第37讲 传统发酵技术和发酵工程及其应用（课件）-2025年高考生物一轮复习课件+讲义+专练（新教材新高考）

这是一份第37讲 传统发酵技术和发酵工程及其应用（课件）-2025年高考生物一轮复习课件+讲义+专练（新教材新高考），共57页。PPT课件主要包含了考情分析，课标要求，知识构建，内容概览，易错辨析，考点训练，柠檬酸，青霉素，发酵工程的中心环节，产物专一等内容，欢迎下载使用。
第十单元 生物技术与工程 第37讲 传统发酵技术和发酵工程及其应用
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。
考点一 传统发酵技术的应用知识点一 发酵与传统发酵技术知识点二 传统发酵食品的制作 考点二 发酵工程及其应用知识点一 发酵工程的概念知识点二 发酵工程的基本环节知识点三 发酵工程的特点知识点四 发酵工程的运用
归纳总结＋易错辨析＋教材隐性知识＋拓展延伸
1.请列表比较发酵与传统发酵技术的异同(从概念、原理、类型及实例角度)。2.请思考乳腐制作的菌种是什么？原理及过程。3.每年进行同样的操作，但是每年制作的腐乳或豆瓣酱的口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，你知道这是为什么吗？4.使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？5.在泡菜制作过程中盐水煮沸的目的是什么？冷却的目的是什么？6.为什么泡菜坛只能装八成满？7.用水密封泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需要什么条件？8.发酵初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，试分析原因？9.泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化。
希望我们一轮复习能够持续精进！—— 自主梳理课本（选必三）1.1和1.1.3
10.制作果酒、果醋的方法步骤？果酒和果醋的制作冲洗的目的是什么？11.为什么先冲洗葡萄再去除去枝梗？为什么果酒发酵瓶要留有大约1/3的空间？12.为什么将温度控制在18-30℃进行发酵？在果酒发酵过程中，为什么每隔12小时左右将瓶盖拧松一次？如何检测果酒和果醋的制作是否成功？13.简述发酵工程的基本环节的具体内容。14.生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素？怎样才能得到优良菌种？怎样对菌种进行扩大培养？扩大培养所用的培养基，从性质上分类，是什么类型的培养基？15.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物生长的需要？16.在食品、医药、农牧业、其他方面的应用有哪些？
指人们利用 ，在适宜条件下，将原料通过 转化为人类所需要的产物的过程。
[醋酸发酵、谷氨酸发酵]
[酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵]
不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物
考点一 传统发酵技术的应用
知识点一、发酵与传统发酵技术
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留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵，制作食品的技术。
泡菜、粮食白酒、腐乳等
酵母、曲霉、毛霉等，主要是毛霉（丝状真菌）
知识点二、传统发酵食品的制作
植物体表面天然的乳酸菌
在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸
发酵期间，乳酸会___________，当它的质量百分比为____________时，泡菜的口味、品质最佳
（有氧气，乳酸菌 的活动受到抑制）
（硝酸盐还原菌的作用）
（乳酸抑制 其他菌活动）
（硝酸盐还原菌受抑制， 部分亚硝酸盐被分解）
（乳酸积累，PH下降，抑制其活动）
（硝酸盐还原菌被完全抑制）
（5）泡菜制作过程中乳酸菌数量、乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化
(2)制作原理与发酵条件的比较:
①有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：________________________________________________；②无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：________________________________________________
(酒精)+2CO2+能量
①氧气、糖源充足时,醋酸菌将葡萄汁中的_________分解成乙酸：____________________________________________________________________；
②缺少糖源, 氧气充足时, 醋酸菌直接将_______转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸：____________________________________________________________________；
(醋酸)+2H2O+2CO2+能量
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
取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干
用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶(注意: 要留有大约1/3的空间)，盖好瓶盖
①冲洗的目的:②冲洗1-2次即可,能否连续冲洗,为什么？③为什么去梗前冲洗:
不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少
避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会
④葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？
a.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；
b.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
将温度控制在18～30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点(注意: 不是打开瓶盖)，此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。
可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测
当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30～35℃，时间为7～8d。
⑤每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的:
⑥拧松但不打开的目的:
排出气体CO2,防止发酵瓶爆裂
a.嗅味、品尝b.重铬酸钾c.镜检酵母菌数量
⑦此时酵母菌是否会继续发酵?
