高考生物一轮复习第十单元第43课传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用课件

第43课传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用第十单元生物技术与工程·学业质量水平要求·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农业、医药工业、食品工业及其他工业生产上有重要的应用价值。考点一传统发酵技术的应用1．发酵与传统发酵技术(1)发酵的概念是指人们利用________，在适宜的条件下，将原料通过______________转化为人类所需要的产物的过程。微生物微生物的代谢2.传统发酵食品的制作菌种来源原材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固体发酵和半固体发酵实质____________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、酱油等的制作有氧或无氧(1)腐乳的制作原理参与的微生物多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉、毛霉是一种丝状真菌，其繁殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型小分子的肽和氨基酸(2)泡菜的制作①菌种来源：植物体表面天然的________。②制作泡菜的原理(反应简式)：________________________________。③制作泡菜的方法步骤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________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乳酸菌5%～20%八成满冷却好经常向水槽中补充水(3)果酒和果醋的制作①制作原理与发酵条件附着在葡萄皮充足缺少②制作过程(以葡萄为例)洗洁精酒精1~21/318~30纱30~35布③果酒、果醋发酵装置的改进分析1．乳酸菌是厌氧细菌，无氧呼吸产物是乳酸与CO2。(

)2．在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气。(

)3．泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水有利于泡菜的无氧发酵。(

)4．亚硝酸盐会危害人体健康，一定要禁止食用。(

)5．酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度。(

)6．只有在糖源充足的情况下才能进行醋酸发酵。(

)×√√×××1．(选择性必修3P6正文)酵母菌是兼性厌氧微生物，可用于制作馒头和面包，其原因是______________________________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3P7探究·实践)在制作葡萄酒和葡萄醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．(选择性必修3P8正文)传统发酵食品品质不一，主要原因是_____________________________________________________。酵母菌有氧或无氧呼吸过程中都能产生二氧化碳，使面团膨胀发起，形成在葡萄酒的制作过程中，发酵液中会产生气泡，这是因为酵母菌发酵大量空泡，使馒头和面包松软产生CO2；如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。葡萄醋发酵过程中一般不会出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌菌膜菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等考向1|

发酵及传统发酵技术概念的判断1．(2024·山东聊城模拟)微生物与人类生活有密切的关系，在食品制作、疾病防治、环境保护等方面有着广泛应用，如传统食品中的酒、面包、酸奶、泡菜、醋、腐乳、酱油等就是利用微生物制作而成的。下列相关说法中，错误的是(

)A．乳酸菌属于原核生物，可利用乳酸菌的无氧呼吸制作酸奶、泡菜B．霉菌属于真核生物，可利用霉菌的无氧呼吸制作腐乳、酱油C．酵母菌属于真核生物，可利用酵母菌的无氧呼吸制作酒和面包D．醋酸菌属于原核生物，可利用醋酸菌的有氧呼吸制作各种醋√B

解析：乳酸菌属于原核生物，乳酸菌制作泡菜需要在无氧的条件下进行，乳酸菌发酵产生乳酸，使得泡菜具有特殊的风味；酸奶是以鲜牛奶为原料，加入乳酸菌发酵而成的，牛奶经乳酸菌的发酵后使原有的乳糖变为乳酸，易于消化，具有甜酸风味，A正确。霉菌属于真核生物，可利用霉菌的有氧呼吸制作腐乳、酱油，B错误。酵母菌属于真核生物，其无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳，可利用酵母菌的无氧呼吸制作酒和面包，C正确。醋酸菌是需氧型生物，它是一种进行有氧呼吸的原核生物，故可利用醋酸菌的有氧呼吸制作各种醋，D正确。2．(2024·河北衡水模拟)我国具有悠久的酿酒文化和历史，汉代以后的相当长一段时间内，中国人喝的酒其实是各种黄酒，黄酒是曲蘖参与糖化发酵制成的谷物酒。在《说文解字》中，关于酒的记载也有着类似的描绘“曲，酒母也；蘖，芽米也”。黄酒的制作流程主要为：制曲→浸米→煮酒(浸好的小米加入开水中煮熟)→拌曲→入缸发酵→压榨→装瓶。下列有关叙述正确的是(

)A．一般选择温度较低的天气制曲，避免其腐坏变质B．浸米有利于淀粉水解产生酒精从而提高酒的产量C．入缸发酵时不能将搅拌好的煮熟的小米装满发酵缸D．煮酒完成后为避免杂菌污染要立刻拌曲√C

