新教材2024高考生物二轮专题复习专题七生物技术与工程第1讲发酵工程课件

这是一份新教材2024高考生物二轮专题复习专题七生物技术与工程第1讲发酵工程课件，共60页。PPT课件主要包含了基础自查·明晰考位，考点梳理·整合突破，模拟预测·题组集训，考题拓展·素养落地，接种环，梯度稀释，2传统发酵技术，3发酵工程的特点，污染小，容易处理等内容，欢迎下载使用。
聚焦新课标：概念3发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品；3.1获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础；3.2发酵工程为人类提供多样的生物产品。
纵引横连——建网络提醒：特设长句作答题，训练文字表达能力
①水、碳源、氮源、无机盐　②消毒和灭菌　③平板划线法和稀释涂布平板法　④选择培养基　⑤稀释涂布平板法和显微镜直接计数法　⑥混合菌种　⑦毛霉　⑧乳酸菌　⑨醋酸菌　⑩选育菌种　⑪灭菌　⑫接种　⑬发酵罐内发酵
边角扫描——全面清提醒：判断正误并找到课本原话1．发酵的实质是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。(选择性必修3 P5正文)(　　)2．乳酸菌是厌氧细菌，无氧呼吸产物是乳酸与CO2。(选择性必修3 P5正文与反应简式)(　　)3．葡萄酒的自然发酵中，起主要作用的是突变型酵母菌。(选择性必修3 P7“探究·实践”)(　　)4．只要O2充足醋酸发酵的产物是一样的。(选择性必修3 P7正文与反应简式)(　　)
5．培养基只能用以培养、分离、鉴定、保存微生物。(选择性必修3 P9正文)(　　)6．培养乳酸菌的营养物质只需水、碳源、氮源和无机盐。(选择性必修3 P10正文)(　　)7．在高压蒸汽灭菌锅内进行的灭菌属于湿热灭菌。(选择性必修3 P11“资料卡”)(　　)8．由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为培养物。(选择性必修3 P11正文)(　　)9．平板划线时要注意将最后一次的划线与第一次的划线相连。(选择性必修3 P13“探究·实践”)(　　)
10．利用显微镜直接计数法统计的细菌数量便是活菌的数量。(选择性必修3 P18正文)(　　)11．细菌计数板与血细胞计数板的计数原理不同。(选择性必修3 P18“相关信息”)(　　)12．发酵工程中所需的性状优良的菌种只能从自然界中筛选出来。(选择性必修3 P22正文)(　　)13．发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵。(选择性必修3 P28“概念检测”)(　　)
整合考点20　微生物的培养技术及应用、传统发酵技术的应用和发酵工程及其应用任务驱动任务1　图解识记微生物的培养、分离与计数
任务2　图解完善培养基制备与微生物纯化技术
【特别提醒】①为了确定培养基的灭菌是否合格，微生物实验一般会设置空白对照：随机取若干灭菌后的空白平板培养基在适宜条件下培养一段时间，观察培养基上是否有菌落生成。②观察菌落需用固体培养基，因此培养基要添加凝固剂，如琼脂。③倒平板的温度一般在50 ℃左右适宜，温度过高会烫手，温度过低培养基又会凝固。
任务3　完善微生物分离与计数的实例
任务4　理清选择培养基的 “4”种制作方法
任务5　正确理解发酵与传统发酵技术(1)发酵的概念发酵是人们利用_______，在适宜的条件下，将原料通过__________转化为人类所需要的产物的过程。
任务6　理清“3”种传统发酵食 品的制作技术
任务7　认清泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
【特别提醒】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成的。
任务8　掌握发酵工程及其应用(1)发酵工程基本环节
(2)对发酵工程中心环节的分析
(4)发酵工程的应用①在食品工业上的应用a．生产传统的发酵产品。b．生产各种各样的____________。c．生产________。②在医药工业上的应用a．获得具有________生产能力的微生物。b．直接对________进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。c．利用基因工程，将病原体的________________基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。
③在农牧业上的应用：生产微生物________________④其他方面的应用a．利用纤维废料发酵生产____________等能源物质。b．极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产________、嗜低温菌有助于提高__________的产量。
