第一章 发酵工程（知识清单）生物苏教版选择性必修3

该高中生物学发酵工程知识清单系统覆盖培养基、无菌技术、传统发酵技术及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，以“考点星级标注+易错提醒”梳理必背知识，搭建从基础理论到实践应用的递进式学习支架。 清单采用分类分级呈现知识体系，如培养基分基础与特殊类型并标注星级，无菌技术通过灭菌方法对比表强化理解，培养科学思维。设计“实验步骤流程图”“方法归纳库”，如平板划线法操作要点，助力探究实践。不同基础学生可高效掌握重难点，教师能据此精准设计教学，提升复习实效。

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 发酵工程的培养基（2个考点+2个易错提醒） 考点1 培养基的类型和基础培养基 ★★★☆☆ 考点2 特殊培养基★★★★☆ 第2节 发酵工程的无菌技术（5个考点+5个易错提醒） 考点1 发酵工程的灭菌方法★★☆☆☆ 考点2 发酵工程的灭菌设备★★☆☆☆ 考点3 发酵工程的无菌操作器具★★☆☆☆ 考点4 微生物接种和传代的无菌技术★★☆☆☆ 考点5 微生物分离、纯化和培养的无菌技术★★★★☆ 第3节 传统发酵技术和产品（2个考点+2个易错提醒） 考点1 传统发酵技术的本质是微生物的天然发酵★★☆☆☆ 考点2 传统发酵技术生产的食品★★★☆☆ 第4节 发酵工程及其应用（3个考点+2个易错提醒） 考点1 发酵工程利用了微生物的特定功能★★☆☆☆ 考点2 发酵工程的一般过程★★★☆☆ 考点3 发酵工程应用广泛★★★☆☆ 素养加油站：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 发酵工程的培养基 考点1 培养基的类型和基础培养基★★★☆☆ 知识1　培养基的类型 1．培养基的类型 (1)培养基：主要是指为人工培养微生物等而制备的，适合微生物等 、 或 代谢产物的营养基质。 (2)类型 2．基础培养基 (1)概念：各种培养基的配方虽然不同，但其成分一般都含有 、 、 和 等最基本的物质，这些最基本的物质是大多数微生物对营养条件的 需求，提供这些基本需求的培养基就是基础培养基。 (2)培养基的成分 考点2 特殊培养基★★★★☆ 知识1　特殊培养基 1.概念：以 为基础，进一步配制的具有 用途的培养基。 2.类型：选择培养基、鉴别培养基、加富培养基等。 (1)选择培养基：是一种能将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中 出来的特殊培养基。 (2)鉴别培养基：用于快速分类 不同类型微生物的特殊培养基，也可用于 产生某种代谢产物的微生物菌种。实例——在添加可溶性淀粉的培养基中，如果菌落周围形成淀粉 ，说明是能产生 的菌株；在添加 的培养基中，如果培养基的颜色由 ，说明是产酸微生物。 (3)加富培养基：也称 培养基，即在培养基中加入 某些微生物生长和繁殖所需的特殊物质，如血液、 、酵母浸膏、动植物 。实例——培养百日咳博德氏菌需要含有 成分的加富培养基。 3.加富培养基与选择培养基的比较：加富培养基类似于 培养基；采用加富培养基的目的，是 所需分离的微生物的数量，使其形成 ，以分离出该种微生物；采用选择培养基的目的，一般是 不需要的微生物生长和繁殖，而使所需要的微生物 ，再分离出所需微生物。 几知识2　常用培养基的配制【易错提醒】 (1)几种选择培养基的设计 特性 主要用途 设计原理 加入青霉素、四环素等 分离酵母菌或霉菌等真菌 能抑制某些细菌和放线菌的生长，对真菌无作用 不加氮源 分离固氮微生物 固氮微生物能利用空气中的氮气 不加碳源 分离自养型微生物 自养型微生物能利用无机碳源 (2)几种常用的鉴别培养基 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、吐温、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 淀粉被水解后出现淀粉水解圈 溴甲酚紫培养基 鉴别产酸微生物　 溴甲酚紫 培养基颜色由紫色转为黄色 1.常用培养基的配制 2.配制马铃薯葡萄糖琼脂培养基 3.培养基的成分及功能 营养要素 来源 功能 碳源(提供碳元素的物质) 无机碳源 CO2、NaHCO3等含碳无机物 ①构成微生物体的重要成分； ②有机碳既是碳源又是能源。 有机碳源 糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等 氮源(提供氮元素的物质) 无机氮源 铵盐、硝酸盐等 合成含氮的代谢产物 有机氮源 牛肉膏、蛋白胨、豆饼粉、酵母粉等 合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物 水 外界摄入 ①良好的溶剂； ②维持生物大分子结构的稳定 无机盐 无机物 是微生物生长繁殖所必需的，也是合成多种代谢产物所必需的 【易错提醒】 (1)培养基中加入琼脂的目的是作为凝固剂。 (2)并不是所有微生物的培养基中都需要加入碳源、氮源。自养微生物能利用无机碳源(比如空气中的CO2)，其培养基中不需要加入碳源；固氮微生物可利用N2作为氮源，其培养基中不需要加入氮源。 (3)培养不同微生物的培养基成分不同，常用牛肉膏蛋白胨培养基培养细菌，牛肉膏蛋白胨培养基的配方中牛肉膏主要提供碳源，蛋白胨主要提供氮源。二者均属于有机物；马铃薯葡萄糖琼脂培养基培养酵母菌等。 第2节 发酵工程的无菌技术 考点1 发酵工程的灭菌方法★★☆☆☆ 知识1　发酵工程的灭菌方法 1.获得 的微生物培养物是发酵工程的基础。 2.无菌技术：是发酵工程的重要技术之一，是指在操作过程中，保持物品与操作区域的 并不被微生物污染的技术，其核心是 。 3.灭菌方法 4.发酵工程中培养基的灭菌 【易错提醒】 (1)一般情况下，对能灭菌的对象进行灭菌处理，如培养基、培养皿以及接种工具；对不能灭菌的对象进行消毒处理，如操作者的衣着和手等。实验操作者应形成有菌意识，避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品接触。 (2)无菌技术内容包括灭菌、消毒、操作规则和管理制度。灭菌是指用物理或化学等方法，杀灭或除去所有致病和非致病微生物繁殖体和芽孢的方法。消毒则是指杀灭病原微生物和其他有害微生物，但并不要求杀灭所有微生物(如芽孢等)。 (3)培养基灭菌采用高压蒸汽灭菌而不采用干热灭菌是因为干热灭菌箱内的高温会导致培养基的水分散失，而高压蒸汽锅内的湿度较大，不会导致培养基的水分散失。 考点2 发酵工程的灭菌设备★★☆☆☆ 知识1　发酵工程的灭菌设备 1.电热鼓风干燥箱——应用：常用于 的玻璃器皿(如 、离心管、移液管)、 用具(如镊子、手术刀)和其他耐高温的物品(如菌种保藏采用的沙土管、石蜡油、碳酸钙)的灭菌。优点：使灭菌器皿保持 。局限：带有 或 的物品、液体及固体 一般不能采用电热鼓风干燥箱干热灭菌。标准：一般以能否杀死 作为彻底灭菌的标准。灭菌条件：温度提高到约 ，加热2～3 h。 2.高压蒸汽灭菌锅——灭菌原理：在一个密闭的锅内，水的 随蒸汽压力的增高而 ，加压的同时提高蒸汽的 ，使锅内的待灭菌物品在一定压力和温度等条件下，杀死其中所有微生物的营养体及其 。类型：有 高压蒸汽灭菌锅和 高压蒸汽灭菌锅两类。使用步骤： 3.空气除菌设备——空气除菌原因：通常在空气中含有灰尘颗粒和各种 ，在阴雨天气或环境污染比较严重的情况下，空气中会悬浮大量的微生物。这些微生物一旦进入营养丰富的培养基中，会很快繁殖，影响 过程。空气除菌方法：常采用 的方法，即让含菌空气通过无菌干燥的过滤介质，以 空气中所含微生物。流程图： 考点3 发酵工程的无菌操作器具★★☆☆☆ 知识1　发酵工程的无菌操作器具 1.接种：在 条件下将微生物接入 的操作过程。 2.接种器具 常用的接种器具： 涂布器、 、 等。 应用：玻璃涂布器常用于 接种，接种针用于 接种，接种环用于 接种或在平板培养基上 接种。 3.转移器具 移液管：用来准确移取一定体积的溶液或 化学试剂的量器。一般用于转移部分 培养物、 微生物或 化学试剂。 刻度移液管：具有 的直形玻璃管，在需要控制试剂加入量时使用。 移液管的使用要点：以拇指及中指捏住管颈标线 的地方，将移液管插入待取溶液液面下约1 cm；移液管不应伸入太多，以免管尖外壁粘有 溶液；也不应伸入太少，以免液面下降后而 。 微量取液器：取液量 时(如 mL)使用。分为 容量的和 容量的两种。 4.超净工作台——概念：超净工作台是一种经过 净化而形成高洁净操作环境的设备。净化原理：利用工作台内 的杀菌作用，并通过 过滤确保工作台内空气的无菌、无污染。注意事项：超净工作台开机杀菌30 min后，需先关掉 ，约 后方可使用。 【易错提醒】 (1)使用高压蒸汽灭菌锅时，操作人员必须在现场规范操作，严格控制热源维持灭菌时的压力。锅内压力过高，不仅培养基的营养成分会被破坏，而且高压锅超过耐压范围后可能会发生爆炸，造成伤人事故等；务必待压力表指针降至“0”点，温度下降后，才能打开排气阀，开盖。压力表指针显示的压力“0”指的是锅内外的压力差是0 ，而不是锅内的压力是0。 (2)斜面接种的接种器具是接种环，穿刺接种的接种器具是接种针。 (3)将移液管移入准备接受溶液的容器时，移液管出口尖端接触器壁。 (4)高压蒸汽灭菌锅的使用及注意事项：首先将内层灭菌桶取出，再向外层锅内加入适量的水，水量达到水位标记线即可。放回灭菌桶，并装入待灭菌物品。注意不要装得太挤，以免妨碍蒸汽流通而影响灭菌效果。