高考生物5年高考3年模擬總復習（新高考）發(fā)酵工程（講解冊）

考情清單考點清單即練即清目錄考點1傳統(tǒng)發(fā)酵技術考點2微生物的培養(yǎng)技術及應用考點3發(fā)酵工程及其應用釀酒技術

傳統(tǒng)發(fā)酵技術微生物的培養(yǎng)技術及應用發(fā)酵工程及其應用(2023山東,12)(2023浙江6月選考,12)(2022湖北,11)(2022江蘇,16)(2021湖北,3)(2021遼寧,8)(2021山東,12)(2021重慶,25)√

(2023江蘇,7)(2023遼寧,9)(2023廣東,10)(2023河北,12)(2023遼寧,13)(2023山東,15)(2023北京,16)(2023浙江1月選考,19)(2022江蘇,3)(2022湖北,5)(2022海南,12)(2022遼寧,15)(2022遼寧,18)(2022河北,23節(jié)選)(2022全國乙,37)(2021北京,12)(2021山東,14)(2021山東,20)(2021河北,23節(jié)選)

√

(2023江蘇,16)(2023山東,20)(2022山東,20)(2021全國乙,37)√

√(2023河北,18)(2022山東,14)(2022湖北,14)

√√考點1傳統(tǒng)發(fā)酵技術一、傳統(tǒng)發(fā)酵技術原理在適宜條件下,將原料通過微生物的代謝轉化為人類所需要的產(chǎn)物菌種來自原材料中天然存在的微生物,或前一次發(fā)酵保存下來的發(fā)酵物中的微生物類型以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主,通常是家庭式或作坊式的二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品1.制作腐乳和傳統(tǒng)泡菜腐乳的制作菌種酵母、曲霉、毛霉等,其中起主要作用的是毛霉,其為需氧型真核生物原理蛋白質

小分子的肽和氨基酸特點豆腐中的蛋白質被分解成小分子肽和氨基酸,味道鮮美,易于消化吸收,而腐乳本身也便于保存泡菜的制作菌種植物體表面天然存在的乳酸菌(厭氧型原核生物),常見的乳酸菌包括乳酸鏈球菌和乳酸桿菌原理C6H12O6

2C3H6O3(乳酸)+能量步驟

檢測將腌制好的樣品處理后,與已知濃度的標準顯色液比色,可估算泡菜中亞硝酸鹽含量

易混易錯

1.“陳泡菜水”中含有較多的乳酸菌,加入后相當于接種。2.將鹽水煮沸可除去鹽水中的O2,同時還可殺滅鹽水中的微生物(除氧殺菌);冷卻的目

的是防止鹽水溫度過高殺死壇內的乳酸菌。3.泡菜“咸而不酸”可能是食鹽濃度過高、發(fā)酵溫度過低等導致泡菜未能正常發(fā)酵。果酒制作菌種果皮表面的野生型酵母菌(兼性厭氧型真核生物),釀酒酵母的最適生長溫度約為28℃原理C6H12O6

2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量發(fā)酵條件溫度:18~30℃;氣體:前期有氧大量繁殖,后期無氧酒精發(fā)酵檢測酒精+酸性重鉻酸鉀溶液→橙色變灰綠色果醋制作菌種空氣中的醋酸菌(好氧型原核生物)原理(1)當O2、糖源充足時:C6H12O6+2O2

2CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2+能量(2)當缺少糖源(O2充足)時:C2H5OH(酒精)+O2

CH3COOH(乙酸)+H2O+能量發(fā)酵條件溫度:30~35℃氣體:發(fā)酵過程均需有氧氣通入檢測聞(發(fā)酵液是否有酸味)2.制作果酒和果醋過程

知識歸納

果酒和果醋制作過程中的注意事項(1)葡萄應先沖洗再去除枝梗,避免去枝梗時葡萄破損,引起雜菌污染。(2)瓶中留約1/3空間,可為發(fā)酵初期酵母菌大量繁殖提供O2,并防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的

CO2造成發(fā)酵液溢出。(3)果酒發(fā)酵過程中會產(chǎn)生CO2導致瓶內氣壓升高,需擰松瓶蓋放氣,但不要完全打開,

否則可能會被雜菌污染。(4)清洗干凈的發(fā)酵瓶、榨汁機等器具需用體積分數(shù)為70%的酒精消毒。考點2微生物的培養(yǎng)技術及應用一、培養(yǎng)基1.培養(yǎng)基的成分營養(yǎng)物質來源主要功能碳源無機碳源CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳無機物構成細胞物質和一些代謝產(chǎn)物;有機碳源既是碳源又是能源有機碳源糖類、脂質、蛋白質、有機酸、牛肉膏、蛋白胨等氮源無機氮源NH3、硝酸鹽、N2等合成蛋白質、核酸及含氮的代謝產(chǎn)物有機氮源蛋白胨、尿素、氨基酸等特殊營養(yǎng)物質維生素、氨基酸、堿基等參與酶和核酸的形成;參與代謝過程中的酶促反應知識歸納

