备考2025届高考生物一轮复习【讲义】第11章课时1考点1传统发酵技术的应用

第11章生物技术与工程课时1传统发酵技术与发酵工程课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的；2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品；3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值传统发酵技术的应用2023：北京T13B、山东T12、浙江6月T12、全国乙T37（3）；2022：湖北T11、江苏T16；2021：山东T12、辽宁T8、海南T17、湖北T3、江苏T14、重庆T25；2020：江苏T18、山东T12、浙江1月T29（一）；2019：江苏T9、海南T30（2）1.生命观念——结构与功能观：发酵菌种的结构与功能的关系。2.科学思维——归纳与概括：比较制作果酒、果醋、泡菜的菌种在结构和生理特性上的异同并进行归纳。3.科学探究——设计实验探究理想的发酵条件。4.社会责任——关注食品安全，关注有害微生物的控制，宣传健康的生活方式发酵工程及其应用2023：江苏T16、山东T20、辽宁T13；2022：浙江1月T29（一）、湖北T14、山东T14和T20、辽宁T18；2021：全国乙T37命题分析预测1.传统发酵技术是高考的常考点，考查内容主要有果酒、果醋、泡菜的制作，以及发酵工程的应用等相关知识，常联系生产、生活背景考查考生的理解能力和动手操作能力。2.预计2025年高考仍可能会结合具体的生产、生活和科研背景考查这些知识点考点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[1]微生物，在适宜的条件下，将原料通过[2]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（3）腐乳的制作①经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成[6]小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。②参与豆腐发酵的微生物有酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的微生物是[7]毛霉。2.传统发酵食品的制作（1）制作泡菜①泡菜的制作流程②泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析项目时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少（有氧气，乳酸菌活动受到抑制）少增加（硝酸盐还原菌作用）发酵中期[12]最多（乳酸抑制其他菌活动）积累增多，pH下降下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）发酵后期减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌的活动）[13]继续增多，pH继续下降，直至稳定下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）含量变化曲线（2）制作果酒和果醋①果酒、果醋制作的比较项目果酒制作果醋制作发酵菌种种类酵母菌醋酸菌结构特点有以核膜为界限的细胞核，有多种细胞器无以核膜为界限的细胞核，只有核糖体一种细胞器代谢类型异养[14]兼性厌氧型异养[15]需氧型发酵原理氧气充足时，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖；无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精氧气、糖源都充足时，醋酸菌将糖分解成乙酸（醋酸）；氧气充足，缺少糖源时，[16]醋酸菌直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸（醋酸）反应简式C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量；C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量发酵条件温度18～30℃30～35℃时间10～12天7～8天氧气[17]前期需氧，后期无氧一直需要充足氧气pH酸性酸性结果检测酒精与酸性的重铬酸钾溶液反应呈现灰绿色反应液pH下降制作流程联系醋酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行，酒精发酵为醋酸发酵提供原料②果酒、果醋制作成功的关键分析a.材料的选择与处理。选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗，后去枝梗，以防杂菌污染。b.防止发酵液被污染。将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70％的酒精消毒，晾干备用；装入葡萄汁后要封闭充气口。c.将葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3的空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生的大量CO2造成发酵液溢出。基础自测1.在无氧条件下，乳酸菌能将葡萄糖分解为乳酸。（√）2.制作泡菜与制作果酒一样，都需要氧气。（×）3.红葡萄酒中的红色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。（√）4.传统发酵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的。（√）5.膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。（√）6.工业上大规模生产发酵食品时，通常会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。（√）7.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料[2022江苏，T16B]。（√）8.泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸[2021湖北，T3A]。（×）9.果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化，溶液灰绿色逐日加深[2021江苏，T14D]。（×）情境应用1.某同学根据所学知识以新鲜白葡萄为原料制作葡萄酒。（1）为防止杂菌污染，他将葡萄反复冲洗干净后榨汁进行发酵，结果他制作的葡萄酒酒精含量低于其他同学的，其原因可能是什么？提示反复冲洗葡萄导致果皮表面的野生酵母菌菌种流失，相同时间内产生的酒精少。（2）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？提示制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵过程中污染发酵液，影响发酵产物的纯度。