第一章 发酵工程（知识清单）生物浙科版选择性必修3

该高中生物学发酵工程知识清单系统梳理了微生物培养、目标微生物分离纯化、发酵工程应用等核心内容，通过可视化思维导图构建知识框架，重难考点总结梳理必背知识，陷阱规避提示易错点，为学生搭建递进式学习支架。 清单采用星级标注区分考点重要程度，如“稀释涂布平板法测定微生物数量”为四星重点，结合“方法储备库”归纳“平板划线法三次灼烧接种环的目的”，培养科学思维与探究实践能力。跨学科整合数学建模分析微生物生长曲线，考点预测关联CRISPR技术等前沿动态，助力学生自主高效复习，教师可据此精准设计教学活动。

第一章 发酵工程（知识清单） 学习导航站 知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 微生物培养需要适宜条件（2个考点） 考点1培养基的成分、类型及作用★★☆☆☆ 考点2常见的无菌操作技术★★☆☆☆ 考点3 配制可用于培养酵母菌的马铃薯蔗糖培养基用★★☆☆☆ 第2节 纯净的目标微生物可通过分离和纯化获得（4个考点+易错辨析） 考点1 划线和涂布的接种方法能够实现对目标微生物的分离纯化★★★☆☆ 考点2 接种、培养并分离酵母菌★★★☆☆ 考点3 稀释涂布平板法和显微镜计数法可测定微生物数量★★★★☆ 考点4 调整培养基的配方和培养方式可以有目的的培养某种微生物★★★☆☆ 考点5 能分解尿素的微生物的分离与计数用★★☆☆☆ 第3节发酵工程为人类提供多样的生物产品 考点1 某些饮料、食品及调味品是通过传统发酵技术生产的用★★☆☆☆ 考点2 利用酵母菌和醋酸菌制作果酒和果醋★★★☆☆ 考点3发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品★★☆☆☆ 考点4 发酵工程在医药、食品及其他工农业的重要应用价值★★☆☆☆ （星级越高，重要程度越高） 素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测 方法储备库：高频考点，方法归纳 第1节 微生物培养需要适宜条件 考点1 培养基的成分、类型及作用★★☆☆☆ 1．培养基的配制 (1)培养基的概念、用途和类型 ①概念：人们按照微生物对 的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。 ②用途：用以 微生物或积累其代谢物。 ③培养基的种类(按物理性质分) 培养基种类 培养基特点 作用 固体培养基 加凝固剂，如 微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种 半固体培养基 容器放倒不致流出，剧烈震动则破散 观察微生物的运动、分类鉴定 培养基 不加凝固剂 常用于工业生产、微生物的扩大培养 培养基按照培养目的分为： 种类 特点 用途 举例 选择培养基 允许 的微生物生长，同时 抑制其他种类微生物生长 从众多微生物中 所需的微生物 以尿素为唯一氮源的培养基分离得到尿素分解菌 鉴别培养基 根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品，进而产生特定的颜色或其他变化 不同种类的微生物 用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌 (2)培养基的配方 ①主要营养物质：水、 、氮源、 。 ②其他条件：pH、特殊营养物质和氧气。如表： 微生物 乳酸杆菌 霉菌 细菌 厌氧微生物 特殊需求 添加 一般pH调至 一般pH调至 考点2常见的无菌操作技术★★☆☆☆ 1.无菌技术 (1)目的：获得 的微生物培养物。 (2)关键：防止 污染。 (3)常用方法：灭菌和消毒。 (4)注意事项 ①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接触。 ②为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在超净工作台上并在 附近进行。 [提醒]　选择无菌技术的原则：一要考虑无菌技术的效果，灭菌的效果比消毒要好；二要考虑操作对象的承受能力，活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒，而不能用灭菌。 2．微生物的纯培养概念辨析 考点3 配制可用于培养酵母菌的马铃薯蔗糖培养基 第2节 纯净的目标微生物可通过分离和纯化获得 考点1 划线和涂布的接种方法能够实现对目标微生物的分离纯化★★★☆☆ 1.