一輪復習人教版發(fā)酵工程學案

第35講發(fā)酵工程

?考情研讀?備考定位

課標要求核心素養(yǎng)

1.生命觀念：通過認識乳酸菌、酵母菌和醋酸菌的結(jié)構(gòu)和

代謝類型與各類微生物都能適應其生活環(huán)境。

2.科學思維：根據(jù)微生物的代謝類型分析培養(yǎng)基的組成和

1.獲得純凈的微生物培

配制。

養(yǎng)物是發(fā)酵工程的基

3.科學探究：討論并掌握無菌技術(shù)的實驗操作方法；討論

礎。

并掌握微生物的純培養(yǎng)的方法；討論土壤中分解尿素的細

2.發(fā)酵工程為人類提供

菌的分離與計數(shù)的方法；掌握泡菜、果酒和果醋制作過程

多樣的生物產(chǎn)品。

中發(fā)酵條件的控制。

4.社會責任：討論泡菜的食品安全問題和認可發(fā)酵工程在

生產(chǎn)上的重要應用價值。

-----?必備知識?夯實基礎

畫畫回回

一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)

1.發(fā)酵的概念和種類

(1)概念：

人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的

產(chǎn)物。

(2)種類：有氧發(fā)酵(如醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵)和無氧發(fā)酵(如酒精發(fā)酵)。

2.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的概念

直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下的面團、鹵汁等發(fā)酵物

中的微生物進行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)。

二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品

1.制作原理

⑴所用菌種。

①泡菜：乳酸菌.。

②果酒：.酵母菌.。

③果醋：.醋酸菌。

(2)制作原理。

①泡菜：在無氧條件下,乳酸菌將葡萄糖分解為C6Hl2。6-2c3H6。3(乳酸)

+能量。

②果酒：a.在。條件下大量繁殖：C6Hl2O6+6O2+6H2O—人6co2+I2H2O+能量。

b.在」條件下進行酒精發(fā)酵：C6Hl2O6-^2CC）2+2C2H50H（酒精）+能量。

③果醋:a.糖源、氧氣均充足:將糖分解為醋酸:C6Hl2。6+202工工2cH3co0H（乙酸）+2比0

+2CO2+能量；

b.糖源不足、氧氣充足：C2H5OH+O2』-H2O+CH3coOH（醋酸）+能量。

2.控制條件

泡菜果酒果醋

無氧前期有氧，后期無氧有氧

O2

溫度室溫18?30℃30~35℃

條件腌制15

時間10?12天7~8天

控制天左右

其他控制鹽與

條件水的比例

泡菜壇的選擇；材料的選擇與處理；防工匕發(fā)酵液被污染；控制好

操作提示

腌制條件的控制發(fā)酵條件；正確使用發(fā)酉學裝置

3.泡菜制作流程

選擇修整、洗滌、晾曬、I測定亞硝酸鹽含匐

儂切分成條狀或片狀I(lǐng)

蠹T配制鹽水鹿菜鹽水山齡髏3矗

4.果酒和果醋制作流程

（①榨汁機要清洗干凈，并晾干

實驗用具消毒J②發(fā)酵瓶要用溫水沖洗，再用

|體積分數(shù)為70%的酒精消毒

①先沖洗，后除去枝梗

挑選、沖洗葡萄

.②不能反復沖洗，防止洗去野生酵母菌

榨汁一用榨汁機榨取葡萄汁，裝入發(fā)酵瓶中，要留大約1/3的空間

①嚴格控制在18?30℃的溫度下發(fā)酵

果酒發(fā)酵

②發(fā)酵過程要注意適時排氣

’①取樣檢測酒精含量：在酸性條件下,

取樣＜

檢測'重銘酸鉀與酒精反應呈現(xiàn)灰綠色

.②酵母菌數(shù)量鏡檢

[①加入醋酸菌后溫度控制在30-35℃

果醋發(fā)酵JN注、一，工一匚、

[②適時通入氧氣(無困仝氣)

三、微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)

1.培養(yǎng)基

(1)概念：人們按照微生物對.營養(yǎng)物質(zhì).的不同需求,配制出供其.生長繁殖一的營養(yǎng)基

質(zhì)。

'液體培養(yǎng)基

(2)種類＜加入凝固劑，如瓊脂固體培養(yǎng)基

、固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中

⑶成分：

①主要成分：水，、碳源、氮源.、無機鹽。

②其他成分，還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及—的要求。

③牛肉膏和蛋白陳中含有碳源.、維生素和有機氮等營養(yǎng)物質(zhì)。

2.無菌技術(shù)