解析：制曲主要是为了获得足够多的酵母菌，环境温度稍高，有利于酵母菌的生长和繁殖，A错误；酿酒主要是将葡萄糖不彻底氧化分解形成酒精，小米的主要成分是淀粉，经过浸泡后有利于淀粉分解成葡萄糖，B错误；酵母菌无氧呼吸会产生二氧化碳，为防止发酵液溢出，故入缸发酵时不能将发酵缸装满，C正确；煮酒完成后若立刻拌曲，材料温度过高会使酒曲中的酵母菌死亡，D错误。3．(2024·广东东莞一模)被誉为“岭南佳果”的荔枝，味道鲜美、营养丰富，其鲜果是酿酒的良好材料。下列关于制作荔枝果酒叙述错误的是(

)A．工业发酵前需蒸煮荔枝汁，可除去荔枝中的杂菌，利于酵母菌繁殖B．在荔枝汁发酵液中添加适量蔗糖，有利于酵母菌繁殖和代谢C．为增加荔枝果酒的产量，将发酵液装入发酵瓶时应尽可能装满D．对荔枝果酒产品进行装罐前需要杀菌，应在62～65℃消毒30min√C

解析：工业发酵时所需的菌种可通过筛选后培养，故发酵前需蒸煮荔枝汁，可除去荔枝中的杂菌，利于酵母菌繁殖，A正确；在荔枝汁发酵液中添加适量蔗糖，除了可以让果酒口感更甜以外，还可以提高酒精度，B正确；制作葡萄酒的过程中，把葡萄浆装入发酵瓶，装入量不要超过2/3，既可为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又可防止发酵旺盛时产生CO2而造成汁液溢出，C错误；发酵好的荔枝果酒在上市前需要在62～65℃消毒30min，目的是杀死其中的微生物，同时防止果酒的营养物质被破坏，D正确。4．(2024·河南1月适应性测试)黄豆酱是人们喜爱的传统美食，早在春秋时期就有制作方法的相关记载。它以黄豆为主要原料，经米曲霉(好氧菌)、酵母菌、乳酸菌等微生物发酵而成。劳动人民在制作过程中不断改进发酵技术，总结出以下经验。下列叙述错误的是(

)①选用具有高蛋白酶活性的米曲霉②用蒸煮后的大豆与米曲霉混合堆积③将初步发酵后含米曲霉等微生物的曲料摊薄，并适当通风④在装坛时，添加适量食盐⑤发酵过程中，需保持发酵坛密封⑥发酵过程中，需定期搅拌A．①和④对黄豆酱风味的形成起重要作用，利于提升品质B．②和⑥可以促使微生物和物料充分混合，提高发酵效率C．③有利于米曲霉和酵母菌进行有氧呼吸并快速大量增殖D．⑤中乳酸菌主要集中于发酵坛上部而米曲霉集中于下部√D

解析：米曲霉能够分泌蛋白酶将黄豆酱中的蛋白质分解，而食盐一方面可以抑制杂菌生长，一方面可以调味，故①和④对黄豆酱风味的形成起重要作用，利于提升品质，A正确；米曲霉是好氧菌，且能够分泌蛋白酶将黄豆酱中的蛋白质分解，故②和⑥可以促使微生物和物料充分混合，提高发酵效率，B正确；米曲霉是好氧菌，而酵母菌也可以进行有氧呼吸，故③有利于米曲霉和酵母菌进行有氧呼吸并快速大量增殖，C正确；乳酸菌属于厌氧菌，米曲霉是好氧菌，故⑤中米曲霉主要集中于发酵坛上部而乳酸菌集中于下部，D错误。考向2|

泡菜的制作原理和过程分析5．(2024·广东湛江模拟)在《诗经》中有“中田有庐，疆场有瓜。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。下列有关酸菜的制作，叙述错误的是(

