2024版新教材高考生物全程一輪總復(fù)習(xí)第十二單元生物技術(shù)與工程課堂互動(dòng)探究案1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)及發(fā)酵工程的應(yīng)用學(xué)生用書

課堂互動(dòng)探究案1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)及發(fā)酵工程的應(yīng)用考點(diǎn)一泡菜、果酒和果醋的制作任務(wù)1完善泡菜制作過程的分析泡菜制作過程中乳酸菌數(shù)量和乳酸含量的變化乳酸菌乳酸發(fā)酵初期少(有O2，乳酸菌活動(dòng)受________)少發(fā)酵中期最多(乳酸積累，________雜菌活動(dòng))增多發(fā)酵后期減少(乳酸繼續(xù)積累，pH繼續(xù)________，抑制乳酸菌活動(dòng))繼續(xù)增多直至穩(wěn)定變化曲線任務(wù)2完善果酒和果醋的制作分析(1)酵母菌和醋酸菌的比較酵母菌醋酸菌生物學(xué)分類單細(xì)胞，________生物單細(xì)胞，________生物代謝方式異養(yǎng)兼性厭氧型__________型生長(zhǎng)繁殖的最適生長(zhǎng)溫度________30～35℃主要繁殖方式出芽生殖________生產(chǎn)、生活應(yīng)用釀酒、發(fā)面等制醋(2)果酒和果醋制作成功的關(guān)鍵點(diǎn)項(xiàng)目說明材料的選擇與處理選擇新鮮的水果，榨汁前先將水果進(jìn)行________，再除去________，以防果汁流失及污染。沖洗以洗去________為目的，以防洗去野生型________防止發(fā)酵液被污染①榨汁機(jī)和發(fā)酵瓶等都需清洗干凈，且發(fā)酵瓶要進(jìn)行________②清洗水果時(shí)要先________后________③發(fā)酵瓶排氣管用________而不用直管任務(wù)3制作過程的比較果酒和果醋的制作泡菜的制作主要菌種果酒：________果醋：________________原理(1)果酒：____無氧呼吸C6H12O6酶2C2H5OH＋2CO2(2)果醋：____有氧呼吸①當(dāng)氧氣、糖源都充足時(shí)，糖→________；②當(dāng)缺少糖源時(shí)，乙醇→________→醋酸乳酸菌________產(chǎn)生乳酸實(shí)驗(yàn)流程挑選葡萄↓________↓________↓酒精發(fā)酵→________↓醋酸發(fā)酵→果醋發(fā)酵條件果酒：前期通氧，后期密閉，溫度：18～30℃果醋：一直通氧，溫度：30～35℃密閉，保證無氧環(huán)境，溫度不能過高任務(wù)4裝置圖解讀(1)各部位的作用①充氣口：在醋酸發(fā)酵時(shí)連接充氣泵進(jìn)行充氣。②排氣口：排出酒精發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的CO2。③與排氣管相連的長(zhǎng)而彎曲的膠管：防止空氣中微生物的污染。④出料口：用來取樣。(2)該裝置的使用方法使用該裝置制酒時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制醋時(shí)，應(yīng)將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。1.泡菜制作的注意事項(xiàng)(1)材料的選擇及用量①蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時(shí)間過長(zhǎng)，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽。②用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%～20%的鹽水，鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中的氧氣，二是殺滅鹽水中的細(xì)菌。(2)防止雜菌污染：每次取樣用具要洗凈，要迅速封口。(3)氧氣需求①泡菜壇要選擇透氣性差的容器，以創(chuàng)造無氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛。②泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內(nèi)注滿水，以保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境，并注意在發(fā)酵過程中經(jīng)常補(bǔ)水。(4)控制適宜的溫度：溫度高導(dǎo)致雜菌滋生，溫度低不利于乳酸發(fā)酵。2．果酒、果醋制作的注意事項(xiàng)(1)材料的選擇與處理：選擇新鮮的葡萄，榨汁前先將葡萄沖洗，再除去枝梗和腐爛的籽粒，以防葡萄汁流失及污染。