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@@ -33,7 +33,7 @@ mkdocs serve
3333

3434
### 2.3 学术用语
3535

36-
- 参考人教版教科书
36+
- 参考人教版教科书(物理学科参考教科版)
3737
- 用词准确规范
3838
- 逻辑结构清晰
3939

‎docs/biology/senior/XB-3/C1/U1-1.md‎

Lines changed: 126 additions & 0 deletions
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@@ -0,0 +1,126 @@
1+
# 传统发酵技术的应用
2+
3+
> 来源：人教版高中生物选择性必修三（2019新课标）
4+
5+
---
6+
7+
## 发酵的概念
8+
9+
**发酵（fermentation）**：利用微生物，在适宜条件下，将原料通过微生物的代谢，转化为人类所需产物的过程。
10+
11+
!!! note "历史沿革"
12+
- 1857年，法国微生物学家**巴斯德**（L. Pasteur，1822—1895）通过实验证明酒精发酵由活的酵母菌引起。
13+
- 1897年，科学家发现酶在酵母菌发酵中的作用，逐渐了解发酵本质。
14+
15+
**传统发酵技术**：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的面团、卤汁等中的微生物进行发酵，制作食品的技术。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生产。
16+
17+
**发酵工程**：利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程，涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等。
18+
19+
---
20+
21+
## 传统发酵食品的微生物原理
22+
23+
### 酵母菌——酒精发酵
24+
25+
| 项目 | 内容 |
26+
|------|------|
27+
| 微生物 | 单细胞真菌，**兼性厌氧** |
28+
| 糖类利用 | 能以多种糖类作为营养物质和能量来源 |
29+
| 存在环境 | 含糖量较高的水果、蔬菜表面 |
30+
| 最适温度 | 约 **28℃** |
31+
| 产物 | 乙醇（酒精）+ CO₂ + 能量 |
32+
| 反应式 | $\ce{C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2 + 能量}$ |
33+
34+
**应用**：果酒、馒头、面包
35+
36+
!!! info "你知道吗？"
37+
约9000年前，我国祖先就会利用微生物将谷物、水果发酵为含酒精饮料。
38+
39+
---
40+
41+
### 醋酸菌——醋酸发酵
42+
43+
| 项目 | 内容 |
44+
|------|------|
45+
| 微生物 | **好氧细菌** |
46+
| 条件1（O₂、糖源充足）| 将糖分解为乙酸 |
47+
| 条件2（缺少糖源）| 将乙醇转化为乙醛，再变为乙酸 |
48+
| 最适温度 | **30～35℃** |
49+
| 产物 | 乙酸（醋酸）|
50+
| 反应式（糖源充足）| $\ce{C6H12O6 + 2O2 -> 2CH3COOH + 2H2O + 2CO2 + 能量}$ |
51+
| 反应式（缺糖源）| $\ce{C2H5OH + O2 -> CH3COOH + H2O + 能量}$ |
52+
53+
**应用**：果醋
54+
55+
---
56+
57+
### 乳酸菌——乳酸发酵
58+
59+
| 项目 | 内容 |
60+
|------|------|
61+
| 微生物 | **厌氧细菌** |
62+
| 常见种类 | 乳酸链球菌、乳酸杆菌 |
63+
| 存在环境 | 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内 |
64+
| 产物 | 乳酸 |
65+
| 反应式 | $\ce{C6H12O6 -> 2C3H6O3 + 能量}$ |
66+
67+
**应用**：泡菜、酸奶、乳制品
68+
69+
---
70+
71+
