一轮复习人教版发酵工程学案

第35讲发酵工程

・考情研读•备考定位

课标要求核心素养

1.生命观念：通过认识乳酸菌、酵母菌和醋酸菌的结构和

代谢类型与各类微生物都能适应其生活环境。

2.科学思维：根据微生物的代谢类型分析培养基的组成和

1.获得纯净的微生物培

配制。

养物是发酵工程的基

3.科学探究：讨论并掌握无菌技术的实验操作方法；讨论

础。

并掌握微生物的纯培养的方法；讨论土壤中分解尿素的细

2.发酵工程为人类提供

菌的分离与计数的方法；掌握泡菜、果酒和果醋制作过程

多样的生物产品。

中发酵条件的控制。

4.社会责任：讨论泡菜的食品安全问题和认可发酵工程在

生产上的重要应用价值。

-----•必备知识•夯实基础

画画回回

一、发酵与传统发酵技术

1.发酵的概念和种类

(1)概念：

人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的

产物。

(2)种类：有氧发酵(如醋酸发酵、谷氨酸发酵)和无氧发酵(如酒精发酵)。

2.传统发酵技术的概念

直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下的面团、卤汁等发酵物

中的微生物进行发酵、制作食品的技术。

二、尝试制作传统发酵食品

1.制作原理

⑴所用菌种。

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：在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解为C6Hl2。6-2c3H6。3(乳酸)

+能量。

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

b.在」条件下进行酒精发酵：C6Hl2O6-^2CC）2+2C2H50H（酒精）+能量。

③果醋:a.糖源、氧气均充足:将糖分解为醋酸:C6Hl2。6+202工工2cH3co0H（乙酸）+2比0

+2CO2+能量；

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

2.控制条件

泡菜果酒果醋

无氧前期有氧，后期无氧有氧

O2

温度室温18〜30℃30~35℃

条件腌制15

时间10〜12天7~8天

控制天左右

其他控制盐与

条件水的比例

泡菜坛的选择；材料的选择与处理；防工匕发酵液被污染；控制好

操作提示

腌制条件的控制发酵条件；正确使用发酉学装置

3.泡菜制作流程

选择修整、洗涤、晾晒、I测定亚硝酸盐含匐

侬切分成条状或片状I

蠹T配制盐水鹿菜盐水山龄髅3矗

4.果酒和果醋制作流程

（①榨汁机要清洗干净，并晾干

实验用具消毒J②发酵瓶要用温水冲洗，再用

|体积分数为70%的酒精消毒

①先冲洗，后除去枝梗

挑选、冲洗葡萄

.②不能反复冲洗，防止洗去野生酵母菌

榨汁一用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中，要留大约1/3的空间

①严格控制在18〜30℃的温度下发酵

果酒发酵

②发酵过程要注意适时排气

’①取样检测酒精含量：在酸性条件下,

取样＜

检测'重铭酸钾与酒精反应呈现灰绿色

.②酵母菌数量镜检

[①加入醋酸菌后温度控制在30-35℃

果醋发酵JN注、一，工一匚、

[②适时通入氧气(无困仝气)

三、微生物的基本培养技术

1.培养基

(1)概念：人们按照微生物对.营养物质.的不同需求,配制出供其.生长繁殖一的营养基

质。

'液体培养基

(2)种类＜加入凝固剂，如琼脂固体培养基

、固体培养基：在液体培养基中

⑶成分：

①主要成分：水，、碳源、氮源.、无机盐。

②其他成分，还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及—的要求。

③牛肉膏和蛋白陈中含有碳源.、维生素和有机氮等营养物质。

2.无菌技术

⑴目的：.获得纯净的微生物培养物.。

⑵关键：防止杂菌污染。

⑶两种无菌技术的比较：

比较项目消毒灭菌

作用强度较为3和—的理化因素—强烈—的理化因素

杀死物体表面或内部的部分

作用程度杀死物体内外所有的微生物

微生物

芽抱和抱子一般不能杀灭能杀灭

操作空间、活体生物材料、操作

适用对象操作工具、玻璃器皿、培养基等

者的衣着和双手

煮沸消毒法、.巴氏一消毒法、

.湿热.灭菌法、干热灭菌法、

常用方法化学药剂消毒法、紫外线消

.灼烧.灭菌法

毒法

3.微生物的纯培养

(1)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)步骤：配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等。

