2026届高三生物一轮复习课件发酵工程

该高中生物学高考复习课件聚焦发酵工程、传统发酵技术应用及微生物培养等核心考点，依据高考评价体系梳理考点权重，如发酵工程应用占比30%、微生物培养技术为高频考点，归纳实验分析、原理阐述等常考题型，构建系统复习框架，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于高考真题深度融入与核心素养导向，如结合2023年全国乙卷秸秆乙醇发酵真题，解析培养基配制中氮源作用、菌种筛选实验设计等突破方法，培养科学思维与探究实践素养。特设易错点警示（如灭菌与消毒区别），助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准规划复习，提升备考效率。

一、发酵工程 二、微生物的培养与计数 发酵的本质，灭菌与无菌技术、产品的获取 菌种的获取、培养基的配制、微生物的接种、培养、选择、鉴定、计数。 果醋发酵原理： 果醋制作 当氧气、糖源充足时 能将糖直接分解成乙酸 当缺少糖源时 能将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变成乙酸 “糖制醋” “酒制醋” C6H12O6＋2O2 2CH3COOH（乙酸）＋2CO2＋2H2O+能量 酶 酶 C2H5OH ＋O2 CH3COOH （乙酸）＋ H2O+能量 思考辨析：使用酵母制作馒头、直接接种毛霉属于传统发酵技术吗？ 一 发酵工程的基本环节 一 生产柠檬酸 生产啤酒 生产味精 黑曲霉 啤酒酵母 谷氨酸 棒状杆菌 接种 选育菌种 配制培养基 扩大培养 灭菌 现代发酵工程使用大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、　　　　　、罐压、通气量、搅拌、泡沫和　　　等进行监测和控制；还可以进行　　控制，使发酵全过程处于最佳状态。 发酵罐内发酵 工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养 发酵工程中所用的菌种大多数是单一菌种，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。 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。 在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。 生产青霉素 黄青霉 在青霉素生产过程中如果有杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶，将青霉素分解掉。 产生风味组分，终止酶的作用对糖浆灭菌 一 发酵工程的应用 二 加啤酒花 完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代谢物的生成。 在低温、密闭的环境下储存一段时间,形成澄清、成熟的啤酒。 讨论1：酵母菌酒精发酵过程中为什么要“先通气后密封”？ “通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖； “密封”的目的是使酵母菌进行酒精发酵产生酒精。 啤酒的工业化生产流程 主发酵 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 消毒 终止 后发酵 冷却 过滤 接种 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活 核心归纳   发酵工程 传统发酵技术 不 同 点 菌种 通过微生物 技术筛选或其它技术生产的优良菌种，大多是 菌种 原材料中天然存在的 菌种 发酵方式 发酵为主 固体发酵或__________发酵为主 对发酵条件的控制 严格_______操作，防止杂菌污染。通过 技术对发酵条件精确地控制，使发酵条件处于最佳状态。 不是无菌操作，容易受到 染。对发酵条件不能严格控制，易受 影响。 生产规模和产品 生产规模大，实现了工业化生产。原料来源丰富，成本_____，产物_____，产量_____。 通常是 或作坊式的，产量低。生产往往受 和原料限制。产品风味品种比较_____，质量 。 相同点 都是利用了__________的作用 联系 发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的 纯培养 单一 混合 液体 半固体 无菌 现代工程 杂菌 外界条件 低 多样 高 家庭式 季节 单一 不稳定 微生物 跟踪训练 √ 1.(2023·安徽安庆高二期末)发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，下列说法不正确的是 A.①为诱变育种，②为萃取 　(或蒸馏或离子交换等) B.赖氨酸或谷氨酸的生产过程中 为使产物源源不断地产生，可采 用连续培养的发酵方式 C.由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧菌，在生产过程中常需增加通氧量 D.人工控制微生物代谢的唯一措施是控制生产过程中的各种条件 跟踪训练 2.(2023·河南濮阳高二期中)下列有关发酵工程的叙述，正确的是 A.与传统发酵技术不同，发酵工程可以利用微生物来进行发酵 B.利用谷氨酸棒状杆菌发酵产谷氨酸时需在中性或弱碱性条件下 C.利用微生物农药是一种很重要的化学防治手段 D.培养基或发酵设备消毒后方可进行接种 √ 发酵工程与传统发酵技术都需要利用微生物来进行发酵，A错误； 微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的，是一种很重要的生物防治手段，C错误。 考点1 传统发酵发酵技术的应用 理清 知识结构 知识全通关 　　知识梳理 构建体系 　　1．发酵与传统发酵技术 　　（1）发酵：指人们利用________，在适宜的条件下，将原料通过微生物的______转化为人类所需要的产物的过程。 　　（2）传统发酵技术：以______菌种的______发酵及________发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。 　　①菌种来源：原材料中天然存在的或前一次发酵保存的面团、卤汁等发酵物中的微生物。 　　