________。
2．(选择性必修3 P10“相关信息”)牛肉膏可以为培养的微生物提供哪些营养物质？__________________________。
不是，酒精发酵时有气体产生，当果醋制作时，氧气、糖源都充足时有气体产生，但当缺少糖源时，进行的反应无气体产生
碳源、氮源、维生素等
3．(选择性必修3 P11“资料卡”)培养基为什么只能采用湿热灭菌法进行灭菌而不能采用干热灭菌法？___________________________________________________________________________________。
4．(选择性必修3 P12“探究·实践”)制备培养基时需要使培养基具有一定的pH，调节培养基的pH应在灭菌之前还是灭菌之后？为什么？_____________________________________________________。
因为培养基需保持一定的湿度，而干热灭菌法的灭菌温度一般是160～170 ℃，并且无水
应在灭菌之前。灭菌之后调节pH会增加杂菌污染的概率
5．(选择性必修3 P12“探究·实践”)倒平板并接种后，为什么培养基要倒过来放置？____________________________________________________________________________________________________。
6．(选择性必修3 P18正文)用稀释涂布平板法计数时，统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，这是因为_________________________________________________________。
因为倒过来放置可以使培养基表面水分更好地挥发；防止皿盖上的冷凝水滴落，使不同菌落之间相互污染
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
7．(选择性必修3 P18～P19“探究·实践”)
(1)检测培养物中是否有杂菌污染的方法是什么？________________________________________________________。
(2)判断选择培养基是否起到筛选作用的方法是什么？___________________________________________________________________________________________________________。
同时培养灭菌后的未接种的培养基，观察是否有菌落产生
配制牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，观察选择培养基上的菌落数是否明显少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数
8．(选择性必修3 P24～P25“思考·讨论”)啤酒的工业化生产流程中，焙烤、蒸煮分别对淀粉酶的活性有何影响？______________________________________________________________________________________。
9．(选择性必修3 P27正文)单细胞蛋白是通过发酵获得的大量的_____________。
焙烤可以杀死种子胚但不使淀粉酶失活，蒸煮可以终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌
微生物菌体
高频考点 精研析
02
1．培养基的成分及用途
考点一 微生物的培养技术及应用
2．微生物的纯培养步骤
3．两种纯化细菌方法的比较
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的表面 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__________
主要步骤 平板划线操作 系列梯度稀释操作和涂布平板操作
单个细胞
项目 平板划线法 稀释涂布平板法
接种工具 接种环 _________
平板示意图
涂布器
4．微生物分离和计数的两个实例
(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
(2)土壤中纤维素分解菌的分离
考向1| 微生物的基本培养技术
1．(2023·山东卷)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：不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误；平板涂布时涂布器使用前必须浸在酒精中，然后在火焰上灼烧灭菌，这种操作属于灭菌，不属于消毒，B错误；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；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，不能合成脲酶的微生物会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。
2．(2024·淄博二模)DDT(C14H9Cl5)是20世纪上半叶在世界范围内被广泛使用的杀虫剂，因难以降解而被禁用。土壤中的某些微生物能降解DDT，分离、纯化DDT降解菌的过程如图。下列说法错误的是( )
A．通常采用干热灭菌法对培养皿进行灭菌处理
B．选择培养和纯化培养时培养基应以DDT为唯一碳源
C．划线纯化时，划线顺序为③区→②区→①区
D．保存菌种时，减少菌种的传代次数可减少菌种衰退
√