⑴目的：.獲得純凈的微生物培養(yǎng)物.。

⑵關(guān)鍵：防止雜菌污染。

⑶兩種無菌技術(shù)的比較：

比較項目消毒滅菌

作用強度較為3和—的理化因素—強烈—的理化因素

殺死物體表面或內(nèi)部的部分

作用程度殺死物體內(nèi)外所有的微生物

微生物

芽抱和抱子一般不能殺滅能殺滅

操作空間、活體生物材料、操作

適用對象操作工具、玻璃器皿、培養(yǎng)基等

者的衣著和雙手

煮沸消毒法、.巴氏一消毒法、

.濕熱.滅菌法、干熱滅菌法、

常用方法化學藥劑消毒法、紫外線消

.灼燒.滅菌法

毒法

3.微生物的純培養(yǎng)

(1)概念：由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養(yǎng)物,獲得純培養(yǎng)物的過程就是

純培養(yǎng)。

(2)步驟：配制培養(yǎng)基、滅菌、接種、分離和培養(yǎng)等。

(3)酵母菌的純培養(yǎng)。

①菌落的概念：由一個微生物細胞繁殖而來的肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細胞群

體。

②接種方法：最常用的接種方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法。

③步驟：制備培養(yǎng)基、接種和分離酵母菌、培養(yǎng)酵母菌。

四、微生物的選擇培養(yǎng)和計數(shù)

1.選擇培養(yǎng)基

(1)概念：在微生物學中，將允許種類的微生物生長，同時.抑制或阻止-其他種類

微生物生長的培養(yǎng)基，稱為選擇培養(yǎng)基。

(2)舉例：篩選土壤中分解尿素的細菌的選擇培養(yǎng)基是以空素—為唯一氮源，按物理性質(zhì)歸

類為固體培養(yǎng)基。

2.稀釋涂布平板法

將菌液進行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的

表面,進行培養(yǎng)。在稀釋度足夠高的菌液里,聚集在一起的微生物將被分散成單個細胞，

從而能在培養(yǎng)基表面形成單個菌落。

3.土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)的實驗流程

土壤取樣一樣品稀釋一微生物的培養(yǎng)與觀察。

五、發(fā)酵工程及其應用

1.發(fā)酵工程的特點

(1)生產(chǎn)條件.溫和一。

(2)原料來源豐富且價格低廉。

(3)產(chǎn)物專一。

(4)廢棄物對環(huán)境的污染」h_、容易處理等。

2.發(fā)酵工程的一般流程

⑴選育菌種

①從自然界中篩選；

②通過誘變育種或基因工程育種獲得。

(2)擴大培養(yǎng)：在發(fā)酵之前進行。

(3)配制培養(yǎng)基：在菌種確定后選擇原料，反復實驗確定培養(yǎng)基配方。

(4)滅菌：培養(yǎng)基和發(fā)酵設備都必須嚴格滅菌。

⑸接種：無菌操作。

(6)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵(發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié))

①了解發(fā)酵進程：隨時檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等；

②及時添加必需的營養(yǎng)組分；

③嚴格控制一溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件o

（7）分離、提純產(chǎn)物

①發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細胞:在發(fā)酵結(jié)束之后，采用、過濾、沉淀一等方法將菌體分離和干燥;

②發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物：根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品。

回國回舊

易錯整合，判斷正誤。

1.酵母菌只有在無氧條件下才能進行酒精發(fā)酵，因此發(fā)酵瓶中的溶液應充滿（x）

2.醋酸桿菌在無氧條件下利用乙醇產(chǎn)生醋酸（x）

3.無菌操作包括消毒和滅菌，需進行滅菌的有培養(yǎng)基及操作人員的雙手等（x）

4.倒平板時，應將打開的皿蓋放到一邊，以免培養(yǎng)基濺到皿蓋上（x）

5.分解尿素的細菌可以將尿素轉(zhuǎn)化為氨，使得培養(yǎng)基的酸堿度降低（x）

6.與家庭傳統(tǒng)發(fā)酵一樣，發(fā)酵工程所用的菌種絕大多數(shù)是多菌種（x）

國畫圈園

1.果酒擱置時間過久為什么會有酸味？

［提示］醋酸菌在缺乏糖源時，可以將酒精轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛轉(zhuǎn)化為醋酸。

2.接種細菌后，為什么要將平板倒置培養(yǎng)？

［提示］防止冷凝水滴落在培養(yǎng)基上引發(fā)污染。

3.為什么發(fā)酵工程需要對菌種進行擴大培養(yǎng)？

［提示］因為工業(yè)發(fā)酵罐的體積大，需要的菌種數(shù)量多，所以在發(fā)酵之前需要對菌種進行擴大

培養(yǎng)以獲得足夠多的菌種。

關(guān)鍵能力?考點突破

知識點一微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)

考向制備培養(yǎng)基

?■例1（2021.大連期末）微生物培養(yǎng)基的成分如下表所示。下列有關(guān)說法錯誤的是

(C)

