2026届高三生物二轮复习课件专题八　必备整合1　发酵工程

该高中生物学高考复习课件聚焦发酵工程与微生物培养专题，依据高考评价体系梳理发酵工程环节、培养基配制、无菌技术、微生物计数等核心考点，对接新课标生命观念与科学思维素养，分析发酵条件控制、无菌技术应用等高频考点权重，归纳判断与填充、实验分析等常考题型，体现高考备考的针对性和实用性。 课件亮点在于高考真题深度整合与探究实践导向的应试策略，如以2025年山东卷大曲白酒酿造题为例，运用科学思维分析微生物代谢特点与发酵条件的关系，结合探究实践设计培养基灭菌对照实验。通过消毒与灭菌适用范围对比、稀释涂布平板法计数公式应用等易错点突破，帮助学生掌握实验题答题模板，提升得分率，为教师提供精准复习指导，助力学生高效冲刺高考。

大二轮专题复习 第一部分　专题八 生物技术与工程 发酵工程 必备整合1 泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化 时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵前期 发酵中期 发酵后期 变化曲线 少（O2抑制乳酸菌活动） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用） 最多（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动） 增多 达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解） 减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动） 继续增多， 最后保持稳定 下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制） 教材隐性知识 S z L w h 思维拓展 制作泡菜、果酒、果醋的微生物及其代谢特点 发酵 产品 所需 菌种 生物 分类 代谢类型 适宜温度 发酵对氧 的需求 腐乳 泡菜 果酒 果醋 乳酸菌 原核生物 异养厌氧 密闭不需氧 酵母菌 真核生物 兼性厌氧 前期需氧 后期不需氧 18-30℃ 醋酸菌 原核生物 异养需氧 一直需氧 30-35℃ 28℃左右 毛霉 真核生物 异养需氧 需氧 常温 1 发酵工程基本环节 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。 生产柠檬酸 生产啤酒 生产青霉素 生产味精 黑曲霉 啤酒酵母 黄青霉 谷氨酸 棒状杆菌 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。 接种 选育菌种 制备培养基 扩大培养 灭菌 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 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。 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。 现代发酵工程使用的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、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 电动机 排气管 pH计 冷却水排出口 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮 生物传感器装置 空气入口 放料管 阀门 培养物或营养物质的加入口 观察孔 取样管 温度传感器和控制装置 冷却水进入口 这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要随时检测培养液中微生物的数量、产物的浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。 如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。 S z L w h 5 2.啤酒的工业化生产流程 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 主发酵 冷却 大麦种子发芽，释放淀粉酶。 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。 将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。 淀粉分解，形成糖浆。 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。 酵母菌将糖转化为酒精和CO2。 杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。 消毒 终止 后发酵 过滤 过滤、调节、分装啤酒进行出售。 二、发酵工程及其应用 食品添加剂 酶制剂 抗生素、干扰素、胰岛素等 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。 二、发酵工程及其应用 3.发酵工程的应用 划分标准 培养基种类 特点 用途 物理性质 化学成分 用途 不加凝固剂 加凝固剂，如琼脂 工业生产 观察微生物的运动 微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种 含化学成分不明确的天然物质 工业生产 培养基成分明确 分类、鉴定 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的培养基 培养、分离出特定微生物 在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物 鉴别不同种类微生物 天然培养基 合成培养基 固体培养基 液体培养基 半固体培养基 选择培养基 鉴别培养基 8 一般都含有碳源、氮源、水、无机盐 碳源 无机碳源：CO2、CO32-、HCO3- 有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等 自养微生物 异养微生物 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。 氮源 无机氮源：NH4＋、NO3-、NH3等 有机氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等 功能：主要用于合成蛋白质、核酸及含氮代谢产物等。 含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源。 无机盐 功能：提供无机营养 调节PH 维持渗透压 水 功能：良好的溶剂 维持生物大分子结构的稳定 考点一 微生物的培养技术及应用 知识点一、培养基的配制 1.培养基的配方： 特殊条件：pH、O2和特殊营养物质 例： 生长因子、氨基酸、维生素、碱基等 “个性定制” 考点一 微生物的培养技术及应用 知识点一、培养基的配制 1.培养基的配方： ④培养厌氧微生物时，需要提供_____的条件。 ①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加_______； ②培养霉菌时，需要将培养基调至_____； ③培养细菌时，需要将培养基调至_____________； 维生素 酸性 中性或弱碱性 无氧 知识点二、无菌技术 4.消毒与灭菌的比较： 类型 适用范围 操作方法 消 毒 灭 菌 较为温和理化方法，杀死部分微生物(不包括芽孢、孢子) 强烈的理化方法，杀死所有微生物(包括芽孢、孢子) 煮沸消毒法 日常生活用品 100 ℃煮沸5～6 min 巴氏消毒法 不耐高温的液体 63～65 ℃煮30 min或72-76 ℃处理15s或80-85 ℃处理10-15s 化学药物消毒法 生物活体、水源等 擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源 紫外线消毒法 紫外线照射30 min 灼烧灭菌 接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 干热灭菌 耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等 物品放入干热灭菌箱,160～170 ℃热空气维持1～2h 湿热灭菌 培养基、培养皿等,生产和实验室常用 高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121 ℃,15～30 min 接种室、接种箱，超净工作台 例1：某同学在稀释倍数为106的培养基中测得平板上菌落数的平均值为234个(涂布平板时所用稀释液的体积为0.1 mL)，所以每克样品中的细菌数是 个。 