C 解析：对培养皿等玻璃器皿可采用干热灭菌法灭菌，A正确；本实验是分离、纯化DDT降解菌，因此应以DDT为唯一碳源，DDT降解菌能生存，而不能降解DDT的菌体因缺少碳源而不能存活，B正确；据题图可知，①区域的菌落密集，而②③部位的菌体形成了单个菌落，且②区较③区菌落密，因此划线纯化时，划线顺序为①区→②区→③区，C错误；减少菌种的传代次数可减少菌种发生自发突变的概率，防止菌种退化，有利于保持菌种优良性状，D正确。
考向2| 微生物的分离、鉴定
3．(2024·济宁二模)大肠杆菌、沙门氏菌能引起家禽和家畜的肠道疾病。暹罗芽孢杆菌代谢物具有广谱抗菌性，为检测其对沙门氏菌和大肠杆菌的抑菌能力进行图示实验。下列说法正确的是( )
A．制备图示培养基需要在灭菌前调节pH
B．该抑菌实验还需要设计等量生理盐水作为对照
C．图示X为离心后得到的下层沉淀，含有暹罗芽孢杆菌代谢物
D．从抑菌圈边缘挑取菌落涂布平板重复实验，抑菌圈直径变大
√
A 解析：制备培养基时需要在灭菌前调节pH，否则会引起杂菌污染，A正确；该抑菌实验为检测暹罗芽孢杆菌代谢物对沙门氏菌和大肠杆菌的抑菌能力，互为对照，因此不需设计等量生理盐水作为对照，B错误；图示X为离心后得到的上清液，含有暹罗芽孢杆菌的代谢物，C错误；在抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌，从抑菌圈边缘挑取菌落涂布平板重复实验，抑菌圈平均直径变小，D错误。
1．理清4种传统发酵食品的制作技术
考点二 传统发酵技术及应用
2．泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
3．传统发酵食品制作反应式
(1)果酒制作
有氧条件下酵母菌大量繁殖：
___________________________________________________；
无氧条件下进行酒精发酵：
(2)果醋制作
当O2、糖源充足时：
考向1| 制作果酒、果醋、泡菜
1．(2023·山东卷)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
√
[审题指导](1)泡菜制作依赖于乳酸菌发酵，其代谢类型为异养厌氧型。
(2)亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。硝化细菌代谢类型为自养需氧型。
C 解析：①盐水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，A错误；②盐水需要浸没全部菜料，造成无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是为了隔绝空气、使气体只能从泡菜坛排出而不能进入，防止杂菌污染等，C正确；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量，腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。
2．(2024·潍坊二模)西汉元帝时代的史游在《急就篇》中记载：“芜荑盐豉醯酢酱。”其中以黄豆、蚕豆等通过含米曲霉(好氧菌)的曲料发酵制成的酱称豆瓣酱。下列说法错误的是( )
A．大豆与曲料混合装坛时加适量食盐以抑制杂菌生长
B．初步发酵后含米曲霉等微生物的曲料需适当通风
C．黄豆、蚕豆中的蛋白质经米曲霉分解产生氨基酸和多肽
D．传统豆瓣酱制作工艺不需要将曲料中的米曲霉进行纯化
√
A 解析：大豆与曲料混合装坛时添加食盐，会抑制霉菌的生命活动，A错误；根据题目信息可知，米曲霉为好氧菌，因此初步发酵后含米曲酶等微生物的曲料需适当通风，B正确；发酵时，黄豆、蚕豆中的蛋白质可以被米曲霉产生的蛋白酶水解产生小分子的多肽和氨基酸，C正确；传统豆瓣酱制作中，利用的不是单一菌种，不需要将曲料中的米曲霉进行纯化，D正确。
考向2| 发酵工程及其应用
3．(2024·山东卷)在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是( )
A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢
B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量
C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长
D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品
√
D 解析：黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧，相同菌体密度下，菌球体越大越不利于菌体与氧气接触，柠檬酸产生速率越慢，A正确；菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制，发酵中期添加一定量的硫酸铵，提高铵离子浓度，可提高柠檬酸产量，B正确；发酵过程中pH下降导致细菌生命活动所必需的酶失活，可抑制大部分细菌的生长，C正确；发酵结束后，过滤所得的固体物质是菌体，柠檬酸是代谢物，需经过提取、分离、纯化、浓缩、干燥等一系列操作后才能获得柠檬酸产品，D错误。
4．(不定项)(2023·山东卷)果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，共同点有( )
A．都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理
B．都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖
C．发酵前都需要对原料进行灭菌