編號?②③④⑤

成分

(NH4)2SO4KH2P。4FeSO4CaCl2H2O

含量/g100mL

A.此培養(yǎng)基可用來培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物

B.此表中的營養(yǎng)成分共有三類，即水、無機鹽、氮源

C.若除去①，此培養(yǎng)基可培養(yǎng)硝化細菌

D.培養(yǎng)基中若加入氨基酸，則它可充當碳源、氮源

［解析］此培養(yǎng)基中不含碳源，適合用來培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物，A正確；此表中的營養(yǎng)成分共

有三類，即水、無機鹽、氮源，B正確；硝化細菌能進行化能合成作用，但不能固氮，因此

若除去①，此培養(yǎng)基不能培養(yǎng)硝化細菌，C錯誤；培養(yǎng)基中若加入氨基酸，則它可充當碳源、

氮源，D正確。

II歸納提示＞

1.培養(yǎng)基中成分的含義、作用和主要來源

營養(yǎng)要素含義作用主要來源

構(gòu)成生物體細胞的物無機碳源：NaHCCh、C02

凡能提供所需碳元素質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物，等；有機碳源：糖類、脂肪

碳源

的物質(zhì)有些是異養(yǎng)生物的能酸、花生餅粉、石油、牛肉

源物質(zhì)膏和蛋白膝等

無機氮源：NH3、鏤鹽、硝

凡能提供所需氮元素合成蛋白質(zhì)、核酸以

氮源酸鹽等；有機氮源：尿素、

的物質(zhì)及含氮的代謝產(chǎn)物

牛肉膏、蛋白陳等

生長因子

生長必不可少的微量酵母膏、蛋白膝、動植物組

（特殊營酶和核酸的組成成分

有機物織提取液等

養(yǎng)物質(zhì)）

在高等生物體內(nèi)含量不僅是優(yōu)良的溶劑，

水很高，在低等生物體而且可維持生物大分培養(yǎng)基、大氣、代謝產(chǎn)物等

內(nèi)含量更高子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

為微生物提供除碳、細胞內(nèi)的組成成分；

氮元素以外的各種重生理調(diào)節(jié)物質(zhì)；某些

無機鹽培養(yǎng)基、大氣等環(huán)境

要元素，包括某些大化能自養(yǎng)菌的能源；

量元素酶的激活劑

2.培養(yǎng)基的種類和作用

（1）按物理狀態(tài)分類

培養(yǎng)基種類特點用途

液體培養(yǎng)基不加凝固劑工業(yè)生產(chǎn)

半固體培養(yǎng)基加凝固劑（如瓊脂）觀察微生物的運動，微生物的分離、鑒定

微生物的分離、鑒定，活菌計數(shù)，菌種保

固體培養(yǎng)基加凝固劑（如瓊脂）

藏

（2）按功能分類

種類制備方法原理用途舉例

依據(jù)某些微生

從眾多微生物加入青霉素分

選擇培培養(yǎng)基中加入物對某些物質(zhì)

中分離所需的離得到酵母菌

養(yǎng)基某些化學物質(zhì)的特殊需求或

微生物和霉菌

抗性而設計

培養(yǎng)基中加入用伊紅美藍培

鑒別培產(chǎn)生特定的顏鑒別不同種類

某種指示劑或養(yǎng)基鑒別大腸

養(yǎng)基色或其他變化的微生物

化學藥品桿菌

〔變式訓練〕

1.（2022.山東日照模擬）不同微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需要各不相同。下列有關(guān)硝化細菌營養(yǎng)的

敘述錯誤的是（B）

A.水是硝化細菌的營養(yǎng)要素之一

B.牛肉膏可為硝化細菌提供碳源

C.氮源物質(zhì)為硝化細菌提供能源

D.無機鹽是硝化細菌不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)

［解析］水是硝化細菌的營養(yǎng)要素之一，A正確；硝化細菌是自養(yǎng)型，以二氧化碳作為碳源，

牛肉膏可為硝化細菌提供氮源，B錯誤；硝化細菌化能合成作用所需的能量來自氧化氨釋放

的化學能，可見氮源物質(zhì)為硝化細菌提供能源，C正確；無機鹽是硝化細菌不可缺少的營養(yǎng)

物質(zhì)，D正確。

考向無菌技術(shù)

?■例2（不定項）（2021?聊城市二模）下列關(guān)于無菌操作的敘述，正確的是

（ACD）

A.煮沸消毒可以殺死微生物的營養(yǎng)細胞和部分芽抱

B.加入培養(yǎng)基中的指示劑和染料不需要滅菌

C.利用組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖脫毒苗時，需要對植物的外植體進行消毒

D.接種時灼燒接種環(huán)要冷卻后再對菌種劃線

［解析］100℃煮沸5?6min可以殺死微生物的營養(yǎng)細胞和一部分芽苑，A正確；指示劑和

染料可能混有微生物，故加入培養(yǎng)基前需滅菌，B錯誤；利用組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖脫毒苗時,

