高考生物二轮复习生物技术与工程专题十三 发酵工程 课件(共45张PPT)

(共45张PPT)
　生物技术与工程
专题十三　发酵工程
思维导图 体系构建
醋酸菌
碳源
尿素
稀释涂布平板法
考点1
考点1　微生物的培养、分离与计数

1．无菌技术常用方法
紫外线
2．微生物的纯化技术
(1)制备马铃薯琼脂培养基
(2)两种纯化微生物方法的比较
接种环
涂布器
3．微生物分离与计数的两个实例
(1)土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
选择
(2)纤维素分解菌的分离
纤维素
红色复合物
透明圈
【真题研读】
(2023·广东选择考)研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线(如右上图)和选择培养基筛选原理来判断，下列最可能筛选到目标菌的条件组合是(　　)
A.a点时取样、尿素氮源培养基
B．b点时取样、角蛋白氮源培养基
C．b点时取样、蛋白胨氮源培养基
D．c点时取样、角蛋白氮源培养基
√
解析：由图可知，随着堆肥时间的延长，堆肥温度先升高后保持稳定，a点时堆肥温度最低，c点时堆肥温度最高。该实验的目的是筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌，应该用以角蛋白为唯一氮源的培养基进行筛选培养，且应该在高温条件下取样，即c点时取样，D符合题意。
[命题延伸]——判断与填空
(1)某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病，其筛选流程及抗性检测如下图所示。
判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小。(　　)
√
(2)不含氮源的平板不能用于微生物培养。(　　)
(3)将培养基分装于培养皿中后灭菌，可降低培养基污染的概率。(　　)
(4)为提高一株石油降解菌的净化能力，将菌涂布于以石油为唯一碳源的固体培养基上，以致死率为90%的辐照剂量诱变处理。涂布用的菌浓度应控制在30～300个/mL。(　　)
(5)稀释涂布平板法和平板划线法均能得到单菌落，都可用于细胞计数。
(　　)
×
×
×
×
(6)采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是___________________________________________________(答出一点即可)。
(7)为快速分离产淀粉酶的枯草芽孢杆菌，可将土样用________制成悬液，再将含有悬液的三角瓶置于80 ℃的________中保温一段时间，其目的是________________。
用于合成微生物细胞中的含氮化合物，如核酸、蛋白质等
无菌水
水浴
杀死不耐热微生物
(8)枯草芽孢杆菌为好氧微生物，液体培养时应采用________(填“静置”或“摇床振荡”)培养。培养过程中抽样检测活菌数量时，应采用________________(填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”)，其原因是___________________________________________________________
_________________________________________________________________。
摇床振荡
稀释涂布平板法
用稀释涂布平板法在培养基上看到的每一个菌落一般都来自一个活细胞，而显微镜直接计数法会将死亡的枯草芽孢杆菌也计算在内
【对点突破】
题点1　培养基的制备与无菌操作
1．微生物的纯培养既需要适宜的培养基，又要防止杂菌污染。下列相关叙述正确的是(　　)
A．消毒和灭菌的杀菌程度存在差异
B．培养基中的营养物质浓度越高，对微生物的生长越有利
C．微生物的纯培养物就是不含有代谢废物的微生物培养物
D．操作者要对操作的空间、自己的衣着和双手进行清洁和灭菌
√
解析：由消毒和灭菌的概念可知，二者的杀菌程度存在差异，A正确；培养基中的营养物质浓度过高，微生物会通过渗透作用失水，对微生物的生长不利，B错误；在微生物培养过程中，由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，C错误；操作者对操作的空间、自己的衣着和双手进行的是清洁和消毒处理，D错误。
2．进行土壤中尿素分解菌的选择培养时，利用的培养基组分及含量如下表所示。下列分析错误的是　(　　)
组分 含量
KH2PO4 1.4 g
Na2HPO4 2.1 g
MgSO4·7H2O 0.2 g
葡萄糖 10.0 g
尿素 1.0 g
琼脂 15.0 g
H2O 定容至1 000 mL
A.KH2PO4和Na2HPO4既可为菌体提供无机盐，又可调节培养基的pH
B．尿素既可为尿素分解菌提供氮源，又可对培养基中的微生物起选择作用
C．琼脂在实验过程中起凝固剂的作用
D．蒸馏水既可进行定容，又可对培养液进行稀释以便于计数
√
题点2　微生物的培养、筛选与计数
3．(2025·广东部分学校高三质检)中国科学院海洋研究所的研究员从近海采集了上千份塑料垃圾样本，经过大量筛选，发现了一个能在塑料表面具有明显定殖和降解能力的菌群。为分离纯化该菌种，下列做法错误的是(　　)