两种纯化方法的比较 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 分离结果 关键操作 接种环在固体培养基表面 划线 ①一系列的梯度稀释； ②涂布平板操作 接种用具 优点 可以观察菌落特征，对混合菌进行分离 可以计数，可以观察菌落特征 缺点 不能计数 操作复杂，需要涂布多个平板 共同点 都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单个的菌落，都可用于观察菌落特征 方法归纳： 平板划线法操作中几次灼烧接种环的目的 第一次划线前灼烧：避免接种环上可能存在的微生物污染培养物 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，使下次划线的菌种均来自上次划线的末端 最后一次划线结束后灼烧：杀死接种环上残留的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者 考点2 接种、培养并分离酵母菌★★★☆☆ 1. 制作平板。向培养皿倒入未凝固放入 培养基，厚度约为2毫米。 2. 接种。（1）用 法接种。用接种环灼烧灭菌后，蘸取菌液进行划线，初次划线可参照培养皿底部的标记点进行划线，保证有最好的划线分离效果。 （2） 用稀释涂布平板法接种。用无菌水对酵母菌液进行一定的 。取0.1mL的稀释菌液加入平板中央。在使用蘸有酒精的涂布器对平板中的菌液进行涂布时，应先在火焰上使酒精燃尽。此时，手持涂布器部位应高于火焰，避免酒精沿器具流下，烧伤手指。 （3） 将菌种接种到液体培养基中。在无菌条件下用接种环将菌液接种到液体培养基中，同时 的液体培养基作为对照。 3. 培养。将培养基容器置于25℃倒置培养24小时。 4. 观察培养结果。获得单菌落时，可挑取菌落，并利用划线法接种至斜面培养基中。 考点3 稀释涂布平板法和显微镜计数法可测定微生物数量★★★★☆ 1.微生物的选择培养和数量测定 (1)稀释涂布平板法步骤 ① 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。 操作步骤： ②涂布平板操作步骤 (2)微生物的数量测定方法 ① 直接计数法 [提醒]　显微镜直接计数法本身不能区分细菌的死活，但是通过一定的辅助处理，可以实现活菌计数，如在计数前用台盼蓝染液进行染色，可以通过统计无色细胞的个数来对活菌进行计数。 ②活菌计数法 考点4 调整培养基的配方和培养方式可以有目的的培养某种微生物★★★☆☆ 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验操作 (1)实验原理 (2)实验流程 (3)实验结果分析与评价 考点5 能分解尿素的微生物的分离与计数 1.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验操作 (1)实验原理 (2)实验流程 (3)实验结果分析与评价 第3节 发酵工程为人类提供多样的生物产品 考点1 某些饮料、食品及调味品是通过传统发酵技术生产的 1．发酵与传统发酵技术 （1）发酵的概念：人们利用微生物，在适宜的条件下，利用微生物将原料转化为人类所需产物的过程。 （2）传统发酵技术：直接利用原料中 的微生物，或上一次发酵留下的面团、卤汁等发酵物中的微生物发酵制作食品的技术。 （3）传统发酵技术的类型：混合菌种的固体发酵，混合菌种的半固体发酵。 考点2 利用酵母菌和醋酸菌制作果酒和果醋 1. 泡菜的制作 （1） 菌种来源：植物体表面天然存在的乳酸链球菌和 。 （2） 制作原理：C6H12O6 C3H6O3（乳酸） +能量 （3） 方法步骤： ①配制盐水：用清水和食盐配制5%—20%的盐水，并将盐水 ，冷却待用。 ②原料处理：将蔬菜切成条状或块状，混合均匀，晾干。 ③装坛：晾干后的蔬菜装入坛内，装至半坛时加入辛香料，继续装至八成满。将冷却的盐水倒入坛中没过全部蔬菜。 ④封坛发酵：盖好坛盖，并经常向坛盖边缘注满水。 （4） 变化曲线 2. 果酒、果醋的制作 （1）原理和条件 项目 制作果酒 制作果醋 发酵菌种 酵母菌 醋酸菌 代谢类型 异养 型 异养 型 发酵过程 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 O2、糖源充足时： ； O2充足、缺少 时： 对氧的需求 前期 ，后期 一直 产物检测 闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙色→灰绿色) 酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝 （2）果酒和果醋的制作步骤及目的 考点3发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品 1．发酵工程的概念 发酵工程是指利用 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．发酵工程的基本环节 选育菌种 　↓ 扩大培养：增加菌种数量 　↓ 配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试验确定培养基配方 　↓ 灭菌：培养基和发酵设备都必须严格灭菌 　↓ 接种：无菌操作 　↓ 发酵罐内发酵发酵工程的中心环节 　↓ 分离、提纯产物 　↓ 获得产品 3．