)A．酸菜坛中的乳酸菌数量会逐渐增加至最高峰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√B

解析：随着乳酸菌的发酵，酸菜坛中乳酸浓度越来越高，逐渐抑制乳酸菌数量，酸菜坛中的乳酸菌数量会逐渐增加至最高峰，A正确。乳酸菌是厌氧型生物，制作酸菜时需要隔绝空气，酸菜坛中的氧气不利于乳酸菌的繁殖，B错误。制作酸菜利用植物体表面的天然的乳酸菌来进行发酵，C正确。亚硝酸盐含量的变化规律是发酵初期，由于硝酸盐还原菌的作用使亚硝酸盐增加；发酵中期，硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解，含量下降；发酵后期，硝酸盐含量下降至相对稳定，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，D正确。泡菜制作的注意事项(1)营造无氧环境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，使盐水没过全部菜料；③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。(2)控制适宜的发酵温度温度过高易致杂菌滋生；温度过低不利于乳酸发酵，会使发酵时间延长。(3)控制发酵时间一般在腌制10天后，亚硝酸盐含量开始下降。但泡菜发酵时间并不是越长越好，一方面发酵时间过长，可能会产生其他有害物质，另一方面，发酵时间过长，乳酸含量过高，导致泡菜口味不佳。6．(2024·山东济宁模拟)酸笋是柳州螺蛳粉的灵魂配料，深受消费者喜爱。下图是传统酸笋的制作流程(与泡菜类似)，相关叙述正确的是(

)

A．对原材料进行预处理时需要对竹笋进行灭菌处理B．密封发酵时需用山泉水注满发酵装置即不留空间C．酸笋中的酸味主要来自醋酸菌发酵产生的醋酸D．适当延长发酵时间可减少酸笋中亚硝酸盐的含量√D

解析：对原材料进行预处理时不可对竹笋进行灭菌处理，灭菌会杀死材料表面的菌种，A错误；密封发酵时需用山泉水，不能注满发酵装置，防止在发酵初期有其他微生物，如酵母菌等无氧呼吸产生二氧化碳使发酵液溢出，B错误；酸笋的制作流程与泡菜类似，故所用菌种为乳酸菌，故酸笋中的酸味主要来自乳酸菌发酵产生的乳酸，C错误；适当延长发酵时间可使亚硝酸盐被分解，减少酸笋中亚硝酸盐的含量，D正确。考向3|

果酒、果醋的制作原理和过程分析7．成熟的紫皮百香果果皮中富含花色苷，而果汁色泽金黄、香气馥郁、酸甜可口，富含多酚、类胡萝卜素等活性成分，有“果汁之王”的美称。以紫皮百香果全果和果汁为原料发酵，所得百香果酒的香气深受消费者的喜爱。以下说法正确的是(

)A．百香果酒制作过程中酵母菌始终进行无氧呼吸B．从酿酒残渣中筛选培养醋酸菌时，在缺少糖源时可以加入乙醇作为碳源C．可利用酸性的重铬酸钾遇酒精变黄的特点，检测发酵液是否开始进行酒精发酵D．家庭制作百香果酒时，要每隔12h打开瓶盖使多余的二氧化碳排出√B

解析：在制作果酒时，开始先通入一段时间的空气，目的是让酵母菌先进行有氧呼吸并大量繁殖，此时不产生酒精，因为在有氧呼吸的情况下酵母菌将有机物分解为二氧化碳和水；只有氧气耗完后，酵母菌开始进行无氧呼吸，才将有机物分解为酒精和二氧化碳，A错误。从酿酒残渣中筛选培养醋酸菌时，由于醋酸菌可以将乙醇直接转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，故在缺少糖源时可以加入乙醇作为碳源，B正确。在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色，可检测发酵液是否开始进行酒精发酵，C错误。家庭制作百香果酒时，要每隔12h拧松瓶盖使多余的二氧化碳排出，不能打开瓶盖，以防止氧气和其他杂菌进入，D错误。8．(2024·辽宁联考)五味子果实成熟期在8、9月份，由于其鲜果挂果期短，常温下不易贮存。利用五味子干果酿酒可为五味子产业化调整提供一条新的途径。利用五味子生产果酒的流程是：五味子→分选→烘干→去梗→清洗→加20倍水煮沸30min→加水→调整成分→接种酵母→发酵(带渣)，过滤→五味子原酒→陈酿，过滤→调配→杀菌→成品。下列相关叙述错误的是(

)A．分选过程需把霉变的五味子剔除，防止影响果酒质量B．加20倍水煮沸30min的目的是把五味子中的成分释放出来从而有利于发酵C．调整发酵液成分的目的之一是为酵母菌的繁殖及发酵提供适宜的pHD．将五味子原酒升高温度后，接种醋酸菌密封后即可得到五味子果醋√D

