2026届高考生物一轮总复习选择性必修3第10单元生物技术与工程第1讲传统发酵技术的应用发酵工程及其应用课件

选择性必修3生物技术与工程第十单元生物技术与工程第1讲传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用考情研读·备考定位课标要求核心素养1.举例说明日常生活中某些食品是运用传统发酵技术生产的。2．阐明利用微生物进行发酵来生产特定的产物。3．关注食品安全，倡导健康的生活方式，举例说明发酵工程在医药、食品及其他农业生产上有重要的应用价值。1.发酵菌种的结构与功能的关系。(生命观念)2．分析比较果酒、果醋和泡菜的制作原理。(科学思维)3．关注食品安全，倡导健康的生活方式。(社会责任)4．设计实验探究发酵的条件。(科学探究)考点二考点一考点一传统发酵技术的应用必备知识·夯实基础知|识|巩|固一、发酵与传统发酵技术1．发酵(1)概念：人们利用_________，在适宜的条件下，将原料通过__________________转化为人类所需要的产物的过程。(2)原理：不同的微生物具有产生_______________的能力，利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。微生物微生物的代谢不同代谢物2．传统发酵技术二、传统发酵食品的制作1．腐乳制作(2)腐乳制作过程中参与的微生物：多种微生物参与了豆腐的发酵，如______、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是______。毛霉是一种丝状真菌，其繁殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。小分子的肽和氨基酸甘油和脂肪酸酵母毛霉2．泡菜的制作(1)菌种的种类和来源常见的乳酸菌有乳酸链球菌和____________。菌种来源_________________________________。(2)乳酸菌发酵制作泡菜的原理：______________________________(用方程式表示)。乳酸杆菌植物体表面天然的乳酸菌(3)制作泡菜的方法步骤提醒：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。(4)泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有O2，乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期__________________________积累、增多、pH下降下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)发酵后期减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动)______________________下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)最多(乳酸抑制其他菌活动)继续增多，pH继续下降发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐变化曲线注意亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的3.果酒和果醋的制作(1)原理和条件项目制作果酒制作果醋发酵菌种酵母菌醋酸菌代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型项目制作果酒制作果醋发酵过程有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：_____________________________________________；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：______________________________________________O2、糖源充足时：__________________________________________________________；O2充足、缺少糖源时：__________________________________________________C6H12O6＋6H2O＋2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量C6H12O6＋2CO2＋2H2O＋能量C2H5OH＋H2O＋能量项目制作果酒制作果醋对氧的需求前期______，后期_________一直需氧产物检测闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙色→灰绿色)酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝需氧不需氧(2)方法步骤发酵瓶、榨汁机等器具消毒：用洗洁精清洗干净，并用体积分数为_________的酒精消毒，晾干

↓挑选、冲洗葡萄：用______冲洗1～2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干

↓榨汁、装瓶：用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中(注意：要留有大约_________的空间)，盖好瓶盖70%清水1/3

↓果酒发酵的控制：温度控制在_______℃，每隔12h左右_________一次(注意：不是打开瓶盖)，再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d

↓监测发酵情况：从____________取样监测发酵情况

↓果醋发酵：果酒制作完成后，打开瓶盖，盖上____________，温度控制在________℃，时间为_________d18～30拧松瓶盖发酵瓶口一层纱布30～357～84．果酒和果醋发酵改进装置及其分析思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)传统发酵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。(