為防止細菌污染，應對外植體進行消毒,C正確；接種時灼燒接種環(huán)要冷卻后再對菌種劃線，

以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種，D正確。

方法點撥

常見物品的消毒或滅菌方法

（1）消毒方法及適用對象

煮沸消毒法I一日常食品、罐裝食品等

巴氏消毒法一牛奶等不耐高溫的液體等

化學藥劑消毒法一用酒精擦拭操作者雙手、用氯氣消毒水源等

紫外線消毒法I—接種室、接種箱或超凈工作臺等

(2)滅菌方法及適用對象

灼燒滅菌I一接種工具、其他金屬用具等

干熱滅菌一玻璃器皿、金屬用具等

濕熱滅菌I—培養(yǎng)基等

易錯警示

(1)用酒精消毒時，體積分數(shù)為70%的酒精消毒效果最好，原因是濃度過高，菌體表面蛋白

質(zhì)凝固形成一層保護膜，酒精不能滲入其中；濃度過低，殺菌力減弱。

(2)接種室、接種箱或超凈工作臺在使用前，可以用紫外線照射30min以殺死物體表面或空

氣中的微生物。在照射前，適量噴灑石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加強消毒效果。

(3)芽泡是某些細菌生長到一定階段，在細胞內(nèi)形成的休眠體。抱子是某些微生物的繁殖體。

(4)消毒和滅菌都是通過一定的理化手段，使病原體的蛋白質(zhì)或核酸變性，失去活性。只是作

用的條件不同，抑菌殺菌的程度不同。

〔變式訓練〕

2.(2022?南京模擬)下列關(guān)于微生物實驗操作的敘述，錯誤的是(A)

A.培養(yǎng)微生物的試劑和器具都要進行高壓蒸汽滅菌

B.接種前后，接種環(huán)都要在酒精燈火焰上進行灼燒

C.接種后的培養(yǎng)皿要倒置，以防培養(yǎng)污染

D.菌種分離和菌落計數(shù)都可以使用固體培養(yǎng)基

［解析］接種室、接種箱等常用紫外線消毒法處理，接種環(huán)等常用灼燒滅菌法處理，吸管、

培養(yǎng)皿等常用干熱滅菌法處理，培養(yǎng)基及多種器材用高壓蒸汽滅菌法處理，故A錯誤。

考向微生物的純培養(yǎng)

?■例3(2021.沈陽模擬)如圖為實驗室培養(yǎng)和純化大腸桿菌的部分操作步驟，下列說法正

確的是(A)

①②③④

A.步驟②中打開含菌種的試管后需將試管口通過酒精燈火焰滅菌

B.步驟④中接種環(huán)共需5次灼燒處理

C.將接種后的圖④平板放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)時無須倒置

D.①②③步驟操作時都不需要在酒精燈火焰旁進行

［解析］打開含菌種的試管需通過火焰滅菌，取出菌種后需再次通過火焰，塞上棉塞才可以，

A正確；每次接種前后都要灼燒接種環(huán)，因此完成步驟④中的5次劃線操作共需灼燒接種環(huán)

6次，B錯誤；劃線接種結(jié)束后，將平板倒置后放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，這樣可以防止表面的水

分過快揮發(fā)和防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基造成污染，C錯誤；①②③步驟操作時需要在酒

精燈火焰旁進行，防止被雜菌污染，D錯誤。

II歸納提示》

平板劃線操作的注意事項

(1)灼燒接種環(huán)，待其冷卻后才能伸入菌液，以免溫度太高殺死菌種。

(2)第二次及其以后的劃線操作總是從上一次劃線末端開始，能使微生物的數(shù)目隨著劃線次

數(shù)的增加而逐漸減少，最終得到由單個細菌繁殖而來的菌落。

(3)劃線時最后一區(qū)不要與第一區(qū)相連。

(4)劃線用力大小要適當，防止用力過大將培養(yǎng)基劃破。

(5)操作第一步即取菌種之前及每次劃線之前都需要將接種環(huán)進行火焰灼燒滅菌，劃線操作

結(jié)束時，仍需灼燒接種環(huán)，每次灼燒的目的如下表：

第一次操作每次劃線之前劃線結(jié)束

殺死上次劃線后接種環(huán)上殘留

殺死接種環(huán)殺死接種環(huán)上殘存的

的菌種，使下次劃線的目的菌

目的上原有的微菌種，避免微生物污

種直接來源于上次劃線的末

生物染環(huán)境和感染操作者

端，使每次劃線菌種數(shù)目減少

〔變式訓練〕

3.關(guān)于實驗室培養(yǎng)和純化酵母菌過程中的部分操作，下列說法正確的是(D)

A.配培養(yǎng)基、倒平板、接種需要在酒精燈火焰旁進行

B.倒平板時，倒入的培養(yǎng)基冷卻后蓋上培養(yǎng)皿的皿蓋

C.劃線接種時，灼燒接種環(huán)后立即進行再次劃線

D.劃線接種結(jié)束后，需將平板倒置后放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)

