2025年新高考生物一輪復(fù)習(xí)第10單元生物技術(shù)與工程第37講傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和發(fā)酵工程及其應(yīng)用(講義)(學(xué)生版+解析)

第37講傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和發(fā)酵工程及其應(yīng)用目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航 202知識導(dǎo)圖·思維領(lǐng)航 303考點(diǎn)突破·考法探究 3考點(diǎn)一傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用 3知識點(diǎn)1發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù) 3知識點(diǎn)2傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作 4考向1圍繞泡菜、果酒和果醋制作，考查科學(xué)探究能力 8考向2果酒、果醋的制作 8考點(diǎn)二發(fā)酵工程及其應(yīng)用 9知識點(diǎn)1發(fā)酵工程的概念 9知識點(diǎn)2發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié) 9知識點(diǎn)3發(fā)酵工程的特點(diǎn) 11知識點(diǎn)4發(fā)酵工程的運(yùn)用 11考向1結(jié)合發(fā)酵工程的應(yīng)用，考查科學(xué)探究 1304真題練習(xí)·命題洞見（含2024年高考真題） 1405長句分析·規(guī)范作答 15一、教材知識鏈接 15二、教材深挖拓展 15三、長句規(guī)范作答 16考點(diǎn)由高考知核心知識點(diǎn)預(yù)測傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和發(fā)酵工程及其應(yīng)用考點(diǎn)一：傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用（3年22考，全國卷3年1考）(2024·江蘇卷、2024·浙江卷、2024·河北卷）(2024·湖北卷、2023·江蘇卷、2023·山東卷）(2023·浙江卷、2022·湖北卷、2022·湖南卷）題型：選擇題、解答題內(nèi)容：本專題知識難度較高，要求基礎(chǔ)要扎實(shí)?？疾閷W(xué)生對相關(guān)發(fā)酵工程的整體性的認(rèn)識,或結(jié)合一些情景信息或表格信息設(shè)置題目，考查學(xué)生的應(yīng)變能力、獲取信息和綜合分析能力?？键c(diǎn)二：發(fā)酵工程及其應(yīng)用（3年30考，全國卷3年2考）(2024·江西卷、2024·北京卷、2024·湖南卷）(2024·山東卷、2023·吉林卷、2023·河北卷）(2023·遼寧卷、2022·湖北卷、2022·河北卷）(2022·遼寧卷、2022·山東卷、2022·北京卷）課標(biāo)要求1.舉例說明日常生活中的某些食品是運(yùn)用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的。2.闡明發(fā)酵工程利用現(xiàn)代工程技術(shù)及微生物的特定功能，工業(yè)化生產(chǎn)所需產(chǎn)品。3.舉例說明發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有重要的應(yīng)用價(jià)值。新舊教材對比增：①科技探索之路；②發(fā)酵工程的發(fā)展歷程；③發(fā)酵工程及其應(yīng)用。改：①腐乳制作內(nèi)容精減；②亞硝酸鹽含量的鑒定放入課后習(xí)題?？键c(diǎn)一傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用知識點(diǎn)1發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1.發(fā)酵：(1)概念：人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為所需要的產(chǎn)物的過程。(2)原理：不同的微生物具有產(chǎn)生不同代謝物的能力，利用它們就可以生產(chǎn)出人們所需要的多種產(chǎn)物。(3)類型：①有氧發(fā)酵：醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵。②厭氧發(fā)酵：酒精、乳酸（泡菜、酸奶）發(fā)酵。2.傳統(tǒng)發(fā)酵：(1)概念：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保留下來的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中微生物進(jìn)行發(fā)酵，制作食品的技術(shù)。(2)類型：混合菌種①固體發(fā)酵：泡菜、糧食白酒、腐乳等。②半固體發(fā)酵：豆豉、醬、醬油等。知識點(diǎn)2傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作1.腐乳的制作(1)菌種：酵母、曲霉、毛霉等，主要是毛霉（絲狀真菌）。a.代謝類型：異養(yǎng)需氧型b.生殖方式：孢子生殖(2)制作原理：2.泡菜的制作（1）菌種：乳酸菌（原核生物）①菌種來源：植物體表面天然的乳酸菌。②代謝類型：異養(yǎng)厭氧型。③種類：乳酸鏈球菌、乳酸桿菌。（2）原理：在無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸。發(fā)酵期間，乳酸會不斷積累，當(dāng)它的質(zhì)量百分比為0.4%-0.8%時(shí)，泡菜的口味、品質(zhì)最佳。（3）制作步驟：①配制鹽水：用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水（調(diào)味、抑制微生物生長），并將鹽水煮沸（殺菌除氧），冷卻待用。②原料處理、蔬菜裝壇：將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內(nèi)；裝至半壇時(shí)，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿（為了防止液體溢出）。③加鹽水：將冷卻（防止殺死乳酸菌）好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋。④封壇發(fā)酵：向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，并在發(fā)酵過程中注意經(jīng)常向水槽中補(bǔ)充水（創(chuàng)造無氧環(huán)境）；根據(jù)室內(nèi)溫度控制發(fā)酵時(shí)間。（4）關(guān)鍵操作：①把握材料選擇及用量關(guān)鍵：蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時(shí)間過長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽；鹽水要煮沸后冷卻。煮沸一是除去水中的氧氣，二是殺滅鹽水中的細(xì)菌。②把握防止雜菌污染關(guān)鍵：每次取樣用具要洗凈，取樣后要迅速封口。③把握控制嚴(yán)格的無氧條件關(guān)鍵：泡菜壇要選擇氣密性好的容器，以創(chuàng)造無氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛；泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內(nèi)注滿水，以保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境，并注意在發(fā)酵過程中經(jīng)常補(bǔ)水。④把握控制適宜的溫度關(guān)鍵：S7以18~20℃為宜，溫度偏高有害菌活動(dòng)能力強(qiáng)，溫度偏低不利于乳酸發(fā)酵。（5）泡菜制作過程中乳酸菌數(shù)量、乳酸含量和亞硝酸鹽含量的變化發(fā)酵時(shí)期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期少（有氧氣，乳酸菌的活動(dòng)受到抑制）少增加（硝酸鹽還原菌的作用）發(fā)酵中期最多（乳酸抑制其他菌活動(dòng)）積累增多（PH下降）下降（硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解）發(fā)酵后期減少（乳酸積累，PH下降，抑制其活動(dòng)）繼續(xù)增多（PH繼續(xù)下降）下降至相對穩(wěn)定（硝酸鹽還原菌被完全抑制）曲線模型3.