沖洗的目的是洗去葡萄表面的灰塵，且不要太干凈，以防洗去葡萄表面的野生型酵母菌。(2)防止發(fā)酵液被污染的方法①榨汁機(jī)要清洗干凈并晾干。②發(fā)酵瓶要洗凈并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒，或用洗潔精洗滌。③裝入葡萄汁后要封閉充氣口。(3)果酒、果醋發(fā)酵條件的控制①葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時(shí)，要留約1/3空間，目的是先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸快速繁殖，耗盡O2后再進(jìn)行酒精發(fā)酵，防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出。②嚴(yán)格控制溫度：18～30℃利于酵母菌的繁殖和酒精發(fā)酵，30～35℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸發(fā)酵。③充氣：酒精發(fā)酵為無氧發(fā)酵，需封閉充氣口；醋酸發(fā)酵為有氧發(fā)酵，需適時(shí)通過充氣口充氣。考向一泡菜制作過程的考查1.[2023·棗莊模擬]泡菜(乳酸發(fā)酵過的蔬菜)是許多亞洲國(guó)家的傳統(tǒng)食品，在發(fā)酵液中通常發(fā)現(xiàn)的微生物包括乳酸菌、酵母菌和絲狀真菌。如圖表示這3種不同微生物群中活細(xì)胞數(shù)和卷心菜乳酸發(fā)酵過程中pH的變化。發(fā)酵液中的溶解氧隨時(shí)間下降，在第22天被完全耗盡。下列說法錯(cuò)誤的是()A.pH從第1天到第3天的下降主要由乳酸菌產(chǎn)生的乳酸引起B(yǎng)．酵母菌從第10天到第22天的生長(zhǎng)與發(fā)酵液中的氧氣有關(guān)C．酵母菌在第26天后開始產(chǎn)生酒精D．一些絲狀真菌在低pH下表現(xiàn)出較高的耐受性2．我國(guó)最早的詩(shī)集《詩(shī)經(jīng)》中有“中田有廬，疆埸有瓜，是剝是菹，獻(xiàn)之皇祖”的詩(shī)句，其中“廬”(蘆)和“瓜”是蔬菜，“剝”和“菹”是腌制加工的意思。泡菜是一種歷史悠久、深受群眾喜愛的傳統(tǒng)美食?；卮鹣铝杏嘘P(guān)泡菜制作的問題：(1)制作泡菜時(shí)，為了縮短制作時(shí)間，有人還會(huì)在冷卻后的鹽水中加入少量陳泡菜液，加入陳泡菜液的作用是___________________________________________。(2)泡菜制作過程中，乳酸發(fā)酵的過程即為乳酸菌進(jìn)行______________的過程。該過程發(fā)生在乳酸菌細(xì)胞的____________中。(3)泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有________、____________和____________等。(4)從開始制作到泡菜品質(zhì)最佳這段時(shí)間內(nèi)，泡菜液逐漸變酸。這段時(shí)間內(nèi)泡菜壇中乳酸菌和其他雜菌的消長(zhǎng)規(guī)律是____________________，原因是__________________________?？枷蚨?duì)果酒、果醋制作的考查3.[經(jīng)典模擬]如圖表示果酒和果醋制作過程中的物質(zhì)變化過程，下列敘述正確的是()A．過程①和②都只能發(fā)生在缺氧條件下B．過程①和③都發(fā)生在酵母菌細(xì)胞的線粒體中C．過程③和④都需要氧氣的參與D．過程①～④所需的最適溫度基本相同4．右圖是探究果酒與果醋發(fā)酵的裝置示意圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．改變通入氣體種類，可以研究呼吸作用類型對(duì)發(fā)酵的影響B(tài)．果酒發(fā)酵中期通入氮?dú)?，酵母菌將從有氧呼吸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧呼吸C．果醋的發(fā)酵周期與實(shí)驗(yàn)設(shè)定的溫度密切相關(guān)D．氣體入口與氣體出口可以交換使用5．[天津卷]天津獨(dú)流老醋歷史悠久、獨(dú)具風(fēng)味，其生產(chǎn)工藝流程如下圖。(1)在糖化階段添加酶制劑需要控制反應(yīng)溫度，這是因?yàn)槊竉_______________________________________________________________________。(2)在酒精發(fā)酵階段，需添加酵母菌。在操作過程中，發(fā)酵罐先通氣，后密閉。通氣能提高_(dá)_________的數(shù)量，有利于密閉時(shí)獲得更多的酒精產(chǎn)物。