2024年高考生物一轮复习知识清单20 发酵工程（原卷版）.docx

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宝典20发酵工程内容概览第一部分高考考情速递第二部分知识导图第三部分考点清单（三大考点）第四部分易错易混（四大易错点）第五部分真题赏析常考考点真题举例果酒的制作2023·江苏·统考高考真题细菌和酵母菌培养2023·江苏·统考高考真题果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产2023·山东·高考真题生物学实验综合2023·北京·统考高考真题微生物培养2023·山东·高考真题选择培养基筛选细菌2023·广东·统考高考真题筛选耐高盐乳酸菌2023·浙江·统考高考真题筛选分解尿素的细菌2022·江苏·统考高考真题微生物的培养2023·北京·统考高考真题果酒的制作2023·全国·统考高考真题 考点一传统发酵技术的应用1．千百年来，腐乳一直受到人们的喜爱。这是因为经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。（P5）2．像这种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来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进化发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。（P5）3．乳酸菌是厌氧细菌，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸（反应简式①），可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。乳酸菌种类很多，在自然界中分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内都有乳酸菌分布。常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。①C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋能量（P5）4．酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵（反应简式②），可用于酿酒、制作馒头和面包等。温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为28℃。②C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量（P6）5．泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。（P6“探究·实践”）6．醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸（反应简式③）；当缺少糖源时则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸（反应简式④）。醋酸菌可用于制作各种风味的醋。多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。③C6H12O6＋2O22CH3COOH（乙酸）＋2H2O＋2CO2＋能量④C2H5OH＋O2CH3COOH（乙酸）＋H2O＋能量（P7）7．果酒自然发酵时，利用葡萄皮上的野生酵母菌；工业生产时，人工接种纯化的酵母菌，以提高发酵效率。（P7“探究·实践”）8．果酒变果醋发酵改变两个条件：一、通氧，因为醋酸菌是好氧细菌；二、升高温度，因为果酒的发酵温度在18～30℃，而果醋的发酵温度在30～35℃。（P7“探究·实践”）9．果酒与果醋发酵流程：挑选葡萄→冲洗（再去梗）→榨汁→酒精发酵乙酸发酵。（P7）考点二微生物的培养技术及应用1．培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源（基本成分）和生长因子等。 2．培养基的种类及用途：（1）按物理性质可分为液体培养基、半固体培养基和固体培养基。液体培养基应用于工业或生活生产，固体培养基应用于微生物的分离和鉴定，半固体培养基则常用于观察微生物的运动及菌种保藏等。（2）按照培养基的用途，可将培养基分为选择培养基和鉴别培养基。3．比较消毒和灭菌比较项理化因素的作用强度消灭微生物的数量芽孢和孢子能否被消灭消毒较为温和部分生活状态的微生物不能灭菌强烈全部微生物能4．微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。（P11）5．分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落。采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。（P12“探究·实践”）6．在微生物学中，将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的培养基，称为选择培养基。（P16）7．样品的稀释度将直接影响平板上的菌落数目。在实际操作中，通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数为30～300、适于计数的平板。在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值。（P18）8．值得注意的是，统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，这是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。因此，统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。（P18）9．除上述的活菌计数外，利用显微镜进行直接计数，也是一种常用的、快速直观的测定微生物数量的方法。该方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，然后再计算一定体积的样品中微生物的数得，统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。（P18）10．细菌计数板和血细胞计数板的计数原理相同。血细胞计数板比细菌计数板厚，常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。用细菌计数板可对细菌等较小的细胞进行观察和计数。（P18“相关信息”）11．绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。（P18“探究·实践”）考点三发酵工程及其应用1．发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。（P22） 2．性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。（P22）3．现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。（P23）4．环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。如谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺。（P23）5．如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可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。（P23）6．在我们的日常生活中，利用发酵工程生产的食品以及与食品有关的产品比比皆是，主要包括以下三个方面。第一，生产传统的发酵产品。第二，生产各种各样的食品添加剂。第三，生产酶制剂。（P24～26）易错点1果酒和果醋制作成功的四个提醒点拨：(1)选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄进行冲洗,再除去枝梗,以防葡萄汁流失及污染。(2)葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间:目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,耗尽瓶内O2后再进行酒精发酵,还可防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。