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专题２４ 微生物的培养与发酵工程 １０７
第七单元 生物技术与工程
24
专题 微生物的培养与发酵工程
考点一 传统发酵技术与发酵工程
一、传统发酵技术
１发酵：利用微生物 在适宜的条件下 将原料通过 微生
． ， ， ①
物的代谢 转化为人类所需要的产物的过程
。
２实例：腐乳制作
． 注意事项
参与微生物 毛霉 酵母 曲霉等 （３）
（１） ：② 、 、 。 发酵瓶和榨汁机都要用体积分数为 的酒精消毒
原理 豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸 ａ． ７０％ 。
（２） ： ， 葡萄要先冲洗再去枝梗 以免去枝梗时葡萄破碎 增加被
味道鲜美 易于消化吸收 ｂ． ， ，
， 。 杂菌污染的风险
３传统发酵技术 。
． 瓶中留有约 的空间 为酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖
概念 直接利用 原材料中天然存在的微生物 或利 ｃ． １／３ ，
（１） ： ③ ，
提供氧气 果酒发酵过程中会产生大量 导致瓶内气压升
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 。 ＣＯ２
高 需拧松瓶盖放气 但不要完全打开 否则可能会被杂菌污染
发酵 制作食品的技术
， ， ， 。
、 。
形式 以 混合菌种的固体发酵及半固体发酵 为主 旧教材中酒精发酵时一般将温度控制为 全书
ｄ． １８～２５ ℃，
（２） ： ④ ，
同 非必要不再进行标注
通常是家庭式或作坊式的
， 。
。
产物 酒 腐乳 酱油 醋 泡菜 豆豉 酱等 三、发酵工程
（３） ： 、 、 、 、 、 、 。
二、尝试制作传统发酵食品 １发酵工程的概念
．
１制作泡菜 利用 微生物 的特定功能 通过现代工程技术 规模化生
． ① ， ，
作用菌类 原理与反应简式 产对人类有用的产品
（１） 、 。
２发酵工程的基本流程
．
方法步骤
（２）
２果酒、果醋制作
．
原理
（１）
３发酵工程的特点
．
生产条件温和 温度 压力都不高
（１） ： 、 。
原料来源丰富且价格低廉 微生物种类多 易分离
（２） ： ， 。
产物专一 可直接生产某种物质
（３） ： 。
方法步骤 废弃物对环境的污染小且容易处理 废料是各种代谢产
（２） （４） ：
１０８ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考生物
物 只要灭菌后 一般对环境不造成污染
概念 常用方法 应用的范围及效果
， ， 。
煮沸消毒法 煮沸 杀死微生物的营养细胞
：１００ ℃
一 微生物的代谢 毛霉 原材料中天然存在的微生物 和一部分芽孢
、① 混合菌种的固 体 ② 发酵及 半 ③ 固体发酵 使用较为 ５～６ｍｉｎ
④
二 植物体表面天然的乳酸菌 无氧 酶 温和的物 巴氏消毒 法 不耐高温的液体 ， 如可
、①
乳酸 能量 酒精
②
酶
③Ｃ６Ｈ１２Ｏ６
酒精
→２Ｃ３Ｈ６Ｏ３ 理
或 、 生
化
物
学
等 ６
②
５ ℃ 消毒 ３０ｍ ｉｎ 或
：６
８
２
０～
～ 以
数
杀
微
死
生
牛
物
奶
并
中
且
的
不
绝
破
大
坏
多
（
能量
）＋
醋酸
④ ⑤Ｃ６Ｈ１２Ｏ６ →２Ｃ２Ｈ５ＯＨ（ ）＋２ＣＯ２＋ 消
方法杀死 ９０℃
处理
３０ｓ～１ｍｉｎ 牛奶的营养
，
成分
⑥ 毒
三 、① 微生物 ② 诱变 ③ 扩大培养 物 或 体 内 表 部 面 一 化学药物消毒法 如用酒精擦拭双手 、 用
氯气消毒水源等
部 分 微
考点二 微生物的培养技术及应用
生物 紫外线消毒法 用紫外线
： 接种室 接种箱和超净
一、培养基 照射 配合喷洒石炭 、
３０ｍｉｎ， 工作台的消毒
１概念：人们按照微生物对 营养物质 的不同需求 配制 酸或煤酚皂溶液效果更佳
． ① ，
出供其生长繁殖的营养基质 接种工具 如接种环 涂
２用途：用以培养 分离 。 鉴定 保存微生物或积累其代谢物 使用强烈 ③ 灼烧 灭菌 ： 酒精灯火 布器等 及 （ 试管口 瓶 、 口
． 、 、 、 。 的理化方 焰充分燃烧层灼烧 ） 、
３营养成分 等的灭菌
． 法杀死物
确定原则 根据微生物的 需求 耐高温和需保持干燥的物
（１） ： ② 。 灭 体内外所 干热灭菌 热
主要营养物质 碳源 氮源 水和无机盐 ：１６０～１７０ ℃ 品如玻璃器皿 如培养皿
（２） ： 、③ 、 。 菌 有的微生 空气下灭菌 ， （
其他条件 特殊营养物质 和氧气 ２～３ｈ 等 金属用具的灭菌
（３） ：ｐＨ、④ 。 物 包括 ）、
４种类 ， 湿热灭菌 如高压蒸汽灭
． 芽 孢 和 ：
根据物理性质可分 液体培养基和固体培养基 以及 菌锅在 条 培养基等的灭菌
（１） ⑤ （ 孢子 １００ｋＰａ、１２１℃
半固体培养基 固体培养基和液体培养基的区别是是否添加 件下 灭菌
）， ， １５～３０ｍｉｎ
琼脂 等凝固剂 说明 表中相关方法的具体操作温度及时间等均依据新
⑥ 。 ：
根据功能分选择培养基和 鉴别 培养基 区别如表 教材
（２） ⑦ ， ： 。
种类 制备方法 用途 举例 三、酵母菌的纯培养 由 单一个体繁殖 获得纯培养物的
（ ①
培养基中加入某 允许特定种类的 过程
加入青霉素分离 。）