过程评价评价1 依托真题归类比较再体验，明考向1.[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(　　)A．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：①沸盐水冷却后再倒入坛中，是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响，A错误；②盐水需要浸没全部菜料，造成无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量时，腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。
2．[2023·浙江6月]阅读下列材料，完成下面小题。小曲白酒清香纯正，以大米、大麦、小麦等为原料，以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。
(1)小曲白酒的酿造过程中，酵母菌进行了有氧呼吸和无氧呼吸。关于酵母菌的呼吸作用，下列叙述正确的是(　　)A．有氧呼吸产生的[H]与O2结合，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合B．有氧呼吸在线粒体中进行，无氧呼吸在细胞质基质中进行C．有氧呼吸有热能的释放，无氧呼吸没有热能的释放D．有氧呼吸需要酶催化，无氧呼吸不需要酶催化
解析：有氧呼吸产生的[H]在第三阶段与O2结合生成水，无氧呼吸产生的[H]不与O2结合，A正确；有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，第二和第三阶段分别在线粒体基质和线粒体内膜上进行，无氧呼吸的两个阶段都在细胞质基质中进行，B错误；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸过程中释放的能量均大多以热能散失，但无氧呼吸是不彻底的氧化分解过程，大部分能量存留在酒精中，C错误；有氧呼吸和无氧呼吸过程都需要酶的催化，只是酶的种类不完全相同，D错误。
(2)关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是(　　)A．糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖B．发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测C．若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封可能不严D．蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵
解析：由于酿酒酵母不能直接利用淀粉发酵产生酒精(乙醇)，故糖化过程主要是利用霉菌分泌的淀粉酶将淀粉分解为葡萄糖，以供发酵利用，A正确；发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测，若存在酒精，则酒精与酸性的重铬酸钾反应呈灰绿色，B正确；酿造过程中应在无氧条件下进行，若密封不严，会导致醋酸菌在有氧条件下发酵产生醋酸而使酒变酸，C正确；蒸熟并摊晾的原料需要冷却后才可加入糟醅，以免杀死菌种，且需要在有氧条件下培养一段时间，让酵母菌大量繁殖，此后再密封进行酒精发酵，D错误。
3．[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(　　)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
解析：不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误；平板涂布时涂布器使用前必须浸在酒精中，然后在火焰上灼烧灭菌，这种操作属于灭菌，不属于消毒，B错误；使用后的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理，不能直接丢弃，以免污染环境，C错误；脲酶可以催化尿素分解，在以尿素为唯一氮源的平板上，能合成脲酶的微生物可以分解尿素获得氮源而进行生长繁殖，但是不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而无法生长，因此以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物，D正确。
4．[2023·广东卷]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
解析：研究目的是筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌，因此既要耐高温，又要能够高效降解角蛋白，所以在c点取样，并且用角蛋白氮源培养基进行选择培养，所以D正确，A、B、C错误。