(3)在醋酸發(fā)酵階段，獨(dú)流老醋采用獨(dú)特的分層固體發(fā)酵法，發(fā)酵30天。工藝如下：①發(fā)酵過程中，定期取樣測(cè)定醋酸桿菌密度變化，趨勢(shì)如圖。據(jù)圖分析，與顛倒前相比，B層醋酸桿菌在顛倒后密度變化的特點(diǎn)是____________________________，由此推測(cè)，影響醋酸桿菌密度變化的主要環(huán)境因素是________________________________________________________________________。②乳酸含量高是獨(dú)流老醋風(fēng)味獨(dú)特的重要成因。發(fā)酵過程中，發(fā)酵缸中____________________________________層的醋醅有利于乳酸菌繁殖，積累乳酸。③成熟醋醅中乳酸菌的種類明顯減少，主要原因是發(fā)酵后期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗等環(huán)境因素的變化，加劇了不同種類乳酸菌的________，淘汰了部分乳酸菌種類?？键c(diǎn)二發(fā)酵工程及其應(yīng)用任務(wù)1完善圖示發(fā)酵工程生產(chǎn)產(chǎn)品的流程圖(1)若能生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素的工程菌是通過①培育的，①應(yīng)該是________；若高產(chǎn)青霉素菌種是通過②培育的，②應(yīng)該是________。(2)根據(jù)培養(yǎng)基的用途，可以將它們分為________培養(yǎng)基和________培養(yǎng)基。各種培養(yǎng)基的具體配方不同，但一般都含有______________________等營(yíng)養(yǎng)成分。培養(yǎng)基在使用之前要用______________進(jìn)行滅菌。(3)整個(gè)過程的中心環(huán)節(jié)是____________，在該時(shí)期要隨時(shí)取樣檢測(cè)培養(yǎng)基中的________________等。同時(shí)，要嚴(yán)格控制____________等發(fā)酵條件，因?yàn)榄h(huán)境條件不僅會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，而且會(huì)影響微生物________的形成。(4)在發(fā)酵過程中要不斷攪拌的目的是：①______________________；②__________________________。(5)發(fā)酵產(chǎn)品分離、提純時(shí)要根據(jù)產(chǎn)品的類型不同選擇合適的方法。如果發(fā)酵產(chǎn)品是菌體本身，常常采用______________等方法分離、提純；如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物的代謝物，還要根據(jù)______________采取適當(dāng)?shù)姆椒ǚ蛛x、提純。任務(wù)2完善啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程圖(1)啤酒發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)流程及操作目的(2)“精釀”啤酒與“工業(yè)”啤酒的區(qū)別任務(wù)3完善發(fā)酵工程的特點(diǎn)師說突破1圖示1.發(fā)酵裝置——大型發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖分析(見圖文智連)(1)攪拌葉輪在發(fā)酵過程中的作用。①通過葉輪的攪拌作用，使培養(yǎng)基在發(fā)酵罐內(nèi)得到充分的混合，盡可能使微生物在發(fā)酵罐里的每一處均能得到充足的氧氣和培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；②良好的攪拌有利于微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的熱量傳遞給冷卻介質(zhì)；③攪拌能使發(fā)酵液充分混合，發(fā)酵罐的發(fā)酵液中的固型物質(zhì)保持懸浮狀態(tài)。(2)發(fā)酵罐中發(fā)酵條件的控制。①溫度的控制：發(fā)酵過程中可以通過溫度傳感器和控制裝置進(jìn)行檢測(cè)和由冷卻水進(jìn)、出口水流來調(diào)整；②溶解氧的控制：通過通氣量和攪拌速度加以調(diào)節(jié)；③pH的控制：可以通過pH計(jì)檢測(cè)，并由加料裝置添加酸和堿進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以在培養(yǎng)基中添加pH緩沖液等。