一轮复习 人教版 传统发酵技术的应用与发酵工程 学案

1、第34讲 传统发酵技术的应用与发酵工程课程导学内容要求321.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。3. 22说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。与旧教材比照增：科技探索之路；发酵工程的开展历程；发酵工 程及其应用。改：腐乳制作内容精减；亚硝酸盐含量的鉴定放入课 后习题。考点一传统发酵技术的应用.自玉梳理-/ 1.发酵与传统发酵技术(1)发酵：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。(2)实例：腐乳制作参与的微生物：毛霉、酵母、曲霉等。原理：豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸,味道鲜美，

2、易于消 化吸收。(3)传统发酵技术概念：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存下来 的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行袈酵、制作食品的技术。形式：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式 的。产物：酒、腐乳、酱油、醋、泡菜、豆豉等。2.制作泡菜(1)作用菌类：植物体外表天然的乳酸菌。(2)原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳鳖JC6Hl2。60.6irv 偿60.2VcT i i i i i i i i i i i i i i ir061218时间/天答案：无氧 泡菜封坛后亚硝酸盐含量不断增加，至第4天含量最高，以后 逐渐减少，最终趋于稳定（合理即可）考

3、点二发酵工程及其应用./i现自玉梳理 / i.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微生物：包括来自自然界的微生物（即“常规菌”）和基因重组的微生物（即 “工程菌”）。产品：通过微生物的大量繁殖获得所需产品。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。实质：利用微生物进行产品生产（如次生代谢物和菌体本身）。2.发酵工程基本环节分析配制培养基配制原那么：目的明确、营养协调、pH适宜营养构成：水、无机盐、碳源、氮源等注意：培养基使用前要经过反复试验才能用 于大规模生产，灭菌

4、闫目的:防止杂菌污染 T口对象：培养基和发酵设备选育菌种扩大条件 环境条件稳定、温和,利于菌种 生长繁殖途径从自然界中筛选的常规菌种 通过诱变育种或基因工程育种 获得的菌种旦的增加菌种数量I所用培养基液体培养V或固体培养基(接加1条件：无菌条件地位(发嬴A监控中心环节随时检测培养液中的微生物数量、产物 浓度等，以了解发酵进程及时添加必需的营养组分来延长菌体生 长稳定期的时间，以得到更多发酵产物 严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件, 以保证产品质量和产量别离、提 纯产物假设发酹产品为菌体本身，可采用过滤、沉淀 等方法别离、提纯假设产品为代谢物，可根据产物的性质采用蒸 储、落取等方法别离、提纯(

5、获得产品3.发酵工程的应用(1)食品工业生产传统的发酵产品,如啤酒等。生产各种各样的食品添加剂，如味精等。生产酶制剂，如a-淀粉酶、果胶酶等。医药工业：如生产抗生素、激素、免疫调节剂等。(3)农牧业生产微生物肥料：利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物 质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。生物微生物农药：利用微生物或其代谢物来防治病虫害。生产微生物饲料：通过发酵获得大量的微生物菌体,即单细胞蛋白，可以 作为食品添加剂，也可用于制成微生物饲料。(4)其他方面利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质，对解决资源短缺与环境污 染问题具有重要意义。嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂

6、,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的 产量。(1)在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。()(2)别离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法。()(3)在连续培养过程中补充的同种培养液和空气须先灭菌。()(4)乳酸菌可以代替酵母菌用于乙醇的生产。()(5)发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关。()(6)单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。()答案：(1)J (2)7 (3)V (4)X (5)V (6)X.(选择性必修3 P22-23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，但在酸性条件下那么容易形成谷氨酰胺和N-

7、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.(选择性兴修3 P23思考讨论)选择发酵工程用的菌种时，需要考虑的因 素有 o提示：在低本钱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.(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 o其不仅含有丰富的，还含有糖类、和维生素等物质。提示：菌体蛋白质脂质.疫苗大规模生产的一种方法是首先在生物反响器中使细胞大量增殖，然 后用含有所需抗原的转基因病毒感染生物反响器中的细胞，并使该病毒增殖，最 后离心

8、、过滤、纯化病毒，获得所需疫苗，以下说法错误的选项是（）A.发酵工程包括菌种的选育、扩大培养、培养基的配制、灭菌、接种、发 酵和产品的别离提纯等方面B.获得纯洁的微生物培养物的关键是别离、纯化技术C.振荡培养不仅可以提高培养液的溶氧量，还可以使细胞与培养液充分接D.鸡胚通常也是疫苗制备的主要“工厂”解析：选B。获得纯洁的微生物培养物的关键是防止杂菌污染，B错误。.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。常用好氧菌谷氨酸棒状杆菌利用图1的发酵罐来大量生产 味精，发酵流程如图2所示。以下表达正确的选项是（）电动机Q厂pH检测及控制装置冷却水出口冷却水进口