A．可用液体培养基对该菌种进行富集培养
B．可用以塑料为唯一碳源的固体培养基分离所需菌种
C．菌种涂布到培养基上后，应倒置培养皿进行恒温培养
D．平板上菌落的直径和颜色是鉴定菌种的主要依据
√
解析：富集培养需要选用液体培养基，可以使菌体与营养物质充分接触，增加目标微生物的数量，A正确；筛选降解塑料的菌种，需要配制以塑料为唯一碳源的固体培养基来分离菌种，B正确；将菌种涂布到培养基上后，待培养基冷却凝固，倒置培养皿可避免冷凝水污染菌落，C正确；菌落的直径和颜色仅作为初步鉴定的依据，需结合其他方法进行准确鉴定，D错误。
4．野生型大肠杆菌能在基础培养基上生长，氨基酸营养缺陷型突变株由于无法合成某种氨基酸，只能在完全培养基上生长。下图为纯化某氨基酸营养缺陷型突变株的部分流程图，①②③④代表培养基，A、B、C表示操作步骤，D、E为菌落。下列叙述正确的是(　　)
A．A操作的目的是提高基因突变的频率，增加突变株的数量
B．B的正确操作是用接种环蘸取菌液后在②表面涂布来接种菌种
C．图中①②③为完全培养基，培养基一般用湿热灭菌法进行灭菌
D．若要获得氨基酸营养缺陷型突变株，可从④中挑取 E进行纯化培养
√
解析：A操作(紫外线照射)可以提高基因突变的频率，增加突变株的数量，A正确；B操作是将菌液滴加到培养基表面，再用涂布器将菌液均匀地涂布在②表面，B错误；由题意分析可知，野生型大肠杆菌菌株能在基础培养基上生长，而氨基酸营养缺陷型突变株由于发生基因突变无法合成某种氨基酸，只能在完全培养基上生长，题图中培养基③中只有部分菌落，故题图中①②④为完全培养基，③为基础培养基，C错误；④为完全培养基，③为基础培养基，③中不能生长、④中能生长的即为氨基酸营养缺陷型突变株，故若要获得氨基酸营养缺陷型突变株，可从④中挑取D进行纯化培养，D错误。
考点2
考点2　传统发酵技术的应用
1.
乙酸
30～35
榨汁
2．泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
【真题研读】
1．(2025·河南选择考)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品，均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是(　　)
A.醋酸的发酵是好氧发酵，而酒精的发酵是厌氧发酵
B．以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，伴有pH下降和气体产生
C．食醋和黄酒发酵过程中，微生物繁殖越快发酵产物产率越高
D．使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一
√
解析：酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵，醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸，当缺少糖源时，则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，A正确；酿醋时有乙酸和CO2生成，酿酒时有CO2生成，两过程均会降低溶液的pH和产生气体，B正确；酿酒时，会先通入O2促进酵母菌的有氧呼吸，使酵母菌快速繁殖，增加数量，但此时没有酒精产生，C错误；使用天然混合菌种发酵，由于不同微生物发酵的产物不同，所以发酵得到的食品的品质不一，D正确。
2．(2025·江苏选择考)某同学利用红叶李果实制作果醋，下图表示其操作的简易流程。下列相关叙述正确的是(　　)

A．果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同
B．过程①中添加适量果胶酶，有利于提高出汁率
C．过程②中，为使菌种充分吸收营养物质，需每日多次开盖搅拌
D．过程③发酵时会产生大量气泡，需拧松瓶盖放气
√
解析：果酒发酵所需菌种为酵母菌，是真核生物，而果醋发酵所需菌种为醋酸菌，是原核生物，二者细胞结构不相同，A错误；果胶酶可分解细胞壁中的果胶，所以过程①中添加适量果胶酶，有利于提高出汁率，B正确；过程②为果酒发酵，酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2，每日多次开盖搅拌会影响酵母菌的无氧呼吸，减缓发酵进程，C错误；过程③果醋发酵阶段不会产生大量气泡，且醋酸菌为好氧细菌，发酵时需要开盖，D错误。
[命题延伸]——判断与填空
(1)关于小曲白酒的酿造过程，糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖。
(　　)
(2)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。焙烤是为了利用高温杀死大麦种子的胚并进行灭菌。(　　)
(3)目前已实现青霉素的工业化生产，选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中。(　　)
(4)果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时。(　　)
