备战2025届新高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第47讲传统发酵技术的应用与发酵工程课件

这是一份备战2025届新高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第47讲传统发酵技术的应用与发酵工程课件，共58页。PPT课件主要包含了素养目标，微生物，天然存在，前一次发酵，半固体发酵，氨基酸，乳酸菌，乳酸链球菌和，乳酸杆菌，%20%等内容，欢迎下载使用。

考点一　传统发酵技术的应用
1.发酵与传统发酵技术
2.尝试制作传统发酵食品(1)泡菜的制作
(2)果酒和果醋的制作①制作原理与发酵条件
②比较果酒与果醋制作的过程
教材深挖1.[选择性必修3第5页正文]腐乳与豆腐相比,所含有机物的种类和能量有哪些变化?为什么?提示 腐乳中有机物的种类增加了,所含的能量却减少了。因为豆腐中的蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸。2.[选择性必修3第6页“探究·实践”]为什么泡菜坛只能装八成满?提示 菜料装至八成满时,要注入盐水,使盐水没过菜料,防止菜料变质腐烂;如果菜料装太满,盐水就会太少,盐水浓度不够,不利于发酵催熟,还容易起白花等。
3.[选择性必修3第6页“探究·实践”]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?如果有,如何避免这种影响?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,它们会在酒精发酵中污染发酵液,而避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如,榨汁机、发酵瓶要清洗干净,装入葡萄汁后,盖好瓶盖;每次排气时只需拧松瓶盖,不要完全揭开瓶盖等。
链高考·前挂后连(1)果醋发酵时,发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时。[2021·江苏卷](　　)(2)酵母菌和醋酸菌发酵过程中控制通气的情况不同。[2021·辽宁卷](　　)(3)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。[2021·山东卷](　　)(4)利用乳酸菌制作酸奶过程中,先通气培养,后密封发酵。[2019·江苏卷](　　)
1.泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
2.果酒和果醋发酵改进装置及其分析
考向一 结合泡菜的制作,考查实验设计及方案实施能力1.(2023·山东枣庄模拟)泡菜古称葅,是为了利于长时间存放而经过发酵的蔬菜,古法制作用瓷坛密封,安全卫生。泡菜制作时使用质量分数为5%~20%的盐水,只要乳酸含量达到一定的浓度,并使产品隔绝空气,就可以达到久贮的目的。下列叙述正确的是(　　)A.乳酸菌不具有耐盐特性,制作泡菜时尽量少放食盐B.泡菜坛使用前需要清洗干净,并用70%酒精进行灭菌处理C.正常乳酸发酵时,会有部分醋酸菌繁殖,以致发酵液pH下降D.乳酸菌是一种原核生物,可以将糖类氧化成乳酸,无气体产生
解析 泡菜制作时食盐浓度过低,可能导致杂菌大量繁殖,故泡菜制作时使用质量分数为5%~20%的盐水为宜,A项错误;体积分数为70%的酒精进行的是消毒处理,B项错误;泡菜制作时需要密封以隔绝空气,而醋酸菌属于好氧细菌,故正常乳酸发酵时不会有醋酸菌繁殖,C项错误;乳酸菌是一种原核生物,在无氧条件下可以将糖类氧化成乳酸,该过程无气体产生,D项正确。
2.东北酸菜是白菜经腌制而成的传统食品,酸菜的制作主要靠乳酸菌的发酵作用。下图表示在发酵过程中乳酸菌种群数量、发酵液pH及抑菌能力的变化。下列分析正确的是(　　)A.0~6 h内乳酸菌的种群数量呈“J”形增长B.酸菜腌制过程中,发酵容器内应先通气后密封C.发酵后期影响有害菌生长的主要因素是pHD.发酵过程中,乳酸菌产生了抑制有害菌生长的某种物质
解析 与0~4 h相比,4~6 h乳酸菌数量增加的速度较缓,因此0~6 h内乳酸菌的种群数量不是呈“J”形增长,A项错误;酸菜制作所需的菌种为乳酸菌,属于厌氧菌,发酵过程中容器内不需要通气,B项错误;由图可知,发酵后期,pH相对稳定,而抑菌圈直径仍在增大,说明影响有害菌生长的主要因素不是pH,C项错误;随发酵时间的延长,乳酸菌数量增加并稳定在较高数值,而抑菌圈直径在一定时间内增大,说明发酵过程中,乳酸菌产生了抑制有害菌生长的某种物质,D项正确。
考向二 结合果酒和果醋的制作过程,考查科学探究3.(2024·广东东莞联考)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的叙述,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63~65 ℃消毒30 min
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项正确;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,还有利于酵母菌繁殖和代谢,提高酒精度,B项正确;制作荔枝果酒的过程中,把发酵液装入发酵瓶,装量不要超过发酵瓶的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汁液溢出,C项错误;发酵好的荔枝果酒产品在上市前需要经63~65 ℃消毒30 min,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项正确。
4.(2024·广东联考)《齐民要术》记载了一种称为“动酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的酿醋工艺:“大率酒一斗,用水三斗合瓮盛,置日中曝之。七日后当臭,衣(指菌膜)生,勿得怪也,但停置,勿移动、挠搅之。数十日,醋成”。下列有关叙述错误的是(　　)A.该方法的原理是醋酸菌在缺少糖源时可将乙醇转化为乙酸B.加水的目的是对酒进行稀释,避免酒精浓度过高杀死醋酸菌C.“衣”位于变酸的酒表面,是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的D.“挠搅”有利于酒精与醋酸菌充分接触,还可以增加溶液中的溶解氧
