专题5 第14讲 发酵工程（Word教参）-【正禾一本通】2026年高考生物二轮专题复习高效讲义（不定项版）

该高中生物学高考复习讲义聚焦发酵工程核心考点，涵盖微生物分离培养、传统发酵与发酵工程应用，按“基础技术-实践应用”逻辑架构知识，通过考点梳理（如培养基类型、发酵环节）、方法指导（对照组设置、计数技巧）、真题训练（2024-2025年高考题）等环节，帮助学生系统突破实验设计与分析难点。 资料以科学思维和探究实践为导向，创新设计“培养基对比实验”“菌落特征鉴别”等活动，如通过伊红-亚甲蓝培养基实验分析特征变化培养科学思维。设置基点小测与分层练习，结合真题解析即时反馈，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

第14讲　发酵工程►对应学生用书P136 【课程标准】1.获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础。2.发酵工程为人类提供多样的生物产品。 考点1　微生物的分离、培养与应用►对应学生用书P136 1．无菌技术常用方法 2．两种纯化微生物方法的比较 3．微生物分离与计数的两个实例 【提醒】　两种对照组与一种重复组 ①将一未接种的选择培养基与接种的选择培养基一起培养——用于确认培养基灭菌是否彻底(制备是否合格)。 ②将一接种的普通培养基与接种的选择培养基一起培养——用于确认选择培养基是否起筛选作用。 ③进行微生物计数时，每一稀释度下至少涂布三个平板，即设置重复组——目的是求平均值，提高计数准确度。 4．选择培养基四种常见的制备方法 (1)加入某些特定的物质(前提是培养基具备全部营养成分) (2)改变培养基的营养成分 (3)利用培养基“特定化学成分”分离 (4)通过某些“特殊环境”分离 5．鉴别培养基的常见制备方法 要加入某种特殊的化学物质，这种物质会与某种微生物的代谢物发生反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化，就可将该种微生物与其他微生物区分开来。实例如下： 名称 主要用途 主要化学物质 特征性变化 伊红—亚甲蓝琼脂培养基 鉴别大肠杆菌 伊红、亚甲蓝 出现带金属光泽的深紫色菌落 刚果红培养基 鉴别纤维素分解菌 刚果红、纤维素 纤维素被分解后出现透明圈 油脂培养基 鉴别产脂肪酶菌株 食用油、中性红指示剂 由淡红色变成深红色 淀粉培养基 鉴别产淀粉酶菌株 可溶性淀粉 淀粉水解程度不同，滴加碘液出现不同颜色变化 【基点小测】 (1)平板划线法在做第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线的原因是划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 (2)有关培养基制备及应用的三点提醒 ①为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物实验一般会设置空白对照：随机取若干灭菌后的空白培养基在适宜条件下培养一段时间，观察培养基上是否有菌落生成。 ②观察菌落需要用固体培养基，因此培养基要添加凝固剂，如琼脂。 ③平板倒置的意义：既可以防止皿盖上的水珠落入培养基，又可以避免培养基中的水分过快的挥发。 (3)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，一般需要将培养基调至酸性；在培养细菌时，一般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。 1．(2025·山东高考)深海淤泥中含有某种能降解纤维素的细菌。探究不同压强下，该细菌在以纤维素或淀粉为唯一碳源的培养基上的生长情况。其他条件相同且适宜，实验处理及结果如表所示。下列说法正确的是(　　) 组别 压强 纤维素 淀粉 菌落 ① 常压 － ＋ － ② 常压 ＋ － － ③ 高压 － ＋ － ④ 高压 ＋ － ＋ 注：“＋”表示有；“－”表示无。 A．可用平板划线法对该菌计数 B．制备培养基的过程中，应先倒平板再进行高压蒸汽灭菌 C．