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(共33张PPT)
第1章
阶段整合与提升(一)
发酵工程
概 念 导 图
归纳拓展
主题1　发酵工程中常用菌种的比较
菌种 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物学分类 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物
代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 异养需氧型 异养厌氧型
发酵原理 酒精发酵(无氧呼吸) 呼吸产生乙酸 蛋白质分解为小分子肽和氨基酸 乳酸发酵
(无氧呼吸)
发酵条件 前期需氧，后期不需氧 一直需氧 一直需氧 无氧
生长适宜温度 约为28 ℃ 30～35 ℃ — 室温
生产应用 酿酒、发面 酿醋 制作腐乳 制作酸奶、泡菜
主题2　区分选择培养基与鉴别培养基
种类 特点 用途 举例
选择 培养基 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 从众多微生物中分离所需的微生物 以尿素为唯一氮源的培养基分离得到尿素分解菌
鉴别 培养基 根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品，进而产生特定的颜色或其他变化 鉴别不同种类的微生物 用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌
主题3　两种纯化方法的比较
项目 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 等比稀释操作和涂布平板操作
接种工具 接种环 涂布器
单菌落的获得 从最后划线的区域挑取 稀释度合适，整个平板上都可找到单菌落
用途 分离纯化菌种，获得单菌落 ①分离纯化菌种，获得单菌落；
②用于计数
项目 平板划线法 稀释涂布平板法
菌落分布
共同点 都能将微生物分散到固体培养基表面，以获得单菌落，达到分离纯化微生物的目的，也可用于观察菌落特征 主题4　发酵工程与传统发酵技术的比较
项目 发酵工程 传统发酵技术
不同点 菌种 通过微生物纯培养技术筛选或其他技术生产的优良菌种，大多是单一菌种 原材料中天然存在的混合菌种
发酵方式 液体发酵为主 固体发酵或半固体发酵为主
项目 发酵工程 传统发酵技术
不同点 对发酵条件的控制 严格无菌操作，防止杂菌污染。通过现代工程技术精确地控制发酵条件，使发酵条件处于最佳状态 不是无菌操作，容易受到杂菌污染。不能严格控制发酵条件，易受外界条件影响
生产规模 和产品 生产规模大，实现了工业化生产。原料来源丰富，成本低，产物多样，产量高 通常是家庭式或作坊式的，产量低。生产往往受季节和原料限制。产品风味品种比较单一，质量不稳定
相同点 都利用了微生物的作用 体验高考
1．(山东卷)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
B
解析：酵母菌适宜生长繁殖的温度范围是18～30 ℃，堆积培养过程中温度可达60 ℃左右，不利于筛选酿酒酵母，A错误；大曲主要提供白酒酿造过程中糖化所需的微生物，糖化是将淀粉水解成糖浆的过程，故大曲中应存在能分泌淀粉酶的微生物，B正确；窖池发酵是白酒酿造过程中微生物发酵的最后阶段，此时酵母菌只进行无氧呼吸，C错误；窖池密封不严使酒变酸是因为乙醇被醋酸菌氧化为乙酸，D错误。
2．(江苏卷)某同学利用红叶李果实制作果醋，图示为其操作的简易流程。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同
B．过程①中添加适量果胶酶，有利于提高出汁率
C．过程②中，为使菌种充分吸收营养物质，需每日多次开盖搅拌
D．过程③发酵时会产生大量气泡，需拧松瓶盖放气
B
解析：果酒发酵的菌种是酵母菌，是真核生物，果醋发酵的菌种是醋酸菌，是原核生物，两者的细胞结构不同，A错误；过程①为榨汁，果胶酶能分解细胞壁中的果胶，添加适量果胶酶，有利于提高出汁率，B正确；过程②为果酒发酵，酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵，若多次开盖会引入氧气抑制无氧呼吸，并增加杂菌污染风险，C错误；醋酸菌为好氧微生物，发酵过程中要保证通气，不能密封，因此不存在拧松瓶盖的操作，D错误。
3．(河南卷)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品，均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是 (　　)
A．醋酸的发酵是好氧发酵，而酒精的发酵是厌氧发酵
B．以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，伴有pH下降和气体产生
C．食醋和黄酒发酵过程中，微生物繁殖越快发酵产物产率越高
D．使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一