啤酒的工业化生产流程 (1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的 4．发酵工程的特点 考点4 发酵工程在医药、食品及其他工农业的重要应用价值 1.在食品工业上的应用 ①生产传统的发酵产品。 ②生产各种各样的 。 ③生产 。 2.在医药工业上的应用 ①获得具有 生产能力的微生物。 ②直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 ③利用基因工程，将病原体的 基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。 3.在农牧业上的应用：生产微生物 。 4.在其他方面的应用 ①利用纤维废料发酵生产 等能源物质。 ②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产 ，嗜低温菌有助于提高 的产量。 一、前沿科学动态 以 CRISPR-Cas9 技术为核心，实现定制化高效菌株培育。例如通过编辑黑曲霉基因强化活性成分转化酶表达，提升陈皮发酵中橙皮素含量；或改造灰葡萄孢霉菌，阻断冗余代谢途径以富集目标萜类化合物前体，为高价值产物合成奠定基础。 二、热点问题分析 突破单一菌株功能限制，构建多菌协同代谢网络。通过酵母菌、乳酸菌等混菌接种，减少杂菌污染风险，同时实现 “活性成分 + 益生菌” 的双重价值，完成单一菌株难以达成的复杂代谢转化。 考点预测： 1. 结合CRISPR基因编辑，考查菌种改造的原理及应用； 2. 合成生物学与发酵工程的结合案例（如人工本草细胞），分析其对资源保护、产业升级的意义； 3.绿色发酵与“双碳”目标的关联，非粮原料利用、发酵废水处理的环保思路。 三、跨学科知识整合 结合数学建模分析微生物生长曲线，判断发酵最佳收获期；关联物理传感器、化学分离提纯技术，设计发酵参数优化或产物提纯方案；以厨余发酵、沼气池设计为情境，综合考查多学科知识的实践应用，体现科学探究与社会责任素养。 1.制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是(　　) A.食用醋的酸味主要来源于乙酸 B.醋酸菌不适宜在无氧条件下生存 C.醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶 D.葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内 2．某兴趣小组按如图流程制作苹果醋。下列相关叙述正确的是(　　) 挑选苹果→冲洗、切片，碾碎→加糖→添加菌种甲→苹果酒→添加菌种乙→苹果醋 A．菌种甲、乙都具有线粒体，都能进行有氧呼吸 B．加糖的目的是直接为菌种甲、乙提供碳源和能源 C．菌种甲、乙发酵过程中，发酵液pH下降、温度上升 D．发酵结束后取苹果醋加酸性重铬酸钾检测发酵效果 [方法归纳]　果酒和果醋改进装置及其分析 装置的使用：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。 3．中国传统白酒多以泥窖为发酵基础，素有“千年老窖万年糟”“以窖养糟，以糟养泥”之说。多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物。下列叙述错误的是(　　) A．传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的 B．窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系，使酿造过程不易污染杂菌 C．从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时，需在CO2或N2环境中进行 D．从谷物原料发酵形成的酒糟中，可分离出产淀粉酶的微生物 4．在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是(　　) A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品 5.青霉菌是一种好氧微生物，在青霉菌发酵时，在合成的开始阶段青霉素和头孢霉素有共同的前体，不久出现分支。生产抗生素的发酵罐如图所示，以下叙述正确的是(　　) A．由于青霉素的抗菌作用，通入发酵罐的空气不需要灭菌 B．搅拌能够使氧气与培养液快速混合，但不利于散热 C．将外源扩环酶基因导入青霉菌，可增加头孢霉素产量 D．青霉菌的发酵最终获得的青霉素是一种单细胞蛋白 6.下列关于发酵工程及其应用的叙述，正确的是(　　) A．