文档内容
第 1 章 发酵工程
第 1 节 传统发酵技术的应用
[必备知识]
1．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．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。(P5)
3．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)
4．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[反应简式为CH O ――→ 2 CHO ( 乳
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酸 ) ＋能量 ]，可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。(P5)
5．酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵[反应简式为CH O ――→ 2 CH OH( 酒精 )
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＋ 2C O＋能量]，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
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长温度约为 2 8 ℃ 。(P6)
6．用于制作泡菜的蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的亚硝酸盐含量相对较高。用清水和食盐
配制质量分数为 5 % ～ 20 %的盐水。盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，
导致泡菜变质。盐水要煮沸后冷却。煮沸的作用：一是除去 盐水中的 O ，二是杀灭杂菌等微生物。
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(P6“探究·实践”)
7．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”)
8．醋酸菌是好氧细菌，当O 、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸[反应简式为
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CH O ＋ 2 O ――→ 2C H COOH( 乙酸 ) ＋ 2 H O ＋ 2C O ＋能量]；当缺少糖源时则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙
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醛变为乙酸[反应简式为CH O H ＋ O ――→ C H COOH ( 乙酸 ) ＋ H O ＋能量 ]。醋酸菌可用于制作各种风味的醋。
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多数醋酸菌的最适生长温度为 3 0 ～ 3 5 ℃ 。(P7)
9．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”)
10．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
发酵温度为 1 8 ～ 3 0 ℃，而果醋的发酵温度为 3 0 ～ 3 5 ℃ 。(P7“探究·实践”)
11．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“探究·实践”)
[易错提醒]
错点1：果酒和果醋制作成功的四个提醒
精析：(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 O 2 后再进行酒精发酵, 还可防止发酵过程中产生的 CO 2 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。
错点2：混淆“发酵、传统发酵及工业大规模生产（发酵工程）”的区别
精析：传统发酵技术和发酵工程都是人们通过发酵获得人类所需产物的过程，两者最大区别在于：第一、
菌种的选择；第二、发酵过程（条件）的控制；第三、发酵产物的分离和提纯等方面。
发酵是指人们利用微生物，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的过程。
传统发酵技术是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
中的微生物进行发酵、制作食品的技术。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。传统发酵食品的制作过程利用了天然存在的菌种，因此，由于菌种差异、杂菌情况不明和
发酵过程的控制缺乏标准等，往往会造成发酵食品的品质不一。为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业
上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种,再将它们接种到物料中进行发酵。（“选
必三”P5、8“教材正文”）
错点3：对微生物发酵所需条件或对应反应式书写错误（精析：微生物的发酵反应式
强调：1、该知识点看似简单，但极易出错。在写有关菌种对应反应式时，首先应产生看清该菌种所
处条件，其次应注意反应式上的“酶、能量”等关键词不能漏掉。
2.注意制作葡萄酒和葡萄醋的区别：(1)制作葡萄酒,利用酵母菌,先通氧让酵母菌繁殖,后断氧,厌氧发酵产酒
精,温度控制在18～30℃。(2)制作葡萄醋利用醋酸菌,通氧,温度控制在30～35℃。第 2 节 微生物的培养技术及应用
一、微生物的基本培养技术
[必备知识]
1．培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源等。另外，培养基还要满足微生物生长对 pH、特
殊营养物质以及氧气的要求。例如，培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素；培养霉菌时，一般需将
培养基的pH调至酸性；培养细菌时，一般需要将pH调至中性或弱碱性；培养厌氧微生物时，则需要提供
无氧的条件。(P10)
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．获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。(P10)
4．消毒
(1)消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物(不包括芽孢
和孢子)。
(2)消毒方法常用到煮沸消毒法、 巴氏消毒法 ( 对于一些不耐高温的液体)，还有化学药物消毒(如酒精、
氯气、石炭酸等)、紫外线消毒。(P10～11)
5．灭菌
(1)灭菌是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
(2)灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等。
①接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法灭菌；
②玻璃器皿、金属用具等使用干热灭菌法灭菌，所用器械是干热灭菌箱；
③培养基、无菌水等使用湿热灭菌灭菌，所用器械是高压蒸汽灭菌锅。(P10～11)
6．比较消毒和灭菌
比较项目 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
部分生活状
消毒 较为温和 不能
态的微生物
灭菌 强烈 全部微生物 能
7.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)
8．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”)
[重要图解]
1．倒平板的具体操作步骤：（P12）请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程:丙→乙→甲→丁。
(1)培养基灭菌后，需要冷却至 50 ℃ 左右时，才能用来倒平板。可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，
感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。
(2)通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。
(3)平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以避
免培养基中的水分过快地蒸发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
(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，则该平板不能继续培养微
