2026届高三生物一轮复习课件第37讲 发酵工程

该高中生物学高考复习课件聚焦发酵工程四大核心考点，依据高考评价体系梳理传统发酵技术、微生物培养等考查要点，通过真题统计明确发酵工程应用、微生物计数等高频考点权重，归纳实验流程分析、原理阐述等常考题型，对接生命观念与科学思维素养。 课件亮点在于整合2021-2023年多省高考真题，以土壤中分解尿素细菌分离实验为例，用科学思维解析选择培养基设计，通过探究实践强化平板划线操作等技能，指导学生掌握计数误差分析技巧，助力高效冲刺，为教师提供精准复习方向。

第37讲 发酵工程 考点一 传统发酵技术 考点二 发酵工程及其应用 考点三 微生物的基本培养技术 考点四 微生物的选择培养与计数 考点一 传统发酵技术 考点二 发酵工程及其应用 考点三 微生物的基本培养技术 考点四 微生物的选择培养与计数 1 考点一 传统发酵技术 2 一.传统发酵技术 3 1.制作腐乳 （1）原理：蛋白质 ____________________。 脂肪 ______________。 （2）腐乳制作过程中参与的微生物：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______，它是一种丝状______，代谢类型是_______ _____。 小分子的肽和氨基酸 甘油和脂肪酸 毛霉 真菌 异养需 氧型 4 2.制作泡菜 （1）菌种来源：植物体表面天然的________。 （2）制作原理：在______条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成______。 反应式：（乳酸） 能量。 乳酸菌 无氧 乳酸 5 （3）制作流程 6 （1）（选择性必修 “探究·实践”延伸思考）膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体 健康，但如果人体过量摄入，会发生中毒，甚至死亡。日常生活中不能吃存放时间 过长、变质的蔬菜的原因是什么？___________________________________________ ___________________________________________________________。 存放时间过长、变质的蔬菜中含有大量的亚硝酸 盐，亚硝酸盐在特定的条件下会转变成亚硝胺，亚硝胺有致癌作用 7 4.制作果酒和果醋 （1）制作原理 ①果酒制作：酵母菌进行酒精发酵。 ②果醋制作：醋酸菌将糖或乙醇氧化为乙酸。 8 （2）制作流程 9 考点二 发酵工程及其应用 10 1.发酵工程的概念 发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过______________，规模化生产对人类有 用的产品。 现代工程技术 11 2.发酵工程的基本环节 12 13 传统发酵技术得到的产品一般不进行分离、提纯，而发酵工程得到的产 品需根据发酵产品类型进行分离、提纯。②发酵生产排出的气体和废弃物不能直接 排放到外界环境中，以避免对环境造成污染。 14 3.啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的 15 1.（2021·广东卷）中国科学家运用合成生物学 方法构建了一株嗜盐单胞菌 ，以糖蜜（甘蔗 榨糖后的废弃液，含较多蔗糖）为原料，在实 验室发酵生产 等新型高附加值可降解材料， 期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。 16 回答下列问题： （1）为提高菌株 对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为 __________，并不断提高其浓度，经多次传代培养（指培养一段时间后，将部分培 养物转入新配的培养基中继续培养）以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用 ______________的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的 方法还有________________________等。（答出2种方法即可） 唯一碳源 稀释涂布平板 诱变育种、基因工程育种 解析 略。 17 （2）基于菌株 嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发 酵系统，其培养基盐浓度设为，为10，菌株可正常持续发酵 以上。 该系统不需要灭菌的原因是____________________________________________________ ____________________________________________________________。（答出2点即可） 盐浓度为的条件下，其他杂菌因失水过多而死 亡；为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制 解析 略。 18 （3）研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、 条件下发酵， 结果发现发酵液中菌株细胞增殖和 产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物 质，说明发酵条件中____________________可能是高密度培养的限制因素。 氧气（或溶解氧） 解析 分析题意，扩大培养时，产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中氧气不足，使 菌种进行无氧呼吸产生了乙醇，即氧气（ 或溶解氧）是限制高密度培养的重要因素。 19 （4）菌株还能通过分解餐厨垃圾（主要含蛋白质、淀粉、油脂等）来生产 ， 说明其能分泌__________________________。 蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等 解析 根据酶的专一性可知，菌株 之所以能通过分解主要含蛋白质、淀粉、油脂等 的餐厨垃圾来生产 ，是因为它能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。 20 考点三 微生物的基本培养技术 21 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。 2.用途：____________________________________________。 营养物质 生长繁殖 培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物 22 3.培养基的种类、特点及其用途 23 4.