发酵工程 2025年高考生物基础复习

第十一章生物技术与工程2025年高考地理专项复习第1节发酵工程目录传统发酵技术的应用壹微生物的基本培养技术贰微生物的选择培养和计数叁发酵工程及其应用肆传统发酵技术的应用壹教材知识萃取1.发酵与传统发酵技术

微生物微生物的代谢（2）传统发酵技术

小分子的肽和氨基酸毛霉2.传统发酵食品的制作（1）制作泡菜①泡菜的制作流程②泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化情况分析项目时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少（有氧气，乳酸菌活动受到抑制）少增加（硝酸盐还原菌作用）发酵中期下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）发酵后期下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）最多

项目时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐含量变化曲线_______________________________________________________________________________________________________________________续表（2）制作果酒和果醋①果酒、果醋制作的比较项目果酒制作果醋制作发酵菌种种类酵母菌醋酸菌结构特点有以核膜为界限的细胞核,有多种细胞器无以核膜为界限的细胞核,只有核糖体一种细胞器代谢类型原理氧气充足时,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖；无氧条件下,酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精兼性厌氧需氧醋酸菌项目果酒制作果醋制作发酵菌种反应简式续表项目果酒制作果醋制作发酵条件温度时间10～12天7～8天氧气一直需要充足氧气酸性酸性续表前期需氧，后期无氧项目果酒制作果醋制作结果检测酒精与酸性的重铬酸钾溶液反应呈现灰绿色制作流程___________________________________________________________________________________联系醋酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行,酒精发酵为醋酸发酵提供原料续表

情境应用1.某同学根据所学知识以新鲜白葡萄为原料制作葡萄酒。（1）为防止杂菌污染,他将葡萄反复冲洗干净后榨汁进行发酵,结果他制作的葡萄酒酒精含量低于其他同学的,其原因可能是什么？提示

反复冲洗葡萄导致果皮表面的野生酵母菌菌种流失,相同时间内产生的酒精少。（2）在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？提示

制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵过程中污染发酵液，影响发酵产物的纯度。（3）在家庭制作葡萄酒的过程中，不需要严格的消毒过程也能完成发酵，原因是什么？提示

在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。（4）若该同学所用的葡萄汁因灭菌不彻底而含有醋酸菌，在不改变发酵条件的情况下，他能否将“酒变醋”，为什么？

1.如何保证制作泡菜时的无氧环境，以利于乳酸菌的代谢和泡菜的制作？提示

①选择的泡菜坛密封性要好；②加入蔬菜后要注入煮沸后冷却的盐水，使盐水没过全部蔬菜；③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。2.为什么泡菜坛只能装八成满？

3.用盐过多时，制作的泡菜会“咸而不酸”，原因是什么？提示

盐水浓度过高，抑制了乳酸菌发酵。深度思考4.醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，请说明原因。提示

醋酸菌是一种好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果缺乏氧气，则会引起醋酸菌的死亡。1.[链接人教版选必3

P5~P6正文，2021湖北卷]中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是(

)

B

教材素材变式2.[链接人教版选必3

P6探究·实践，2023山东卷]以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是(

)

CA.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死

B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入

D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低【解析】制作泡菜时利用的是乳酸菌，而不是醋酸杆菌，①主要是为了防止菜料表面的乳酸菌死亡，A错误；盐水浸没菜料的主要目的是创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，B错误；盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水可以阻止空气进入坛中，但是发酵过程中产生的气体可以排出，C正确；泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量先升高后降低，D错误。3.[人教版选必3

P8概念检测T1变式]油炸臭豆腐是我国一些地方的风味小吃。制作时需要将豆腐浸入含有乳酸菌、芽孢杆菌等微生物的卤汁中发酵。下列相关表述正确的是(

)

D

微生物的基本培养技术贰教材知识萃取1.培养基的配制2.无菌技术

（2）消毒和灭菌的比较项目消毒灭菌相同点目的防止杂菌污染原理使蛋白质变性来抑制微生物的生命活动或杀死微生物不同点条件强烈的理化方法结果仅杀死物体表面或内部的一部分微生物杂菌污染温和的物理、化学芽孢项目消毒灭菌不同点方法①煮沸消毒法：一般物品,如家庭餐具等生活用品；②巴氏消毒法：一些不耐高温的液体,如牛奶；③化学药物消毒法：用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等；④紫外线消毒法：接种室、接种箱、超净工作台①湿热灭菌：培养基及容器等;②干热灭菌：玻璃器皿、金属用具等；③灼烧灭菌：接种工具、其他金属用具等续表&2&

