生物发酵技术
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2023年3月1日发(作者：余峻承)选修1生物技术实践知识总结
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选修一知识总结（专题一、二、三、六)（请
请
妥
妥
善
善
保
保
存
存
）
专题一传统发酵技术的应用
课题1果酒和果醋的制作
广义发酵→有氧发酵和无氧发酵；狭义发酵→微生物的无氧呼吸。发酵≠无氧呼吸
（一）果酒制作
1．原理：菌种，属于核生物，新陈代谢类型，
有氧条件下,进行有氧呼吸，大量繁殖。反应式为：；
无氧条件下,进行无氧呼吸，产生酒精.反应式为：。
2．控制的发酵条件：。
3．菌种来源:
4．实验设计流程图
挑选葡萄冲洗____________________________________________
果酒果醋
5．实验结果分析与评价：可通过嗅觉和品尝初步鉴定，并用____________检验酒精存在。可观
察到的现象为。葡萄酒呈红色的原因：
6。注意事项：
(1)在、的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而多数其它微生物都因无法适应这
一环境而受到抑制,从而在不灭菌情况下,使酵母菌成为优势菌种。
（2)新鲜葡萄的处理：为防止杂菌感染应先（冲洗/去枝梗），注意不要反复冲洗，否则酵母菌
数量减少，影响发酵。
（3）为防止发酵液被污染,发酵瓶要用消毒。发酵液装瓶后保留的空间，目的是
(4)装置各部件作用①出料口：___________;②___________:醋酸发酵时连接充气泵;③___________：
排出酒精发酵时产生的CO2。④排气口连接一个长而弯曲胶管的作用是___________。使用该装置制酒
时，应该______充气口；制醋时，应该充气口连接____________.
（二）果醋的制作：
1．原理：菌种____________，属于________核生物,新陈代谢类型为_________。
当、都充足时,醋酸菌将分解成醋酸;
当缺少时，醋酸菌将变为,再将变为醋酸.
反应式为____________________________。
2．条件:最适合温度为__________,需要充足的______________。
3．菌种来源:可以从食醋中分离醋酸菌,也可以购买。
4．设计实验流程及操作步骤：
果酒制成以后，在发酵液中加入___________或醋曲，然后将装置转移至_____0C条件下发
酵，适时向发酵液中通入________.如果没有充气装置,可以将瓶盖打开，在瓶盖上纱布,以减少
空气中尘土污染。
5.注意事项：
（1）严格控制发酵条件,因为醋酸菌对_______的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中
断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。此外，醋酸菌最适生长温度为_________℃，控制好发酵温度，使发
酵时间缩短，又减少杂菌污染的机会。
（2)有两条途径生成醋酸：直接氧化和以为底物的氧化.
专题一课题2腐乳的制作
1.原理：（1）经微生物发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的和,脂肪被分解
成和，因而有较好的口感且更利于消化吸收.
（2）腐乳的发酵有多种微生物参与，如、、、等,其
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中起主要作用的是.它是一种丝状，分布广泛。
(3）现代腐乳的生产是在严格的条件下,将优良菌种直接接种在豆腐上,
这样可以避免其他菌种的，保证产品的质量。
2.制作流程：让豆腐长出→→→密封腌制。
3.注意事项：
(1）适合用来做腐乳的豆腐含水量应在左右。
（2)在豆腐上长出毛霉时，温度控制在,自然条件下毛霉的菌种来自空气中的。
（3)将长满毛霉的豆腐块分层加盐，为防止杂菌污染，加盐量要随着层数的加高而，近瓶口的表
层要.加盐的目的：使豆腐块析出水分，利于，同时也能抑制。
盐浓度不宜过低也不宜过高，原因是.
（4)卤汤中酒精的含量应控制在左右,它能微生物的生长，同时也与豆腐乳独特的
风味。若酒精含量过高，会；若过低，则不能.香辛料
可以调制腐乳的风味，同时也有的作用。
（5)瓶口密封时，最好先将瓶口，再密封，以防止瓶口污染。
（6）食用腐乳时,其外部有一层致密的皮，这层皮实际上是，它对人体并无害,其作用
是.