锥形瓶与试管口不要与桶壁接触，以免冷凝水淋湿包裹瓶口的纸而透入棉塞。加盖，并将盖上的排气软管插入内层灭菌桶的排气槽内。拧紧固定螺栓，注意要对称地旋紧锅盖四周的固定螺栓，使固定螺栓松紧一致，不漏气。加热灭菌锅，打开排气阀，使水沸腾，排出锅内的冷空气。等冷空气完全排尽后，关上排气阀，让锅内的温度随蒸汽压力增加而逐步上升。当锅内压力升到所需压力时，控制热源，按照灭菌所要求的时间，维持压力。到灭菌时间后，切断热源，让灭菌锅内温度自然下降，当压力表的压力降到“0”点时，打开排气阀，旋开固定螺栓，打开盖子，取出灭菌物品。如果提前打开排气阀，锅内压力突然下降，灭菌容器内的液体会冲出容器，造成污染。 考点4微生物接种和传代的无菌技术★★☆☆☆ 知识1　菌种的传代和保存 1.菌种的传代和保存的原理 让菌种在人工创造的条件下， 细胞的代谢水平，使细胞基本处于 状态，即微生物的生长繁殖受到抑制但又不至于 。 2.菌种保存的重要条件： 。 3.接种方法：厌氧微生物接触氧气会受到抑制、损伤甚至死亡，常采用 接种； 是常用的菌种传代和低温下保存菌种的方法。 4.斜面接种和培养酵母菌：准备接种→接种环 →试管口 →挑取菌体→ →培养。 5.菌种保存：挑选典型菌落→接种在斜面培养基上→培养使其 生长→试管用牛皮纸包扎→置 于 左右的冰箱中保藏→通常每隔 个月重新接种一次，再继续保存。 【易错提醒】 (1)将含有新鲜菌种的试管放在4 ℃的冰箱中可以减缓培养基的水分蒸发，延长保存时间。 (2)酒精灯火焰周围形成一个无菌区域，提供无菌操作环境。对接种环、试管口、试管塞进行灼烧灭菌；对接种环进行灼烧灭菌时，接种环的环端和接种时可能进入试管的部分都需要灼烧灭菌。 (3)斜面接种和培养酵母菌的无菌操中，将接种环的环端和接种时可能进入试管的部分放在酒精灯火焰上，来回灼烧多次的目的是将接种环灭菌，避免汚染菌种；迅速将试管口通过火焰2～3次的目的是灼烧灭菌，防止试管口上的微生物污染培养基。 考点5 微生物分离、纯化和培养的无菌技术★★★★☆ 知识1　平板划线法分离和纯化微生物 1.平板划线法分离和纯化微生物：是指把含有多种微生物的杂菌样品，通过在特定的琼脂平板表面 ，从而获得 的方法。具体做法：将微生物样品在琼脂平板表面多次做 ，经过这样的操作可得到较多独立分布的 。经过平板培养后，会形成部分由单个微生物生长、 繁殖而成的菌落。 2.通过平板划线法获得纯化的酵母菌菌落 (1)酵母菌 酵母菌是 真菌，可以进行出芽生殖，也可以进行 生殖。培养的最适pH为 ，最适生长温度一般为 。可以用液体培养基培养，也可以用固体培养基培养，但要获得纯化的酵母菌菌落，则需要通过 培养基培养。 (2)实验原理 培养基能满足酵母菌生长、繁殖的营养需要。 是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法之一。 (3)实验步骤 (4)结果分析：酵母菌被纯化的标准：培养24 h后，在划线的 出现 。 纯化失败的原因：接种环灭菌后未 直接在斜面上挑取菌体，菌体可能因为接触高温接种环而 ；第一次划线前挑取的菌体 ，则也有可能无法获得由一个酵母菌形成的单个菌落。【易错提醒】 (1)培养基高压蒸汽灭菌后再倒平板。倒平板时，皿盖不能完全打开，完全打开会加大杂菌污染的风险。培养皿打开稍大于锥形瓶瓶口的缝隙即可。 (2)划线操作时，接种环只需第一次划线前挑取菌体，但要在培养基的不同位置连续划线多次。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，这个平板将不能使用，因为空气中的微生物可能会在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。 (3)为防止皿盖上的冷凝水珠落入培养基造成污染，避免培养基中的水分过快蒸发，待平板冷凝之后需将其倒置。 (4)在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，且最后一次的划线与第一次的划线不能相连。因为划线后，线条末端微生物的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使微生物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胞繁殖而来的菌落。最后一次的划线已经将微生物稀释成单个的细胞，如果与第一次的划线相连则增加了微生物的数目，得不到纯化的效果。 (5)接种结束后，要将一个未接种的培养基和一个已接种的培养基放在一起培养，培养未接种培养基的作用是对照，若未接种的培养基在恒温箱中保温1～2 d后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的。若有菌落形成，说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备。　　　 知识2　稀释涂布平板法分离和纯化微生物 1.稀释涂布平板法——将待分离的材料做一系列的 ，再取一定量的 的菌液涂布平板，然后用无菌的涂布器将菌液 地涂布在整个平板表面，使其中的微生物充分分散，培养后在平板培养基表面形成多个 。 2.混合平板法：将稀释的少量菌悬液与 左右的培养基混合均匀后倒入无菌培养皿中，再将培养皿置于合适温度下培养，这样在培养基 均可长出单个菌落 3.分离土壤中分解尿素的细菌并进行计数 (1)实验原理：利用 培养基可以筛选和分离某种微生物；在 的条件下，于固体培养基上培养该微生物，形成 菌落。单个菌落即为 ，通过对菌落数量的统计，可以计算出样品中的含菌数。 通常1 g土壤中有几亿到几百亿个土壤微生物，能分解尿素的细菌是其中的一部分。 设计将能分解尿素的细菌分离出来的培养基配方：以 作为唯一氮源，可以将分解尿素的细菌分离出来。 (2)实验步骤 (3)结果与分析：菌落数目在 的一组平板上一般可以获得单个分解尿素的细菌菌落。 【易错提醒】 (1)稀释涂布平板法既能用于分离细菌，也能计数；平板划线法不能用于计数，能用于分离纯化细菌。 (2)并不是所有稀释倍数的稀释菌液涂布成的培养基，都能观察到和分离出单菌落。只有稀释度足够高时才能观察到和分离出单菌落。当菌落数目稳定时，选取菌落数为30～300的平板进行计数。统计菌落数目时，由于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，所以统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。 (3)采用混合平板法分离和纯化微生物时，在培养基表面和内部均可长出菌落。 (4)还可以使用细菌计数板、显微镜等工具对土壤中细菌进行计数，该计数方法获得的数据比实际微生物数量多，因为该方法无法区分活菌、死菌，计数结果为活菌和死菌之和。 (5)微生物培养物不可随意丢弃，应对其进行灭菌处理后置于回收桶中，以免造成环境污染。 (6)分离尿素分解菌操作中的注意事项 ①在实验操作中，每个步骤都要注意无菌操作，以防培养基被污染，影响实验效果。 ②每一稀释倍数的菌液都至少要涂布3个平板，作为重复实验，求其平均值。 ③样品稀释液的最佳浓度为培养后每个平板上有30～300个菌落的浓度。 第3节 传统发酵技术和产品 考点1 传统发酵技术的本质是微生物的天然发酵★★☆☆☆ 知识1　传统发酵技术的本质是微生物的天然发酵 1.微生物：绝大多数情况下，微生物是各种个体微小肉眼不易 、结构相对 的生物的总称。 种类：细胞型微生物——原核微生物： 、放线菌、蓝细菌、衣原体、支原体等；真核微生物： 、霉菌、大型真菌等； 非细胞型微生物—— (DNA病毒、RNA病毒等)。 2.我国传统发酵技术源远流长：考古发现，早在几千年前，古人就已经发明了 的技术，我们的祖先很早就已经掌握了 、的方法。在农业上，我们的祖先也掌握了制作 的技术，他们能利用微生物的发酵作用，将有机质转化成为简单的、可供植物吸收的 。这一技术在北魏时期的农业巨著 中已有详细记载。 考点2 传统发酵技术生产的食品★★★☆☆ 知识1　传统发酵技术生产的食品 1. 传统发酵：是利用 的代谢活动制造或生产某些产品的过程；例如 、 、酱油、腐乳、奶酪、泡菜、酸奶、堆肥和厭肥等的制作。 2.果酒和果醋的制作 (1)果酒的制作 果酒：是以各种果汁为原料，通过微生物 而制成的含有酒精的饮料。包括葡萄酒、苹果酒、梨酒等。葡萄酒分为红葡萄酒(葡萄汁和 渣混合酿造)和白葡萄酒(仅用 酿造)。 ①发酵菌种：酵母菌(兼性厌氧型)。 ②酿制葡萄酒的主要过程：清洗和榨汁→酒精发酵→陈酿(后发酵)→装瓶。 ③制作原理 条件 反应简式 目的 有氧 6CO2＋12H2O＋能量 大量繁殖 无氧 C6H12O6 ＋2CO2＋能量 酒精发酵 (2)果醋的制作 ①发酵菌种：醋酸菌( 型)。 ②制作原理：在充分供氧的条件下，醋酸菌能将酒精氧化为 。 ③反应式： 。 (3)水果的发酵加工——制作果酒和果醋 【易错提醒】 (1)在有氧条件下酵母菌以出芽方式大量繁殖，这是一种无性生殖。但是在营养条件不利时，酵母菌也可以进行孢子生殖(有性生殖)。 (2)果胶酶有利于葡萄汁的榨取，还能使酒变得清澈透明。因为果胶是植物细胞细胞壁的组成成分，是一种胶体物质，果胶酶可使果胶的长链分子断裂，水解成小分子，使其得以凝聚并沉降分离，最终提高葡萄酒的过滤通透性。 (3)在葡萄酒的制作过程中，采摘的葡萄应不能反复冲洗，且应先冲洗再除去果柄。自然发酵制作果酒过程中并未进行严格的无菌操作，但发酵液一般不会被严重污染因为在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。 (4)果酒和果醋的制作过程中，发酵液的pH均会逐渐降低，但原因不同，果酒制作中pH下降是因为酵母菌细胞呼吸产生CO2，果醋制作中pH下降是因为醋酸菌发酵产生了醋酸。 (5)酵母菌无氧呼吸产生酒精，一段时间内，密封的时间越长，酒精量就越多，但随着环境条件变恶劣，酵母菌无氧呼吸产生酒精的过程会受到抑制，酒精量不再增多。 (6)在果酒和果醋制作过程中，温度不同：果酒制作利用的是酵母菌，温度应控制在18～25 ℃；果醋制作利用的是醋酸菌，温度应控制在30～35 ℃；气体条件不同：果酒制作时需先通气，后密封；果醋制作时需一直通气。 3.酸奶的制作 ①发酵菌种： 。 ②制作原理：乳酸菌发酵使牛奶中的乳糖变为 ，乳液的pH随之下降，乳酪蛋白发生凝集， 牛奶成为酸奶。 ③过程： ——将奶瓶等器皿放在不锈钢锅中，用沸水煮15 min； ——将牛奶倒入灭菌后的奶瓶中，倒入的奶液量不要超过奶瓶容积的 ，再将牛奶加热至90℃，保温5 min，或将牛奶置于80℃恒温水浴箱中15min。如果采用市售未开封的鲜奶，可 使用。 接种——加热灭菌后，待温度下降到 时，向原料奶中加入市售酸奶，接种量为原料奶量的5%～10%，用玻璃棒搅拌均匀。 ——将可先牛奶分装至容积适当的容器中再发酵。 ——将分装好的牛奶置于恒温箱中进行发酵。 冷却——结束时，将酸奶取出，迅速将其冷却到 以下，使酸奶中的乳酸菌停止代谢，以防止酸度过高而影响口感。 【易错提醒】 (1)酸奶是以牛奶为原料(不加水)，乳酸菌参与发酵制作而成的奶制品；乳酸菌饮料是利用乳酸菌发酵制成的乳液，加水和糖等调制而成的饮料，一般市场上销售的乳酸菌饮料含奶量约为30%或更低，蛋白质和钙含量比酸奶低很多；乳酸饮料是以水、牛奶或奶粉、糖、柠檬酸或乳酸等调配而成，不经过发酵，无乳酸菌和乳酸菌代谢产物。 (2)泡菜、酸奶主要经乳酸菌发酵生产。制作酸奶时，市售未开封鲜奶可直接使用。随着乳酸菌在牛奶中生长繁殖，牛奶中的乳糖变为乳酸，乳液的pH随之下降。 (3)泡菜坛中的菜料只能装八成满是为了防止发酵初期酵母菌等产生CO2造成发酵液溢出坛外；防止因装太满使泡菜液未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂。 (4)制作泡菜液时需将沸水冷却后加入适量的盐和糖，添加冷却沸水的目的是水煮沸可除去水中的溶解氧，并杀灭水中的杂菌；冷却是为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动；盐的作用是盐的作用是抑制微生物的生长并调味；泡菜液中加入过量食盐会抑制乳酸菌的生长和繁殖，导致泡菜“咸而不酸”。 第4节 发酵工程及其应用 考点1 发酵工程利用了微生物的特定功能★★☆☆☆ 知识1　发酵工程利用了微生物的特定功能 1.微生物的特定功能 (1 ：在发酵工程液体培养中，接种后细菌细胞数量会呈几何级数增长。 (2) ：为发酵工程产生大量代谢产物提供了保障。 (3) ：为通过育种大幅度地提高菌种的生产性能提供了保障。 (4) ：种类繁多不仅体现在物种的种类 上，还体现在生物的生理代谢类型上。 考点2 发酵工程的一般过程★★★☆☆ 知识2　发酵工程的一般过程 1.发酵工程：采用现代工程技术手段，利用 或 的特定功能，在人工控制的环境下生产满足人类需求的 等的工程技术称为发酵工程。一般过程： 2.大型发酵罐 3.发酵过程的自动调节控制 (1)氧含量的调节可以通过 来实现。 (2)温度的调节可以通过发酵罐夹层或蛇形管中的 作用来实现。 (3)pH的调节可以通过在培养基中添加 等来实现。 4.分批发酵和连续发酵 (1)分批发酵 (2)连续发酵 【易错提醒】 (1)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等不能直接排放到外界环境中。因为发酵过程可能产生一些有害物质，会污染环境。 (2)分批发酵中的细菌生长曲线中在延滞期细菌浓度几乎没有变化，其原因是细菌等微生物在刚接种到一个新的环境之后，需要经历一个短暂的适应时期，在此时期内，微生物一般不增殖。处于对数期的微生物细胞分裂增殖旺盛，代谢活性高、生命力强，在生产上常选择对数期的微生物作为“种子”。稳定期微生物的生长速率维持相对稳定，衰亡期微生物生长速率降低，死亡速率增加，活的微生物量逐步减少。 (3)连续发酵可以简化发酵步骤，缩短发酵周期，提高设备的利用率和单位时间产量。 考点3 发酵工程应用广泛★★★☆☆ 知识1　发酵工程应用广泛 1.发酵工程的主要产品 产品类型 主要产物 酵母菌、食用菌、微生物农药 微生物酶类 各种酶、酶制剂和各种曲类 微生物代谢产物 初级代谢产物，如氨基酸、有机酸、有机溶剂、核苷酸、蛋白质、核酸和维生素； 产物，如抗生素、生物碱和植物激素类似物 利用微生物代谢过程中的某种酶或酶系，将一种化合物转化成含有特殊功能基团的产物。例如，将甘油转化为二羟基丙酮，将葡萄糖转化为葡萄糖酸，将甾体转化成甾体激素 通过基因工程和细胞工程创造出许多具有特殊功能的“工程菌”，用发酵技术生产更多更好的产品，发挥更大的经济效益 动植物细胞的产物 通过大规模培养木瓜细胞，生产 ；利用植物细胞培养技术生产天 等 2.发酵工程的应用领域 (1)发酵工程在 中的应用：主要包括生产各种抗生素、 、氨基酸、激素和 。 (2)发酵工程在 中的应用 ①除了体现在酿造酒、醋、酱油等传统酿造业外，还用于生产 等。 ②还可以用于生产甜味剂(如葡萄糖、麦芽糖)和应用于食品加工(如生产各种 )等。(3)发酵工程(3)发酵工程在农业中的应用：在农业中的应用包括生产 、生物增产剂、 以 及 等。 (4)发酵工程在其他领域的应用 ①发酵工程的产物淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、 在纺织、皮革制造、造纸等行业中都发挥重要作用。 ②发酵工程还可以应用于 或沼气发酵等方面。 【易错提醒】 (1)单细胞蛋白是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微生物菌体。不能理解为从微生物菌体中提取的蛋白质。单细胞蛋白既可用于食品加工，也可用于微生物饲料。 (2)氨基酸、核苷酸、蛋白质等属于初级代谢产物。生物农药主要包括真菌杀虫剂、细菌杀虫剂等。发酵工程在纺织、皮革制造和污水处理等方面都发挥着重要作用。 1.消毒和灭菌的区别 消毒 灭菌 条件 使用较为温和的物理、化学或生物等方法 使用强烈的理化因素 原理 杀死物体表面或内部一部分的微生物，不包括芽孢和孢子 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 适用范围 实验操作的空间、操作者的衣物和手 微生物的培养皿、接种用具和培养基等 常用方法 煮沸消毒法、巴氏消毒法、紫外线消毒法和酒精消毒等 干热灭菌法、湿热灭菌法等 2.平板划线操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环的目的。 灼烧时期 目的 取菌种前 杀死接种环上原有的微生物 每次划线前 杀死上次划线时残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，从而使每次划线时菌种数目逐渐减少，直至得到单个微生物 接种结束后 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 3.倒平板成功关键点 (1)待培养基冷却到50 ℃左右时进行倒平板操作。 (2)要使锥形瓶的瓶口通过酒精灯火焰，通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 (3)倒平板时，要用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开，以免杂菌污染培养基。 (4)整个操作过程要在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。 (5)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，那么这个平板不能用来培养微生物，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。 从酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸代谢产物的角度思考酒精发酵过程中“先来水”和“后来酒”的原因是：“先来水”的原因是酵母菌先进行有氧呼吸产生水；“后来酒”的原因是在无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。 4.应该先冲洗葡萄再去梗。防止先去梗时损伤葡萄，再冲洗时增加被杂菌污染的机会。不能反复冲洗以免洗掉葡萄皮表面的野生型酵母菌。传统米酒制作中常在米坛中挖出一定空间，这样做的目的是使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖，增加菌种数量。 葡萄汁装入发酵瓶时要留1/3空间是为了先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，消耗完氧气后再进行酒精发酵；同时防止发酵过程中因为产生CO2造成发酵液溢出。每隔一段时间轻轻旋松瓶盖放气，目的是放出CO2，防止发酵瓶爆裂；不能打开瓶盖。因为要避免杂菌污染发酵液。 5.乳酸发酵过程(可分为初期、中期、后期)中乳酸菌数量、乳酸含量变化曲线。　　 