### 毛霉等——腐乳发酵
72+
73+
| 项目 | 内容 |
74+
|------|------|
75+
| 主要菌种 | **毛霉** |
76+
| 参与微生物 | 酵母、曲霉、毛霉等多种 |
77+
| 发酵原理 | 毛霉等产生**蛋白酶**，将豆腐中蛋白质分解成小分子**肽和氨基酸** |
78+
| 结果 | 味道鲜美，易于消化吸收，便于保存 |
79+
80+
!!! note "其他传统发酵食品"
81+
酱、酱油、醋、泡菜、豆豉
82+
83+
---
84+
85+
## 泡菜的制作
86+
87+
**原理**：利用植物体表面天然的**乳酸菌**进行乳酸发酵。乳酸质量分数达 **0.4%～0.8%** 时口味品质最佳。
88+
89+
**方法步骤**：
90+
91+
1. 配制盐水（5%～20% 食盐水，煮沸冷却）
92+
2. 新鲜蔬菜洗净切块，晾干，装至**半坛**时放香辛料，**八成满**
93+
3. 灌入盐水，没过全部菜料
94+
4. **水封坛盖**（创造无氧环境）
95+
96+
???+ question "关键问题"
97+
- 水密封目的 → 创造**无氧环境**供乳酸菌发酵
98+
- 只能装八成满 → 发酵产气，防止溢出
99+
100+
!!! warning "亚硝酸盐"
101+
泡菜腌制过程中产生，膳食过量摄入会中毒死亡；含量先升后降，需控制腌制时间与温度。
102+
103+
---
104+
105+
## 果酒和果醋的制作
106+
107+
| 项目 | 果酒 | 果醋 |
108+
|------|------|------|
109+
| 主要微生物 | 酵母菌 | 醋酸菌 |
110+
| 氧气需求 | **无氧** | **有氧** |
111+
| 发酵温度 | 18～30℃ | 30～35℃ |
112+
| 发酵时间 | 10～12 d | 7～8 d |
113+
| 原理 | 酒精发酵 | 乙醇→乙酸 |
114+
115+
**果酒制作关键**：留约 **1/3 空间**（供气体膨胀）；每隔约12h拧松瓶盖一次（不是打开）
116+
117+
**果醋制作**：果酒完成后打开瓶盖盖纱布，在30～35℃下通风发酵7～8d
118+
119+
---
120+
121+
## 核心概念速记
122+
123+
```
124+
发酵 = 微生物在适宜条件下将原料转化为产物
125+
传统发酵技术 = 利用天然菌种，家庭/作坊式，混合菌种固体发酵
126+
发酵工程 = 规模化，单一菌种，严格控制，工业化

‎docs/biology/senior/XB-3/C1/U1-2.md‎

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1+
# 微生物的培养技术及应用
2+
3+
> 来源：人教版高中生物选择性必修三（2019新课标）
4+
5+
---
6+
7+
## 培养基的配制
8+
9+
**培养基（culture medium）**：按照微生物对营养物质的不同需求，配制供其生长繁殖的营养基质。用于培养、分离、鉴定、保存微生物或积累代谢物。
10+
11+
### 培养基类型
12+
13+
- **液体培养基**（无凝固剂）
14+
- **固体培养基**（加入琼脂，实验室最常用）
15+
16+
### 培养基共同成分
17+
18+
| 成分 | 作用 |
19+
|------|------|
20+
| 水 | 溶剂和反应介质 |
21+
| **碳源** | 提供碳元素 |
22+
| **氮源** | 提供氮元素 |
23+
| 无机盐 | 维持渗透压和代谢 |
24+
25+
### 实例——牛肉膏蛋白胨培养基（/1000mL）
26+
27+
| 组分 | 含量 | 提供营养 |
28+
|------|------|----------|
29+
| 牛肉膏 | 5 g | 碳源、氮源、磷酸盐、维生素 |
30+
| 蛋白胨 | 10 g | 碳源、氮源、维生素 |
31+
| NaCl | 5 g | 无机盐 |
32+
33+
### 特殊营养需求
34+
35+
| 微生物 | 特殊要求 |
36+
|--------|----------|
37+
| 乳酸杆菌 | 需添加**维生素** |
38+
| 霉菌 | 培养基调至**酸性** |
39+
| 细菌 | 培养基调至**中性或弱碱性** |
40+
| 厌氧微生物 | 提供**无氧条件** |
41+
42+
