适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第45讲发酵工程课件新人教版

这是一份适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第45讲发酵工程课件新人教版，共52页。PPT课件主要包含了素养目标，内容索引，强基础·增分策略，提能力·精准突破，练高考·衍生训练，研情境·素养突破，传统发酵技术，3制作过程，4关键操作，发酵工程的应用等内容，欢迎下载使用。

1 强基础·增分策略
一、发酵与传统发酵技术1.发酵的概念发酵,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。 
二、尝试制作传统发酵食品1.泡菜的制作(1)菌种来源:附着在植物体表面上的乳酸菌,常见种类有　乳酸链球菌和乳酸杆菌　。 (2)原理:乳酸菌的无氧呼吸,反应简式为　C6H12O6  2C3H6O3(乳酸) +能量。 
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
(3)果酒制作发酵装置及各部件的作用
旁栏边角1.(选择性必修3 P6“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。2.(选择性必修3 P6“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,封闭充气口;每次排气时只需拧松瓶盖,不要完全揭开瓶盖等。
易错辨析(1)酵母菌是嗜温菌,果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度。(　×　)(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)条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成乙酸。(　√　)(4)制备泡菜时,盐水煮沸后可以立即使用。(　×　)(5)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵。(　√　)
三、发酵工程及其应用1.发酵工程(1)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。 (2)对发酵工程概念的理解
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
旁栏边角(选择性必修3 P23“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。
易错辨析(1)发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。(　×　)(2)发酵工程的中心环节是选育菌种。(　×　)(3)发酵工程中要对培养基进行灭菌,发酵设备不用灭菌。(　×　)(4)微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。(　√　)(5)微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质能增进土壤肥力、改良土壤结构,促进植物生长。(　√　)(6)单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。(　×　)
2 提能力·精准突破
考向1 结合果酒和果醋的制作过程,考查科学探究1.(2022山东第二次质检)猕猴桃酒是以猕猴桃果汁为原料发酵而成的,在猕猴桃酒的基础上继续发酵可得到猕猴桃醋。下列相关叙述正确的是(　　)A.在猕猴桃酒发酵过程中,将猕猴桃果汁装满发酵瓶可排出多余空气B.在猕猴桃酒的发酵过程中,每隔一段时间要放气一次,以排出CO2C.酿制猕猴桃酒时温度控制在35 ℃,酿制猕猴桃醋时温度控制在20 ℃D.在酿制猕猴桃醋的过程中,发酵装置要密封好,以利于醋酸菌的发酵答案:B
解析:醋酸菌是好氧菌,因此在果醋发酵过程中,通气充分有利于醋酸菌的发酵作用,D项错误。
2.(2023届汕头月考)如图甲是先进行酒精发酵再进行醋酸发酵的实验装置,在消毒后的锥形瓶中装入新鲜的葡萄汁后封闭通气口,进行自然发酵。图乙是发酵过程中发酵液pH变化曲线图,下列有关叙述不正确的是(　　)
A.与初期的酒精发酵相比,后期的醋酸发酵时溶液中的气泡会明显增多B.发酵中期的发酵液,能使重铬酸钾在酸性条件下变为灰绿色,说明有酒精产生C.发酵后期接种醋酸杆菌后,发酵温度需要适当升高并适当通气D.图乙中能正确表示发酵过程中发酵液pH变化的曲线是②
答案:A解析:醋酸发酵不产生气体,而酒精发酵产生二氧化碳,故与初期的酒精发酵相比,后期的醋酸发酵时溶液中的气泡会明显减少,A项错误。
易错点拨果酒发酵制作的3个易错点
考向2 结合泡菜的制作,考查实验设计及方案实施能力3.(2022德州二模) 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
答案:D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不是“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。
易错点拨泡菜制作的4个关键点