［解析］配培養(yǎng)基不需要在酒精燈火焰旁進行，A項錯誤。倒平板時，應立即蓋上培養(yǎng)皿的

皿蓋，B項錯誤。劃線接種時，灼燒接種環(huán)冷卻后進行再次劃線，C項錯誤。劃線接種結(jié)束

后，需將平板倒置后放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，D項正確。

知識點二微生物的選擇培養(yǎng)的計數(shù)

考向選擇培養(yǎng)基

?■例4苯酚是工業(yè)生產(chǎn)排放的有毒污染物質(zhì)，自然界中存在著降解苯酚的微生物。某

工廠產(chǎn)生的廢水中含有苯酚，為了降解廢水中的苯酚，研究人員從土壤中篩選獲得了只能降

解利用苯酚的細菌菌株，篩選的主要步驟如圖所示，①為土壤樣品。下列相關(guān)敘述錯誤的是

(C)

A.圖中②培養(yǎng)目的菌株的選擇培養(yǎng)基中應加入苯酚作為碳源

B.如果要測定②中活細菌數(shù)量，常采用稀釋涂布平板法

C.若圖中④為對照實驗，則其中應以苯酚作為唯一的碳源

D.使用平板劃線法可以在⑥上獲得單菌落

［解析］培養(yǎng)能降解苯酚的微生物，培養(yǎng)基應以苯酚作為唯一碳源。測定培養(yǎng)液中細菌數(shù)目

常采用稀釋涂布平板法。若④為對照實驗，則④中應含除苯酚外的其他碳源，⑤中以苯酚作

為唯一碳源。使用稀釋涂布平板法或平板劃線法都可以在⑥上獲得單菌落。

〔變式訓練〕

4.原油中含有大量有害的、致癌的多環(huán)芳燒。土壤中有些細菌可以利用原油中的多環(huán)芳煌

為碳源，在培養(yǎng)基中形成分解圈。為篩選出能高效降解原油的菌株并投入除污，某小組同學

設計了相關(guān)實驗。下列有關(guān)實驗的敘述，錯誤的是(C)

A.應配制來源于被原油污染土壤的土壤稀釋液備用

B.配制以多環(huán)芳煌為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基

C.將土壤稀釋液滅菌后接種到選擇培養(yǎng)基上

D.在選擇培養(yǎng)基上能形成分解圈的即為所需菌種

［解析］為了篩選獲取能利用多環(huán)芳煌為碳源的菌種，首先是取材，應配制來源于被原油污

染土壤的土壤稀釋液備用，A項正確；其次配制以多環(huán)芳煌為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基，B項

正確；然后進行接種，在無菌環(huán)境下，將土壤稀釋液接種到選擇培養(yǎng)基上，在適宜的條件下

進行培養(yǎng)，若將土壤稀釋液進行滅菌，就不能篩選出能高效降解原油的菌株，C項錯誤；在

選擇培養(yǎng)基上形成的菌落，若該菌落周圍有分解圈，即為所需菌種，D項正確。

方法點撥

選擇培養(yǎng)基的制作方法

依據(jù)某些微生物對某些物質(zhì)的抗性，在培養(yǎng)基

上原理者中加入某些物質(zhì)，以“抑制”不需要的微生物，

“促進”所需要的微生物生長

培養(yǎng)基中加入高濃度食鹽時可抑制多種細菌

廠的生長,但不影響金黃色葡萄球菌的生長，

舉例從而可將該菌分離出來

在培養(yǎng)基中加入青霉素時可抑制細菌、放

T線菌的生長,從而分離得到酵母菌和寄菌

培養(yǎng)基中缺乏氮源時，可分離自生

|一固氮微生物，非自生固氮微生物因

軍1改變培養(yǎng)基缺乏氮源而無法生存

營養(yǎng)成分培養(yǎng)基中若缺乏有機碳源則異養(yǎng)微

?一生物無法生存,而自養(yǎng)微生物可利用

空氣中的制造有機物生存

co2

利用培養(yǎng)基的I當石油是唯一碳源時，可抑制不能利用石

、.—廣特定化學成分，,油的微生物的生長,使能夠利用石油的微

1分離生物生存，從而分離出能消除石油污染的

微生物

通過某些在高鹽環(huán)境中可分離耐鹽菌，其他菌在

__“特殊環(huán)境”鹽濃度高時易失水而不能生存

方法四分離微生物在高溫環(huán)境中可分離得到耐高溫的微生物，

—其他微生物在高溫環(huán)境中因酶失活而無法生存

考向微生物的計數(shù)

?■例5下列有關(guān)土壤中分解尿素的細菌的分離和計數(shù)的實驗操作，錯誤的是

(B)

A.取土壤用的小鐵鏟和盛土樣的信封在使用前都需要滅菌

B.測定土壤中細菌的數(shù)量一般選用102、103、104倍的稀釋液進行平板培養(yǎng)