C
解析：醋酸发酵所需的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型，故醋酸发酵是好氧发酵，而酒精发酵参与的微生物是酵母菌，需要无氧呼吸产生酒精，故是厌氧发酵，A正确；以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，产物中的乙酸、二氧化碳等会使pH下降，B正确；黄酒发酵过程中，酵母菌在有氧条件下大量繁殖，在无氧条件下能够产生酒精，繁殖越快，则发酵产物酒精产率越低，C错误；传统发酵食品所用的是自然菌种，没有进行严格的灭菌，以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，往往会造成传统发酵食品的品质不一，D正确。
4．(江苏卷)从种植草莓的土壤中分离致病菌，简易流程如下：制备土壤悬液、分离、纯化、鉴定。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．制备的培养基可用紫外线照射进行灭菌
B．将土样加入无菌水混匀，梯度稀释后取悬液加入平板并涂布
C．连续划线时，接上次划线的起始端开始划线
D．鉴定后的致病菌，可接种在斜面培养基上，并在室温下长期保存
B
解析：制备的培养基需用高压蒸汽灭菌法灭菌，紫外线照射仅用于物体表面或空气消毒，无法灭菌，A错误；将土样加入无菌水制成悬液，经梯度稀释后，取各稀释度菌液涂布于培养基表面，分离并计数，B正确；连续划线时，每次应从上次划线的末端开始，以逐步稀释菌体，若从起始端开始则无法有效分离单菌落，C错误；斜面培养基保存菌种需置于4 ℃短期保存，长期保存应使用甘油管藏法(－20 ℃)，室温下无法长期保存，D错误。
5．(重庆卷)养殖场粪便是农家肥的重要来源，其中某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生NH3，影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物，兴趣小组按图进行实验获得目的菌株，下列叙述正确的是 (　　)
A．①通常在等比稀释后用平板划线法获取单个菌落
B．②挑取在2种培养基上均能生长的用于后续的实验
C．③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙
D．粪便中添加菌株甲比乙更有利于NH3的减少
C
解析：平板划线法是指通过连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面，经过数次划线后培养，可以分离得到单菌落，因此，平板划线法不需要等比稀释，在等比稀释后用涂布法获取单菌落的方法为稀释涂布平板法，A错误；分析题图，②筛选不能利用尿素的多个单菌落，因此，②挑取不能在以尿素为唯一氮源培养基上生长，但能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落用于后续的实验，B错误；③进一步将不能利用尿素的菌株中不产生脲酶的菌株(甲)和分泌脲酶抑制剂的菌株(乙)区分开，可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙，C正确；甲不产生脲酶，但粪便中可能还含有其他能产生脲酶的菌株，进而产生NH3，菌株乙能分泌脲酶抑制剂，进而抑制NH3产生，所以粪便中添加菌株乙比甲更有利于NH3的减少，D错误。
6．(江西卷节选)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种聚酯塑料，会造成环境污染。磷脂酶可催化PET降解。为获得高产磷脂酶的微生物，研究人员试验了2种方法。回答下列问题：
(1)从土壤等环境样品中筛选高产磷脂酶的微生物，以磷脂酰乙醇酯(一种磷脂类物质)为唯一碳源制备________培养基，可提高该方法的筛选效率。除碳源外，该培养基中至少还应该有______、__________、________等营养物质。
选择
水
无机盐
氮源
(2)除了上述方法之外，还可以通过____________技术非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物。
(3)将以上获得的微生物接种到鉴别培养基(在牛肉膏蛋白胨液体培养基中添加2%的琼脂粉和适量的卵黄磷脂)平板上培养，可以通过观察卵黄磷脂水解圈的大小，初步判断微生物产磷脂酶的能力，但不能以水解圈大小作为判断微生物产磷脂酶能力的唯一依据。从平板制作的角度分析，其原因可能是____________________ __________________________________________。
诱变育种
不同平板中培养基量
的差异以及平板内和平板间培养基厚度不均匀