[选必3

P10“相关信息”]生物消毒法是指利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。

单一个体平板划线法3.微生物的纯培养（3）酵母菌的纯培养深度思考1.结合构成细胞的元素和化合物的知识，分析培养基中加入的碳源、氮源、水和无机盐的作用。提示

培养基中碳源、氮源、水和无机盐的作用如表：项目作用碳源主要构成细胞物质和一些代谢产物,为异养菌提供能源氮源主要合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢物水不仅是优良的溶剂、参与生化反应，也可以维持大分子结构的稳定无机盐是细胞的组成成分、生理调节物质以及某些化能自养菌的能源物质等2.为了防止杂菌污染,是否可以在培养液中加入抗生素?说明理由。提示

是否可以加抗生素需要根据培养物的类型来判断。若培养的是细菌，则不能加抗生素，因为抗生素不但杀灭杂菌,也会杀灭要培养的细菌。若培养的是真菌，则可加抗生素。3.某同学在纯化土壤中的细菌时,发现培养基上的菌落连成了一片,可能的原因是什么?应当怎样操作才可避免此种现象?提示

可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌。采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。4.在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板不能用来培养微生物，原因是什么？提示

空气中的微生物可能在皿盖和皿底之间的培养基上滋生，造成污染。5.平板划线时最后一次划线为何不能与第一次划线相连？提示

最后一次划线已经将菌液稀释到较低浓度，如果与第一次划线相连，则增加了菌种数目，达不到纯化的效果。6.平板划线时每次接种前后灼烧接种环的目的相同吗？若有不同请说明。提示

不相同，每次灼烧的目的见表。项目目的第一次划线前灼烧避免接种环上可能存在的微生物污染培养物中间每次划线前灼烧杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，使每次划线的菌种均来自上次划线的末端划线结束后灼烧杀死接种环上残留的菌种，避免菌种污染环境和感染操作者1.[链接人教版选必3

P11资料卡、P18探究·实践，2023山东卷]平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是(

)

DA.不含氮源的平板不能用于微生物培养B.平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物【解析】不含氮源的平板可用于筛选可以固氮的微生物，A错误。平板涂布时涂布器使用前必须进行灭菌，B错误。接种后未长出菌落的培养基中也可能含有微生物，需进行灭菌，再丢弃，C错误。能分解尿素的微生物（能合成脲酶）能够在以尿素为唯一氮源的培养基上正常生长和繁殖，故D正确。教材素材变式结果常用方法应用范围消毒杀死物体表面或内部的部分微生物煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高温的液体化学药剂消毒法用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等紫外线消毒法接种室、接种箱或超净工作台等灭菌杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼烧灭菌法微生物的接种工具等干热灭菌法玻璃器皿、金属用具等湿热灭菌法培养基等归纳总结

CA.对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行灭菌处理B.步骤①倒完平板后应立即将其倒过来放置C.步骤②的目的是使接种物逐渐稀释，培养后出现单个菌落D.步骤③划线结束后在培养皿盖上做好标注【解析】对实验操作的空间、操作者的衣着和手需要进行清洁和消毒处理，而非灭菌，A错误。

D

4.[链接人教版选必3

P11正文，2023新课标卷节选]从豆科植物的根瘤中分离根瘤菌进行培养,可以获得纯培养物，此实验中的纯培养物是____________________________________。由一个根瘤菌繁殖所获得的根瘤菌群体微生物的选择培养和计数叁教材知识萃取1.微生物的选择培养——稀释涂布平板法的操作步骤

液体稀释减少操作步骤：（2）涂布平板操作项目间接计数法（稀释涂布平板法）直接计数法（显微计数法）原理公式稀释度足够高单菌落细菌计数板或血细胞计数板2.微生物的数量测定——两种计数方法的比较项目间接计数法（稀释涂布平板法）直接计数法（显微计数法）缺点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不能区分死菌与活菌结果偏小偏大续表3.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数&6&

[选必3

P18“探究·实践”]本活动初步筛选了能分解尿素的细菌，进一步借助生物化学的方法来鉴定所分离的菌种：分解尿素的细菌合成的脲酶可以将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强，在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，可确定该细菌能够分解尿素。深度思考1.请从主要步骤、接种工具、菌种获取等方面比较分析平板划线法和稀释涂布平板法。提示