发酵工程选育出性状优良的菌种后，即可进行中心环节——发酵罐内发酵 B．发酵过程中环境条件既会影响微生物生长繁殖，也会影响微生物代谢物的形成 C．一些极端微生物已应用于生产实践，例如嗜热菌有助于提高热敏性产品的产量 D．生产各种各样的食品添加剂，可改善食品的口味和色泽，但不能增加食品的营养及防腐 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 发酵工程（知识清单） 学习导航站 知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 微生物培养需要适宜条件（2个考点） 考点1培养基的成分、类型及作用★★☆☆☆ 考点2常见的无菌操作技术★★☆☆☆ 考点3 配制可用于培养酵母菌的马铃薯蔗糖培养基用★★☆☆☆ 第2节 纯净的目标微生物可通过分离和纯化获得（4个考点+易错辨析） 考点1 划线和涂布的接种方法能够实现对目标微生物的分离纯化★★★☆☆ 考点2 接种、培养并分离酵母菌★★★☆☆ 考点3 稀释涂布平板法和显微镜计数法可测定微生物数量★★★★☆ 考点4 调整培养基的配方和培养方式可以有目的的培养某种微生物★★★☆☆ 考点5 能分解尿素的微生物的分离与计数用★★☆☆☆ 第3节发酵工程为人类提供多样的生物产品 考点1 某些饮料、食品及调味品是通过传统发酵技术生产的用★★☆☆☆ 考点2 利用酵母菌和醋酸菌制作果酒和果醋★★★☆☆ 考点3发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品★★☆☆☆ 考点4 发酵工程在医药、食品及其他工农业的重要应用价值★★☆☆☆ （星级越高，重要程度越高） 素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测 方法储备库：高频考点，方法归纳 第1节 微生物培养需要适宜条件（2个考点） 考点1 培养基的成分、类型及作用★★☆☆☆ 1．培养基的配制 (1)培养基的概念、用途和类型 ①概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。 ②用途：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 ③培养基的种类(按物理性质分) 培养基种类 培养基特点 作用 固体培养基 加凝固剂，如琼脂 微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种 半固体培养基 容器放倒不致流出，剧烈震动则破散 观察微生物的运动、分类鉴定 液体培养基 不加凝固剂 常用于工业生产、微生物的扩大培养 培养基按照培养目的分为： 种类 特点 用途 举例 选择培养基 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 从众多微生物中分离所需的微生物 以尿素为唯一氮源的培养基分离得到尿素分解菌 鉴别培养基 根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品，进而产生特定的颜色或其他变化 鉴别不同种类的微生物 用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌 (2)培养基的配方 ①主要营养物质：水、碳源、氮源、无机盐。 ②其他条件：pH、特殊营养物质和氧气。如表： 微生物 乳酸杆菌 霉菌 细菌 厌氧微生物 特殊需求 添加维生素 一般pH调至酸性 一般pH调至中性或弱碱性 无氧 考点2常见的无菌操作技术★★☆☆☆ 1.无菌技术 (1)目的：获得纯净的微生物培养物。 (2)关键：防止杂菌污染。 (3)常用方法：灭菌和消毒。 (4)注意事项 ①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接触。 ②为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。 [提醒]　选择无菌技术的原则：一要考虑无菌技术的效果，灭菌的效果比消毒要好；二要考虑操作对象的承受能力，活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒，而不能用灭菌。 2．微生物的纯培养概念辨析 培养物：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。 纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。 菌落：分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部繁殖形成的肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。 纯培养：获得纯培恭物的过程。 