解析：(1)以磷脂酰乙醇酯为唯一碳源制备选择培养基，在该培养基中只有能利用磷脂酰乙醇酯的微生物能生长，其他微生物的生长被抑制，进而筛选出所需要的微生物。除碳源外，该培养基中至少还应该有水、无机盐和氮源等营养物质，同时还需要提供微生物生长所需要的外界环境条件。(2)可以通过诱变育种技术非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物，该技术的原理是基因突变，由于基因突变具有不定向性，因而该技术具有盲目性。(3)从平板制作的角度分析，即倒平板过程中没有经过定量检测，且平板倒置的时间可能也会影响平板中培养基厚度，因此不同平板中培养基量的差异、平板内培养基厚度不均匀以及平板间厚度不均匀都会影响实验结果的判断，因此可采用降解圈的直径和菌落直径的比值作为判断依据。
素养发展
话题1　发酵工程中的科学思维和工程思维
—— 科学思维、工程思维
(全国乙卷)化合物S被广泛应用于医药、食品和化工工业。用菌株C可生产S，S的产量与菌株C培养所利用的碳源关系密切。为此，某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S产量的影响，结果见下表。回答下列问题：
碳源 细胞干重/(g·L－1) S产量/(g·L－1)
葡萄糖 3.12 0.15
淀粉 0.01 0.00
制糖废液 2.30 0.18
(1)通常在实验室培养微生物时，需要对所需的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方法有__________________________(答出2点即可)。
(2)由实验结果可知，菌株C生长的最适碳源是__________；用菌株C生产S的最适碳源是____________。菌株C的生长除需要碳源外，还需要___________________ (答出2点即可)等营养物质。
(3)由实验结果可知，碳源为淀粉时菌株C不能生长，其原因是_____________。
(4)若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S的最适碳源浓度，某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路：_______________________________________ _________________________________________________________________________________________________________。
(5)利用制糖废液生产S可以实现废物利用，其意义是_______________________ _____________(答出1点即可)。
高压蒸汽灭菌、干热灭菌
葡萄糖
制糖废液
氮源、无机盐、水
缺少淀粉酶
分别配制一系列不同浓度梯度的以制糖废液为唯一碳源的培养基，培养菌株C，其他条件相同且适宜，一段时间后，测定并比较不同浓度制糖废液中的S的产量
减少污染、节省原料、降低生产成本
解析：(1)通常在实验室培养微生物时，为防止实验用的玻璃器皿等物品中原有的微生物污染培养物，需要对所需的玻璃器皿进行灭菌，玻璃器皿常用的灭菌方法有干热灭菌、高压蒸汽灭菌等。(2)由实验结果可知，与以制糖废液为碳源相比，以葡萄糖为碳源时菌株C的细胞干重最大，说明最适于菌株C生长的碳源是葡萄糖；而以制糖废液为碳源时，用菌株C生产S的产量高于以葡萄糖和淀粉为碳源时生产S的产量，说明最适于生产S的碳源是制糖废液。微生物的生长一般都需要水、碳源、氮源和无机盐，还需要满足微生物生长对pH、氧气以及特殊营养物质的要求，故菌株C的生长除需要碳源外，还需要氮源、无机盐、水等营养物质。
(3)分析题图表格可以看出，在以淀粉为碳源的培养基中，菌株C不能生长，原因可能是菌株C中缺少分解淀粉的酶，不能利用淀粉。(4)以制糖废液为碳源要测定生产S的最适碳源浓度，实验自变量为制糖废液的浓度，实验思路见答案，S产量最高时对应的制糖废液浓度即为生产S的最适碳源浓度。
话题2　关注食品、生活等民生热点问题—— 社会责任
倡议“公筷母匙”一直是饮食文化的热点话题之一。为验证使用公筷的必要性，专家们进行了一项研究：将聚餐时的四道菜品分为两等份，一份使用公筷进食，一份不使用公筷进食，通过无菌操作采集样品，经冷链运输至实验室，定量稀释后等量接种于牛肉膏蛋白胨培养基上，恒温培养适宜的时间，进行细菌菌落的总数统计，结果如下表(表中的cfu·g－1表示每克样品在培养基上形成的菌落总数)。请回答下列问题：
菜名 结 果/(cfu·g－1) 餐前 餐后公筷 餐后非公筷 餐后未食用
凉拌黄瓜 14 000 16 000 45 000 —
盐水虾 160 150 220 —
干锅茶树菇 1 100 4 600 79 000 —
炒芦笋 30 30 530 —
咸菜八爪鱼 60 20 5 000 —
香辣牛蛙 60 150 560 130
(1)每道菜品使用公筷和非公筷夹取相同次数，其目的是__________________ ____。实验中特意测定了香辣牛蛙未食用菜的菌落总数，其作用是作为________对照。
(2)配制牛肉膏蛋白胨培养基时，按照配方表计算、称量、溶化、定容后需经________________法灭菌后再倒平板。实验前需要对超净工作台进行________(填“消毒”或“灭菌”)处理。在接种前需要检测使用的培养基是否被污染，方法是用______________________________作对照。