②类型：固体发酵和半固体发酵 　　③实质：______________条件下的物质氧化分解 　　④结果：生产人们需要的各种发酵产品 　　⑤应用：果酒、果醋、泡菜、酱油等的制作 微生物 代谢 混合 固体 半固体 有氧或无氧 　　2．腐乳的制作 　　 （1）经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成____________________。 　　脂肪被_____ __酶分解成____________________________ （2）参与的微生物有酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是______。 　　3．泡菜的制作 　　（1）泡菜制作的菌种：植物体表面天然的________。 　　（2）制作泡菜的原理：在______条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成______。 　　反应式：（乳酸） 能量 小分子的肽和氨基酸 毛霉 乳酸菌 无氧 乳酸 常见的乳酸菌有________________和_________________ 乳酸链球菌 乳酸杆菌 脂肪 甘油和脂肪酸 项　　目 乳酸菌 乳　　酸 亚硝酸盐 发酵初期 少（有 ，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） 增多， 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， 继续下降，抑制其活动） 继续增多， 继续下降，直至稳定 下降至相对稳定（硝酸盐 还原菌被完全抑制） 含量变化曲 线 泡菜腌制过程中腌制方法、时间长短、温度高低影响亚硝酸盐产生 4.果酒和果醋的制作 （1）菌种：许多新鲜水果（如葡萄）的果皮表面附着有大量的不同种类的__________，在它们的作用下，水果可以发酵成果酒。在________的条件下，果酒经_________的作用还可以进一步发酵成果醋。 野生酵母菌 有氧 醋酸菌 酵母菌：是一类单细胞真菌（真核生物），代谢类型是___________________。有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖， 反应式：____________________________________________________________；在无氧条件下，通过无氧呼吸产生酒精， 反应式：____________________________________________________________。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________。果酒发酵时，将温度控制在_________________。 异养兼性厌氧型 C6H12O6 + 602 + 6H2O 12H2O + 6CO2 + 大量能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 少量能量 酶 28℃ 18-30℃ 发酵瓶预留 空间： ①储存氧气，酵母菌大量繁殖；②防止发酵液流出 1/3 产物的检测 ①果酒和果醋，都可以采用品尝、嗅味、观察的方法进行检测； ②发酵后是否有酒精产生，可用____________来检验。在_______条件下，_____________与酒精反应呈现________色。检测时，先在试管中加入2ml发酵液，再滴入物质的量浓度为3mol·ml-1的__________3滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的___________溶液3滴，如果有酒精产生，则会观察到的现象是出现_______色，否则为_____色。 ③检测是否产生醋酸，可用PH试纸。 重铬酸钾 酸性 重铬酸钾 灰绿 H2SO4 重铬酸钾 灰绿 橙 课本思考题： ①在葡萄酒的制作过程中，发酵液中会出现气泡，这是因为酵母菌发酵产生了CO2；果醋发酵过程中一般不会出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。 ②果酒中除了酵母菌，还有多种微生物。果酒在储藏过程中变酸，最可能是____________的作用。 ③在果酒发酵旺盛时，醋酸菌__________将发酵液中的糖和酒精转化为醋酸,原因是：____________________________________________ _____________ ________________________________________________________________________ ______________________________________________________。 醋酸菌 不能 醋酸菌是好氧细菌，而果酒发酵是在无氧环境中（醋酸菌需要在有氧且温度为30~35℃条件下，才能将糖转化成乙酸，而此时发酵罐中的条件是无氧且温度为18~30℃） 　　考向1 果酒、果醋的制作 　　例1： 沙果又叫海棠果，其营养丰富，深受消费者喜爱。人们对其进行深加工，开发生产出沙果“酵素”（以沙果为原料，利用微生物进行发酵所产生的含有丰富的糖类、有机酸等营养成分以及一些重要的酶类等物质的混合发酵液）、沙果果酒、沙果果醋等，并以沙果为原料进行乳酸发酵。下列有关制作过程的分析，错误的是( ) 。 D 选项 制作产品 有关制作过程的分析 A 沙果“酵素” 可以不接种菌种，直接利用沙果果皮表面附着的微生物进行发酵 B 沙果果酒 发酵瓶大约留 的空间，避免产生的气体使发酵液溢出 C 沙果果醋 进行有氧发酵且发酵温度控制在 更适宜 D 沙果乳酸 先通入空气使乳酸菌大量繁殖，再进行无氧发酵产生乳酸 在传统发酵食品的制作过程中，不同的食品接种不同的菌种。( ) ✘ 　[解析] 传统发酵技术没有接种菌种这一过程，而是利用了天然存在的菌种。 　　考向2 泡菜的制作 　　例2 (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 C 　　例3 制作泡菜时，通常将新鲜的蔬菜整理、清洁后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中，泡菜坛一般是两头小、中间大的陶器，坛口有坛沿，凡有裂缝的泡菜坛都不能用。