果酒和果醋的制作(1)菌種的比較：比較項(xiàng)目菌種生物類群代謝類型菌種來源果酒制作酵母菌真核生物異養(yǎng)兼性厭氧型主要是附著在葡萄皮上的酵母菌果醋制作醋酸菌原核生物異養(yǎng)需氧型空氣中的醋酸菌或人工接種(2)制作原理與發(fā)酵條件的比較：項(xiàng)目果酒制作果醋制作發(fā)酵原理①有氧條件下，酵母菌通過有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量；②無氧條件下，酵母菌通過無氧呼吸產(chǎn)生酒精：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量①氧氣、糖源充足時(shí),醋酸菌將葡萄汁中的___葡萄糖___分解成乙酸：C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up7(酶))2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；②缺少糖源,氧氣充足時(shí),醋酸菌直接將__乙醇_轉(zhuǎn)化為乙醛,再將乙醛變?yōu)橐宜幔篊2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH＋H2O＋能量溫度發(fā)酵溫度為18～30℃,釀酒酵母最適生長溫度約為28℃最適生長溫度為30～35℃氧氣需求前期需要氧氣,后期不需要氧氣需要充足的氧氣時(shí)間10～12d7～8d產(chǎn)物檢測聞氣味、品嘗、酸性條件下的重鉻酸鉀(橙色→灰綠色)酸堿指示劑(pH試紙)、聞氣味、品嘗(3)制作流程：1)器具消毒：將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒，晾干備用。2)沖洗葡萄：取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干。①?zèng)_洗的目的：去除表面灰塵、污物。②沖洗1-2次即可,能否連續(xù)沖洗,為什么？③為什么去梗前沖洗：避免葡萄破損，減少被雜菌污染的機(jī)會。3)榨汁裝瓶：用榨汁機(jī)榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶(注意：要留有大約1/3的空間)，蓋好瓶蓋。④葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時(shí)，為何要留有1/3的空間？4)酒精發(fā)酵：將溫度控制在18～30℃進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一點(diǎn)(注意：不是打開瓶蓋)，此后再擰緊瓶蓋。發(fā)酵時(shí)間為10～12d。⑤每隔12h左右將瓶蓋擰松一點(diǎn)的目的：排出氣體CO2,防止發(fā)酵瓶爆裂。⑥擰松但不打開的目的：防止雜菌污染。5)果酒檢測：可通過從發(fā)酵瓶口取樣來對發(fā)酵的情況進(jìn)行檢測。a.嗅味、品嘗；b.重鉻酸鉀；c.鏡檢酵母菌數(shù)量。6)打開瓶蓋，蓋上紗布：當(dāng)葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進(jìn)行葡萄醋的發(fā)酵。發(fā)酵溫度為30～35℃，時(shí)間為7～8d。⑦此時(shí)酵母菌是否會繼續(xù)發(fā)酵?7)果醋檢測：a.觀察液面白色菌膜;嗅味、品嘗；b.檢測醋酸發(fā)酵前后PH；C.鏡檢醋酸菌數(shù)量。⑧發(fā)酵完成后，在發(fā)酵液的液面上會出現(xiàn)一層菌膜，這是醋酸菌膜?！就卣寡由臁吭从谶x擇性必修3P8“練習(xí)與應(yīng)用·拓展應(yīng)用3”：果酒和果醋改進(jìn)裝置及其分析裝置的使用：使用該裝置制作果酒時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制作果醋時(shí)，應(yīng)將充氣口連接充氣泵，輸入無菌空氣。(4)果酒發(fā)酵制作的3個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)：①誤認(rèn)為葡萄榨汁前先除去枝梗再?zèng)_洗。葡萄榨汁前/先沖洗后除去枝梗，避免破損葡萄，增加被雜菌污染的機(jī)會。②誤認(rèn)為放氣時(shí)需將瓶蓋完全打開。用簡易的發(fā)酵裝置，每隔一定時(shí)間排氣時(shí)只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋。③誤認(rèn)為果酒發(fā)酵結(jié)束后會自行進(jìn)行果醋發(fā)酵。果酒和果醋的菌種、氣體條件和溫度皆不相同，果酒發(fā)酵結(jié)束后一般不會自行進(jìn)行果醋發(fā)酵?！疽族e(cuò)辨析】1．發(fā)酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為所需要的產(chǎn)物的過程。(選擇性必修3P5正文)()2．多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵，其中起主要作用的是曲霉。(選擇性必修3P5正文)()3．酵母菌是厭氧微生物，在無氧條件下能進(jìn)行酒精發(fā)酵。(選擇性必修3P6正文)()4．果酒發(fā)酵溫度一般控制在30～35℃，時(shí)間為10～12d。(選擇性必修3P6探究·實(shí)踐)()考向1圍繞泡菜、果酒和果醋制作，考查科學(xué)探究能力例1．以下是以泡菜壇為容器制作泡菜時(shí)的4個(gè)處理：①沸鹽水冷卻后再倒入壇中；②鹽水需要浸沒全部菜料；③蓋好壇蓋后，向壇蓋邊沿的水槽中注滿水；④檢測泡菜中亞硝酸鹽的含量。下列說法正確的是()A.①主要是為了防止菜料表面的醋酸菌被殺死B.②的主要目的是用鹽水殺死菜料表面的雜菌C.③是為了使氣體只能從泡菜壇排出而不能進(jìn)入D.④可檢測到完整發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量逐漸降低【變式訓(xùn)練】有關(guān)泡菜中亞硝酸鹽含量的研究表明，亞硝酸鹽的含量高低和亞硝酸鹽含量峰值時(shí)間的早晚與食鹽的濃度有關(guān)(如圖)，下列有關(guān)敘述不正確的是()A.食鹽的濃度越高，亞硝酸鹽生成越快，亞硝酸鹽含量峰值出現(xiàn)的越早B.取食泡菜時(shí)，時(shí)間別太長，防止空氣進(jìn)入C.臭味的產(chǎn)生可能與取食過程中帶入壇內(nèi)油脂類物質(zhì)有關(guān)D.所用的食鹽水經(jīng)煮沸后可除去水中的氧氣并殺滅雜菌考向2果酒、果醋的制作例2．關(guān)于白酒、啤酒和果酒的生產(chǎn)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.在白酒、啤酒和果酒的發(fā)酵初期需要提供一定的氧氣B.白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長繁殖的過程C.葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇所需的酶既存在于細(xì)包質(zhì)基質(zhì)，也存在于線粒體D.生產(chǎn)白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但發(fā)酵過程中起主要作用的都是酵母菌【變式訓(xùn)練】老面是指饅頭發(fā)酵后剩下的含有酵母菌的生面團(tuán)，可用于再次發(fā)酵。老面發(fā)酵與酵母發(fā)酵的基本原理相同，但由于老面中混有雜菌，在酵母菌將葡萄糖分解成酒精后，部分酒精可進(jìn)一步被氧化成乙酸，導(dǎo)致面有酸味。為了中和酸味，人們常往發(fā)面中加入適量食用堿，堿與乙酸發(fā)生反應(yīng)的同時(shí)能產(chǎn)生CO2，下列說法錯(cuò)誤的是()A.葡萄糖分解生成酒精的過程屬于放能反應(yīng)B.酒精氧化生成乙酸的過程能使面團(tuán)變得膨松C.老面發(fā)酵時(shí)有酸味可能是因?yàn)榇姿峋谟醒鯒l件下將葡萄糖分解成乙酸D.老面發(fā)酵時(shí)添加的食用堿可使面團(tuán)更膨松考點(diǎn)二發(fā)酵工程及其應(yīng)用知識點(diǎn)1發(fā)酵工程的概念發(fā)酵工程：是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。（1）微生物：（2）產(chǎn)品：包括利用酵母菌發(fā)酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌發(fā)酵制造的酸奶，及利用工程菌生產(chǎn)的人胰島素。（3）實(shí)質(zhì)：利用微生物進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)。