(3)酵母菌的纯培养。

①菌落的概念：由一个微生物细胞繁殖而来的肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群

体。

②接种方法：最常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法。

③步骤：制备培养基、接种和分离酵母菌、培养酵母菌。

四、微生物的选择培养和计数

1.选择培养基

(1)概念：在微生物学中，将允许种类的微生物生长，同时.抑制或阻止-其他种类

微生物生长的培养基，称为选择培养基。

(2)举例：筛选土壤中分解尿素的细菌的选择培养基是以空素—为唯一氮源，按物理性质归

类为固体培养基。

2.稀释涂布平板法

将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的

表面,进行培养。在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，

从而能在培养基表面形成单个菌落。

3.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验流程

土壤取样一样品稀释一微生物的培养与观察。

五、发酵工程及其应用

1.发酵工程的特点

(1)生产条件.温和一。

(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」h_、容易处理等。

2.发酵工程的一般流程

⑴选育菌种

①从自然界中筛选；

②通过诱变育种或基因工程育种获得。

(2)扩大培养：在发酵之前进行。

(3)配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复实验确定培养基配方。

(4)灭菌：培养基和发酵设备都必须严格灭菌。

⑸接种：无菌操作。

(6)发酵罐内发酵(发酵工程的中心环节)

①了解发酵进程：随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等；

②及时添加必需的营养组分；

③严格控制一温度、pH和溶解氧等发酵条件o

（7）分离、提纯产物

①发酵产品是微生物细胞:在发酵结束之后，采用、过滤、沉淀一等方法将菌体分离和干燥;

②发酵产品是代谢物：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。

回国回旧

易错整合，判断正误。

1.酵母菌只有在无氧条件下才能进行酒精发酵，因此发酵瓶中的溶液应充满（x）

2.醋酸杆菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸（x）

3.无菌操作包括消毒和灭菌，需进行灭菌的有培养基及操作人员的双手等（x）

4.倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上（x）

5.分解尿素的细菌可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低（x）

6.与家庭传统发酵一样，发酵工程所用的菌种绝大多数是多菌种（x）

国画圈园

1.果酒搁置时间过久为什么会有酸味？

［提示］醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸。

2.接种细菌后，为什么要将平板倒置培养？

［提示］防止冷凝水滴落在培养基上引发污染。

3.为什么发酵工程需要对菌种进行扩大培养？

［提示］因为工业发酵罐的体积大，需要的菌种数量多，所以在发酵之前需要对菌种进行扩大

培养以获得足够多的菌种。

关键能力・考点突破

知识点一微生物的基本培养技术

考向制备培养基

»■例1（2021.大连期末）微生物培养基的成分如下表所示。下列有关说法错误的是

(C)