C.鑒定分解尿素的細菌，利用了尿素分解成氨，從而使pH升高的原理

D.用牛肉膏蛋白陳培養(yǎng)基作對照，來驗證選擇培養(yǎng)基是否有選擇性

［解析］取土壤用的小鐵鏟和盛土樣的信封在使用前都需要滅菌，A正確；土壤中細菌比真

菌多，在測定土壤中細菌的數(shù)量時，一般選用1。4、105和1。6倍的稀釋液進行平板培養(yǎng)，B

錯誤；鑒定分解尿素的細菌的原理：該細菌能產(chǎn)生腺酶，腺酶能將尿素分解成氨，從而使pH

升高，使酚紅變紅色，C正確；用牛肉膏蛋白陳培養(yǎng)基作對照，來驗證選擇培養(yǎng)基是否有選

擇性，若有選擇性，其上菌落數(shù)目要比對照組少得多，D正確。

II歸納提示〉

1.平板劃線法和稀釋涂布平板法的比較

平板劃線法稀釋涂布平板法

接種環(huán)在固體平板培養(yǎng)基.一系列的梯度稀釋、涂布

表面連續(xù)劃線操作平板操作

在具有顯著的菌落特征的.菌體一從適宜稀釋度平板上的菌

區(qū)域中挑取單個的菌落獲得一落中挑取單個的菌落

1.接種環(huán)的灼燒L稀釋操作時：盛有9mL

①第一次劃線前：殺死接水的所有試管、移液管等

種環(huán)上的微生物，避免污均需滅菌；操作時，試管

染培養(yǎng)物口和移液管應在離火焰

②之后每次劃線前：殺死1~2cm處

上次劃線后殘留菌種，保2.涂布平板時

證每次劃線菌種來自上次①涂布器末端用體積分數(shù)

劃線末端

為70%的酒精消毒，取出

③劃線結(jié)束后：殺死殘留臺成功一時讓多余酒精在燒杯中滴

菌種，避免污染環(huán)境和感怪感盡，然后將沾有少量酒精

染操作者的涂布器在火焰上引燃

.接種環(huán)灼燒之后，要冷

2②不要將過熱的涂布器放

卻后再進行操作，以免溫

度太高殺死菌種在盛放酒精的燒杯中，以

3.劃線時最后一區(qū)域不免引燃其中的酒精

要與第一區(qū)域相連③酒精燈與培養(yǎng)皿距離要

4.劃線用力要適宜，防止合適，移液管管頭不要接

用力過大將培養(yǎng)基劃破觸任何物體

可以根據(jù)菌落的特點獲得一既可以獲得單細胞菌落,

某種微生物的單細胞菌落+又能對微生物計數(shù)

不能對微生物計數(shù).曲］f瞽復雜，需要涂布多個

1-----1干板

2.兩種微生物計數(shù)方法的比較

間接計數(shù)法直接計數(shù)法

X（稀釋涂布平板法）（顯微計數(shù)法）

當樣品的稀釋度足夠高時，培養(yǎng)基表

面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋利用特定細菌計數(shù)板或血細胞計數(shù)

原理液中的一個活菌，通過統(tǒng)計平板上菌板，在顯微鏡下計算一定容積的樣品

落數(shù)，就能推測出樣品中大約含有多中微生物的數(shù)量

少活菌

每克樣品中的菌落數(shù)=&MC：某稀

每毫升原液所含細菌數(shù)：每小格內(nèi)平

公式釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)；V：

均細菌數(shù)X400X104X稀釋倍數(shù)

涂布平板時所用的稀釋液的體積

（mL）；Mx稀釋倍數(shù)

當兩個或多個細胞連在一起時，平板

缺點不能區(qū)分細胞死活

上觀察到的只是一個菌落

結(jié)果比實際值偏小比實際值偏大

〔變式訓練〕

5.（2021?湖北鄂州一模）土壤鹽堿化是影響農(nóng)作物生長的重要環(huán)境因素。某研究小組從鹽堿

地某種農(nóng)作物的根際土壤采樣，篩選鑒定出具有固氮及分泌IAA能力的多功能菌株，并對

其鹽堿耐受性進行了測定。回答下列問題：

（1）該小組分離純化固氮菌所用的培養(yǎng)基配方?7.5）如表所示：

MgSO-CaSO-

4甘露醇4蒸儲水

KH2Po4NaCICaCO3

7H2O2H2O

0.2g0.2g0.2g5.0g10go.lg1000mL

該培養(yǎng)基無氮源的原因是固氮菌可以利用空氣中的氮氣作為氮源，能在該培養(yǎng)基上生長,

而無固氮能力的微生物不能在該培養(yǎng)基上生長，從而起到篩選、分離純化固氮菌的作用。

該培養(yǎng)基需要添加瓊脂的原因是液體培養(yǎng)基不能分離單菌落。

⑵研究人員將菌株接種于添加有200ng-mL-1色氨酸的牛肉膏蛋白陳（LB）培養(yǎng)基中培養(yǎng)數(shù)