知識點(diǎn)2發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)選育菌種：性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過誘變育種或生態(tài)工程育種獲得?！龜U(kuò)大培養(yǎng)：增加菌種數(shù)量↓配制培養(yǎng)基：在菌種確定后選擇原料，反復(fù)試驗(yàn)確定培養(yǎng)基配方↓滅菌：培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須嚴(yán)格滅菌↓接種：無菌操作↓eq\a(發(fā)酵罐內(nèi),發(fā)酵發(fā)酵,工程的中,心環(huán)節(jié))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①了解發(fā)酵進(jìn)程：隨時(shí)檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等,②及時(shí)添加必需的營養(yǎng)組分,③嚴(yán)格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件))實(shí)例：谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)：在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸；在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺?！齟q\a(分離、提,純產(chǎn)物)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身：在發(fā)酵結(jié)束之后，采用過濾、沉淀等,方法將菌體分離和干燥,②發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物：根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化,措施來獲得產(chǎn)品))↓獲得產(chǎn)品生產(chǎn)微生物直接合成的產(chǎn)物：如青霉素、谷氨酸等，則可從自然界中先分離出相應(yīng)菌種，再用物理或化學(xué)的方法誘變育種，從突變個(gè)體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。生產(chǎn)微生物不能合成的產(chǎn)品：用生態(tài)工程、細(xì)包工程的方法對菌種的遺傳特性進(jìn)行定向改造，以構(gòu)建工程細(xì)包或工程菌，從而達(dá)到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品目的。問題1：擴(kuò)大培養(yǎng)目的是什么？怎樣對菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)？問題2：擴(kuò)大培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基，從性質(zhì)上分類，是什么類型的培養(yǎng)基？問題3：配制培養(yǎng)基需要考慮哪些因素？問題4：為什么要滅菌？【名師點(diǎn)撥】有關(guān)發(fā)酵工程的5點(diǎn)注意①性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過誘變育種或生態(tài)工程育種獲得。②發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一菌種。③發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵。④如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物菌體，可采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥得到產(chǎn)品；如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物的代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛　⒎蛛x和純化措施來獲得產(chǎn)品。⑤發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物的代謝產(chǎn)物、酶及微生物的菌體。知識點(diǎn)3發(fā)酵工程的特點(diǎn)1.產(chǎn)物專一。2.生產(chǎn)條件溫和。3.原料來源豐富且價(jià)格低廉。4.廢棄物對環(huán)境污染小且容易處理。知識點(diǎn)4發(fā)酵工程的運(yùn)用1.在食品工業(yè)上的應(yīng)用：（1）傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品：明顯提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如：利用黑曲霉生產(chǎn)醬油；利用酵母菌生產(chǎn)酒類。（2）食品添加劑：增加食品的營養(yǎng)，改善食品的口味、色澤和品質(zhì)，延長食品的保存期。例如：利用黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸；利用谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)味精。（3）酶制劑：用于食品的直接生產(chǎn)、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、簡化生產(chǎn)過程、改善產(chǎn)品的品質(zhì)和口味、延長食品儲存期和提高產(chǎn)品產(chǎn)量等方面例如：淀粉酶、果膠酶、脂肪酶和氨基肽酶等。2.在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用：(1)工程菌：人們可以采用生態(tài)工程的方法，將植物或動(dòng)物的生態(tài)轉(zhuǎn)移到微生物中，獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物。例如：未來可能用微生物來生產(chǎn)過去只能從植物中提取的紫杉醇、青蒿素前體等化合物。(2)改造菌種：人們可以采用生態(tài)工程等的方法直接對菌種進(jìn)行改造，再通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。例如：利用經(jīng)過生態(tài)改造的微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)生長激素釋放抑制激素。(3)疫苗：科學(xué)家還利用生態(tài)工程，將病原體的某個(gè)或某幾個(gè)抗原生態(tài)轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)奈⑸锛?xì)包，獲得的表達(dá)產(chǎn)物就可以作為疫苗使用。例如：將乙型肝炎病毒的抗原生態(tài)轉(zhuǎn)入酵母菌，再通過發(fā)酵生產(chǎn)疫苗。3.在農(nóng)牧工業(yè)上的應(yīng)用：(1)生產(chǎn)微生物肥料：根瘤菌肥固氮菌肥等增進(jìn)土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植株生長，抑制土壤中病原微生物的生長。(2)生產(chǎn)微生物農(nóng)藥：蘇云金桿菌等。生物防治的重要手段，將在農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮越來越重要的作用。(3)生產(chǎn)微生物飼料：單細(xì)包蛋白等。生物飼料，能使家畜、家禽增重快，產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高?！就卣寡由臁吭从谶x擇性必修3P27“異想天開”：單細(xì)包蛋白是以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過發(fā)酵獲得的大量的微生物菌體。其不僅含有豐富的蛋白質(zhì)，還含有糖類、脂質(zhì)和維生素等物質(zhì)。4.在其他方面上的應(yīng)用：(1)解決資源短缺和環(huán)境污染問題：利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)。(2)對極端微生物的利用：利用嗜熱菌、嗜鹽菌生產(chǎn)洗滌劑，嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量。【易錯(cuò)辨析】1．青霉素是世界上第一個(gè)應(yīng)用于臨床的抗生素。(選擇性必修3P22從社會中來)()2．性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過雜交育種或生態(tài)工程育種獲得。