高三生物学一轮复习讲义71 选择性必修3 第九单元 第50讲　传统发酵技术的应用和发酵工程

第50讲传统发酵技术的应用和发酵工程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、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。考点1传统发酵技术的应用一、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，将原料通过微生物的________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。2．传统发酵技术3．腐乳制作二、泡菜的制作1．菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。2．原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。3．反应式：____________________________________________________________。4．方法步骤营造“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。(人教版选择性必修3P8拓展应用T2)随泡菜的发酵时间的延长，亚硝酸盐的含量就会降低。是不是泡菜的发酵时间越长，越适合食用？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。三、果酒、果醋的制作1．制作原理与发酵条件2．发酵装置及各部件的作用3．方法步骤4．果酒、果醋制作时防止杂菌污染的4项措施(1)榨汁机要洗净并晾干，发酵瓶要清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒。(2)清洗葡萄时要先冲洗后再去除枝梗，以避免去除枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。(3)装入葡萄汁后要封闭发酵装置的充气口。(4)发酵瓶的排气管用曲颈管而不用直管。若用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖。1．传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。 ()2．腐乳的制作仅是毛霉参与了豆腐的发酵。 ()3．向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境。 ()4．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。 ()5．醋酸发酵过程中经常翻动发酵物，可控制发酵温度和改善通气状况。 ()黄酒是中国特产，我国江浙地区酿造黄酒的历史悠久。造老酒的“诀窍”主要是守六法：“黍米必齐、曲蘖必时、水泉必香、陶器必良、湛炽必洁、火剂必得”；把五关：“煪糜、糖化、发酵、压榨、陈储”。泡菜古称葅，是指为了利于长时间存放而经过发酵的蔬菜。它是一种在低浓度食盐液中泡制的蔬菜乳酸发酵加工品。世界各地都有泡菜的影子，风味也因各地做法不同而有异。(1)“陶器必良”和“火剂必得”的目的是控制发酵过程的和条件。(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，原因是。(3)制作泡菜时，采取用热水短时间浸泡蔬菜的手段，该项措施能缩短发酵时间的原因是。(4)制作泡菜时配制的盐水要先煮沸，再冷却使用原因是。泡菜的制作1．(链接人教版选择性必修3P6探究·实践)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．(链接人教版选择性必修3P8拓展应用T2)传统泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化如图所示，其中亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，硝酸盐还原菌适宜的酸碱度为中性。若摄入过多亚硝酸盐，则对人体有害。下列说法错误的是()A．发酵初期，亚硝酸盐含量升高，主要是由于硝酸盐还原菌大量繁殖B．发酵中期，乳酸菌进行有氧呼吸而大量繁殖产生大量的乳酸C．发酵后期，乳酸菌数量下降与营养物质的消耗和乳酸的积累都相关D．取食泡菜的时间宜在发酵的中期靠后期泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化果酒、果醋的制作3．(链接人教版选择性必修3P7正文)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．(链接人教版选择性必修3P6－7探究·实践)王村醋属于“山东省非物质文化遗产”，它以小米为主要原料，经酵母菌、醋酸菌等微生物发酵而成。明嘉靖二十五年王村就有“春分酿酒拌醋”之说，有经验的酿醋师可通过附耳听瓮判断发酵的程度。王村醋传统酿造工艺如下表，下列说法错误的是()步骤操作过程①糊茬将浸泡好的小米放入锅内，温火煮米，米煮到开花，成黏糊状即可②大曲酒酵将煮好的米摊开散热，待凉至38℃时加曲抖匀放入缸内发酵③汾醋将发酵好的醪液拌谷糠倒入瓮内自然发酵，进入七天的发酵阶段④抄缸用手抄醅，有利于醋醅的空气流通，该发酵过程需要两个月⑤拨缸从一个缸内倒入另一个缸内，使发酵彻底⑥存醅为保证小米醋的口感，用油布盖住并用泥密封，存醅三个月A．“春分酿酒拌醋”说明温度影响醋酸发酵B．“听瓮”是通过醋酸菌产生CO2的状况推测发酵程度C．拌曲时温度过高可导致曲中的微生物死亡D．若不“用手抄醅”，则醋酸菌的呼吸强度下降考点2发酵工程及其应用一、发酵工程的基本环节1．(人教版选择性必修3P22－23“图1-9”)利用发酵技术生产谷氨酸时，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，由此说明__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。二、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2．“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别2．(人教版选择性必修3P25思考·讨论)与传统的手工发酵相比，啤酒的工业化生产过程中，能使啤酒的产量和质量明显提高的工程手段有_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。三、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)生产各种各样的食品添加剂。(3)生产酶制剂。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，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物就可以作为疫苗使用。3．在农牧业上的应用：生产微生物________、农药和饲料。4．在其他方面的应用(1)利用纤维废料发酵生产________、乙烯等能源物质。(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。3．(人教版选择性必修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。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．分离、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．啤酒的工业化生产中，糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵。 ()4．目前已实现青霉素的工业化生产，选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中。 ()5．谷氨酸发酵生产时，在酸性条件下积累较多的谷氨酸。 ()抗生素是某些微生物在生长繁殖过程中产生的一类物质。其中青霉菌产生的青霉素以疗效高、毒副作用小等优点成为人类治疗疾病的首选，但头孢霉素不易被青霉素酶降解，与青霉素相比，不易产生耐药性。青霉素发酵是一个高耗氧过程，在发酵的开始阶段青霉素和头孢霉素有共同的前体，不久后出现分支，在分支点上，有一个重要的“调节阀门”——扩环酶，若前体扩环，则最终会合成头孢霉素，若不扩环，则最终会合成青霉素。一般情况下，扩环酶很少，因此头孢霉素的产量很低。(1)菌种的选育是发酵工程的首要环节，为获得高产且只产头孢霉素的菌株，可利用基因工程对野生青霉菌进行改造，改造措施是。(2)为保证发酵的正常进行，通常需要通入无菌空气，若直接通入空气，可能会导致青霉素的产量下降，原因可能有(答出两点)。(3)为解决青霉素生产中高耗氧的问题，可将血红蛋白基因与Ti质粒结合后导入青霉菌，Ti质粒上的血红蛋白基因整合到青霉菌染色体上的机理是。微生物工业发酵的基本过程1．(链接人教版选择性必修3P22－23图1-9)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA(嗜盐单胞菌H的代谢物)等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值，工艺流程如图。下列叙述正确的是()A．发酵工程的中心环节是嗜盐单胞菌H菌种的选育B．发酵罐内发酵要严格控制温度、pH和溶解氧等条件C．使用平板划线法定期取样进行菌落计数评估菌株增殖状况D．发酵结束之后，采取适当的过滤、沉淀等方法直接获得产品PHA发酵工程在生产上的应用2．(链接人教版选择性必修3P24－25思考·讨论)黄桃精酿啤酒的制作工艺与普通啤酒有所不同，生产工艺流程为麦芽→粉碎→糖化→过滤→煮沸→主发酵→后发酵(添加黄桃汁)→低温冷藏→成品→罐装。下列说法正确的是()A．利用大麦作原料时，淀粉是酵母菌的直接碳源B．啤酒发酵过程中大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成C．糖化是让麦芽糖分解形成糖浆，煮沸能够使酶失活及对糖浆灭菌D．“精酿”啤酒发酵完成后，通常不需要进行过滤和消毒处理3．(链接人教版选择性必修3P25正文)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1．(2024·江西卷)井冈霉素是我国科学