然后加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封并置于阴凉处。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”，前者是由于用盐过多，后者是由于用盐过少。 　　（1）用白酒擦拭泡菜坛的目的是____________。 　　（2）密封泡菜坛的原因是__________________________。若泡菜坛有裂缝，可能会出现的结果是________________________________________________。 消毒、杀菌 乳酸菌是严格的厌氧微生物 乳酸菌发酵被抑制，好氧微生物大量繁殖，发酵失败 　　例4 制作泡菜时，通常将新鲜的蔬菜整理、清洁后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中，泡菜坛一般是两头小、中间大的陶器，坛口有坛沿，凡有裂缝的泡菜坛都不能用。然后加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封并置于阴凉处。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”，前者是由于用盐过多，后者是由于用盐过少。 　　（3）若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是____________________________________________________________。 　　（4）从开始发酵到泡菜品质最佳的这段时间内，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是______________________________，原因是____________________。 　盐的浓度过高，使乳酸菌失水死亡而不能产生乳酸或产生乳酸过少 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　乳酸菌数量增多， 杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更耐酸 理清 知识结构 知识全通关 　　知识梳理 构建体系 　　1．发酵工程的概念：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。 　　2．关键设备：密闭式发酵罐。 　　3．基本环节 　　发酵工程一般包括____________，扩大培养，培　　　　　　　　　养基的配制、______，接种，______产品的分离、提　　　　　　　　　　　纯等方面。 菌种的选育 灭菌 发酵 点2 发酵工程及其应用 发酵工程的特点 　　（1）条件：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：对环境的污染小且容易处理。 　　（1）在食品工业上的应用 　　②生产各种各样的食品添加剂，如通过黑曲霉的发酵制得柠檬酸，由谷氨酸棒状杆菌发酵生产味精。 　　（2）在医药工业上的应用 　　______工程、________工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。 基因 蛋白质 添加了柠檬酸的饮料 　　（3）在农牧业上的应用 　　①生产微生物肥料 　　微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长，常见的有___________、_________等。 　　②生产微生物农药 　　微生物农药是利用________或__________来防治病虫害的。微生物农药作为__________的重要手段，将在农业的可持续发展方面发挥越来越重 要的作用。如井冈霉素可用于防治水稻纹枯病。 　　③生产微生物饲料 　　微生物含有丰富的________。以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的____________，即单细胞蛋白。用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。 根瘤菌肥 固氮菌肥 微生物 其代谢物 生物防治 蛋白质 微生物菌体 一、培养基的配制 1.概念: 人们按照微生物对 的不同需求，配制出供其_________的营养基质。 营养物质 生长繁殖 3.营养组成: 2.作用: 用以 微生物或 。 积累其代谢物 培养、分离、鉴定、保存 碳源、氮源（能源）、水、无机盐 有机碳源： ⑴碳源 （提供碳元素） ⑵氮源 （提供氮元素） 无机碳源： CO2、CO32-、HCO3- 自养微生物 糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等 异养微生物 无机氮源： NH4＋、NO3-、NH3等 固氮微生物 有机氮源： 牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等 功能：①构成细胞物质和一些代谢产物②有机碳既是碳源又是能源。 功能：氮是微生物合成蛋白质、核酸等物质必须的元素。( p10左上角) 来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质 　微生物的基本培养技术 培养微生物后 液体培养基： 固体培养基： ①按物理性质划分 分离、计数、鉴定、 菌种保存等 有无凝固 剂如琼脂 微生物在琼脂固体培养基表面或内部生长形成肉眼可见的菌落 教材P 9 常用于工业生产、微生物的扩大培养 4.培养基的种类 思考、液体培养基培养微生物，振荡培养的目的? 提高培养基中溶解氧的含量； 使微生物充分接触营养物质，提高对营养物质的利用率。 震荡、搅拌不一定是增加溶氧量 培养霉菌要将培养基PH调至 酸性 培养细菌要将培养基PH调至 中性或弱碱性 考点一　　微生物的基本培养技术 二、无菌技术 (1)目的：获得 的微生物培养物。 (2)关键：防止 污染。 (3)方法： 和 。 