成分 成分 含义 作用 来源 碳源 提供碳元素的物质 构成生物体的细胞的物质 和一些代谢物，有些也是 异养生物的能源物质 无机碳源：、 等； 有机碳源：糖类、牛肉膏 等 ______ 提供氮元素的物质 合成蛋白质、核酸等物质 无机氮源：、 、铵 盐、硝酸盐等； 有机氮源：蛋白胨等 氮源 24 成分 含义 作用 来源 无机盐 为微生物提供除了 碳、氮之外的各种 重要元素，包括大 量元素和微量元素 为微生物提供无机营养， 调节培养基的 等 无机化合物： 、 、 等 ____ 生物体含量最高的 无机化合物 良好的溶剂，参与化学反 应等 培养基、代谢物 水 续表 25 （1）其他成分：还需要满足微生物生长对 、特殊营养物质以及____的 需求。 微生物 对培养基的需求 乳酸杆菌 添加________ 霉菌 一般将培养基调至____性 细菌 一般将培养基调至____________性 厌氧微生物 提供______的条件 （2）牛肉膏和蛋白胨中含有____、维生素和________等营养物质。 维生素 酸 中性或弱碱 无氧 糖 有机氮 26 二、无菌技术 1.概念：在培养微生物的操作中，所有防止__________的方法。 2.关键：______________。 3.目的：________________________。 杂菌污染 防止杂菌污染 获得纯净的微生物培养物 27 4.两种无菌技术的比较 比较项目 消毒 灭菌 作用强度 较为温和的物理、化学或生物等方 法 强烈的理化方法 作用程度 杀死①_________________________ ____ 杀死④__________________ _____ 芽孢和孢子 一般不能杀灭 能杀灭 适用对象 操作空间、活体生物材料、操作者 的衣着和手 接种用具、培养器皿、培养 基等 常用方法 煮沸消毒法、巴氏消毒法、②_____ ____________、③______________ 湿热灭菌法、⑤__________ __、⑥____________ 物体表面或内部一部分微生 物 物体内外所有的微 生物 化学 药物消毒法 紫外线消毒法 干热灭菌 法 灼烧灭菌法 28 三、微生物的纯培养 1.概念辨析 29 2.酵母菌的纯培养 30 3.倒平板的操作步骤 31 （1）（选择性必修 “探究·实践”延伸思考）培养基灭菌后，需要冷却至 左右才能倒平板的原因是什么？用什么方法来估计培养基的温度？ _________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ________________________________________________ 。 （2）平板冷凝后，要将平板倒置，原因是____________________________________ _________________________________。 防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污 染；避免培养基中的水分过快地挥发 （3）在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平 板不能用来培养微生物，原因是_____________________________________________ ___________________。 空气中的微生物可能在皿盖和皿底之间的培养基上 滋生，进而造成污染 琼脂是一 种多糖，在以上熔化，在以下凝固，倒平板时高于 则会烫手，低于 时若不及时操作，琼脂会凝固。可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形 瓶的温度下降到刚刚不烫手时，即可以进行倒平板操作 32 4.平板划线法操作步骤 33 5.平板划线操作的注意事项 （1）平板划线操作中灼烧接种环的目的 项目 目的 第一次划线前灼烧 避免接种环上可能存在的微生物污染菌种 第二次及之后每次划 线前灼烧 杀死上一次划线结束后接种环上残留的菌种，使下一次划线 时接种环上的菌种直接来源于上一次划线的末端 划线结束后灼烧 及时杀死接种环上残留的菌种，避免菌种污染环境和感染操 作者 34 （2）在灼烧接种环之后，要等其冷却再进行划线，以免温度过高杀死菌种。 （3）除第一次划线外，每次划线都从上一次划线的末端开始，这样能使细菌的数目 随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。最后一 次的划线不能和第一次的划线相连。 （4）划线时用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。 35 常用的消毒和灭菌方法比较 36 1.（2022·湖北卷）灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正 确的是( ) 。 D A.动、植物细胞 的提取必须在无菌条件下进行 B.微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染 C.为防止蛋白质变性，不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌 D.可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌 解析 动、植物细胞 的粗提取不需要在无菌条件下进行，A错误；动物细胞培养 基中需添加一定量的抗生素以防止污染，保证无菌环境，而微生物的培养不能加入 抗生素，B错误；一般用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌，以防止杂菌污 染，C错误。 37 2.（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( ) 。 D 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 38 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，而不能直接丢弃，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因 缺乏氮源而无法生长，因此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正确。 39 考点四 微生物的选择培养与计数 40 一、选择培养基 1.概念：在微生物学中，将允许特定种类微生物生长，同时____________其他种类 微生物生长的培养基，称为选择培养基。 抑制或阻止 41 二、微生物的选择培养 1.方法：稀释涂布平板法，即将菌液进行一系列的梯度稀释后，将不同稀释度的菌 液分别涂布到____________________，进行培养。 琼脂固体培养基表面 42 2.操作步骤 （1）系列稀释操作：该操作常用在将细胞接种到培养基之前，通过液体稀释的方法 分散细胞，随着稀释倍数的增大，单位体积中的微生物细胞数量减少，细胞得以分散。 