平板划线法和稀释涂布平板法的比较如表：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系列稀释操作和涂布平板操作接种工具接种环涂布器菌体获取在具有显著的菌落特征的区域挑取菌体从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体项目平板划线法稀释涂布平板法优点可以观察菌落特征、分离混合菌落可以计数、观察菌落特征、分离混合菌落缺点不能计数操作复杂，平板不干燥效果不好，容易蔓延共同点都要用固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单菌落；都可用于观察菌落特征续表2.在进行菌落计数时为什么要选择菌落数为30~300的平板？能否只选择一个菌落数为30~300的平板进行计数？提示

因为若平板中的菌落数小于30，说明稀释倍数太大,会造成误差；若平板中的菌落数大于300，则菌落的生长受到抑制,并且难以区分各个菌落，也不能准确计数,会造成误差。不能。根据实验的重复性原则，为排除偶然因素对实验结果的影响，同一稀释度的菌液涂布后至少要选择三个平板进行计数。4.为什么稀释涂布平板法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目低？提示

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。3.利用稀释涂布平板法纯化分解尿素的细菌时,经培养后发现培养基上出现多种菌落,可能的原因有哪些?提示

出现杂菌污染的可能原因:培养基制备过程中被杂菌污染;接种过程中,无菌操作不符合要求;系列稀释时,无菌操作不符合要求等。变式1

微生物的数量测定1.[链接人教版选必3

P18正文、相关信息]下列有关稀释涂布平板法和细菌计数板计数法的叙述，正确的是(

)

D

教材素材变式归纳总结微生物的计数方法（1）显微镜直接计数法：利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数，然后计算一定体积的样品中微生物的数量，统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。（2）稀释涂布平板法：通过统计平板上的菌落数目，推测样品中的活菌数。2.[链接人教版选必3

P17图1-7]某兴趣小组按如图方法对没有加工的鲜奶进行细菌检测。有关叙述正确的是(

)

C

变式2

微生物的选择培养3.[人教版选必3

P20概念检测T1变式]研究人员用无机盐、琼脂和石油配制的培养基从被石油污染的土壤中筛选出一种高效石油降解菌。下列相关叙述错误的是(

)

DA.这种培养基是一种选择培养基

B.所用培养基应该以石油为唯一碳源C.高效石油降解菌可以降解土壤中的石油，修复土壤

D.高效石油降解菌在未被石油污染的土壤中含量较高【解析】要分离获得能降解石油的菌株，需要在选择培养基中筛选，且该培养基应以石油作为唯一碳源，A、B正确。高效石油降解菌可以降解土壤中的石油，修复土壤，C正确。相对于未被污染的土壤，被石油污染的土壤中高效石油降解菌含量更高，D错误。4.[人教版选必3

P20拓展应用T1变式]牛和山羊等反刍动物具有特殊的器官——瘤胃。瘤胃中高度缺氧，但生活着许多种微生物，其中有许多细菌能利用尿素中的氮元素。为了获得能高效分解尿素的细菌，科研人员利用瘤胃内容物进行了如图1所示的实验，图2是采用两种不同的方法进行④步骤并培养后得到的结果。判断下列说法错误的是(

)

B

5.[链接人教版选必3

P18探究·实践]（多选）如图是研究人员从红棕壤中筛选高效分解尿素的细菌的过程示意图，有关叙述错误的是(

)

AC

（1）欲从土壤中分离解磷细菌，首先需要配制培养基。其次，取少量土壤，在以________为唯一磷源的液体培养基中进行富集培养。磷酸盐【解题思路】该实验的目的是分离解磷细菌，所以需要在以磷酸盐为唯一磷源的液体培养基中进行富集培养。（2）为了纯化细菌，通常先用__________________________法进行培养基灭菌。接种时，滴加到培养基表面的菌液量不宜过多的原因是____________________________________________________________。高压蒸汽灭菌（湿热灭菌）避免菌体堆积，影响分离效果（防止培养基表面的菌液出现积液）【解题思路】对培养基进行灭菌时应采用高压蒸汽灭菌法（湿热灭菌法）；为了避免菌体堆积，影响分离效果或防止培养基表面的菌液出现积液，滴加到培养基表面的菌液量不宜过多。

稀释涂布平板

（4）农田中施用菌肥比施用化肥更具有的优势在于

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

（答出一点即可）。【解题思路】农田中施用菌肥比施用化肥更具有的优势在于：菌肥中的微生物可以在土壤中生长繁殖，作用时间长；长期使用微生物菌肥不会造成土壤中化肥残留与土壤板结；菌肥中的微生物可以将土壤中农作物不能利用的营养元素转变为可利用的形式，保障农作物的生长。