专题一课题3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
1．原理：菌种，代谢类型为，在自然界中分布广泛.无氧条件下，进行
产生乳酸,其反应式为。常见的乳酸菌有和
两种，其中常用于生产酸奶。
2．亚硝酸盐为白色粉末,易溶于水，常在食品生产中用作。一般不会危害人体健康，但当人体
摄入硝酸盐总量过高时，会引起中毒甚至死亡.在特定的条件下，如、和
的作用下，会转变成致癌物质，对动物有致畸和致突变作用。
3．泡菜制作大致流程：原料处理→→装坛→→成品
（1）配制盐水：清水和盐的比例为,盐水后备用，煮沸的目的是。
（2）装坛：蔬菜装至时加入香辛料，装至时加盐水，盐水要加至,
盖好坛盖。坛盖边沿水槽中，目的是保证。
(3）腌制过程种要注意控制腌制的、和。温度过高、食盐
用量不足10%、过短，容易造成,。
4．测亚硝酸盐含量原理：盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生后，与N—1
—萘基乙二胺盐酸盐结合形成色的染料.
将显色反应后的样品与已知浓度的进行比较，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
测定步骤：配定溶液→→制备样品处理液→
5。注意事项：泡菜坛内有时会长一层白膜，这层白膜是由于在发酵液表面大量繁殖形成的。
专题二微生物的培养与应用
课题1微生物的实验室培养
1、培养基：人们按照微生物对_______的不同需求，配制出供其生长繁殖的_______，是进行微生物培养
的物质基础.
2、培养基分类：
（1）按物理性质分为______培养基和_______培养基。液体培养基中加入_______后，成为固体培养
基。微生物在固体培养基表面生长，形成肉眼可见的_______。液体培养基常用于工业生产，而固体
培养基应用于微生物的。
(2）按成分可分为培养基和培养基。
（3）按用途可分为_______培养基和_______培养基。选择培养基是指加入某种化学物质,以抑制不需要的
微生物生长，促进所需要的微生物的生长。而鉴别培养基是根据微生物的特点，加入某种指示剂或化
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学药品，用以鉴别不同类别的微生物。
3、培养基的基本成分包括_______、_______、_______、_______.另外还需要满足微生物生长
对、以及的要求.
注:异养微生物只能利用_____（有机/无机)碳源，单质碳不能作为碳源。
只有_____微生物才能利用N2作为氮源.
4．无菌技术:获得纯净培养物的关键是，要注意以下几个方面:
①对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和_______。
②将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行_______。
③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在_______附近进行.
④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。
5．消毒：指使用较为温和的方法仅杀死物体表面或内部一部分微生物（不包括芽孢和孢子）。常用的消毒
方法包括、（针对不耐高温的液体,如牛奶）、(如
酒精，氯气）、(针对实验室空间,试验台).
灭菌:指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括微生物的。灭菌方法
有①灼烧灭菌②干热灭菌③高压蒸汽灭菌。
填序号：接种环、接种针、试管口等使用_______法；
玻璃器皿、金属用具等使用_______法，所用器械是_______；
培养基、无菌水等使用______________法，所用器械是_____________。
6．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤：→→→→。
注：(1）培养基分装前要_______，然后冷却到50℃左右时（用手触摸刚刚不烫手时)，才能用来倒平
板。待平板冷凝后,要将平板_______，目的是_______________________________________________。
（2）确定培养基制作是否合格的方法：将__________的培养基在__________中保温1~2天，无
__________，说明培养基的制备是成功的，否则需要重新制备。
7。微生物接种常用的方法是______________和______________.这两种方法接种的目的是:使聚集在一
起的微生物分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的，以便于纯化菌种。
注：(1）平板划线法操作的第一步灼烧接种环是为了____________________________；每次划线前灼烧接
种环是为了_______________________，使下次划线时，接种环上的菌种直接来源于_____
_.灼烧接种环后要冷却再进行划线.划线结束后灼烧接种环是为了_____________
（2）两种方法操作较繁琐的是，如果需要计算菌液密度选择
法接种，若只是为了获得单菌落则选择.
8．菌种的保藏：
（1）对于频繁使用的菌种，可以采用__________的方法.将菌种接种到试管的,在合适的温
度下培养，长成后，放入冰箱中保藏，以后每3-6个月，转移一次新的培养基.
其缺点是保存时间，菌种容易被或产生变异。
(2）对于需要长期保存的菌种，可以采用__________的方法，放在－20℃的冷冻箱中保存。
专题二课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
一、研究思路
1．微生物的分离(筛选)原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH），同时抑制或
阻止其他微生物生长,按功能这种培养基类型是，其配制依据是根据目的菌的生理特点
加入某种物质以达到选择的目的。如培养基中不加入有机物可以选择培养微生物；培养基中不
加入氮元素，可以选择培养微生物.加入高浓度的食盐可选择培养金黄色葡萄球菌等.
2．微生物的计数：
（1)测定微生物数量的常用方法：_________法和__________直接计数法.