(3)实验室一般采用________________法统计活菌数目，该方法调查得到的实验结果一般比实际值______，其原因是________________________________________ __________________。
排除无关变量的干
扰
空白
高压蒸汽灭菌
消毒
未接种的牛肉膏蛋白胨培养基
稀释涂布平板
低
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)凉拌黄瓜餐前的菌落数远远高于其他菜品，最可能的原因是_____________ _______________________________。
(5)分析以上实验结果可知，“公筷母匙”的好处是显而易见的，请你至少说出两点：
①______________________；
②____________。
没有经过高温烹调，本身携带的细菌数量多
干净卫生、预防疾病
文明餐饮阶段整合与提升(一)
概 念 导 图
主题1　发酵工程中常用菌种的比较
菌种 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物学分类 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物
代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 异养需氧型 异养厌氧型
发酵原理 酒精发酵(无氧呼吸) 呼吸产生乙酸 蛋白质分解为小分子肽和氨基酸 乳酸发酵 (无氧呼吸)
发酵条件 前期需氧，后期不需氧 一直需氧 一直需氧 无氧
生长适宜温度 约为28 ℃ 30～35 ℃ — 室温
生产应用 酿酒、发面 酿醋 制作腐乳 制作酸奶、泡菜
主题2　区分选择培养基与鉴别培养基
种类 特点 用途 举例
选择 培养 基 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 从众多微生物中分离所需的微生物 以尿素为唯一氮源的培养基分离得到尿素分解菌
鉴别 培养 基 根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品，进而产生特定的颜色或其他变化 鉴别不同种类的微生物 用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌
主题3　两种纯化方法的比较
项目 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 等比稀释操作和涂布平板操作
接种工具 接种环 涂布器
单菌落 的获得 从最后划线的区域挑取 稀释度合适，整个平板上都可找到单菌落
用途 分离纯化菌种，获得单菌落 ①分离纯化菌种，获得单菌落； ②用于计数
菌落 分布
共同点 都能将微生物分散到固体培养基表面，以获得单菌落，达到分离纯化微生物的目的，也可用于观察菌落特征
主题4　发酵工程与传统发酵技术的比较
项目 发酵工程 传统发酵技术
不同点 菌种 通过微生物纯培养技术筛选或其他技术生产的优良菌种，大多是单一菌种 原材料中天然存在的混合菌种
发酵方式 液体发酵为主 固体发酵或半固体发酵为主
对发酵 条件的 控制 严格无菌操作，防止杂菌污染。通过现代工程技术精确地控制发酵条件，使发酵条件处于最佳状态 不是无菌操作，容易受到杂菌污染。不能严格控制发酵条件，易受外界条件影响
生产规模 和产品 生产规模大，实现了工业化生产。原料来源丰富，成本低，产物多样，产量高 通常是家庭式或作坊式的，产量低。生产往往受季节和原料限制。产品风味品种比较单一，质量不稳定
相同点 都利用了微生物的作用
1．(山东卷)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
2．(江苏卷)某同学利用红叶李果实制作果醋，图示为其操作的简易流程。下列相关叙述正确的是(　　)
A．果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同
B．过程①中添加适量果胶酶，有利于提高出汁率
C．过程②中，为使菌种充分吸收营养物质，需每日多次开盖搅拌
D．过程③发酵时会产生大量气泡，需拧松瓶盖放气
3．(河南卷)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品，均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是(　　)
A．醋酸的发酵是好氧发酵，而酒精的发酵是厌氧发酵
B．以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，伴有pH下降和气体产生
C．食醋和黄酒发酵过程中，微生物繁殖越快发酵产物产率越高
D．使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一
4．(江苏卷)从种植草莓的土壤中分离致病菌，简易流程如下：制备土壤悬液、分离、纯化、鉴定。下列相关叙述正确的是(　　)
A．制备的培养基可用紫外线照射进行灭菌
