发酵工程：知识清单2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学知识清单系统梳理了发酵工程单元内容，涵盖传统发酵技术、发酵工程核心环节与应用、微生物培养技术三大知识范畴，搭建了从原理阐释到实验操作再到技术应用的递进式学习支架。 清单通过“高频考点分级”“对比表格整合”呈现知识体系，如用表格对比果酒与果醋发酵的温度、通气条件，标注亚硝酸盐控制等重难点，培养科学思维与探究实践能力。设计“操作流程分步解析”，如平板划线法三次灼烧目的说明，助力不同学生高效掌握，教师可直接用于复习课设计，提升教学针对性。

常考知识清单：发酵工程 高频考点1 传统发酵技术 一、传统发酵技术 1.腐乳制作原理：豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收 2.传统发酵技术 ①形式：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通过是家庭式或作坊式的 ②产物：腐乳、酱油、醋、泡菜、豆豉、酱等 二、尝试制作传统发酵食品 1.泡菜制作 ①菌种：乳酸菌 a.代谢类型：异养厌氧型。 b:发酵原理：乳酸菌在无氧条件下，将葡萄糖分解为乳酸。 c:反应式：C6H12O6→2C3H6O3＋少量能量 ②泡菜制作流程 a选择泡菜坛：选用无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛（为确保无氧发酵）。 b处理原料：将鲜菜（亚硝酸盐含量少），修整、清洗、阳光下晾晒到菜表皮萎蔫 c配制盐水：用清水和食盐配制5%-20%的盐水，并将盐水煮沸(目的：去除杂菌和溶解氧）并冷却（目的：防止过热杀死蔬菜中的乳酸菌，影响发酵结果）。 d装坛：将经过预处理的新鲜蔬菜混合均匀，装入泡菜坛中，装至半坛，放入香辛料，装到八成满，再徐徐注入配制好的盐水，使盐水没过全部菜料（确保无氧环境），盖好坛盖。 e封坛发酵：向坛盖边沿的水槽中注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。要注意经常补充水槽中的水。将封好的坛子，放在室温环境中约15天（原因：口感最佳且亚硝酸盐含量较低），便可制成清脆爽口的泡菜。 ③腌制过程一些物质含量的变化 注意：在腌制过程中，要控制腌制的时间、温度和食盐的用量。温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。 2.果醋和果酒的制作 （1）果酒的制作原理 a.菌种：酵母菌 ①代谢类型：兼性厌氧型。 ②最适生长温度：约28℃左右。 ③.菌种来源：来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。 b.发酵原理： ①在有氧条件下，进行有氧呼吸，大量繁殖。 反应式：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O＋能量 ②在无氧条件下，进行酒精发酵，产生酒精。 反应式：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋少量能量 （2）果醋的制作原理 a.菌种：醋酸菌 ①代谢类型：需氧型。 ②最适生长温度：30～35℃。 b.发酵原理： ①当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。 反应式：C6H12O6＋2O2―→2CH3COOH（乙酸）＋2H2O＋2CO2＋能量 ②当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 反应式：C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O＋能量 （3）果醋和果酒的制作流程 果酒制作步骤 a.器具的清洗、消毒：榨汁机要洗净晾干，发酵瓶清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒。 b.原料的处理：选择新鲜的葡萄，先用清水冲洗1～2遍（冲洗次数不能太多，否则会减少野生酵母菌的含量）除去污物后，再去枝梗。 c.榨汁装瓶：将冲洗干净并除枝梗的葡萄放入榨汁机榨取葡萄汁，然后将葡萄汁装入发酵瓶，要留大约1/3的空间（酵母菌发酵过程会产生气体二氧化碳），并封闭充气口。 d.发酵：制葡萄酒的过程中，将温度严格控制在18～30℃，时间控制在10～12d，每隔12h左右将瓶盖拧松一次（注意不是打开瓶盖，否则会导致外来杂菌污染），排出发酵产生的CO2，10d后开始从出料口抽样，监测酒精浓度或菌体数量。 ①酒精检测 .检测试剂：重铬酸钾。 检测条件：酸性条件。 现 象：呈现灰绿色。 果醋制作步骤 果醋制作流程和果酒相同，唯有处理条件不同，需用充气泵不断从充气口泵入空气，温度严格控制在30～35℃，发酵7～8d，即可制成果醋。 