(5)酵母菌和醋酸菌发酵过程中控制通气的情况不同。 (　　)
√
×
√
√
√
(6)某同学在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋时将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁，待酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行乙酸发酵。(　　)
(7)制作果酒需要__________菌，这一过程中也需要O2，O2的作用是________________________________。
×
酵母
促进有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖
【对点突破】
题点1　传统发酵技术的应用
1．在《诗经》中有“中田有庐，疆场有瓜。是剥是菹，献之皇祖”的描述，据东汉许慎《说文解字》解释：“菹菜者，酸菜也”，由此可见，我国制作酸菜的历史颇为悠久。下列有关酸菜的制作，叙述错误的是(　　)
A．酸菜坛中的乳酸菌数量会逐渐增加至最高峰
B．制作酸菜初期，酸菜坛中的氧气有利于乳酸菌的繁殖
C．制作酸菜利用了植物体表面的乳酸菌来进行发酵
D．酸菜坛中的亚硝酸盐会随着发酵时间的延长，先增加后减少
√
解析：酸菜坛中的乳酸菌数量会逐渐增加至最高峰，随着乳酸菌发酵，酸菜坛中乳酸浓度越来越高，逐渐抑制乳酸菌活动，乳酸菌数量减少，A正确。乳酸菌是厌氧型微生物，制作酸菜时需隔绝空气，酸菜坛中的氧气不利于乳酸菌的繁殖，B错误。制作酸菜时，利用了植物体表面的天然的乳酸菌来进行发酵，C正确。亚硝酸盐含量的变化规律是发酵初期，由于硝酸盐还原菌的作用使亚硝酸盐含量增加；发酵中期，硝酸盐还原菌受抑制且部分亚硝酸盐被分解，含量下降；发酵后期，亚硝酸盐含量下降至相对稳定，酸菜坛中的亚硝酸盐会随着发酵时间的延长，先增加后减少，D正确。
2．下图装置既可用于制作葡萄酒，也可用于制作葡萄醋。下列关于该装置的分析，正确的是(　　)
A．可使用同一菌种制作葡萄酒和葡萄醋
B．制作葡萄酒时要持续关闭阀a和阀b
C．制作葡萄醋时要持续打开阀a和阀b
D．增加菌种接种量可提高葡萄醋的产量
√
解析：制作葡萄酒的菌种为酵母菌，制作葡萄醋的菌种为醋酸菌，A错误；利用该装置制作葡萄酒时，由于利用的是酵母菌的无氧呼吸，故需保持无氧环境，操作时应一直关闭阀a，发酵过程中会产生二氧化碳，还需要适时打开阀b，排出二氧化碳，B错误；葡萄醋发酵利用的是醋酸菌，醋酸菌是好氧菌，发酵过程中需要提供有氧环境，此时阀a、阀b要持续打开，C正确；增加菌种接种量能加快发酵速度，但不能提高葡萄醋的产量，D错误。
题点2　发酵工程及其应用
3．与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。发酵工程的基本环节如下图所示，下列叙述错误的是(　　)
A．若能生产人生长激素的工程菌是通过①培育的，①应为诱变育种
B．菌种在发酵罐内发酵是整个过程的中心环节
C．环境条件会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物代谢物的形成
D．⑥⑦过程中对发酵产品分离、提纯要根据产品类型选择合适的方法
√
解析：若能生产人生长激素的工程菌是通过①培育的，则①应为基因工程，实现了两个物种之间的基因重组，A错误。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，产物分离、提纯等方面，菌种在发酵罐内发酵是整个过程的中心环节，B正确。在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程，还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，
环境条件会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物代谢物的形成，C正确。分离、提纯产物：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥得到产品；如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，故⑥⑦过程中对发酵产品分离、提纯要根据产品类型选择合适的方法，D正确。
4．啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的。下列相关叙述错误的是(　　)
√
A．经赤霉素处理的大麦种子可直接用于糖化过程
B．碾磨有利于淀粉酶与淀粉充分接触，提升反应速率
C．蒸煮过程可以终止淀粉酶的作用，同时可以杀死杂菌
D．应在发酵液中的糖分完全消耗后，终止酵母菌的主发酵过程
解析：经赤霉素处理的大麦种子无需发芽就可以产生淀粉酶，可直接用于糖化过程，A正确；碾磨有利于淀粉酶与淀粉充分接触，提升反应速率，B正确；蒸煮过程中高温使淀粉酶失活，可以终止淀粉酶的作用，同时杀死杂菌，C正确；酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，随着酒精含量的增多，酵母菌的生长受到了抑制，因此主发酵结束时，糖分未完全消耗，D错误。