资源简介

(共65张PPT)
生物技术与工程
发酵工程
基因工程
重组DNA技术的基本工具
传统发酵技术的应用
选择性必修3《生物技术与工程》
细胞工程
生物技术的安全性与伦理问题
微生物的培养技术及应用
动物细胞工程
植物细胞工程
基因工程的基本操作程序
基因工程的运用
蛋白质工程的原理和应用
转基因产品的安全性
发酵工程及其应用
胚胎工程
关注生殖性克隆人、禁止生物武器
00
发酵工程
是指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。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。
传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用
课标要求
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。
考点一　传统发酵技术的应用
考点二　发酵工程及其应用
考点一
传统发酵技术的应用
1.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____________
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。
归纳 夯实必备知识
微生物
微生物的代谢
不同代谢物
原料
人类所需产物
适宜的条件
微生物代谢
(复杂分子)
(简单分子)
氨基酸、抗生素
蛋白质、多糖
(2)传统发酵技术
有氧或无氧
固体
半固体
2.传统发酵食品的制作实例- (1)腐乳制作
①原理：蛋白质 。
脂肪 。
小分子的肽和氨基酸
甘油和脂肪酸
②腐乳制作过程中参与的微生物：________、______和______等，其中起主要作用的是________。
酵母菌
曲霉
毛霉
毛霉
毛霉：分布广泛
代谢类型：异养好氧型
生殖类型：孢子生殖
适宜温度：15~18℃
（1）菌种：
乳酸菌
①种类：
植物体表面天然的乳酸菌
②代谢类型：
异养厌氧型
③菌种来源：
乳酸链球菌、乳酸杆菌
（原核生物）
（2）发酵原理：
在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
乳酸链球菌（球状）
乳酸杆菌（杆状）
2.传统发酵食品的制作实例-(2)泡菜的制作
（3）应用：
制作酸奶、泡菜
配制盐水
用清水和食盐配制质量分数为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
过高，乳酸发酵将受抑制；
过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
杀菌，去除水中的溶解氧。
防止温度过高，杀死植物体表的乳酸菌。
1.为什么盐水浓度要适宜？盐水煮沸目的是什么？盐水冷却后使用的目的：
2.传统发酵食品的制作实例-(2)泡菜的制作
配制盐水
用清水和食盐配制质量分数为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。
将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豇豆等）洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满。
向坛盖边缘的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水，根据室内温度控制发酵时间。
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
2.传统发酵食品的制作实例-(2)泡菜的制作
2.为什么泡菜坛中菜料只能装八成满？
在泡菜发酵初期，酵母菌等较为活跃，发酵产物中有较多的CO2，防止发酵液溢出坛外；
防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；
留有一定空间，更方便拿取泡菜。
配制盐水
用清水和食盐配制质量分数为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。
将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豇豆等）洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满。
向坛盖边缘的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水，根据室内温度控制发酵时间。
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
2.传统发酵食品的制作实例-(2)泡菜的制作
3.用水密封泡菜坛的目的是什么？说明泡菜制作需要什么条件？
目的是给泡菜坛内创造无氧环境；无氧环境。
配制盐水
用清水和食盐配制质量分数为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。
将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豇豆等）洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满。
向坛盖边缘的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水，根据室内温度控制发酵时间。
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
2.传统发酵食品的制作实例-(2)泡菜的制作
4.泡菜制作过程如何营造“无氧”条件
选择泡菜坛要密封性好。
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清水
2.泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化 P339
时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵前期
发酵中期
发酵后期
变化曲线
少（O2抑制乳酸菌活动）
少
增加（硝酸盐还原菌的作用）
最多（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动）
增多
达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动）
继续增多，
最后保持稳定