果酒与果醋发酵条件比较 果酒制作 果醋制作 温度 18～25℃ 30～35℃ 时间 10～12d 7～8d 通气 先通气后密封，或预留约1/3的空间 始终通气 高频考点2 发酵工程 一、发酵工程与传统发酵技术相比的特点 传统发酵技术一般利用的是天然原料自带的天然混菌，易染杂菌，品质不稳定；发酵工程使用的是菌种比较单一的高产菌（一般从自然界中筛选分离或经过诱变或基因工程育种获得）； 二、发酵工程的基本环节 1.菌种的选育（从自然界中分离、诱变育种、基因工程育种等） 2.扩大培养 3.培养基的配制 4.培养基和设备的灭菌 5.接种 6.发酵罐内发酵——中心环节 （需严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵条件） 7.产品的分离和提纯 ①菌体可采用过滤、沉淀等方法分离。 ②代谢产物可采用提取、分离、纯化等方法提取。、 三、发酵工程的特点 ①生产条件温和：温度、压力都不高。 ②原料来源丰富且价格低廉： ③产物专一： ④废弃物对环境的污染小且容易处理： 四、发酵工程的应用 1.在食品工业上的应用 ①生产传统的发酵产品，如酱油、各种酒类。 ②生产各种各样的食品添加剂，如通过黑曲霉发酵制得的柠檬酸，由谷氨酸棒状杆菌发酵生产味精。 ③生产酶制剂，如α淀粉酶、β淀粉酶、脂肪酶等。 2.在医药工业上的应用 基因工程、蛋白质工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。如青霉素和生长激素释放抑制激素等。 3.在农牧业上的应用 ①生产微生物肥料； ②生产微生物农药； ③生产微生物饲料；通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白，用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。 高频考点3 微生物的培养技术及应用 一、培养基的配制 1.培养基的概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质——培养基，用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 2.营养组成：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，此外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。 3.培养基特殊需求： ①培养乳酸杆菌时，在培养基中添加维生素。 ②培养霉菌时，将培养基调至酸性。 ③培养细菌时，将培养基调至中性或弱碱性。 ④培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件。 4培养基的分类： a按照物理性质不同： ①液体培养基：呈液体状态的培养基，不加入凝固剂。 ②固体培养基：呈固体状态的培养基，加入凝固剂（如琼脂） ③半固体培养基（加少量琼脂） 1. b按培养基成分：培养基按其所含成分，可分为合成培养基、天然培养基和半合成培养基三类 c按培养基用途：培养基按其特殊用途可分为加富培养基、选择性培养基和鉴别培养基 二、无菌技术 1.无菌技术关键：防止杂菌污染。 2.无菌技术的目的： ①可防止实验室的培养物被其他微生物污染。 ②有效避免操作者自身被微生物感染。 3.无菌技术的选择原则： 灭菌的效果比消毒要好。但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的方法，而不能采用灭菌的方法。 4.消毒与灭菌： ①消毒：使用较为温和的物理、化学或生物等方法仅杀死物体表面或内部的部分微生物（不包括芽孢和孢子）。 ②灭菌：使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物（包括芽孢和孢子）。 消毒与灭菌的比较 消毒 灭菌 常用方法 煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法 灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌 适用对象 操作空间、操作者双手等 接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等 三、微生物的纯培养 1.微生物纯培养的概念：由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。 2.酵母菌的纯培养： （1）纯培养的原理：设法在培养基上得到由单个微生物繁殖形成的纯培养物（单菌落）。 （2）纯培养方法：平板划线法和稀释涂布平板法。 （3）纯培养过程： a配制培养基并灭菌： 灭菌： ①培养基转移至锥形瓶，加棉塞，包上牛皮纸，如图所示，然后放入高压蒸汽灭菌锅中灭菌， ②培养皿包扎后放入干热灭菌箱内灭菌。 b倒平板：待培养基冷却到50 ℃左右（防止培养基凝固，无法倒平板；过热又会导致接种的微生物死亡）时，在酒精灯火焰附近（防杂菌污染）进行。具体操作过程： c平板划线法接种和分离酵母菌 ①平板划线法：通过接种环在固体培养基表面连续划线操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。 ②平板划线法结果： ③几次灼烧的目的： 目的 取菌种前 杀死接种环上原有的微生物，避免污染培养物 每次划线之前 杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，使每次划线菌种数目减少 划线结束 杀死接种环上残存的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者 （4）培养酵母菌：接种和未接种的平板（检测培养基是否被污染）在温度适宜的恒温箱中培养。 四、微生物的选择培养与计数 1.选择培养基 （1）选择培养基概念：在微生物学中，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。 （2）选择培养基实例： ①以尿素为唯一氮源：筛选能分解尿素的微生物。 ②不加氮源：筛选固氮微生物 ③不加碳源：筛选自养微生物 ④培养基中加入四环素：可以分离出对四环素具有抗性的微生物 ⑤培养基放在高温环境中培养：可以分离出耐高温的微生物等。 2稀释涂布平板 a系列梯度稀释操作： b涂布平板操作。 c培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置（防止菌落蔓延，防空气中沉降的杂菌落入培养基以及保持培养基的湿润），放入恒温培养箱中培养，观察。 d.微生物的数量测定 ①统计依据：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，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。 ②操作：一般选择菌落数为30～300的平板进行计数；在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，然后求平均值。 ③缺点：统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。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。 ④优点：统计的是活菌数 平板划线法与稀释涂布平板法的比较 主要方法 平板划线法 稀释涂布平板法 主要步骤 接种环在固体培养基 表面连续划线 系列的梯度稀释和涂布平板操作 接种工具 接种环 涂布器 能否用 于计数 否 能 培养结果与实际比较 共同点 都能将微生物分散到固体培养基表面，以获得单细胞菌落，达到分离纯化微生物的目的，也可用于观察菌落特征 3.微生物计数的其他方法——显微镜直接计数 ①工具：此法利用特定的细菌计数板或血细胞计数板；显微镜 ②方法：显微镜下观察计数 ③计算公式：每毫升原液所含细菌数=每小格平均细菌数×400×10000×稀释倍数 ④缺点：统计的结果一般是活细菌和死细菌的总和，计算结果比实际值偏大。 稀释涂布平板计数和显微镜直接计数的比较 项目 显微镜直接计数法 稀释涂布平板计数 原理 利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，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 主要用具 显微镜、细菌计数板 培养基 计数数据 菌体本身 培养基上菌落数 优点 计数方便、操作简单 计数的是活菌 缺点 死菌、活菌都计算在内 操作较复杂，有一定误差 计算公式 每毫升原液含菌数＝每小格平均菌体数×400×10 000×稀释倍数 每毫升原液含菌数＝培养基上平均菌落数×稀释倍数÷涂布液体积 4.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 (1)土壤取样：从肥沃、湿润的土壤中，用经过灭菌处理的铁铲（防杂菌干扰）铲去表层土，迅速取土壤（距地表3-8厘米）并装入经过灭菌处理的纸袋密封。 (2)配制培养基：制备以尿素为唯一氮源的选择培养基。 (3)样品的稀释：在火焰旁称取土壤10 g，放入盛有90 mL 无菌水的锥形瓶中，振摇使土样与水充分混合，将菌分散。制成10倍土壤稀释液，从中吸取1 mL 土壤悬液注入盛有9 mL无菌水的试管中，吹吸三次，充分混匀，制成102倍土壤稀释液，以此类推，制成1x103~1x107倍土壤稀释液。 (4)取样涂布：取9个上述选择培养基分成3组，并做好标记，然后分别从104、105、106倍的三种土壤稀释液中吸取0.1 mL对号放入已做好标记的平板中，用涂布器在培养基表面轻轻地涂布均匀。 (5) 培养观察：将培养基平板倒置于适宜温度的恒温培养箱中培养1～2 d，每隔24 h统计一次菌落数目，选取菌落数目30～300的平板进行计数。在同一稀释度下，至少对3个平板进行计数，然后求出平均值。注意：选取空白平板作为对照，检测培养基制备是否合格。 (6) 计算公式： 注意:空白对照组如果出现了菌落，实验组的数据不能用于计算样品中的活菌数，也不能用实验组的平均菌落数与空白对照组菌落数的差值来推算样品中活菌个数。正确的做法是重新实验，直到空白对照组没有菌洛出现为止. 1 学科网（北京）股份有限公司 $