考向3 结合其他传统发酵技术的应用,考查实验设计及方案实施能力4.(2022聊城一模)黑茶是一种后发酵茶,通常用采摘的鲜茶经过数道工序制成,富含多肽、氨基酸、维生素等营养物质。黑茶刚制成时有酒香气,滑润甘甜,保存时间越久的老茶,茶香味越浓厚。下列叙述错误的是(　　)A.黑茶制作过程主要利用酵母菌等多种微生物进行发酵B.发酵过程中发酵条件变化会影响微生物的生长繁殖和代谢途径C.黑茶发酵可以将蛋白质、纤维素等大分子转化成小分子有机物D.新茶发酵完成后要进行灭菌并密封,有利于茶的长期保存答案:D解析:老茶保存过程中仍在发酵,因此新茶发酵完成后进行灭菌并密封不利于进一步发酵,D项错误。
考向 结合发酵工程及其应用,考查社会责任1.(2022青岛二模)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
答案:D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,因此酵母菌发酵过程可能在糖分消耗完全之前已终止,D项错误。
2.(2022烟台、枣庄三模)乳酸链球菌素(Nisin)是一种蛋白质类抗菌素,对许多革兰氏阳性菌,包括对食品造成严重危害的主要腐败菌和某些致病菌有强烈的抑制作用。目前获得Nisin的唯一途径是通过乳酸链球菌发酵生产。下列叙述错误的是(　　)A.Nisin的分泌离不开细胞膜、细胞器膜等组成的生物膜系统B.发酵生产过程中,可用抽样检测法对乳酸链球菌的数量进行监测C.随发酵时间的延长,菌液的pH下降会抑制菌种的生长D.理论上,Nisin对人体是无毒无害的,可作为食品防腐剂答案:A解析:Nisin是由乳酸链球菌产生的,乳酸链球菌属于原核生物,不含生物膜系统,A项错误。
题后点拨有关发酵工程的5点注意
3 练高考·衍生训练
角度1 传统发酵技术的应用1.(2021山东高考)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答案:D
解析:酵母菌是兼性厌氧菌,既可以进行有氧呼吸(彻底的氧化分解,释放大量的能量,有利于酵母菌的繁殖),又可以进行无氧呼吸(释放少量能量,产生酒精),A项正确;自然发酵制作葡萄酒的菌种主要来自葡萄皮表面附着的野生型酵母菌,B项正确;制作的葡萄酒的颜色来自葡萄皮中的色素,C项正确;随着发酵的进行,酵母菌进行无氧呼吸,消耗糖类,所以糖类含量减少,D项错误。
2.(2021湖北高考)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答案:B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。
角度衍生(1)[2013全国高考Ⅰ卷]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　　　　　　　　　　　　。 提示:杀灭杂菌　增加乳酸菌数量(2)[2013全国高考Ⅰ卷]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　　　　　　　　。 提示:乳酸菌数量增多,杂菌数量减少　乳酸菌比杂菌更耐酸
角度2 发酵工程3.(2022山东高考)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答案:D
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。
4.(2022山东高考改编)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。下列说法错误的是(　　)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答案:B
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。
4 研情境·素养突破
中国传统发酵技术典例突破(2020山东高考)我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是(　　)A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡答案:C
突破训练1.(2022威海期末)北魏时期的名著《齐民要术》中总结了中国古代许多酿酒技术的原理和技术路线,例如用酒曲酿酒时不同季节对浸曲之水的处理不同,冬天的水可以直接浸曲,春天后则需先将水煮沸后再浸曲;酸浆法处理使酿酒容器中先呈现出酸性环境后再酿酒:酿酒要先晾堂(在粮食中加入酒曲后铺撒在地面上)再密封到酒窖中。这些原理和技术对现代酿酒技术的发展仍然具有重要的指导意义。下列说法错误的是(　　)A.水煮沸后可直接用于浸曲以提高酿酒效率B.酸浆法利用了较低pH适宜酵母菌的生长而抑制其他杂菌生长的原理C.晾堂的目的是使酵母菌在O2充足的条件下大量繁殖D.密封可以使酵母菌产生酒精的同时避免乙酸的产生
答案:A解析:水煮沸后直接用于浸曲,会使酵母菌失活,A项错误;在缺氧呈酸性的发酵液中,酵母菌能大量繁殖,而绝大多数其他微生物因无法适应这一环境而生长受到抑制,B项正确;晾堂的目的是使酵母菌在O2充足的条件下大量繁殖,C项正确;酒精发酵实际是利用酵母菌无氧呼吸产生酒精的过程,而醋酸菌是需氧菌,无氧环境下不能生存,D项正确。
2.(2022泰安二模)关于黄酒酿造方法,古遗六法中描述道:黍米必齐、曲糵必时、水泉必香、陶器必良、湛炽必洁、火剂必得(注:曲糵主要指酒曲,湛炽是指浸泡和蒸煮)。下列说法错误的是(　　)A.黄酒中的酒精是酵母菌利用“黍米”经无氧呼吸产生的代谢产物B.“曲糵”制作的季节不同,可能会影响到酵母菌的种类和数量C.“陶器必良”和“火剂必得”是为了控制发酵过程的环境条件D.黄酒酿造过程中发酵液出现的气体都是在酵母菌细胞质基质中产生的答案:D