---
43+
44+
## 无菌技术
45+
46+
### 概念区分
47+
48+
| 术语 | 定义 | 特点 |
49+
|------|------|------|
50+
| **消毒**（disinfection） | 使用温和方法杀死物体表面或内部**一部分**微生物 | 不灭芽孢 |
51+
| **灭菌**（sterilization） | 使用强烈理化方法杀死**所有**微生物 | 包括芽孢和孢子 |
52+
53+
### 消毒与灭菌方法
54+
55+
| 方法 | 条件 | 适用对象 |
56+
|------|------|----------|
57+
| 煮沸消毒 | 100℃，5～6 min | 日常物品 |
58+
| 巴氏消毒 | 63～65℃/30min 或 72～76℃/15s 等 | 牛奶等不耐高温液体 |
59+
| 酒精消毒 | 70% 酒精擦拭 | 双手、器具 |
60+
| 紫外线消毒 | 照射 30 min | 接种室、超净工作台 |
61+
| 高压蒸汽灭菌 | 100 kPa，121℃，15～30 min | 培养基、器械（**最常用**）|
62+
| 干热灭菌 | 160～170℃，1～2 h | 玻璃器皿、金属用具（需保持干燥）|
63+
| 灼烧灭菌 | 酒精灯火焰 | 接种工具、管口 |
64+
65+
!!! tip "操作要点"
66+
操作应在**超净工作台**、靠近**酒精灯火焰**进行。
67+
68+
---
69+
70+
## 微生物的纯培养
71+
72+
**纯培养物**：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。
73+
74+
**单菌落**：分散的微生物在固体培养基表面或内部繁殖，形成的肉眼可见、有一定形态结构的子细胞群体。**一个单菌落一般来源于一个活菌**。
75+
76+
### 平板划线法
77+
78+
通过接种环在固体培养基表面连续划线，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面，经培养获得**单菌落**（纯培养物）。
79+
80+
### 稀释涂布平板法
81+
82+
将菌液进行**梯度稀释**（$10 \rightarrow 10^2 \rightarrow 10^3 \rightarrow \dots$），取 0.1 mL 涂布在固体培养基表面，长出的单菌落来自单个活菌。
83+
84+
### 倒平板操作
85+
86+
1. 拔出棉塞，瓶口通过火焰
87+
2. 培养皿打开一条缝隙，倒入培养基（10～20 mL）
88+
3. 立即盖上皿盖
89+
4. 冷却凝固后**倒置**放置（防冷凝水滴落污染）
90+
91+
---
92+
93+
## 微生物的选择培养和计数
94+
95+
### 选择培养基
96+
97+
**原理**：人为提供有利于**目的菌**生长的条件（营养、温度、pH），同时抑制其他微生物。
98+
99+
| 设计 | 目的菌 | 原理 |
100+
|------|--------|------|
101+
| 以**尿素**为唯一氮源 | 分解尿素细菌 | 只有能合成**脲酶**的才能分解尿素产生NH₃ |
102+
| 以**纤维素**为唯一碳源 | 纤维素分解菌 | 只有能产生**纤维素酶**的才能利用纤维素 |
103+
| 70～80℃培养 | 水生栖热菌 | 其他微生物在此高温不能生存 |
104+
105+
!!! info "Taq DNA聚合酶的发现"
106+
1973年从美国黄石国家公园**热泉**中筛选出水生栖热菌（Thermus aquaticus），提取出耐高温 **Taq DNA聚合酶**，广泛用于 PCR。
107+
108+
### 土壤中分解尿素细菌的分离与计数
109+
110+
**步骤**：取土（3～8 cm深处）→ 梯度稀释（$1\times10^3 \sim 1\times10^7$）→ 涂布于选择培养基 → 30～37℃培养 1～2 d → 计数（选择菌落数 **30～300** 的平板）
111+
112+
### 计数方法对比
113+
114+
| 方法 | 原理 | 优点 | 缺点 |
115+
|------|------|------|------|
116+
| 稀释涂布平板法 | 一个单菌落≈一个活菌 | 操作简便 | 多个细胞连在一起时低估 |
117+
| 显微镜直接计数 | 用计数板在显微镜下观察 | 快速得到总数 | 死活菌均计入 |