6.酸奶是家庭常备饮品，向牛奶中加入适量厌氧菌可制成酸奶。酸奶的具体制作流程如下： 发酵瓶、鲜奶无菌处理→新鲜原味酸奶与鲜奶按体积比1∶10加入发酵瓶中，密封→40～43 ℃的环境下保温发酵3～4 h→2～4 ℃冷藏24 h。向鲜奶中加入原味酸奶的目的是接种乳酸菌。分装后，牛奶要基本装满容器，使容器上部留出的空隙尽可能小因为乳酸菌是厌氧菌，尽可能为其创造无氧环境。发酵过程中如有气体溢出，是其他杂菌污染导致呼吸作用产生二氧化碳引起的，应终止本次发酵。　　　 7.泡菜制作过程中加入食盐的量要合适，食盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。水要煮沸后冷却，煮沸的作用：一是除去水中的氧气，二是杀灭水中的其他微生物。严格控制发酵的无氧环境：选择合适的密封性良好的发酵容器，如泡菜坛；水煮沸后冷却待用；装坛时压实，使泡菜液没过全部菜料；泡菜坛用水封口不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境，发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补充水。控制适宜的发酵温度：温度过高易导致杂菌滋生；温度过低不利于乳酸发酵，会使发酵时间延长。 8.发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点，在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，形成了规模庞大的发酵工业。生产单细胞蛋白饲料、利用工程菌生产胰岛素、工厂化生产青霉素均需要利用发酵工程技术。利用发酵工程生产的生物农药防治害虫和化学农药防治相比，生物农药成本低、无污染；化学农药见效快，操作简单，但成本高、污染环境，且容易形成耐药性。 9.利用微生物进行纤维素发酵生产乙醇，然后和汽油按一定比例混合，可形成乙醇汽油，优点是乙醇可通过粮食发酵制得，是可再生能源，推广使用乙醇汽油可以节省石油资源；乙醇燃烧生成二氧化碳和水，能减少汽车尾气的污染等。 考点预测： ✅ 分析酵母菌等微生物生长所需的营养类型，配制所需的培养基，说明培养基可以为目标微生物提供适宜的生长环境。根据不同的培养目的选择培养基的类型，培养基配制过程中所涉及的不同灭菌方法。 ✅ 会选择恰当的方法则可以从混合菌种中分离和纯化目标微生物。掌握微生物计数的方法，体验稀释涂布平板法并能够正确进行计算及误差分析。 ✅ 对比利用传统发酵技术酿制葡萄酒与现代工程技术酿制葡萄酒的过程，认识到发酵工程可以利用微生物的特定功能规模化生产人们所需的产品。 1.下列关于细菌和酵母菌实验的叙述正确的是(　　) A. 通常酵母菌培养基比细菌培养基有更高的碳氮比 B. 通常细菌的生长速度比酵母菌快，菌落比酵母菌落大 C. 通常细菌培养基用高压蒸汽灭菌法灭菌，酵母菌培养基用过滤除菌法除菌 D. 血细胞计数板既可用于酵母菌的数量测定，也可用于细菌的数量测定 2.马铃薯葡萄糖琼脂培养基常用于真菌的筛选，其配制过程如下：将马铃薯去皮切成小块，加水煮沸一定时间，过滤得到马铃薯滤液。在马铃薯滤液中加入一定量的琼脂，用水定容后灭菌。下列相关叙述错误的是(　　) A.除碳源外，马铃薯滤液还提供氮源和无机盐 B.应在培养基中加入青霉素，以抑制细菌的生长 C.氮源进入细胞后，可参与合成磷脂、核苷酸等物质 D.加入稀碘液后，周围为蓝色的菌落，一般能产生淀粉酶 3.（多选）下列关于无菌操作器具的使用，错误的是(　　) A．用接种针进行穿刺接种 B．用玻璃涂布器进行涂布平板接种 C．超净工作台开机杀菌30 min后，关闭紫外线灯即可使用超净工作台 D．用移液管移取溶液时，当溶液液面上升到刻度标线时，立即堵住管口　 4.下列是关于“斜面接种和培养酵母菌”实验操作的叙述，错误的是(　　) A.将接种环的环端和可能伸入试管的部分在火焰上来回灼烧多次，以达到彻底灭菌的目的 B.灼烧的接种环在酒精灯火焰旁冷却后，伸入菌种管轻挑少许菌体 C.接种环在斜面接种后，需多次灼烧以保证无菌，冷却后放回原处 D.从菌种管抽出接种环时，不能让其带菌部位触及管壁 5.如图为实验室培养和纯化大肠杆菌过程中的部分操作步骤，下列说法正确的是(　　) A．制备①步骤使用的培养基的过程是先灭菌再调pH B．②③④步骤操作时不需要在酒精灯火焰附近进行 C．操作②到④的过程中，接种环共灼烧处理了5次 D．接种结束后，将④倒置培养，皿底上标注菌种及接种日期等信息 6.橙汁生产过程中感染脂环酸芽孢杆菌，品质会受到影响。为优化橙汁生产的质量监控工艺，技术人员设计了如下流程，开展脂环酸芽孢杆菌的筛选和鉴定。下列相关说法正确的是(　　) A. 步骤①应取自果园的深层土壤来制备土壤稀释液 B. 步骤②制备土壤稀释液振荡20 min的目的是让培养液与微生物充分接触 C. 步骤③最终将土壤悬浮液稀释了1 000倍 D. 步骤④所示菌落数作为平均数可知果园土壤的目的菌数约为6×103个/mL 7.微生物统计应在菌落数30～300之间的，据图可知，图中④菌落数不在此范围，无法计算，D错误。 在传统酿酒过程中，若发酵过头往往会形成醋。下列叙述正确的是(　　) A.若发酵后期气温适当升高，发酵液表面菌膜形成速度可能更快 B.酿制米酒时，将糯米蒸熟后立即拌入酒曲，有利于防止杂菌污染 C.发酵后期可能pH过低，抑制醋酸菌继续利用糖类物质进行发酵 D.“酿酒不成反成醋”可能是发酵容器密封不严，醋酸菌进行有氧呼吸的结果 8.(多选)下列有关发酵工程及其应用的叙述，正确的是(　　) A．利用发酵工程可以生产微生物肥料来增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长，如根瘤菌肥、固氮菌肥等 B．发酵工程生产所用菌种都是对自然界分离的菌种进行定向改造后获得的 C．利用发酵工程生产的微生物代谢物可以用蒸馏、过滤、沉淀等方法提取 D．发酵饲料、青贮饲料和单细胞蛋白都是很好的微生物饲料【解题方法归纳】 1.平板划线法成功关键点 (1)划线力度要大小适当，防止用力过大将培养基划破。 (2)第一次划线之前和每次划线之后都需要灼烧接种环。如进行5次划线时接种环共灼烧6次，接种和划线操作需要在酒精灯火焰附近进行。 (3)灼烧接种环之后，要等其冷却后才能挑取菌体，以免温度太高杀死菌种。 (4)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，使微生物的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终得到由单个细胞繁殖而来的菌落。 (5)多次划线时最后一区域不要与第一区域相连。 2.微生物分离和纯化方法的比较 方法 平板划线法 稀释涂布平板法 混合平板法 主要步骤 接种环在固体培养基表面连续划线 系列梯度稀释操作和涂布平板操作 取稀释的少量菌悬液与50 ℃左右的培养基混合均匀倒入无菌培养皿中 接种工具 接种环 涂布器 － 能否用于计数 不能计数 可以计数，但是操作复杂，需涂布多个平板 可以计数 培养结果 菌落仅在平板表面 菌落出现在平板表面和内部 共同点 都能获得单细胞菌落，达到分离纯化微生物的目的，也可用于观察菌落特征 学科网（北京）股份有限公司第1页共14页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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 发酵工程的培养基（2个考点+2个易错提醒） 考点1 培养基的类型和基础培养基 ★★★☆☆ 考点2 特殊培养基★★★★☆ 第2节 发酵工程的无菌技术（5个考点+5个易错提醒） 考点1 发酵工程的灭菌方法★★☆☆☆ 考点2 发酵工程的灭菌设备★★☆☆☆ 考点3 发酵工程的无菌操作器具★★☆☆☆ 考点4 微生物接种和传代的无菌技术★★☆☆☆ 考点5 微生物分离、纯化和培养的无菌技术★★★★☆ 第3节 传统发酵技术和产品（2个考点+2个易错提醒） 考点1 传统发酵技术的本质是微生物的天然发酵★★☆☆☆ 考点2 传统发酵技术生产的食品★★★☆☆ 第4节 发酵工程及其应用（3个考点+2个易错提醒） 考点1 发酵工程利用了微生物的特定功能★★☆☆☆ 考点2 发酵工程的一般过程★★★☆☆ 考点3 发酵工程应用广泛★★★☆☆ 素养加油站：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 发酵工程的培养基 考点1 培养基的类型和基础培养基★★★☆☆ 知识1　培养基的类型 1．培养基的类型 (1)培养基：主要是指为人工培养微生物等而制备的，适合微生物等生长、繁殖或积累代谢产物的营养基质。 (2)类型 2．基础培养基 (1)概念：各种培养基的配方虽然不同，但其成分一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等最基本的物质，这些最基本的物质是大多数微生物对营养条件的基本需求，提供这些基本需求的培养基就是基础培养基。 (2)培养基的成分 考点2 特殊培养基★★★★☆ 知识1　特殊培养基 1.概念：以基础培养基为基础，进一步配制的具有特殊用途的培养基。 2.类型：选择培养基、鉴别培养基、加富培养基等。 (1)选择培养基：是一种能将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的特殊培养基。 (2)鉴别培养基：用于快速分类鉴定不同类型微生物的特殊培养基，也可用于分离和筛选产生某种代谢产物的微生物菌种。