計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)酵工程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度、酸堿度、通氣量、轉(zhuǎn)速的自動(dòng)記錄和自動(dòng)控制。(3)與傳統(tǒng)的容器相比，發(fā)酵罐最明顯的優(yōu)勢(shì)。發(fā)酵罐能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，最大限度地利用原料和設(shè)備，獲得高產(chǎn)量和高效率。①進(jìn)行嚴(yán)格滅菌，能使空氣按需要流通，從而提供良好的發(fā)酵環(huán)境；②實(shí)施攪拌、振蕩以促進(jìn)微生物生長(zhǎng)；③對(duì)溫度、壓力、空氣流量實(shí)行自動(dòng)控制；④通過各種生物傳感器測(cè)定發(fā)酵罐內(nèi)菌體濃度、營(yíng)養(yǎng)成分、產(chǎn)品濃度等，并用電腦隨時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)酵進(jìn)程。2．發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析(1)選擇發(fā)酵工程所用菌種需要考慮的因素：在低成本的培養(yǎng)基上能迅速生長(zhǎng)繁殖；生產(chǎn)所需代謝物的產(chǎn)量高；發(fā)酵條件容易控制；菌種不易變異、退化等。(2)發(fā)酵過程中對(duì)發(fā)酵條件的控制：要對(duì)溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵條件進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其最適合微生物的生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)及時(shí)添加必要的營(yíng)養(yǎng)組分。(3)對(duì)發(fā)酵工程中產(chǎn)物的分離：在發(fā)酵工程中使用的分離和提純產(chǎn)物的方法較多。在產(chǎn)物的初分離階段，常采用沉淀、萃取、膜分離、吸附和離子交換等方法；在進(jìn)一步純化階段，會(huì)采用液相層析法、結(jié)晶法等方法。發(fā)酵工程產(chǎn)物無論是代謝物還是菌體本身，都需要進(jìn)行質(zhì)量檢查，合格后才能成為正式產(chǎn)品。(4)對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)微生物及其代謝物的處理：為了減少或避免污染物的產(chǎn)生和排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，應(yīng)該對(duì)排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液進(jìn)行二次清潔或滅菌處理。考向一發(fā)酵工程及其應(yīng)用1.高酒精度啤酒(酒精濃度≥7.5%vol)由于其高酒精度、高發(fā)酵度、低殘?zhí)堑忍攸c(diǎn)，受到越來越多消費(fèi)者的青睞，其釀造工藝如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．生產(chǎn)啤酒用的發(fā)酵罐和大麥汁等原料都需要經(jīng)過滅菌消毒B．多次分批補(bǔ)加葡萄糖可以減少發(fā)酵初期的高滲透壓對(duì)酵母細(xì)胞代謝的影響C．主發(fā)酵過程中還原糖主要用于有氧呼吸，其產(chǎn)生的CO2會(huì)使pH下降D．發(fā)酵過程中要適時(shí)往外排氣，后發(fā)酵時(shí)期可以延長(zhǎng)排氣時(shí)間間隔2．下列有關(guān)發(fā)酵工程的敘述中，錯(cuò)誤的是()A．發(fā)酵工程采用連續(xù)培養(yǎng)的方法以最大限度地獲得人類所需的產(chǎn)品B．發(fā)酵所用的菌種多是通過雜交育種的方式獲得C．發(fā)酵工程就是利用微生物的呼吸作用生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品D．發(fā)酵工程以其生產(chǎn)條件溫和、原料來源豐富、產(chǎn)物專一、廢棄物對(duì)環(huán)境污染小和容易處理等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用考向二發(fā)酵工程的綜合考查3．谷氨酸棒狀桿菌可用于微生物發(fā)酵工程生產(chǎn)谷氨酸，從而制取谷氨酸鈉(味精)。如圖為谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑，通過發(fā)酵工程可以大量生產(chǎn)谷氨酸?