由②④组可知，在以纤维素为唯一碳源的培养基上，该菌可在常压下生长 D．由③④组可知，高压下该菌不能在以淀粉为唯一碳源的培养基上生长 解析：选D。③④组的自变量是唯一碳源的种类，实验结果是以淀粉为唯一碳源时无菌落，以纤维素为唯一碳源时有菌落，压强条件均为高压，说明高压下该菌不能在以淀粉为唯一碳源的培养基上生长，D正确。 2．(2024·湖南高考)微生物平板划线和培养的具体操作如图所示，下列操作正确的是(　　) A．①②⑤⑥ B．③④⑥⑦ C．①②⑦⑧ D．①③④⑤ 解析：选D。由图可知，②中拔出棉塞后应握住棉塞上部；⑥中划线时不能将培养皿的皿盖完全拿开，应只打开一条缝隙；⑦中划线时第5次的划线不能与第1次的划线相连；⑧中平板应倒置培养。①③④⑤正确，故选D。 3．(2024·天津高考)实验中常根据菌落外表特征鉴别微生物，进而对实验结果做出判断，下列实验不是根据菌落外表特征做出判断的是(　　) A．艾弗里证明肺炎链球菌的转化因子是DNA B．判断分离酵母菌的固体培养基是否被毛霉污染 C．利用浸有抗生素的滤纸片筛选大肠杆菌中耐药性强的菌株 D．判断在尿素为唯一氮源的培养基上生长的尿素降解菌是否有不同种类 解析：选C。艾弗里的肺炎链球菌转化实验将S型细菌的细胞提取物进行不同处理后加入有R型活细菌的培养基中，通过观察菌落表面的光滑与粗糙判断出只有DNA酶处理后的细胞提取物失去转化活性，从而证明DNA是转化因子，A不符合题意。酵母菌的菌落特征与毛霉丝状菌落有明显差异，可据此判断分离酵母菌的固体培养基是否被毛霉污染，B不符合题意。在涂布有大肠杆菌的固体培养基上放置浸有抗生素的滤纸片，经培养后观察并测量滤纸片周围抑菌圈直径的大小来筛选耐药菌株，而不是通过观察菌落外表特征来进行判断，C符合题意。利用以尿素为唯一氮源的选择培养基筛选尿素降解菌，根据菌落的不同外表特征可初步判断尿素降解菌的种类数，D不符合题意。 4．(多选)(2024·黑吉辽高考)某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病，其筛选流程及抗性检测如图。下列操作正确的是(　　) A．在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内，从感病植株上采集样品 B．将采集的样品充分消毒后，用蒸馏水冲洗，收集冲洗液进行无菌检测 C．将无菌检测合格的样品研磨，经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落 D．判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小 解析：选CD。根据题干信息“某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病”可知，若要筛选出该内生菌，应该从未感染香蕉枯萎病的植株上采样，A错误。要筛选内生菌，同时防止样品表面杂菌对实验结果的影响，需要对样品进行消毒，用无菌水冲洗样品表面，收集冲洗液，对冲洗液进行无菌检测，B错误。 1．(2025·山东济南二模)玉米茎腐病的主要致病菌是禾谷镰孢菌。科学家通过实验筛选抑制禾谷镰孢菌的真菌用来防治玉米茎腐病，实验流程如下：①取土样配制成土壤悬浮液，分离纯化得到真菌菌落；②在距离培养皿边缘1 cm处呈正三角形取3点，在三角形中心取1点，将禾谷镰孢菌接种在中心点上，分离纯化的真菌接种在另外3点上，培养观察；③选取菌落长势快的真菌菌株制备复筛发酵液；④过滤得到无菌发酵液；⑤将发酵液与基本培养基混合制成培养基M；⑥用打孔器打取直径为8 mm的禾谷镰孢菌菌饼，接种在培养基M上；⑦培养一段时间后与对照组做对比，计算抑菌率。下列说法错误的是(　　) 真菌类型 菌落直径/mm 抑菌率/% 处理组 对照组 M－48 45 75 44.78 M－43 22 75 79.10 M－6 42 75 49.25 M－104 37 75 56.71 M－34 57 75 26.87 A．步骤①中可以用稀释涂布平板法分离纯化菌种 B．抑菌率计算公式为：(对照组菌落直径－处理组菌落直径)/对照组菌落直径 C．