5．[2023·浙江1月]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
解析：因为乳酸菌经过无氧呼吸产生乳酸，故其生活的环境是酸性，培养基pH需偏酸性，A错误；平板划线接种时不需要稀释，B错误；乳酸菌是厌氧型微生物，所以需在无氧条件下培养，C正确；参与泡菜发酵的微生物有乳杆菌、短乳杆菌和明串珠菌等，所以分离得到的微生物除了乳酸菌，还会有其他耐高盐的微生物，D错误。
6．[2023·山东卷](不定项)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
解析：二者均利用了酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的原理，A正确；发酵前期，均需要一定的有氧环境，使酵母菌大量繁殖，B正确；果酒的家庭制作不需对原料进行灭菌，C错误；果酒的家庭制作发酵结束后不需要进行消毒，D错误。
评价2 依托教材专练长句表述，提考能7.(选择性必修3 P6“探究·实践”拓展)乳酸菌是厌氧菌，发酵时需控制严格的无氧环境。尝试说出泡菜制作过程中制造无氧环境的措施。  
答案：①选择气密性好的泡菜坛。②盐水煮沸后冷却待用。③装坛时压实，盐水没过全部菜料。④盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水；发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补充水。
8．(选择性必修3 P7“探究·实践”)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？如果有，如何避免这种影响？
答案：制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长。它们会在酒精发酵中污染发酵液。避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如，榨汁机、发酵瓶要清洗干净，装入葡萄汁后，封闭充气口；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。
9．(选择性必修3 P10“旁栏思考题”)为什么培养基需要氮源？
答案：微生物细胞内有蛋白质、核酸、磷脂等多种含氮的营养物质或代谢产物，培养基中的氮源可以作为合成这些营养物质及代谢产物的原料。
10．(选择性必修3 P16“思考·讨论”)(1)如果让你配制一种培养基，将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方该如何设计？  (2)该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？
答案：设计一种选择培养基，用尿素作为唯一氮源，可以将分解尿素的细菌分离出来。
答案：这种培养基与普通培养基相比，只是用尿素作为唯一氮源，培养基的其他营养成分基本相同。
11．(选择性必修3 P23“思考·讨论”节选)(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？  (2)怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？
答案：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高，发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。
答案：要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养成分。
12．(选择性必修3 P20“拓展应用2”拓展)在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌的原因是什么？
答案：由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对较高，从这种土样中获得目的微生物的概率高于普通环境。
评价3 依托真题归类比较再探究，强素养13.[2023·北京卷]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_______________________。
A菌能在培养平板中生长繁殖
解析：(1)蛋白胨主要为细菌提供氮源、碳源和维生素等。(2)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，表明A菌能在培养平板中生长繁殖。
(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)___________________________ __________。