(選擇性必修3P22圖1－9)()3．分離、提純產(chǎn)物是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。(選擇性必修3P23圖1-9)()4．發(fā)酵工程中一旦有雜菌污染，可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降。因此培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過嚴(yán)格的消毒。(選擇性必修3P23圖1-9)()考向1結(jié)合發(fā)酵工程的應(yīng)用，考查科學(xué)探究例1．關(guān)于小曲白酒的釀造過程，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.糖化主要是利用霉菌將淀粉水解為葡萄糖B.發(fā)酵液樣品的蒸餾產(chǎn)物有無酒精，可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測C.若釀造過程中酒變酸，則發(fā)酵壇密封不嚴(yán)D.蒸熟并攤晾的原料加入糟醅，立即密封可高效進(jìn)行酒精發(fā)酵【變式訓(xùn)練】1.啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)中，大麥經(jīng)發(fā)芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、發(fā)酵、消毒等工序后，最終過濾、調(diào)節(jié)、分裝。下列說法錯(cuò)誤的是()A.用赤霉素處理大麥，可使大麥種子無須發(fā)芽就能產(chǎn)生α-淀粉酶B.焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進(jìn)行滅菌C.糖漿經(jīng)蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進(jìn)行發(fā)酵D.通過轉(zhuǎn)生態(tài)技術(shù)可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期【變式訓(xùn)練】2.五味子果實(shí)成熟期在8、9月份，由于其鮮果掛果期短，常溫下不易儲存。利用五味子干果釀酒可為五味子產(chǎn)業(yè)化調(diào)整提供一條新的途徑。利用五味子生產(chǎn)果酒的流程是：五味子→分選→烘干→去?！逑础?0倍水煮沸30min→加水→調(diào)整成分→接種酵母→發(fā)酵(帶渣)，過濾→五味子原酒→陳釀，過濾→調(diào)配→殺菌→成品。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.分選過程需把霉變的五味子剔除，防止影響果酒質(zhì)量B.加20倍水煮沸30min的目的是把五味子中的成分釋放出來從而有利于發(fā)酵C.調(diào)整發(fā)酵液成分的目的之一是為酵母菌的繁殖及發(fā)酵提供適宜的pHD.可將五味子原酒升高溫度后，接種醋酸菌密封后即可得到五味子果醋【變式訓(xùn)練】3.植物酵素是指以植物為主要原料，經(jīng)微生物發(fā)酵制得的含有特定生物活性成分的產(chǎn)品。蘋果酵素生物發(fā)酵的流程中，需將蘋果去核、切塊，加冰糖，并持續(xù)發(fā)酵90天。每隔15天測定總酸含量和乙醇含量，結(jié)果見下圖。下列敘述正確的是()合成途徑的反饋抑制。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．相同菌體密度下，菌球體越大檸檬酸產(chǎn)生速率越慢B．發(fā)酵中期添加一定量的硫酸銨可提高檸檬酸產(chǎn)量C．發(fā)酵過程中pH下降可抑制大部分細(xì)菌的生長D．發(fā)酵結(jié)束后，將過濾所得的固體物質(zhì)進(jìn)行干燥即可獲得檸檬酸產(chǎn)品一、教材知識鏈接1.(選擇性必修3P5)發(fā)酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為所需要的產(chǎn)物的過程。2.(選擇性必修3P7)醋酸菌是好氧細(xì)菌，當(dāng)O2、糖源都充足時(shí)能將糖分解成乙酸；當(dāng)缺少糖源時(shí)則直接將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜帷?.(選擇性必修3P7)制作葡萄酒時(shí)，要將溫度控制在18～30℃的原因是溫度是影響酵母菌生長的重要因素。釀酒酵母的最適生長溫度為28_℃。制作葡萄醋時(shí)，要將溫度控制在30～35℃的原因是醋酸菌是嗜溫菌，最適生長溫度為30～35_℃，因此要將溫度控制在30～35_℃。4.(選擇性必修3P7)在制作果酒的過程中，避免發(fā)酵液污染需要從發(fā)酵制作的過程全面考慮。例如，榨汁機(jī)、發(fā)酵瓶要清洗干凈，裝入葡萄汁后，封閉充氣口；每次排氣時(shí)只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋等。5.(選擇性必修3P27)單細(xì)包蛋白是以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢料等為原料，通過發(fā)酵獲得的大量的微生物菌體。二、教材深挖拓展1．(選擇性必修3P6～7“文字”改編)制葡萄酒時(shí)，為什么要將溫度控制在18～30℃？制葡萄醋時(shí)，為什么要將溫度控制在30～35℃？2．(選擇性必修3P7“文字”改編)果酒制作時(shí)，發(fā)酵瓶裝入葡萄汁后留有1/3的空間的目的是什么？3．(選擇性必修3P23思考·討論)在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界環(huán)境中嗎？為什么？4．(選擇性必修3P27“異想天開”改編)單細(xì)包蛋白可以作為食品添加劑。單細(xì)包蛋白是微生物產(chǎn)生的單一純凈的蛋白質(zhì)嗎？三、長句規(guī)范作答1．(科學(xué)思維)觀察分析教材第P24～25“啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程”，思考回答：與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，哪些工程手段使啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高？2．(社會責(zé)任)引起全球新冠肺炎大流行的元兇是新冠病毒，利用發(fā)酵工程相關(guān)知識，如何大量生產(chǎn)新冠病毒疫苗？第37講傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和發(fā)酵工程及其應(yīng)用目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航 202知識導(dǎo)圖·思維領(lǐng)航 303考點(diǎn)突破·考法探究 3考點(diǎn)一傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用 3知識點(diǎn)1發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù) 3知識點(diǎn)2傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作 4考向1圍繞泡菜、果酒和果醋制作，考查科學(xué)探究能力 8考向2果酒、果醋的制作 9考點(diǎn)二發(fā)酵工程及其應(yīng)用 10知識點(diǎn)1發(fā)酵工程的概念 10知識點(diǎn)2發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié) 10知識點(diǎn)3發(fā)酵工程的特點(diǎn) 12知識點(diǎn)4發(fā)酵工程的運(yùn)用 12考向1結(jié)合發(fā)酵工程的應(yīng)用，考查科學(xué)探究 1404真題練習(xí)·命題洞見（含2024年高考真題） 1605長句分析·規(guī)范作答 18一、教材知識鏈接 18二、教材深挖拓展 19三、長句規(guī)范作答 19考點(diǎn)由高考知核心知識點(diǎn)預(yù)測傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和發(fā)酵工程及其應(yīng)用考點(diǎn)一：傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用（3年22考，全國卷3年1考）(2024·江蘇卷、2024·浙江卷、2024·河北卷）(2024·湖北卷、2023·江蘇卷、2023·山東卷）(2023·浙江卷、2022·湖北卷、2022·湖南卷）題型：選擇題、解答題內(nèi)容：本專題知識難度較高，要求基礎(chǔ)要扎實(shí)。