118+
119+
---
120+
121+
## 核心概念速记
122+
123+
```
124+
培养基 = 水 + 碳源 + 氮源 + 无机盐 + 特殊营养
125+
消毒 = 杀死一部分微生物（不灭芽孢）
126+
灭菌 = 杀死所有微生物（包括芽孢、孢子）
127+
纯培养 = 获得单一菌种的过程
128+
菌落 = 单菌落 ≈ 单个活菌
129+
选择培养基 = 只让目的菌生长（提供特定营养/条件）
130+
计数：30~300/平板

‎docs/biology/senior/XB-3/C1/U1-3.md‎

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@@ -0,0 +1,83 @@
1+
# 发酵工程及其应用
2+
3+
> 来源：人教版高中生物选择性必修三（2019新课标）
4+
5+
---
6+
7+
## 发酵工程的基本环节
8+
9+
```
10+
菌种选育 → 扩大培养 → 配制培养基（灭菌）→ 接种 → 发酵 → 分离提纯产物 → 获得产品
11+
```
12+
13+
| 环节 | 要点 |
14+
|------|------|
15+
| 选育菌种 | 自然界筛选、诱变育种、基因工程育种 |
16+
| 扩大培养 | 发酵罐体积大（几十到几百立方米），需先扩培 |
17+
| 培养基灭菌 | 配方经反复试验确定；设备和培养基必须严格灭菌 |
18+
| 发酵（核心）| 实时监测；严格控制温度/pH/溶解氧；杂菌污染可导致产量大降（如杂菌分泌青霉素酶分解青霉素）|
19+
| 分离提纯 | 菌体本身：过滤/沉淀；代谢物：根据性质提取 |
20+
21+
---
22+
23+
## 发酵工程在食品工业的应用
24+
25+
### 1. 传统发酵产品
26+
27+
- **酱油**：黑曲霉蛋白酶发酵
28+
- **啤酒**：大麦+酵母菌
29+
30+
#### 啤酒制作流程
31+
32+
```
33+
大麦 → 发芽（淀粉酶） → 碾磨 → 糖化 → 蒸煮（灭菌+风味） → 发酵（主发酵+后发酵） → 过滤/冷却 → 装罐/瓶 → 消毒 → 出售
34+
```
35+
36+
### 2. 食品添加剂
37+
38+
| 类型 | 举例 |
39+
|------|------|
40+
| 酸度调节剂 | 柠檬酸（黑曲霉发酵）、乳酸 |
41+
| 增味剂 | 味精（谷氨酸棒状杆菌发酵）|
42+
| 着色剂 | β-胡萝卜素，红曲黄色素 |
43+
| 增稠剂 | 黄原胶、β-环状糊精 |
44+
| 防腐剂 | 乳酸链球菌素、溶菌酶 |
45+
46+
### 3. 酶制剂
47+
48+
**α-淀粉酶、果胶酶等 **50多种** 用于食品工业，绝大多数通过发酵工程生产。
49+
50+
---
51+
52+
## 发酵工程在医药工业的应用
53+
54+
- **抗生素**：青霉素（1940年代深层通气液体发酵技术产业化）、头孢霉素等
55+
- **氨基酸**：谷氨酸（1957年发酵生产成功）
56+
- **激素**：生长激素释放抑制激素（基因工程：羊脑提取→微生物发酵，成本降为原来的1/几百）
57+
- **基因工程药物**：胰岛素、干扰素、重组乙肝疫苗（将抗原基因转入酵母菌发酵生产）
58+
59+
---
60+
61+
## 发酵工程在农牧业的应用
62+
63+
| 应用 | 实例 |
64+
|------|------|
65+
| 微生物肥料 | 根瘤菌肥、固氮菌肥（增进土壤肥力）|
66+
| 微生物农药 | 苏云金杆菌（防80+种农林害虫）、白僵菌（玉米螟）、井冈霉素（水稻纹枯病）|
67+
| 微生物饲料 | 单细胞蛋白（细菌蛋白占干重60%～80%）、青贮饲料（加乳酸菌保鲜）|
68+
69+
---
70+
71+
## 发酵工程在其他方面的应用
72+
73+
- **能源**：纤维素废料发酵生产燃料乙醇；CO₂资源化利用（电催化+发酵合成葡萄糖/脂肪酸）
74+
- **碳达峰碳中和**
75+
- **极端微生物**：嗜热菌→洗涤剂；嗜盐菌→提高热敏产品产量
76+
77+
---
78+
79+
## 核心概念速记
80+
81+
```
82+
发酵工程 = 规模化，单一菌种，严格控制，工业化
83+
发酵 = 微生物在适宜条件下将原料转化为产物

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