（2)统计样品中活菌数的接种方法是。利用该方法成功统计菌落数目的关键
是。具体操作,一般设置3～5个平板，选择菌落数在__________的平板进行计数，并取_________。
统计的菌落数往往比活菌实际数目________，因此，统计结果一般用菌落数而不是活菌数来表示。
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（3）计数公式:每克样品中的菌落数=（C/V）＊M（其中,C：某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V：
涂布平板时所用的稀释液的体积ml，M：稀释倍数）
3．设置对照：主要目的是排除实验组中对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。
例如为了排除培养基是否被杂菌污染了，需以培养的培养基作为空白对照。
二、实验设计
1．原理:筛选尿素分解菌的培养基特点：以作为唯一氮源，按物理性质为培养基.
2。操作步骤：
（1）土壤取样：从肥沃、湿润的土壤，且距表层土cm。
(2）样品稀释和接种：菌液稀释一定的倍数后（土壤中微生物的数量不同，分离不同微生物采用的
的稀释度不同），分别接种到牛肉膏蛋白胨培养基和选择培养基，前者生长的菌落数目应明显后
者，因此，牛肉膏蛋白胨培养基可以作为，用来判断选择培养基是否起到了选择作用。
（3)微生物的培养与观察：不同种类的微生物，往往需要不同的培养和培养。在
实验过程中,一般每隔h小时统计一次，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防
止,同一稀释度下，至少对3个平板进行重复计
数，然后求出，并根据平板所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目。
3。注意事项：
（1)无菌操作：用到的铁铲和信封等要进行，所有的操作都要在附近进行。
（2)实验过程中,应对平板和培养基经进行,如培养基种类、日期、稀释倍数等,避免混淆.
(3）对所需微生物进行初步筛选，只是分离纯化菌种的第一步，要对分离菌种进行一步鉴定，还需要借助
指示剂,其原理是细菌在该过程中合成将尿素分解成了，导致培养基PH，从而使指示
剂将变，说明该细菌确实能够分解尿素。
专题二课题3分解纤维素的微生物的分离
1．纤维素是地球上含量最多的类物质，而是自然界中纤维素含量最高的天然产物,此外，
木材、作物秸秆等也富含纤维素.
2．纤维素酶是一种酶，一般认为它至少包括三种组分,即、和,前
两种酶使纤维素分解成，第三种酶将纤维二糖分解成。
3．筛选纤维素分解菌可以用法，刚果红可与纤维素这样的多糖物质形成，
但并不和水解后的和发生这种反应。纤维素分解菌能产生分解纤维素，从
而使菌落周围形成。刚果红可以培养完微生物后再加入，也可以在时加入，
4．实验流程:→→→涂布到鉴别培养基→挑选菌落。其中
可以省略,其目的是。
5．为确定得到的菌是否是纤维素分解菌,还需进行的实验.其方法有发酵和
发酵.测定方法一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的进行定量测定.
专题三课题1菊花的组织培养
1.植物组织培养的过程：
2．相关概念：
（1)细胞全能性：已经的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。其根本原因是细胞含有该种
生物全套。植物体细胞表现出全能性的条件：状态、营养充足、激素控制、
无菌条件、适宜的温度、PH和光照等。
（2）细胞分化：个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能上出现差异的过程.出现这种
差异的直接原因是,根本原因是。
（3）愈伤组织:离体的植物细胞、组织或器官，培养一段时间后，会通过细胞有丝分裂，形成的排
列，呈高度液泡化的状态的薄壁细胞。
(4)脱分化：由的植物组织或细胞产生的过程，又叫做。
（）
离体的植物组织、器官或细胞
（）
（生长）
根芽等器
新个体
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再分化:脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成等器官的过程.
3．影响组织培养的因素：
(1）材料：植物的种类、材料的和等都会影响实验结果。菊花组织培养一般选择未开花
植株的幼嫩侧枝作材料。
（2)营养:常用的培养基是培养基，其主要成分包括，，。
大量元素和微量元素提供植物细胞所必需的；提供碳源，并且维持细胞；微
生物培养基以营养为主，MS培养基则需提供大量营养
（3）激素：在培养基中需要添加和等植物激素,是启动、脱分化和再分
化的关键性激素。其、、等都会影响结果.
①按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果。
使用顺序实验结果
先使用生长素,后使用细胞分裂素
细胞既分裂又分化
同时使用
②当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。
（4）环境条件：
PH、、等环境条件。菊花组培所需PH为，温度为，并每日光照12h.