解析 果醋制作中起到主要作用的微生物是醋酸菌,是一种好氧细菌,只有当氧气充足时,才能进行旺盛的生理活动,其代谢类型属于异养需氧型。当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将糖分解为乙酸;当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为乙酸,A项正确。加水的目的是对酒精进行稀释,避免酒精浓度过高杀死醋酸菌,B项正确。“衣”位于变酸的酒表面,是由原酒中的醋酸菌大量繁殖形成的,C项错误。“挠搅”有利于酒精与醋酸菌充分接触,还可以增加溶液中的溶解氧,D项正确。
考点二　发酵工程及其应用
1.发酵工程:利用微生物的　　　　　,通过现代工程技术,规模化生产对人类有用的产品。 
2.发酵工程基本环节分析
3.啤酒的工业化生产流程及发酵过程(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
(2)啤酒发酵的过程及内容
教材深挖1.[选择性必修3第22页~23页图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  　。提示 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的代谢物的形成2.[选择性必修3第23页“思考·讨论”]选择发酵工程用的菌种时,需要考虑的因素有  　。 提示 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 
3.[选择性必修3第23页“思考·讨论”]怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要?提示 发酵条件会直接影响微生物的生长和发酵产品的质量,发酵条件包括温度、pH、溶解氧、通气量等。温度条件的调控可通过向冷却夹层通入冷水来调控;pH条件的调控可在培养基中加入缓冲液,在发酵过程中加入酸或碱;需根据微生物的代谢类型来调控溶解氧的含量,若微生物是需氧型的,可通过空气入口通入空气,并调整搅拌叶轮转速增加溶解氧。若微生物是厌氧型的,需封闭空气入口,建立无氧环境等。
4.[选择性必修3第27页“异想天开”]单细胞蛋白是  　。提示 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菌体 其不仅含有丰富的　　　　　,还含有糖类、脂质和　　　　　等物质。 
链高考·前挂后连(1)与自然发酵相比,人工接种的发酵获得的产品品质更好。[2013·江苏卷](　　)(2)适当加大接种量可以提高发酵速率。[2013·江苏卷](　　)
1.对发酵工程概念的理解
2.有关发酵工程的5点注意
考向 结合发酵工程及其应用,考查社会责任1.(2023·广东模拟)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,实现两个物种之间的基因重组,A项错误。发酵工程一般包括菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌,接种,发酵,产品分离、提纯等方面,菌种在发酵罐内发酵是整个过程的中心环节,B项正确。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,以了解发酵进程。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,故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,C项正确。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项正确。
2.(2023·北京海淀一模)我国是世界啤酒生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的,下图是“精酿”啤酒生产流程示意图。下列说法错误的是(　　)A.大麦发芽释放的淀粉酶可参与糖化过程B.碾磨有利于淀粉酶与淀粉充分接触,提升反应速率C.蒸煮过程可以终止淀粉酶的进一步作用,并对糖浆灭菌D.当发酵液中的糖分消耗完全后,酵母菌的发酵才会终止
解析 在缺氧、酸性的发酵液中,酵母菌可以生长繁殖,但随着无氧呼吸过程中酒精含量的增多,酵母菌的生长受到抑制,因此酵母菌的发酵过程可能在糖分消耗完全之前就已终止,D项错误。
角度1 传统发酵技术的应用1.(2023·山东卷)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 泡菜发酵过程利用的微生物主要是乳酸菌,故①主要是防止菜料表面的乳酸菌被杀死,A项错误;②的主要目的是营造无氧环境,B项错误;乳酸发酵为无氧发酵,向坛盖边沿的水槽中注满水的目的是防止外界空气进入泡菜坛,C项正确;泡菜制作过程中亚硝酸盐含量先升高后降低,D项错误。
2.(2023·浙江卷)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。下图是小曲白酒的酿造过程,下列叙述错误的是(　　)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 酵母菌不能直接利用淀粉发酵产生酒精(乙醇),霉菌分泌的淀粉酶可将淀粉水解为葡萄糖,以供发酵利用,该过程称为糖化,A项正确;酸性的重铬酸钾与酒精反应呈灰绿色,可用于检测发酵液样品的蒸馏产物中有无酒精,B项正确;酿造过程应在无氧条件下进行,若发酵坛密封不严,会有空气进入,导致醋酸菌在有氧条件下发酵产生乙酸而使酒变酸,C项正确;蒸熟并摊晾的原料需要冷却后才可加入糟醅,以免高温杀死菌种,且需要在有氧条件下培养一段时间,让酵母菌大量繁殖,此后再密封进行酒精发酵,D项错误。
3.(2023·山东卷改编)果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比,下列不是它们共同点的是(　　)A.都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理B.都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖C.发酵前不需要对原料进行灭菌D.发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期
解析 果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产都利用了酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的原理,A项正确;发酵前期,均需要一定的有氧环境,使酵母菌大量繁殖,B项正确;果酒的家庭制作不需要对原料进行灭菌,C项正确;果酒的家庭制作不需要进行消毒,D项错误。