D．发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期
√
√
AB 解析：二者均利用了酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的原理，A正确；发酵前期，均需要一定的有氧环境，使酵母菌大量繁殖，B正确；果酒的家庭制作不需要对原料进行灭菌，C错误；果酒的家庭制作不需要在发酵结束后进行消毒，D错误。1．(选择性必修3 P7正文)利用果汁先制作果酒，再制作果醋，这一过程中，是否一直有气泡产生？为什么？不是，酒精发酵时有气体产生，当果醋制作时，氧气、糖源都充足时有气体产生，但当缺少糖源时，进行的反应无气体产生。
2．(选择性必修3 P10“相关信息”)牛肉膏可以为培养的微生物提供哪些营养物质？碳源、氮源、维生素等。
3．(选择性必修3 P11“资料卡”)培养基为什么只能采用湿热灭菌法进行灭菌而不能采用干热灭菌法？因为培养基需保持一定的湿度，而干热灭菌法的灭菌温度一般是160～170 ℃，并且无水。
4．(选择性必修3 P12“探究·实践”)制备培养基时需要使培养基具有一定的pH，调节培养基的pH应在灭菌之前还是灭菌之后？为什么？应在灭菌之前。灭菌之后调节pH会增加杂菌污染的概率。
5．(选择性必修3 P12“探究·实践”)倒平板并接种后，为什么培养基要倒过来放置？因为倒过来放置可以使培养基表面水分更好地挥发；防止皿盖上的冷凝水滴落，使不同菌落之间相互污染。
6．(选择性必修3 P18正文)用稀释涂布平板法计数时，统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，这是因为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。
7．(选择性必修3 P18～P19“探究·实践”)
(1)检测培养物中是否有杂菌污染的方法是什么？同时培养灭菌后的未接种的培养基，观察是否有菌落产生。
(2)判断选择培养基是否起到筛选作用的方法是什么？配制牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，观察选择培养基上的菌落数是否明显少于牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数。
8．(选择性必修3 P24～P25“思考·讨论”)啤酒的工业化生产流程中，焙烤、蒸煮分别对淀粉酶的活性有何影响？焙烤可以杀死种子胚但不使淀粉酶失活，蒸煮可以终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。
9．(选择性必修3 P27正文)单细胞蛋白是通过发酵获得的大量的微生物菌体。
微生物的培养技术及应用
1．培养基的成分及用途
2．微生物的纯培养步骤
3．两种纯化细菌方法的比较
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的表面 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 系列梯度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
4．微生物分离和计数的两个实例
(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
(2)土壤中纤维素分解菌的分离
考向1| 微生物的基本培养技术
1．(2023·山东卷)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：不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误；平板涂布时涂布器使用前必须浸在酒精中，然后在火焰上灼烧灭菌，这种操作属于灭菌，不属于消毒，B错误；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；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，不能合成脲酶的微生物会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。
2．(2024·淄博二模)DDT(C14H9Cl5)是20世纪上半叶在世界范围内被广泛使用的杀虫剂，因难以降解而被禁用。土壤中的某些微生物能降解DDT，分离、纯化DDT降解菌的过程如图。下列说法错误的是( )
A．通常采用干热灭菌法对培养皿进行灭菌处理
B．选择培养和纯化培养时培养基应以DDT为唯一碳源
C．划线纯化时，划线顺序为③区→②区→①区
D．保存菌种时，减少菌种的传代次数可减少菌种衰退
C 解析：对培养皿等玻璃器皿可采用干热灭菌法灭菌，A正确；本实验是分离、纯化DDT降解菌，因此应以DDT为唯一碳源，DDT降解菌能生存，而不能降解DDT的菌体因缺少碳源而不能存活，B正确；据题图可知，①区域的菌落密集，而②③部位的菌体形成了单个菌落，且②区较③区菌落密，因此划线纯化时，划线顺序为①区→②区→③区，C错误；减少菌种的传代次数可减少菌种发生自发突变的概率，防止菌种退化，有利于保持菌种优良性状，D正确。
考向2| 微生物的分离、鉴定
3．(2024·济宁二模)大肠杆菌、沙门氏菌能引起家禽和家畜的肠道疾病。暹罗芽孢杆菌代谢物具有广谱抗菌性，为检测其对沙门氏菌和大肠杆菌的抑菌能力进行图示实验。下列说法正确的是( )
A．制备图示培养基需要在灭菌前调节pH
B．该抑菌实验还需要设计等量生理盐水作为对照
C．图示X为离心后得到的下层沉淀，含有暹罗芽孢杆菌代谢物
D．从抑菌圈边缘挑取菌落涂布平板重复实验，抑菌圈直径变大