对照组是将直径为8 mm的禾谷镰孢菌菌饼接种在不含真菌发酵液的基本培养基上 D．由表可知M－43可以作为禾谷镰孢菌的优选抑制菌株 解析：选B。按公式(对照组菌落直径－处理组菌落直径)/对照组菌落直径计算，如M－43：(75－22)÷75×100%≈70.67%，与表格中 79.10% 不符，说明公式错误，B错误。 2．(2025·山西晋城二模)抑菌圈是菌体产生的某种物质抑制了培养基中原涂布菌株的生长，而在菌落周围形成的不长菌的区域。如图是将相同大小的含有不同抗生素的灭菌滤纸片A、B、C、D放在培养基甲上，用于判断抗生素的杀菌能力，乙为甲培养一段时间后的结果。下列叙述错误的是(　　) A．用湿热灭菌法对培养基灭菌后，待其冷却至室温再开始倒平板 B．实验时只需将用无菌水配制成的细菌悬液均匀涂布在甲培养基上 C．四个滤纸片大小保持一致可避免无关变量对实验结果造成的干扰 D．由乙培养基上的结果可知不同抗生素的抑菌能力大小为B＞A＞C＞D 解析：选A。用湿热灭菌法对培养基灭菌后，待其冷却至50 ℃左右开始倒平板，若待其冷却至室温，培养基早已凝固，无法再倒平板，A错误。 3．(多选)(2025·山东德州三模)TCBS琼脂培养基(盐度较高)是一种用于选择性分离致病性弧菌(如霍乱弧菌、副溶血弧菌)的培养基，其关键成分如表所示。溴麝香草酚蓝为酸碱指示剂，酸性时为黄色，碱性时为蓝色。已知蔗糖代谢会产生乳酸，在碳源不足的情况下，乳酸可被继续分解供能。研究人员将某水体涂布于TCBS琼脂培养基上，24 h后观察到平板上出现了黄色和蓝色两种菌落。48 h后观察到黄色菌落变蓝。下列说法正确的是(　　) 配方 (每升) 酵母 膏粉 蛋白胨 蔗糖 氯化钠 琼脂 溴麝香 草酚蓝 pH 含量 5 g 10 g 20 g 10 g 15 g 0.04 g 8.6 A．为避免高温对pH的影响，应该在培养基灭菌之后调pH B．该培养基能抑制不耐盐细菌的生长，但不能抑制真菌的生长 C．不同颜色菌落的出现说明不同弧菌利用蔗糖的能力不同 D．黄色菌落一段时间后变蓝与乳酸被分解供能有关 解析：选CD。应该在培养基灭菌之前调pH，若在灭菌之后调pH，可能会造成杂菌污染，A错误；该培养基盐度较高，能抑制不耐盐细菌的生长，由于真菌培养的最适pH为酸性，该培养基pH为8.6，能抑制真菌的生长，B错误。 4．(2025·山西晋城三模)三环芳烃——菲(PHE)是一种典型的疏水性有机污染物，广泛存在于沉积物、水体、土壤和大气中，因其具有潜在致癌性、致畸性及致突变性，受到人类广泛关注。实验人员从长期受污染的内河河流采集表层沉积物，经富集筛选后得到一组PHE高效降解菌群，并测试其在不同环境条件下降解PHE的能力。回答下列问题： (1)实验人员先制备富集培养基，然后采用______________法灭菌，冷却后再接入沉积物样品。富集培养基中除含微生物生长所必需的各种无机盐外，还需要加入氮源，并以________作为唯一碳源。 (2)经富集培养得到的菌液用____________法进行分离后，实验人员通过比较______的大小来判断不同菌种的降解能力。 (3)实验人员统计了3种不同种类菌群对PHE的降解效果，在实验条件下降解效果最好的菌群是__________，依据是_______________________________________________。 菌群种类 PHE浓度/(mg·L-1) 降解率/% 降解时间/d B1 100 85.48 7.0 B2 100 95.78 2.5 B3 100 87.40 9.0 (4)实验人员进一步测定了不同培养温度下三种菌群的吸光值OD600(吸光值越大，菌体生物量越多)，结果如图所示。在图中培养条件下，三种菌群中对温度耐受性最好的菌群是____________。进一步研究发现，B2在pH为5～11时都能够生长，若要测定B2的最适生长pH的范围，则实验的设计思路是________________________________________________。 