解析：(3)将含菌量较高的湖泊水样稀释后，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溶菌圈。(4)根据提供的实验材料和设备，圆形滤纸小片可用于吸收某种物质，离心机可用于分离菌体和细菌分泌物，为探究P菌溶解破坏A菌的方式，可假设P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂。
假设P菌通过分泌某种化学物质使A
14．[2023·湖南卷]某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用。回答下列问题：(1)若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌，培养基的主要营养物质包括水和______________。
解析：由题意可知，根际促生菌具有固氮作用，因此用于筛选根际促生菌的培养基的主要营养物质包括水、无机盐和碳源。
(2)现从植物根际土壤中筛选出一株解淀粉芽孢杆菌H，其产生的抗菌肽抑菌效果见表。据表推测该抗菌肽对________________________的抑制效果较好，若要确定其有抑菌效果的最低浓度，需在________ μg·mL－1浓度区间进一步实验。注：“＋”表示长菌，“－”表示未长菌。
金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌
解析：由题表可知，在抗菌肽浓度为3.45～55.20 μg·mL－1范围内，金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均不能生长，表明该抗菌肽对它们的抑菌效果较好。因为抗菌肽的浓度为1.73 μg·mL－1时，它们均能生长，所以要确定抗菌肽抑菌效果的最低浓度，应在1.73～3.45 μg·mL－1的浓度区间进一步实验。
(3)研究人员利用解淀粉芽孢杆菌H的淀粉酶编码基因M构建高效表达质粒载体，转入大肠杆菌成功构建基因工程菌A。在利用A菌株发酵生产淀粉酶M过程中，传代多次后，生产条件未变，但某子代菌株不再产生淀粉酶M。分析可能的原因是__________________________ __________________________________ (答出两点即可)。
淀粉酶编码基因M发生突变；能产
生淀粉酶M的个体产生后代时发生性状分离
解析：A菌株在传代过程中，淀粉酶编码基因M可能发生突变导致其不能产生淀粉酶M；或者在遗传过程中能产生淀粉酶M的个体产生后代时发生性状分离。
(4)研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官，可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体，如图所示。肺类装配体培养需要满足适宜的营养、温度、渗透压、pH以及________________________________ ________ (答出两点)等基本条件。肺类装配体形成过程中是否运用了动物细胞融合技术________(填“是”或“否”)。
无菌、无毒环境，含95%空气和5% CO2的
解析：动物细胞培养的条件除需要适宜的营养、温度、渗透压、pH外，还需要无菌、无毒环境以及含95%空气和5%CO2的气体环境。肺类装配体形成过程中涉及不同类型的细胞，但仅是将不同类型细胞组装起来，而非使不同类型的细胞融合。
(5)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是一种耐药菌，严重危害人类健康。科研人员拟用MRSA感染肺类装配体建立感染模型，来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA引起的肺炎有治疗潜力。以下实验材料中必备的是________。①金黄色葡萄球菌感染的肺类装配体　②MRSA感染的肺类装配体　③解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽　④生理盐水　⑤青霉素(抗金黄色葡萄球菌的药物)　⑥万古霉素(抗MRSA的药物)
解析：实验的目的是探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA引起的肺炎有治疗潜力。因此自变量为是否使用解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽，因变量为MRSA引起的肺炎的症状是否缓解。所以实验组用解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽处理，实验对象为MRSA感染的肺炎装配体，另外用万古霉素(抗MRSA的药物)来检测解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽的抗菌效果。因此所选实验材料有②③⑥。
