新高考生物一輪復(fù)習(xí)講練課件：第33講　發(fā)酵工程（含解析）

第33講發(fā)酵工程高考生物一輪復(fù)習(xí)素養(yǎng)目標(biāo)一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1.發(fā)酵的概念發(fā)酵,是指人們利用

,在適宜的條件下,將原料通過

轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。

2.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)微生物

微生物的代謝

固體

半固體

有氧或無氧

二、傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作1.泡菜的制作(1)菌種來源:附著在植物體表面上的乳酸菌,常見種類有

。

(2)原理:乳酸菌的無氧呼吸,反應(yīng)簡式為

2C3H6O3(乳酸)+能量。乳酸鏈球菌和乳酸桿菌

C6H12O6(3)制作過程

(4)泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化

項目乳酸菌乳酸亞硝酸鹽初期少(有氧氣,乳酸菌活動受抑制)少增加(硝酸鹽還原菌的作用)中期最多(乳酸抑制其他菌活動)增多,pH下降下降(硝酸鹽還原菌受抑制,部分亞硝酸鹽被分解)后期減少(乳酸繼續(xù)積累,pH繼續(xù)下降,抑制自身活動)繼續(xù)增多,pH繼續(xù)下降下降至相對穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)變化曲線

2.果酒和果醋的制作(1)制作原理與發(fā)酵條件附著在葡萄皮

C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量

充足

缺少

(2)比較果酒與果醋制作的過程

(3)果酒制作發(fā)酵裝置及各部件的作用

旁欄邊角1.(選擇性必修3,第6頁,“探究·實踐”改編)為什么泡菜壇只能裝八成滿?2.(選擇性必修3,第7頁,“探究·實踐”改編)制作葡萄酒時,為什么要將溫度控制在18~30

℃?制作葡萄醋時,為什么要將溫度控制在30~35

℃?提示

菜料裝至八成滿時,要注入鹽水,使鹽水沒過菜料,防止菜料變質(zhì)腐爛;如果菜料裝太滿,鹽水就會太少,鹽水濃度不夠,不利于發(fā)酵催熟,還容易起白花等。提示

溫度是影響酵母菌和醋酸菌生長和發(fā)酵的重要因素。釀酒酵母的最適生長溫度為28

℃。因此需要將溫度控制在其最適溫度范圍內(nèi)。而醋酸菌是嗜溫菌,最適生長溫度為30~35

℃,因此要將溫度控制在30~35

℃。3.(選擇性必修3,第7頁,“探究·實踐”改編)在制作果酒的過程中,除了酵母菌,是否還有其他微生物生長?它們會對果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎?如果有,如何避免這種影響?提示

制作果酒的過程中,除酵母菌之外,還會有其他雜菌生長,它們會在酒精發(fā)酵中污染發(fā)酵液,而避免發(fā)酵液污染需要從發(fā)酵制作的過程全面考慮。例如,榨汁機(jī)、發(fā)酵瓶要清洗干凈,裝入葡萄汁后,封閉充氣口;每次排氣時只需擰松瓶蓋,不要完全揭開瓶蓋等。易錯辨析基于對發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的理解,判斷下列表述是否正確。(1)酵母菌是嗜溫菌,果酒發(fā)酵所需的最適溫度高于果醋發(fā)酵溫度。(

)(2)在家庭中用新鮮葡萄制作果酒時,需給發(fā)酵裝置適時排氣。(

)(3)條件適宜時醋酸菌可將葡萄汁中的糖分解成乙酸。(

)(4)制備泡菜時,鹽水煮沸后可以立即使用。(

)(5)泡菜壇的選擇、發(fā)酵過程中壇沿要注滿水都有利于泡菜的無氧發(fā)酵。(

)(6)制作泡菜過程中,有機(jī)物的干重和種類將減少。(

)×√√×√×三、發(fā)酵工程及其應(yīng)用1.發(fā)酵工程(1)概念:利用微生物的

,通過現(xiàn)代工程技術(shù),規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。

(2)對發(fā)酵工程概念的理解特定功能

2.發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析

營養(yǎng)協(xié)調(diào)

pH適宜

碳源

氮源

防止雜菌污染環(huán)境條件穩(wěn)定、溫和

基因工程

3.啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程及發(fā)酵過程(1)啤酒發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)流程及操作目的(2)啤酒發(fā)酵的過程及內(nèi)容