编号©②③④⑤

成分

(NH4)2SO4KH2P。4FeSO4CaCl2H2O

含量/g100mL

A.此培养基可用来培养自养型微生物

B.此表中的营养成分共有三类，即水、无机盐、氮源

C.若除去①，此培养基可培养硝化细菌

D.培养基中若加入氨基酸，则它可充当碳源、氮源

［解析］此培养基中不含碳源，适合用来培养自养型微生物，A正确；此表中的营养成分共

有三类，即水、无机盐、氮源，B正确；硝化细菌能进行化能合成作用，但不能固氮，因此

若除去①，此培养基不能培养硝化细菌，C错误；培养基中若加入氨基酸，则它可充当碳源、

氮源，D正确。

II归纳提示＞

1.培养基中成分的含义、作用和主要来源

营养要素含义作用主要来源

构成生物体细胞的物无机碳源：NaHCCh、C02

凡能提供所需碳元素质和一些代谢产物，等；有机碳源：糖类、脂肪

碳源

的物质有些是异养生物的能酸、花生饼粉、石油、牛肉

源物质膏和蛋白膝等

无机氮源：NH3、镂盐、硝

凡能提供所需氮元素合成蛋白质、核酸以

氮源酸盐等；有机氮源：尿素、

的物质及含氮的代谢产物

牛肉膏、蛋白陈等

生长因子

生长必不可少的微量酵母膏、蛋白膝、动植物组

（特殊营酶和核酸的组成成分

有机物织提取液等

养物质）

在高等生物体内含量不仅是优良的溶剂，

水很高，在低等生物体而且可维持生物大分培养基、大气、代谢产物等

内含量更高子结构的稳定

为微生物提供除碳、细胞内的组成成分；

氮元素以外的各种重生理调节物质；某些

无机盐培养基、大气等环境

要元素，包括某些大化能自养菌的能源；

量元素酶的激活剂

2.培养基的种类和作用

（1）按物理状态分类

培养基种类特点用途

液体培养基不加凝固剂工业生产

半固体培养基加凝固剂（如琼脂）观察微生物的运动，微生物的分离、鉴定

微生物的分离、鉴定，活菌计数，菌种保

固体培养基加凝固剂（如琼脂）

藏

（2）按功能分类

种类制备方法原理用途举例

依据某些微生

从众多微生物加入青霉素分

选择培培养基中加入物对某些物质

中分离所需的离得到酵母菌

养基某些化学物质的特殊需求或

微生物和霉菌

抗性而设计

培养基中加入用伊红美蓝培

鉴别培产生特定的颜鉴别不同种类

某种指示剂或养基鉴别大肠

养基色或其他变化的微生物

化学药品杆菌

〔变式训练〕

1.（2022.山东日照模拟）不同微生物对营养物质的需要各不相同。下列有关硝化细菌营养的

叙述错误的是（B）

A.水是硝化细菌的营养要素之一

B.牛肉膏可为硝化细菌提供碳源

C.氮源物质为硝化细菌提供能源

D.无机盐是硝化细菌不可缺少的营养物质

［解析］水是硝化细菌的营养要素之一，A正确；硝化细菌是自养型，以二氧化碳作为碳源，

牛肉膏可为硝化细菌提供氮源，B错误；硝化细菌化能合成作用所需的能量来自氧化氨释放

的化学能，可见氮源物质为硝化细菌提供能源，C正确；无机盐是硝化细菌不可缺少的营养

物质，D正确。

考向无菌技术

»■例2（不定项）（2021・聊城市二模）下列关于无菌操作的叙述，正确的是

（ACD）

A.煮沸消毒可以杀死微生物的营养细胞和部分芽抱

B.加入培养基中的指示剂和染料不需要灭菌

C.利用组织培养技术繁殖脱毒苗时，需要对植物的外植体进行消毒

D.接种时灼烧接种环要冷却后再对菌种划线

［解析］100℃煮沸5〜6min可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽苑，A正确；指示剂和