4.实验操作:
（1）制备MS固体培养基:三个步骤依次是、、。由于
菊花茎段组织培养比较容易，可以不用添加。采取的灭菌方法是.
（2）外植体消毒：消毒时既要考虑药剂的效果，又要考虑植物的能力，因此用到的消毒
药剂有和。
（3)接种:接种前要先对工作台消毒，所有接种工作都必须在旁进行,器械使用前后都要用火
焰灼烧。接种过程中插入外植体的朝上,每个锥形瓶接种个外植体.
（4)培养：应该放在中进行，并定期进行消毒，保持适宜的和。
（5）移栽：先打开培养瓶的封口膜,让其在培养间生长几日，然后清洗根部培养基。再移植到消过毒的
中生活一段时间，移栽的目的是为了。最后进行露天栽培。
5。组培优点：实现优良品种繁殖，保持遗传的一致；实现花卉的连续生产，不受季节限制.
专题三课题2月季的花药培养
1.被子植物的花粉发育：
被子植物花粉的发育要经历、和等阶段.花粉是由花粉母细胞经过
而形成的,因此花粉是.正常情况下，一个小孢子母细胞可以产生个精子;在
一枚花药中可以产生个花粉。
2.花粉植物有两条途径，主要取决于培养基中。
①
②
2.诱导花粉植株成功率高低的主要因素是和。
3.实验操作：
(1）材料选取：
①从花药来看，应选择(初花期/盛花期/晚花期）的花药；一般通过确定花粉发育时
生长素用量比细胞分裂素用量植物细胞的发育方向
比值高时有利于分化、抑制的形成
比值低时有利于的分化、抑制的形成
比值适中时促进的生长
小孢子母细胞（2n）
（）时期（n）
单核（）期（n）
双核期
（）细胞核（n）
（）细胞核（n）
（）细胞（n）
（）细胞（n）
（）个精子(n)
（）分裂
（）分裂
单核（）期（n）
（）分裂
花药中的花粉
花药中的花粉
丛芽
丛芽
诱导
生根移栽
脱分化
脱分化
（）
（）
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期，此时需要对花粉细胞核进行染色，最常用的方法是和，它们分
别可以将细胞核染成色和色。
②从花粉来看，应选择（四分体期/单核期/双核期）的花粉；原因是。
③从花蕾来看,应选择（完全未开放/未完全开放/完全开放)的花蕾。
（2）材料消毒：对进行消毒，然后在条件下除去花萼、花瓣.剥取花药时，一是注意不要
损伤花药，原因是；二是要彻底除去花丝,原因是。
（3）接种和培养：剥取的花药要立刻接种到上。每个培养瓶接种个花药，培养温度控制
在℃左右,幼苗形成之前（需要/不需要）光照。培养20－30d后，花药开裂，长出或
形成胚状体。前者还要转移到上进行分化培养成再生植株；后者要尽快并转移
到新培养基上。通过愈伤组织形成的植株，常常会出现的变化，因而需要鉴定和筛选。
比较项目
菊花茎的组织培养月季的花药培养
理论依据
细胞的全能性
基本过程
脱分化、再分化
影响因素
选材、营养、激素、
pH、温度、光照等
选材、营养、激素、pH、温度等
比较
材料
选取生长旺盛的嫩枝单核靠边期的花粉
pH
5.85。8
温度
18～22℃25℃
光照
每日光照12h开始时不需要光照,幼小植株形成后才光照
操作流程
制备培养基→外植体消
毒→接种→培养→移栽
→栽培
选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导
→移栽→栽培选育
专题六植物有效成分的提取
课题1植物芳香油的提取
1.植物芳香油的来源：天然香料的主要来源是和。植物芳香油来源广泛，可从植物的根茎
叶花果实等器官中提取。具很强的，组成复杂,主要包括及其
2。植物芳香油提取方法:有、和等。采用哪种方法要根据来决定。
是植物芳香油提取的最常用的方法,根据蒸馏过程中的位置,可以将水蒸气蒸馏法划
分为、和，其中,水中蒸馏的方法最简单，但对于有些原料不适用。
三种提取方法列表比较如下：
提取方法实验原理方法步骤适用范围
蒸馏法
利用水蒸气将挥发性
较强的芳香油携带出
来
1。水蒸气蒸馏
2.分离油层
3.除水过滤
适用于强的芳香油（如玫
瑰油、薄荷油等)
压榨法
通过机械加压，压榨
出果皮中的芳香油
1.石灰水浸泡、漂洗
2。压榨、过滤、静
置
3。再次过滤
适用于且
的材料(如柑橘、柠檬等）
萃取法
使芳香油溶解在有机
溶剂中，蒸发溶剂后
就可获得芳香油
1.粉碎、干燥
2。萃取、过滤
3。浓缩
适用范围广，要求原料的颗粒要尽
量细小，能充分浸泡在有机溶液中
3。玫瑰精油的提取:
(1）玫瑰精油化学性质，难溶于，易溶于，能随一同蒸馏,通常采用
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法中的法。
（2）提取流程：玫瑰花与清水按比例混合→→→
加后使用分液漏斗分离油层→加除水→过滤得到玫瑰油。
(3)水蒸气蒸馏装置分为、、三个部分。其安装顺序是
.