(3)“精釀”啤酒與“工業(yè)”啤酒的區(qū)別

4.發(fā)酵工程的應(yīng)用(1)發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應(yīng)用產(chǎn)品類型產(chǎn)品相關(guān)微生物及其作用傳統(tǒng)的發(fā)酵成品醬油霉菌(如黑曲霉)將蛋白質(zhì)水解成肽和氨基酸酒類釀酒酵母利用谷物或水果發(fā)酵產(chǎn)生酒精食品添加劑檸檬酸黑曲霉發(fā)酵產(chǎn)生味精谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵產(chǎn)生谷氨酸酶制劑α-淀粉酶、β-淀粉酶、果膠酶、氨基肽酶、脂肪酶等絕大多數(shù)通過微生物的發(fā)酵產(chǎn)生(2)基因工程對發(fā)酵工程制藥的促進(jìn)①利用基因工程,將植物或動物的基因轉(zhuǎn)移到微生物中,獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物,如利用基因改造后的微生物生產(chǎn)生長激素釋放抑制激素。②利用基因工程,將病原體的抗原基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)奈⑸锛?xì)胞,通過發(fā)酵生產(chǎn)疫苗,如乙型肝炎疫苗的生產(chǎn)。(3)發(fā)酵工程在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用實例

應(yīng)用類型微生物及其作用生產(chǎn)微生物肥料根瘤菌制作根瘤菌肥;固氮菌制作固氮菌肥生產(chǎn)微生物農(nóng)藥蘇云金桿菌防治80多種蟲害;白僵菌防治玉米螟、松毛蟲;放線菌產(chǎn)生井岡霉素防治水稻枯紋病生產(chǎn)微生物飼料用酵母菌、乳酸菌等生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白旁欄邊角1.(選擇性必修3,第23頁,“思考·討論”)微生物菌種資源豐富,選擇發(fā)酵工程用的菌種時需要考慮哪些因素?提示

若生產(chǎn)的是微生物直接合成的產(chǎn)物,則可以從自然界中先分離出相應(yīng)菌種,再用物理或化學(xué)方法誘變育種,從突變個體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。若生產(chǎn)的是微生物不能合成的產(chǎn)品,則可用基因工程、細(xì)胞工程的方法對菌種的遺傳特性進(jìn)行定向改造,以構(gòu)建工程菌,從而達(dá)到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的目的,同時還應(yīng)注意溫度、pH、溶解氧等對菌種的影響。2.(選擇性必修3,第23頁,“思考·討論”)怎樣對發(fā)酵條件進(jìn)行調(diào)控以滿足微生物的生長需要?提示

發(fā)酵條件會直接影響微生物的生長和發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量,發(fā)酵條件包括溫度、pH、溶解氧、通氣量等。溫度條件的調(diào)控可通過向冷卻夾層通入冷水來調(diào)控;pH條件的調(diào)控可在培養(yǎng)基中加入緩沖液,在發(fā)酵過程中加酸或堿;需根據(jù)微生物的代謝類型來調(diào)控溶解氧的含量,若微生物是需氧型的,可通過空氣入口通入空氣,并調(diào)整攪拌葉輪轉(zhuǎn)速增加溶解氧。若微生物是厭氧型的,需封閉空氣入口,建立厭氧環(huán)境等。易錯辨析基于對發(fā)酵工程及其應(yīng)用的理解,判斷下列表述是否正確。(1)發(fā)酵工程利用的菌種都是從自然界中篩選出來的。(

)(2)發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是選育菌種。(

)(3)發(fā)酵工程中要對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌,發(fā)酵設(shè)備不用滅菌。(

)(4)微生物飼料主要是利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的微生物的菌體。(

)(5)微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、生物活性物質(zhì)能增進(jìn)土壤肥力、改良土壤結(jié)構(gòu),促進(jìn)植物生長。(