实例——在添加可溶性淀粉的培养基中，如果菌落周围形成淀粉水解圈，说明是能产生淀粉酶的菌株；在添加溴甲酚紫的培养基中，如果培养基的颜色由紫色转为黄色，说明是产酸微生物。 (3)加富培养基：也称营养培养基，即在培养基中加入有利于某些微生物生长和繁殖所需的特殊物质，如血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液。实例——培养百日咳博德氏菌需要含有血液成分的加富培养基。 3.加富培养基与选择培养基的比较：加富培养基类似于选择培养基；采用加富培养基的目的，是增加所需分离的微生物的数量，使其形成生长优势，以分离出该种微生物；采用选择培养基的目的，一般是抑制不需要的微生物生长和繁殖，而使所需要的微生物增殖，再分离出所需微生物。 几知识2　常用培养基的配制【易错提醒】 (1)几种选择培养基的设计 特性 主要用途 设计原理 加入青霉素、四环素等 分离酵母菌或霉菌等真菌 能抑制某些细菌和放线菌的生长，对真菌无作用 不加氮源 分离固氮微生物 固氮微生物能利用空气中的氮气 不加碳源 分离自养型微生物 自养型微生物能利用无机碳源 (2)几种常用的鉴别培养基 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、吐温、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 淀粉被水解后出现淀粉水解圈 溴甲酚紫培养基 鉴别产酸微生物　 溴甲酚紫 培养基颜色由紫色转为黄色 1.常用培养基的配制 2.配制马铃薯葡萄糖琼脂培养基 3.培养基的成分及功能 营养要素 来源 功能 碳源(提供碳元素的物质) 无机碳源 CO2、NaHCO3等含碳无机物 ①构成微生物体的重要成分； ②有机碳既是碳源又是能源。 有机碳源 糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等 氮源(提供氮元素的物质) 无机氮源 铵盐、硝酸盐等 合成含氮的代谢产物 有机氮源 牛肉膏、蛋白胨、豆饼粉、酵母粉等 合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物 水 外界摄入 ①良好的溶剂； ②维持生物大分子结构的稳定 无机盐 无机物 是微生物生长繁殖所必需的，也是合成多种代谢产物所必需的 【易错提醒】 (1)培养基中加入琼脂的目的是作为凝固剂。 (2)并不是所有微生物的培养基中都需要加入碳源、氮源。自养微生物能利用无机碳源(比如空气中的CO2)，其培养基中不需要加入碳源；固氮微生物可利用N2作为氮源，其培养基中不需要加入氮源。 (3)培养不同微生物的培养基成分不同，常用牛肉膏蛋白胨培养基培养细菌，牛肉膏蛋白胨培养基的配方中牛肉膏主要提供碳源，蛋白胨主要提供氮源。二者均属于有机物；马铃薯葡萄糖琼脂培养基培养酵母菌等。 第2节 发酵工程的无菌技术 考点1 发酵工程的灭菌方法★★☆☆☆ 知识1　发酵工程的灭菌方法 1.获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础。 2.无菌技术：是发酵工程的重要技术之一，是指在操作过程中，保持物品与操作区域的无菌状态并不被微生物污染的技术，其核心是灭菌。 3.灭菌方法 4.发酵工程中培养基的灭菌 【易错提醒】 (1)一般情况下，对能灭菌的对象进行灭菌处理，如培养基、培养皿以及接种工具；对不能灭菌的对象进行消毒处理，如操作者的衣着和手等。实验操作者应形成有菌意识，避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品接触。 (2)无菌技术内容包括灭菌、消毒、操作规则和管理制度。灭菌是指用物理或化学等方法，杀灭或除去所有致病和非致病微生物繁殖体和芽孢的方法。消毒则是指杀灭病原微生物和其他有害微生物，但并不要求杀灭所有微生物(如芽孢等)。 (3)培养基灭菌采用高压蒸汽灭菌而不采用干热灭菌是因为干热灭菌箱内的高温会导致培养基的水分散失，而高压蒸汽锅内的湿度较大，不会导致培养基的水分散失。 考点2 发酵工程的灭菌设备★★☆☆☆ 知识1　发酵工程的灭菌设备 1.电热鼓风干燥箱——应用：常用于空的玻璃器皿(如培养皿、离心管、移液管)、金属用具(如镊子、手术刀)和其他耐高温的物品(如菌种保藏采用的沙土管、石蜡油、碳酸钙)的灭菌。优点：使灭菌器皿保持干燥。局限：带有胶皮或塑料的物品、液体及固体培养基一般不能采用电热鼓风干燥箱干热灭菌。标准：一般以能否杀死细菌的芽孢作为彻底灭菌的标准。灭菌条件：温度提高到约160__℃，加热2～3 h。 2.高压蒸汽灭菌锅——灭菌原理：在一个密闭的锅内，水的沸点随蒸汽压力的增高而上升，加压的同时提高蒸汽的温度，使锅内的待灭菌物品在一定压力和温度等条件下，杀死其中所有微生物的营养体及其芽孢。类型：有手动式高压蒸汽灭菌锅和全自动高压蒸汽灭菌锅两类。使用步骤： 3.空气除菌设备——空气除菌原因：通常在空气中含有灰尘颗粒和各种杂菌，在阴雨天气或环境污染比较严重的情况下，空气中会悬浮大量的微生物。这些微生物一旦进入营养丰富的培养基中，会很快繁殖，影响发酵过程。空气除菌方法：常采用空气过滤除菌的方法，即让含菌空气通过无菌干燥的过滤介质，以阻截空气中所含微生物。流程图： 考点3 发酵工程的无菌操作器具★★☆☆☆ 知识1　发酵工程的无菌操作器具 1.接种：在无菌条件下将微生物接入培养基的操作过程。 2.接种器具 常用的接种器具：玻璃涂布器、接种针、接种环等。 应用：玻璃涂布器常用于平板稀释涂布接种，接种针用于穿刺接种，接种环用于斜面接种或在平板培养基上划线接种。 3.转移器具 移液管：用来准确移取一定体积的溶液或分装化学试剂的量器。一般用于转移部分液体培养物、系列稀释微生物或分装化学试剂。 刻度移液管：具有刻度的直形玻璃管，在需要控制试剂加入量时使用。 移液管的使用要点：以拇指及中指捏住管颈标线以上的地方，将移液管插入待取溶液液面下约1 cm；移液管不应伸入太多，以免管尖外壁粘有过多溶液；也不应伸入太少，以免液面下降后而吸空。 微量取液器：取液量很少时(如0.1 mL)使用。分为固定容量的和可调容量的两种。 4.超净工作台——概念：超净工作台是一种经过空气净化而形成高洁净操作环境的设备。净化原理：利用工作台内紫外线灯的杀菌作用，并通过空气过滤器过滤确保工作台内空气的无菌、无污染。注意事项：超净工作台开机杀菌30 min后，需先关掉紫外线灯，约10__min后方可使用。 【易错提醒】 (1)使用高压蒸汽灭菌锅时，操作人员必须在现场规范操作，严格控制热源维持灭菌时的压力。锅内压力过高，不仅培养基的营养成分会被破坏，而且高压锅超过耐压范围后可能会发生爆炸，造成伤人事故等；务必待压力表指针降至“0”点，温度下降后，才能打开排气阀，开盖。压力表指针显示的压力“0”指的是锅内外的压力差是0 ，而不是锅内的压力是0。 (2)斜面接种的接种器具是接种环，穿刺接种的接种器具是接种针。 (3)将移液管移入准备接受溶液的容器时，移液管出口尖端接触器壁。 (4)高压蒸汽灭菌锅的使用及注意事项：首先将内层灭菌桶取出，再向外层锅内加入适量的水，水量达到水位标记线即可。放回灭菌桶，并装入待灭菌物品。注意不要装得太挤，以免妨碍蒸汽流通而影响灭菌效果。锥形瓶与试管口不要与桶壁接触，以免冷凝水淋湿包裹瓶口的纸而透入棉塞。加盖，并将盖上的排气软管插入内层灭菌桶的排气槽内。拧紧固定螺栓，注意要对称地旋紧锅盖四周的固定螺栓，使固定螺栓松紧一致，不漏气。加热灭菌锅，打开排气阀，使水沸腾，排出锅内的冷空气。等冷空气完全排尽后，关上排气阀，让锅内的温度随蒸汽压力增加而逐步上升。当锅内压力升到所需压力时，控制热源，按照灭菌所要求的时间，维持压力。到灭菌时间后，切断热源，让灭菌锅内温度自然下降，当压力表的压力降到“0”点时，打开排气阀，旋开固定螺栓，打开盖子，取出灭菌物品。如果提前打开排气阀，锅内压力突然下降，灭菌容器内的液体会冲出容器，造成污染。 考点4微生物接种和传代的无菌技术★★☆☆☆ 知识1　菌种的传代和保存 1.菌种的传代和保存的原理 让菌种在人工创造的条件下，降低细胞的代谢水平，使细胞基本处于休眠状态，即微生物的生长繁殖受到抑制但又不至于死亡。 2.菌种保存的重要条件：低温、干燥、真空。 3.接种方法：厌氧微生物接触氧气会受到抑制、损伤甚至死亡，常采用穿刺接种；斜面接种是常用的菌种传代和低温下保存菌种的方法。 4.斜面接种和培养酵母菌：准备接种→接种环灭菌→试管口灭菌→挑取菌体→接种→培养。 5.菌种保存：挑选典型菌落→接种在斜面培养基上→培养使其充分生长→试管用牛皮纸包扎→置于4℃左右的冰箱中保藏→通常每隔2～3个月重新接种一次，再继续保存。 【易错提醒】 (1)将含有新鲜菌种的试管放在4 ℃的冰箱中可以减缓培养基的水分蒸发，延长保存时间。 (2)酒精灯火焰周围形成一个无菌区域，提供无菌操作环境。对接种环、试管口、试管塞进行灼烧灭菌；对接种环进行灼烧灭菌时，接种环的环端和接种时可能进入试管的部分都需要灼烧灭菌。 (3)斜面接种和培养酵母菌的无菌操中，将接种环的环端和接种时可能进入试管的部分放在酒精灯火焰上，来回灼烧多次的目的是将接种环灭菌，避免汚染菌种；迅速将试管口通过火焰2～3次的目的是灼烧灭菌，防止试管口上的微生物污染培养基。 考点5 微生物分离、纯化和培养的无菌技术★★★★☆ 知识1　平板划线法分离和纯化微生物 1.平板划线法分离和纯化微生物：是指把含有多种微生物的杂菌样品，通过在特定的琼脂平板表面划线稀释，从而获得单个菌落的方法。