艺考生高考生物复习专题七发酵工程第2讲传统发酵技术的应用和发酵工程课件

艺考生生物专题七发酵工程

专题突破第2讲传统发酵技术的应用和发酵工程【思维导图】【考点梳理】考点1传统发酵技术的应用1.发酵与传统发酵技术(1)发酵:指人们利用微生物,在适宜的条件下,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。(2)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下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。

3.果酒和果醋的制作项目果酒制作果醋制作制作原理菌种酵母菌(真核)醋酸菌(原核)反应发酵条件温度一般18~30℃,最适为20℃左右最适为30~35℃空气前期:需氧;后期:不需氧需要充足氧气时间10~12d7~8d

5.果酒、果醋、腐乳和泡菜制作的比较发酵酿酒酿醋制作腐乳制作泡菜菌种酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物分类真核生物(真菌)原核生物(细菌)真核生物(真菌)原核生物(细菌)代谢类型异养兼性厌氧异养需氧异养需氧异养厌氧发酵条件前期需氧,后期不需氧一直需氧前期需氧,后期密封不需氧最适温度18℃~30℃30℃~35℃15℃~18℃常温考点2

发酵工程1.发酵工程的基本环节

选育菌种:从自然界中筛选出来或诱变育种、基因工程育种获得。

扩大培养:增加菌种数量,缩短生产周期。扩大培养的培养基:一般为液体培养基。2.发酵工程的应用(1)应用领域:食品工业、医药工业、农牧业等。食品工业是微生物最早开发和应用的领域。(2)在食品工业的应用

生产传统的发酵产品:如酱油、各种酒类。

生产各种各样的食品添加剂:如通过黑曲霉发酵制得的柠檬酸,由谷氨酸棒状杆菌发酵生产味精。

生产酶制剂:如α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶等。(3)在医药工业的应用

采用基因工程的方法,将植物或动物的基因转移到微生物中,获得具有某种药物生产能力的微生物。或直接对菌种进行改造,再通过发酵技术大量生产所需要的产品。

主要生产的药物:抗生素、氨基酸、激素和免疫调节剂等。(4)在农牧业的应用

生产微生物肥料:常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。

生产微生物农药:微生物农药利用微生物或其代谢物来防治病虫害。

生产微生物饲料:微生物通过发酵能获得大量的单细胞蛋白(微生物菌体),用单细胞蛋白制成微生物饲料。(5)在其他方面的应用

解决资源短缺与环境污染问题:如利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。

将极端微生物应用于生产实践:如嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。典型示范(2022·深圳一模)豆豉是一种以大豆为原料的传统发酵食品,在我国有2000多年的制作和食用历史。其中,广东省阳江的豆豉以其松化、醇香、鲜美的独特风味而享誉盛名,其制作工艺流程如图。回答下列问题:(1)制曲的目的是让黑豆上长满曲霉等微生物。为了弄清微生物的具体种类,需从曲料(制曲阶段黑豆表面部分)中分离、纯化微生物,常用的接种方法有

(答出两种方法即可),纯化所得的优良菌种常用

法进行长期保存。

黑豆→蒸煮→制曲(接种并培养)→拌盐→后期发酵(入坛密封)→出坛→豆豉【答案】(1)稀释涂布平板法、平板划线法甘油管藏【详解】(1)微生物常用的接种方法有稀释涂布平板法和平板划线法;长期保存优良菌种用甘油管藏的方法。(2022·深圳一模)豆豉是一种以大豆为原料的传统发酵食品,在我国有2000多年的制作和食用历史。其中,广东省阳江的豆豉以其松化、醇香、鲜美的独特风味而享誉盛名,其制作工艺流程如图。回答下列问题:(2)黑豆蒸熟或煮熟后更容易制曲,从蛋白质结构角度分析,其原因是

