2024届高考生物一轮总复习选择性必修3第十二单元发酵工程第1讲传统发酵技术与发酵工程及应用课件

整合大概念1．传统发酵利用的菌种是人工保留的菌种。

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)2．泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件。

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)3．在制作果酒、果醋时，适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。

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)4．在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。

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)5．分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法。

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)6．发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关。

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)7．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。

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)××√√√√×系统学习(一)传统发酵技术的应用(释疑点)

基础知识·全面掌握1．发酵与传统发酵技术(1)发酵的概念：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______转化为人类所需要的产物的过程。(2)传统发酵技术菌种来源原料中天然存在的微生物或前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物类型_____发酵和_______发酵实质___________条件下的物质氧化分解结果生产人们需要的各种发酵产品应用果酒、果醋、泡菜、酱油等的制作代谢固体半固体有氧或无氧肽和氨基酸异养需氧乳酸菌(3)腐乳的制作。②腐乳制作起主要作用的微生物——毛霉。(3)泡菜制作的实验操作配制盐水用清水和食盐配制质量分数为__________的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用原料装坛将新鲜的蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满盐水装坛将______的盐水缓缓倒入坛中，使其没过全部菜料，盖好坛盖封坛发酵向坛盖边沿的水槽中注满水，并在发酵过程中注意___________________，根据室内温度控制发酵时间5%～20%冷却好经常向水槽中补充水3.果酒和果醋的制作(1)制作原理醋酸菌注：①果酒发酵前期酵母菌需氧大量繁殖，后期无氧产生酒精；②醋酸菌为好氧菌，发酵过程始终需氧(2)制作过程①器具的清洗、消毒：发酵瓶、榨汁机等要用洗洁精清洗干净，并用_____________________消毒，晾干备用。②材料的选择和处理：选择新鲜的葡萄，先用______冲洗1～2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。③榨汁装瓶：用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶，要留________的空间，盖好瓶盖。④酒精发酵：将温度控制在________℃，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次，此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d，可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行监测。⑤醋酸发酵：当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。温度严格控制在_______℃，时间为7～8d。体积分数为70%的酒精清水大约1/318～3030～35———————■链教材资料·发展科学思维■————————1．(选择性必修3P5正文拓展)馒头和面包____

(填“是”或“不是”)传统发酵食品，除此之外，常见的传统发酵食品还有________________________等。2．(选择性必修3P8正文挖掘)传统发酵食品品质不一，主要原因是_________________________________________________。3．(选择性必修3P7“探究·实践”思考)(1)在果酒制作中应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？提示：应该先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。(2)果酒制作时，发酵瓶装入葡萄汁后留有约1/3空间的目的是什么？提示：先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽氧气后再进行酒精发酵；其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。是酱油、食醋、泡菜和豆豉菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等

重难盲点·讲练疏通——————微点释解(一)果酒和果醋的制作原理和过程—————1．比较果酒与果醋制作的过程项目果酒果醋菌种酵母菌醋酸菌温度18～30℃30～35℃时间10～12d7～8d氧气条件前期需氧，后期不需氧需氧排气或充气情况发酵旺盛期的CO2产量非常大，要及时排气，防止发酵瓶爆裂适时通过充气口充气，保证充足的氧气条件项目果酒果醋气味或味道酒味酸味气泡和泡沫有气泡和泡沫无气泡和泡沫发酵液颜色混浊混浊，液面形成白色菌膜检测指标嗅味和品尝、用酸性重铬酸钾检测酒精含量、测定pH、进行酵母菌的镜检等工作观察菌膜的形成、嗅味和品尝、测定pH、进行醋酸菌的镜检等工作2．果酒制作发酵装置及各部件的作用[对点练习]1．图甲是传统发酵技术的装置图，图乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。下列有关叙述中，错误的是