具体做法：将微生物样品在琼脂平板表面多次做“由点到线 ”的稀释划线，经过这样的操作可得到较多独立分布的单个微生物。经过平板培养后，会形成部分由单个微生物生长、 繁殖而成的菌落。 2.通过平板划线法获得纯化的酵母菌菌落 (1)酵母菌 酵母菌是单细胞真菌，可以进行出芽生殖，也可以进行孢子生殖。培养的最适pH为4.5～5.0，最适生长温度一般为28～30℃。可以用液体培养基培养，也可以用固体培养基培养，但要获得纯化的酵母菌菌落，则需要通过固体培养基培养。 (2)实验原理 马铃薯葡萄糖琼脂培养基能满足酵母菌生长、繁殖的营养需要。平板划线法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法之一。 (3)实验步骤 (4)结果分析：酵母菌被纯化的标准：培养24 h后，在划线的末端出现不连续的单个菌落。 纯化失败的原因：接种环灭菌后未冷却直接在斜面上挑取菌体，菌体可能因为接触高温接种环而死亡；第一次划线前挑取的菌体过多，则也有可能无法获得由一个酵母菌形成的单个菌落。【易错提醒】 (1)培养基高压蒸汽灭菌后再倒平板。倒平板时，皿盖不能完全打开，完全打开会加大杂菌污染的风险。培养皿打开稍大于锥形瓶瓶口的缝隙即可。 (2)划线操作时，接种环只需第一次划线前挑取菌体，但要在培养基的不同位置连续划线多次。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，这个平板将不能使用，因为空气中的微生物可能会在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。 (3)为防止皿盖上的冷凝水珠落入培养基造成污染，避免培养基中的水分过快蒸发，待平板冷凝之后需将其倒置。 (4)在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，且最后一次的划线与第一次的划线不能相连。因为划线后，线条末端微生物的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使微生物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胞繁殖而来的菌落。最后一次的划线已经将微生物稀释成单个的细胞，如果与第一次的划线相连则增加了微生物的数目，得不到纯化的效果。 (5)接种结束后，要将一个未接种的培养基和一个已接种的培养基放在一起培养，培养未接种培养基的作用是对照，若未接种的培养基在恒温箱中保温1～2 d后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的。若有菌落形成，说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备。　　　 知识2　稀释涂布平板法分离和纯化微生物 1.稀释涂布平板法——将待分离的材料做一系列的梯度稀释，再取一定量的某一稀释度的菌液涂布平板，然后用无菌的涂布器将菌液均匀地涂布在整个平板表面，使其中的微生物充分分散，培养后在平板培养基表面形成多个单菌落。 2.混合平板法：将稀释的少量菌悬液与50__℃左右的培养基混合均匀后倒入无菌培养皿中，再将培养皿置于合适温度下培养，这样在培养基表面和内部均可长出单个菌落 3.分离土壤中分解尿素的细菌并进行计数 (1)实验原理：利用选择培养基可以筛选和分离某种微生物；在高度稀释的条件下，于固体培养基上培养该微生物，形成单个菌落。单个菌落即为纯化培养物，通过对菌落数量的统计，可以计算出样品中的含菌数。 通常1 g土壤中有几亿到几百亿个土壤微生物，能分解尿素的细菌是其中的一部分。 设计将能分解尿素的细菌分离出来的培养基配方：以尿素作为唯一氮源，可以将分解尿素的细菌分离出来。 (2)实验步骤 (3)结果与分析：菌落数目在30～300的一组平板上一般可以获得单个分解尿素的细菌菌落。 【易错提醒】 (1)稀释涂布平板法既能用于分离细菌，也能计数；平板划线法不能用于计数，能用于分离纯化细菌。 (2)并不是所有稀释倍数的稀释菌液涂布成的培养基，都能观察到和分离出单菌落。只有稀释度足够高时才能观察到和分离出单菌落。当菌落数目稳定时，选取菌落数为30～300的平板进行计数。统计菌落数目时，由于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，所以统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。 (3)采用混合平板法分离和纯化微生物时，在培养基表面和内部均可长出菌落。 (4)还可以使用细菌计数板、显微镜等工具对土壤中细菌进行计数，该计数方法获得的数据比实际微生物数量多，因为该方法无法区分活菌、死菌，计数结果为活菌和死菌之和。 (5)微生物培养物不可随意丢弃，应对其进行灭菌处理后置于回收桶中，以免造成环境污染。 (6)分离尿素分解菌操作中的注意事项 ①在实验操作中，每个步骤都要注意无菌操作，以防培养基被污染，影响实验效果。 ②每一稀释倍数的菌液都至少要涂布3个平板，作为重复实验，求其平均值。 ③样品稀释液的最佳浓度为培养后每个平板上有30～300个菌落的浓度。 第3节 传统发酵技术和产品 考点1 传统发酵技术的本质是微生物的天然发酵★★☆☆☆ 知识1　传统发酵技术的本质是微生物的天然发酵 1.微生物：绝大多数情况下，微生物是各种个体微小肉眼不易看见、结构相对简单的生物的总称。 种类：细胞型微生物——原核微生物：细菌、放线菌、蓝细菌、衣原体、支原体等；真核微生物：酵母菌、霉菌、大型真菌等； 非细胞型微生物——病毒(DNA病毒、RNA病毒等)。 2.我国传统发酵技术源远流长：考古发现，早在几千年前，古人就已经发明了制曲酿酒的技术，我们的祖先很早就已经掌握了制醋和制酱、的方法。在农业上，我们的祖先也掌握了制作堆肥和厩肥的技术，他们能利用微生物的发酵作用，将有机质转化成为简单的、可供植物吸收的营养物质。这一技术在北魏时期的农业巨著《齐民要术》中已有详细记载。 考点2 传统发酵技术生产的食品★★★☆☆ 知识1　传统发酵技术生产的食品 1. 传统发酵：是利用天然微生物的代谢活动制造或生产某些产品的过程；例如酒、醋、酱油、腐乳、奶酪、泡菜、酸奶、堆肥和厭肥等的制作。 2.果酒和果醋的制作 (1)果酒的制作 果酒：是以各种果汁为原料，通过微生物发酵而制成的含有酒精的饮料。包括葡萄酒、苹果酒、梨酒等。葡萄酒分为红葡萄酒(葡萄汁和葡萄皮渣混合酿造)和白葡萄酒(仅用葡萄汁酿造)。 ①发酵菌种：酵母菌(兼性厌氧型)。 ②酿制葡萄酒的主要过程：清洗和榨汁→酒精发酵→陈酿(后发酵)→装瓶。 ③制作原理 条件 反应简式 目的 有氧 C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量 大量繁殖 无氧 C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 酒精发酵 (2)果醋的制作 ①发酵菌种：醋酸菌(异养需氧型)。 ②制作原理：在充分供氧的条件下，醋酸菌能将酒精氧化为醋酸。 ③反应式：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量。 (3)水果的发酵加工——制作果酒和果醋 【易错提醒】 (1)在有氧条件下酵母菌以出芽方式大量繁殖，这是一种无性生殖。但是在营养条件不利时，酵母菌也可以进行孢子生殖(有性生殖)。 (2)果胶酶有利于葡萄汁的榨取，还能使酒变得清澈透明。因为果胶是植物细胞细胞壁的组成成分，是一种胶体物质，果胶酶可使果胶的长链分子断裂，水解成小分子，使其得以凝聚并沉降分离，最终提高葡萄酒的过滤通透性。 (3)在葡萄酒的制作过程中，采摘的葡萄应不能反复冲洗，且应先冲洗再除去果柄。自然发酵制作果酒过程中并未进行严格的无菌操作，但发酵液一般不会被严重污染因为在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。 (4)果酒和果醋的制作过程中，发酵液的pH均会逐渐降低，但原因不同，果酒制作中pH下降是因为酵母菌细胞呼吸产生CO2，果醋制作中pH下降是因为醋酸菌发酵产生了醋酸。 (5)酵母菌无氧呼吸产生酒精，一段时间内，密封的时间越长，酒精量就越多，但随着环境条件变恶劣，酵母菌无氧呼吸产生酒精的过程会受到抑制，酒精量不再增多。 (6)在果酒和果醋制作过程中，温度不同：果酒制作利用的是酵母菌，温度应控制在18～25 ℃；果醋制作利用的是醋酸菌，温度应控制在30～35 ℃；气体条件不同：果酒制作时需先通气，后密封；果醋制作时需一直通气。 3.酸奶的制作 ①发酵菌种：乳酸菌。 ②制作原理：乳酸菌发酵使牛奶中的乳糖变为乳酸，乳液的pH随之下降，乳酪蛋白发生凝集， 牛奶成为酸奶。 ③过程： 灭菌——将奶瓶等器皿放在不锈钢锅中，用沸水煮15 min； 消毒——将牛奶倒入灭菌后的奶瓶中，倒入的奶液量不要超过奶瓶容积的2/3，再将牛奶加热至90℃，保温5 min，或将牛奶置于80℃恒温水浴箱中15min。如果采用市售未开封的鲜奶，可直接使用。 接种——加热灭菌后，待温度下降到43～45℃时，向原料奶中加入市售酸奶，接种量为原料奶量的5%～10%，用玻璃棒搅拌均匀。 分装——将可先牛奶分装至容积适当的容器中再发酵。 发酵——将分装好的牛奶置于恒温箱中进行发酵。 冷却——结束时，将酸奶取出，迅速将其冷却到10℃以下，使酸奶中的乳酸菌停止代谢，以防止酸度过高而影响口感。 