)×××√√考點一發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)新教材新高考(1)教材新增:①科技探索之路;②發(fā)酵工程的發(fā)展歷程;③發(fā)酵工程及其應(yīng)用(2)教材改動:①腐乳制作內(nèi)容的精減;②將亞硝酸鹽含量的鑒定放入課后習(xí)題(1)依據(jù)發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù),考查傳統(tǒng)發(fā)酵的應(yīng)用實例,突出對生命觀念的考查(2)依據(jù)發(fā)酵工程的特點,結(jié)合發(fā)酵工程的應(yīng)用,結(jié)合具體情境突出對科學(xué)探究的考查考向探究考向1制作泡菜1.(2022江蘇開學(xué)考試)利用微生物制作發(fā)酵食品在我國有著悠久的歷史,泡菜即是其中之一。下圖為泡菜制作的方法。請回答下列問題。(1)制作泡菜利用的微生物主要是

。發(fā)酵初期,泡菜壇水槽內(nèi)經(jīng)常有氣泡產(chǎn)生,其主要原因是發(fā)酵初期

等生長旺盛,產(chǎn)生較多的

。泡菜壇長時間放置,壇內(nèi)有時會長出一層白膜,與白膜形成有關(guān)的主要微生物是

。

(2)裝壇時往往加入老泡菜水,這是為了增加

的量。調(diào)味料除了蒜瓣、生姜及其他香辛料外,還要加入少量白酒能使泡菜更加脆爽、清香的同時還能起到

的作用。

(3)泡菜腌制的質(zhì)量可以從

、

等方面來評價。

(4)泡菜制作過程中,泡菜表面雜菌產(chǎn)生的硝酸還原酶將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽,在特定條件下能轉(zhuǎn)變成有致癌作用的亞硝胺。下圖是3種食鹽濃度的泡菜中亞硝酸鹽含量與發(fā)酵天數(shù)的關(guān)系。①與食鹽濃度為3%、7%相比較,食鹽濃度為5%的泡菜中亞硝酸鹽含量變化的特點是

。

②發(fā)酵初期食鹽濃度為7%的泡菜中亞硝酸鹽含量較低的原因主要是

。

③泡菜雖然美味卻不宜過量食用。根據(jù)圖中的相關(guān)數(shù)據(jù),對泡菜腌制和食用的合理建議有

。

答案

(1)乳酸菌大腸桿菌(酵母菌)

CO2酵母菌(2)接種菌(乳酸菌)抑制雜菌生長(3)色澤和風(fēng)味乳酸菌含量(4)亞硝酸鹽含量變化最快,亞硝酸鹽峰值最高,最低值最低高鹽濃度有利于抑制雜菌的生長繁殖,產(chǎn)生的硝酸還原酶少,減緩了硝酸鹽還原使用適宜濃度(或5%濃度)的食鹽腌制泡菜;泡菜腌制到一定時間后(或9~11d后)才能食用解析

(1)制作泡菜利用的微生物主要是乳酸菌,利用乳酸菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。發(fā)酵初期,大腸桿菌、酵母菌等生長旺盛,產(chǎn)生較多的CO2,因此泡菜壇水槽內(nèi)經(jīng)常有氣泡產(chǎn)生。泡菜壇長時間放置,壇內(nèi)有時會長出一層白膜,與白膜形成有關(guān)的微生物主要是酵母菌。(2)老泡菜水中含有乳酸菌,裝壇時往往加入老泡菜水這是為了增加接種菌(乳酸菌)的量。調(diào)味料除了蒜瓣、生姜及其他香辛料外,還要加入少量白酒能使泡菜更加脆爽、清香,同時還能起到抑制雜菌生長的作用。(3)泡菜腌制的質(zhì)量可以從色澤和風(fēng)味、乳酸菌含量等方面來評價。(4)①從圖中可以看出,與食鹽濃度為3%、7%相比較,食鹽濃度為5%的泡菜中亞硝酸鹽含量變化的特點是亞硝酸鹽含量變化最快;亞硝酸鹽峰值最高,最低值最低。②高鹽濃度有利于抑制雜菌的生長繁殖,產(chǎn)生的硝酸還原酶少,減緩了硝酸鹽還原,因此發(fā)初期食鹽濃度為7%的泡菜中亞硝酸鹽含量較低。③泡菜雖然美味卻不宜過量食用。根據(jù)圖中的相關(guān)數(shù)據(jù),對泡菜腌制和食用的合理建議有使用適宜濃度(或5%濃度)的食鹽腌制泡菜;泡菜腌制到一定時間后(或9~11