；卮鹣铝袉栴}：(1)與酵母菌相比，谷氨酸棒狀桿菌在結(jié)構(gòu)上的顯著特點(diǎn)是____________________；谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基成分有豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素等，從物理性質(zhì)看，該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。(2)測(cè)定谷氨酸棒狀桿菌數(shù)目可采用的計(jì)數(shù)方法有顯微鏡直接計(jì)數(shù)法和________，前者計(jì)數(shù)的結(jié)果比后者計(jì)數(shù)的結(jié)果值偏________(填“大”或“小”)，原因是________________________________________________________________________。(3)由圖可知，谷氨酸棒狀桿菌體內(nèi)若積累了較多的谷氨酸，則會(huì)抑制谷氨酸脫氫酶的活性，微生物這種對(duì)自身代謝速率的調(diào)節(jié)方式是________。(4)谷氨酸棒狀桿菌在發(fā)酵過程中要不斷通入無菌空氣，并通過攪拌使空氣形成細(xì)小的氣泡，迅速溶解在培養(yǎng)液中，當(dāng)培養(yǎng)基中碳氮比為4∶1時(shí)，菌體大量繁殖而產(chǎn)生的谷氨酸少；當(dāng)碳氮比為3∶1時(shí)，菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在無氧條件下，谷氨酸棒狀桿菌的代謝產(chǎn)物是乳酸或琥珀酸。由此說明谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型是________，由上述探究可知，通過發(fā)酵得到大量谷氨酸的發(fā)酵思路是________________________________________________________________________。[網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)提升][長(zhǎng)句應(yīng)答必備]1．果酒制作需要的微生物是酵母菌，它是一種兼性厭氧型微生物，通過有氧呼吸可以大量增殖，通過無氧呼吸可以產(chǎn)生酒精。2．果醋制作需要的微生物是醋酸菌，它是一種好氧菌，所以果醋制作需要一直通入氧氣。3．果酒和果醋制作需要的溫度分別是18～30℃和30～35℃。4．腐乳的制作需要多種微生物參與，但主要是毛霉。通過脂肪酶、蛋白酶等酶的作用，可將一些大分子物質(zhì)水解成小分子物質(zhì)。5．泡菜制作需要的微生物是乳酸菌，乳酸菌是厭氧菌，所以乳酸發(fā)酵需要無氧環(huán)境。[等級(jí)選考研考向]1．[2022·湖北卷]廢水、廢料經(jīng)加工可變廢為寶。某工廠利用果糖生產(chǎn)廢水和沼氣池廢料生產(chǎn)蛋白質(zhì)的技術(shù)路線如圖所示。下列敘述正確的是()A．該生產(chǎn)過程中，一定有氣體生成B．微生物生長(zhǎng)所需碳源主要來源于沼氣池廢料C．該生產(chǎn)工藝?yán)梦⑸飬捬醢l(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)D．沼氣池廢料和果糖生產(chǎn)廢水在加入反應(yīng)器之前需要滅菌處理2．[2022·湖北卷]關(guān)于白酒、啤酒和果酒的生產(chǎn)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．在白酒、啤酒和果酒的發(fā)酵初期需要提供一定的氧氣B．白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長(zhǎng)繁殖的過程C．葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇所需的酶既存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，也存在于線粒體D．生產(chǎn)白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但發(fā)酵過程中起主要作用的都是酵母菌3．[2022·山東卷]青霉菌處在葡萄糖濃度不足的環(huán)境中時(shí)，會(huì)通過分泌青霉素殺死細(xì)菌，以保證自身生存所需的能量供應(yīng)。目前已實(shí)現(xiàn)青霉素的工業(yè)化生產(chǎn)，關(guān)于該生產(chǎn)過程，下列說法錯(cuò)誤的是()A．發(fā)酵液中的碳源不宜使用葡萄糖B．可用深層通氣液體發(fā)酵技術(shù)提高產(chǎn)量C．