天，測定菌株分泌的IAA量。推測培養(yǎng)基中添加色氨酸的目的是為IAA合成提供原料.。

（3）為測定菌株的耐鹽堿水平，需在鹽堿度（鹽/NaCI濃度和pH/酸堿度）不同的LB液體培

養(yǎng)基中培養(yǎng)菌株，每組重復3次。

（4）對土壤樣品稀釋.后涂布平板,可統(tǒng)計樣品中的活菌數(shù)目。為了保證結(jié)果準確，一般選

擇菌落數(shù)在30?300的平板進行計數(shù)。

［解析］（1）固氮菌可以利用空氣中的氮氣作為氮源，應該選擇無氮培養(yǎng)基分離純化固氮菌。

從所用配方來看，培養(yǎng)基是液態(tài)的，而液體培養(yǎng)基不能分離單菌落，所以需要添加瓊脂（凝

固劑）。（2）為菌株利用色氨酸合成生長素（IAA）提供原料。（3）測定菌株耐鹽堿水平，測試的是

鹽和堿兩個因素，因此需在NaCI濃度和pH（酸堿度）不同的LB液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)菌株。

（4）土樣應該稀釋后再涂布平板，以免菌液濃度過高影響分離計數(shù)。為了保證計數(shù)結(jié)果準確，

一般選擇菌落數(shù)在30~300的平板進行計數(shù)。

知識點三傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和發(fā)酵工程的應用

考向傳統(tǒng)發(fā)酵的技術(shù)的應用

?■例6（不定項）下列關(guān)于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的說法中，錯誤的是（BD）

A.果酒的制作離不開酵母菌，酵母菌屬于兼性厭氧生物，在有氧條件下大量繁殖

B.制作果醋需要醋酸菌，它是一種嚴格厭氧的微生物，可將葡萄中的糖分解為醋酸

C.多種微生物參與了腐乳的制作，如酵母菌、毛霉、曲霉等

D.制作泡菜利用的乳酸菌是一種厭氧微生物，可以通過無氧呼吸產(chǎn)生乳酸和二氧化碳

［解析］果酒的制作離不開酵母菌，酵母菌屬于兼性厭氧生物，在有氧條件下大量繁殖，A

正確；制作果醋需要醋酸菌，它是一種好氧微生物，可將葡萄中的糖分解為醋酸，B錯誤;

多種微生物參與了腐乳的制作，如酵母菌、毛霉、曲霉等，C正確；制作泡菜利用的乳酸菌

是一種厭氧微生物，可以通過無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，不能產(chǎn)生二氧化碳，D錯誤。

II歸納提示〉

1.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中三種常用菌種的比較

項目酵母菌醋酸菌乳酸菌

生物學分類真核生物原核生物原核生物

代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧型異養(yǎng)需氧型異養(yǎng)厭氧型

發(fā)酵條件前期需氧，后期不需氧一直需氧無氧

發(fā)酵適宜溫度18?30℃30?35℃室溫

生產(chǎn)應用釀酒、發(fā)面釀醋制作酸奶、泡菜

2.果酒、果醋和泡菜的制作比較

比較

果酒制作果醋制作泡菜制作

項目

當。2、糖源充足

時，C6Hl2。6+

2O^-2CHCOOH+

酶23

C6Hl2。6-^CH1O-2CHO

原理2H2O+2CO2+能量；626363

2c2H5OH+2cO2+能量+能量

當缺少糖源.時,

C2H5OH+O2^-*

CH3COOH+H2O+能量

溫度18—30℃30?35℃室溫

先通氣一段時間后再密

封發(fā)酵容器或預留發(fā)酵

容器1/3的空間。發(fā)

氣體需不斷通入氧氣（無菌向壇蓋邊沿的水槽中注

酵旺盛期的CO2產(chǎn)量非

控制空氣.）滿水，密封發(fā)酵容器

常大，每隔12h左右將

瓶蓋擰松一次，防止發(fā)