答案：(1)高压蒸汽灭菌　PHE　(2)稀释涂布平板　降解圈的直径与菌落直径的比值　(3)B2　B2对PHE的降解率最高，且降解时间最短　(4)B2　配制七组培养基，将培养基的pH分别调整为5、6、7、8、9、10、11(或配制pH为5～11内的一系列pH梯度的培养基)，在各组培养基上分别接种等量的B2，在相同且适宜的条件下培养一段时间，测定各组培养基中B2的吸光值OD600，吸光值OD600最大的一组的相邻两组对应的pH范围即为B2生长的最佳pH范围 考点2　传统发酵技术与发酵工程的应用►对应学生用书P140 1．传统发酵技术 【提醒】　①果酒、果醋、泡菜制作过程中发酵液pH均呈下降趋势，但原因不同。 ②传统发酵过程中一般不需要严格灭菌，目标菌种的快速建立以及发酵形成的环境条件会抑制杂菌的生长繁殖。 ③传统发酵一般为混合菌种发酵，品质不一，现代工业发酵一般为单一菌种发酵，品质较高。 2.乳酸菌数量、乳酸含量、亚硝酸盐含量随发酵时间的变化 【提醒】　亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。 3．发酵工程的基本环节 【基点小测】 (1)制作果酒、果醋的装置图 ①各部位的作用 a．充气口：在乙酸发酵时连接充气泵进行充气。 b．排气口：排出酒精发酵时产生的CO2。 c．与排气口相连的长而弯曲的胶管：防止空气中微生物的污染。 d．出料口：用于取样。 ②该装置的使用方法：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，输入氧气。 (2)制作传统泡菜的盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是加热煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。 1．(2025·云南高考)黄酒是我国古老的发酵酒之一，传统酿制中，先用蒸煮过的小麦或麸皮为原料，对之前发酵留存的少量酒曲(曲种)进行扩大制曲；再将酒曲和蒸煮后的糯米、大米混合处理一段时间后，添加足量酒母(含酵母菌)完成发酵，压榨成品。下列说法错误的是(　　 ) A．小麦、麸皮等原料为酒曲中微生物的生长繁殖提供了碳源和氮源等营养物质 B．为避免制曲过程被杂菌污染影响黄酒品质，扩大制曲前需对留存的酒曲灭菌 C．糯米、大米蒸煮后立即与酒曲混合会导致酶空间结构改变而降低其催化效率 D．将酒曲混合糯米、大米处理一段时间，是为了获得酒母发酵时的底物葡萄糖 解析：选B。扩大制曲前不能对留存的酒曲灭菌，因为酒曲本身含有发酵所需的菌种，若灭菌会杀死这些菌种，导致无法进行正常的发酵过程，B错误。 2．(2025·河南高考)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品，均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是(　　 ) A．醋酸的发酵是好氧发酵，而酒精的发酵是厌氧发酵 B．以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，伴有pH下降和气体产生 C．食醋和黄酒发酵过程中，微生物繁殖越快发酵产物产率越高 D．使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一 解析：选C。酵母菌在有氧条件下繁殖，在无氧条件下产酒精，黄酒发酵过程中，酵母菌繁殖越快则发酵产物酒精产率越低，C错误。 3．(2025·陕晋青宁高考)我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸，流程如下图。下列叙述错误的是(　　) A．淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源 B．扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种 C．培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同 D．通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累 解析：选C。