1.培養(yǎng)乳酸桿菌時,需要在培養(yǎng)基中添加維生素。2.培養(yǎng)霉菌時,一般需要將培養(yǎng)基調至酸性。3.培養(yǎng)細菌時,一般需要將培養(yǎng)基調至中性或弱堿性。4.培養(yǎng)厭氧微生物時,需要提供無氧的條件。2.培養(yǎng)基的類型(1)培養(yǎng)基的分類依據(jù)及應用易混易錯

與液體培養(yǎng)基相比,固體培養(yǎng)基還需要添加凝固劑,如瓊脂。(2)選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基的實例對比類型實例選擇培養(yǎng)基基礎培養(yǎng)基+青霉素→分離酵母菌等真菌基礎培養(yǎng)基+高濃度食鹽→分離金黃色葡萄球菌無碳源培養(yǎng)基→分離自養(yǎng)微生物以尿素為唯一氮源→分離分解尿素的細菌無氮源培養(yǎng)基→分離固氮微生物以石油為唯一碳源→分離能消除石油污染的微生物鑒別培養(yǎng)基伊紅—亞甲藍瓊脂培養(yǎng)基鑒別大腸桿菌→菌落呈深紫色,并帶有金屬光澤油脂培養(yǎng)基鑒別產(chǎn)脂肪酶菌株→由淡紅色變成深紅色H2S試驗培養(yǎng)基鑒別產(chǎn)H2S菌株→產(chǎn)生黑色沉淀加入酚紅指示劑的培養(yǎng)基鑒別分解尿素的微生物→菌落周圍變成紅色加入剛果紅的培養(yǎng)基鑒別纖維素分解菌→菌落周圍產(chǎn)生透明圈注:根據(jù)透明圈直徑與菌落直徑的比值,可以判斷纖維素分解菌分解纖維素的能力,比值越大,分解能力越強知識拓展

1.半固體培養(yǎng)基的穿刺培養(yǎng):將接種針深插至半固體培養(yǎng)基中進行接種以培養(yǎng)微生物的一種方法,常用于厭氧或兼性厭氧微生物的培養(yǎng),根據(jù)微生物自穿刺部位的擴散狀況來了解微生物的運動性能。2.基礎培養(yǎng)基、完全培養(yǎng)基、補充培養(yǎng)基的區(qū)別:(1)基礎培養(yǎng)基僅能滿足野生型菌株

的生長需要;(2)完全培養(yǎng)基可滿足一切營養(yǎng)缺陷型菌株的生長需要;(3)補充培養(yǎng)基能

滿足相應的營養(yǎng)缺陷型菌株的生長需要。二、無菌技術——消毒和滅菌1.消毒:使用較為溫和的物理、化學或生物等方法殺死物體表面或內部一部分微生物。種類方法應用范圍煮沸消毒法100℃煮沸5~6min家庭餐具等生活用品的消毒巴氏消毒法63~65℃消毒30min或72~76℃

處理15s或80~85℃處理10~15s牛奶等一些不耐高溫的液體紫外線消毒紫外線照射30min接種室、接種箱、超凈工作臺等化學藥物消毒用酒精擦試雙手、用氯氣消毒水源等生物消毒法有的微生物能寄生于多種細菌體內,使細菌裂解可用于凈化污水、污泥小表達

1.與煮沸消毒法相比,對鮮牛奶采用巴氏消毒法有何優(yōu)點?

2.利用紫外線消毒時,如何增強消毒的效果?

答案:1.用巴氏消毒法消毒牛奶,可以殺死牛奶中的絕大多數(shù)微生物,并且不破壞牛奶

中的營養(yǎng)成分。2.紫外線照射前,適量噴灑苯酚或煤酚皂溶液等消毒液,可以加強消毒效果。種類方法應用范圍灼燒滅菌酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒微生物的接種工具(如接種環(huán)、接種針)以及接種過程中的試管口或瓶口等干熱滅菌干熱滅菌箱160~170℃加熱1~2h玻璃器皿(如吸管、培養(yǎng)皿)、金屬用具等濕熱滅菌利用沸水、流通蒸汽或高壓蒸汽進行滅菌培養(yǎng)基及耐高溫的多種器材、物品等2.滅菌:使用強烈的理化方法殺死物體內外所有的微生物,包括芽孢和孢子。小表達

濕熱滅菌法中

的效果最好,其設定的條件是

。答案:高壓蒸汽滅菌壓力為100kPa、溫度為121℃的條件下,滅菌15~30min三、微生物的純培養(yǎng)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)方法平板劃線法(1)主要過程