A 解析：制备培养基时需要在灭菌前调节pH，否则会引起杂菌污染，A正确；该抑菌实验为检测暹罗芽孢杆菌代谢物对沙门氏菌和大肠杆菌的抑菌能力，互为对照，因此不需设计等量生理盐水作为对照，B错误；图示X为离心后得到的上清液，含有暹罗芽孢杆菌的代谢物，C错误；在抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌，从抑菌圈边缘挑取菌落涂布平板重复实验，抑菌圈平均直径变小，D错误。
传统发酵技术及应用
1．理清4种传统发酵食品的制作技术
2．泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
3．传统发酵食品制作反应式
(1)果酒制作
有氧条件下酵母菌大量繁殖：
C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量；
无氧条件下进行酒精发酵：
C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量。
(2)果醋制作
当O2、糖源充足时：
C6H12O6＋2O22CH3COOH(乙酸)＋2CO2＋2H2O＋能量；
当O2充足、缺少糖源时：
C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量。
(3)泡菜制作
C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量。
考向1| 制作果酒、果醋、泡菜
1．(2023·山东卷)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
[审题指导](1)泡菜制作依赖于乳酸菌发酵，其代谢类型为异养厌氧型。
(2)亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。硝化细菌代谢类型为自养需氧型。
C 解析：①盐水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，A错误；②盐水需要浸没全部菜料，造成无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是为了隔绝空气、使气体只能从泡菜坛排出而不能进入，防止杂菌污染等，C正确；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量，腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。
2．(2024·潍坊二模)西汉元帝时代的史游在《急就篇》中记载：“芜荑盐豉醯酢酱。”其中以黄豆、蚕豆等通过含米曲霉(好氧菌)的曲料发酵制成的酱称豆瓣酱。下列说法错误的是( )
A．大豆与曲料混合装坛时加适量食盐以抑制杂菌生长
B．初步发酵后含米曲霉等微生物的曲料需适当通风
C．黄豆、蚕豆中的蛋白质经米曲霉分解产生氨基酸和多肽
D．传统豆瓣酱制作工艺不需要将曲料中的米曲霉进行纯化
A 解析：大豆与曲料混合装坛时添加食盐，会抑制霉菌的生命活动，A错误；根据题目信息可知，米曲霉为好氧菌，因此初步发酵后含米曲酶等微生物的曲料需适当通风，B正确；发酵时，黄豆、蚕豆中的蛋白质可以被米曲霉产生的蛋白酶水解产生小分子的多肽和氨基酸，C正确；传统豆瓣酱制作中，利用的不是单一菌种，不需要将曲料中的米曲霉进行纯化，D正确。
考向2| 发酵工程及其应用
3．(2024·山东卷)在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是( )
A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢
B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量
C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长
D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品
D 解析：黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧，相同菌体密度下，菌球体越大越不利于菌体与氧气接触，柠檬酸产生速率越慢，A正确；菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制，发酵中期添加一定量的硫酸铵，提高铵离子浓度，可提高柠檬酸产量，B正确；发酵过程中pH下降导致细菌生命活动所必需的酶失活，可抑制大部分细菌的生长，C正确；发酵结束后，过滤所得的固体物质是菌体，柠檬酸是代谢物，需经过提取、分离、纯化、浓缩、干燥等一系列操作后才能获得柠檬酸产品，D错误。
4．(不定项)(2023·山东卷)果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，共同点有( )
A．都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理
B．都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖
C．发酵前都需要对原料进行灭菌
D．发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期
AB 解析：二者均利用了酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的原理，A正确；发酵前期，均需要一定的有氧环境，使酵母菌大量繁殖，B正确；果酒的家庭制作不需要对原料进行灭菌，C错误；果酒的家庭制作不需要在发酵结束后进行消毒，D错误。