。拌盐阶段需控制食盐的用量,其原因是

(答出两点即可)。

黑豆→蒸煮→制曲(接种并培养)→拌盐→后期发酵(入坛密封)→出坛→豆豉【答案】(2)高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,肽键暴露,容易被蛋白酶水解加盐过多,会影响口味;加盐太少,不足以抑制杂菌污染【详解】(2)黑豆蒸熟或煮熟后,通过高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散,肽键暴露,容易被蛋白酶水解,所以更容易制曲;加入盐可以防止其他杂菌污染,同时调节口味,如果加盐过多,会影响口味,加盐太少,不足以抑制杂菌污染。(2022·深圳一模)豆豉是一种以大豆为原料的传统发酵食品,在我国有2000多年的制作和食用历史。其中,广东省阳江的豆豉以其松化、醇香、鲜美的独特风味而享誉盛名,其制作工艺流程如图。回答下列问题:(3)豆豉风味的形成与腐乳类似,据此推测豆豉的鲜美口味主要在

阶段形成。

黑豆→蒸煮→制曲(接种并培养)→拌盐→后期发酵(入坛密封)→出坛→豆豉【答案】(3)后期发酵【详解】(3)腐乳的鲜美口味主要是依赖于蛋白酶将蛋白质分解为小分子肽和氨基酸,脂肪酶将脂肪分解为甘油和脂肪酸,所以豆豉的鲜美口味主要在后期发酵过程阶段完成。(2022·深圳一模)豆豉是一种以大豆为原料的传统发酵食品,在我国有2000多年的制作和食用历史。其中,广东省阳江的豆豉以其松化、醇香、鲜美的独特风味而享誉盛名,其制作工艺流程如图。回答下列问题:

(4)小作坊制作的豆豉中,有时出现肉毒菌毒素,从而引起食物中毒。为避免肉毒菌等有害杂菌的污染,现代工业化的豆豉生产在制曲阶段可采取的措施有

。黑豆→蒸煮→制曲(接种并培养)→拌盐→后期发酵(入坛密封)→出坛→豆豉【答案】(4)对操作工具进行严格灭菌处理,定期检查生产情况,接种优良菌种【详解】(4)现代工业化的豆豉生产通过在制曲阶段对操作工具进行严格灭菌处理,定期检查生产情况,接种优良菌种等措施避免肉毒菌等有害杂菌的污染。【重点归纳】本题考查的是豆豉的制作,豆豉的制作原理与腐乳的制作相似,前期发酵是有氧条件下让霉菌产生蛋白酶和脂肪酶,后期发酵是密封条件下利用霉菌产生蛋白酶和脂肪酶将蛋白质和脂肪分解为容易被人体吸收的小分子物质。变式训练(2022·广东省二模)鱼露(又称鱼酱油)是一种在广东、福建等地常见的调味品,是以价廉的海捕小鱼虾为原料,用盐(盐的加入比例约20%)腌渍、发酵、曝晒、提炼而成。鱼露生产企业常通过添加高产蛋白酶耐盐菌株、豆粕,以及控制发酵条件等措施加快生产速度和提升产品质量。图1为鱼露发酵缸,图2、3、4依次为豆粕添加浓度、pH、温度对高产蛋白酶耐盐菌株蛋白酶活力的影响。

图1

图2

图3

图4请回答下列问题:(1)鱼露的发酵过程中,加入的豆粕可为菌株的生长提供

等营养物质,豆粕添加的最适浓度是

。高产蛋白酶耐盐菌株的最适pH为

。【答案】

(1)碳源、氮源、无机盐、维生素15g/L

10【详解】(1)豆粕中含有蛋白质、多糖等营养物质,故鱼露的发酵过程中,加入的豆粕可为菌株的生长提供碳源、氮源、无机盐、维生素等营养物质;据图2、3可知,在豆粕添加浓度为15g/L、pH=10时,蛋白酶的活力最高,故豆粕添加的最适浓度是15g/L,高产蛋白酶耐盐菌株的最适pH为10。(2)据图1可知,发酵缸中的菌株属于

