第1讲传统发酵技术及发酵工程的应用

第1讲传统发酵技术及发酵工程的应用考点定标1.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。2．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。3．举例说明发酵工程在医药、食品、农牧业生产上及其他方面有重要的应用价值。考情解码1.传统发酵技术的应用2025·山西卷·T3;2025·江苏卷·T6;2024·河北卷·T18；2024·贵州卷·T14;2024·湖北卷·T1;2023·山东卷·T12；2023·湖南卷·T5;2023·浙江6月卷·T122.发酵工程的原理及应用2025·山东卷·T20;2024·北京卷·T17;2024·江西卷·T11；2024·全国甲卷·T37;2024·山东卷·T14;2023·江苏卷·T16；2023·山东卷·T20考点一传统发酵技术的应用 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)(2024·浙江6月卷，10A)酒精发酵是吸能反应。()(2)(湖南卷，7D)“杏花村酒”的酿制，酵母菌只进行无氧呼吸。()(3)(江苏卷，16C)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。()(4)(辽宁卷，8A)果醋发酵时，乙醇既是乙酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖。()(5)(江苏卷，14A)果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器。()(6)(江苏卷，14B)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。()(7)(江苏卷，14D)果醋发酵时，用重铬酸钾测定乙酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深。()(8)(湖北卷，3A)泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．发酵与传统发酵技术(1)发酵(2)传统发酵技术2．尝试制作传统发酵食品(1)腐乳制作(2)泡菜的制作①制作过程②泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化③实验成功关键点师说解惑(1)泡菜“咸而不酸”可能是盐水浓度过高、发酵温度过低等导致泡菜未能正常发酵。(2)“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，制泡菜时若加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。(3)制作果酒和果醋①果酒制作与果醋制作的比较________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________②果酒和果醋的制作步骤及目的③果酒和果醋发酵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。任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(选择性必修3P2～3正文)通过阅读“从传统发酵技术到发酵工程”的科技探索之路，你能得到哪些启示？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3P6“探究·实践”拓展)分析“制作泡菜”，回答下列问题。(1)制作泡菜时，盐水为什么煮沸后冷却？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？你认为这层白膜是怎么形成的？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．(选择性必修3P6“探究·实践”)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。日常生活中不能吃存放时间过长、变质的蔬菜的原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。4．(选择性必修3P6“探究·实践”拓展)思考并回答下列问题。(1)在果酒制作中应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)果酒制作时，发酵瓶装入葡萄汁后留有eq\f(1,3)空间的目的是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。5．(选择性必修3P8“拓展应用”T2原理分析)(1)制作泡菜时，发酵初期pH呈明显下降趋势的原因是____________________。如果泡菜坛出现裂缝或砂眼往往会导致大量杂菌繁殖、泡菜变质，其原因是__________________________。(2)泡菜在发酵10天后食用比较合适，因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)做泡菜时加入“陈泡菜水”的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能(选择性必修3P8“拓展应用”T3变式训练)下图为果酒与果醋发酵的简易装置及兴趣小组设计的改进装置示意图，下列说法错误的是()A.用体积分数为70%的酒精对上述装置进行消毒后，再装入果汁B.甲装置在酿酒过程中被杂菌污染的机会比其他两个装置大C.丙装置转为果醋发酵更容易，只需通过气阀2通气即可D.与甲装置相比，乙装置中的气压更容易保持相对稳定2.过程评价·考向题组练经典考向结合泡菜、酸奶、果酒和果醋制作，考查科学探究1．(2023·山东卷，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2．(2024·江苏卷，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3．(2024·湖北卷，1)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4．(2024·河北卷，18)中国传统白酒多以泥窖为发酵基础，素有“千年老窖万年糟”“以窖养糟，以糟养泥”之说。多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物。下列叙述正确的是()A.传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的B.窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系，使酿造过程不易污染杂菌C.从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时，需要在CO2或N2环境中进行D.从谷物原料发酵形成的酒糟中，可分离出产淀粉酶的微生物考点二发酵工程及其应用 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)(山东卷)在青霉素的工业化生产时，由于青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌。()(2)利用细菌获取大量代谢物时，可利用基因突变和染色体变异进行菌种的选育。()(3)发酵工程的灭菌环节只是对培养基进行严格的灭菌。()(4)谷氨酸发酵生产中，在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。