第1章 发酵工程 知识背写手册-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修3 生物技术与工程 创新导学案word（人教版2019 不定项版）

第1章　发酵工程 (检测内容：第1节 传统发酵技术的应用) 1．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。(课本P1) 2．发酵(fermentation)，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。(课本P5黑体字) 3．多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸。(课本P5) 4．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面团、卤汁等发酵物中的微生物进化发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。传统发酵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。(课本P5) 5．乳酸菌是厌氧细菌，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸，可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。反应简式：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量。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。传统方法制作泡菜过程中，不用对培养液进行灭菌处理是因为5%～20%的盐水具有杀菌作用，且乳酸菌发酵过程中产生的乳酸对杂菌也有一定的抑制作用。泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。(课本P5～6) 6．酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵，可用于酿酒、制作馒头和面包等。反应简式：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量。温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为28__℃。(课本P6) 7．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，反应简式：C6H12O6＋2O22CH3COOH(乙酸)＋2H2O＋2CO2＋能量；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，反应简式：C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量。醋酸菌可用于制作各种风味的醋。多数醋酸菌的最适生长温度为30～35__℃。(课本P7) 8．葡萄酒的自然发酵，菌种来自附着在葡萄皮上的野生酵母菌；工业酿酒可在无菌条件下人工接种酵母菌菌种。在果酒制作中，将温度控制在18～30__℃进行发酵，每隔12小时左右将瓶盖拧松一次(注意：不是打开瓶盖)，此后再拧紧瓶盖。当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵，发酵温度为30～35__℃。(课本P7) 知识背写手册　第1章　发酵工程 (检测内容：第2节 微生物的培养技术及应用　第1课时 微生物的基本培养技术) 1．培养基中需含有碳源、氮源、水和无机盐等营养物质。此外，还需要满足微生物生长对pH、氧气以及特殊营养物质的要求。例如，在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素；在培养霉菌时，需要将培养基调至酸性；在培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性；在培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件。(课本P10) 2．消毒(disinfection)是指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。灭菌(sterilization)则是指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。(课本P10黑体字) 3．对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。常用的消毒方法有煮沸消毒，巴氏消毒等，灭菌方法有湿热灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌。(课本P10) 4．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。由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。(课本P11) 5．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。(课本P11) 6.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。采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上，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。(课本P12) 7．培养基倒平板后等待培养基冷却凝固后，要将培养皿倒置过来放置，目的是防止皿盖形成冷凝水滴落在培养基中，造成杂菌污染。 8．平板划线法每一次划线都从上一次划线的末端开始，这样做是为了保证随着划线次数的增加，菌落数目越来越少，直到出现单菌落的培养物。灼烧接种环目的：第一次灼烧：避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；以后每次划线前灼烧：杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，使每次划线的菌种来自上次划线末端；划线结束灼烧：杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。灼烧次数＝划线次数＋1。 (检测内容：第2课时 微生物的选择培养和计数) 1．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(selective medium)。(课本P16黑体字) 2．稀释涂布平板法除可以用于分离微生物外，也常用来统计样品中活菌的数目。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。为了保证结果准确，一般选择菌落数为30～300的平板进行计数。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。(课本P18) 3．稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，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。因此，统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。(课本P18) 4．除活菌计数外，利用显微镜进行直接计数，也是一种常用的、快速直观的测定微生物数量的方法。该方法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，统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。(课本P18) 5．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。利用以尿素作为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。(课本P18) 6．利用选择培养基筛选某种微生物时，要设计两组对照，一组是接种了微生物的完全培养基作对照，目的是能够观察到选择培养基是否起到了选择作用；第二个对照是用未接种的选择培养基作对照，目的是监测培养基是否被杂菌污染。可依据菌落的特征对菌种进行鉴定，比如菌落的大小、形状、颜色等。(课本P19) (检测内容：第3节　发酵工程及其应用) 1．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。发酵是发酵工程的中心环节。(课本P22) 2．性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。(课本P22) 3．在发酵过程中要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养成分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。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。如谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺。(课本P23) 4．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，即可得到产品。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。(课本P23) 5．发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 6．啤酒发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。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。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。(课本P24) 7．发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点，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，形成了规模庞大的发酵工业。(课本P24) 1．(2017·全国卷Ⅱ，T37(3)，改编)在研究影响豆豉发酵效果的因素实验中，如果在实验后，发现32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是什么？ 答案　延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。 2．(2013·全国卷Ⅰ，T39(4))从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，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及其原因是什么？ 答案　乳酸菌数量增多，杂菌数量减少。乳酸菌比杂菌更耐酸。 3．(2018·全国卷Ⅱ，T37(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什么？ 答案　在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。 4．(2014·全国卷Ⅱ，T39(2)，改编)某小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环通过________灭菌，在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线。这样做的目的是什么？ 答案　灼烧　将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落。 5．在定性检测鲜牛奶中是否存在金黄色葡萄球菌的实验中，经多次规范操作、重复实验，平板上均出现________________的菌落，初步证明鲜牛奶中存在金黄色葡萄球菌，但鲜牛奶供应商仍认为此菌并非鲜牛奶所携带，因此，要对本操作如何进行完善？如果有菌落生长，说明什么？ 答案　金黄色葡萄球菌　为增强实验结论的严谨性，应增加空白对照组。培养基灭菌不彻底(或培养基被污染了或需要重新制备)。 6．(2017·全国卷Ⅰ，T37(2))为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择__________(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作为氮源，不选择其他两组的原因是什么？ 答案　尿素　其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用。 7．对细菌计数时往往会产生实验误差，稀释涂布平板法计数的值比实际值偏小，原因是什么？显微计数法计数的结果比实际值偏大，原因是什么？ 答案　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。显微镜下无法区分细胞的死活，计数时包括了死细胞。 8．(2018·全国卷Ⅰ，T37(4))甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量，在同一稀释倍数下得到以下结果： 甲同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是110、140和149，取平均值133； 乙同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是27、169和176，取平均值124。 有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度低，其原因是什么？ 答案　乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差。 9．(2016·全国卷Ⅲ，T39(1))分离纯化乳酸菌时，首先需要用________对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是什么？ 答案　无菌水　泡菜滤液中菌的浓度高，直接培养很难分离得到单菌落。 10．(2018·全国卷Ⅲ，T37(3))制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是什么？ 答案　酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2使面包松软。 11．在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌的原因是什么？ 答案　由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对较高，从这种环境中获得目的微生物的概率要高于普通环境。 6 学科网（北京）股份有限公司 $$