選育出的高產(chǎn)菌株經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)后才可接種到發(fā)酵罐中D．青霉素具有殺菌作用，因此發(fā)酵罐不需嚴(yán)格滅菌4．[2022·江蘇卷]在制作發(fā)酵食品的學(xué)生實(shí)踐中，控制發(fā)酵條件至關(guān)重要。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的有()A．泡菜發(fā)酵后期，盡管乳酸菌占優(yōu)勢(shì)，但仍有產(chǎn)氣菌繁殖，需開蓋放氣B．制作果酒的葡萄汁不宜超過發(fā)酵瓶體積的2/3，制作泡菜的鹽水要淹沒全部菜料C．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入無菌空氣制作葡萄醋D．果酒與果醋發(fā)酵時(shí)溫度宜控制在18～25℃，泡菜發(fā)酵時(shí)溫度宜控制在30～35℃5．[2022·遼寧卷]β－苯乙醇是賦予白酒特征風(fēng)味的物質(zhì)。從某酒廠采集并篩選到一株產(chǎn)β－苯乙醇的酵母菌應(yīng)用于白酒生產(chǎn)。下列敘述正確的是()A．所用培養(yǎng)基及接種工具分別采用濕熱滅菌和灼燒滅菌B．通過配制培養(yǎng)基、滅菌、分離和培養(yǎng)能獲得該酵母菌C．還需進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)檢測(cè)該酵母菌產(chǎn)β－苯乙醇的能力D．該酵母菌的應(yīng)用有利于白酒新產(chǎn)品的開發(fā)6．[2022·山東卷]啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)中，大麥經(jīng)發(fā)芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、發(fā)酵、消毒等工序后，最終過濾、調(diào)節(jié)、分裝。下列說法正確的是()A．用赤霉素處理大麥，可使大麥種子無須發(fā)芽就能產(chǎn)生α－淀粉酶B．焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進(jìn)行滅菌C．糖漿經(jīng)蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進(jìn)行發(fā)酵D．通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期7．[2022·湖南卷]黃酒源于中國(guó)，與啤酒、葡萄酒并稱世界三大發(fā)酵酒。發(fā)酵酒的釀造過程中除了產(chǎn)生乙醇外，也產(chǎn)生不利于人體健康的氨基甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素與乙醇反應(yīng)形成，各國(guó)對(duì)酒中的EC含量有嚴(yán)格的限量標(biāo)準(zhǔn)。回答下列問題：(1)某黃酒釀制工藝流程如圖所示，圖中加入的菌種a是________，工藝b是________(填“消毒”或“滅菌”)，采用工藝b的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入________指示劑，根據(jù)顏色變化，可以初步鑒定分解尿素的細(xì)菌。尿素分解菌產(chǎn)生的脲酶可用于降解黃酒中的尿素，脲酶固定化后穩(wěn)定性和利用效率提高，固定化方法有__________________________________(答出兩種即可)。(3)研究人員利用脲酶基因構(gòu)建基因工程菌L，在不同條件下分批發(fā)酵生產(chǎn)脲酶，結(jié)果如圖所示。推測(cè)________是決定工程菌L高脲酶活力的關(guān)鍵因素，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)某公司開發(fā)了一種新的黃酒產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)EC含量超標(biāo)。簡(jiǎn)要寫出利用微生物降低該黃酒中EC含量的思路________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[國(guó)考真題研規(guī)律]8．[2021·全國(guó)乙卷]工業(yè)上所說的發(fā)酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國(guó)具有悠久的歷史。某企業(yè)通過發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下?