高三一轮学案生物（人教版）第十单元第49课时传统发酵技术的应用发酵工程及其应用

第49课时传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用课标要求1.利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜。2.利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。3.阐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。4.举例说明发酵工程在医药、食品及其他农牧业生产上有重要的应用价值。考情分析1.传统发酵技术及实例2024·湖北·T12023·山东·T·湖北·T·江苏·T162021·山东·T122.发酵工程的原理及应用2024·河北·T·山东·T·山东·T·湖北·T132022·山东·T20考点一传统发酵技术的应用1．发酵与传统发酵技术2．尝试制作传统发酵食品(1)泡菜的制作[教材隐性知识]源于选择性必修3P8“练习与应用拓展应用2”泡菜咸而不酸的最可能的原因是__________________，加入陈泡菜水的目的是____________________________。(2)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________型异养_______型发酵过程有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量O2、糖源充足时：________________；O2充足、缺少_______时：__________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②果酒和果醋的制作步骤及目的[教材隐性知识]源于选择性必修3P8“练习与应用·拓展应用3”：果酒和果醋改进装置及其分析装置的使用：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。(1)泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸(2021·湖北，3A)()(2)葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋(2022·江苏，16C)()(3)果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器(2021·江苏，14A)()(4)果酒发酵时，用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多(2021·江苏，14B)()(5)果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深(2021·江苏，14D)()制作果酒、果醋的操作要点分析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)黄酒发酵过程中，不需要对黍米和陶器装置进行严格灭菌，却可以防止其他杂菌对发酵产生影响，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？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)“陈储”是指将榨出的黄酒放入储酒罐内存放待用，如果“陈储”时密封不严，酒会变酸，为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________考向一泡菜的制作1．(2024·江苏，14)关于“利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜”的实验，下列叙述正确的是()A．制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中B．制作酸奶的牛奶须经过高压蒸汽灭菌后再接种乳酸菌C．发酵装置需加满菜料或牛奶并封装，以抑制乳酸菌的无氧呼吸D．控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质2．(2023·山东，12)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是()A．①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死B．②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌C．③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入D．④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低考向二果酒、果醋的制作3．(2022·湖北，10)关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是()A．在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气B．白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程C．葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体D．生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌4．(2024·南宁一模)《齐民要术》记载了一种称为“动酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的酿醋工艺：“大率酒一斗，用水三斗，合瓮盛，置日中曝之。七日后当臭，衣(指菌膜)生，勿得怪也，但停置，勿移动，挠搅之。数十日，醋成。”下列叙述错误的是()A．该方法依据的原理是醋酸菌在氧气充足、糖源缺乏时将酒精转化为乙酸B．加水的目的是对酒进行稀释，避免渗透压过高杀死醋酸菌C．“衣”位于变酸的酒表面，是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的D．“挠搅”有利于酒精与醋酸菌充分接触，还可以增加溶液中的溶解氧考点二发酵工程及其应用1．发酵工程的概念发酵工程是指利用____________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．发酵工程的基本环节选育菌种eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①从中筛选,②通过,获得))↓扩大培养：增加菌种数量↓配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试验确定培养基配方↓灭菌：____________________都必须严格灭菌↓________：无菌操作↓发酵罐内发酵发酵工程的中心环节eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①了解发酵进程：随时检测培养液中的等,②及时添加必需的营养组分,③严格控制等发酵条件))↓分离、提纯产物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①发酵产品是微生物细胞本身：在发酵结束之后，,采用_________等方法将菌体分离和干燥,②发酵产品是代谢物：根据产物的性质采取适当的,____________措施来获得产品))↓获得产品3．啤酒的工业化生产流程(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的[提醒]啤酒发酵的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别4．发酵工程的特点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。(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。[教材隐性知识]源于选择性必修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。分析啤酒的工业化生产流程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)制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子的目的是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)与传统的手工发酵相比，在啤酒的工业化生产流程中，下列哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高________________(选填编号)。