)(2)乳酸菌是在有氧条件下能将葡萄糖分解成乳酸的一类细菌的总称。(

)(3)膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。(

)(4)工业上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。(

)答案：(1)√

(2)×

(3)√

(4)√延|伸|探|究黄酒是世界上最古老的酒类之一，源于我国，且唯我国有之，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒。古遗六法中描述道：“黍米必齐，曲蘖必时，水泉必香，陶器必良，湛炽必洁，火剂必得”。曲蘖主要指酒曲，湛炽是指浸泡和蒸煮，回答下列问题：(1)“陶器必良”和“火剂必得”的目的是什么？(2)“陈储”是指将榨出的黄酒放入储酒罐内存放待用，陈储要特别注意密封，为什么？(3)黄酒的酒精度数一般为15度左右，酒精度数无法继续提高可能的原因是什么？提示：(1)控制发酵过程的氧气和温度等条件。(2)若是密封不好，醋酸菌容易将酒精转化为醋酸，使黄酒变酸(合理即可)。(3)酒精浓度升高导致酵母菌活性下降。剖析难点·考点突破重|难|精|讲果酒和果醋发酵过程中关注“两个变化”(1)果酒发酵过程中酵母菌数量和酒精含量的变化①菌体数量的变化：发酵初期，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。发酵中期形成无氧环境，酵母菌数量增加缓慢，最后达到稳定。发酵后期由于酒精含量较高，可能会导致酵母菌大量死亡。②酒精含量的变化：发酵初期，酵母菌进行有氧呼吸，酒精含量很低。发酵中期，酵母菌进行无氧呼吸产生大量酒精，酒精含量增加。发酵后期，由于酒精含量升高，大量酵母菌死亡，酒精含量几乎不再增加。(2)果酒、果醋制作过程中pH的变化①果酒发酵时产生的部分CO2会溶于发酵液，使发酵液pH下降，最后趋于稳定。②果醋发酵时产生的乙酸溶于发酵液，使发酵液pH下降，最后趋于稳定。考向一结合果酒和果醋的制作过程，考查科学探究(2025·江西省宜丰中学校考)苹果醋制作的简要工艺流程如图所示。下列有关叙述中，正确的是(

)精|准|命|题例1A．①过程需要无氧条件，温度是30～35℃，而②过程需要通入氧气，温度为18～25℃B．检验苹果酒的制作是否成功，可用嗅闻法或用酸性的重铬酸钾溶液进行鉴定C．可用稀释涂布平板法或平板划线法统计苹果醋中醋酸杆菌的总数D．糖源充足时，醋酸菌先将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸答案：B解析：①过程为酒精发酵，②过程为醋酸发酵，前者的菌种是酵母菌，其在无氧条件下产生酒精，后者的菌种是醋酸菌，其在有氧条件下将酒精氧化成乙醛，再进一步氧化成醋酸，且酒精发酵需要的温度低于醋酸发酵需要的温度，因此①和②过程的主要区别是前者需要无氧条件，温度是18～30℃，后者需要通入氧气，且需要30～35℃的温度条件，A错误；检验苹果酒的制作是否成功，除了嗅闻发酵液是否有酒味外，还可用酸性条件下的重铬酸钾溶液进行鉴定，若呈现灰绿色说明有酒精产生，B正确；可用稀释涂布平板法统计苹果醋中醋酸杆菌的总数，平板划线法不能计数，C错误；当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的葡萄糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，D错误。故选B。〔变式训练1〕(多选)(2025·山东省日照市联考)《齐民要术》在记叙酿酒方法时指出蒸软的米要“舒(摊开)使极冷，然后纳之(下酿瓮中去)”，酿酒完成的标志是“酒令沸定，米有不消者，便是曲势尽”。下列叙述正确的是(

)A．将米蒸软既有利于杀灭杂菌，又有利于淀粉糖化B．“舒使极冷，然后纳之”可避免高温杀死发酵所需的菌种C．“沸定”说明发酵完成，此时大部分菌种不再进行细胞呼吸D．“米有不消者，便是曲势尽”主要原因是酒精含量增多和pH升高答案：ABC解析：将米蒸软可以杀灭杂菌，同时又能加速淀粉糖化，为发酵作准备，A正确；“舒使极冷，然后纳之”是将蒸熟的米摊开冷透，然后将其放入发酵罐中，这样可以避免高温杀死发酵所需的菌种，B正确；“沸定”说明大部分菌种不再进行细胞呼吸释放CO2，发酵完成，此时酒精含量较高，糖分基本消耗完，C正确；酿酒时糖未耗尽，酵母菌发酵也会停止，原因可能是微生物细胞呼吸释放二氧化碳使得pH降低以及酒精含量增多，对发酵起抑制作用，从而导致酵母菌发酵停止，D错误。考向二结合泡菜的制作，考查实验设计及方案实施能力(2024·湖南衡阳高三统考)某些商家为了延长保质期，在泡菜和酱油制作中均会添加一定量的防腐剂。下列有关泡菜和酱油的叙述，正确的是(