选择 些化学物质或某 微生物生长 同时 １制备培养基
， 得到 酵 母 菌 和 ．
培养基 种特殊 的 营 养 抑制或阻止其他
霉菌
物质 种类微生物生长
培养基中加入某 用刚果红培养基
鉴别 鉴别不同种类的
种指示剂或化学 鉴别 纤 维 素 分
培养基 微生物
药品 解菌
５培养基的制备 ２接种和分离酵母菌———平板划线法
． ．
步骤 计算 称量 溶化 调 灭菌 倒平板 原理 通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作
： → →⑧ → ｐＨ→⑨ → 。 （１） ： ，
将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面 经数次划线后培
二、无菌技术 。
养 可以分离得到单菌落
１无菌技术：获得纯净的微生物培养物的关键是 防止杂 ， 。
． ① 主要操作步骤
菌污染 包括消毒和灭菌 （２）
， 。
２消毒和灭菌的比较
．
３培养酵母菌：待菌液被培养基吸收后 将接种后的平板和一
． ，
个未接种的平板 对照作用 放入恒温培养箱中培养
（ ）， ２４～４８ｈ。
专题２４ 微生物的培养与发酵工程 １０９
２微生物的数量测定
思考 ：平板划线法中有哪几次灼烧接种环？ 其目的相同吗？ ．
１
显微镜直接计数法 显微计数法
提示 １ ： （１） （ ）：
灼烧时间 取菌种前 每次划线前 接种结束后 利用特定细菌计数板或 血细胞计数板 在显微镜下计数一
原理 ① ，
定容积的样品中微生物的数量
杀死上次划线后接
杀死接种环
种环上残留菌种，使 方法 用计数板计数
杀 死 接 上残存的菌
本次划线的菌种直
种 环 上 种，避免细 每毫升原液所含细菌数 每小格内平均细菌数 ４ 稀
目的 接来自上次划线末 公式 ＝ ×４００×１０ ×
原 有 微 菌污染环境 释倍数
端，使每次划线菌种
生物 和 感 染 操
数目减少，达到分离 缺点 不能区分死菌与活菌而使计数结果 偏大
作者 ②
菌株的目的
间接计数法 活菌计数法
（２） （ ）：
思考 ：在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？
２ 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
提示 ：以免接种环温度太高，杀死菌种。 ， ，
２ 原理 于样品稀释液中的一个活菌 通过统计平板上的菌落数 计算
思考 ：在做第二次及其以后的划线操作时，为什么总是从上一次划 ， ，
３ 样品中的 活菌数
线的末端开始划线？ 目的是什么？ ③
每克样品中的菌株数 （Ｃ Ｖ） Ｍ 其中 Ｃ代表某一稀释
提示 ：划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上 ＝④ ÷ × ， ，
３ 公式 度下平板上生长的平均菌落数 Ｖ代表涂布平板时所用的稀释
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 ，
液的体积 Ｍ代表稀释倍数
而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 这样 （ｍＬ），
做的目的是将聚集的菌种逐步分散以便获得单个菌落。 设置重复组 增强实验的说服力与准确性 同时为了保证结
操作 ， 。
果准确 一般选择菌落数在 的平板进行计数
四、微生物的分离与计数 ， ⑤ ３０～３００
当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个
１土壤中分解尿素的细菌的分离 缺点 ⑥
． 菌落 因此统计结果可能偏小
实验原理 能合成脲酶的细菌才能分解尿素 配制以尿 ，
（１） ： ；
素为唯一氮源的选择培养基 能够生长的细菌就是能分解尿素
，
的细菌 一 营养物质 需求 氮源 特殊营养物质 液体培养
。 、① ② ③ ④ ⑤
鉴定方法 在培养基中加入酚红指示剂 若 升高使 基和固体培养基 琼脂 鉴别 溶化 灭菌
（２） ： ， ｐＨ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
指示剂变红 说明该细菌能分解尿素 二 防止杂菌污染 巴氏消毒 灼烧
， 。 、① ② ③
三 单一个体繁殖 灭菌
、① ②
四 血细胞计数 偏大 活菌数 Ｃ Ｖ Ｍ
、① ② ③ ④（ ÷ ）× ⑤３０～３００
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
⑥ ，
问题探究 新鲜牛奶的消毒常用巴氏消毒法或高温瞬
（１）
时消毒法 而不常用煮沸消毒法 为什么
， ， ？
自己制作酸奶时 为什么可以加入超市买来的老酸奶代
应用 制作酸奶的微生物学原理 （２） ，
替菌种
？
情境材料 酸奶是一种对人体健康有益的发酵食品，内含丰富的蛋 制作酸奶时常用的鲜奶原料不能含有抗生素 为什么
（３） ， ？
白质，还有钙以及多种维生素等。 自己制作酸奶时，可以不需要加入 要点点拨 与煮沸消毒法相比 巴氏消毒法或高温瞬
（１） ，
专门的菌种（发酵菌粉），只需加入超市买来的适量的老酸奶即可作
时消毒法在达到消毒目的的同时 不破坏营养成分
为发酵菌种。 ， 。
超市买来的老酸奶中含有乳酸菌等发酵菌种
（２） 。
抗生素会抑制接种细菌的生长 使发酵受到抑制
（３） ， 。