(3)果酒发酵时要适时排气:防止发酵装置爆裂。果醋发酵时要及时通气:防止醋酸菌死亡。(4)严格控制温度:18～30℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵;30～35℃利于醋酸菌的繁殖和果醋的发酵。易错点2平板划线法操作的五点提醒点拨：(1)灼烧接种环之后，要待其冷却后才能蘸取菌液，以免温度太高杀死菌种。(2)在做第二次及以后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样才能使微生物的数目随着划线次数的增加而减少，最终得到由单个微生物繁殖形成的菌落。(3)划线时最后一次的划线不要与第一次的划线相连。(4)划线力度要适当，防止用力过大将培养基划破。(5)平板划线操作中几次灼烧接种环的目的易错点3关于发酵罐使用的三点提醒点拨：(1)发酵罐在使用前要进行灭菌，培养基和发酵设备一般用蒸汽灭菌，空气采用过滤的方法除菌。 (2)对于需氧发酵，为了防止杂菌污染，应该从空气入口通入无菌空气。(3)搅拌的作用①使空气和发酵液充分混合，增加培养液中的溶解氧。②使菌种与培养液充分接触，提高原料利用率。易错点4啤酒工业化生产的五点提醒点拨：(1)啤酒酵母菌：通过微生物培养技术筛选出的优良菌种，在接种前进行扩大培养，缩短生产周期。(2)焙烤温度不能过高，防止淀粉酶失活。(3)蒸煮后的糖浆一定要冷却后才能接种，防止高温杀死酵母菌。(4)发酵过程中注意控制好温度、pH、通气、发酵时间等。(5)接种前要对发酵罐进行灭菌，接种时要进行无菌操作，防止杂菌污染。易错点4平板划线操作的的五点提醒(1)灼烧接种环，待其冷却后才能蘸取菌液，以免温度过高杀死菌种。(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，最终得到由单个微生物繁殖而来的菌落。(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：项目第一次操作每次划线之前划线结束目的杀死接种环上原有的微生物杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，使每次划线菌种数目减少杀死接种环上残存的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者一、多选题1．（2023·江苏·统考高考真题）某醋厂和啤酒厂的工艺流程如图所示。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌；醋醅含有醋酸菌；糖化即淀粉水解过程。下列相关叙述正确的有（　　）   A．糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的是利于糖化和灭菌B．发酵原理是利用真菌的无氧呼吸与细菌的有氧呼吸C．醋酸发酵过程中经常翻动发酵物，可控制发酵温度和改善通气状况D．啤酒酿造流程中适当增加溶解氧可缩短发酵时间2．（2023·江苏·统考高考真题）下列关于细菌和酵母菌实验的叙述正确的是（　　）A．通常酵母菌培养基比细菌培养基有更高的碳氮比B．通常细菌的生长速度比酵母菌快，菌落比酵母菌落大C．通常细菌培养基用高压蒸汽灭菌法灭菌，酵母菌培养基用过滤除菌法除菌D．血细胞计数板既可用于酵母菌的数量测定，也可用于细菌的数量测定3．（2023·山东·高考真题）果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，共同点有（    ）A．都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理B．都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖C．发酵前都需要对原料进行灭菌D．发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期二、单选题4．（2023·北京·统考高考真题）高中生物学实验中，下列实验操作能达成所述目标的是（　　）A．用高浓度蔗糖溶液处理成熟植物细胞观察质壁分离B．向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境C．在目标个体集中分布的区域划定样方调查种群密度D．对外植体进行消毒以杜绝接种过程中的微生物污染5．（2023·山东·高考真题）平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是（    ）A．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 6．（2023·广东·统考高考真题）研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线（如图）和选择培养基筛选原理来判断，下列最可能筛选到目标菌的条件组合是（    ）  A．a点时取样、尿素氮源培养基B．b点时取样、角蛋白氮源培养基C．b点时取样、蛋白胨氮源培养基D．c点时取样、角蛋白氮源培养基7．（2023·浙江·统考高考真题）某同学想从泡菜汁中筛选耐高盐乳酸菌，进行了如下实验：取泡菜汁样品，划线接种于一定NaCl浓度梯度的培养基，经培养得到了单菌落。下列叙述正确的是（    ）A．培养基pH需偏碱性B．泡菜汁需多次稀释后才能划线接种C．需在无氧条件下培养D．分离得到的微生物均为乳酸菌8．（2022·江苏·统考高考真题）下列是某同学分离高产脲酶菌的实验设计，不合理的是（    ）A．选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株B．在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源C．适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落D．可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌三、综合题9．（2023·北京·统考高考真题）自然界中不同微生物之间存在着复杂的相互作用。有些细菌具有溶菌特性，能够破坏其他细菌的结构使细胞内容物释出。科学家试图从某湖泊水样中分离出有溶菌特性的细菌。(1)用于分离细菌的固体培养基包含水、葡萄糖、蛋白胨和琼脂等成分，其中蛋白胨主要为细菌提供 和维生素等。(2)A菌通常被用做溶菌对象。研究者将含有一定浓度A菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上，凝固形成薄层。培养一段时间后，薄层变浑浊（如图），表明。(3)为分离出具有溶菌作用的细菌，需要合适的菌落密度，因此应将含菌量较高的湖泊水样后，依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后，能溶解A菌的菌落周围会出现。采用这种方法，研究者分离、培养并鉴定出P菌。(4)为探究P菌溶解破坏A菌的方式，请提出一个假设，该假设能用以下材料和设备加以验证（主要实验材料和设备：P菌、A菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱）。10．（2023·全国·统考高考真题）某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆（清水淋洗时菌T不会流失），在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵（酒精发酵）。实验流程如图所示。  回答下列问题。(1)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是。(2)采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是（答出1点即可）。通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有（答出2点即可）。(3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是。发酵液中的乙醇可用溶液检测。(4)本实验收集的淋洗液中的可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是。