B．将土样加入无菌水混匀，梯度稀释后取悬液加入平板并涂布
C．连续划线时，接上次划线的起始端开始划线
D．鉴定后的致病菌，可接种在斜面培养基上，并在室温下长期保存
5．(重庆卷)养殖场粪便是农家肥的重要来源，其中某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生NH3，影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物，兴趣小组按图进行实验获得目的菌株，下列叙述正确的是(　　)
A．①通常在等比稀释后用平板划线法获取单个菌落
B．②挑取在2种培养基上均能生长的用于后续的实验
C．③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙
D．粪便中添加菌株甲比乙更有利于NH3的减少
6．(江西卷节选)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种聚酯塑料，会造成环境污染。磷脂酶可催化PET降解。为获得高产磷脂酶的微生物，研究人员试验了2种方法。回答下列问题：
(1)从土壤等环境样品中筛选高产磷脂酶的微生物，以磷脂酰乙醇酯(一种磷脂类物质)为唯一碳源制备_____________培养基，可提高该方法的筛选效率。除碳源外，该培养基中至少还应该有_____________、____________、_____________等营养物质。
(2)除了上述方法之外，还可以通过____________技术非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物。
(3)将以上获得的微生物接种到鉴别培养基(在牛肉膏蛋白胨液体培养基中添加2%的琼脂粉和适量的卵黄磷脂)平板上培养，可以通过观察卵黄磷脂水解圈的大小，初步判断微生物产磷脂酶的能力，但不能以水解圈大小作为判断微生物产磷脂酶能力的唯一依据。从平板制作的角度分析，其原因可能是_______________。
话题1发酵工程中的科学思维和工程思维
—— 科学思维、工程思维
(全国乙卷)化合物S被广泛应用于医药、食品和化工工业。用菌株C可生产S，S的产量与菌株C培养所利用的碳源关系密切。为此，某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S产量的影响，结果见下表。回答下列问题：
碳源 细胞干重/(g·L－1) S产量/(g·L－1)
葡萄糖 3.12 0.15
淀粉 0.01 0.00
制糖废液 2.30 0.18
(1)通常在实验室培养微生物时，需要对所需的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方法有______________(答出2点即可)。
(2)由实验结果可知，菌株C生长的最适碳源是______________；用菌株C生产S的最适碳源是____________。菌株C的生长除需要碳源外，还需要_______________(答出2点即可)等营养物质。
(3)由实验结果可知，碳源为淀粉时菌株C不能生长，其原因是_____________。
(4)若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S的最适碳源浓度，某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路：__________________________________。
(5)利用制糖废液生产S可以实现废物利用，其意义是_______________(答出1点即可)。
话题2关注食品、生活等民生热点问题—— 社会责任
倡议“公筷母匙”一直是饮食文化的热点话题之一。为验证使用公筷的必要性，专家们进行了一项研究：将聚餐时的四道菜品分为两等份，一份使用公筷进食，一份不使用公筷进食，通过无菌操作采集样品，经冷链运输至实验室，定量稀释后等量接种于牛肉膏蛋白胨培养基上，恒温培养适宜的时间，进行细菌菌落的总数统计，结果如下表(表中的cfu·g－1表示每克样品在培养基上形成的菌落总数)。请回答下列问题：
菜名 结 果/(cfu·g－1)
餐前 餐后公筷 餐后非公筷 餐后未食用
凉拌黄瓜 14 000 16 000 45 000 —
盐水虾 160 150 220 —
干锅茶树菇 1 100 4 600 79 000 —
炒芦笋 30 30 530 —
咸菜八爪鱼 60 20 5 000 —
香辣牛蛙 60 150 560 130
(1)每道菜品使用公筷和非公筷夹取相同次数，其目的是_______________。实验中特意测定了香辣牛蛙未食用菜的菌落总数，其作用是作为______________对照。
(2)配制牛肉膏蛋白胨培养基时，按照配方表计算、称量、溶化、定容后需经_____________法灭菌后再倒平板。实验前需要对超净工作台进行___________ (填“消毒”或“灭菌”)处理。在接种前需要检测使用的培养基是否被污染，方法是用________________________作对照。