；卮鹣铝袉栴}：(1)米曲霉發(fā)酵過程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，大豆中的__________可為米曲霉的生長(zhǎng)提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長(zhǎng)提供________________________________________________________________________。(2)米曲霉發(fā)酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長(zhǎng)繁殖，大量分泌制作醬油過程所需的酶類，這些酶中的________、________能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸收、風(fēng)味獨(dú)特的成分，如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和________。米曲霉發(fā)酵過程需要提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于________(填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”)微生物。(3)在發(fā)酵池發(fā)酵階段添加的乳酸菌屬于________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)物是________。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質(zhì)量的重要因素，據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長(zhǎng)的物質(zhì)是________(答出1點(diǎn)即可)。課堂互動(dòng)探究案1考點(diǎn)一【任務(wù)驅(qū)動(dòng)】任務(wù)1(1)抑制抑制下降任務(wù)2(1)真核原核異養(yǎng)需氧約為28℃二分裂(2)沖洗枝梗灰塵酵母菌消毒清洗除枝梗曲頸管任務(wù)3酵母菌醋酸菌乳酸菌酵母菌醋酸菌醋酸乙醛發(fā)酵沖洗榨汁果酒鹽水冷卻加入調(diào)味料，裝壇【過程評(píng)價(jià)】1．解析：由題圖可知，第1天到第3天pH下降主要由乳酸菌代謝產(chǎn)生乳酸引起，A正確；酵母細(xì)胞在有氧條件下大量繁殖，從第10天到第22天，酵母菌大量繁殖，與發(fā)酵液中的氧氣有關(guān)，B正確；第22天發(fā)酵液中的溶解氧耗盡，因此酵母細(xì)胞在第26天之前就已經(jīng)開始無氧呼吸產(chǎn)生酒精，C錯(cuò)誤；由題圖分析可知，低pH下，絲狀真菌活細(xì)胞數(shù)能保持相對(duì)穩(wěn)定，表現(xiàn)出較高的耐受性，D正確。答案：C2．解析：(1)陳泡菜液中含有一定量的乳酸菌，因此加入陳泡菜液，菌體數(shù)量擴(kuò)增速度會(huì)加快，發(fā)酵時(shí)間可縮短。(2)乳酸菌為厭氧菌，進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，該過程只能在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。(3)溫度過高、腌制時(shí)間過短、食鹽用量不足等，容易造成雜菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。(4)從開始制作到泡菜品質(zhì)最佳這段時(shí)間內(nèi)，氧氣濃度逐漸降低，泡菜液逐漸變酸，不適宜雜菌生長(zhǎng)，而適宜乳酸菌生長(zhǎng)，因此乳酸菌數(shù)量增加，其他雜菌數(shù)量減少。答案：(1)增加乳酸菌數(shù)量(2)無氧呼吸細(xì)胞質(zhì)(3)溫度腌制時(shí)間食鹽用量(4)乳酸菌數(shù)量增多，雜菌數(shù)量減少乳酸菌比雜菌更為耐酸3．解析：有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段相同，均發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，產(chǎn)物是丙酮酸，而丙酮酸產(chǎn)生乙醇只能發(fā)生在無氧呼吸過程中，A、B錯(cuò)誤；③過程屬于有氧呼吸第二、三階段，第三階段需要氧氣參與，④過程是制作果醋的過程，需醋酸菌參與，醋酸菌是一種好氧細(xì)菌，因此④過程也需要氧氣參與，C正確；制作果酒時(shí)，最適溫度為18～30℃，而制作果醋時(shí)最適溫度為30～35℃，D錯(cuò)誤。答案：C4．解析：酵母菌是兼性厭氧菌，可進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸，通入氧氣后，酵母菌可進(jìn)行有氧呼吸，而通入其他氣體，酵母菌則進(jìn)行無氧呼吸，故改變通入氣體種類，可以研究呼吸作用類型對(duì)發(fā)酵的影響，A正確；果酒發(fā)酵中期通入氮?dú)?