【易错提醒】 (1)酸奶是以牛奶为原料(不加水)，乳酸菌参与发酵制作而成的奶制品；乳酸菌饮料是利用乳酸菌发酵制成的乳液，加水和糖等调制而成的饮料，一般市场上销售的乳酸菌饮料含奶量约为30%或更低，蛋白质和钙含量比酸奶低很多；乳酸饮料是以水、牛奶或奶粉、糖、柠檬酸或乳酸等调配而成，不经过发酵，无乳酸菌和乳酸菌代谢产物。 (2)泡菜、酸奶主要经乳酸菌发酵生产。制作酸奶时，市售未开封鲜奶可直接使用。随着乳酸菌在牛奶中生长繁殖，牛奶中的乳糖变为乳酸，乳液的pH随之下降。 (3)泡菜坛中的菜料只能装八成满是为了防止发酵初期酵母菌等产生CO2造成发酵液溢出坛外；防止因装太满使泡菜液未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂。 (4)制作泡菜液时需将沸水冷却后加入适量的盐和糖，添加冷却沸水的目的是水煮沸可除去水中的溶解氧，并杀灭水中的杂菌；冷却是为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动；盐的作用是盐的作用是抑制微生物的生长并调味；泡菜液中加入过量食盐会抑制乳酸菌的生长和繁殖，导致泡菜“咸而不酸”。 第4节 发酵工程及其应用 考点1 发酵工程利用了微生物的特定功能★★☆☆☆ 知识1　发酵工程利用了微生物的特定功能 1.微生物的特定功能 (1)生长旺盛、繁殖快：在发酵工程液体培养中，接种后细菌细胞数量会呈几何级数增长。 (2)吸收多、转化快：为发酵工程产生大量代谢产物提供了保障。 (3)适应性强、易变异：为通过育种大幅度地提高菌种的生产性能提供了保障。 (4)种类多、分布广：种类繁多不仅体现在物种的种类 上，还体现在生物的生理代谢类型上。 考点2 发酵工程的一般过程★★★☆☆ 知识2　发酵工程的一般过程 1.发酵工程：采用现代工程技术手段，利用微生物或动植物细胞的特定功能，在人工控制的环境下生产满足人类需求的特定产品等的工程技术称为发酵工程。一般过程： 2.大型发酵罐 3.发酵过程的自动调节控制 (1)氧含量的调节可以通过通气量和搅拌的速度来实现。 (2)温度的调节可以通过发酵罐夹层或蛇形管中的冷却水的热交换作用来实现。 (3)pH的调节可以通过在培养基中添加酸或碱等来实现。 4.分批发酵和连续发酵 (1)分批发酵 (2)连续发酵 【易错提醒】 (1)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等不能直接排放到外界环境中。因为发酵过程可能产生一些有害物质，会污染环境。 (2)分批发酵中的细菌生长曲线中在延滞期细菌浓度几乎没有变化，其原因是细菌等微生物在刚接种到一个新的环境之后，需要经历一个短暂的适应时期，在此时期内，微生物一般不增殖。处于对数期的微生物细胞分裂增殖旺盛，代谢活性高、生命力强，在生产上常选择对数期的微生物作为“种子”。稳定期微生物的生长速率维持相对稳定，衰亡期微生物生长速率降低，死亡速率增加，活的微生物量逐步减少。 (3)连续发酵可以简化发酵步骤，缩短发酵周期，提高设备的利用率和单位时间产量。 考点3 发酵工程应用广泛★★★☆☆ 知识1　发酵工程应用广泛 1.发酵工程的主要产品 产品类型 主要产物 微生物菌体细胞 酵母菌、食用菌、微生物农药 微生物酶类 各种酶、酶制剂和各种曲类 微生物代谢产物 初级代谢产物，如氨基酸、有机酸、有机溶剂、核苷酸、蛋白质、核酸和维生素；次级代谢产物，如抗生素、生物碱和植物激素类似物 微生物转化产物 利用微生物代谢过程中的某种酶或酶系，将一种化合物转化成含有特殊功能基团的产物。例如，将甘油转化为二羟基丙酮，将葡萄糖转化为葡萄糖酸，将甾体转化成甾体激素 工程菌发酵产物 通过基因工程和细胞工程创造出许多具有特殊功能的“工程菌”，用发酵技术生产更多更好的产品，发挥更大的经济效益 动植物细胞的产物 通过大规模培养木瓜细胞，生产木瓜蛋白酶；利用植物细胞培养技术生产天然食用色素等 2.发酵工程的应用领域 (1)发酵工程在医药业中的应用：主要包括生产各种抗生素、酶、氨基酸、激素和免疫制剂。 (2)发酵工程在食品业中的应用 ①除了体现在酿造酒、醋、酱油等传统酿造业外，还用于生产调味品或发酵食品等。 ②还可以用于生产甜味剂(如葡萄糖、麦芽糖)和应用于食品加工(如生产各种单细胞蛋白)等。(3)发酵工程(3)发酵工程在农业中的应用：在农业中的应用包括生产生物农药、生物增产剂、生物除草剂以及饲料添加剂等。 (4)发酵工程在其他领域的应用 ①发酵工程的产物淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶在纺织、皮革制造、造纸等行业中都发挥重要作用。 ②发酵工程还可以应用于污水处理或沼气发酵等方面。 【易错提醒】 (1)单细胞蛋白是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微生物菌体。不能理解为从微生物菌体中提取的蛋白质。单细胞蛋白既可用于食品加工，也可用于微生物饲料。 (2)氨基酸、核苷酸、蛋白质等属于初级代谢产物。生物农药主要包括真菌杀虫剂、细菌杀虫剂等。发酵工程在纺织、皮革制造和污水处理等方面都发挥着重要作用。 1.消毒和灭菌的区别 消毒 灭菌 条件 使用较为温和的物理、化学或生物等方法 使用强烈的理化因素 原理 杀死物体表面或内部一部分的微生物，不包括芽孢和孢子 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 适用范围 实验操作的空间、操作者的衣物和手 微生物的培养皿、接种用具和培养基等 常用方法 煮沸消毒法、巴氏消毒法、紫外线消毒法和酒精消毒等 干热灭菌法、湿热灭菌法等 2.平板划线操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环的目的。 灼烧时期 目的 取菌种前 杀死接种环上原有的微生物 每次划线前 杀死上次划线时残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，从而使每次划线时菌种数目逐渐减少，直至得到单个微生物 接种结束后 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 3.倒平板成功关键点 (1)待培养基冷却到50 ℃左右时进行倒平板操作。 (2)要使锥形瓶的瓶口通过酒精灯火焰，通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。 (3)倒平板时，要用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开，以免杂菌污染培养基。 (4)整个操作过程要在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。 (5)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，那么这个平板不能用来培养微生物，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。 从酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸代谢产物的角度思考酒精发酵过程中“先来水”和“后来酒”的原因是：“先来水”的原因是酵母菌先进行有氧呼吸产生水；“后来酒”的原因是在无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。 4.应该先冲洗葡萄再去梗。防止先去梗时损伤葡萄，再冲洗时增加被杂菌污染的机会。不能反复冲洗以免洗掉葡萄皮表面的野生型酵母菌。传统米酒制作中常在米坛中挖出一定空间，这样做的目的是使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖，增加菌种数量。 葡萄汁装入发酵瓶时要留1/3空间是为了先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，消耗完氧气后再进行酒精发酵；同时防止发酵过程中因为产生CO2造成发酵液溢出。每隔一段时间轻轻旋松瓶盖放气，目的是放出CO2，防止发酵瓶爆裂；不能打开瓶盖。因为要避免杂菌污染发酵液。 5.乳酸发酵过程(可分为初期、中期、后期)中乳酸菌数量、乳酸含量变化曲线。　　 6.酸奶是家庭常备饮品，向牛奶中加入适量厌氧菌可制成酸奶。酸奶的具体制作流程如下： 发酵瓶、鲜奶无菌处理→新鲜原味酸奶与鲜奶按体积比1∶10加入发酵瓶中，密封→40～43 ℃的环境下保温发酵3～4 h→2～4 ℃冷藏24 h。向鲜奶中加入原味酸奶的目的是接种乳酸菌。分装后，牛奶要基本装满容器，使容器上部留出的空隙尽可能小因为乳酸菌是厌氧菌，尽可能为其创造无氧环境。发酵过程中如有气体溢出，是其他杂菌污染导致呼吸作用产生二氧化碳引起的，应终止本次发酵。　　　 7.泡菜制作过程中加入食盐的量要合适，食盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。水要煮沸后冷却，煮沸的作用：一是除去水中的氧气，二是杀灭水中的其他微生物。严格控制发酵的无氧环境：选择合适的密封性良好的发酵容器，如泡菜坛；水煮沸后冷却待用；装坛时压实，使泡菜液没过全部菜料；泡菜坛用水封口不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境，发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补充水。