d后)才能食用?？枷?制作果酒2.(2022山東青島模擬)如下圖為果酒與果醋發(fā)酵的簡易裝置及興趣小組設(shè)計的改進(jìn)裝置示意圖。下列說法錯誤的是(

)A.用體積分?jǐn)?shù)為70%左右的酒精對上述裝置進(jìn)行消毒后,再裝入果汁B.甲裝置在釀酒過程中被雜菌污染的機(jī)會比其他兩裝置大C.丙裝置轉(zhuǎn)為果醋發(fā)酵更容易,只需通過氣閥2通氣即可D.與甲裝置相比,乙裝置中的氣壓更容易保持相對穩(wěn)定答案

C

解析

可以用體積分?jǐn)?shù)為70%左右的酒精對裝置進(jìn)行消毒后,再裝入果汁進(jìn)行發(fā)酵,目的是避免雜菌污染,A項正確;甲裝置在釀酒過程中需要擰松瓶塞排氣,而其他的兩個裝置不需要,因此甲裝置被雜菌污染的機(jī)會比其他兩裝置大,B項正確;丙裝置轉(zhuǎn)為果醋發(fā)酵時,需通過氣閥1通氣,且需提高發(fā)酵溫度,C項錯誤;因為乙裝置中的碳酸氫鈉溶液能夠?qū)⒔湍妇l(fā)酵產(chǎn)生的CO2吸收掉,而甲裝置中的CO2需要專門排放,否則會爆破,因此與甲裝置相比,乙裝置中的氣壓更容易保持相對穩(wěn)定,D項正確?？枷?制作果醋3.(2022山東濰坊三模)《齊民要術(shù)》記載了一種稱為“動酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的釀醋工藝:“大率酒一斗,用水三斗,合甕盛,置日中曝之。七日后當(dāng)臭,衣(指菌膜)生,勿得怪也,但停置,勿移動,撓攪之。數(shù)十日,醋成。”下列敘述錯誤的是(

)A.該方法依據(jù)的原理是醋酸菌在氧氣、糖源充足時將酒精轉(zhuǎn)化為乙酸B.加水的目的是對酒進(jìn)行稀釋,避免滲透壓過高醋酸菌失水過多C.“衣”位于變酸的酒表面,是由原酒中的醋酸菌大量繁殖形成的D.“撓攪”有利于酒精與醋酸菌充分接觸,還可以增加溶液中的溶解氧答案

A

解析

該方法的原理是醋酸菌在氧氣充足、缺少糖源時可將乙醇變?yōu)橐胰?再將乙醛變?yōu)橐宜?A項錯誤;加水的目的是對“酒”進(jìn)行稀釋,避免酒精濃度過高殺死醋酸菌(失水過多),B項正確;醋酸菌對氧氣的含量特別敏感,“衣”位于變酸的酒表面,是由原酒中的醋酸菌大量繁殖形成的,C項正確;醋酸菌是一種好氧菌,“撓攪”有利于酒精與醋酸菌充分接觸,還可以增加溶液中的溶解氧,D項正確。考向4傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的其他應(yīng)用4.(2022全國乙)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。請回答下列問題。(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提供營養(yǎng)物質(zhì),大豆中的

