2025届高三一轮复习生物：传统发酵技术的应用与发酵工程课件

第47讲传统发酵技术的应用与发酵工程考点一PART01第一部分考点一传统发酵技术的应用1．发酵与传统发酵技术(1)发酵：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________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_______、制作食品的技术。所需要发酵乳酸(3)方法步骤冷却无氧1．(选择性必修3P8练习与应用)随泡菜的发酵时间的延长，亚硝酸盐的含量就会降低。是不是泡菜的发酵时间越长，越适合食用？_________________________________________________________________________________________________________________。[易错提醒]营造无氧环境的3项措施：选择的泡菜坛密封性要好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水。提示：不是，发酵时间过长会产生其他有害物质，同时乳酸含量过多，口味不佳3．制作果酒和果醋(以葡萄酒和葡萄醋为例)(1)原理无氧乙酸乙醇(2)方法步骤18～3030～352．(选择性必修3P6～7正文信息)制作葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～30℃？制作葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35℃？___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：温度是酵母菌、醋酸菌生长和发酵的重要条件。酿酒酵母的最适生长温度约为28℃，因此果酒发酵时需将温度控制在其最适温度范围内；多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，因此制作果醋时要将温度控制在30～35℃[易错提醒]果酒、果醋制作时防止杂菌污染的4项措施：榨汁机要洗净并晾干，发酵瓶要清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒；清洗葡萄时要先冲洗后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会；装入葡萄汁后要封闭发酵装置的充气口；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，不要完全揭开瓶盖。√[经典·基础·诊断]1．(2021·浙江1月选考)用白萝卜制作泡菜的过程中，采用适当方法可缩短腌制时间。下列方法中错误的是(

)A．将白萝卜切成小块B．向容器中通入无菌空气C．添加已经腌制过的泡菜汁D．用沸水短时处理白萝卜块解析：将白萝卜切成小块可以扩大白萝卜与腌料的接触面积，缩短腌制时间，A正确；泡菜制作所需菌种为乳酸菌，制作过程中应保持无氧环境，向容器中通入无菌空气不利于泡菜的腌制，B错误；已经腌制过的泡菜汁中含有一定量的发酵菌种，所以在腌制过程中添加已经腌制过的泡菜汁可缩短腌制时间，C正确；用沸水短时处理白萝卜块，可抑制某些微生物的繁殖，提高泡菜品质，也可缩短腌制时间，D正确。√2．(2021·山东等级考)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是(

)A．无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖B．自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌C．葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的D．制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加解析：酿酒过程中，葡萄糖可作为酵母菌进行呼吸作用的底物，发酵液中的糖随着发酵的进行不断减少，D错误。√3．(2024·北京海淀区高三质检)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，再接入活化的醋酸菌，发酵5天。下列有关叙述错误的是(

)A．乙醇既是乙酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖B．酵母菌和醋酸菌均以有丝分裂的方式进行增殖C．酵母菌和醋酸菌发酵过程中控制通气的情况不同D．接入醋酸菌后，应适当升高发酵温度解析：当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖，A正确；酵母菌为真核生物，通过有丝分裂进行增殖，醋酸菌为原核生物，以二分裂的方式进行增殖，B错误；酵母菌发酵过程中先通气使其大量繁殖，再密闭发酵产乙醇，乙酸发酵中需持续通入无菌空气，C正确；酵母菌发酵的适宜温度为18～30℃，醋酸菌发酵的适宜温度为30～35℃，D正确。[教材新命题点思考]1．制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是____________。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是____________________。2．制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是_________________________________________________________________________________________________________。杀灭杂菌增加乳酸菌数量

酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2遇热膨胀形成小孔，使面包松软3．分离纯化乳酸菌时，首先需要用____________对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是_______________________________________________________。无菌水