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)A．甲装置既可用于果醋的制作，也可用于果酒的制作B．使用甲装置制作果醋时，要打开阀a，关闭阀bC．制作果酒和果醋的过程中，发酵液的pH都会降低D．过程③和④都需要氧气的参与，但反应场所不同解析：甲装置中，阀a控制进气，阀b控制排气，该装置既可用于果醋发酵，也可用于果酒的制作，A正确；醋酸菌是好氧菌，其进行乙酸发酵时也会产生二氧化碳，因此使用甲装置制作果醋时，要打开阀a和阀b，B错误；制作果酒过程中产生的二氧化碳和制作果醋过程中产生的乙酸都会使发酵液的pH下降，C正确；过程③和④都需要氧气的参与，但反应场所不同，前者在线粒体中进行，后者在细胞质基质中进行，D正确。答案：B

2．据《齐民要术》记载，酿酒过程中，将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是

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)A．“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快B．“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的C．“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡解析：酿酒前将米蒸熟，能够杀死米中绝大部分的微生物；酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生的酒精会抑制其他微生物的生长，而“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质，C错误。答案：C

3．天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如图。下列叙述错误的是

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)A．酒精发酵阶段需要多次补充氧气利于酵母菌的繁殖B．老醋生产工艺流程主要涉及酵母菌、醋酸菌两种微生物C．糖化阶段添加酶制剂可促进淀粉水解产生葡萄糖D．醋酸发酵阶段需要通气的主要原因是醋酸菌为好氧菌解析：酒精发酵需要无氧环境，因此不能补充氧气，A错误；老醋生产工艺流程主要涉及的微生物是酵母菌、醋酸菌，B正确；糖化阶段添加酶制剂可促进淀粉水解产生葡萄糖，C正确；醋酸发酵阶段需要通气的主要原因是醋酸菌对氧气的含量特别敏感，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，D正确。答案：A

[归纳拓展]果酒、果醋制作时防止杂菌污染的措施(1)榨汁机、发酵瓶等器具要清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒。(2)清洗葡萄时要先冲洗再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。(3)装入葡萄汁后要封闭发酵装置的充气口。(4)发酵瓶的排气管用曲颈管而不用直管。若用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖，不要完全打开瓶盖。

——————微点释解(二)泡菜制作的原理和过程——————1．泡菜制作中的注意事项材料的选择及用量①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐；②用清水和盐配制质量分数为5%～20%的盐水，盐水要煮沸后冷却待用。煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他微生物无氧措施①泡菜坛要选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的，目的是创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂；②泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，并在发酵过程中注意经常补水温度控制发酵温度以18～20℃为宜，若温度偏高则有害菌活动能力强；若温度偏低则不利于乳酸发酵，导致发酵时间延长注：每次取样用具要洗净，并迅速封口，防止杂菌污染。2．泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐相对含量(或数量)的变化[对点练习]4．我国制作泡菜的历史悠久。清末曾懿《中馈录》中记载：“泡盐菜法，定要覆水坛。……。坛口上覆一盖，浸于水中，……。泡菜之水，用花椒和盐煮沸，加烧酒少许。……如有霉花……”下列相关叙述错误的是

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)A．发酵初期出现的气泡可能来自菜上附着的酵母菌的细胞呼吸B．“坛口上覆一盖，浸于水中”是为了创设坛内的无氧环境C．“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”，其目的就是为了调味D．“如有霉花”说明泡菜遭到污染解析：在制作泡菜初期，泡菜坛水槽总是有气泡冒出的主要原因是混入的其他微生物的呼吸作用释放了CO2，A正确；“坛口上覆一盖，浸於水中”是为了创设坛内的无氧环境，在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸，B正确；泡菜的制作过程中，食盐不仅有调味的作用，还能抑制杂菌的生长，C错误；“如有霉花”说明泡菜遭到污染，可加适量烧酒抑制杂菌生长，D正确。答案：C

5．某研究小组以“测定泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量的变化”为课题开展了如下研究。①取3个泡菜坛，分别编号为A、B、C。②向3个泡菜坛内分别加入调味料和0.6kg洗净的新鲜大白菜。③向3个泡菜坛内分别加入2L浓度依次为3%、5%、7%的食盐水。④密封后置于相同的环境中发酵。⑤测定亚硝酸盐的含量。在封坛前进行第一次测定，以后定期测定，并将测定的数据绘制成曲线图，如下图所示。(1)制作泡菜的主要菌种是______________，其代谢类型是___________________。(2)该实验的自变量是____________。实验中食盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)图中浓度为3%的食盐水的测定结果，说明_________________________________________________________________________________________________。(4)为了使实验结果更准确，测定亚硝酸盐含量时应______________________________________。解析：