可為米曲霉的生長提供氮源,小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供

。

(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的物質(zhì)是

(答出1點即可)。

答案

(1)蛋白質(zhì)碳源(2)蛋白酶脂肪酶氨基酸

異養(yǎng)好氧(3)原核生物CO2和酒精乳酸(或酒精、食鹽)解析

本題主要考查微生物發(fā)酵的相關(guān)知識。(1)大豆富含蛋白質(zhì),可以為米曲霉的生長提供氮源;小麥富含淀粉,可以為米曲霉的生長提供碳源。(2)由酶的專一性可知,蛋白酶可以分解蛋白質(zhì),脂肪酶可以分解脂肪。蛋白酶能將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可將脂肪水解為甘油和脂肪酸。由題意可知,米曲霉發(fā)酵過程需要提供營養(yǎng)物質(zhì),說明米曲霉屬于異養(yǎng)微生物;米曲霉發(fā)酵過程需要通入空氣并攪拌,說明米曲霉屬于好氧微生物。綜上可知,米曲霉為異養(yǎng)好氧微生物。(3)乳酸菌沒有以核膜為界限的細(xì)胞核,為原核生物。酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖,可以產(chǎn)生CO2和酒精。由題圖可知,乳酸菌的代謝產(chǎn)物——乳酸,酵母菌的代謝產(chǎn)物——酒精及添加的食鹽都有抑制雜菌生長的作用?？碱}點睛

5.(2022遼寧模擬)約9000年前,我們的祖先就會利用微生物將谷物、水果等發(fā)酵為含酒精的飲料。后來人們通過自然發(fā)酵或曲種傳代的固體發(fā)酵方法生產(chǎn)了醬油、醋、豆豉、腐乳等其他發(fā)酵食品?，F(xiàn)在人們又利用工業(yè)化的生產(chǎn)方式,生產(chǎn)啤酒、味精乃至胰島素等藥物,可以說微生物發(fā)酵與人們的生活息息相關(guān)。發(fā)酵不僅僅豐富了我們的餐桌,在醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)以及其他方面也有著廣泛的應(yīng)用。請根據(jù)所學(xué)知識回答下列問題。(1)人們在制作腐乳、醬油、泡菜等食品時,往往直接利用原材料中

的微生物,或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品,這種技術(shù)一般稱為

技術(shù)。該技術(shù)往往以

的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主,通常是家庭式或作坊式的。該技術(shù)制作的食品,是我國傳統(tǒng)飲食文化的重要組成部分。

(2)在制作果酒時,有時候酒會變酸,其反應(yīng)簡式為

。(3)在制作泡菜、果酒、果醋等飲食的過程中,由于

差異,雜菌情況不明和發(fā)酵過程的控制缺乏標(biāo)準(zhǔn)等,往往造成發(fā)酵食品的品質(zhì)不一。為縮短發(fā)酵時間,確保品質(zhì)穩(wěn)定,工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)時,通常會先通過

技術(shù)獲得單一菌種,再將它們接種到物料中進(jìn)行發(fā)酵。

(4)研究和應(yīng)用微生物的前提是

,獲得純凈的微生物培養(yǎng)物,這也是發(fā)酵工程的重要基礎(chǔ)。無菌技術(shù)就是圍繞這一點展開,主要包括

。

(5)發(fā)酵工程一般包括菌種的選育,擴(kuò)大培養(yǎng),培養(yǎng)基的配制、滅菌,接種,發(fā)酵,產(chǎn)品的分離、提純等方面,其中心環(huán)節(jié)是

。菌種選育要使用選擇培養(yǎng)基。選擇培養(yǎng)基指在微生物學(xué)中,允許特定種類的微生物生長,同時抑制或

的培養(yǎng)基。許多國家以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料,通過發(fā)酵來生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白,單細(xì)胞蛋白指的是

。

答案

(1)天然存在傳統(tǒng)發(fā)酵混合菌種(2)C2H5OH+O2CH3COOH+H2O

(3)菌種微生物純培養(yǎng)(4)防止雜菌污染消毒和滅菌(5)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵阻止其他微生物生長微生物菌體解析