43 （2）涂布平板操作 44 （3）培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板______，放入 的恒温 培养箱中培养 。在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落。 倒置 45 三、微生物的数量测定 1.显微镜直接计数法 46 2.间接计数法——活菌计数法（稀释涂布平板法） （1）原理：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。 47 （2）计数标准：为了保证结果准确，一般选择菌落数在_________、适于计数的平 板进行计数，并且在同一稀释度下，应至少对___个平板进行重复计数，并求平均值。 （3）误差分析：用此种方法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目____。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。 3 少 48 四、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1.分离原理 49 2.分离流程 50 3.实验结果分析与评价 51 1.下图为“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验中样品稀释示意图。据图分析正 确的是( ) 。 B A.3号试管中的菌落稀释倍数为 B.采集的土样不需要经过高温灭菌处理 C.5号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为 个 D.该实验方法统计得到的结果往往会比实际活菌数目要高 52 解析 3号试管中的菌落稀释倍数为 ，A错误；由于采集的土样中含有所需菌种， 因此不能对土样进行高温灭菌，B正确；5号试管的稀释倍数为 ，每克土壤中的 菌株数为 个，C错误；稀释涂布平板 法得到的菌落可能存在两个或多个细菌连在一起繁殖形成一个菌落，使用该实验方 法统计得到的结果往往会比实际活菌数目低，D错误。 53 1.（2023·湖南卷）食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列 叙述错误的是( ) 。 C A.干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长 B.腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖 C.低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利 D.高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类 解析 低温保存可以抑制微生物的生命活动，但不是温度越低对食品保存越有利，一 般果蔬的保存温度为零上低温，C错误。 54 2.（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 ，培养一段时 （1）在粉碎的秸秆中接种菌，培养一段时间后发现菌 能够将秸秆中的纤维素大量 分解，其原因是_____________________。 菌能够分泌纤维素酶 解析 略。 间后，再用清水淋洗秸秆堆（清水淋洗时菌 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： 55 （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）。通常，可采用高压蒸汽灭菌法 对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项 有 ______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ________________________________________________________________ （答出2 点即可）。 为合成微生物细胞结构所需的含氮物质 核酸、蛋白质、磷脂等提供原料 ①无菌包不宜过大，不宜过紧，各包裹间要有间隙，使蒸汽能对流易渗透到包 裹中央，有利于蒸汽流通；②为达到良好的灭菌效果，一般在压力为 ，温度 为的条件下进行，维持 ；③把锅内的水加热煮沸，将其中原有的 冷空气彻底排除后将锅密闭；④灭菌完成后，应使锅内蒸汽压力缓慢降低 56 解析 培养基的主要成分有水、碳源、氮源、无机盐，其中氮源主要为合成微生物的 细胞结构所需的含氮物质核酸、蛋白质、磷脂等提供原料。高压蒸汽灭菌法的注意 的事项有①无菌包不宜过大，不宜过紧，各包裹间要有间隙，使蒸汽能对流易渗透 到包裹中央，有利于蒸汽流通；②为达到良好的灭菌效果，一般在压力为 ， 温度为的条件下进行，维持 ；③把锅内的水加热煮沸，将其中原 有的冷空气彻底排除后将锅密闭，如果高压锅内的空气未排除或未完全排除，则蒸 汽不能达到饱和，蒸汽的温度未达到要求的高度，结果导致灭菌的失败；④灭菌完 成后，应使锅内蒸汽压力缓慢降低，否则锅内蒸汽压力突然降低，灭菌容器内的液 体会冲出容器，造成污染。 57 （3）将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。 拧紧瓶盖的主要目的是______________。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松 瓶盖，原因是______________。发酵液中的乙醇可用________________溶液检测。 制造无氧环境 排出二氧化碳 酸性的重铬酸钾 解析 酒精发酵的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，将酵母菌接种到灭菌后的培养基 中进行酒精发酵，酒精发酵需要在无氧的条件下进行，此时拧紧瓶盖的主要目的是 制造无氧环境。酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，在发酵过程中密闭，所 以需要根据发酵进程适时拧松瓶盖放出二氧化碳。酒精可用酸性重铬酸钾溶液来检 测，该物质与酒精反应呈现灰绿色。 58 （4）本实验收集的淋洗液中的________可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食 为原料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是_____________________ _________________________________。 葡萄糖 节约粮食、废物利用、 清洁环保、生产成本低、原料来源广 解析 略。 59 $$