2.34×109 考点二 微生物的选择培养和计数 4.利用稀释涂布平板法计数 （间接计数法） 知识点三、微生物的选择培养与数量测定 深度思考 ①为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物实验如何设置空白对照？ 提示：随机取若干灭菌后的空白平板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采用固体平板培养时为什么要倒置？ 提示：既可以防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染，又可以避免培养基中的水分过快地挥发。 关注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，是为了求平均值，提高计数准确度。 提醒 1.(不定项)(2025·山东，20)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 √ 典题精研 √ (1)果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，发酵前都需要对原料进行灭菌，发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期 (2023·山东，20CD)(　　) × 命题延伸——判断与填充 (2)制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料(2022·江苏，16B)(　　) √ (3)葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋(2022·江苏，16C)(　　) × (4)制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中 (2024·江苏，14A)(　　) × (5)青霉素具有杀菌作用，因此青霉素的工业化生产过程中发酵罐不需严格灭菌(2022·山东，14D)(　　) × (6)(2023·全国乙，37节选)在发酵瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)过程中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 (7)(2022·湖南，21节选)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是 ，工艺b是 (填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是 。 酵母菌 消毒 杀死黄酒中大多数微生物，延长保存期 2.(2025·湖南，5)采集果园土壤进行微生物分离或计数。下列叙述正确的是 A.稀释涂布平板法和平板划线法都能用于尿素分解菌的分离和计数 B.完成平板划线后，培养时需增加一个未接种的平板作为对照 C.土壤中分离得到的醋酸菌能在无氧条件下将葡萄糖分解成乙酸 D.用于筛选尿素分解菌的培养基含有蛋白胨、尿素和无机盐等营养物质 √ 3.(2025·山东，15)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 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 (1)平板接种常用在微生物培养中，不含氮源的平板不能用于微生物培养，平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒(2023·山东，15AB)(　　) × 命题延伸——判断与填充 (2)将培养基分装于培养皿中后灭菌，可降低培养基污染的概率 (2021·江苏，18A)(　　) × (3)涂布用的菌液的菌浓度应控制在30～300个/mL(2021·江苏，18B)(　　) × (4)涂布分离法和划线分离法均能得到单菌落，都可用于细胞计数 (2021·浙江6月选考，17C)(　　) × (5)在分离产脲酶菌的实验中可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌株(2022·江苏，3D)(　　) × (6)(2023·全国乙，37节选)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)。 (7)(2022·浙江6月选考，29节选)为快速分离产淀粉酶的枯草杆菌，可将土样用 制成悬液，再将含有悬液的三角瓶置于80 ℃的 中保温一段时间，其目的是 。 用于合成微生物细胞中的含氮化合物，如核酸、蛋白质等 无菌水 水浴 杀死不耐热微生物 (8)(2022·河北，23节选)枯草芽孢杆菌为好氧微生物，液体培养时应采用 (填“静置”或“摇床振荡”)培养。培养过程中抽样检测活菌数量时，应采用 (填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”)，其原因是________________________________________ ________________________________________________________________________________。 摇床振荡 稀释涂布平板法 用稀释涂布平板法在培养基上看到的每一个菌落一般都来自一个活细胞，而显微镜直接计数法会将死亡的枯草芽孢杆菌也计算在内 4.(2025·陕晋宁青，3)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 √ 1.(2025·青岛二模)小曲白酒清香纯正，以大米、大麦、小麦等为原料，以小曲为发酵剂酿造而成，小曲中含多种微生物，传统酿造工艺流程如图所示。下列叙述错误的是 预测演练 A.泡粮的目的是让谷物吸水膨胀，打破休眠状态，唤醒胚芽中的酶系统 B.糖化的目的主要是利用微生物将淀粉水解 C.蒸粮可以使淀粉糊化并且杀菌防腐，为了有良好的发酵效果，发酵温 度应控制在28 ℃左右 D.制酒后若要继续制醋，则可以利用白酒继续进行发酵，将密封的发酵 罐打开即可 √ 2.(2025·湖南长郡中学模拟)某种物质X(一种含有C、H、O、N的有机物)难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解X。研究人员按照如图所示流程，从淤泥中分离得到能高效降解X的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和X，乙的组分为无机盐、水、X和Y。下列叙述错误的是 A.甲、乙培养基均属于选择培养基，乙培养基组分中的Y物质是琼脂 B.培养基中X的作用是作为唯一的碳源和氮源 C.步骤⑤的筛选过程中，根据对照原则各培养瓶中X溶液的浓度不同 D.步骤⑤的筛选过程中，若X浓度过高，某菌株对X的降解量可能下降 √ 3.(2025·青岛三模)自生固氮菌是土壤中能独立固氮的微生物。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，实验流程如图。下列叙述正确的是 A.为排除其他微生物的作用，①的土壤应置于60 ℃恒温箱中处理1 h B.进行④培养时，应待涂布器冷却后蘸取菌液涂布在平板上 C.若④平板上的菌落平均数为46个，则土壤中的固氮菌为4.6×106个/克 D.扩大培养和固氮能力鉴定培养所需的培养基成分相同 √ 4.(2025·常德二模)我国每年产生的农业秸秆数量巨大，秸秆直接焚烧会造成大气污染、土壤损伤，绿色处理秸秆能有效减少农业废弃物，促进可持续发展。如图为发酵工程中利用水稻、玉米等农业秸秆生产柠檬酸的简要流程图。下列叙述正确的是 A.生产柠檬酸的黑曲霉是异养厌氧型，其优良菌种只能从自然界中筛选出来 B.发酵罐内发酵是工厂化生产柠檬酸的中心环节，还可利用黑曲霉发酵过程生产酱油 C.发酵结束后，对罐内发酵液可采取适当的过滤、沉淀措施获得柠檬酸 D.黑曲霉还可以在工业生产中用来生产淀粉酶这种利用价值更高的单细胞蛋白 √ $