(3)实验室一般采用_____________法统计活菌数目，该方法调查得到的实验结果一般比实际值____，其原因是_______________。
(4)凉拌黄瓜餐前的菌落数远远高于其他菜品，最可能的原因是__没____________。
(5)分析以上实验结果可知，“公筷母匙”的好处是显而易见的，请你至少说出两点：
①______________；
②______________。
阶段整合与提升(一)
概 念 导 图
主题1　发酵工程中常用菌种的比较
菌种 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物学分类 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物
代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 异养需氧型 异养厌氧型
发酵原理 酒精发酵(无氧呼吸) 呼吸产生乙酸 蛋白质分解为小分子肽和氨基酸 乳酸发酵 (无氧呼吸)
发酵条件 前期需氧，后期不需氧 一直需氧 一直需氧 无氧
生长适宜温度 约为28 ℃ 30～35 ℃ — 室温
生产应用 酿酒、发面 酿醋 制作腐乳 制作酸奶、泡菜
主题2　区分选择培养基与鉴别培养基
种类 特点 用途 举例
选择 培养 基 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 从众多微生物中分离所需的微生物 以尿素为唯一氮源的培养基分离得到尿素分解菌
鉴别 培养 基 根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品，进而产生特定的颜色或其他变化 鉴别不同种类的微生物 用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌
主题3　两种纯化方法的比较
项目 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 等比稀释操作和涂布平板操作
接种工具 接种环 涂布器
单菌落 的获得 从最后划线的区域挑取 稀释度合适，整个平板上都可找到单菌落
用途 分离纯化菌种，获得单菌落 ①分离纯化菌种，获得单菌落； ②用于计数
菌落 分布
共同点 都能将微生物分散到固体培养基表面，以获得单菌落，达到分离纯化微生物的目的，也可用于观察菌落特征
主题4　发酵工程与传统发酵技术的比较
项目 发酵工程 传统发酵技术
不同点 菌种 通过微生物纯培养技术筛选或其他技术生产的优良菌种，大多是单一菌种 原材料中天然存在的混合菌种
发酵方式 液体发酵为主 固体发酵或半固体发酵为主
对发酵 条件的 控制 严格无菌操作，防止杂菌污染。通过现代工程技术精确地控制发酵条件，使发酵条件处于最佳状态 不是无菌操作，容易受到杂菌污染。不能严格控制发酵条件，易受外界条件影响
生产规模 和产品 生产规模大，实现了工业化生产。原料来源丰富，成本低，产物多样，产量高 通常是家庭式或作坊式的，产量低。生产往往受季节和原料限制。产品风味品种比较单一，质量不稳定
相同点 都利用了微生物的作用
1．(山东卷)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(　B　)
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
解析：酵母菌适宜生长繁殖的温度范围是18～30 ℃，堆积培养过程中温度可达60 ℃左右，不利于筛选酿酒酵母，A错误；大曲主要提供白酒酿造过程中糖化所需的微生物，糖化是将淀粉水解成糖浆的过程，故大曲中应存在能分泌淀粉酶的微生物，B正确；窖池发酵是白酒酿造过程中微生物发酵的最后阶段，此时酵母菌只进行无氧呼吸，C错误；窖池密封不严使酒变酸是因为乙醇被醋酸菌氧化为乙酸，D错误。
2．(江苏卷)某同学利用红叶李果实制作果醋，图示为其操作的简易流程。下列相关叙述正确的是(　B　)
A．果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同
B．过程①中添加适量果胶酶，有利于提高出汁率
C．过程②中，为使菌种充分吸收营养物质，需每日多次开盖搅拌
D．过程③发酵时会产生大量气泡，需拧松瓶盖放气
解析：果酒发酵的菌种是酵母菌，是真核生物，果醋发酵的菌种是醋酸菌，是原核生物，两者的细胞结构不同，A错误；过程①为榨汁，果胶酶能分解细胞壁中的果胶，添加适量果胶酶，有利于提高出汁率，B正确；过程②为果酒发酵，酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵，若多次开盖会引入氧气抑制无氧呼吸，并增加杂菌污染风险，C错误；醋酸菌为好氧微生物，发酵过程中要保证通气，不能密封，因此不存在拧松瓶盖的操作，D错误。
3．(河南卷)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品，均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是(　C　)
A．醋酸的发酵是好氧发酵，而酒精的发酵是厌氧发酵