(选填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。发酵缸无须灭菌处理,原因是

。

【答案】

(2)异养厌氧高盐、强碱和无(低)氧环境下,其他微生物不易生长【详解】(2)据图1可知,发酵缸密封处理,且需要添加高产蛋白酶耐盐菌株、豆粕,故发酵缸中的菌株属于异养厌氧型;由于高盐、强碱和无(低)氧环境下,其他微生物不易生长,故发酵缸无须灭菌处理。(3)生物胺是鱼露、香肠、腊肠、咸肉、咸鱼、干酪等腌渍制品生产中产生的一类物质,对食用安全性有重要影响,其含量较高时有一定的毒性。科研人员拟采用水解圈的方法,从鱼露发酵液中筛选生物胺降解菌,其操作思路是:从距发酵缸上表面8~12cm处吸取1mL发酵液→

→取100μL均匀涂布在含1mg/mL生物胺、5g/LNaCl的固体培养基上→

→挑取透明圈直径较大的菌落分离纯化→测定菌株的生物胺降解活性。

【答案】

(3)用无菌水稀释鱼露发酵液30℃恒温培养箱培养至有透明圈出现【详解】(3)从鱼露发酵液中筛选生物胺降解菌,其操作思路是:从距发酵缸上表面8~12cm处吸取1mL发酵液→用无菌水稀释鱼露发酵液(避免杂菌污染,故用无菌水)→取100μL均匀涂布在含1mg/mL生物胺、5g/LNaCl的固体培养基上→30℃(图示30℃时蛋白酶活力最强)恒温培养箱培养至有透明圈出现→挑取透明圈直径较大的菌落分离纯化→测定菌株的生物胺降解活性。真题回顾1.(2021·海南卷)关于果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵产物的制作,下列叙述正确的是 (

)

A.发酵所利用的微生物都属于原核生物 B.发酵过程都在无氧条件下进行 C.发酵过程都在同一温度下进行 D.发酵后形成的溶液都呈酸性【答案】

D【详解】参与果酒制作的微生物是酵母菌,属于真核生物,A错误;参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌,因此果醋发酵需要有氧条件,B错误;不同的发酵产物需要的温度不同,C错误;果酒、果醋和泡菜发酵后形成的溶液都呈酸性,D正确。2.(2020·全国Ⅲ卷)水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题:(1)制作果汁时,可以使用果胶酶、纤维素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、

(答出2种即可)。纤维素酶可以分解植物

(填细胞膜或细胞壁)中的纤维素。

【答案】

(1)果胶分解酶、果胶酯酶细胞壁【详解】(1)由分析可知,果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。植物细胞壁由纤维素和果胶构成,故可用纤维素酶分解细胞壁。2.(2020·全国Ⅲ卷)水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题:(2)用果胶酶处理果泥时,为了提高出汁率,需要控制反应的温度,原因是

。

【答案】

(2)温度对果胶酶活性有影响,在最适温度下酶活性最高,出汁率最高【详解】(2)酶发挥催化作用需要适宜的温度和pH条件,在最适温度下,果胶酶的活性最高,出汁率最高。2.(2020·全国Ⅲ卷)水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题:(3)现有甲乙丙三种不同来源的果胶酶,某同学拟在果泥用量、温度、pH等所有条件都相同的前提下比较这三种酶的活性。通常,酶活性的高低可用

来表示。

【答案】

(3)在一定条件下,单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量【详解】(3)酶的活性是指酶催化一定化学反应的能力,酶活性的高低可以用在一定条件下,单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量来表示。2.(2020·全国Ⅲ卷)水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题:(4)获得的果汁(如苹果汁)可以用来制作果酒或者果醋,制作果酒需要

菌,这一过程中也需要O2,O2的作用是

。制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌属于

(填好氧或厌氧)细菌。【答案】

(4)酵母促进有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖好氧【详解】(4)由分析可知,果酒的制作离不开酵母菌,在初期通入氧气,可以促进酵母菌的有氧呼吸,使其大量繁殖;醋酸菌是一种好氧细菌。3.(2021·全国乙卷)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。

回答下列问题:(1)米曲霉发酵过程中,加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质,大豆中的

可为米曲霉的生长提供氮源,小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供

。【答案】

(1)蛋白质碳源【详解】(1)大豆中含有丰富的蛋白质,可为微生物的生长繁殖提供氮源。小麦中的淀粉可以为微生物的生长繁殖提供碳源。(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖,大量分泌制作酱油过程所需的酶类,这些酶中的