4.(2022·湖北卷)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 在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气,让酵母菌大量繁殖,再进行酒精发酵,A项正确;白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程,如发酵初期酵母菌大量繁殖,B项正确;酒精发酵利用的菌种是酵母菌,葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质,不存在于线粒体中,C项错误,D项正确。
5.(2021·湖北卷)中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,酵母菌进行细胞呼吸产生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菌
解析 在泡菜制作过程中,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸,A项错误;在馒头制作过程中,酵母菌进行细胞呼吸产生CO2,从而使馒头变得松软,B项正确;在米酒制作过程中,将容器密封的目的是让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,将容器密封不利于酵母菌生长,C项错误;在酸奶制作过程中,后期低温处理的目的是抑制微生物的生长,延长保质期,D项错误。
角度2 发酵工程6.(2022·山东卷)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时,会通过分泌青霉素杀死细菌,以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产,关于该生产过程,下列说法错误的是(　　)A.发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖B.可用深层通气液体发酵技术提高产量C.选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中D.青霉素具有杀菌作用,因此发酵罐不需严格灭菌
解析 青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌;提供相同含量的碳源,单位体积葡萄糖溶液中溶质微粒较多,会导致细胞失水,故发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖,乳糖是二糖,可被水解为半乳糖和葡萄糖,是青霉菌生长的最佳碳源,可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件,A项正确。青霉菌的代谢类型为异养需氧型,可用深层通气液体发酵技术提高产量,B项正确。选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后,才可接种到发酵罐中进行工业化生产,C项正确。为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染,获得纯净的青霉素,发酵罐仍需严格灭菌,D项错误。
7.(2022·湖北卷)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是(　　)A.该生产过程中,一定有气体生成B.微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料C.该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质D.沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
解析 连续搅拌反应器是为了使菌体进行有氧呼吸,快速生长繁殖,即该生产过程一定有气体生成,A项正确;微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料和果糖生产废水中的含碳有机物,B项错误;由图中“连续搅拌反应器”可知,该生产工艺利用微生物有氧发酵技术生产蛋白质,C项错误;杂菌对利用酿酒酵母生产蛋白质的生产工艺过程无较大影响,故不需要对加入反应器的原料进行灭菌处理,D项错误。
8.(2022·山东卷)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。下列说法不正确的是(　　)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 赤霉素能促进种子的萌发,据此可推测若用赤霉素处理大麦,可诱导α-淀粉酶相关基因的表达,促进α-淀粉酶的合成,进而使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶,A项正确。焙烤可以杀死大麦种子的胚,但不使淀粉酶失活,没有进行灭菌,B项错误。糖浆经蒸煮(产生风味组分、终止酶的进一步作用,并对糖浆灭菌)、冷却后再接种酵母菌进行发酵,防止高温杀死菌种,C项正确。转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期,属于转基因技术在微生物领域的应用,D项正确。
1.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   　。2.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  　。3.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　 。 
酵母菌分解葡萄糖会产生CO2,CO2使面包松软
泡菜滤液中菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落
4.从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内,泡菜液逐渐变酸。这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是　　　　　　　 　　　　　　,原因是   　。 5.观察分析教材第24~25页“啤酒的工业化生产流程”,思考回答:与传统的手工发酵相比,在啤酒的发酵生产过程中,哪些工程手段会使啤酒的产量和质量明显提高?提示 接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等,都会使啤酒的产量和质量明显提高。
乳酸菌数量增多,杂菌数量减少