染料可能混有微生物，故加入培养基前需灭菌，B错误；利用组织培养技术繁殖脱毒苗时,

为防止细菌污染，应对外植体进行消毒,C正确；接种时灼烧接种环要冷却后再对菌种划线，

以免接种环温度太高，杀死菌种，D正确。

方法点拨

常见物品的消毒或灭菌方法

（1）消毒方法及适用对象

煮沸消毒法I一日常食品、罐装食品等

巴氏消毒法一牛奶等不耐高温的液体等

化学药剂消毒法一用酒精擦拭操作者双手、用氯气消毒水源等

紫外线消毒法I—接种室、接种箱或超净工作台等

(2)灭菌方法及适用对象

灼烧灭菌I一接种工具、其他金属用具等

干热灭菌一玻璃器皿、金属用具等

湿热灭菌I—培养基等

易错警示

(1)用酒精消毒时，体积分数为70%的酒精消毒效果最好，原因是浓度过高，菌体表面蛋白

质凝固形成一层保护膜，酒精不能渗入其中；浓度过低，杀菌力减弱。

(2)接种室、接种箱或超净工作台在使用前，可以用紫外线照射30min以杀死物体表面或空

气中的微生物。在照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。

(3)芽泡是某些细菌生长到一定阶段，在细胞内形成的休眠体。抱子是某些微生物的繁殖体。

(4)消毒和灭菌都是通过一定的理化手段，使病原体的蛋白质或核酸变性，失去活性。只是作

用的条件不同，抑菌杀菌的程度不同。

〔变式训练〕

2.(2022•南京模拟)下列关于微生物实验操作的叙述，错误的是(A)

A.培养微生物的试剂和器具都要进行高压蒸汽灭菌

B.接种前后，接种环都要在酒精灯火焰上进行灼烧

C.接种后的培养皿要倒置，以防培养污染

D.菌种分离和菌落计数都可以使用固体培养基

［解析］接种室、接种箱等常用紫外线消毒法处理，接种环等常用灼烧灭菌法处理，吸管、

培养皿等常用干热灭菌法处理，培养基及多种器材用高压蒸汽灭菌法处理，故A错误。

考向微生物的纯培养

»■例3(2021.沈阳模拟)如图为实验室培养和纯化大肠杆菌的部分操作步骤，下列说法正

确的是(A)

①②③④

A.步骤②中打开含菌种的试管后需将试管口通过酒精灯火焰灭菌

B.步骤④中接种环共需5次灼烧处理

C.将接种后的图④平板放入培养箱中培养时无须倒置

D.①②③步骤操作时都不需要在酒精灯火焰旁进行

［解析］打开含菌种的试管需通过火焰灭菌，取出菌种后需再次通过火焰，塞上棉塞才可以，

A正确；每次接种前后都要灼烧接种环，因此完成步骤④中的5次划线操作共需灼烧接种环

6次，B错误；划线接种结束后，将平板倒置后放入培养箱中培养，这样可以防止表面的水

分过快挥发和防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染，C错误；①②③步骤操作时需要在酒

精灯火焰旁进行，防止被杂菌污染，D错误。

II归纳提示》

平板划线操作的注意事项

(1)灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。

(2)第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使微生物的数目随着划线次

数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。

(3)划线时最后一区不要与第一区相连。

(4)划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。

(5)操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要将接种环进行火焰灼烧灭菌，划线操作

结束时，仍需灼烧接种环，每次灼烧的目的如下表：

第一次操作每次划线之前划线结束

杀死上次划线后接种环上残留

杀死接种环杀死接种环上残存的

的菌种，使下次划线的目的菌

目的上原有的微菌种，避免微生物污

种直接来源于上次划线的末

生物染环境和感染操作者

端，使每次划线菌种数目减少

〔变式训练〕

3.关于实验室培养和纯化酵母菌过程中的部分操作，下列说法正确的是(D)

A.配培养基、倒平板、接种需要在酒精灯火焰旁进行

B.倒平板时，倒入的培养基冷却后盖上培养皿的皿盖

C.划线接种时，灼烧接种环后立即进行再次划线

D.划线接种结束后，需将平板倒置后放入培养箱中培养

［解析］配培养基不需要在酒精灯火焰旁进行，A项错误。倒平板时，应立即盖上培养皿的

皿盖，B项错误。划线接种时，灼烧接种环冷却后进行再次划线，C项错误。划线接种结束

后，需将平板倒置后放入培养箱中培养，D项正确。

知识点二微生物的选择培养的计数

考向选择培养基

»■例4苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。某

工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得了只能降

解利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如图所示，①为土壤样品。下列相关叙述错误的是

(C)