下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
课本P8例：某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，在用15﹪的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见右栏曲线图，请你帮他分析问题。
（1）据图分析，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？
（2）他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？
（3）加入“陈泡菜水”的目的是什么？
13天后食用比较好，亚硝酸盐含量低
食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。
“陈泡菜水”中有乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于增加乳酸菌含量。
2.传统发酵食品的制作实例
1.微生物：
酵母菌（单细胞真菌：真核生物）
（1）分布：
含糖较高的水果、蔬菜表面
（2）代谢类型：
异养兼性厌氧型
（3）应用：
用于酿酒、制作馒头和面包
（4）酿酒酵母最适温度：
28℃
（三）.制作果酒
有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：
无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：
C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2 +能量
酶
C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O+能量
酶
1.微生物：
醋酸菌（细菌：原核生物）
（1）代谢类型：
异养需氧型
3.醋酸发酵原理：
（2）应用：
制作醋
（3）最适生长温度：
30-35℃
（四）.制作果醋
2.参与醋酸发酵的主要微生物及来源：__________________________；
空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌
C6H12O6+2O2
酶
2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2
酶
CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
①当O2、糖源都充足时能将 ；
②当缺少糖源时则将 。
糖分解成醋酸
乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸
2.传统发酵食品的制作实例
制作果酒方法步骤：
发酵设备消毒
（70%酒精）
榨汁，装入发酵瓶，盖好瓶盖。（瓶中留有1/3空间）
温度控制在18~30℃，每隔12h将瓶盖拧松一次。
（注意：不是打开瓶盖）
挑选葡萄，清水冲洗1-2次、去梗
发酵10~12d，从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
1.发酵设备消毒，去除葡萄枝梗和腐烂的籽粒的目的：
防止杂菌污染发酵液。
2.葡萄冲洗1-2次即可，能否连续冲洗，为什么？
不能，连续冲洗会使果皮表面的野生酵母菌数量减少。
3.将葡萄汁装入发酵瓶中要留有大约1/3的空间，为什么？
先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵；
同时防止酒精发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
制作果酒方法步骤：
发酵设备消毒
（70%酒精）
榨汁，装入发酵瓶，盖好瓶盖。（瓶中留有1/3空间）
温度控制在18~30℃，每隔12h将瓶盖拧松一次。
（注意：不是打开瓶盖）
挑选葡萄，清水冲洗1-2次、去梗
发酵10~12d，从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
5.此后再将瓶盖拧紧，目的是什么？
4.发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次为什么？
酒精发酵过程中产生CO2，瓶盖拧松排出CO2，防止发酵瓶爆裂 （防止发酵液溢出）。
防止O2进入，影响酒精发酵。
制作果酒方法步骤：
发酵设备消毒
（70%酒精）
榨汁，装入发酵瓶，盖好瓶盖。（瓶中留有1/3空间）
温度控制在18~30℃，每隔12h将瓶盖拧松一次。
（注意：不是打开瓶盖）
挑选葡萄，清水冲洗1-2次、去梗
发酵10~12d，从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
6.如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？
a.闻 b.品尝
c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色→灰绿色）
7.果酒制作过程中，在不灭菌情况下，酵母菌是如何成为优势菌种？
在缺氧且呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而其他大多数微生物无法适应这一环境而受到抑制。
源于选择性必修3 P8“练习与应用·拓展应用3”：
果酒和果醋改进
装置及其分析
关闭
CO2
空气中微
生物的污染
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。
【情境推理·探究】
1.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____________________________________
______________________。
通入空气(氧气)、排气、
取样(对发酵的情况进行及时的监测)
(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__________________________________
______________________________。
不恰当
葡萄汁的量不能超过发
酵瓶体积的2/3，而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.(2023·江苏泰州高三一模)米酒、酸奶、泡菜等都属于传统发酵制品，下列相关叙述正确的是