(1)人們在制作腐乳、醬油、泡菜等食品時,往往直接利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品,這種技術(shù)一般稱為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。該技術(shù)往往以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主,通常是家庭式或作坊式的。(2)酒變酸是由于醋酸菌將酒精氧化為了乙酸,反應(yīng)式為C2H5OH+O2CH3COOH+H2O。(3)傳統(tǒng)發(fā)酵利用的是天然存在的微生物,在制作泡菜、果酒、果醋等飲食的過程中,菌種差異、雜菌情況不明和發(fā)酵過程的控制缺乏標(biāo)準(zhǔn)等,發(fā)酵食品的品質(zhì)不一。為縮短發(fā)酵時間,確保品質(zhì)穩(wěn)定,工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)時,通常會先通過微生物純培養(yǎng)技術(shù)獲得單一菌種,再將它們接種到物料中進(jìn)行發(fā)酵。(4)研究和應(yīng)用微生物的前提是防止雜菌污染,以獲得純凈的微生物培養(yǎng)物。無菌技術(shù)主要包括消毒和滅菌。(5)發(fā)酵工程最終目的是獲得發(fā)酵的產(chǎn)物,一般包括菌種的選育,擴(kuò)大培養(yǎng),培養(yǎng)基的配制、滅菌,接種,發(fā)酵,產(chǎn)品的分離、提純等方面,其中心環(huán)節(jié)是發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵。選擇培養(yǎng)基指在微生物學(xué)中,允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他微生物生長的培養(yǎng)基。單細(xì)胞蛋白是指通過培養(yǎng)大量細(xì)菌、酵母、真菌或藻類,從中提取出的生物菌體,即單細(xì)胞蛋白指的是微生物菌體。方法突破1.泡菜制作的4個易錯點2.果酒發(fā)酵制作的3個易錯點

3.果酒、果醋制作的3點不同

4.發(fā)酵過程中控制雜菌的措施方法

考點二發(fā)酵工程及其應(yīng)用新教材新高考教材新增:本節(jié)為新增內(nèi)容(1)依據(jù)發(fā)酵工程的流程,了解發(fā)酵罐各部分的功能,突出對生命觀念的考查(2)依據(jù)啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程,創(chuàng)設(shè)情境突出對科學(xué)探究的考查(3)了解發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用及優(yōu)點考向探究考向1發(fā)酵工程的流程1.(2022天津一中模擬)某高校采用如右圖所示的發(fā)酵罐進(jìn)行葡萄酒主發(fā)酵過程的研究,下列敘述錯誤的是(

)A.夏季生產(chǎn)果酒時,常需對罐體進(jìn)行降溫處理B.乙醇為揮發(fā)性物質(zhì),故發(fā)酵過程中空氣的進(jìn)氣量不宜太大C.正常發(fā)酵過程中罐內(nèi)的壓力高于大氣壓D.可以通過監(jiān)測發(fā)酵過程中殘余糖的濃度來決定何時終止發(fā)酵答案

B

解析

果酒制作是利用酵母菌的無氧呼吸,而酵母菌適宜生存的溫度為18~30

℃,而夏天溫度較高,因此夏季生產(chǎn)果酒時,常需對罐體進(jìn)行降溫處理,A項正確;產(chǎn)生酒精表明此時已經(jīng)進(jìn)行無氧呼吸,無氧呼吸過程中不能充氣,否則會抑制酵母菌的無氧呼吸,B項錯誤;正常發(fā)酵過程中,酵母菌無氧呼吸不消耗氣體,但是不斷產(chǎn)生二氧化碳,因此罐內(nèi)的壓力高于大氣壓,C項正確;可以通過監(jiān)測發(fā)酵過程中殘余糖的濃度來決定何時終止發(fā)酵,D項正確?？碱}點睛

2.(2022北京四中模擬)閱讀以下材料,回答相關(guān)問題。我國是世界上啤酒的生產(chǎn)和消費大國。啤酒是以大麥為主要原料經(jīng)酵母菌發(fā)酵制成的,其工業(yè)化生產(chǎn)流程如下圖所示。其中發(fā)酵過程分為主發(fā)酵和后發(fā)酵兩個階段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成都在主發(fā)酵階段完成。主發(fā)酵結(jié)束后,發(fā)酵液還不適合飲用,要在低溫、密閉的環(huán)境下儲存一段時間進(jìn)行后發(fā)酵,這樣才能形成澄清、成熟的啤酒。發(fā)酵條件隨啤酒品種和口味要求的不同而有所差異。(1)發(fā)酵工程一般包括菌種的選育、