考点3 配制可用于培养酵母菌的马铃薯蔗糖培养基 第2节 纯净的目标微生物可通过分离和纯化获得 考点1 划线和涂布的接种方法能够实现对目标微生物的分离纯化★★★☆☆ 1.两种纯化方法的比较 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 分离结果 关键操作 接种环在固体培养基表面连续划线 ①一系列的梯度稀释； ②涂布平板操作 接种用具 接种环 涂布器 优点 可以观察菌落特征，对混合菌进行分离 可以计数，可以观察菌落特征 缺点 不能计数 操作复杂，需要涂布多个平板 共同点 都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单个的菌落，都可用于观察菌落特征 方法归纳： 平板划线法操作中几次灼烧接种环的目的 第一次划线前灼烧：避免接种环上可能存在的微生物污染培养物 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，使下次划线的菌种均来自上次划线的末端 最后一次划线结束后灼烧：杀死接种环上残留的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者 考点2 接种、培养并分离酵母菌★★★☆☆ 1. 制作平板。向培养皿倒入未凝固放入固体培养基，厚度约为2毫米。 2. 接种。（1）用平板划线法接种。用接种环灼烧灭菌后，蘸取菌液进行划线，初次划线可参照培养皿底部的标记点进行划线，保证有最好的划线分离效果。 （2） 用稀释涂布平板法接种。用无菌水对酵母菌液进行一定的稀释。取0.1mL的稀释菌液加入平板中央。在使用蘸有酒精的涂布器对平板中的菌液进行涂布时，应先在火焰上使酒精燃尽。此时，手持涂布器部位应高于火焰，避免酒精沿器具流下，烧伤手指。 （3） 将菌种接种到液体培养基中。在无菌条件下用接种环将菌液接种到液体培养基中，同时不接种菌液的液体培养基作为对照。 3. 培养。将培养基容器置于25℃倒置培养24小时。 4. 观察培养结果。获得单菌落时，可挑取菌落，并利用划线法接种至斜面培养基中。 考点3 稀释涂布平板法和显微镜计数法可测定微生物数量★★★★☆ 1.微生物的选择培养和数量测定 (1)稀释涂布平板法步骤 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。 操作步骤： ②涂布平板操作步骤 (2)微生物的数量测定方法 ①显微镜直接计数法 原理：利用特定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 方法：用细菌计数板或血细胞计数板计数 缺点：不能区分死菌与活菌而使计数结果偏大 [提醒]　显微镜直接计数法本身不能区分细菌的死活，但是通过一定的辅助处理，可以实现活菌计数，如在计数前用台盼蓝染液进行染色，可以通过统计无色细胞的个数来对活菌进行计数。 ②活菌计数法 考点4 调整培养基的配方和培养方式可以有目的的培养某种微生物★★★☆☆ 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验操作 (1)实验原理 (2)实验流程 (3)实验结果分析与评价 考点5 能分解尿素的微生物的分离与计数 1.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验操作 (1)实验原理 (2)实验流程 (3)实验结果分析与评价 第3节 发酵工程为人类提供多样的生物产品 考点1 某些饮料、食品及调味品是通过传统发酵技术生产的 1．发酵与传统发酵技术 （1）发酵的概念：人们利用微生物，在适宜的条件下，利用微生物将原料转化为人类所需产物的过程。 （2）传统发酵技术：直接利用原料中天然存在的微生物，或上一次发酵留下的面团、卤汁等发酵物中的微生物发酵制作食品的技术。 （3）传统发酵技术的类型：混合菌种的固体发酵，混合菌种的半固体发酵。 考点2 利用酵母菌和醋酸菌制作果酒和果醋 1. 泡菜的制作 （1） 菌种来源：植物体表面天然存在的乳酸链球菌和乳酸杆菌。 （2） 制作原理：C6H12O6 C3H6O3（乳酸） +能量 （3） 方法步骤： ①配制盐水：用清水和食盐配制5%—20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。 ②原料处理：将蔬菜切成条状或块状，混合均匀，晾干。 ③装坛：晾干后的蔬菜装入坛内，装至半坛时加入辛香料，继续装至八成满。将冷却的盐水倒入坛中没过全部蔬菜。 ④封坛发酵：盖好坛盖，并经常向坛盖边缘注满水。 （4） 变化曲线 2. 