专题三 发酵工程（期末复习知识清单）高二生物下学期沪科版

专题三 发酵工程 【思维导图】 【知识梳理】 1． 微生物所需营养物质类型 营养物质 作用 主要来源 ________ 能为微生物代谢提供碳元素 无机碳源：CO2、NaHCO3等；有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸等 ________ 能为微生物的代谢提供氮元素 无机化合物：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨等 ________ 是生命活动所必需的 外界摄入 ________ 为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素 无机化合物 ________ 微生物自身不能合成或合成不足，但又是微生物生长和代谢所必需的有机分子 某些______、______、______、______等，酵母浸粉、牛肉浸膏或植物组织提取液等天然物质中含有不同的生长因子 2.培养基的类型 根据培养基的功能 培养基 培养多种细菌 最常见的是牛肉膏蛋白胨培养基 培养基 常用于菌种的 ①不加有机碳源的培养基可分离出 微生物 ②不加氮源的培养基可分离出 微生物 培养基 常用于菌种的 加入 染料（可分离出大肠杆菌，其菌落呈带有 的 色） 根据培养基的物理性质 培养基 需加入 常用于菌种的 ；观察 液体培养基 常用于大规模工业生产微生物 培养基 需加入 用于观察微生物运动、分类鉴定等 3.无菌技术 灭菌和消毒的种类 主要方法 应用范围 灭菌 培养基及多种器材、物品 干热灭菌箱160～170 ℃加热2～3 h 玻璃器皿(如吸管、培养皿等)、金属用具等凡不适宜用其他方法灭菌而又能耐高温的物品 酒精灯火焰灼烧 微生物接种工具，如接种环、接种针或其他金属用具等 过滤器处理 高温易分解的物质，如 消毒 煮沸消毒法 100 ℃煮沸5～6 min 家庭餐具等生活用品 62～65 ℃煮30 min或80～90 ℃煮30 s～1 min 牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体 紫外线消毒 30 W紫外灯照射30 min（使用前适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液可加强消毒效果） 接种室空气、超净台等 化学药物消毒 用体积分数为70%～75%的乙醇、碘酒涂抹，来苏尔喷洒，水源中通入氯气等 皮肤、伤口、动植物组织表面和空气、手术器械、塑料或玻璃器皿等 4.培养基配制实验 实验步骤： 称量→溶解→______→______→______→倒平板（凝固后倒置）。 5.微生物的分离和纯化 方法 平板划线法 稀释涂布平板法 过程图示 工具 酒精灯、______、移液器等 酒精灯、______、移液器等 注意事项 划线前后要火焰灼烧______； 灼烧后要______； 第二次划线接着______末端； 酒精灯火焰旁操作 稀释倍数要______； 涂布要______； 酒精灯火焰旁操作 接种结果 6．微生物计数 （1）稀释涂布平板法计数 该方法一般用来进行______。通过统计菌落数并根据其稀释倍数和取样量，可换算出单位样品中的活菌数。 （2）显微镜计数法 显微镜计数法是利用____________在显微镜下直接观察微生物细胞并进行计数的方法。直观快速简便，适用于个体较大的微生物计数。不能区别死细胞和活细胞，测得数量比实际活菌数______。 （3） 两种方法的比较 项目 间接计数法 (稀释涂布平板法) 直接计数法 (显微镜计数法) 原理 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，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 利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量 公式 每克样品中的菌落数＝__________ [C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数] 每毫升原液所含细菌数：每小格内平均细菌数×400×104×稀释倍数 缺点 当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落 不能区分细胞死活 结果 比实际值偏____ 比实际值偏____ 7．传统发酵技术 （1）果酒和果醋 ①流程：挑选水果→冲洗→榨汁→______发酵（果酒）→______发酵（果醋）。 ②实验原理： 酵母菌有氧呼吸→酵母菌____________→酵母菌无氧呼吸→产生______和二氧化碳→醋酸菌有氧条件→将果酒中乙醇转化成______。 （2）酸奶制作 原理：乳酸菌无氧呼吸产生______。 8．发酵工程 （1）生物反应器 发酵罐是发酵工业中最常用的生物反应器。在发酵之前必须用高压蒸汽对发酵罐、培养基、附属设备进行______。 （2）发酵过程调控 发酵过程控制参数包括温度、pH、溶解氧、通气量、搅拌转速、营养物质浓度和泡沫等。搅拌的目的是为了使菌体细胞和培养基成分、无菌空气、水充分混合 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题三 发酵工程 解析版 【思维导图】 【知识梳理】 1． 