解析：霉变的五味子成分发生改变，在发酵过程中会产生不利于果酒品质的物质，A正确；若五味子不经煮沸，其内含有的物质不容易释放到水中，不利于发酵，B正确；经煮沸后得到的五味子汁酸度较高，利用柠檬酸和碳酸氢钠来调节果汁至pH3.0～5.0，有利于酵母菌的繁殖与发酵，C正确；对五味子原酒接种醋酸菌后需持续通入无菌空气进行醋酸发酵，方可得到五味子果醋，D错误。(1)在家庭制作葡萄酒的过程中，不需要严格的消毒过程也能完成发酵。在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物的生存都因无法适应这一环境而受到抑制。(2)利用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。醋酸菌是一种好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。考点二发酵工程及其应用1．发酵工程的概念和特点概念利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品特点①生产条件温和；②原料来源丰富且价格低廉；③产物专一；④废弃物对环境的污染小、容易处理等2.发酵工程的基本环节碳源杂菌污染基因工程过滤、沉淀3．发酵工程中心环节分析温度pH4．啤酒的工业化生产过程分析(1)啤酒发酵的过程及内容密闭环境下(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别5．发酵工程的应用食品工业①生产传统的发酵产品(酒类、酱油等)；②生产各种各样的____________(柠檬酸、味精等)；③生产________(淀粉酶、果胶酶等)医药工业①与基因工程、蛋白质工程结合生产药物(如生长激素释放抑制激素)；②可用微生物生产只能从植物体内分离提取的化合物；③生产疫苗农牧业①生产微生物肥料(根瘤菌肥、固氮菌肥等)；②生产微生物农药(白僵菌、井冈霉素等)；③生产微生物饲料(单细胞蛋白等)其他方面①用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质；②用于极端微生物的研究食品添加剂酶制剂1．发酵工程中所需的性状优良的菌种只能从自然界中筛选出来。(

)2．乳酸菌可以代替酵母菌用于酒精的生产。(

)3．发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。(

)4．发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。(

)5．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。(

)6．发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用。(

)7．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。(

)××√√×√√1．(选择性必修3P23思考·讨论)微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑的因素有_______________________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3P24思考·讨论)与传统的发酵相比，在啤酒的发酵生产过程中，__________________________________________________________________________________等工程手段使啤酒的产量和质量明显提高。3．(选择性必修3P26正文)利用发酵工程的有关知识，大量生产流感病毒疫苗的方法是________________________________________________________________________________。在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；所需代谢物的产量接种单一高质量菌种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格可将流感病毒的抗原基因转入某种微生物体内，再通过发酵工程大量生高、发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等的发酵条件控制产流感病毒疫苗考向1|

发酵工程的基本环节1．(2024·山东菏泽模拟)小曲白酒香醇柔和，深受广大消费者青睐。下图为接种小曲(含酵母菌、醋酸菌、乳酸菌、好氧性霉菌等)，采用传统发酵方法酿造小曲白酒的工艺流程，图中泡粮水必须用热水，以减少自然酶活性和杂菌对淀粉的消耗。下列相关分析错误的是(

)

A．泡粮：其目的是提高种子自由水含量，提高发芽率B．撒曲糖化：接种发酵菌促使淀粉分解形成糖浆C．装坛发酵：主要利用酵母菌无氧呼吸产生酒精D．蒸馏：加热使蒸汽中酒精含量增加，提高白酒的酒精度√A

解析：泡粮的目的是提高种子自由水含量，便于蒸粮更快蒸熟，A错误；撒曲糖化：接种发酵菌，主要利用霉菌产生的淀粉酶将淀粉分解形成糖浆，B正确；酵母菌属于兼性厌氧生物，装坛发酵主要是利用酵母菌无氧呼吸产生酒精，C正确；蒸馏的目的是加热使蒸汽中酒精含量增加，提高白酒的酒精度，D正确。2．(2021·广东卷)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。工艺流程如下图。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)唯一碳源稀释涂布平板诱变育种、基因工程育种盐浓度为60g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，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。(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__________________________。氧气(或O2或溶解氧)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等解析：(1)根据题意分析，该实验的目的是提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，结合微生物的代谢需求，其液体培养基应该以蔗糖作为唯一碳源，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稀释涂布平板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诱变育种、基因工程育种等。(2)已知菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，因此当培养基盐浓度为60g/L，pH为10时，菌株H可正常持续发酵60d以上，而盐浓度为60g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制，故该系统不需要灭菌。(3)分析题意，扩大培养时，在营养物浓度、温度、pH等均适宜的条件下，发酵液中菌株H细胞增殖和P