果酒、果醋的制作 （1）原理和条件 项目 制作果酒 制作果醋 发酵菌种 酵母菌 醋酸菌 代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 发酵过程 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量； O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量 对氧的需求 前期需氧，后期不需氧 一直需氧 产物检测 闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙色→灰绿色) 酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝 （2）果酒和果醋的制作步骤及目的 [教材隐性知识]　源于选择性必修3 P8“练习与应用·拓展应用3”： 果酒和果醋改进装置及其分析 装置的使用：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。 考点3发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品 1．发酵工程的概念 发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。 2．发酵工程的基本环节 选育菌种 　↓ 扩大培养：增加菌种数量 　↓ 配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试验确定培养基配方 　↓ 灭菌：培养基和发酵设备都必须严格灭菌 　↓ 接种：无菌操作 　↓ 发酵罐内发酵发酵工程的中心环节 　↓ 分离、提纯产物 　↓ 获得产品 3．啤酒的工业化生产流程 (1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的 4．发酵工程的特点 考点4 发酵工程在医药、食品及其他工农业的重要应用价值 1.在食品工业上的应用 ①生产传统的发酵产品。 ②生产各种各样的食品添加剂。 ③生产酶制剂。 2.在医药工业上的应用 ①获得具有某种药物生产能力的微生物。 ②直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 ③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。 3.在农牧业上的应用：生产微生物肥料、农药和饲料。 4.在其他方面的应用 ①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。 ②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。 一、前沿科学动态 以 CRISPR-Cas9 技术为核心，实现定制化高效菌株培育。例如通过编辑黑曲霉基因强化活性成分转化酶表达，提升陈皮发酵中橙皮素含量；或改造灰葡萄孢霉菌，阻断冗余代谢途径以富集目标萜类化合物前体，为高价值产物合成奠定基础。 二、热点问题分析 突破单一菌株功能限制，构建多菌协同代谢网络。通过酵母菌、乳酸菌等混菌接种，减少杂菌污染风险，同时实现 “活性成分 + 益生菌” 的双重价值，完成单一菌株难以达成的复杂代谢转化。考点预测： 三、跨学科知识整合 结合物理传感器工作原理（物理学科），说明温度、溶氧量的精准监测方式；通过数学动力学建模，量化微生物生长曲线与代谢速率，让学生用函数分析发酵最佳周期。讲解产物分离时，关联化学萃取、蒸馏原理，对比不同提纯方法的优劣，衔接环境工程知识，探讨发酵废水的无害化处理方案，呼应“双碳”热点。 1.制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是(　　) A.食用醋的酸味主要来源于乙酸 B.醋酸菌不适宜在无氧条件下生存 C.醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶 D.葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内 答案　D 解析　食用醋的酸味主要来自乙酸，A正确；醋酸菌是好氧型细菌，不适宜在无氧的条件下生存，B正确；制醋时，在缺失糖源的情况下，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸，因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，C正确；醋酸菌属于细菌，没有核膜包被的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体，且葡萄糖的氧化分解不发生在线粒体内，D错误。 2．(2024·南通一模)某兴趣小组按如图流程制作苹果醋。下列相关叙述正确的是(　　) 挑选苹果→冲洗、切片，碾碎→加糖→添加菌种甲→苹果酒→添加菌种乙→苹果醋 A．菌种甲、乙都具有线粒体，都能进行有氧呼吸 B．加糖的目的是直接为菌种甲、乙提供碳源和能源 C．