①接种单一高质量纯种酵母菌②严格的消毒措施③培养基营养物质协调④严格的发酵条件控制考向三发酵工程及其应用5．(2025·桂林模拟)青岛有一种酸啤酒，该啤酒酿造方法简单易操作，酿造的酸啤酒香气丰富、酸度均衡，最终啤酒的整体风味与口感俱佳。具体流程如图，下列相关叙述正确的是()A．麦芽汁能为酵母和乳酸菌的发酵提供碳源、氮源、水和无机盐B．蒸煮可以使淀粉分解，形成糖浆，并对糖浆进行灭菌C．发酵过程中要适时往外排气，发酵后期在低温、通气环境下进行D．过滤消毒可杀死啤酒中的所有微生物，延长啤酒的保存期6．(2024·山东，14)在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是()A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品一、过教材1．下列关于泡菜制作的叙述，错误的是()A．泡菜的制作过程主要是由乳酸菌参与发酵，该菌属于厌氧菌B．用水密封发酵坛的主要目的是保持无氧条件C．盐水的制作过程要煮沸冷却，煮沸是为了除去水中的氧气和杂菌，冷却是因为高温会杀死乳酸菌D．腌制泡菜时如果加入一些陈泡菜汁，可以缩短腌制时间E．泡菜制作的过程中，乳酸菌在产生乳酸的同时还会产生亚硝酸盐F．发酵期间乳酸不断积累，当它的质量分数为5%～20%时，泡菜口味最佳G．泡菜制作过程中，亚硝酸盐的含量先增加后降低2．下列关于果酒和果醋制作的叙述，正确的是()A．制作葡萄酒前，需反复冲洗葡萄以避免杂菌污染B．将葡萄汁装入发酵瓶要留有大约1/3的空间C．为保证无氧环境，果酒制作过程中不能拧松瓶盖D．在O2和糖源充足时，醋酸菌能将乙醇先转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸E．制作果酒和果醋的温度基本相同F．果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒则情况相反G．泡菜坛内的白色菌膜和变酸的果酒表面的菌膜所含的主要菌种相同3．如图为果酒与果醋发酵的简易装置甲及兴趣小组设计的改进装置乙示意图，下列说法正确的是()A．装置甲在酿酒过程中被杂菌污染的机会比装置乙小B．装置乙的d处弯曲可防止发酵液被空气中的杂菌污染C．果酒发酵时气阀a需要先打开后关闭D．果酒发酵过程中气阀a和气阀b应同时处于打开或关闭状态E．利用果酒进行果醋发酵时，应适当提高温度并打开气阀a4．下列关于发酵工程及其应用的叙述，正确的是()A．分离、提纯获得微生物细胞本身或其代谢产物是发酵工程的中心环节B．发酵工程中所用菌种大多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降C．在菌种确定之后，要选择原料制备培养基，培养基不需要灭菌D．发酵过程中需要随时取样检测培养液中的微生物数目、产物浓度等E．谷氨酸发酵过程中，在酸性条件下会积累谷氨酸F．啤酒的工业化生产中，酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成G．用单细胞蛋白制成的微生物饲料，可通过发酵工程从微生物细胞中提取H．若发酵产品是微生物细胞，可采用过滤、沉淀的方法将菌体分离I．微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的化学防治手段二、过高考1．(2022·湖南，21节选)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是______________，工艺b是________(填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是_______________________________________________________________________________________________。2．(2023·新课标，35节选)若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌，可通过发酵工程获得大量根瘤菌，用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料，在农业生产中使用微生物肥料的作用是______________________________________________________________________________________________________________________________(至少答出2点)。答案精析考点一整合1．微生物代谢天然存在前一次发酵半固体发酵毛霉氨基酸2．(1)C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量煮沸八成满没过全部菜料教材隐性知识食盐浓度过高导致泡菜未能正常发酵相当于接种纯度较高的乳酸菌(2)①兼性厌氧需氧C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up7(酶))2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量糖源C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH＋H2O＋能量需氧不需氧②70%1/318～30拧松30～35教材隐性知识关闭CO2空气中微生物的污染判断正误(1)×[泡菜制作过程中，主要是乳酸菌将葡萄糖分解形成乳酸。](2)×[葡萄果皮上虽然有醋酸菌，但酒精发酵处于无氧环境，且酒精的浓度逐渐升高，原有的醋酸菌很难存活，制作好葡萄酒后直接通入无菌空气，因缺少醋酸菌种源，不能制作出葡萄醋。](3)√(4)×[果酒发酵时，发酵液中的葡萄糖不断被消耗，因此用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日减少。](5)×[重铬酸钾用于检测酒精，不能用于测定醋酸含量变化。]提升(1)控制发酵过程的氧气和温度等条件。(2)在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制(且发酵产生的酒精对其他杂菌也有毒害作用)。(3)酒精浓度升高导致酵母菌活性下降。(4)醋酸菌在有氧条件下会将酒精转化为醋酸。评价1．D[为制造无氧环境制作泡菜的菜料要完全淹没在煮沸后冷却的盐水中，A错误；制作酸奶的牛奶不需要经过高压蒸汽灭菌，否则会破坏牛奶的营养成分，B错误；发酵装置中泡菜装至八成满，制作酸奶时倒入的奶液量不要超过奶瓶容积的2/3，制作酸奶或泡菜时需要促进乳酸菌的无氧呼吸，C错误；制作酸奶或泡菜时，控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质，D正确。]2．C[沸盐水冷却后再倒入坛中，盐水煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响，A错误；盐水需要浸没全部菜料，制造无氧环境，有利于乳酸菌的无氧呼吸，B错误；盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是为了隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。]3．C[在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气，让酵母菌大量繁殖，再进行酒精发酵，A正确；白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程，如发酵初期酵母菌大量繁殖，B正确；葡萄糖转化为乙醇的过程发生在细胞质基质中，所需的酶存在于细胞质基质中，不存在于线粒体，C错误；生产白酒一般使用高粱，啤酒一般使用麦芽，果酒则使用对应的水果，但在发酵过程中都主要依赖酵母菌产生酒精，D正确。]4．C[醋酸菌对氧气的含量特别敏感，“衣”位于变酸的酒表面，是由原酒中的醋酸菌大量繁殖形成的，C错误。]考点二整合1．微生物2．自然界诱变育种或基因工程育种培养基和发酵设备接种微生物数量、产物浓度温度、pH和溶解氧过滤、沉淀提取、分离和纯化3．(1)淀粉酶淀粉分解，形成糖浆酒精和二氧化碳(2)长短低高4．温和丰富低廉专一污染小容易处理5．(1)②食品添加剂③酶制剂(2)①某种药物②菌种③某个或某几个抗原(3)肥料、农药和饲料(4)①酒精、乙烯②洗涤剂热敏性产品教材隐性知识菌体蛋白质脂质提升(1)使大麦种子无须发芽就能产生α淀粉酶(2)①②③④评价5．A[麦芽汁中含有丰富的糖类，还含有一些蛋白质、无机盐，可以为酵母和乳酸菌的发酵提供碳源、氮源、水和无机盐，A正确；蒸煮不是使淀粉分解，形成糖浆，B错误；发酵过程中由于酵母菌无氧呼吸会产生CO2，所以要适时往外排气，主发酵结束后，发酵液还要在低温、密闭的环境中储存一段时间进行后发酵，C错误；过滤消毒只能杀死啤酒中大部分的微生物，D错误。]6．D[黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧，相同菌体密度下，菌球体越大越不利于菌体与氧气接触，则柠檬