控制适宜的发酵温度：温度过高易导致杂菌滋生；温度过低不利于乳酸发酵，会使发酵时间延长。 8.发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点，在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，形成了规模庞大的发酵工业。生产单细胞蛋白饲料、利用工程菌生产胰岛素、工厂化生产青霉素均需要利用发酵工程技术。利用发酵工程生产的生物农药防治害虫和化学农药防治相比，生物农药成本低、无污染；化学农药见效快，操作简单，但成本高、污染环境，且容易形成耐药性。 9.利用微生物进行纤维素发酵生产乙醇，然后和汽油按一定比例混合，可形成乙醇汽油，优点是乙醇可通过粮食发酵制得，是可再生能源，推广使用乙醇汽油可以节省石油资源；乙醇燃烧生成二氧化碳和水，能减少汽车尾气的污染等。 考点预测： ✅ 分析酵母菌等微生物生长所需的营养类型，配制所需的培养基，说明培养基可以为目标微生物提供适宜的生长环境。根据不同的培养目的选择培养基的类型，培养基配制过程中所涉及的不同灭菌方法。 ✅ 会选择恰当的方法则可以从混合菌种中分离和纯化目标微生物。掌握微生物计数的方法，体验稀释涂布平板法并能够正确进行计算及误差分析。 ✅ 对比利用传统发酵技术酿制葡萄酒与现代工程技术酿制葡萄酒的过程，认识到发酵工程可以利用微生物的特定功能规模化生产人们所需的产品。 1.下列关于细菌和酵母菌实验的叙述正确的是(　　) A. 通常酵母菌培养基比细菌培养基有更高的碳氮比 B. 通常细菌的生长速度比酵母菌快，菌落比酵母菌落大 C. 通常细菌培养基用高压蒸汽灭菌法灭菌，酵母菌培养基用过滤除菌法除菌 D. 血细胞计数板既可用于酵母菌的数量测定，也可用于细菌的数量测定 【答案】A 【解析】微生物种类不同，所需营养物的碳氮比也不同，具有高碳氮比的生物需要高碳氮比的营养物，反之则低；酵母菌的碳氮比高于细菌，所以培养酵母菌的培养基需要更高的碳氮比，A正确；通常细菌的生长速度比酵母菌快，但形成的菌落不一定大于酵母菌，这与细菌种类有关，B错误；微生物培养基通常都采用高压蒸汽灭菌法灭菌，C错误；血细胞计数板适用于酵母菌的计数，不适用于微小的细菌计数，D错误。 故选A。 2.马铃薯葡萄糖琼脂培养基常用于真菌的筛选，其配制过程如下：将马铃薯去皮切成小块，加水煮沸一定时间，过滤得到马铃薯滤液。在马铃薯滤液中加入一定量的琼脂，用水定容后灭菌。下列相关叙述错误的是(　　) A.除碳源外，马铃薯滤液还提供氮源和无机盐 B.应在培养基中加入青霉素，以抑制细菌的生长 C.氮源进入细胞后，可参与合成磷脂、核苷酸等物质 D.加入稀碘液后，周围为蓝色的菌落，一般能产生淀粉酶 【答案】D 【解析】各种培养基的配方虽然不同，但其成分一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等最基本的物质，因此培养基中的马铃薯滤液除了为微生物生长提供碳源外，还可提供氮源和无机盐，A正确；青霉素能抑制某些细菌的生长，因此在培养基中加入青霉素后可以筛选真菌，B正确；磷脂和核苷酸中都含有氮元素，因此氮源进入细胞后，可参与合成磷脂、核苷酸等物质，C正确；淀粉遇稀碘液显蓝色，产生淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，因此会形成透明圈，D错误。 故选D。 3.（多选）下列关于无菌操作器具的使用，错误的是(　　) A．用接种针进行穿刺接种 B．用玻璃涂布器进行涂布平板接种 C．超净工作台开机杀菌30 min后，关闭紫外线灯即可使用超净工作台 D．用移液管移取溶液时，当溶液液面上升到刻度标线时，立即堵住管口　 【答案】CD 【解析】紫外线灯的开启可激发超净工作台内空气中的氧分子形成臭氧分子，臭氧分子有很强的杀菌作用，但也对操作人员的健康有害，因此，超净工作台开机杀菌30 min后，需先关掉紫外线灯，约10 min后方可使用超净工作台，C错误；用移液管移取溶液时，当溶液液面上升到刻度标线以上约1 cm处时，立即堵住管口，D错误。 故选CD。 4.下列是关于“斜面接种和培养酵母菌”实验操作的叙述，错误的是(　　) A.将接种环的环端和可能伸入试管的部分在火焰上来回灼烧多次，以达到彻底灭菌的目的 B.灼烧的接种环在酒精灯火焰旁冷却后，伸入菌种管轻挑少许菌体 C.接种环在斜面接种后，需多次灼烧以保证无菌，冷却后放回原处 D.从菌种管抽出接种环时，不能让其带菌部位触及管壁 【答案】B 【解析】为避免杂菌污染，可将接种环的环端和可能伸入试管的部分在火焰上来回灼烧多次，A正确；将灭过菌的接种环伸入菌种管，先将环部接触培养基斜面顶端或其他无菌体的培养基部位使其冷却，再轻轻挑取少许菌体，在抽出接种环时，注意其带菌部位不要触及管壁或通过火焰，B错误，D正确；接种后灼烧是为了杀死残留的菌体，接种环在斜面接种后，需多次灼烧以保证无菌，冷却后放回原处，C正确。 故选B。 5.如图为实验室培养和纯化大肠杆菌过程中的部分操作步骤，下列说法正确的是(　　) A．制备①步骤使用的培养基的过程是先灭菌再调pH B．②③④步骤操作时不需要在酒精灯火焰附近进行 C．操作②到④的过程中，接种环共灼烧处理了5次 D．接种结束后，将④倒置培养，皿底上标注菌种及接种日期等信息 【答案】D 【解析】①步骤表示倒平板，该过程使用的培养基的配制需要先调节pH后灭菌，A错误；所有的步骤操作时都需要在酒精灯火焰附近进行，B错误；接种环在每次接种前和接种结束后都要通过灼烧来灭菌，步骤④中5次划线操作前都要灼烧灭菌，接种结束后还需灼烧灭菌1次，防止造成污染，由此可见，操作②到④的过程中共需灼烧接种环6次，C错误。标注菌种及接种日期等信息时，应写在皿底，倒置培养时，是皿底朝上、皿盖朝下，标注的内容方便观察， D 正确。 故选D。 6.橙汁生产过程中感染脂环酸芽孢杆菌，品质会受到影响。为优化橙汁生产的质量监控工艺，技术人员设计了如下流程，开展脂环酸芽孢杆菌的筛选和鉴定。下列相关说法正确的是(　　) A. 步骤①应取自果园的深层土壤来制备土壤稀释液 B. 步骤②制备土壤稀释液振荡20 min的目的是让培养液与微生物充分接触 C. 步骤③最终将土壤悬浮液稀释了1 000倍 D. 步骤④所示菌落数作为平均数可知果园土壤的目的菌数约为6×103个/mL 【答案】C 【解析】由于土壤表层富含有机质，适宜于微生物生长，故步骤①(土壤取样)应取自表层土壤，A错误；为使土壤中的微生物能够充分释放到无菌水中，步骤②制备土壤稀释液需充分振荡20 min，B错误；由图观察可知，步骤③中的稀释梯度分别为10、100、1 000倍，即最终将土壤悬浮液稀释了1 000倍，C正确；故选C。 7.微生物统计应在菌落数30～300之间的，据图可知，图中④菌落数不在此范围，无法计算，D错误。 在传统酿酒过程中，若发酵过头往往会形成醋。下列叙述正确的是(　　) A.若发酵后期气温适当升高，发酵液表面菌膜形成速度可能更快 B.酿制米酒时，将糯米蒸熟后立即拌入酒曲，有利于防止杂菌污染 C.发酵后期可能pH过低，抑制醋酸菌继续利用糖类物质进行发酵 D.“酿酒不成反成醋”可能是发酵容器密封不严，醋酸菌进行有氧呼吸的结果 【答案】D 【解析】酒精发酵是无氧，醋酸菌需要氧气，只有温度升高醋酸菌不能形成菌膜，A错误；酿制米酒时，将糯米蒸熟后立即加入酒曲，容易杀死酵母菌菌种，B错误；发酵后期可能由于醋酸导致pH过低，抑制醋酸菌发酵，不利于醋酸形成，C错误；“酿酒不成反成醋”可能是发酵容器密封不严，醋酸菌进行有氧呼吸生产醋酸的结果，因为醋酸菌是好氧细菌，D正确。 故选D。 8.(多选)下列有关发酵工程及其应用的叙述，正确的是(　　) A．利用发酵工程可以生产微生物肥料来增加土壤肥力、改善土壤结构、促进植株生长，如根瘤菌肥、固氮菌肥等 B．发酵工程生产所用菌种都是对自然界分离的菌种进行定向改造后获得的 C．利用发酵工程生产的微生物代谢物可以用蒸馏、过滤、沉淀等方法提取 D．发酵饲料、青贮饲料和单细胞蛋白都是很好的微生物饲料 【答案】AD 【解析】发酵工程生产用的菌种可通过从自然界分离、诱变育种、基因工程育种获得，B错误；微生物代谢物的提取，采用分离和纯化等方法进行，C错误。 故选AD。 【解题方法归纳】 1.平板划线法成功关键点 (1)划线力度要大小适当，防止用力过大将培养基划破。 (2)第一次划线之前和每次划线之后都需要灼烧接种环。如进行5次划线时接种环共灼烧6次，接种和划线操作需要在酒精灯火焰附近进行。 (3)灼烧接种环之后，要等其冷却后才能挑取菌体，以免温度太高杀死菌种。 (4)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，使微生物的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终得到由单个细胞繁殖而来的菌落。 (5)多次划线时最后一区域不要与第一区域相连。 2.微生物分离和纯化方法的比较 方法 平板划线法 稀释涂布平板法 混合平板法 主要步骤 接种环在固体培养基表面连续划线 系列梯度稀释操作和涂布平板操作 取稀释的少量菌悬液与50 ℃左右的培养基混合均匀倒入无菌培养皿中 接种工具 接种环 涂布器 － 能否用于计数 不能计数 可以计数，但是操作复杂，需涂布多个平板 可以计数 培养结果 菌落仅在平板表面 菌落出现在平板表面和内部 共同点 都能获得单细胞菌落，达到分离纯化微生物的目的，也可用于观察菌落特征 学科网（北京）股份有限公司第1页共14页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $