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第44讲 传统发酵技术的应用与发酵工程及其应用
高三生物总复习课件-选择性必修3 生物技术与工程
考点一 传统发酵技术的应用
1．发酵与传统发酵技术
基础·精细梳理
考点一 传统发酵技术的应用
2．泡菜制作
基础·精细梳理
考点一 传统发酵技术的应用
关键操作
基础·精细梳理
考点一 传统发酵技术的应用
3．泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
基础·精细梳理
提醒　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。
1．泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，甚至发霉变味，试分析可能的原因是______________________________________________________。
提示　泡菜坛密封不严(或盐和水的比例不适当)引起杂菌滋生、泡菜变质。
考点一 传统发酵技术的应用
情境推理·探究
3.(多选)(2022·山东潍坊核心素养测评)泡菜中亚硝酸盐含量超过一定值会与胺反应产生致癌物，泡菜制作过程中亚硝酸盐峰值一般出现在第5天。现用不同浓度的食醋对泡菜进行处理，测定其亚硝酸盐的含量变化，结果如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.本实验亚硝酸盐峰值出现在第3天，推测原因可
能为温度更为适宜
B.不同浓度的食醋不仅影响亚硝酸盐的峰值还影响
峰值出现的时间
C.食醋浓度越大，对泡菜中亚硝酸盐产生的抑制效果越明显
D.健康饮食应选择食用在此条件下酿制10天左右的酸菜
【考向2】围绕泡菜的制作，考查科学探究能力
考点一 传统发酵技术的应用
典例·精心深研
4．制作果酒和果醋
考点一 传统发酵技术的应用
基础·精细梳理
(1)果酒制作与果醋制作的比较
考点一 传统发酵技术的应用
基础·精细梳理
(2)方法步骤
考点一 传统发酵技术的应用
基础·精细梳理
名师解读 果酒和果醋发酵改进装置及其分析
2．如图为果酒和果醋制作的实验装置图。请据图思考回答下列问题：
(1)甲、乙、丙的作用分别是_______________________________。
(2)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当______________，原因是
___________________________________________________________。
(3)醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，甲都
需要打开，其原因是______________________________________
__________________________________________________________。
(4)果酒搁置时间过久会有酸味的原因是_______________________________________
__________________________________________。
考点一 传统发酵技术的应用
情境推理·探究
通入空气(氧气)、排气、取样
不恰当
葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，且不能将排气口淹没
醋酸菌是好氧细菌，在生活过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡
醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸
1．(2021·湖南卷，3)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是(　　)
A．泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸
B．馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生CO2
C．米酒制作过程中，将容器密封可以促进酵母菌生长
D．酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
【考向1】围绕果酒、果醋的制作过程，考查科学探究能力
考点一 传统发酵技术的应用
典例·精心深研
2．(2023·海南八校联考)杨梅果实风味独特、酸甜适中，具有很高的营养和保健价值。如图是制作杨梅酒和杨梅醋的流程图。
制取发酵液：向杨梅汁中加入白砂糖，调至糖度为8%，灭菌冷却→酒精发酵：接种酵母菌，恒温发酵→果醋发酵：接种醋酸菌→取样检测：对发酵产物进行检测
请回答下列问题：
(1)传统发酵中，发酵液虽然未经过严格的灭菌处理，但杂菌却不能正常生长繁殖，这是由于果酒发酵的_________________条件抑制了杂菌的生长。常用来检测酒精的化学试剂是______________________。
【考向1】围绕果酒、果醋的制作过程，考查科学探究能力
考点一 传统发酵技术的应用
典例·精心深研
缺氧、呈酸性
重铬酸钾
(2)果酒制作过程中，酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所是_____________，该阶段应该将温度控制为___________；温度适宜时果酒发酵时间较短，原因是________________________________________________________。
(3)杨梅醋的发酵过程中，除必需的营养物质外，还需要往发酵液中持续地通入________________________________。
(4)如图表示果酒发酵过程中，发酵液的糖度(葡萄糖的浓度)和酒精度(酒精浓度)随时间变化的曲线。发酵前24 h，糖度变化很小，酒精度上升很慢，其原因是____________________________________________。96 h后酒精度和糖度的变化都趋于平缓，其原因是_______________
_______________________________________________。
考点一 传统发酵技术的应用
典例·精心深研
细胞质基质
营养物质的消耗、 高浓度的酒精会抑制酵母菌的代谢而影响发酵
18～30 ℃
该温度下与果酒发酵相关的酶活性高，发酵速度快
无菌氧气(或无菌空气)
此阶段酵母菌主要进行有氧呼吸，大量增殖
考点二 发酵工程及其应用
基础·精细梳理
1．发酵工程
利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。
2．发酵工程基本环节
考点二 发酵工程及其应用
基础·精细梳理
3．啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
1．生产啤酒时，需进行后发酵的原因是_______________________________。
提示　主发酵结束后，发酵液不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间后进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒
2．发酵罐中设计搅拌叶轮进行搅拌的意义是_________________________。
提示　使菌种与发酵底物更能充分接触，提高发酵效率
考点二 发酵工程及其应用
情境推理·探究
3．微生物菌剂通常有液态和固态两种。下图是通过发酵工程制备菌剂的流程。
你认为工业生产中应首选制备液态还是固态的微生物菌剂？并简述理由。
提示　液态的微生物菌剂。原因是制备方法简单(无需选择合适载体、干燥、粉碎等操作)、成本低、使用方便、启动时间短。
考点二 发酵工程及其应用
情境推理·探究
考点二 发酵工程及其应用
基础·精细梳理
4．发酵工程的应用
1．(2022·湖北卷，14)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．该生产过程中，一定有气体生成
B．微生物生长所需碳源主要来源于
沼气池废料
C．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D．沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
【考向】围绕发酵工程及其应用，考查社会责任
考点二 发酵工程及其应用
典例·精心深研
2．(2023·长春质检)啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程如下：①大麦种子发芽，释放淀粉酶；②加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活；③将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉；④淀粉分解，形成糖浆；⑤糖浆加入啤酒花，蒸煮；⑥加入酵母菌，发酵；⑥过滤，77 ℃保温30 min；⑧过滤、分装啤酒进行出售。回答下列问题：
(1)大麦种子细胞中合成淀粉酶的场所是________。
(2)流程⑤蒸煮的目的是终止酶的进一步作用，并__________________________。流程⑥在加入酵母菌前，需进行的操作为_______________，该操作的目的是__________________________________________。
【考向】围绕发酵工程及其应用，考查社会责任
考点二 发酵工程及其应用
典例·精心深研
核糖体
对糖浆进行灭菌
冷却
避免杀死菌种(或保持酵母细胞的活性)
2．(2023·长春质检)啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程如下：①大麦种子发芽，释放淀粉酶；②加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活；③将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉；④淀粉分解，形成糖浆；⑤糖浆加入啤酒花，蒸煮；⑥加入酵母菌，发酵；⑥过滤，77 ℃保温30 min；⑧过滤、分装啤酒进行出售。回答下列问题：
(3)77 ℃保温30 min的操作类似于巴氏消毒法，该操作的目的既能杀死啤酒中的微生物，又能保证____________________________________________________。
(4)若要进一步研究淀粉酶的特性，需从发芽大麦种子中提取和分离淀粉酶，主要步骤是原料处理→________→纯化→纯度鉴定。
【考向】围绕发酵工程及其应用，考查社会责任
考点二 发酵工程及其应用
典例·精心深研
啤酒中的营养成分不被破坏(或啤酒中的营养成分不流失)
粗分离
1．(2022·湖北卷，11)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
重温真题 经典再现
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2．(2021·山东等级考试，12)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是(　　)
A．无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B．自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌
C．葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D．制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
重温真题 经典再现
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3.(多选)(2022·山东卷，20)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是(　　)
A.用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α－淀粉酶
B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵
D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
重温真题 经典再现
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4．(2021·全国乙卷)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。
回答下列问题：
重温真题 经典再现
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(1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的____________可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供________。
(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的________、________能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于____________________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。
重温真题 经典再现
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蛋白质
碳源
蛋白酶
脂肪酶
氨基酸
异养好氧
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于_____________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是
________________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是__________(答出1点即可)。
重温真题 经典再现
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原核生物
酒精和CO2
食盐

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