考查學(xué)生對相關(guān)發(fā)酵工程的整體性的認(rèn)識,或結(jié)合一些情景信息或表格信息設(shè)置題目，考查學(xué)生的應(yīng)變能力、獲取信息和綜合分析能力。考點(diǎn)二：發(fā)酵工程及其應(yīng)用（3年30考，全國卷3年2考）(2024·江西卷、2024·北京卷、2024·湖南卷）(2024·山東卷、2023·吉林卷、2023·河北卷）(2023·遼寧卷、2022·湖北卷、2022·河北卷）(2022·遼寧卷、2022·山東卷、2022·北京卷）課標(biāo)要求1.舉例說明日常生活中的某些食品是運(yùn)用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的。2.闡明發(fā)酵工程利用現(xiàn)代工程技術(shù)及微生物的特定功能，工業(yè)化生產(chǎn)所需產(chǎn)品。3.舉例說明發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有重要的應(yīng)用價(jià)值。新舊教材對比增：①科技探索之路；②發(fā)酵工程的發(fā)展歷程；③發(fā)酵工程及其應(yīng)用。改：①腐乳制作內(nèi)容精減；②亞硝酸鹽含量的鑒定放入課后習(xí)題?？键c(diǎn)一傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用知識點(diǎn)1發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1.發(fā)酵：(1)概念：人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為所需要的產(chǎn)物的過程。(2)原理：不同的微生物具有產(chǎn)生不同代謝物的能力，利用它們就可以生產(chǎn)出人們所需要的多種產(chǎn)物。(3)類型：①有氧發(fā)酵：醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵。②厭氧發(fā)酵：酒精、乳酸（泡菜、酸奶）發(fā)酵。2.傳統(tǒng)發(fā)酵：(1)概念：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保留下來的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中微生物進(jìn)行發(fā)酵，制作食品的技術(shù)。(2)類型：混合菌種①固體發(fā)酵：泡菜、糧食白酒、腐乳等。②半固體發(fā)酵：豆豉、醬、醬油等。知識點(diǎn)2傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作1.腐乳的制作(1)菌種：酵母、曲霉、毛霉等，主要是毛霉（絲狀真菌）。a.代謝類型：異養(yǎng)需氧型b.生殖方式：孢子生殖(2)制作原理：2.泡菜的制作（1）菌種：乳酸菌（原核生物）①菌種來源：植物體表面天然的乳酸菌。②代謝類型：異養(yǎng)厭氧型。③種類：乳酸鏈球菌、乳酸桿菌。（2）原理：在無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸。發(fā)酵期間，乳酸會不斷積累，當(dāng)它的質(zhì)量百分比為0.4%-0.8%時(shí)，泡菜的口味、品質(zhì)最佳。（3）制作步驟：①配制鹽水：用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水（調(diào)味、抑制微生物生長），并將鹽水煮沸（殺菌除氧），冷卻待用。②原料處理、蔬菜裝壇：將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內(nèi)；裝至半壇時(shí)，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿（為了防止液體溢出）。③加鹽水：將冷卻（防止殺死乳酸菌）好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋。④封壇發(fā)酵：向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，并在發(fā)酵過程中注意經(jīng)常向水槽中補(bǔ)充水（創(chuàng)造無氧環(huán)境）；根據(jù)室內(nèi)溫度控制發(fā)酵時(shí)間。（4）關(guān)鍵操作：①把握材料選擇及用量關(guān)鍵：蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時(shí)間過長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽；鹽水要煮沸后冷卻。煮沸一是除去水中的氧氣，二是殺滅鹽水中的細(xì)菌。②把握防止雜菌污染關(guān)鍵：每次取樣用具要洗凈，取樣后要迅速封口。③把握控制嚴(yán)格的無氧條件關(guān)鍵：泡菜壇要選擇氣密性好的容器，以創(chuàng)造無氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛；泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內(nèi)注滿水，以保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境，并注意在發(fā)酵過程中經(jīng)常補(bǔ)水。④把握控制適宜的溫度關(guān)鍵：S7以18~20℃為宜，溫度偏高有害菌活動(dòng)能力強(qiáng)，溫度偏低不利于乳酸發(fā)酵。（5）泡菜制作過程中乳酸菌數(shù)量、乳酸含量和亞硝酸鹽含量的變化發(fā)酵時(shí)期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期少（有氧氣，乳酸菌的活動(dòng)受到抑制）少增加（硝酸鹽還原菌的作用）發(fā)酵中期最多（乳酸抑制其他菌活動(dòng)）積累增多（PH下降）下降（硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解）發(fā)酵后期減少（乳酸積累，PH下降，抑制其活動(dòng)）繼續(xù)增多（PH繼續(xù)下降）下降至相對穩(wěn)定（硝酸鹽還原菌被完全抑制）曲線模型3.果酒和果醋的制作(1)菌種的比較：比較項(xiàng)目菌種生物類群代謝類型菌種來源果酒制作酵母菌真核生物異養(yǎng)兼性厭氧型主要是附著在葡萄皮上的酵母菌果醋制作醋酸菌原核生物異養(yǎng)需氧型空氣中的醋酸菌或人工接種(2)制作原理與發(fā)酵條件的比較：項(xiàng)目果酒制作果醋制作發(fā)酵原理①有氧條件下，酵母菌通過有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量；②無氧條件下，酵母菌通過無氧呼吸產(chǎn)生酒精：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量①氧氣、糖源充足時(shí),醋酸菌將葡萄汁中的___葡萄糖___分解成乙酸：C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up7(酶))2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；②缺少糖源,氧氣充足時(shí),醋酸菌直接將__乙醇_轉(zhuǎn)化為乙醛,再將乙醛變?yōu)橐宜幔篊2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH＋H2O＋能量溫度發(fā)酵溫度為18～30℃,釀酒酵母最適生長溫度約為28℃最適生長溫度為30～35℃氧氣需求前期需要氧氣,后期不需要氧氣需要充足的氧氣時(shí)間10～12d7～8d產(chǎn)物檢測聞氣味、品嘗、酸性條件下的重鉻酸鉀(橙色→灰綠色)酸堿指示劑(pH試紙)、聞氣味、品嘗(3)制作流程：1)器具消毒：將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒，晾干備用。2)沖洗葡萄：取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干。①?zèng)_洗的目的：去除表面灰塵、污物。②沖洗1-2次即可,能否連續(xù)沖洗,為什么？提示：不能，防止果皮表面的野生菌種數(shù)量減少。③為什么去梗前沖洗：避免葡萄破損，減少被雜菌污染的機(jī)會。3)榨汁裝瓶：用榨汁機(jī)榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶(注意：要留有大約1/3的空間)，蓋好瓶蓋。④葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時(shí)，為何要留有1/3的空間？提示：a.