(2)培養(yǎng)結果

(3)不同階段燃燒接種環(huán)的目的①第一次操作:殺死接種環(huán)上原有的微生物。②每次劃線之前:殺死上次劃線后接種環(huán)上殘留的菌種,使本次劃線的菌種直接來源于上次劃線的末端。③劃線結束后:殺死接種環(huán)上殘存的菌種,避免微生物污染環(huán)境和感染操作者方法稀釋涂布平板法(1)主要過程

(2)培養(yǎng)結果及可對微生物計數(shù)的原因原因:當樣品稀釋度足夠高時,培養(yǎng)基表面生長的一個菌落來源于樣品稀釋液中的一個活菌,因此稀釋涂布平板法可對微生物進行計數(shù)培養(yǎng)結果實例——酵母菌的純培養(yǎng)

注意:制備固體培養(yǎng)基時,最后要將冷卻凝固的平板倒置,以防止冷凝水滴落在培養(yǎng)基上造成污染四、微生物的計數(shù)1.顯微鏡直接計數(shù)法用具細菌計數(shù)板或血細胞計數(shù)板優(yōu)點快速、直觀誤差無法區(qū)分死菌和活菌,結果偏大改進措施計數(shù)前用臺盼藍對細胞進行染色,死細胞會被染成藍色,活細胞不著色2.稀釋涂布平板法原理當樣品的稀釋度足夠高時,培養(yǎng)基表面生長的一個單菌落,來源于樣品稀釋液中的一個活菌公式每克樣品的菌落數(shù)=(C/V)×M(C:某一稀釋度下,平板上生長的平均菌落數(shù);V:涂布的稀釋液體積;M:稀釋倍數(shù))誤差當兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只是一個菌落,會使結果偏小小表達

稱取1.0g某土壤樣品,轉入99mL無菌水中,進行梯度稀釋,取0.1mL菌懸液涂

布在固體培養(yǎng)基上,其中10倍稀釋的菌懸液培養(yǎng)后平均長出了46個酵母菌菌落,則該

樣品中每克土壤約含酵母菌

個。答案460000(計算方法為:C/V×M=46/0.1×103)3.實例——土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)實驗原理(1)能分解尿素的細菌可以合成脲酶,脲酶能催化尿素分解產(chǎn)生NH3,NH3可作為細菌生長的氮源;(2)以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基可從土壤中分離出分解尿素的細菌分離與計數(shù)分解尿素的細菌分離用稀釋涂布平板法分離分解尿素的細菌鑒別pH升高可使酚紅指示劑變紅,脲酶可將尿素分解成NH3,使培養(yǎng)基pH升高,故在培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑,若指示劑變紅,則說明該細菌能分解尿素培養(yǎng)恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。一般選擇1×104、1×105、1×106倍稀釋的稀釋液進行平板培養(yǎng)計數(shù)選擇菌落數(shù)為30~300的平板計數(shù)注意事項(1)選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時的記錄作為結果→為了防止因培養(yǎng)時間不足而遺漏菌落數(shù)目;(2)在同一稀釋度下,應至少對3個平板進行重復計數(shù),取平均值→可減少偶然誤差;(3)設置空白平板作對照組→排除平板被雜菌污染的可能性考點3發(fā)酵工程及其應用一、概念利用微生物的特定功能,通過現(xiàn)代工程技術,規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。二、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)注意

環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖,也會影響微生物代謝物的形成。例如,谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn):在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸;在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。三、實例——啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程

1.主發(fā)酵:完成酵母菌的繁殖(需氧氣)、大部分糖的分解和代謝物的生成。2.后發(fā)酵:主發(fā)酵結束后發(fā)酵液還不能飲用,需在低溫、密閉環(huán)境下儲存一段時間進行后發(fā)酵,才能形成澄清、成熟的啤酒。釀酒技術深挖教材(1)傳統(tǒng)釀酒技術與工業(yè)釀酒技術都利用了

的原理,發(fā)酵前

都要在有氧的環(huán)境中

(2023山東,20,3分)(2022湖北,11,2分)(2021湖

北,3,2分)(2021山東,12,2分)。(2)家庭果酒釀制時榨汁后直接可以發(fā)酵,工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)時,通常需要先通過

技術獲得單一菌種,再將它們接種到物料中進行發(fā)酵,目的是

(選擇性必修3P8)。酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精促進酵母菌的增殖微生物培養(yǎng)縮短發(fā)酵時間,確保品質穩(wěn)定(3)利用高粱、大麥等糧食進行白酒或啤酒發(fā)酵時,需先將

(該過程

稱為糖化),然后才能發(fā)酵(選擇性必修3P24)(2023江蘇,16,3分)。白酒釀造和啤酒釀造

的區(qū)別:白酒釀造利用酒曲中的霉菌進行糖化,將淀粉分解為葡萄糖(2023浙江6月選

考,12,2分),啤酒釀造利用了

進行糖化(選擇性必修3P24)(2022山東,20,3分)。淀粉分解形成糖漿大麥種子發(fā)芽釋放的淀粉酶真題演練

小曲