题组预测一　聚焦微生物的利用1．[2023·山东德州第一中学三模](不定项)桑黄是生物治癌效率最高的药用真菌，人工栽培难度较大，利用发酵罐进行发酵培养具有广阔前景。科研人员研究发现，发酵罐中蔗糖为70 g/L、氯化铵为10 g/L、搅拌转速为150 r/min、28 ℃下发酵120 h，产生的菌丝量最大。下列说法正确的是(　　)A.蔗糖、氯化铵分别为桑黄生长提供碳源和氮源B.控制温度、营养等都可提高桑黄的种间竞争力C.适当提高搅拌转速可增加培养液溶氧量提高菌丝产量D.发酵120 h后，因发酵环境改变可导致菌丝量下降
解析：蔗糖为糖类为桑黄生长提供碳源，氯化铵含有N元素为桑黄生长提供氮源，A正确；发酵工程中只有单一物种桑黄，因此不存在种间竞争力的影响，B错误；匀速搅拌主要能使发酵液中的营养物质分布均匀，进而提高发酵效率，C错误；发酵120 h后，发酵环境内营养物质减少，代谢产物增加等改变可导致菌丝量下降，D正确。
2．[2023·北京东城一模]近年来发酵酸豆奶的营养价值和独特风味已得到消费者的认可。下图是酸豆奶的生产工艺流程，利用大豆与奶粉混合，经乳酸菌发酵制成的酸豆奶，不但具有动、植物蛋白的双重营养，还能有效缓解牛奶资源的匮乏。下列相关分析不合理的是(　　)A.在两者混合液中加入适量的葡萄糖有利于发酵的进行B.巴氏消毒在杀死大部分微生物的同时不破坏营养成分C.发酵过程早期需密封，后期需不断地通入无菌空气D.一定范围内，随着发酵时间的增加，酸度会逐渐增加
解析：乳酸菌可以利用葡萄糖进行乳酸发酵，因此在两者混合液中加入适量的葡萄糖有利于发酵的进行，A正确；巴氏消毒的消毒温度较低，时间较短，能在杀死大部分微生物的同时不破坏营养成分，B正确；乳酸菌为厌氧菌，发酵过程中需密封，不需要通入无菌空气，C错误；一定范围内，随着发酵时间的增加，乳酸含量增加，因此酸度会逐渐增加，D正确。
3．[2023·江苏省百校高三联考](不定项)黄粉虫可以吞食、降解塑料，利用黄粉虫肠道微生物对白色污染进行生物降解，是一种绿色环保的处理工艺。下图是从黄粉虫肠道中分离、纯化目的微生物的过程，
相关叙述正确的是(　　)A.富集培养基中含有酵母膏、蛋白胨、琼脂等，蛋白胨能提供所需的碳源、氮源和维生素B.分离、纯化目的微生物的选择培养基中需加入PVC塑料膜作为唯一碳源C.将转接至固体斜面培养基上的不同菌落置于4 ℃的冰箱长期保存D.与传统填埋、焚烧相比，黄粉虫肠道微生物对白色污染的降解不会造成二次污染
解析：富集培养基为液体培养基，不应含有琼脂，A错误；分离、纯化能降解PVC塑料膜的微生物的选择培养基中需加入PVC塑料膜作为唯一碳源，B正确；转接至固体斜面培养基上的不同菌落置于4 ℃的冰箱临时保存，对于需要长期保存的菌种，可用甘油管藏的方法，C错误；如果对白色污染进行传统填埋、焚烧容易造成二次污染，黄粉虫肠道微生物对白色污染的降解不会造成二次污染，D正确。
4．[2023·江西二模]聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由嗜盐细菌合成的一种胞内聚酯，它具有类似于合成塑料的理化特性，且废弃后易被生物降解，可用于制造无污染的“绿色塑料”。科学家从某咸水湖中寻找生产PHA菌种的流程图如下。
回答下列问题：(1)若从土壤中寻找生产PHA的菌种，从土壤取样后，在进行步骤②之前需要进行的操作有___________________________。(2)步骤②通常采用______________进行接种，对接种工具的灭菌方法通常有________________(写出2种)。步骤③所用的培养基中营养物质浓度越高，对嗜盐细菌的生长反而越不利，原因是__________________________________________________。(3)步骤④使用固体培养基，其目的是______________________，要筛选高产PHA的嗜盐菌，应注意的操作是__________________________________________________。(4)为了进一步提高嗜盐菌生产PHA的能力，对分离所得的菌株，采用的育种方法是________。
制备土壤浸出液并进行(梯度)稀释
培养基浓度过高，会导致菌体失水死亡，不利于嗜盐细菌的生长
以便获得单菌落并纯化菌株
应挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌的PHA含量，最后进行比较
解析：(1)若从土壤中寻找生产PHA的菌种，从土壤取样后，在进行步骤②之前需要制备土壤浸出液并进行(梯度)稀释。(2)步骤②通常采用稀释涂布平板法进行接种，该接种方法中接种工具是涂布器，其灭菌的方法是灼烧灭菌、干热灭菌。步骤③所用的培养基中营养物质浓度越高，对嗜盐细菌的生长反而越不利，这是因为培养基浓度过高，会导致菌体失水死亡，不利于嗜盐细菌的生长，从而导致实验失败。(3)步骤④使用固体培养基，因为在固体培养基上才能获得菌落，便于鉴定，因而这样操作可获得单菌落并纯化菌株，要筛选高产PHA的嗜盐菌，还应进行的操作是挑取多个菌落并分别测定嗜盐细菌培养液中PHA含量，最后进行比较，选择出培养液中PHA含量最低的菌株作为目的菌。(4)为了进一步提高嗜盐菌生产PHA能力，对分离所得的菌株，采用诱变育种的方法获得高分解能力的菌株，因为诱变能够提高突变频率，进而可从中筛选出目标类型。