、培養(yǎng)基的配制、滅菌,接種,發(fā)酵,產(chǎn)品的分離、提純等方面。啤酒酵母的新陳代謝類型是

。

(2)在釀酒過程中常加入

(填某種植物激素)以縮短大麥發(fā)芽的時間,從而減少有機(jī)物的消耗。焙烤階段應(yīng)注意控制溫度,不能使

失活。(3)發(fā)酵階段的底物是

,發(fā)酵液和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過嚴(yán)格的

處理。

(4)請寫出一條啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)過程中,可以使啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量得到明顯提高的工程手段:

。

(5)請寫出一條發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和農(nóng)牧業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的原因:

。

答案

(1)擴(kuò)大培養(yǎng)異養(yǎng)兼性厭氧型(2)赤霉素淀粉酶(3)葡萄糖滅菌(4)隨時檢查培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量、產(chǎn)物濃度,及時添加必需的營養(yǎng)組分,嚴(yán)格控制發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、pH、溶解氧含量、罐壓和攪拌速率等發(fā)酵條件(5)生產(chǎn)條件溫和;原料來源豐富且價格低廉;產(chǎn)物專一;廢棄物對環(huán)境污染小、易處理解析

(1)發(fā)酵工程一般包括菌種的選育,擴(kuò)大培養(yǎng),培養(yǎng)基的配制、滅菌,接種,發(fā)酵,產(chǎn)品的分離、提純等方面。酵母菌的新陳代謝類型為異養(yǎng)兼性厭氧型。(2)赤霉素作為一種重要的植物激素,對種子萌發(fā)、葉片伸展、莖和根的伸長、花和果實的發(fā)育等方面均起到了重要的調(diào)控作用。適宜濃度的赤霉素可以縮短大麥發(fā)芽的時間,焙烤階段應(yīng)注意控制溫度,避免淀粉酶高溫失活,酶的作用條件比較溫和,高溫會使酶失活,破壞其空間結(jié)構(gòu)。(3)發(fā)酵階段的底物是葡萄糖,發(fā)酵過程中,發(fā)酵液和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌處理。(4)在啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)過程中,隨時檢查培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量,產(chǎn)物濃度,及時添加必需的營養(yǎng)組分,嚴(yán)格控制發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、pH、溶解氧含量、罐壓和攪拌速率等發(fā)酵條件,都可使啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量得到明顯的提高。(5)現(xiàn)代發(fā)酵工程生產(chǎn)條件溫和;原料來源豐富且價格低廉;產(chǎn)物專一;廢棄物對環(huán)境污染小、易處理,能夠幫助人們制造食品,制造藥品,開發(fā)能源,凈化環(huán)境,對人類生產(chǎn)生活起著十分重要的作用?？枷?發(fā)酵工程的優(yōu)點3.(2022天津一中模擬)與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比,發(fā)酵工程的產(chǎn)品種類更加豐富,產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。下列相關(guān)表述正確的是(

)A.發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)最大的區(qū)別就是前者可以利用微生物來進(jìn)行發(fā)酵B.發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物的代謝物、酶及菌體本身C.在發(fā)酵工程的發(fā)酵環(huán)節(jié)中,發(fā)酵條件變化會影響微生物的生長繁殖,但不會影響微生物的代謝途徑D.通過發(fā)酵工程可以從微生物細(xì)胞中提取單細(xì)胞蛋白答案

B

解析

發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)都需要利用微生物來進(jìn)行發(fā)酵,A項錯誤;發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物的代謝物、酶及菌體本身,B項正確;在發(fā)酵工程的發(fā)酵環(huán)節(jié)中,發(fā)酵條件不僅影響微生物的生長繁殖,也會通過影響酶的活性影響微生物的代謝途徑,C項錯誤;單細(xì)胞蛋白是指利用發(fā)酵工程獲得的大量的微生物菌體,D項錯誤。知識拓展由于微生物發(fā)酵是多達(dá)數(shù)十步甚至數(shù)百步的生物化學(xué)反應(yīng),其過程遠(yuǎn)比化學(xué)反應(yīng)過程復(fù)雜,往往環(huán)境條件的微小變化,就會對微生物的生產(chǎn)能力產(chǎn)生明顯影響。所以,為了控制整個發(fā)酵過程,必須了解微生物在發(fā)酵過程中的代謝變化規(guī)律,這是通過各種檢測方法,測定各種發(fā)酵參數(shù)如細(xì)胞濃度、碳氮源等物質(zhì)的消耗、產(chǎn)物濃度等隨時間變化的情況,以便能夠控制發(fā)酵過程,使生產(chǎn)菌種的生產(chǎn)能力得到充分發(fā)揮。考向3發(fā)酵工程的應(yīng)用4.(2022湖北襄陽四中質(zhì)檢)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,受到越來越多消費者的青睞,其釀造工藝如右上圖所示。下列敘述錯誤的是(