空气一般用过滤的方式除菌，培养基一般用高压蒸汽灭菌的方式，发酵罐可以用高温灭菌的方式等，因此它们的灭菌方法不相同，C错误。 4．(多选)(2025·山东高考)酿造某大曲白酒的过程中，微生物的主要来源有大曲和窖泥。大曲主要提供白酒酿造过程中糖化所需的微生物，制曲过程需经堆积培养，培养时温度可达60 ℃左右；将大曲和酿酒原料混合，初步发酵后放入窖池；窖池发酵是白酒酿造过程中微生物发酵的最后阶段。下列说法正确的是(　　) A．堆积培养过程中的高温有利于筛选酿酒酵母 B．大曲中存在能分泌淀粉酶的微生物 C．窖池发酵过程中，酵母菌以无氧呼吸为主 D．窖池密封不严使酒变酸是因为乳酸含量增加 解析：选BC。酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃，堆积培养过程中的60 ℃高温下酿酒酵母无法正常生存，A错误；窖池密封不严时会使醋酸菌大量繁殖并将乙醇转化为乙酸，乙酸含量增加使酒变酸，D错误。 1．(2025·山东潍坊模拟)保宁醋是一种添加中药材的“药醋”，其酿造工艺独特，以麸皮(小麦加工面粉副产品)、大米、糯米为原料，需经配料、蒸煮、发酵等多道工序。下列说法错误的是(　　) A．使用麸皮作原料实现了资源再利用 B．蒸煮能有效杀灭原料中的杂菌 C．发酵前应选择优良菌种进行接种 D．发酵应使用口径宽、深度大的装置 解析：选D。保宁醋制作过程中的主要微生物是醋酸菌，醋酸菌是好氧细菌，使用深度大的装置不利于醋酸菌发酵，D错误。 2．(2025·江西南昌三模)酒糟鱼是鄱阳湖地区的传统发酵鱼制品和非物质文化遗产，是将新鲜草鱼“三去”洗净、切块、风干，加入米酒糟密封发酵而成的。米酒糟是糯米被酒曲发酵2～5 d后，滤除发酵中产生的液体而剩余的固体残渣。如图表示酒糟鱼发酵过程中酒精度数和pH的变化，下列有关说法错误的是(　　) A．随着发酵进行，pH下降，说明发酵过程中产生了酸性物质 B．发酵过程中，酵母菌吸收淀粉并产生酒精和CO2 C．传统发酵食品制作利用的是天然存在的菌种，菌种存在差异且杂菌情况不明确 D．制作酒糟鱼的过程中，发酵条件的改变会影响微生物的代谢途径和生长繁殖 解析：选B。酵母菌不能直接吸收淀粉，淀粉是大分子物质，需要先被分解为葡萄糖等小分子物质后，酵母菌才能吸收利用并产生酒精和CO2，B错误。 3．(2025·山东泰安模拟)红曲是中国传统发酵制品，是由蒸熟后的大米经红曲霉发酵而成，发酵过程需要反复多次翻动米粒。红曲中含小分子有机物红曲色素、莫纳可林，后者为红曲霉的次生代谢物，能抑制胆固醇的合成，从而降低血脂。下列说法正确的是(　　) A．红曲色素是红曲霉细胞核内基因表达的直接产物 B．蒸熟后的大米立即接种红曲霉可利用余温加速其繁殖 C．红曲发酵与泡菜制作中的两种主要菌种的异化作用类型不同 D．若要通过发酵工程生产莫纳可林，可在发酵结束后通过过滤、沉淀获取 解析：选C。基因表达的直接产物是蛋白质，蛋白质是生物大分子，而红曲色素是小分子有机物，A错误；红曲发酵主要依赖红曲霉进行，红曲霉是一种真菌，其异化作用类型为有氧呼吸，而泡菜制作主要依赖乳酸菌进行，其异化作用类型为无氧呼吸，故红曲发酵与泡菜制作中的两种主要菌种的异化作用类型是不同的，C正确。 4．(多选)(2025·河北石家庄模拟)某小组对谷氨酸发酵部分条件进行研究，结果表明，谷氨酸棒状杆菌(需氧型)产谷氨酸的最佳发酵条件为酵母粉41.0 g/L、葡萄糖27.0 g/L、尿素12.0 g/L和pH为7.0等。下列叙述错误的是(　　) A．在最佳发酵条件下，谷氨酸棒状杆菌线粒体耗氧速率最快 B．该培养基为合成培养基，酵母粉和尿素都是氮源 C．发酵时需向液体培养基中通入无菌空气，并通过调节搅拌速度控制溶氧量 D．发酵结束之后，可通过过滤、沉淀等方法分离得到谷氨酸 解析：选ABD。谷氨酸棒状杆菌是需氧型细菌，在最佳发酵条件下，其代谢活动旺盛，对氧气的需求大，但线粒体是真核细胞的细胞器，谷氨酸棒状杆菌是原核生物，没有线粒体，A错误；该培养基中含有酵母粉等天然成分，属于天然培养基，B错误。 学科网（北京）股份有限公司 $