4．橘皮精油的提取：
(1）性质：从橘皮中提取的橘皮油，主要成分为。由于橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会
发生部分水解，且会产生原料焦糊的问题，所以一般采用法。
（2）提取流程：浸泡→→→→→再过滤得到橘皮油。
石灰水浸泡的目的是，浸泡时间应在h以上，压榨时加入相
当于橘皮质量0。25％的NaHCO3和5％的Na2SO4,并调PH至7-8,目的是。
(3）为提高玫瑰精油的提取效率，要严格控制好，并适当延长.
课题2胡萝卜素的提取
1．萝卜素性质：结晶，化学性质比较稳定，不溶于微溶于，易溶于等有机溶剂。
所以可以采用方法来提取。根据所含碳碳双键的数目划分为α、β、γ三类，其中
是主要的组成成分,且在人体内可被氧化成维生素A,因而胡萝卜素可预防夜盲症等疾病.
2、提取β－胡萝卜素的方法:
（1)工业提取：①从中提取；②从大面积养殖的中获得；③利用微生物的生产.
（2）提取流程：①粉碎：使原料与有机溶剂充分接触，增大溶解度。
②干燥：脱水温度太高，干燥时间太长会导致.
③：选择的萃取剂除了能充分溶解胡萝卜素之外，还具有
的特点，通常使用作为萃取剂。
④过滤：目的是。
⑤:该过程目的是,用到的装置是。
注：萃取和浓缩都需要加热，但是不能明火加热，原因是.
3．影响萃取的因素：主要取决于，此外还受到原料颗粒的大小、紧密
程度、、萃取的和等。
4.胡萝卜素粗提物的鉴定：法
①制备滤纸条:取18×30cm滤纸条,于距底端2cm处划，取ABCD四个点。
②点样:用最细注射器针头分别吸取标准样品和提取样品在和点样,吹干。
③层析：将滤纸卷成筒状并固定，注意滤纸筒的竖直边缘不能,以防止层析液沿着缝隙快速
扩散;然后放到盛有的密封容器中层析。层析液不能没及;由于石油醚易，
因而层析容器要.
④观察：取出滤纸条，使石油醚充分挥发后观察层析带，若，说
明提取胡萝卜素的实验是成功的。由于提取物中含有杂质，萃取样品的颜色可能比标准样品的颜更浅。
5.“胡萝卜素的提取和鉴定实验"与“叶绿体中色素的提取和分离实验”相比较，相同点是都用到了萃取
法和纸层析法;不同点是前者的萃取温度高、纸层析时与标准样品进行了实验。
胡萝卜素的提取试剂叶绿体中色素的提取试剂
胡萝卜素鉴定方法叶绿体中色素的分离方法
6.植物组织培养技术与微生物培养技术的比较：
比较项目植物组织培养微生物培养
含义
在无菌条件下，将离体的植物体器官或
组织接种在适当的培养基上进行培养，
最终发育成完整植物体
在无菌条件下，在适宜的营养
和环境条件下对微生物的培
养
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培养基
成分
水、矿质元素、蔗糖、维生素、有机添
加物和植物激素等
水、无机盐、碳源、氮源等
特殊操作
要求
严格控制无菌操作，在培养过程中要更
换培养基，调节细胞分裂素和生长素的
比例
严格控制无菌操作，整个培养
过程无需更换培养基
补充：果酒、果醋、腐乳、泡菜制作中所用菌种及控制条件的比较
比较项目果酒果醋腐乳泡菜
所用菌种酵母菌醋酸菌主要是为霉菌乳酸菌
控制
条件
氧气有无无氧有氧有氧无氧
最适温度18℃~25℃30℃～35℃15℃~18℃常温
时间控制10～12天7～8天腌制8天左右
腌制10
天左右
其他条件封闭充气口适时充气控制盐酒用量
控制盐
水比例
相关反应式