生物了。原因是空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。(P12“探究·实践”)
2．平板划线法的具体操作步骤
①操作是将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红。②操作是在火焰旁冷却接种环，并打开盛
有菌液的试管的棉塞。③操作是将试管口通过火焰。④操作是在火焰附近用接种环蘸取一环菌液。⑤操作
是将试管口通过火焰，并塞上棉塞。⑥操作是：在火焰附近将皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面
迅速划三至五条平行线，盖上皿盖。然后再灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二
区域内划线。重复以上操作，在三、四、五区域内划线即可得到图⑦培养皿。在重复划线时，注意不要将
最后一区的划线与第一区相连。
(1)划线前第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接
种环是为了杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种；划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留
的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。
(2)灼烧接种环后，要等其冷却后再进行划线，以免接种环温度太高，杀死菌种。
(3)划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数
目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。(P12“探究·实践”)二、微生物的选择培养和计数
[必备知识]
1．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)
2．分解尿素的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，其催化尿素分解产生NH，NH 作为细
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菌生长的氮源。(P16“思考·讨论”)
3．稀释涂布平板法除可以用于分离微生物外，也常用来统计样品中活菌的数目。当样品的稀释度足
够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就
能推测出样品中大约含有多少活菌。为了保证结果准确，一般选择菌落数为 30 ～ 300 的平板进行计数。
(P18)
4．用稀释涂布平板法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)
5．除活菌计数外，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
生物的数量，统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。(P18)
6．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”)
7．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”)
[重要图解]
1．稀释涂布平板法操作示意图
如果想知道1 g土壤中有多少能分解尿素的细菌，仅有选择培养基是不够的，还需要对土样进行
适当的处理以及科学的测定微生物数量的方法。可采用稀释涂布平板法。(P17)
（1）系列稀释操作：如图所示，在编号为1×102～1×107试管中分别盛有9mL无菌水；将10g土样加入盛有 90m L 无菌水 的锥形
瓶中，充分摇匀；取1mL上清液加入盛有 9m L 无菌水 的试管中，依次等比稀释。
（2）涂布平板操作：第1步：取菌液——取0.1mL菌液，滴加到培养基表面；第2步：涂布器消毒——将
涂布器浸在盛有酒精的烧杯中；第3步：涂布器灭菌——将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器
冷却后，再进行涂布；第4步：涂布平板：用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养
皿，使涂布均匀。
（3）培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入恒温培养箱中培养1～2 d。在涂布有合适
浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落。
2．地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中40%～60%能被土壤中某些微生物分解利用，这
是因为它们能够产生纤维素酶。对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用秸秆等生产酒精，用纤维素
酶处理服装面料等。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。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与
纤维素形成红色复合物；而当纤维素被纤维素分解菌分解后，复合物就无法形成，培养基中会出现以这些
菌为中心的透明圈(如下图所示)。(P20“练习与应用”拓展应用2)
[易错提醒]
易错点1 平板划线法操作的五点提醒
精析：(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)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
杀死上次划线后接种环上残留的菌种， 杀死接种环上残存的菌
杀死接种环上
目的 使下次划线的菌种直接来源于上次划线 种，避免微生物污染环境
原有的微生物
的末端，使每次划线菌种数目减少 和感染操作者
错点2：混淆“培养物、纯培养物、纯培养”
精析：
错点3：不明确平板划线法接种菌种时，防止杂菌污染的具体操作而出错
精析：平板划线法接种菌种时，可通过以下几方面防止杂菌污染：①接种前将接种环放在酒精灯火焰上灼
烧。②划线操作在酒精灯火焰旁进行。③接种环蘸取菌液前后，要将试管口通过火焰。④划线时将培养皿
的皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划线，划线后及时盖上皿盖。
错点4：错判稀释涂布平板法和显微镜直接计数法的统计结果
精析：（1）用稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。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。
（2）用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数，
原因是：平板上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌。（“选必三”P20“概念检测T2”改
编）
第3节 发酵工程及其应用
[必备知识]
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，产物的分离、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．发醇工程在食品工业方面的应用：生产传统的发酵产品，如啤酒等；生产各种各样的 食品添加剂 、
酶制剂，如味精、α淀粉酶等。在医药工业方面的应用：生产抗生素、激素、免疫调节剂等。在农牧业方
面的应用：生产微生物肥料；生产微生物农药；生产微生物饲料。在其他方面的应用：利用纤维废料发酵
生产酒精、乙烯等能源物质，嗜热菌、嗜盐菌用来生产洗涤剂等。(P24～27)
[重要图解]
1，发酵罐示意图(P23)
下图为发酵罐示意图，图中①～⑤处所填写内容依次为：
①排气管；②排出口；③温度；④进入口；⑤空气。
①发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。
2.啤酒的工业化生产流程(P25)
图中数字序号处所填写的内容依次为：①焙烤、②糖化、③蒸煮、④发酵、消毒。将大麦和水混合，在适
宜条件下发芽，发芽的大麦种子可释放淀粉酶，①操作的目的是杀死种子的胚，但要注意不使酶失活；②
过程中发生的变化是淀粉分解，形成糖浆；③的目的是：产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌；④操作前必需将糖浆冷却，④的实质是 酵母菌将糖转化为酒精和 CO2 ；④操作后选进行过滤，再进
行⑤的操作，⑤操作可以杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。
[易错提醒]
错点1：关于发酵罐使用的三点提醒
精析：(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。
错点2 ：啤酒工业化生产的五点提醒
精析：(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。