题组预测二　聚焦发酵工程及其应用5．[2023·江苏南通高三调研]老坛酸菜古称菹，《周礼》中就有其名。北魏的《齐民要术》中更是详细介绍了祖先用白菜(古称菘)等原料腌渍酸菜的多种方法。2022年3·15消费者权益日曝光的“土坑酸菜”由于制作过程中操作不规范导致其中含有的杂质较多，给食品安全留下隐患。下列说法正确的是(　　)A.腌制酸菜主要是利用植物体表面天然的醋酸菌在无氧环境中进行发酵B.腌制的酸菜“咸而不酸”的原因很可能是加入食盐过多，抑制了菌种发酵C.酸菜要尽快食用，以免腌制发酵时间过长导致亚硝酸盐含量增加D.“土坑酸菜”发酵过程中可以添加一定量的抗生素抑制杂菌生长，防止其腐败变质
解析：制作酸菜所用微生物是乳酸菌，其代谢类型是异养厌氧型，在无氧条件下，分解葡萄糖产生乳酸，A错误；“咸而不酸”的原因为加盐过多，使乳酸菌生长的环境溶液浓度过高，使乳酸菌失水，抑制了乳酸菌的发酵，B正确；发酵初期，由于硝酸盐还原菌的作用，使亚硝酸盐增加；发酵中期，硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解含量下降；发酵后期，硝酸盐含量下降至相对稳定，通常在腌制泡菜的第10天食用，亚硝酸盐含量较少，C错误；乳酸菌属于细菌，抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长，D错误。
6．[2023·山东潍坊一模](不定项)聚羟基脂肪酸酯(PHA)是某些细菌以蔗糖为原料合成的一种胞内聚酯，具有类似于合成塑料的物化特性及合成塑料所不具备的生物可降解性。PHA进入海洋后，可以被动物食用，约1～3年完全自然降解。下图为PHA的生产工艺流程，有关分析正确的是(　　)A.培养基A需添加蔗糖，为选择培养基B.菌株M用血细胞计数板进行直接计数C.发酵罐内应严格控制温度、pH等条件D.采用过滤、沉淀的方法得到PHA产品
解析：由题干信息“聚羟基脂肪酸酯是某些细菌以蔗糖为原料合成的一种胞内聚酯”可知：生产聚羟基脂肪酸酯需要以蔗糖为原料，故培养基中需添加蔗糖，在盐浓度60 g/L，PH为10的培养基中，只有耐盐碱的微生物才能生存，其他微生物因无法适应这一环境而被淘汰，所以该培养基是选择培养基，A正确；血细胞计数板比细菌计数板厚，常用于相对大的真菌等的计数，菌株M属于细菌个体较小，应用细菌计数板进行直接计数，B错误；在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量和产物浓度，以了解发酵进程，还要及时添加必需的营养成分，严格控制温度pH和溶解氧等发酵条件，因为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，C正确；结合题意可知，PHA是细菌的代谢物，应采用提取、分离、纯化措施来获取产品，D错误。
7．[2023·河南三模]传统的玉米淀粉作为原料生产酒精燃料，虽然是目前较为成熟的技术，但已受到限制。在绿色理念的指导下，对可再生能源的研发已经成为全世界关注的焦点。如图为利用玉米秸秆生产酒精燃料的过程，该技术不仅能节约能源，还能保护环境。回答下列问题：
(1)欲筛选出产纤维素酶的酵母菌，现称取1.0 g某土壤样品，进行梯度稀释，分别取0.1 mL经104倍稀释后的悬液涂布于固体培养基上，一段时间后每个培养基平均长出了25个酵母菌菌落，则该样本中每克土壤约含酵母菌____________个。
解析：称取1.0 g某土壤样品，稀释104倍后，获得细胞密度不同的菌悬液，分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上，计数时应选择菌落在30～300之间的菌落进行计数，一段时间后每个培养基平均长出了25个酵母菌菌落，则该样本中每克土壤约含酵母菌25/0.1×104＝2.5×106个。
(2)筛选出的酵母菌产生的纤维素酶活性较低，研究人员利用基因工程育种得到3株纤维素分解菌株，在37 ℃条件下进行玉米秸秆降解实验，结果如表所示。纤维素酶活性最高的是菌株________，理由是_________________________________________。
接种菌株C后，秸秆残重最小，纤维素降解率也最大
解析：据表可知，C菌株降解后，秸秆残重最低，纤维素降解率最高，可知纤维素酶活性最高的是C菌株。
(3)以玉米秸秆为发酵底物时，将秸秆进行粉碎、蒸煮的目的是____________________________________________。发酵温度一般控制在18～30 ℃，原因是__________________________________。酒精发酵前期需要通入一定的无菌空气，目的是__________________________。(4)在生产酒精燃料过程中，通常不以粮食为发酵底物，原因是_________________________________。料渣可用于制作沼气或肥料，从能量流动的角度分析，其意义是________________________________________。