泡菜滤液中菌的浓度高，直接培养很难分离得到单菌落[模型新命题点思考]4．在温度等适宜的条件下，甲、乙、丙三个制作果酒的发酵瓶正在进行着发酵，如下图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析下列问题。注：各发酵瓶的左侧管为充气管，右侧管为排气管。(1)图中发酵瓶甲、丙的错误分别是什么？分别会导致发酵中出现的主要异常现象是什么？提示：甲发酵瓶未夹住充气管，酵母菌呼吸作用产生的乙醇被氧化成乙酸，所以现象是发酵液从充气管流出，发酵液变酸；丙发酵瓶中发酵液过多，发酵过程中会淹没排气管在瓶内的管口，这样发酵液会从排气管流出。(2)在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙发酵瓶的某一步骤操作错误导致发酵瓶塞被冲开，该错误操作是什么？提示：未及时排气。1．果酒和果醋发酵改进装置及其分析2．泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化[易错提醒]亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。√考向1泡菜的制作1．(2023·广东湛江二模)在《诗经》中有“中田有庐，疆埸有瓜。是剥是菹，献之皇祖”的描述，据东汉许慎《说文解字》解释：“菹菜者，酸菜也”，由此可见，我国制作酸菜的历史颇为悠久。下列有关酸菜制作的叙述，错误的是(

)A．为降低杂菌污染，发酵前需要对器具进行消毒B．制作酸菜初期，酸菜坛中的氧气有利于乳酸菌的繁殖C．制作酸菜利用了植物体表面的乳酸菌来进行发酵D．酸菜坛中的亚硝酸盐会随着发酵时间的延长，先增加后减少解析：为防止杂菌污染，需要对发酵设备进行严格的消毒，A正确；乳酸菌是厌氧微生物，制作酸菜时需隔绝空气，酸菜坛中的氧气不利于乳酸菌的繁殖，B错误；制作酸菜的菌种来自植物体表面的天然的乳酸菌，C正确；酸菜坛中的亚硝酸盐的含量会随着发酵时间的延长，先增加后减少，D正确。√2．(多选)(2024·山东临沂质检)有关泡菜中亚硝酸盐含量的研究表明，亚硝酸盐的含量高低和亚硝酸盐含量峰值时间的早晚与食盐的浓度有关(如下图所示)，下列有关叙述正确的是(

)

A．食盐的浓度越高，亚硝酸盐生成越快，亚硝酸盐含量峰值出现得越早B．取食泡菜时，夹取的时间不宜过长，防止空气进入C．臭味的产生可能与取食过程中带入坛内的油脂类物质有关D．所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌√√解析：从题图中可以看出，亚硝酸盐含量上升最快的曲线是食盐浓度为5%时，其峰值出现也最早，当食盐浓度上升到7%时，亚硝酸盐含量上升相对较慢，A错误。√考向2果酒、果醋的制作3．(2022·湖北选择考)关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是(

)A．在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气B．白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程C．葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体D．生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌解析：生产白酒、啤酒、果酒的原材料不同，但发酵的主要菌种都是酵母菌，发酵初期需要提供一定的氧气以促进酵母菌的有氧呼吸，从而促进其大量生长繁殖，A、B、D正确；葡萄糖转化为乙醇的场所是细胞质基质，因此该反应所需的酶只存在于细胞质基质中，C错误。√4．(2023·大湾区高三二模)下图装置既可用于制作葡萄酒，也可用于制作葡萄醋。下列关于该装置的分析，正确的是(

)A.可使用同一菌种制作葡萄酒和葡萄醋B．制作葡萄酒时要持续关闭阀a和阀bC．制作葡萄醋时要持续打开阀a和阀bD．增加菌种接种量可提高葡萄醋的产量解析：制作葡萄酒的菌种为酵母菌，制作葡萄醋的菌种为醋酸菌，A错误；利用该装置制作葡萄酒时，由于利用的是酵母菌的无氧呼吸，故需保持无氧环境，操作时应一直关闭阀a，发酵过程中会产生二氧化碳，还需要适时打开阀b，排出二氧化碳，B错误；葡萄醋发酵利用的是醋酸菌，醋酸菌是好氧细菌，发酵过程中需要提供有氧环境，此时阀a、阀b要持续打开，C正确；增加菌种接种量能加快发酵速度，但不能提高葡萄醋的产量，D错误。考点二PART02第二部分考点二发酵工程及其应用1．发酵工程基本环节营养协调pH适宜碳源氮源防止杂菌污染环境条件稳定、温和基因工程育种1．(选择性必修3P22～23图1－9)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_____________________________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3P23思考·讨论)选择发酵工程用的菌种时，需要考虑的因素有__________________________________________________________________________________________________________________。