纯净 杂菌 消毒 灭菌 项目 消毒 灭菌 作用强度 作用程度 杀死物体表面或 内部 微生物 杀死物体内外 的 微生物 适用对象 温和 强烈 一部分 所有 实验操作的空间、操作者双手 培养器皿、接种用具和培养基 教材 P10 考点一　　微生物的基本培养技术 二、无菌技术 项目 消毒 灭菌 方法 ①物理方法： 煮沸消毒 巴氏消毒 紫外线消毒 耐高温的日常用品 不耐高温的液体 接种室、接种箱 ②化学方法： 碘酒、酒精、双氧水 生物活体、操作台等 ③生物方法：利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物 ①湿热灭菌（高压蒸汽灭菌） 培养基 注意：培养基先调pH，再灭菌 ②干热灭菌： 耐高温，需保持 干燥的物品（玻璃、金属器皿） ③灼烧灭菌： 接种环、接种针、瓶口、涂布器、试管口 注意事项： 实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品 。 为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在 。 相接触 超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行 瓶口灼烧灭菌 →防杂菌污染 冷凝后倒置 ①防止培养基表面的水分过度挥发 ②防止皿盖上的水珠落入培养基 温度过高会烫手，过低培养基又会凝固。 温度：50℃左右 操作：酒精灯火焰附近 第1区划线 接种环灭菌 第2区划线 接种环灭菌 第3区划线 接种环灭菌冷却 接种环灭菌 1 2 3 4 5 蘸取菌液 课P13 目的：杀死上次划线时残留菌种，确保每次划线菌种来自上次划线的末端，从而使每次划线时菌种数目逐渐减少，直至得到单个细胞 平板划线法的操作过程： 分区划线法 划3个平板（重复实验） 1个不划线（空白对照） 连续划线法 ①接种环只蘸一次菌液,要在培养基不同位置连续划线多次 ②每次划线前后灼烧接种环进行灭菌 ③划线首尾不能相接 ④划线后，培养皿倒置培养 接种结束后接种环灭菌： 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 微生物的纯培养 (3)培养酵母菌 将接种后的平板和一个 的平板倒置，放入28 ℃左右的恒温培养箱中培养24～48 h。 未接种 说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备 思考：①如果在未接种的培养基表面有菌落生长，说明了什么？ ②如何区别微生物的种类？ 根据菌落特征，如菌落的颜色、形状、大小等 念珠菌显色培养基 大肠杆菌培养基 酵母菌培养基 金黄色葡萄球菌和 枯草杆菌培养基 对照 （1）下列关于“酵母菌的纯培养”实验的叙述，错误的是(　 　) A.马铃薯捣烂后的滤液中含有酵母菌生长所需的多种营养成分 B.接种环灭菌时，顶端的环和环后的部分柄均需通过火焰灼烧 C.平板划线时，接种环应在固体培养基表面轻轻地连续划线 D.完成平板划线后，应将平板立刻倒置培养以免污染培养基 D (2)某同学在纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是什么？应当怎样操作才可避免此种现象？__________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)接种操作为什么一定要在火焰附近进行？____________________________。 最可能的原因是菌液浓度过高 或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌；采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌 火焰附近存在着无菌区域 ②系列稀释 加入90mL无菌水 10g土 1ⅹ10 加入9mL无菌水 取1ml上清液 1ⅹ102 加入9mL无菌水 取1ml上清液 1ⅹ103 注意：10g土样加入盛有90mL无菌水中后，已稀释10倍，再计算时，不要忽略； 随着稀释程度的增大，单位体积中的微生物细胞数量减少，细胞得以分散。 微生物的选择培养与数量测定 对照的培养皿中 对照的培养皿中 少于 微生物的数量测定方法（背） 稀释涂布平板计数法（间接计数） 显微镜直接计数法（直接计数） 原理 注意 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 ①统计的菌落比活菌的实际数目低 ②选择菌落数为30~300的平板计数 ③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 利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量 ①不能区分死菌和活菌→结果偏大 ②运动细菌不适用 ②个体太小的细菌不适用 微生物的选择培养与数量测定 注意：在菌落计数时，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，以防止因培养时间不足而遗漏菌落的数目。为保证结果准确和适于计数，应取菌落数为30～300个的平板 伊红-美蓝培养基鉴别大肠杆菌 刚果红培养基 鉴别纤维素分解菌 常见的鉴别培养基： (2023·全国乙卷）某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失)，在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)。实验流程如图所示。 回答下列问题： (1)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是________________ __________________________________。 (2)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1点即可)。 菌T能够产生纤维素酶，纤维素酶可将纤维素分解 为酵母菌蛋白质合成提供原料 自生固氮菌是土壤中能独立进行固氮的细菌。科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究，部分实验流程如图。已知步骤④获得的3个平板的菌落数分别为90、95、100，对照组平板为0。下列相关叙述正确的是(　 　) A.步骤②振荡20 min的目的是扩大菌种数量，属于选择培养 B.步骤④→⑤使用接种环划线接种，使用前需要灼烧灭菌 C.1 g土壤中平均自生固氮菌数约为9.5×106个 D.所用培养基应加入碳源、氮源、无机盐、水和琼脂 C $$