酵瓶爆裂

雜菌①實驗材料的沖洗和實驗用具的—滅菌②酸性的發(fā)酵液具有」的

控制作用；③發(fā)酵菌種迅速形成種

可以嗅味和品嘗、用—通過觀察的形泡菜的色澤和風味，還

檢測

酸性重銘酸鉀檢驗酒成、嗅味和品嘗初步鑒可以通過在顯微鏡下觀

指標

精含量，進行酵母菌的定，再通過檢測和比較察比較不同時期泡菜壇

鏡檢、測定pH等工作醋酸發(fā)酵前后的pH進中乳酸菌的含量

一步鑒定。還可以在顯

微鏡下觀察發(fā)酵液中是

否有醋酸菌

聯(lián)系制作果醋可在酒精發(fā)酵的基礎上進行醋酸發(fā)酵

3.泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化

發(fā)酵時期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽

少（有。2,乳酸菌活動

發(fā)酵初期少增加（硝酸鹽還原菌的作用）

受抑制）

最多（乳酸抑制其他菌活積累、增多，下降（硝酸鹽還原菌受抑制，

發(fā)酵中期

動）pH下降部分亞硝酸鹽被分解）

減少（乳酸繼續(xù)積累，

繼續(xù)增多，下降至相對穩(wěn)定（硝酸鹽還原

發(fā)酵后期pH繼續(xù)下降，抑制其

pH繼續(xù)下降菌被完全抑制）

活動）

乳t乳1

酸

變化曲線

0發(fā)酵時間°發(fā)酵時間°發(fā)酵時間

亞硝酸鹽是硝酸鹽還原菌促進硝酸鹽還原形成的，而不是硝化細菌氧化氨形

注意

成的

〔變式訓練〕

6.在生物世界，微生物雖然顯得過于微小，但在自然界卻作用非凡，在食品生產(chǎn)中的應用

更是十分廣泛。請回答下列問題：

（1）利用蘋果、梨、葡萄等水果制作果酒時，其發(fā)酵階段所需的菌種是酵母菌；在產(chǎn)生酒

精時要控制的必要條件是無氧（密閉、密封）。

（2）圖甲代表該發(fā)酵裝置，如果發(fā)酵后期，通氣口的開關(guān)被打開，一段時間后果酒變酸，這是

由于酒精在醋酸菌的作用下生成了醋酸。圖乙中能表示該發(fā)酵過程培養(yǎng)液pH變化

的曲線是②。

（3）某同學用甘藍為原料制作泡菜，將甘藍分組并置于不同溫度下3d,檢測生成乳酸的含量,

結(jié)果如表:

溫度(℃)1626313543

乳酸含量(％)

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是溫度會影響乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸；31℃左右乳酸菌發(fā)酵

產(chǎn)生乳酸的含量最高。

［解析］(1)果酒發(fā)酵所需菌種是酵母菌。酒精是酵母菌無氧呼吸的產(chǎn)物，因此，發(fā)酵時應密

閉發(fā)酵瓶，隔絕空氣，使酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。(2)在酒精發(fā)酵過程中，產(chǎn)生的C02

溶于水后形成碳酸(酸性較弱)，pH會下降，但不會急劇下降；醋酸菌在有氧的情況下，能將

乙醇變成乙醛，再將乙醛變成醋酸，酸性物質(zhì)持續(xù)增加，pH持續(xù)下降，曲線②比較符合此

過程pH的變化。(3)由表中數(shù)據(jù)可以看出，在泡菜制作過程中，不同溫度下乳酸含量不同，

說明溫度影響乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，并且31。。左右時乳酸的產(chǎn)生量最高。

考向發(fā)酵工程及其應用

??例7下列有關(guān)發(fā)酵工程應用的敘述，不合理的是(C)

A.生產(chǎn)醬油、檸檬酸、味精等食品添加劑和各種酶制劑

B.某些疫苗、動物激素是利用基因改造或轉(zhuǎn)基因的酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)的

C.利用微生物在發(fā)酵過程中的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)微生物菌肥、農(nóng)藥、飼料等

D.嗜熱菌可以用來生產(chǎn)洗滌劑、嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量

［解析］利用微生物在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有機酸、生物活性物質(zhì)生產(chǎn)微生物菌肥，利用微生

物或其代謝產(chǎn)物生產(chǎn)微生物農(nóng)藥，利用發(fā)酵獲得的大量微生物菌體生產(chǎn)微生物飼料，故C項

錯誤。

II歸納提示>

1.發(fā)酵裝置一大型發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖

輸電動機

無菌軸封、

培養(yǎng)物或營n二?<

養(yǎng)物的加入口MS*溶解^^測器

取樣管-0=^忘二

:1口一冷卻水排出口

攪拌葉輪

儂傳瞬蜀

和控制裝置罩一的夾層

生物傳感

蹲r-■、■、Mj—器裝置

軸水詠口一女

發(fā)闞

姊裝

印一空出入

閥門做Uqjp

彳力氣過濾器

1放料管

(1)攪拌葉輪在發(fā)酵過程中的作用。

①通過葉輪的攪拌作用，使培養(yǎng)基在發(fā)酵罐內(nèi)得到充分的混合，盡可能使微生物在發(fā)酵罐里

的每一處均能得到充足的氧氣和培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)；

②良好的攪拌有利于微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的熱量傳遞給冷卻介質(zhì)；

③攪拌能使發(fā)酵液充分混合，使發(fā)酵罐的發(fā)酵液中的固型物質(zhì)保持懸浮狀態(tài)。

(2)發(fā)酵罐中發(fā)酵條件的控制。

①溫度的控制：發(fā)酵過程中可以通過溫度傳感器和控制裝置進