先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后，再進(jìn)行酒精發(fā)酵；b.防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出。4)酒精發(fā)酵：將溫度控制在18～30℃進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一點(diǎn)(注意：不是打開瓶蓋)，此后再擰緊瓶蓋。發(fā)酵時(shí)間為10～12d。⑤每隔12h左右將瓶蓋擰松一點(diǎn)的目的：排出氣體CO2,防止發(fā)酵瓶爆裂。⑥擰松但不打開的目的：防止雜菌污染。5)果酒檢測：可通過從發(fā)酵瓶口取樣來對發(fā)酵的情況進(jìn)行檢測。a.嗅味、品嘗；b.重鉻酸鉀；c.鏡檢酵母菌數(shù)量。6)打開瓶蓋，蓋上紗布：當(dāng)葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進(jìn)行葡萄醋的發(fā)酵。發(fā)酵溫度為30～35℃，時(shí)間為7～8d。⑦此時(shí)酵母菌是否會繼續(xù)發(fā)酵?提示：不會。隨醋酸發(fā)酵進(jìn)行，發(fā)酵液PH、發(fā)酵溫度均不利于酵母菌生長繁殖，酵母菌活性很低。7)果醋檢測：a.觀察液面白色菌膜;嗅味、品嘗；b.檢測醋酸發(fā)酵前后PH；C.鏡檢醋酸菌數(shù)量。⑧發(fā)酵完成后，在發(fā)酵液的液面上會出現(xiàn)一層菌膜，這是醋酸菌膜。【拓展延伸】源于選擇性必修3P8“練習(xí)與應(yīng)用·拓展應(yīng)用3”：果酒和果醋改進(jìn)裝置及其分析裝置的使用：使用該裝置制作果酒時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制作果醋時(shí)，應(yīng)將充氣口連接充氣泵，輸入無菌空氣。(4)果酒發(fā)酵制作的3個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)：①誤認(rèn)為葡萄榨汁前先除去枝梗再?zèng)_洗。葡萄榨汁前/先沖洗后除去枝梗，避免破損葡萄，增加被雜菌污染的機(jī)會。②誤認(rèn)為放氣時(shí)需將瓶蓋完全打開。用簡易的發(fā)酵裝置，每隔一定時(shí)間排氣時(shí)只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋。③誤認(rèn)為果酒發(fā)酵結(jié)束后會自行進(jìn)行果醋發(fā)酵。果酒和果醋的菌種、氣體條件和溫度皆不相同，果酒發(fā)酵結(jié)束后一般不會自行進(jìn)行果醋發(fā)酵?！疽族e(cuò)辨析】1．發(fā)酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為所需要的產(chǎn)物的過程。(選擇性必修3P5正文)(√)2．多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵，其中起主要作用的是曲霉。(選擇性必修3P5正文)(×)提示：主要是毛霉3．酵母菌是厭氧微生物，在無氧條件下能進(jìn)行酒精發(fā)酵。(選擇性必修3P6正文)(×)提示：兼性厭氧型微生物4．果酒發(fā)酵溫度一般控制在30～35℃，時(shí)間為10～12d。(選擇性必修3P6探究·實(shí)踐)(×)提示：18～30℃考向1圍繞泡菜、果酒和果醋制作，考查科學(xué)探究能力例1．以下是以泡菜壇為容器制作泡菜時(shí)的4個(gè)處理：①沸鹽水冷卻后再倒入壇中；②鹽水需要浸沒全部菜料；③蓋好壇蓋后，向壇蓋邊沿的水槽中注滿水；④檢測泡菜中亞硝酸鹽的含量。下列說法正確的是()A.①主要是為了防止菜料表面的醋酸菌被殺死B.②的主要目的是用鹽水殺死菜料表面的雜菌C.③是為了使氣體只能從泡菜壇排出而不能進(jìn)入D.④可檢測到完整發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量逐漸降低【答案】C【解析】鹽水煮沸是為了殺滅雜菌，冷卻之后使用是為了保證乳酸菌等微生物的生命活動(dòng)不受影響，A正確；②鹽水需要浸沒全部菜料，造成無氧環(huán)境，有利于乳酸菌無氧呼吸，B錯(cuò)誤；③蓋好壇蓋后，向壇蓋邊沿的水槽中注滿水，能達(dá)到排氣減壓、隔絕空氣、防止雜菌污染等目的，C正確；腌制泡菜過程中亞硝酸鹽的含量先增多后減少，D錯(cuò)誤?！咀兪接?xùn)練】有關(guān)泡菜中亞硝酸鹽含量的研究表明，亞硝酸鹽的含量高低和亞硝酸鹽含量峰值時(shí)間的早晚與食鹽的濃度有關(guān)(如圖)，下列有關(guān)敘述不正確的是()A.食鹽的濃度越高，亞硝酸鹽生成越快，亞硝酸鹽含量峰值出現(xiàn)的越早B.取食泡菜時(shí)，時(shí)間別太長，防止空氣進(jìn)入C.臭味的產(chǎn)生可能與取食過程中帶入壇內(nèi)油脂類物質(zhì)有關(guān)D.所用的食鹽水經(jīng)煮沸后可除去水中的氧氣并殺滅雜菌【答案】A【解析】從圖中可以看出，亞硝酸鹽含量上升最快的是食鹽濃度為5%時(shí)，其峰值出現(xiàn)最早，當(dāng)食鹽濃度上升到7%，亞硝酸鹽含量上升相對較慢，峰值出現(xiàn)的相對較晚，A正確；泡菜的制作原理是利用乳酸菌在無氧條件下進(jìn)行乳酸發(fā)酵，所以取食泡菜時(shí)，時(shí)間別太長，防止空氣進(jìn)入，對乳酸菌有抑制作用，B正確；如果在取食過程中混入油脂，可能會破壞發(fā)酵過程，使泡菜出現(xiàn)臭味，C正確；泡菜制作過程中，所用的食鹽水經(jīng)煮沸后可除去水中的氧氣并殺滅雜菌，D錯(cuò)誤?？枷?果酒、果醋的制作例2．關(guān)于白酒、啤酒和果酒的生產(chǎn)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.在白酒、啤酒和果酒的發(fā)酵初期需要提供一定的氧氣B.白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長繁殖的過程C.葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇所需的酶既存在于細(xì)包質(zhì)基質(zhì)，也存在于線粒體D.生產(chǎn)白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但發(fā)酵過程中起主要作用的都是酵母菌【答案】C【解析】在白酒、啤酒和果酒的發(fā)酵初期需要提供一定的氧氣，讓酵母菌大量繁殖，再進(jìn)行酒精發(fā)酵，A正確；白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長繁殖的過程，如發(fā)酵初期酵母菌大量繁殖，B正確；酒精發(fā)酵利用的菌種是酵母菌，葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇所需的酶存在于細(xì)包質(zhì)基質(zhì)，不存在于線粒體中，C錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤。【變式訓(xùn)練】老面是指饅頭發(fā)酵后剩下的含有酵母菌的生面團(tuán)，可用于再次發(fā)酵。老面發(fā)酵與酵母發(fā)酵的基本原理相同，但由于老面中混有雜菌，在酵母菌將葡萄糖分解成酒精后，部分酒精可進(jìn)一步被氧化成乙酸，導(dǎo)致面有酸味。為了中和酸味，人們常往發(fā)面中加入適量食用堿，堿與乙酸發(fā)生反應(yīng)的同時(shí)能產(chǎn)生CO2，下列說法錯(cuò)誤的是()A.葡萄糖分解生成酒精的過程屬于放能反應(yīng)B.酒精氧化生成乙酸的過程能使面團(tuán)變得膨松C.老面發(fā)酵時(shí)有酸味可能是因?yàn)榇姿峋谟醒鯒l件下將葡萄糖分解成乙酸D.老面發(fā)酵時(shí)添加的食用堿可使面團(tuán)更膨松【答案】B【解析】葡萄糖分解生成酒精的過程釋放能量，形成ATP，屬于放能反應(yīng)，A正確；酒精氧化生成乙酸的過程無氣體釋放，不能使面團(tuán)變得膨松，B錯(cuò)誤；老面發(fā)酵時(shí)有酸味可能是因?yàn)榇姿峋谘鯕獬渥銞l件下將葡萄糖分解成乙酸，C正確；老面發(fā)酵時(shí)添加的食用堿，堿與乙酸發(fā)生反應(yīng)的同時(shí)能產(chǎn)生CO2，可使面團(tuán)更膨松，D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二發(fā)酵工程及其應(yīng)用知識點(diǎn)1發(fā)酵工程的概念發(fā)酵工程：是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。（1）微生物：（2）產(chǎn)品：包括利用酵母菌發(fā)酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌發(fā)酵制造的酸奶，及利用工程菌生產(chǎn)的人胰島素。