9、预处理）空压机压缩无菌空气淀粉水解糖过滤除菌（种子罐扩大培养kA.发酵中所使用的谷氨酸棒状杆菌菌种可从自然界筛选也可通过诱变育 种、杂交育种或者基因工程育种获得B.为了保证发酵产品的产量和品质，图中发酵配料及发酵罐需经过严格的灭菌C.在发酵过程中，通过加料口取样，随时监测产物浓度和微生物数量D.图中发酵过程需通入无菌空气，并通过搅拌使培养液与菌种充分接触后关闭通气口答案：B（网络OO 一览0）在其他方面的应用体验等级考（2021.高专湖北卷）中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。 以下表达正确的选项是（）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，酵母菌进行呼吸作用

10、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杆菌解析：选B。泡菜制作过程中，主要是乳酸菌将葡萄糖分解形成乳酸，A错 误；做馒头或面包时，经常要用到酵母菌，酵母菌可以分解面粉中的葡萄糖，产 生CO2和酒精，CO2是气体，遇热膨胀而形成小孔，使馒头或面包暄软多孔，B 正确；酵母菌在有氧条件下可以大量繁殖，在密封也就是无氧条件下产生酒精， C错误；酸奶制作过程中，后期低温处理时大局部乳酸杆菌已死亡，不会大量繁 殖，D错误。（2021高考辽宁卷改编）利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为：先在灭菌的 果肉匀浆中接种酵母菌，发酵6天后，再接入活化的醋酸

11、菌，发酵5天。以下有 关表达错误的选项是（）A.乙醇既是乙酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖B.酵母菌和醋酸菌均以有丝分裂的方式进行增殖C.酵母菌和醋酸菌发酵过程中控制通气的情况不同D.接入醋酸菌后，应适当升高发酵温度解析：选B。当缺少糖源时，醋酸菌直接将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙 酸，同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖，A正确。酵母菌一般以出芽的方式繁殖，醋 酸菌以二分裂的方式进行增殖，B错误。酵母菌发酵过程中先通气使其大量繁殖, 再密闭发酵产乙醇；醋酸菌为好氧细菌，需持续通入无菌氧气，C正确。酵母菌 进行果酒发酵的适宜温度是1830 ,醋酸菌最适发酵温度为3035 C, D正 确。（2021福建省

12、适应性模考）以下关于我国传统黄酒发酵的表达，错误的选项是 （）A.黄酒中的酒精是糖类经酵母菌无氧呼吸产生的代谢产物B.在黄酒的酿造过程中酵母菌的有氧和无氧呼吸都会发生C.酵母菌发酵生成的酒精会抑制发酵容器中微生物的生长D.酒精生成过程合成ATP的能量来自丙酮酸中的化学能答案：D（2020高考山东卷）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。以下说法错误的选项是（）“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快“鱼眼汤”现象

13、是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的“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“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 解析：选C。“净淘米”是为了去除杂质，而“炊作饭”是为了消除杂菌对酿酒过程的影响，C错误。2c3H6。3（乳酸）+能量。（3）方法步骤国L 配制质量分数为5%20%的盐水， 配制一煮沸消毒，冷却待用凄乐L新鲜蔬菜洗净切块，晾干装半坛， 处理厂放入香辛料，继续装至八成满将冷却好的盐水倒入坛中，盐水 痣国L没过全部菜料，盖好坛盖，向坛 ，菜坛厂盖边沿的水槽中注满水，创造无 氧条件提醒营造“无氧环境”的3项措施选择的泡菜坛密封性要好。加入蔬菜后要

14、注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料。盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水。3 .果酒、果醋制作原理果酒制作,发醉前期充气口翻开,输入无菌空气，让酵母菌增殖，后期关闭充气口，进行酒精发酵；在乙酸发醉时连接充气泵进行充气（2）果酒、果醋制作结果的评价标准果酒制作的结果评价发酵后取样，可通过嗅味和品尝进行初步鉴定。止匕外，还可用显微镜观察酵母菌，也可用酸性重倍酸钾与酒精反响呈现灰绿色来检验酒精的存在。制作成功 的葡萄酒应色泽鲜艳、爽口、柔和、有浓郁的果香。果醋制作的结果评价可通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比拟乙酸 发酵前后发酵液的pH（可用pH试纸）进一步鉴定。止匕外，

15、还可通过在显微镜下观 察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量进一步鉴定。制作成功的果醋具有特殊 的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。.核心T素/ 突破1泡菜的制作核心素养科学探究. （2022南阳高三模拟）从开始制作到泡菜品质最正确这段时间内，泡菜逐渐 变酸，乳酸菌与杂菌数目也发生变化，以下有关分析错误的选项是（）A.泡菜制作初期就有乳酸菌的存在B.密闭的发酵环境使乳酸菌在种间竞争中占据一定优势C.在发酵过程中，乳酸含量逐渐增多，可以抑制其他微生物的生长D.在发酵过程中，杂菌数目的减少使乳酸菌与杂菌的种间竞争减弱，因此 乳酸菌数目一直增多解析：选D。泡菜制作初期多种微生物并存，也存在乳酸菌，A正确