菌肥中的微生物可生长繁殖，作用时间长；施用菌肥不会造成有害物质在土壤中残留；施用菌肥不会造成土壤中化肥残留和土壤板结；菌肥中的微生物可以将土壤中农作物不能利用的营养元素转变为可利用的形式（答出一点即可）7.[人教版选必3

P20拓展应用T2变式]热纤梭菌是一种能够分解纤维素并产生乙醇的厌氧细菌，在农林废弃物的转化利用中具有应用价值。已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。为了筛选能高效降解纤维素的热纤梭菌，研究者进行了如图一所示的研究。回答下列问题：（1）欲从牛粪中分离出能分解纤维素的热纤梭菌，应从牛粪堆的______（填“表层”或“深层”）取样，原因是_________________________________________________________________________________。深层热纤梭菌是厌氧细菌，牛粪堆深层的缺氧环境更适宜其生存，其在牛粪堆深层处数量较多【解题思路】据“热纤梭菌是一种能够分解纤维素并产生乙醇的厌氧细菌”可知，热纤梭菌是厌氧细菌，欲从牛粪中分离出能分解纤维素的热纤梭菌，应从牛粪堆的深层取样，因为牛粪堆深层的缺氧环境更适宜其生存，其在牛粪堆深层处数量较多。（2）乙培养基中含有纤维素和刚果红，其中纤维素的作用是________________。若观察到乙培养基中有如图二所示的4个菌落，应从___（填数字）号菌落中挑取单菌落进一步培养，原因是_________________________________________________________________________。提供碳源和能源2

2号透明圈直径与菌落直径的比值最大（2号菌落直径与透明圈直径的比值最小）

（3）将菌液接种到乙培养基上的方法是________________，该方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，原因是________________________________________________________。稀释涂布平板法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【解题思路】将菌液接种到乙培养基上的方法是稀释涂布平板法，该方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，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。

无氧

发酵工程及其应用肆教材知识萃取1.发酵工程的基本环节2.发酵工程的特点3.发酵工程的应用领域具体应用食品工业生产传统的发酵产品，如酱油、酒类等医药工业直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品食品添加剂酶制剂某种药物某个或某几个抗原领域具体应用农牧业生产微生物肥料，如根瘤菌肥、固氮菌肥等生产微生物饲料，如单细胞蛋白等其他方面解决资源短缺和环境污染问题，如利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质对极端微生物的利用，如利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂续表农药第四章情境应用引起全球新型冠状病毒感染大流行的元凶是新型冠状病毒，利用发酵工程相关知识，如何大量生产新型冠状病毒疫苗？提示

可将新型冠状病毒的部分抗原基因转入某种微生物细胞，再通过发酵工程大量生产新型冠状病毒疫苗。深度思考1.微生物菌种资源丰富,选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素?提示

菌种应该对营养物质、培养条件要求较低，菌种不易变异等。2.为什么不能用含有抗生素的牛奶发酵成酸奶?提示

抗生素能够杀死乳酸菌或抑制乳酸菌的生长,因此不能用含有抗生素的牛奶发酵成酸奶。3.微生物农药防治农林病虫害的原理是什么？提示

微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。4.在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等不能直接排放到外界环境中的原因是什么？提示

发酵过程中产生的气体和废弃培养液可能对人和生物有害或会对环境造成污染，需经过相应的净化设备,达到国家排放要求后才能排放到外界环境中。变式1

发酵工程在食品工业上的应用

CA.定型麦汁前大麦种子需要发芽与糖化处理

B.加大酵母菌菌种的接种量可缩短发酵时间C.前发酵期葡萄糖的消耗速率大于高泡期

D.在高泡期酵母菌进行无氧呼吸产生酒精【解析】定型麦汁前大麦种子需要发芽（释放淀粉酶）与糖化（淀粉分解,形成糖浆），A正确；加大酵母菌菌种的接种量，可能会使发酵进程加快，发酵时间缩短，B正确；前发酵期，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，高泡期酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，单位时间内，酵母菌在前发酵期消耗葡萄糖的量小于在高泡期消耗葡萄糖的量，C错误。教材素材变式变式2

发酵工程在农牧业上的应用2.[链接人教版选必3

P27正文，2023新课标卷节选]若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌，可通过发酵工程获得大量根瘤菌，用于生产根瘤菌肥。根