（3）若该同学所用的葡萄汁因灭菌不彻底而含有醋酸菌，在不改变发酵条件的情况下，他能否将“酒变醋”，为什么？提示不能。因为醋酸菌需要在有氧且温度为30～35℃条件下才能将乙醇转化为醋酸，而此时发酵瓶中的条件是无氧且温度为18～30℃。2.如图为果酒和果醋的发酵装置，请分析装置中a、b、c分别代表什么？作用又是什么？提示图中a为充气口：醋酸发酵时，用来充入氧气（无菌空气）。b为排气口：在酒精发酵时排出的是酒精发酵产生的CO2，在醋酸发酵时排出的是剩余的空气和醋酸菌代谢产生的CO2。c为出料口：便于取样检测，及时监测发酵进行的情况。深度思考1.如何保证制作泡菜时的无氧环境，以利于乳酸菌的代谢和泡菜的制作？提示①选择的泡菜坛密封性要好；②加入蔬菜后要注入煮沸后冷却的盐水，使盐水没过全部蔬菜；③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。2.为什么泡菜坛只能装八成满？提示在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的CO2，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出。另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。3.醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，请说明原因。提示醋酸菌是一种好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果缺乏氧气则会引起醋酸菌的死亡。研透高考明确方向命题点1泡菜的制作过程分析1.[2023山东]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（C）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制作泡菜时利用的是乳酸菌，而不是醋酸杆菌，①主要是为了防止菜料表面的乳酸菌死亡，A错误；盐水浸没菜料的目的是隔绝空气，防止杂菌污染，B错误；盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水可以阻止空气进入坛中，但是发酵过程中产生的气体可以排出，C正确；泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量先升高后降低，D错误。2.某同学用质量分数为5％的食盐水制作泡菜时，在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果如图所示。下列叙述正确的是（D）A.据图分析泡菜食用的最佳时间是第3天，因为此时亚硝酸盐含量比较低B.若改用质量分数为20％的食盐水，得到的实验结果与图中结果相同C.实验过程中乳酸菌的数量增长规律与亚硝酸盐含量的变化完全一致D.若泡菜咸而不酸，可能是食盐浓度过高，抑制了乳酸菌的繁殖解析泡菜食用的最佳时间是第13天，因为此时亚硝酸盐含量低，泡菜经过发酵产生了乳酸，第3天亚硝酸盐含量虽低，但乳酸产生的量不够，泡菜风味不佳，A错误；食盐的含量、腌制方法、腌制时间等都会影响亚硝酸盐含量的变化，B错误；实验过程中乳酸菌数量先增加后减少，与亚硝酸盐含量的变化不完全一致，C错误；泡菜咸而不酸，可能是食盐浓度过高，抑制了乳酸菌的繁殖，D正确。命题点2果酒和果醋制作的原理和过程分析3.[2021辽宁]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（B）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据题意可知，利用菠萝蜜制作果醋时，应首先利用酵母菌进行果酒发酵产生乙醇，再利用醋酸杆菌将乙醇转化为醋酸，一定浓度的乙醇可抑制杂菌繁殖，A正确；醋酸杆菌属于原核生物，以二分裂的方式进行增殖，B错误；利用酵母菌进行发酵时，应先通入空气使其进行大量繁殖，再密封使其进行无氧呼吸产生酒精，而醋酸杆菌是好氧细菌，用其进行醋酸发酵时应一直通入空气，C正确；酒精发酵时一般将温度控制在18～30℃，而醋酸杆菌的最适生长温度为30～35℃，D正确。4.[2023浙江6月]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。关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是（D）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糖化主要是利用霉菌产生的淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖，A正确；可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精，若存在酒精则溶液呈现灰绿色，B正确；若酿造过程中酒变酸，则可能是发酵坛密封不严，导致醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为乙酸，C正确；蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，不能马上密封，需要先提供氧气让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，再密封进行酒精发酵，D错误。命题点3果酒和果醋发酵过程中的条件控制5.苹果醋是以苹果为原料经甲、乙两个阶段发酵而成的，下列说法错误的是（C）A.甲阶段的发酵温度低于乙阶段的发酵温度B.过程①②在酵母菌细胞的细胞质基质中进行，③在线粒体中进行C.根据醋酸菌的呼吸作用类型，乙过程需要在无氧条件下完成D.甲、乙两阶段完成后溶液pH均降低解析甲为果酒发酵，乙为果醋发酵，甲阶段的发酵温度（18～30℃）低于乙阶段的发酵温度（30～35℃），A正确；过程①②是无氧呼吸，在酵母菌细胞的细胞质基质中进行，③是有氧呼吸第二、三阶段，在线粒体中进行，B正确；醋酸菌为需氧菌，故根据醋酸菌的呼吸作用类型，乙过程需要在有氧条件下完成，C错误；醋酸菌将葡萄糖或者乙醇分解成醋酸，使pH降低，酵母菌将葡萄糖氧化分解为CO2，CO2溶于发酵液会形成碳酸，使pH降低，D正确。命题变式[设问拓展型]（1）果酒发酵初期先通入适量空气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，果酒发酵之后进行果醋发酵，需要改变的条件包括菌种改为醋酸菌，发酵温度调整为30～35℃，通入空气等。（2）在醋酸发酵阶段，醋酸菌在氧气和糖源都充足时，在其细胞的细胞质基质中将糖分解成醋酸。图示发酵过程用到的两种菌在结构上的本质区别是：酵母菌有由核膜包被的细胞核。6.[2023江苏，多选]某醋厂和啤酒厂的工艺流程如图所示。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌；醋醅含有醋酸菌；糖化即淀粉水解过程。下列相关叙述正确的有（ABD）A.糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的是利于糖化和灭菌B.发酵原理是利用真菌