菌种甲、乙发酵过程中，发酵液pH下降、温度上升 D．发酵结束后取苹果醋加酸性重铬酸钾检测发酵效果 答案　C 解析　菌种乙是醋酸菌，醋酸菌为好氧细菌，为原核生物，没有线粒体，A错误；由题意可知，加糖不能直接为菌种乙(醋酸菌)提供碳源和能源，糖应先经过菌种甲生成苹果酒，菌种乙再以苹果酒为碳源和能源，B错误；菌种甲、乙发酵过程中，果酒发酵产生二氧化碳，溶于水产生碳酸，果醋发酵产生醋酸，均会使发酵液pH下降，两种菌代谢过程会释放热能，使温度上升，C正确；酸性重铬酸钾用于检测酒精，D错误。 3．(2024·河北，18改编)中国传统白酒多以泥窖为发酵基础，素有“千年老窖万年糟”“以窖养糟，以糟养泥”之说。多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物。下列叙述错误的是(　　) A．传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的 B．窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系，使酿造过程不易污染杂菌 C．从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时，需在CO2或N2环境中进行 D．从谷物原料发酵形成的酒糟中，可分离出产淀粉酶的微生物 答案　C 解析　白酒的酿造主要依靠酿酒酵母，由于窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物，故传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的，A正确；窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系，且酿造过程产生的酒精也会抑制杂菌的生长与繁殖，使酿造过程不易污染杂菌，B正确；酵母菌是兼性厌氧菌，与无氧呼吸相比，细胞有氧呼吸产生的能量更多，更能满足酵母菌大量繁殖时的需求，因此，对分离的酿酒酵母扩大培养时需要在有氧的条件下进行，C错误；谷物原料如高粱、玉米、大米等富含淀粉，用谷物原料发酵形成酒糟的过程中，有淀粉分解形成糖浆的过程，因此从谷物原料发酵形成的酒糟中可分离出产淀粉酶的微生物，D正确。 4．(2024·山东，14)在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是(　　) A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品 答案　D 解析　黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧，相同菌体密度下，菌球体越大越不利于菌体与氧气接触，则柠檬酸产生速率越慢，A正确；菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制，发酵中期添加一定量的硫酸铵，提高了铵离子浓度，菌体内可提高柠檬酸产量，B正确；发酵过程中pH下降导致细菌生命活动所必需的酶失活，可抑制大部分细菌的生长，C正确。 5.青霉菌是一种好氧微生物，在青霉菌发酵时，在合成的开始阶段青霉素和头孢霉素有共同的前体，不久出现分支。生产抗生素的发酵罐如图所示，以下叙述正确的是(　　) A．由于青霉素的抗菌作用，通入发酵罐的空气不需要灭菌 B．搅拌能够使氧气与培养液快速混合，但不利于散热 C．将外源扩环酶基因导入青霉菌，可增加头孢霉素产量 D．青霉菌的发酵最终获得的青霉素是一种单细胞蛋白 答案　C 解析　青霉素本身具有杀菌作用，但不能杀灭所有的微生物，因此，发酵罐需要严格灭菌，通入发酵罐的空气也需灭菌，A错误；搅拌能够使氧气与培养液快速混合，同时有利于散热，B错误；在青霉菌发酵时，在合成的开始阶段青霉素和头孢霉素有共同的前体，将外源扩环酶基因导入青霉菌，可增加头孢霉素产量，C正确；微生物菌体本身属于单细胞蛋白，青霉素不是单细胞蛋白，D错误。 6.下列关于发酵工程及其应用的叙述，正确的是(　　) A．发酵工程选育出性状优良的菌种后，即可进行中心环节——发酵罐内发酵 B．发酵过程中环境条件既会影响微生物生长繁殖，也会影响微生物代谢物的形成 C．一些极端微生物已应用于生产实践，例如嗜热菌有助于提高热敏性产品的产量 D．生产各种各样的食品添加剂，可改善食品的口味和色泽，但不能增加食品的营养及防腐 答案　B 解析　发酵工程选育出性状优良的菌种后要进行扩大培养，A错误；一些极端微生物已应用于生产实践，例如嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量，C错误；食品添加剂不仅可以增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保质期，D错误。 1 学科网（北京）股份有限公司 $