，裝置中氧氣減少，使酵母菌從有氧呼吸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧呼吸，B正確；溫度影響酶的活性，因此果醋的發(fā)酵周期與實(shí)驗(yàn)設(shè)定的溫度有密切關(guān)系，C正確；氣體入口管通入液面以下，氣體出口管在液面以上，故兩者不能交換使用，D錯(cuò)誤。答案：D5．解析：(1)酶的活性受溫度影響，最適溫度下，酶的活性最高。(2)通氣會(huì)促進(jìn)酵母菌有氧呼吸，促進(jìn)酵母菌群的繁殖，有利于獲得更多的酒精產(chǎn)物。(3)①據(jù)圖可知，B層醋酸桿菌為“S”形增長(zhǎng)，其變化趨勢(shì)為先快速增長(zhǎng)、后保持穩(wěn)定。影響B(tài)層的主要環(huán)境因素為氧氣、pH和營(yíng)養(yǎng)條件。②乳酸菌為厭氧菌，應(yīng)該是下層醋醅有利于其繁殖，如前兩個(gè)發(fā)酵缸的B層，后兩個(gè)發(fā)酵缸中的A層。③不同種類的乳酸菌之間為種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。答案：(1)在最適溫度條件下催化能力最強(qiáng)(2)酵母菌(3)①先快速增長(zhǎng)后趨于穩(wěn)定氧氣、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、pH②顛倒前的B層和顛倒后的A(或不翻動(dòng)，或下)③種間競(jìng)爭(zhēng)(或競(jìng)爭(zhēng))考點(diǎn)二【任務(wù)驅(qū)動(dòng)】任務(wù)1(1)基因工程誘變育種(2)選擇鑒別碳源、氮源、水、無機(jī)鹽濕熱滅菌法(3)發(fā)酵過程微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度溶氧量、pH和溫度代謝物(4)增加溶氧量使菌種與培養(yǎng)液充分接觸，提高原料的利用率(5)過濾、沉淀產(chǎn)物的性質(zhì)任務(wù)2(1)大麥種子發(fā)芽，釋放淀粉酶淀粉分解，形成糖漿酵母菌將糖轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳(2)長(zhǎng)短低高任務(wù)3溫和豐富低廉專一污染小容易處理【過程評(píng)價(jià)】1．解析：生產(chǎn)啤酒用的發(fā)酵罐和大麥汁等原料都需要經(jīng)過滅菌消毒，防止原料自帶的雜菌污染發(fā)酵，A正確；多次分批補(bǔ)加葡萄糖可以減少發(fā)酵初期的高滲透壓對(duì)酵母細(xì)胞代謝的影響，B正確；主發(fā)酵過程中還原糖主要用于無氧呼吸產(chǎn)生酒精，同時(shí)無氧呼吸產(chǎn)生的CO2會(huì)使pH下降，C錯(cuò)誤；發(fā)酵過程中要適時(shí)往外排氣，后發(fā)酵時(shí)期由于糖類物質(zhì)不充足，產(chǎn)生的氣體變少，可以延長(zhǎng)排氣時(shí)間間隔，D正確。答案：C2．解析：發(fā)酵工程通?？梢圆捎眠B續(xù)培養(yǎng)的方法以最大限度地獲得人類所需的產(chǎn)品，A正確；很多微生物是原核生物，不能通過雜交育種獲得菌種，發(fā)酵所用的菌種多是通過人工誘變的方式獲得，B錯(cuò)誤；發(fā)酵工程就是利用微生物的有氧呼吸或無氧呼吸生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品，C正確；發(fā)酵工程具有生產(chǎn)條件溫和、原料來源豐富、產(chǎn)物專一、廢棄物對(duì)環(huán)境污染小和容易處理等特點(diǎn)，D正確。答案：B3．答案：(1)無以核膜為界限的細(xì)胞核液體(2)稀釋涂布平板法大前者死活菌體一起計(jì)數(shù)，后者只計(jì)數(shù)活菌數(shù)，且可能有多個(gè)菌體形成同一個(gè)菌落(3)負(fù)反饋調(diào)節(jié)(4)異養(yǎng)兼性厭氧型不斷向發(fā)酵液中通入無菌空氣，發(fā)酵液中碳氮比為4∶1，培養(yǎng)一段時(shí)間使菌種大量繁殖，后將培養(yǎng)液的碳氮比改為3∶1課堂總結(jié)網(wǎng)絡(luò)聚焦大概念發(fā)酵條件歷屆真題分類集訓(xùn)培素養(yǎng)1．解析：據(jù)圖可知，該生產(chǎn)過程中有釀酒酵母的參與，酵母菌呼吸作用會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，故該生產(chǎn)過程中，一定有氣體生成，A正確；糖類是主要的能源物質(zhì)，微生物生長(zhǎng)所需的碳源主要來源于果糖生產(chǎn)廢水，