)A．泡菜发酵中期，pH下降，大肠杆菌、酵母菌等活动被抑制，发酵产物只有乳酸B．泡菜发酵后期，乳酸菌的生长繁殖也会受到抑制C．防腐剂属于食品添加剂，在泡菜和酱油制作中大量使用不会危害人体健康D．泡菜属于传统发酵技术的产物，而酱油不属于传统发酵技术的产物例2答案：B解析：泡菜发酵中期，乳酸菌进行无氧呼吸产生大量乳酸，pH下降，大肠杆菌、酵母菌等杂菌的活动受到抑制，酵母菌是兼性厌氧菌，能够进行无氧呼吸，所以此时发酵产物还有酒精，A错误；泡菜发酵后期，乳酸不断积累，pH下降，过酸的环境抑制了乳酸菌的生长繁殖，B正确；食品添加剂要在规定范围内使用，大量添加会危害人体健康，C错误；泡菜和酱油都属于传统发酵技术的产物，D错误。〔变式训练2〕

(2024·河南南阳高三模拟)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，乳酸菌与杂菌数目也发生变化，下列有关分析错误的是(

)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答案：D解析：泡菜制作初期多种微生物并存，也存在乳酸菌，才可制作到泡菜，A正确；乳酸菌是厌氧细菌，密闭发酵产生了厌氧环境，有些菌是好氧的，于是乳酸菌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，酸度不断增长，氧气含量不断减少，直至全部消耗，可以抑制其他微生物的生长，C正确；发酵后期，由于乳酸的积累，酸度继续增长，乳酸菌活动也受到抑制，因此乳酸菌数目不会一直增多，D错误。故选D。考点二发酵工程及其应用必备知识·夯实基础知|识|巩|固1．发酵工程的概念(1)基本概念：发酵工程是指利用_________的特定功能，通过__________________，规模化生产对人类有用的产品。(2)主要内容：发酵工程一般包括______________，____________，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的_______________等方面。微生物现代工程技术菌种的选育扩大培养分离、提纯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4．发酵工程的特点教材隐含知识(选择性必修3P27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。菌体蛋白质脂质5．发酵工程的应用(1)在食品工业上的应用①生产传统的发酵产品。②生产各种各样的_______________。③生产_________。(2)在医药工业上的应用①获得具有____________生产能力的微生物。②直接对______进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。③利用基因工程，将病原体的________________________基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。食品添加剂酶制剂某种药物菌种某个或某几个抗原(3)在农牧业上的应用：生产微生物________________________。(4)在其他方面的应用①利用纤维废料发酵生产_______________等能源物质。②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产_________，嗜低温菌有助于提高_______________的产量。肥料、农药和饲料酒精、乙烯洗涤剂热敏性产品思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)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。(

)(2)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。(

)(3)分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。(

)(4)谷氨酸的发酵生产中，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺。(

)(5)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白。(

)答案：(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×延|伸|探|究我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，阅读教材“啤酒的工业化生产流程”，思考回答下列问题：(1)制麦过程需促使大麦种子萌发，发芽大麦合成大量淀粉酶直接促进糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵，为什么？(2)大麦发芽会消耗部分储存的有机物，影响产量，提高了生产成本，如何解决以上问题？(3)与传统的手工发酵相比，在啤酒的工业化生产流程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？提示：(1)酵母菌不能直接利用淀粉做碳源。(2)用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α－淀粉酶。(3)接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格控制的发酵条件等，都使啤酒的产量和质量明显提高。剖析难点·考点突破重|难|精|讲1．发酵工程基本环节2．有关发酵工程的4点注意考向围绕发酵工程及其应用，考查实验探究能力(2025·安徽安庆调研)下列关于发酵工程基本环节的叙述，正确的是(