（3）實(shí)質(zhì)：利用微生物進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)。知識點(diǎn)2發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)選育菌種：性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過誘變育種或生態(tài)工程育種獲得?！龜U(kuò)大培養(yǎng)：增加菌種數(shù)量↓配制培養(yǎng)基：在菌種確定后選擇原料，反復(fù)試驗(yàn)確定培養(yǎng)基配方↓滅菌：培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須嚴(yán)格滅菌↓接種：無菌操作↓eq\a(發(fā)酵罐內(nèi),發(fā)酵發(fā)酵,工程的中,心環(huán)節(jié))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①了解發(fā)酵進(jìn)程：隨時(shí)檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等,②及時(shí)添加必需的營養(yǎng)組分,③嚴(yán)格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件))實(shí)例：谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)：在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸；在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺?！齟q\a(分離、提,純產(chǎn)物)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身：在發(fā)酵結(jié)束之后，采用過濾、沉淀等,方法將菌體分離和干燥,②發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物：根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化,措施來獲得產(chǎn)品))↓獲得產(chǎn)品生產(chǎn)微生物直接合成的產(chǎn)物：如青霉素、谷氨酸等，則可從自然界中先分離出相應(yīng)菌種，再用物理或化學(xué)的方法誘變育種，從突變個(gè)體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。生產(chǎn)微生物不能合成的產(chǎn)品：用生態(tài)工程、細(xì)包工程的方法對菌種的遺傳特性進(jìn)行定向改造，以構(gòu)建工程細(xì)包或工程菌，從而達(dá)到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品目的。問題1：擴(kuò)大培養(yǎng)目的是什么？怎樣對菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)？提示：（1）將培養(yǎng)到生長速度最快時(shí)期的菌體分開，再進(jìn)行培養(yǎng)。（2）增加菌種數(shù)量，縮短生產(chǎn)周期。問題2：擴(kuò)大培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基，從性質(zhì)上分類，是什么類型的培養(yǎng)基？提示：發(fā)酵工程一般使用液體培養(yǎng)基。問題3：配制培養(yǎng)基需要考慮哪些因素？提示：（1）在菌種確定之后，要選擇原料制備培養(yǎng)基。（2）生產(chǎn)實(shí)踐中，培養(yǎng)基配方要經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)才能確定（即不斷優(yōu)化培養(yǎng)基）。問題4：為什么要滅菌？提示：①發(fā)酵工程所用的菌種大多數(shù)是單一菌種。②滅菌的原因分析：雜菌與菌種之間形成的種間競爭關(guān)系使產(chǎn)量下降或雜菌產(chǎn)生的代謝物抑制菌種的生長使產(chǎn)量下降。③滅菌的目的：防止雜菌污染而影響產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)。④實(shí)例：在青霉素生產(chǎn)過程中如果污染了雜菌，雜菌分泌青霉素酶就會將青霉素分解掉?！久麕燑c(diǎn)撥】有關(guān)發(fā)酵工程的5點(diǎn)注意①性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過誘變育種或生態(tài)工程育種獲得。②發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一菌種。③發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵。④如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物菌體，可采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥得到產(chǎn)品；如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物的代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛　⒎蛛x和純化措施來獲得產(chǎn)品。⑤發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物的代謝產(chǎn)物、酶及微生物的菌體。知識點(diǎn)3發(fā)酵工程的特點(diǎn)1.產(chǎn)物專一。2.生產(chǎn)條件溫和。3.原料來源豐富且價(jià)格低廉。4.廢棄物對環(huán)境污染小且容易處理。知識點(diǎn)4發(fā)酵工程的運(yùn)用1.在食品工業(yè)上的應(yīng)用：（1）傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品：明顯提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如：利用黑曲霉生產(chǎn)醬油；利用酵母菌生產(chǎn)酒類。（2）食品添加劑：增加食品的營養(yǎng)，改善食品的口味、色澤和品質(zhì)，延長食品的保存期。例如：利用黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸；利用谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)味精。（3）酶制劑：用于食品的直接生產(chǎn)、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、簡化生產(chǎn)過程、改善產(chǎn)品的品質(zhì)和口味、延長食品儲存期和提高產(chǎn)品產(chǎn)量等方面例如：淀粉酶、果膠酶、脂肪酶和氨基肽酶等。2.在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用：(1)工程菌：人們可以采用生態(tài)工程的方法，將植物或動(dòng)物的生態(tài)轉(zhuǎn)移到微生物中，獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物。例如：未來可能用微生物來生產(chǎn)過去只能從植物中提取的紫杉醇、青蒿素前體等化合物。(2)改造菌種：人們可以采用生態(tài)工程等的方法直接對菌種進(jìn)行改造，再通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。例如：利用經(jīng)過生態(tài)改造的微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)生長激素釋放抑制激素。(3)疫苗：科學(xué)家還利用生態(tài)工程，將病原體的某個(gè)或某幾個(gè)抗原生態(tài)轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)奈⑸锛?xì)包，獲得的表達(dá)產(chǎn)物就可以作為疫苗使用。例如：將乙型肝炎病毒的抗原生態(tài)轉(zhuǎn)入酵母菌，再通過發(fā)酵生產(chǎn)疫苗。3.在農(nóng)牧工業(yè)上的應(yīng)用：(1)生產(chǎn)微生物肥料：根瘤菌肥固氮菌肥等增進(jìn)土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植株生長，抑制土壤中病原微生物的生長。(2)生產(chǎn)微生物農(nóng)藥：蘇云金桿菌等。生物防治的重要手段，將在農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮越來越重要的作用。