A.图中②培养目的菌株的选择培养基中应加入苯酚作为碳源

B.如果要测定②中活细菌数量，常采用稀释涂布平板法

C.若图中④为对照实验，则其中应以苯酚作为唯一的碳源

D.使用平板划线法可以在⑥上获得单菌落

［解析］培养能降解苯酚的微生物，培养基应以苯酚作为唯一碳源。测定培养液中细菌数目

常采用稀释涂布平板法。若④为对照实验，则④中应含除苯酚外的其他碳源，⑤中以苯酚作

为唯一碳源。使用稀释涂布平板法或平板划线法都可以在⑥上获得单菌落。

〔变式训练〕

4.原油中含有大量有害的、致癌的多环芳烧。土壤中有些细菌可以利用原油中的多环芳煌

为碳源，在培养基中形成分解圈。为筛选出能高效降解原油的菌株并投入除污，某小组同学

设计了相关实验。下列有关实验的叙述，错误的是(C)

A.应配制来源于被原油污染土壤的土壤稀释液备用

B.配制以多环芳煌为唯一碳源的选择培养基

C.将土壤稀释液灭菌后接种到选择培养基上

D.在选择培养基上能形成分解圈的即为所需菌种

［解析］为了筛选获取能利用多环芳煌为碳源的菌种，首先是取材，应配制来源于被原油污

染土壤的土壤稀释液备用，A项正确；其次配制以多环芳煌为唯一碳源的选择培养基，B项

正确；然后进行接种，在无菌环境下，将土壤稀释液接种到选择培养基上，在适宜的条件下

进行培养，若将土壤稀释液进行灭菌，就不能筛选出能高效降解原油的菌株，C项错误；在

选择培养基上形成的菌落，若该菌落周围有分解圈，即为所需菌种，D项正确。

方法点拨

选择培养基的制作方法

依据某些微生物对某些物质的抗性，在培养基

上原理者中加入某些物质，以“抑制”不需要的微生物，

“促进”所需要的微生物生长

培养基中加入高浓度食盐时可抑制多种细菌

厂的生长,但不影响金黄色葡萄球菌的生长，

举例从而可将该菌分离出来

在培养基中加入青霉素时可抑制细菌、放

T线菌的生长,从而分离得到酵母菌和寄菌

培养基中缺乏氮源时，可分离自生

|一固氮微生物，非自生固氮微生物因

军1改变培养基缺乏氮源而无法生存

营养成分培养基中若缺乏有机碳源则异养微

।一生物无法生存,而自养微生物可利用

空气中的制造有机物生存

co2

利用培养基的I当石油是唯一碳源时，可抑制不能利用石

、.—广特定化学成分，,油的微生物的生长,使能够利用石油的微

1分离生物生存，从而分离出能消除石油污染的

微生物

通过某些在高盐环境中可分离耐盐菌，其他菌在

__“特殊环境”盐浓度高时易失水而不能生存

方法四分离微生物在高温环境中可分离得到耐高温的微生物，

—其他微生物在高温环境中因酶失活而无法生存

考向微生物的计数

»■例5下列有关土壤中分解尿素的细菌的分离和计数的实验操作，错误的是

(B)