)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會使pH下降D.發(fā)酵過程中要適時往外排氣,后發(fā)酵時期可以延長排氣時間間隔答案

C

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項正確;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酵母細(xì)胞代謝的影響,B項正確;主發(fā)酵過程中還原糖主要用于無氧呼吸產(chǎn)生酒精,同時無氧呼吸也會產(chǎn)生CO2使pH下降,C項錯誤;發(fā)酵過程中要適時往外排氣,后發(fā)酵時期由于糖類物質(zhì)不充足,產(chǎn)生的氣體變少,可以延長排氣時間間隔,D項正確。方法突破有關(guān)發(fā)酵工程的5點注意優(yōu)秀傳統(tǒng)文化知識必備中國傳統(tǒng)發(fā)酵源遠(yuǎn)流長,關(guān)于酒的傳說和詩句不計其數(shù)。(1)松花釀酒,春水煎茶。出自元代張可久的《人月圓·山中書事》。(2)莫笑農(nóng)家臘酒渾,豐年留客足雞豚。出自宋代陸游的《游山西村》。(3)綠酒初嘗人易醉。一枕小窗濃睡。出自宋代晏殊的《清平樂·金風(fēng)細(xì)細(xì)》。(4)更待菊黃家醞熟,共君一醉一陶然。出自唐代白居易的《與夢得沽酒閑飲且約后期》……專項突破典例.(2020山東)我國的釀酒技術(shù)歷史悠久,古人在實際生產(chǎn)中積累了很多經(jīng)驗?！洱R民要術(shù)》記載:將蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲發(fā),如魚眼湯,凈淘米八斗,炊作飯,舒令極冷”。意思是將酒曲浸到活化,冒出魚眼大小的氣泡,把八斗米淘凈,蒸熟,攤開冷透。下列說法錯誤的是(

)A.“浸曲發(fā)”過程中酒曲中的微生物代謝加快B.“魚眼湯”現(xiàn)象是微生物細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2釋放形成的C.“凈淘米”是為消除雜菌對釀酒過程的影響而采取的主要措施D.“舒令極冷”的目的是防止蒸熟的米溫度過高導(dǎo)致酒曲中的微生物死亡答案

C

解析

由題干可知,“浸曲發(fā)”是將酒曲浸到活化,在酵母菌活化的過程中酵母菌細(xì)胞吸水,代謝加快,A項正確;由題干可知,“魚眼湯”是冒出魚眼大小的氣泡,氣泡是酵母菌進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2外溢形成的,B項正確;“炊作飯”,即將米蒸熟,這是消除雜菌對釀酒過程的影響的主要措施,“凈淘米”是防止一些雜質(zhì)影響酒的品質(zhì),C項錯誤;由題干可知,“舒令極冷”是將蒸熟的米攤開冷透,其目的是防止蒸熟的米溫度過高致使酒曲中的微生物死亡,D項正確。解題指引

信息指引條件一浸曲發(fā),為酒曲浸泡活化,酵母菌代謝加快條件二魚眼湯,為冒出魚眼大小的氣泡,來自酵母菌細(xì)胞呼吸素養(yǎng)指引生命觀念“舒令極冷”是將蒸熟的米攤開冷透,防止蒸熟的米溫度過高使酒曲中的微生物死亡科學(xué)思維釀酒過程中酵母菌利用葡萄糖等糖類進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精,產(chǎn)生的酒精會抑制其他微