B．以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，伴有pH下降和气体产生
C．食醋和黄酒发酵过程中，微生物繁殖越快发酵产物产率越高
D．使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一
解析：醋酸发酵所需的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型，故醋酸发酵是好氧发酵，而酒精发酵参与的微生物是酵母菌，需要无氧呼吸产生酒精，故是厌氧发酵，A正确；以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，产物中的乙酸、二氧化碳等会使pH下降，B正确；黄酒发酵过程中，酵母菌在有氧条件下大量繁殖，在无氧条件下能够产生酒精，繁殖越快，则发酵产物酒精产率越低，C错误；传统发酵食品所用的是自然菌种，没有进行严格的灭菌，以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，往往会造成传统发酵食品的品质不一，D正确。
4．(江苏卷)从种植草莓的土壤中分离致病菌，简易流程如下：制备土壤悬液、分离、纯化、鉴定。下列相关叙述正确的是(　B　)
A．制备的培养基可用紫外线照射进行灭菌
B．将土样加入无菌水混匀，梯度稀释后取悬液加入平板并涂布
C．连续划线时，接上次划线的起始端开始划线
D．鉴定后的致病菌，可接种在斜面培养基上，并在室温下长期保存
解析：制备的培养基需用高压蒸汽灭菌法灭菌，紫外线照射仅用于物体表面或空气消毒，无法灭菌，A错误；将土样加入无菌水制成悬液，经梯度稀释后，取各稀释度菌液涂布于培养基表面，分离并计数，B正确；连续划线时，每次应从上次划线的末端开始，以逐步稀释菌体，若从起始端开始则无法有效分离单菌落，C错误；斜面培养基保存菌种需置于4 ℃短期保存，长期保存应使用甘油管藏法(－20 ℃)，室温下无法长期保存，D错误。
5．(重庆卷)养殖场粪便是农家肥的重要来源，其中某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生NH3，影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物，兴趣小组按图进行实验获得目的菌株，下列叙述正确的是(　C　)
A．①通常在等比稀释后用平板划线法获取单个菌落
B．②挑取在2种培养基上均能生长的用于后续的实验
C．③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙
D．粪便中添加菌株甲比乙更有利于NH3的减少
解析：平板划线法是指通过连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面，经过数次划线后培养，可以分离得到单菌落，因此，平板划线法不需要等比稀释，在等比稀释后用涂布法获取单菌落的方法为稀释涂布平板法，A错误；分析题图，②筛选不能利用尿素的多个单菌落，因此，②挑取不能在以尿素为唯一氮源培养基上生长，但能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落用于后续的实验，B错误；③进一步将不能利用尿素的菌株中不产生脲酶的菌株(甲)和分泌脲酶抑制剂的菌株(乙)区分开，可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙，C正确；甲不产生脲酶，但粪便中可能还含有其他能产生脲酶的菌株，进而产生NH3，菌株乙能分泌脲酶抑制剂，进而抑制NH3产生，所以粪便中添加菌株乙比甲更有利于NH3的减少，D错误。
6．(江西卷节选)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种聚酯塑料，会造成环境污染。磷脂酶可催化PET降解。为获得高产磷脂酶的微生物，研究人员试验了2种方法。回答下列问题：
(1)从土壤等环境样品中筛选高产磷脂酶的微生物，以磷脂酰乙醇酯(一种磷脂类物质)为唯一碳源制备__选择__培养基，可提高该方法的筛选效率。除碳源外，该培养基中至少还应该有__水__、__无机盐__、__氮源__等营养物质。
(2)除了上述方法之外，还可以通过__诱变育种__技术非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物。
(3)将以上获得的微生物接种到鉴别培养基(在牛肉膏蛋白胨液体培养基中添加2%的琼脂粉和适量的卵黄磷脂)平板上培养，可以通过观察卵黄磷脂水解圈的大小，初步判断微生物产磷脂酶的能力，但不能以水解圈大小作为判断微生物产磷脂酶能力的唯一依据。从平板制作的角度分析，其原因可能是__不同平板中培养基量的差异以及平板内和平板间培养基厚度不均匀__。