A.制作米酒时添加“酵头”的目的是接种酿酒酵母
B.米酒发酵液中冒出的“气泡”都来源于酵母菌无氧呼吸
C.酸奶和泡菜制作中均需要及时通氧，保证乳酸菌的有氧呼吸
D.为降低杂菌污染，发酵前需要对器具、原料等进行灭菌
突破 强化关键能力
A
大本333页
2.(2021·浙江1月选考，10)用白萝卜制作泡菜的过程中，采用适当方法可缩短腌制时间。下列方法中错误的是
A.将白萝卜切成小块
B.向容器中通入无菌空气
C.添加已经腌制过的泡菜汁
D.用沸水短时处理白萝卜块
B
3.如图表示果酒和果醋生产过程中的物质变化情况，下列相关叙述正确的是
A.果酒发酵所需的最适温度高于果醋
B.过程①②在酵母菌细胞中发生的场所相同
C.过程⑤需要氧气而过程④不需要氧气
D.进行果酒、果醋发酵的微生物均为真核生物
B
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。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_________。
(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_______________________。
缺氧、呈酸性
重铬酸钾
细胞质基质
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)　
(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_________________________
_____________________________________。
此阶段酵母菌主要进行有氧呼吸，大量增殖　
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
菌种名称 生物分类 代谢类型 适宜温度 应用 发酵对氧的需求
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
真核生物
异养
兼性厌氧
果酒，面包
前期需氧，
后期不需氧
原核生物
异养需氧
30—35℃
果醋
一直需氧
原核生物
异养厌氧
泡菜，酸奶
密闭厌氧
18—25℃
18—20℃
原理
过程
C2H5OH+O2→CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
酶
②-1酵母菌先在有氧条件下大量繁殖
②-2再在无氧条件下进行酒精发酵
C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量
酶
C6H12O6 →2C2H5OH（酒精）+2 CO2+能量
酶
③-1醋酸菌在氧气、糖源充足时,将糖分解成醋酸
C6H12O6+2O2→2CH3COOH+2CO2+2H2O+能量
酶
③-2当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
①乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
比较果酒与果醋制作的过程
归纳
总结
比较果酒与果醋制作的过程
归纳
总结
6.果酒发酵与果醋发酵的比较
果酒发酵 果醋发酵
发酵菌种
菌种来源
菌种代谢类型
菌种生物类型
发酵原理
发酵条件 温度
时间
氧气
酵母菌
醋酸菌
附着在新鲜水果果皮表面的野生酵母菌
空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌
异养兼性厌氧型
异养需氧型
真核生物
原核生物
18-30℃
30-35℃
10-12d
7-8d
前期需氧，后期不需氧
始终需氧
1.下列关于传统发酵技术的叙述，正确的是
A.传统发酵技术所用的菌种一般是接种的纯净的菌种
B.传统发酵技术是各种微生物在有氧条件下将大分子有机物分解成小分子有机物
C.传统发酵技术的目的是获得发酵产品或更多的微生物
D.果酒、果醋、泡菜等是传统发酵技术的产物
D
　实战训练　
2.(2021·海南卷，17)关于果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵产物的制作，下列叙述正确的是(　　)
A.发酵所利用的微生物都属于原核生物
B.发酵过程都在无氧条件下进行
C.发酵过程都在同一温度下进行
D.发酵后形成的溶液都呈酸性
D
解析　参与果酒制作的微生物是酵母菌，属于真核生物，A错误；参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌，因此果醋发酵需要有氧条件，B错误；不同的发酵过程需要的温度不同，C错误；果酒、果醋和泡菜发酵后形成的溶液都呈酸性，D正确。
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：
(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。
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)。
原核生物
酒精和CO2
食盐
考点二
发酵工程及其应用
在上述传统发酵食品：利用天然菌种，存在 、 ，
易造成发酵食品品质不一。
传统发酵食品制作过程中存在的问题
菌种差异
杂菌情况不明
发酵过程控制缺乏标准
工业大规模生产：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，从而缩短发酵时间，确保品质稳定。
改善
发 酵
发酵
发酵工程
发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物代谢转化为人类所需的产物的过程。(教材P5 黑体字)
指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。 它涉及菌种的选育和培养，产物的分离和提纯等方面。（教材章前语）
在青霉素生产过程中如果有杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶，将青霉素分解掉。
生产柠檬酸
生产啤酒
生产味精
黑曲霉
啤酒酵母
谷氨酸
棒状杆菌
在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。
接种
选育菌种
制备培养基
扩大培养
灭菌
发酵罐内发酵
分离、提纯产物
获得产品