微生物所需营养物质类型 营养物质 作用 主要来源 碳源 能为微生物代谢提供碳元素 无机碳源：CO2、NaHCO3等；有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸等 氮源 能为微生物的代谢提供氮元素 无机化合物：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨等 水 是生命活动所必需的 外界摄入 无机盐 为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素 无机化合物 生长因子 微生物自身不能合成或合成不足，但又是微生物生长和代谢所必需的小分子 某些维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等，酵母浸粉、牛肉浸膏或植物组织提取液等天然物质中含有不同的生长因子 2.培养基的类型 根据培养基的功能 通用 培养基 培养多种细菌 最常见的是牛肉膏蛋白胨培养基 选择 培养基 常用于菌种的 分离和纯化 ①不加有机碳源的培养基可分离出 自养 微生物 ②不加氮源的培养基可分离出 自生固氮 微生物 鉴别 培养基 常用于菌种的 鉴别 加入伊红—美兰 染料（可分离出大肠杆菌， 其菌落呈带有 金属光泽 的 紫黑 色） 根据培养基的物理性质 固体 培养基 需加入 1%～2%琼脂等凝固剂 常用于菌种的 分离和纯化、计数 ；观察 菌落形态 液体培养基 不需要加入凝固剂 常用于大规模工业生产微生物 半固体 培养基 需加入 0.3%～0.5%琼脂等凝固剂 用于观察微生物运动、分类鉴定等 3.无菌技术 灭菌和消毒的种类 主要方法 应用范围 灭菌 湿热灭菌(高压蒸汽灭菌法） 100 kPa、121 ℃维持15～30 min 培养基及多种器材、物品 干热灭菌 干热灭菌箱160～170 ℃加热2～3 h 玻璃器皿(如吸管、培养皿等)、金属用具等凡不适宜用其他方法灭菌而又能耐高温的物品 灼烧灭菌 酒精灯火焰灼烧 微生物接种工具，如接种环、接种针或其他金属用具等，接种过程中的试管口或瓶口等 过滤除菌 过滤器处理 高温易分解的物质，如尿素 消毒 煮沸消毒法 100 ℃煮沸5～6 min 家庭餐具等生活用品 巴氏消毒法 62～65 ℃煮30 min或80～90 ℃煮30 s～1 min 牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体 紫外线消毒 30 W紫外灯照射30 min（使用前适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液可加强消毒效果） 接种室空气、超净台等 化学药物消毒 用体积分数为70%～75%的乙醇、碘酒涂抹，来苏尔喷洒，水源中通入氯气等 皮肤、伤口、动植物组织表面和空气、手术器械、塑料或玻璃器皿等 4.培养基配制实验 实验步骤： 称量→溶解→_定容_→__调PH_____→___灭菌___→倒平板（凝固后倒置）。 5.微生物的分离和纯化 方法 平板划线法 稀释涂布平板法 过程图示 工具 酒精灯、__接种环、移液器等 酒精灯、_玻璃涂棒_、移液器等 注意事项 划线前后要火焰灼烧_接种环_； 灼烧后要__冷却____； 第二次划线接着__上一次划线_末端； 酒精灯火焰旁操作 稀释倍数要_适当__； 涂布要__均匀___； 酒精灯火焰旁操作 接种结果 6．微生物计数 （1）稀释涂布平板法计数 该方法一般用来进行__活菌计数__。通过统计菌落数并根据其稀释倍数和取样量，可换算出单位样品中的活菌数。 （2）显微镜计数法 显微镜计数法是利用_血细胞计数板___在显微镜下直接观察微生物细胞并进行计数的方法。直观快速简便，适用于个体较大的微生物计数。 （3） 两种方法的比较 项目 间接计数法 (稀释涂布平板法) 直接计数法 (显微镜计数法) 原理 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，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 利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量 公式 每克样品中的菌落数＝×M[C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数] 每毫升原液所含细菌数：每小格内平均细菌数×400×104×稀释倍数 缺点 当两个或多个菌体连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落 不能区分细胞死活 结果 比实际值偏小 比实际值偏大 7．传统发酵技术 （1）果酒和果醋 原理： 酵母菌有氧呼吸→酵母菌__大量繁殖___→酵母菌无氧呼吸→产生__酒精__和二氧化碳→醋酸菌有氧条件→将果酒中乙醇转化成_醋酸__。 （2）酸奶制作 原理：乳酸菌无氧呼吸产生__乳酸_。 8．发酵工程 （1）生物反应器 发酵罐是发酵工业中最常用的生物反应器。在发酵之前必须用高压蒸汽对发酵罐、培养基、附属设备进行_灭菌。 （2）发酵过程调控 发酵过程控制参数包括温度、pH、溶解氧、通气量、搅拌转速、营养物质浓度和泡沫等。搅拌的目的是为了使菌体细胞和培养基成分、无菌空气、水充分混合 学科网（北京）股份有限公司 $$