(3)生產(chǎn)微生物飼料：單細(xì)包蛋白等。生物飼料，能使家畜、家禽增重快，產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高。【拓展延伸】源于選擇性必修3P27“異想天開”：單細(xì)包蛋白是以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過發(fā)酵獲得的大量的微生物菌體。其不僅含有豐富的蛋白質(zhì)，還含有糖類、脂質(zhì)和維生素等物質(zhì)。4.在其他方面上的應(yīng)用：(1)解決資源短缺和環(huán)境污染問題：利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)。(2)對極端微生物的利用：利用嗜熱菌、嗜鹽菌生產(chǎn)洗滌劑，嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量。【易錯(cuò)辨析】1．青霉素是世界上第一個(gè)應(yīng)用于臨床的抗生素。(選擇性必修3P22從社會中來)(√)2．性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過雜交育種或生態(tài)工程育種獲得。(選擇性必修3P22圖1－9)(×)提示：誘變育種3．分離、提純產(chǎn)物是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。(選擇性必修3P23圖1-9)(×)提示：發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵4．發(fā)酵工程中一旦有雜菌污染，可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降。因此培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過嚴(yán)格的消毒。(選擇性必修3P23圖1-9)(×)提示：滅菌考向1結(jié)合發(fā)酵工程的應(yīng)用，考查科學(xué)探究例1．關(guān)于小曲白酒的釀造過程，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.糖化主要是利用霉菌將淀粉水解為葡萄糖B.發(fā)酵液樣品的蒸餾產(chǎn)物有無酒精，可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測C.若釀造過程中酒變酸，則發(fā)酵壇密封不嚴(yán)D.蒸熟并攤晾的原料加入糟醅，立即密封可高效進(jìn)行酒精發(fā)酵【答案】D【解析】糖化主要是利用霉菌產(chǎn)生的淀粉酶將淀粉水解為葡萄糖，A正確；可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測酒精，若存在酒精則溶液呈現(xiàn)灰綠色，B正確；若釀造過程中酒變酸，則可能是發(fā)酵壇密封不嚴(yán)，導(dǎo)致醋酸菌在有氧條件下將乙醇氧化為乙酸，C正確；蒸熟并攤晾的原料加入糟醅，不能馬上密封，需要提供氧氣先讓糟醅中的好氧型霉菌將原料中的淀粉糖化，以及讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖，D錯(cuò)誤?！咀兪接?xùn)練】1.啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)中，大麥經(jīng)發(fā)芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、發(fā)酵、消毒等工序后，最終過濾、調(diào)節(jié)、分裝。下列說法錯(cuò)誤的是()A.用赤霉素處理大麥，可使大麥種子無須發(fā)芽就能產(chǎn)生α-淀粉酶B.焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進(jìn)行滅菌C.糖漿經(jīng)蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進(jìn)行發(fā)酵D.通過轉(zhuǎn)生態(tài)技術(shù)可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期【答案】B【解析】用赤霉素處理大麥，可誘導(dǎo)α-淀粉酶相關(guān)生態(tài)的表達(dá)，促進(jìn)α-淀粉酶的合成，進(jìn)而使大麥種子無須發(fā)芽就能產(chǎn)生α-淀粉酶，A正確；焙烤可以殺死大麥種子的胚，但不使淀粉酶失活，沒有進(jìn)行滅菌，B錯(cuò)誤；糖漿經(jīng)蒸煮(產(chǎn)生風(fēng)味組分、終止酶的進(jìn)一步作用，并對糖漿滅菌)、冷卻后再接種酵母菌進(jìn)行發(fā)酵，防止高溫殺死菌種，C正確；轉(zhuǎn)生態(tài)技術(shù)已被用來減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期，屬于轉(zhuǎn)生態(tài)技術(shù)在微生物領(lǐng)域的應(yīng)用，D錯(cuò)誤?！咀兪接?xùn)練】2.五味子果實(shí)成熟期在8、9月份，由于其鮮果掛果期短，常溫下不易儲存。利用五味子干果釀酒可為五味子產(chǎn)業(yè)化調(diào)整提供一條新的途徑。利用五味子生產(chǎn)果酒的流程是：五味子→分選→烘干→去?！逑础?0倍水煮沸30min→加水→調(diào)整成分→接種酵母→發(fā)酵(帶渣)，過濾→五味子原酒→陳釀，過濾→調(diào)配→殺菌→成品。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.分選過程需把霉變的五味子剔除，防止影響果酒質(zhì)量B.加20倍水煮沸30min的目的是把五味子中的成分釋放出來從而有利于發(fā)酵C.調(diào)整發(fā)酵液成分的目的之一是為酵母菌的繁殖及發(fā)酵提供適宜的pHD.可將五味子原酒升高溫度后，接種醋酸菌密封后即可得到五味子果醋【答案】D【解析】霉變的五味子成分發(fā)生改變，在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生不利于果酒品質(zhì)的物質(zhì)，A正確；若五味子不經(jīng)煮沸，其內(nèi)含有的物質(zhì)不容易釋放到水中，不利于發(fā)酵，B正確；經(jīng)煮沸后得到的五味子汁酸度較高，利用檸檬酸和碳酸氫鈉來調(diào)節(jié)果汁至pH3.0～5.0，有利于酵母菌的繁殖與發(fā)酵，C正確；對五味子原酒接種醋酸菌后需持續(xù)通氣方可得到五味子果醋，D錯(cuò)誤?！咀兪接?xùn)練】3.植物酵素是指以植物為主要原料，經(jīng)微生物發(fā)酵制得的含有特定生物活性成分的產(chǎn)品。蘋果酵素生物發(fā)酵的流程中，需將蘋果去核、切塊，加冰糖，并持續(xù)發(fā)酵90天。每隔15天測定總酸含量和乙醇含量，結(jié)果見下圖。下列敘述正確的是()A．冰糖為微生物發(fā)酵提供養(yǎng)分，加入前可用紫外線照射殺滅其表面微生物B．第一個(gè)月的隔天通氣的目的是抑制厭氧型和兼性厭氧型微生物的無氧呼吸C．第二個(gè)月總酸量增加的主要原因可能是乳酸菌等微生物呼吸產(chǎn)生了CO2D．第三個(gè)月總酸量和乙醇量發(fā)生的變化可能與醋酸菌的發(fā)酵作用密切相關(guān)【答案】A【解析】從第一個(gè)月乙醇含量上升可以推出，隔天通氣并沒有抑制無氧呼吸，B錯(cuò)誤；乳酸菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，不產(chǎn)生乙醇和CO2，C錯(cuò)誤；第三個(gè)月是密封發(fā)酵，而醋酸菌是好氧微生物，故這段時(shí)間醋酸菌發(fā)酵作用極低，總酸量和乙醇量發(fā)生的變化與醋酸菌的發(fā)酵作用關(guān)系不大，D錯(cuò)誤。1．（2024·江蘇·高考真題）關(guān)于“利用乳酸菌發(fā)酵制作酸奶或泡菜”的實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是（

）A．制作泡菜的菜料不宜完全淹沒在煮沸后冷卻的鹽水中B．制作酸奶的牛奶須經(jīng)過高壓蒸汽滅菌后再接種乳酸菌C．發(fā)酵裝置需加滿菜料或牛奶并封裝，以抑制乳酸菌的無氧呼吸D．控制好發(fā)酵時(shí)間，以避免過量乳酸影響酸奶或泡菜的口味和品質(zhì)【答案】A【分析】泡菜制作過程中，乳酸發(fā)酵過程即為乳酸菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸的過程。【詳解】A、制作泡菜是利用乳酸菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，所以為制造無氧環(huán)境，制作泡菜的菜料要完全淹沒在煮沸后冷卻的鹽水，