增大原料的表面积，加快反应速率；杀菌，防止杂菌污染
酵母菌生长繁殖所需的适宜温度是18～25 ℃
让酵母菌在有氧条件下大量繁殖
节约生产成本，降低引发粮食危机的风险
实现了能量的多级利用，从而提高能量的利用率
解析：(3)将秸秆进行粉碎的目的是增大原料的表面积，加快反应速率，蒸煮的主要目的是杀菌，防止杂菌污染；酒精发酵时的菌种是酵母菌，酵母菌生长所需的适宜温度是18～30 ℃，故发酵温度一般控制在18～30 ℃；酒精发酵前期需要通入一定的无菌空气，目的是让酵母菌在有氧条件下大量繁殖。(4)为节约生产成本，降低引发粮食危机的风险，通常不以粮食为发酵底物；料渣可用于制作沼气或肥料，从能量流动的角度分析，这样处理农业废弃物的意义是实现了能量的多级利用，从而提高能量的利用率。
知识拓展1.谷氨酸生产谷氨酸发酵生产菌种都是需氧微生物，需要以生物素为生长因子。这些菌株的斜面培养pH为7.0～7.2的琼脂培养基，32 ℃培养。
糖化是指淀粉转化为谷氨酸生产菌可直接利用的葡萄糖的过程。该过程可采用酸水解和酶水解。味精厂多数采用酸水解工艺。提取谷氨酸的方法一般有等电点法、离子交换法、金属盐沉淀法、盐酸盐法和电渗析法等，其中应用较为普遍的是等电点法和离子交换法。
2．青霉素生产最初的点青霉只能产生2 U/mL的青霉素。20世纪70年代前，育种采用诱变和随机筛选方法，后来由于原生质体融合技术、基因克隆技术等现代育种技术的应用，青霉素工业发酵生产水平已达85 000 U/mL以上。青霉素生产菌株一般在真空冷冻干燥状态下保存其分生孢子，也可以用甘油或乳糖溶剂作悬浮剂，在－70 ℃冰箱或液氮中保存孢子悬浮液和营养菌丝体。
最适生长温度(25～26 ℃)和充分通气、搅拌；发酵过程中pH一般控制在6.4～6.6，发酵温度前期为25～26 ℃，后期为23 ℃，以减少后期发酵液中青霉素的降解破坏。
1、2、3、5、6－培养；4－基质储备罐；7－发酵罐；8－消沫剂；9－前体；10－冷却罐；11－板片冷却器；12－真空转动滤器；13－培养物滤液贮放罐；14－第一次抽提；15－中间容器；16－第二次抽提；17－第三次抽提；18－脱水器；19－沉淀罐；20－抽滤器；21－溶剂回收；22－青霉素的干燥及进一步提纯
专项提升1.[2021·辽宁卷]利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为：先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌，发酵6天后，再接入活化的醋酸杆菌，发酵5天。下列有关叙述错误的是(　　)A．乙醇既是醋酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖B．酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖C．酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同D．接入醋酸杆菌后，应适当升高发酵温度
解析：当缺少糖原时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖，A正确；酵母菌一般以出芽的方式繁殖，醋酸杆菌以二分裂的方式进行增殖，B错误；酵母菌发酵过程中先通气使其大量繁殖，再密闭发酵产乙醇；醋酸杆菌为好氧菌，需持续通入无菌氧气，C正确；酵母菌适宜温度是18～30 ℃，醋酸杆菌最适温度为30～35 ℃，D正确。
2．[2023·山东济宁二模](不定项)青霉素是人类发现的第一种抗生素，其工业化生产流程如图所示。下列叙述错误的是(　　)A．青霉素具有杀菌作用，不需对发酵罐进行灭菌B．过程③中需从下方的充气口通入无菌空气以提高溶解氧C．过程⑤常用的方法是过滤和沉淀，分离出的菌种不能再使用D．发酵过程中温度、pH、溶解氧可能发生变化，需及时调整或补充
解析：发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，A错误；青霉菌代谢类型属于异养需氧型，在发酵过程中需从下方的充气口通入无菌空气以提高溶解氧，B正确；发酵完成后，菌种常用过滤和沉淀的方法获取，分离出的菌种可以再使用，C错误；发酵过程中温度、pH、溶解氧可能发生变化，需及时调整或补充，使发酵全过程处于最佳状态，D正确。
3．[2023·江苏省南通市高三调研]柠檬酸广泛应用于食品、医疗和化工领域，具有重要的商业价值。以玉米粉为原料，利用黑曲霉有氧发酵生产柠檬酸的基本流程如图所示。下列分析错误的是(　　)A．玉米清液可以为黑曲霉提供碳源和能源B．发酵前将黑曲霉孢子接种到种子培养基进行扩大培养C．发酵培养基和种子培养基灭菌后加入到发酵罐内发酵D．需严格控制发酵罐内的温度、溶解氧和pH等条件