环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成

在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；产量高；发酵条件易控制；菌种不易变异、退化等2．发酵工程的应用(1)食品工业①生产传统的发酵产品，如啤酒等。②生产各种各样的食品添加剂、酶制剂，如味精、α-淀粉酶等。(2)医药工业：如生产抗生素、激素、免疫调节剂等。(3)农牧业①生产微生物肥料：利用了微生物在代谢过程中产生的____________________等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。②生产微生物农药：利用____________________来防治病虫害。③生产微生物饲料：通过发酵获得大量的______________，即单细胞蛋白，可以作为食品添加剂，也可用于制成微生物饲料。有机酸、生物活性物质微生物或其代谢物微生物菌体3．(选择性必修3P27异想天开)单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物________。其不仅含有丰富的________，还含有糖类、________和维生素等物质。菌体蛋白质

脂质(4)其他方面①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。②__________________可以用来生产洗涤剂，____________有助于提高热敏性产品的产量。嗜热菌、嗜盐菌嗜低温菌√1．(2023·广东佛山二模)与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。发酵工程的基本环节如下图所示，下列叙述错误的是(

)A．若能生产人生长激素的工程菌是通过①培育的，①应为诱变育种B．菌种在发酵罐内发酵是整个过程的中心环节C．环境条件会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物代谢物的形成D．⑥⑦过程中对发酵产品分离、提纯要根据产品类型选择合适的方法解析：若能生产人生长激素的工程菌是通过①培育的，①应为基因工程育种，A错误。发酵工程中菌种在发酵罐内发酵是整个过程的中心环节，B正确。在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，还要及时添加必需的营养组分，严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物代谢物的形成，C正确。如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品；如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，故⑥⑦过程中对发酵产品分离、提纯要根据产品类型选择合适的方法，D正确。2．(2021·广东选择考)我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。工艺流程如下图所示。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_____________________等(答出两种方法即可)。解析：为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，在液体培养基中，可将蔗糖作为碳源。培养过程中可定期取样并采用稀释涂布平板法(或显微镜计数法)进行菌落计数，评估菌株增殖状况。除了上述方法选育能耐受高浓度蔗糖的菌株H外，还可通过诱变育种、基因工程育种来选育优良菌株。碳源稀释涂布平板(或显微镜计数)

诱变育种、基因工程育种(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)。解析：由题意可知，菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强的特性，在该系统中，其他杂菌会因盐浓度过高或pH不适宜而死亡，故不用灭菌。

培养基是高盐浓度的液体环境，杂菌会由于渗透失水而死亡；培养基的液体环境是碱性的，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制(3)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中________可能是高密度培养的限制因素。解析：由于产物中产生了少量乙醇，说明发酵液缺氧导致菌株H进行了无氧呼吸，最终菌株H由于能量供应不足而使其细胞增殖和PHA的产量均未达到预期，所以发酵条件中氧气可能是高密度培养的限制因素。氧气(4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA，说明其能分泌______________________________________________。解析：餐厨垃圾主要含有蛋白质、淀粉、油脂等，菌株H能利用餐厨垃圾来生产PHA，说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，还有与PHA合成相关的酶。蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和PHA合成相关的酶真题演练体验感悟PART03第三部分√1．(2023·山东等级考)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(

)A．①主要是为了防止菜料表面的醋酸菌被杀死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：盐水煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响，A错误；②盐水需要浸没全部菜料，营造无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是为了排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。√2．(2021·湖北选择考)我国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是(

)A．泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸B．馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生CO2C．米酒制作过程中，将容器密封可以促进酵母菌生长D．酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸杆菌解析：泡菜制作的原理是乳酸菌无氧呼吸分解葡萄糖并产生乳酸，A错误；馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生CO2，B正确；密封容器中酵母菌进行无氧呼吸