(1)制作泡菜时使用的主要菌种是乳酸菌，其代谢类型是异养厌氧型。(2)根据实验过程可知，该实验的自变量是食盐水的浓度。实验过程中，煮沸食盐水是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了避免高温杀死乳酸菌等发酵菌种。(3)图中浓度为3%的食盐水的测定结果说明食盐水浓度过低会导致亚硝酸盐含量过高。(4)为了使实验结果更准确，测定亚硝酸盐含量时应多次测定后取平均值。答案：(1)乳酸菌异养厌氧型(2)食盐水的浓度煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了避免高温杀死乳酸菌等发酵菌种(3)食盐水浓度过低会导致亚硝酸盐含量过高(4)多次测定后取平均值系统学习(二)发酵工程及其应用(固基点)

主干知识·记准理清1．发酵工程的基本环节2．发酵工程的应用(1)在食品工业上的应用①生产传统的发酵产品。②生产各种各样的_____________。③生产_______。(2)在医药工业上的应用①获得具有__________生产能力的微生物。②直接对_____进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原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。食品添加剂酶制剂某种药物菌种(3)在农牧业上的应用：生产微生物______、农药和饲料。(4)其他方面的应用①利用纤维废料发酵生产______、乙烯等能源物质。②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。肥料酒精洗涤剂热敏性产品———————■链教材资料·发展科学思维■———————(选择性必修3P23“图1-­9”分析)某生产谷氨酸的发酵装置，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，但在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N­乙酰谷氨酰胺，由此可知__________________________________________________________________。为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，其主要做法是_________________________________________________________________。环境条件不仅影响微生物的生长繁殖，而且也会影响微生物代谢物的形成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

题点考法·练全练通考法(一)考查发酵工程的基本环节1．随着人们对发酵原理的认识，微生物纯培养技术的建立，以及密闭式发酵罐的设计成功，发酵工程逐步形成。下列有关叙述错误的是

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)A．性状优良的菌种可以从自然界中筛选，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得B．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C．在发酵过程中，环境条件不仅会影响微生物的生长和繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成D．发酵产品可以是微生物细胞本身，也可以是代谢物解析：发酵工程与传统发酵技术都是利用微生物进行发酵，区别在于发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。答案：B

2．下图所示为发酵工程生产产品的流程图，据图回答，下列问题：(1)若能生产人生长激素的工程菌是通过①培育的，①应该是____________；若高产青霉素菌种是通过②培育的，②应该是________。(2)根据培养基的用途，可以将它们分为________培养基和________培养基。各种培养基的具体配方不同，但一般都含有_______________________等营养成分。培养基在使用之前要用____________进行灭菌。(3)整个过程的中心环节是____________，在该时期要随时取样检测培养基中的_________________等。同时，要严格控制________________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________的形成。(4)在发酵过程中要不断搅拌的目的是①______________________________；②__________________________________________________________。(5)发酵产品分离、提纯时要根据产品的类型不同选择合适的方法。如果发酵产品是菌体本身，常常采用________等方法分离、提纯；如果发酵产品是微生物的代谢物，可根据________采取适当的方法分离、提纯。答案：(1)基因工程育种诱变育种(2)选择鉴别碳源、氮源、水、无机盐高压蒸汽灭菌法(3)发酵罐内发酵微生物数量、产物浓度溶解氧、pH和温度代谢物(4)①增加溶氧量②使菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率(5)过滤、沉淀产物的性质考法(二)考查发酵工程的应用3．(2022·山东高考，改编)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法错误的是(

)A．用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α­淀粉酶B．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌C．糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵D．通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期解析：选B焙烤是为了去除大麦种子中的水分，可以杀死大麦种子的胚，但是没有进行灭菌，B错误。答案：B4．(2021·广东高考)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。回答下列问题：(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为________，并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用______________的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有____________________(答出两种方法即可)等。(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是___________________________________________________________________(答出两点即可)