解析：(1)以磷脂酰乙醇酯为唯一碳源制备选择培养基，在该培养基中只有能利用磷脂酰乙醇酯的微生物能生长，其他微生物的生长被抑制，进而筛选出所需要的微生物。除碳源外，该培养基中至少还应该有水、无机盐和氮源等营养物质，同时还需要提供微生物生长所需要的外界环境条件。(2)可以通过诱变育种技术非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物，该技术的原理是基因突变，由于基因突变具有不定向性，因而该技术具有盲目性。(3)从平板制作的角度分析，即倒平板过程中没有经过定量检测，且平板倒置的时间可能也会影响平板中培养基厚度，因此不同平板中培养基量的差异、平板内培养基厚度不均匀以及平板间厚度不均匀都会影响实验结果的判断，因此可采用降解圈的直径和菌落直径的比值作为判断依据。
话题1发酵工程中的科学思维和工程思维
—— 科学思维、工程思维
(全国乙卷)化合物S被广泛应用于医药、食品和化工工业。用菌株C可生产S，S的产量与菌株C培养所利用的碳源关系密切。为此，某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S产量的影响，结果见下表。回答下列问题：
碳源 细胞干重/(g·L－1) S产量/(g·L－1)
葡萄糖 3.12 0.15
淀粉 0.01 0.00
制糖废液 2.30 0.18
(1)通常在实验室培养微生物时，需要对所需的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方法有__高压蒸汽灭菌、干热灭菌__(答出2点即可)。
(2)由实验结果可知，菌株C生长的最适碳源是__葡萄糖__；用菌株C生产S的最适碳源是__制糖废液__。菌株C的生长除需要碳源外，还需要__氮源、无机盐、水__(答出2点即可)等营养物质。
(3)由实验结果可知，碳源为淀粉时菌株C不能生长，其原因是__缺少淀粉酶__。
(4)若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S的最适碳源浓度，某同学进行了相关实验。请简要写出实验思路：__分别配制一系列不同浓度梯度的以制糖废液为唯一碳源的培养基，培养菌株C，其他条件相同且适宜，一段时间后，测定并比较不同浓度制糖废液中的S的产量__。
(5)利用制糖废液生产S可以实现废物利用，其意义是__减少污染、节省原料、降低生产成本__(答出1点即可)。
解析：(1)通常在实验室培养微生物时，为防止实验用的玻璃器皿等物品中原有的微生物污染培养物，需要对所需的玻璃器皿进行灭菌，玻璃器皿常用的灭菌方法有干热灭菌、高压蒸汽灭菌等。(2)由实验结果可知，与以制糖废液为碳源相比，以葡萄糖为碳源时菌株C的细胞干重最大，说明最适于菌株C生长的碳源是葡萄糖；而以制糖废液为碳源时，用菌株C生产S的产量高于以葡萄糖和淀粉为碳源时生产S的产量，说明最适于生产S的碳源是制糖废液。微生物的生长一般都需要水、碳源、氮源和无机盐，还需要满足微生物生长对pH、氧气以及特殊营养物质的要求，故菌株C的生长除需要碳源外，还需要氮源、无机盐、水等营养物质。(3)分析题图表格可以看出，在以淀粉为碳源的培养基中，菌株C不能生长，原因可能是菌株C中缺少分解淀粉的酶，不能利用淀粉。(4)以制糖废液为碳源要测定生产S的最适碳源浓度，实验自变量为制糖废液的浓度，实验思路见答案，S产量最高时对应的制糖废液浓度即为生产S的最适碳源浓度。
话题2关注食品、生活等民生热点问题—— 社会责任
倡议“公筷母匙”一直是饮食文化的热点话题之一。为验证使用公筷的必要性，专家们进行了一项研究：将聚餐时的四道菜品分为两等份，一份使用公筷进食，一份不使用公筷进食，通过无菌操作采集样品，经冷链运输至实验室，定量稀释后等量接种于牛肉膏蛋白胨培养基上，恒温培养适宜的时间，进行细菌菌落的总数统计，结果如下表(表中的cfu·g－1表示每克样品在培养基上形成的菌落总数)。请回答下列问题：
菜名 结 果/(cfu·g－1)
餐前 餐后公筷 餐后非公筷 餐后未食用
凉拌黄瓜 14 000 16 000 45 000 —
盐水虾 160 150 220 —
干锅茶树菇 1 100 4 600 79 000 —
炒芦笋 30 30 530 —
咸菜八爪鱼 60 20 5 000 —
香辣牛蛙 60 150 560 130
(1)每道菜品使用公筷和非公筷夹取相同次数，其目的是__排除无关变量的干扰__。实验中特意测定了香辣牛蛙未食用菜的菌落总数，其作用是作为__空白__对照。
(2)配制牛肉膏蛋白胨培养基时，按照配方表计算、称量、溶化、定容后需经__高压蒸汽灭菌__法灭菌后再倒平板。实验前需要对超净工作台进行__消毒__(填“消毒”或“灭菌”)处理。在接种前需要检测使用的培养基是否被污染，方法是用__未接种的牛肉膏蛋白胨培养基__作对照。
(3)实验室一般采用__稀释涂布平板__法统计活菌数目，该方法调查得到的实验结果一般比实际值__低__，其原因是__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)凉拌黄瓜餐前的菌落数远远高于其他菜品，最可能的原因是__没有经过高温烹调，本身携带的细菌数量多__。
(5)分析以上实验结果可知，“公筷母匙”的好处是显而易见的，请你至少说出两点：
①__干净卫生、预防疾病__；
②__文明餐饮__。

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