)A．需要根据确定的菌种选择合适的原料配制培养基，且一般需要反复实验B．需要对培养基和发酵设备进行消毒，以防止因杂菌污染导致的产量下降精|准|命|题例C．选育出的菌种可以直接接种，也可以先进行扩大培养后再进行接种D．计算机控制系统可以通过正反馈机制，使发酵罐内的发酵全过程处于最佳状态答案：A解析：需要对培养基和发酵设备进行灭菌，以防止因杂菌污染导致的产量下降，B错误；选育出的菌种不能直接接种，要先进行扩大培养后再进行接种，C错误；计算机控制系统可以通过负反馈机制，使发酵罐内的发酵全过程处于最佳状态，D错误。〔变式训练〕啤酒是以麦芽汁为原料，经酿酒酵母发酵制得。传统啤酒酿造过程中，发酵在敞开式发酵池中进行，麦芽汁中接入酵母后通入大量无菌空气，之后会产生大量气体翻腾逸出，在麦芽汁表面形成25～30cm厚的气泡层(泡盖)，然后停止通气，进入静止发酵阶段。一段时间后可得啤酒。下列说法错误的是(

)A．用赤霉素溶液浸泡大麦种子可以有效促进α－淀粉酶合成，增加麦芽汁中可发酵糖的含量B．静止发酵阶段酵母菌主要进行无氧呼吸C．泡盖的形成是由于酵母菌有氧呼吸产生CO2，能将麦芽汁与空气隔绝D．麦芽汁仅能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源和水答案：D解析：赤霉素能促进种子萌发，制作麦芽汁之前用含有赤霉素的溶液浸泡大麦种子，可以有效促进α－淀粉酶合成，将淀粉水解为麦芽糖，进而增加麦芽汁中可发酵糖的含量，A项正确；泡盖的形成能将麦芽汁与空气隔绝，停止通气，进入静止发酵阶段酵母菌主要进行无氧呼吸，B、C正确；麦芽汁不仅能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源和水，还能提供氮源、无机盐，D项错误。素养提升·强化思维构|建|网|络|情境储备战高考|【情境储备】生活中传统发酵食品及其发酵机理1．醪糟又称酒酿，是糯米经蒸煮后，接种根霉，在有氧条件下，发酵生产的含低浓度酒精和不同糖分的食品。根霉在生长时会产生大量的淀粉酶，将糯米中的淀粉水解成葡萄糖，同时利用部分葡萄糖发酵产生酒精。2．酱油生产以大豆为主要原料。生产时，将原料粉碎制成固体培养基，然后在有氧条件下，利用产生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉进行发酵。微生物在生长过程中会产生大量的蛋白酶，蛋白酶将培养基中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸。发酵结束后经淋洗、调制就可制成酱油产品。酱油富含氨基酸和肽，具有特殊香味。【高考预测】从传统发酵技术到发酵工程，发酵技术的发展为人们提供了丰富多样的食品和药物等。下列相关叙述错误的是(

)A．醋酸菌能以酵母菌的某种代谢产物为原料合成乙酸B．无氧条件下利用大肠杆菌发酵大规模生产青霉素C．腐乳味道鲜美是因为毛霉等产生的蛋白酶将蛋白质分解为氨基酸和小分子的肽D．甜面酱、酱油、豆豉等都是利用传统发酵技术制作的食品答案：B解析：醋酸菌在缺乏糖源时，能以乙醇为原料合成乙酸，A正确；青霉素由青霉菌合成，青霉菌为需氧型生物，需在有氧条件下发酵，另外，青霉素对许多细菌具有较强的杀伤性，不宜用细菌生产青霉素，B错误；毛霉等产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质分解为氨基酸和小分子的肽，使腐乳味道鲜美、易于消化吸收，C正确；除泡菜、果酒、果醋、腐乳外，甜面酱、酱油、豆豉等也是利用传统发酵技术制作的食品，D正确。真|题|再|现1．(2024·湖北卷)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答案：D解析：食用醋的酸味主要来自醋酸，醋酸学名乙酸，A正确；醋酸菌是好氧型细菌，不适宜在无氧的条件下生存，B正确；在制醋时，缺失原料的情况下，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，C正确；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，