不会。随醋酸发酵进行，发酵液PH、发酵温度均不利于酵母菌生长繁殖，酵母菌活性很低。
⑧发酵完成后，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是 菌膜
a.观察液面白色菌膜;嗅味、品尝b.检测醋酸发酵前后PHC.镜检醋酸菌数量
【拓展延伸】源于选择性必修3 P8“练习与应用·拓展应用3”：果酒和果醋改进装置及其分析
空气中微生物的污染
装置的使用：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入无菌空气。
(4)果酒发酵制作的3个易错点:
1．发酵是指人们利用微生物，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。(选择性必修3 P5正文)(　　)2．多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是曲霉。(选择性必修3 P5正文)(　　)3．酵母菌是厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵。(选择性必修3 P6正文)(　　)4．果酒发酵温度一般控制在30～35 ℃，时间为10～12 d。(选择性必修3 P6探究·实践)(　　)
1.(2023·江苏泰州高三一模)米酒、酸奶、泡菜等都属于传统发酵制品，下列相关叙述正确的是（ ） A.制作米酒时添加“酵头”的目的是接种酿酒酵母 B.米酒发酵液中冒出的“气泡”都来源于酵母菌无氧呼吸 C.酸奶和泡菜制作中均需要及时通氧，保证乳酸菌的有氧呼吸 D.为降低杂菌污染，发酵前需要对器具、原料等进行灭菌
“气泡”既来源于酵母菌无氧呼吸，也来源于酵母菌的有氧呼吸
发酵前不能对原料进行灭菌，否则会杀死原料中的发酵菌种
2.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
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腌制
3.如图表示果酒和果醋生产过程中的物质变化情况，下列相关叙述正确的是（ ）
A.果酒发酵所需的最适温度高于果醋B.过程①②在酵母菌细胞中发生的场所相同C.过程⑤需要氧气而过程④不需要氧气D.进行果酒、果醋发酵的微生物均为真核生物
果醋发酵的温度(30～35 ℃)高于果酒发酵的温度(18～30 ℃)
参与果酒发酵的微生物是酵母菌，属于真核生物，而参与果醋发酵的微生物是醋酸菌，属于原核生物。
考点二 发酵工程及其应用
知识点一、发酵工程的概念
发酵工程：是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
包括利用酵母菌发酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌发酵制造的酸奶，及利用工程菌生产的人胰岛素。
利用微生物进行产品生产。
知识点二、发酵工程的基本环节
性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
生产微生物直接合成的产物
生产微生物不能合成的产品
如青霉素、谷氨酸等，则可从自然界中先分离出相应菌种，再用物理或化学的方法诱变育种，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。
用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品目的。
问题1:扩大培养目的是什么？怎样对菌种进行扩大培养？
（1）将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。
问题2:扩大培养所用的培养基，从性质上分类，是什么类型的培养基？
发酵工程一般使用液体培养基
（2）增加菌种数量，缩短生产周期
（1）在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。（2）生产实践中，培养基配方要经过反复实验才能确定（即不断优化培养基）
问题3:配制培养基需要考虑哪些因素？
问题4:为什么要灭菌？
①发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种。
杂菌与菌种之间形成的种间竞争关系使产量下降或杂菌产生的代谢物抑制菌种的生长使产量下降。
在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，杂菌分泌青霉素酶就会将青霉素分解掉。
防止杂菌污染而影响产品的质量和品质。
将____________的菌种投放到________中
实例：谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。
检测培养液中的微生物数量、产物浓度等
及时添加必需的营养物质组分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物
严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件
适当的提取、分离和纯化措施
分离、提纯产物的方法措施：
有关发酵工程的5点注意
知识点三、发酵工程的特点
原料来源丰富且价格低廉
废弃物对环境污染小且容易处理
知识点四、发酵工程的运用
1.在食品工业上的应用：
利用谷氨酸棒状杆菌生产味精
淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等
明显提高产品的产量和质量
增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期
用于食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等方面
2.在医药工业上的应用：
利用经过基因改造的微生物进行发酵生产生长激素释放抑制激素
未来可能用微生物来生产过去只能从植物中提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物
将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵生产疫苗
3.在农牧工业上的应用：
增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长，抑制土壤中病原微生物的生长
生物防治的重要手段，将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用。
生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。
【拓展延伸】源于选择性必修3 P27“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。　