16、；乳酸 菌是厌氧型微生物，密闭的发酵环境使其在种间竞争中占据一定优势，B正确； 发酵过程中，乳酸含量不断增多，不仅可以抑制其他微生物的生长，也会影响乳 酸菌的活性，因此乳酸菌数目不会一直增多，C正确，D错误。.微生物在人们的生活生产中无处不在，为人们生活增添了诸多乐趣，请 回答以下与微生物相关的问题：某同学尝试制作酸奶和泡菜，他成功地制得酸奶，却未得到泡菜成品，他制作泡菜的流程如下:加入调味料，装坛原料，修整、洗涤、切分成加工条状或片状、晾晒-4泡菜盐水）（1）请指出实验流程中的一处错误：（2）根据题中的条件，请你提出简要的补救方法：O（3）泡菜风味形成的关键在于 的加入。答案：（1）泡菜盐水

17、未冷却（2）向已冷却的泡菜坛中加入含乳酸菌的酸奶 调味料突破2果酒和果醋的制作核心素养科学探究. （2021高考山东卷）某科研人员提交了用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实 验报告，他的做法正确的选项是（）A.选择新鲜的葡萄除去枝梗后略加冲洗再榨汁B.将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁C.酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气D.酒精发酵后拧紧瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵答案：C.图甲、图乙为生物学实验常用的装置示意图，其均可作为发酵装置。下 列说法错误的选项是（）A.甲装置可用于制备果酒，但不适宜用于制备果醋B.假设用甲装置制备果酒，过一段时间需要将瓶盖拧松放气再拧紧C.假设用乙装置制备果酒

18、并将d管连通装有澄清石灰水的锥形瓶，石灰水变 混浊的同时会有酒精产生D.利用乙装置制备果醋时，气阀1和气阀2都要翻开，并且需将a作为充 气口解析：选C。由于图甲没有通气装置，所以不适合用于制备果醋，但可用于 制备果酒，A正确。制备果酒主要利用的是酵母菌的无氧呼吸，酵母菌在发酵过 程中会产生CO2,所以为了防止瓶内气压过大，过一段时间后需要将瓶盖拧松放 气再拧紧，B正确。酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都会产生C02,都可以使澄 清石灰水变混浊，故不能以此判断是否有酒精产生，C错误。因为制备果醋所需 的醋酸菌属于好氧菌，所以用乙装置制备果醋时，需要将气阀1和气阀2翻开， 并且将a作为充气口，D正确。

19、.杨梅果实风味独特、酸甜适中，具有很高的营养和保健价值。以下图是制 作杨梅酒和杨梅醋的流程图。请回答以下问题：制取发酵液： 向杨梅汁中加 入白砂糖，调 至糖度为8%, 灭菌冷却酒精发酵： A接种酵母菌, 恒温发酵果醋发酵： A加入酒精，接种醋酸菌取样检测：对发酵产物进行检测(1)传统发酵中，发酵液虽然未经过严格的灭菌处理，但杂菌却不能正常生 长繁殖，这是由于果酒发酵的 条件抑制了杂菌的生长。用来检验酒精的化学试剂是 0(2)果酒制作过程中，酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所是 O温度适宜时果酒发酵时间较短，原因是O(3)杨梅醋的发酵过程中，除具备必需的营养物质外，还需要往发酵液中持 续地通入 0(4

20、)以下图表示果酒发酵过程中，发酵液的糖度(葡萄糖的浓度)和酒精度(酒精 浓度)随时间变化的关系。发酵前24 h,糖度变化很小，酒精度上升很慢，其原 因是 o 96 h后酒精度和糖度的变化都趋于 平 缓，其 原 因 是24 48 72 96 120 144时间/h解析：（1）果酒发酵是在缺氧、呈酸性的环境中，酵母菌可大量繁殖，而其 他绝大多数微生物无法适应这一环境而受到抑制。检验酒精是用酸性条件下的重 格酸钾，其溶液变成灰绿色即说明有酒精。（2）酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所 是细胞质基质。由于温度影响发酵所需酶的活性，所以只有温度适宜时，与果酒 发酵相关酶的活性才最高，发酵速度最快，时间最短。（3）醋酸菌是好氧细菌， 必须生活在氧气充足的环境中，且其最适生长温度是3035 C,所以在杨梅醋 的发酵过程中，需要往发酵液中持续地通入无菌空气（氧气）。（4）酵母菌是兼性厌 氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，在无氧条件下，酵母 菌能进行酒精发酵。结合图示曲线分析可知，前24 h内，糖度变化很小，酒精 度上升很慢主要是酵母菌还在进行有氧呼吸大量增殖；但是在96 h后，酒精度 和糖度的变化都趋于平缓，主要原因是高浓度的酒精和代谢废物会抑制酵母菌的 代谢而影响发酵。答案：（1）缺氧、酸性酸性重铭酸钾（2）细胞质基质此时，与果酒发酵 相关的酶活性最