()(5)发酵工程的中心环节是对微生物细胞本身或其代谢物进行分离、提纯。()(6)啤酒的工业化生产过程中的焙烤环节是加热杀死种子胚，但不使淀粉酶失活。()(7)单细胞蛋白是指单一微生物菌体中的蛋白质。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．发酵工程的概念利用微生物的________，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。2．发酵工程的基本环节师说解惑发酵工程操作中的三个注意事项(1)发酵工程所用菌种一般是保存于冷冻管或冰箱中的斜面菌种，正式使用前先转接到新鲜斜面培养基上活化后，再用于扩大培养。(2)发酵过程的监控和发酵条件的控制会直接影响产品的质量和产量，严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，以保证产品的产量和质量。(3)发酵产品的分离、提纯要根据产品类型选择不同方法。若发酵产品是菌体本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离、干燥，即可得到产品；若产品是代谢物，如次生代谢物，需要根据产物的性质采用提取、分离和纯化措施来获得产品。3．啤酒发酵的工业化生产流程(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别4．发酵工程的特点5．发酵工程的应用师说解惑发酵工程易错警示(1)发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵。(2)发酵工程的实质：通过控制微生物的代谢过程，实现微生物的大量繁殖与代谢产物积累，从而获得所需产品。(3)微生物农药不同于化学农药，微生物农药防治属于生物防治的范畴。(4)单细胞蛋白指的是微生物菌体，而不是指菌体内某种蛋白质。任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(选择性必修3P23图1-9分析)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，但在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺，由此可知，环境条件____________________________________________________________________________。为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，其主要做法是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。2．(选择性必修3P23“思考·讨论”)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．(选择性必修3P24～25“思考·讨论”发掘思考)啤酒工业化生产流程中，“焙烤”的温度________(填“低于”“高于”或“等于”)“蒸煮”的温度，因为前者__________________，而后者要__________________________________________________。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能(选择性必修3P28“拓展应用”T2素材挖掘)青霉素发酵是高耗氧过程。在青霉素的发酵生产过程中总有头孢霉素产生。人们通过对青霉素生产菌代谢途径的研究发现，在青霉素与头孢霉素的合成过程中，它们有一个共同的前体，这个前体经过两种不同酶的作用分别合成两种产物。下列相关叙述错误的是()A.工业化生产之前需要进行青霉素生产菌纯培养，筛选青霉素分泌量高的优良菌种B.进行主发酵前一次性加足所需的营养组分以利于工业化生产C.通过敲除其中一种酶的基因，从而使青霉素生产菌只产生一种产物D.将血红蛋白基因导入青霉素生产菌是一种保证发酵过程中高效供氧的思路2.过程评价·考向题组练经典考向围绕发酵工程的应用，考查科学探究1．(2023·浙江6月卷，12)关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是()A.糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖B.发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测C.若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封可能不严D.蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵2．(2024·山东卷，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3．(2024·江西卷，11)井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种(JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长)发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是()A.JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因B.JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量C.提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量D.稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化课堂评价过教材过真题实战演练一、过教材——判断正误并找到课本原话(一)发酵与传统发酵技术1．(选择性必修3P5正文)发酵是指人们利用微生物，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．(选择性必修3P5正文)多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是曲霉。()3．(选择性必修3P6正文)酵母菌是厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵。()4．(选择性必修3P7“探究·实践”)果酒发酵温度一般控制在30～35℃，时间为10～12d。()5．(选择性必修3P8正文)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。()(二)发酵工程及其应用1．(选择性必修3P22“从社会中来”)青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。()2．(选择性必修3P22图1－9)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。()3．(选择性必修3P23图1－9)分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。()4．(选择性必修3P23图1－9)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。()5．(选择性必修3P24“思考·讨论”)啤酒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