4.在其他方面上的应用：
利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质
利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量
1．青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。(选择性必修3 P22从社会中来)(　　)2．性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过杂交育种或基因工程育种获得。(选择性必修3 P22图1－9)(　　)3．分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。(选择性必修3 P23图1­9)(　　)4．发酵工程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此培养基和发酵设备都必须经过严格的消毒。(选择性必修3 P23图1­9)(　　)
1.啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是( )
A.在整个发酵过程中，要始终保 持严格的无菌、厌氧环境B.用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目的是促进α-淀粉酶合成C.在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种D.包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋酸菌
在整个发酵过程中，要先通气使酵母菌大量繁殖，然后保持严格的无菌、厌氧环境，使其无氧呼吸进行发酵
2.下列关于发酵工程应用的说法，正确的是( )A.食品添加剂由于可以增加食品营养，改善食品的色、香、味，还可以 延长保存期，使用时应尽量多添加B.加酶洗衣粉使用时用沸水洗涤效果最好C.在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物 食用后能提高免疫力D.与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本高、见效快、无污染 的特点
食品添加剂过量使用会对人体健康造成影响，甚至危及生命，不能过量使用
加酶洗衣粉中酶制剂在最适温度下活性最高，沸水条件使酶失活，洗涤效果较差
与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本低、无污染、见效慢的特点
1.（2024·江苏·高考真题）关于“利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜”的实验，下列叙述正确的是（     ）A．制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中B．制作酸奶的牛奶须经过高压蒸汽灭菌后再接种乳酸菌C．发酵装置需加满菜料或牛奶并封装，以抑制乳酸菌的无氧呼吸D．控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质
为制造无氧环境，制作泡菜的菜料要完全淹没在煮沸后冷却的盐水
如果采用市售未开封的鲜奶,可直接使用，不需要灭菌
发酵时菜料装至八成满，然后加盐水，以利于乳酸菌的无氧呼吸
2.（2024·湖北·高考真题）制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是（     ）A．食用醋的酸味主要来源于乙酸B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内
醋酸菌属于细菌，没有核膜包被的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体
3.（2024·江西·高考真题）井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种（JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长）发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是（     ）A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化
基因表达的产物是蛋白质，而井冈霉素是JGs发酵生产的一种氨基寡糖类抗生素
JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程会影响JGs的数量，进而影响井冈霉素的产量
但若浓度过大，反而会降低井冈霉素的产量
4.（2024·山东·高考真题）在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是（　　）A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品
发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行分离、纯化、浓缩、干燥等一系列操作后才能获得柠檬酸产品。
比较果酒与果醋制作的过程
教材深挖拓展及长句表达
1．(选择性必修3 P6～7“文字”改编)制葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～30 ℃？制葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35 ℃？
温度是酵母菌、醋酸菌生长和发酵的重要条件。18～30 ℃最适合酵母菌的繁殖，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 ℃。
2．(选择性必修3 P7“文字”改编)果酒制作时，发酵瓶装入葡萄汁后留有1/3的空间的目的是什么？
先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽氧气后再进行酒精发酵；其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。
3．(选择性必修3 P23思考·讨论)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？
发酵过程中产生的气体和废弃培养液需经过相应的净化设备，达到国家排放要求后才能排放到外界环境中。因为有些气体和废弃培养液对人和生物有害或对环境造成污染。
4．(选择性必修3 P27“异想天开”改编)单细胞蛋白可以作为食品添加剂。单细胞蛋白是微生物产生的单一纯净的蛋白质吗？
不是，单细胞蛋白是微生物菌体。