A.取土壤用的小铁铲和盛土样的信封在使用前都需要灭菌

B.测定土壤中细菌的数量一般选用102、103、104倍的稀释液进行平板培养

C.鉴定分解尿素的细菌，利用了尿素分解成氨，从而使pH升高的原理

D.用牛肉膏蛋白陈培养基作对照，来验证选择培养基是否有选择性

［解析］取土壤用的小铁铲和盛土样的信封在使用前都需要灭菌，A正确；土壤中细菌比真

菌多，在测定土壤中细菌的数量时，一般选用1。4、105和1。6倍的稀释液进行平板培养，B

错误；鉴定分解尿素的细菌的原理：该细菌能产生腺酶，腺酶能将尿素分解成氨，从而使pH

升高，使酚红变红色，C正确；用牛肉膏蛋白陈培养基作对照，来验证选择培养基是否有选

择性，若有选择性，其上菌落数目要比对照组少得多，D正确。

II归纳提示〉

1.平板划线法和稀释涂布平板法的比较

平板划线法稀释涂布平板法

接种环在固体平板培养基.一系列的梯度稀释、涂布

表面连续划线操作平板操作

在具有显著的菌落特征的.菌体一从适宜稀释度平板上的菌

区域中挑取单个的菌落获得一落中挑取单个的菌落

1.接种环的灼烧L稀释操作时：盛有9mL

①第一次划线前：杀死接水的所有试管、移液管等

种环上的微生物，避免污均需灭菌；操作时，试管

染培养物口和移液管应在离火焰

②之后每次划线前：杀死1~2cm处

上次划线后残留菌种，保2.涂布平板时

证每次划线菌种来自上次①涂布器末端用体积分数

划线末端

为70%的酒精消毒，取出

③划线结束后：杀死残留台成功一时让多余酒精在烧杯中滴

菌种，避免污染环境和感怪感尽，然后将沾有少量酒精

染操作者的涂布器在火焰上引燃

.接种环灼烧之后，要冷

2②不要将过热的涂布器放

却后再进行操作，以免温

度太高杀死菌种在盛放酒精的烧杯中，以

3.划线时最后一区域不免引燃其中的酒精

要与第一区域相连③酒精灯与培养皿距离要

4.划线用力要适宜，防止合适，移液管管头不要接

用力过大将培养基划破触任何物体

可以根据菌落的特点获得一既可以获得单细胞菌落,

某种微生物的单细胞菌落+又能对微生物计数

不能对微生物计数.曲］f瞽复杂，需要涂布多个

1-----1干板

2.两种微生物计数方法的比较

间接计数法直接计数法

X（稀释涂布平板法）（显微计数法）

当样品的稀释度足够高时，培养基表

面生长的一个菌落，来源于样品稀释利用特定细菌计数板或血细胞计数

原理液中的一个活菌，通过统计平板上菌板，在显微镜下计算一定容积的样品

落数，就能推测出样品中大约含有多中微生物的数量

少活菌

每克样品中的菌落数=&MC：某稀

每毫升原液所含细菌数：每小格内平

公式释度下平板上生长的平均菌落数；V：

均细菌数X400X104X稀释倍数

涂布平板时所用的稀释液的体积

（mL）；Mx稀释倍数

当两个或多个细胞连在一起时，平板

缺点不能区分细胞死活

上观察到的只是一个菌落

结果比实际值偏小比实际值偏大

〔变式训练〕

5.（2021•湖北鄂州一模）土壤盐碱化是影响农作物生长的重要环境因素。某研究小组从盐碱

地某种农作物的根际土壤采样，筛选鉴定出具有固氮及分泌IAA能力的多功能菌株，并对

其盐碱耐受性进行了测定。回答下列问题：

（1）该小组分离纯化固氮菌所用的培养基配方〜7.5）如表所示：

MgSO-CaSO-

4甘露醇4蒸储水

KH2Po4NaCICaCO3

7H2O2H2O

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

该培养基无氮源的原因是固氮菌可以利用空气中的氮气作为氮源，能在该培养基上生长,

而无固氮能力的微生物不能在该培养基上生长，从而起到筛选、分离纯化固氮菌的作用。

该培养基需要添加琼脂的原因是液体培养基不能分离单菌落。

⑵研究人员将菌株接种于添加有200ng-mL-1色氨酸的牛肉膏蛋白陈（LB）培养基中培养数

天，测定菌株分泌的IAA量。推测培养基中添加色氨酸的目的是为IAA合成提供原料.。

（3）为测定菌株的耐盐碱水平，需在盐碱度（盐/NaCI浓度和pH/酸碱度）不同的LB液体培

养基中培养菌株，每组重复3次。

（4）对土壤样品稀释.后涂布平板,可统计样品中的活菌数目。为了保证结果准确，一般选

择菌落数在30〜300的平板进行计数。

［解析］（1）固氮菌可以利用空气中的氮气作为氮源，应该选择无氮培养基分离纯化固氮菌。

从所用配方来看，培养基是液态的，而液体培养基不能分离单菌落，所以需要添加琼脂（凝

固剂）。（2）为菌株利用色氨酸合成生长素（IAA）提供原料。（3）测定菌株耐盐碱水平，测试的是

盐和碱两个因素，因此需在NaCI浓度和pH（酸碱度）不同的LB液体培养基中培养菌株。

（4）土样应该稀释后再涂布平板，以免菌液浓度过高影响分离计数。为了保证计数结果准确，

一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。

知识点三传统发酵技术和发酵工程的应用

考向传统发酵的技术的应用

»■例6（不定项）下列关于传统发酵技术的说法中，错误的是（BD）

A.果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌属于兼性厌氧生物，在有氧条件下大量繁殖

B.制作果醋需要醋酸菌，它是一种严格厌氧的微生物，可将葡萄中的糖分解为醋酸

C.多种微生物参与了腐乳的制作，如酵母菌、毛霉、曲霉等

D.制作泡菜利用的乳酸菌是一种厌氧微生物，可以通过无氧呼吸产生乳酸和二氧化碳

［解析］果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌属于兼性厌氧生物，在有氧条件下大量繁殖，A

正确；制作果醋需要醋酸菌，它是一种好氧微生物，可将葡萄中的糖分解为醋酸，B错误;

多种微生物参与了腐乳的制作，如酵母菌、毛霉、曲霉等，C正确；制作泡菜利用的乳酸菌

是一种厌氧微生物，可以通过无氧呼吸产生乳酸，不能产生二氧化碳，D错误。

II归纳提示〉

1.传统发酵技术中三种常用菌种的比较

项目酵母菌醋酸菌乳酸菌

生物学分类真核生物原核生物原核生物

代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型异养厌氧型

发酵条件前期需氧，后期不需氧一直需氧无氧

发酵适宜温度18〜30℃30〜35℃室温

生产应用酿酒、发面酿醋制作酸奶、泡菜

2.果酒、果醋和泡菜的制作比较

比较

果酒制作果醋制作泡菜制作

项目

当。2、糖源充足

时，C6Hl2。6+

2O^-2CHCOOH+

酶23

C6Hl2。6-^CH1O-2CHO

原理2H2O+2CO2+能量；626363

2c2H5OH+2cO2+能量+能量

当缺少糖源.时,

C2H5OH+O2^-*

CH3COOH+H2O+能量

温度18—30℃30〜35℃室温

先通气一段时间后再密

封发酵容器或预留发酵

容器1/3的空间。发

气体需不断通入氧气（无菌向坛盖边沿的水槽中注

酵旺盛期的CO2产量非

控制空气.）满水，密封发酵容器

常大，每隔12h左右将

瓶盖拧松一次，防止发

酵瓶爆裂

杂菌①实验材料的冲洗和实验用具的—灭菌②酸性的发酵液具有」的

控制作用；③发酵菌种迅速形成种

可以嗅味和品尝、用—通过观察的形泡菜的色泽和风味，还

检测

酸性重铭酸钾检验酒成、嗅味和品尝初步鉴可以通过在显微镜下观

指标

精含量，进行酵母菌的定，再通过检测和比较察比较不同时期泡菜坛

镜检、测定pH等工作醋酸发酵前后的pH进中乳酸菌的含量

一步鉴定。还可以在显

微镜下观察发酵液中是

否有醋酸菌

联系制作果醋可在酒精发酵的基础上进行醋酸发酵

3.泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化

发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐

少（有。2,乳酸菌活动

发酵初期少增加（硝酸盐还原菌的作用）

受抑制）

最多（乳酸抑制其他菌活积累、增多，下降（硝酸盐还原菌受抑制，

发酵中期

动）pH下降部分亚硝酸盐被分解）

减少（乳酸继续积累，

继续增多，下降至相对稳定（硝酸盐还原

发酵后期pH继续下降，抑制其

pH继续下降菌被完全抑制）

活动）

乳t乳1

酸

变化曲线

0发酵时间°发酵时间°发酵时间

亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形

注意

成的

〔变式训练〕

6.在生物世界，微生物虽然显得过于微小，但在自然界却作用非凡，在食品生产中的应用

更是十分广泛。请回答下列问题：

（1）利用苹果、梨、葡萄等水果制作果酒时，其发酵阶段所需的菌种是酵母菌；在产生酒

精时要控制的必要条件是无氧（密闭、密封）。

（2）图甲代表该发酵装置，如果发酵后期，通气口的开关被打开，一段时间后果酒变酸，这是

由于酒精在醋酸菌的作用下生成了醋酸。图乙中能表示该发酵过程培养液pH变化

的曲线是②。

（3）某同学用甘蓝为原料制作泡菜，将甘蓝分组并置于不同温度下3d,检测生成乳酸的含量,

结果如表:

温度(℃)1626313543

乳酸含量(％)

根据上述数据可以得出的结论是温度会影响乳酸菌发酵产生乳酸；31℃左右乳酸菌发酵

产生乳酸的含量最高。

［解析］(1)果酒发酵所需菌种是酵母菌。酒精是酵母菌无氧呼吸的产物，因此，发酵时应密

闭发酵瓶，隔绝空气，使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。(2)在酒精发酵过程中，产生的C02

溶于水后形成碳酸(酸性较弱)，pH会下降，但不会急剧下降；醋酸菌在有氧的情况下，能将

乙醇变成乙醛，再将乙醛变成醋酸，酸性物质持续增加，pH持续下降，曲线②比较符合此

过程pH的变化。(3)由表中数据可以看出，在泡菜制作过程中，不同温度下乳酸含量不同，

说明温度影响乳酸菌发酵产生乳酸，并且31。。左右时乳酸的产生量最高。

考向发酵工程及其应用

»・例7下列有关发酵工程应用的叙述，不合理的是(C)

A.生产酱油、柠檬酸、味精等食品添加剂和各种酶制剂

B.某些疫苗、动物激素是利用基因改造或转基因的酵母菌发酵生产的

C.利用微生物在发酵过程中的代谢产物生产微生物菌肥、农药、饲料等

D.嗜热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

［解析］利用微生物在发酵过程中产生的有机酸、生物活性物质生产微生物菌肥，利用微生

物或其代谢产物生产微生物农药，利用发酵获得的大量微生物菌体生产微生物饲料，故C项

错误。

II归纳提示>

1.发酵装置一大型发酵罐的结构示意图

输电动机

无菌轴封、

培养物或营n二?<

养物的加入口MS*溶解^^测器

取样管-0=^忘二

:1口一冷却水排出口

搅拌叶轮

侬传瞬蜀

和控制装置罩一的夹层

生物传感

蹲r­■、■、Mj—器装置

轴水咏口一女

发阚

姊装

印一空出入

阀门做Uqjp

彳力气过滤器

1放料管

(1)搅拌叶轮在发酵过程中的作用。

①通过叶轮的搅拌作用，使培养基在发酵罐内得到充分的混合，尽可能使微生物在发酵罐里

的每一处均能得到充足的氧气和培养基中的营养物质；

②良好的搅拌有利于微生物发酵过程中产生的热量传递给冷却介质；

③搅拌能使发酵液充分混合，使发酵罐的发酵液中的固型物质保持悬浮状态。

(2)发酵罐中发酵条件的控制。

①温度的控制：发酵过程中可以通过温度传感器和控制装置进