性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养
发酵工程中所用的菌种大多数是单一菌种，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灭菌。
现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。
这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要随时检测培养液中微生物的数量、产物的浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。
环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。
如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
2．发酵工程的基本环节
课本P23
发酵罐示意图
抽取样本进行检测
调节罐温
调节罐压
控制溶解氧
使微生物与发酵液混合均匀，加快O2的溶解以及散热
食品添加剂
酶制剂
3.发酵工程的应用
大豆中蛋白质
肽和氨基酸
酱油
淋洗、调制
各种谷物、水果
各种酒类
黑曲霉
蛋白酶
酿酒酵母
发酵工程使这些产品的产量和质量明显提高
谷氨酸
味精
一系列处理
谷氨酸棒状杆菌
柠檬酸
黑曲霉
有些食品添加剂不仅可以增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保存期。
食品添加剂
酶制剂
3.发酵工程的应用
采用基因工程的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物；
直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。
通过诱变的高产青霉菌发酵生产青霉素
利用工程菌发酵生产 生长激素释放抑制激素
通过诱变的高产青霉菌发酵生产青霉素
科学家还利用基因工程，将病原体的 转入适当的微生物细胞，获得的表达产物就可以 使用。
抗原基因
作为疫苗
食品添加剂
酶制剂
抗生素、干扰素、胰岛素等
嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
3.发酵工程的应用
产物专一
生产条件温和
原料来源丰富且价格低廉
废弃物对环境污染小且容易处理
发酵工程的特点
源于选择性必修3 P27“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。
菌体
蛋白质
脂质
4.啤酒的工业化生产流程及发酵过程
发芽
焙烤
碾磨
糖化
蒸煮
发酵
主发酵
冷却
大麦种子发芽，释放淀粉酶。
加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。
将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。
淀粉分解，形成糖浆。
产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。
酵母菌将糖转化为酒精和CO2。
杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。
消毒
终止
后发酵
过滤
过滤、调节、分装啤酒进行出售。
提醒：①主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，后发酵一段时间后才能饮用。
课本P24
“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
4.啤酒的工业化生产流程
类型 精酿啤酒 普通啤酒
是否添加食品添加剂
发酵规模
发酵时间
产量
价格
不添加
添加
小规模
大规模
发酵时间长
发酵时间短
产量低
低产高
价格高
价格低
1.观察分析教材第P24～25“啤酒的工业化生产流程”，思考回答：与传统的手工发酵相比，在啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？
提示　接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。
2.引起全球新冠肺炎大流行的元凶是新冠病毒，利用发酵工程相关知识，如何大量生产新冠病毒疫苗？
提示　可将新冠病毒的抗原基因转入某种微生物体内，再通过发酵工程大量生产新冠病毒疫苗。
拓展 提升科学思维
大本334页
1.微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素？
在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；
发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。
2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？
发酵条件直接会影响微生物的生长和发酵产品的质量，发酵条件包括温度、pH、溶氧量等。温度条件的调控可通过向冷却夹层通入冷水来调控；pH条件的调控可在培养基中加入缓冲液，在发酵过程中加酸或碱；溶解氧的调控需根据微生物的代谢类型，若微生物是需氧型的，可通过空气入口通入空气，并调整搅拌叶轮转速增加溶解氧。若微生物是厌氧型的，需封闭空气入口，建立厌氧环境等。
课本23页的思考与讨论
4.啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是
突破 强化关键能力
A.在整个发酵过程中，要始终保
持严格的无菌、厌氧环境
B.用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目的是促进α-淀粉酶合成
C.在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种
D.包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋酸菌
A
5.(2023·江苏南京金陵中学高三调研)植物酵素是指以植物为主要原料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品。苹果酵素生物发酵的流程中，需将苹果去核、切块，加冰糖，并持续发酵90天。每隔15天测定总酸含量和乙醇含量，结果见下图。
下列叙述正确的是
A.冰糖为微生物发酵提供养分，加入前
可用紫外线照射杀灭其表面微生物
B.第一个月的隔天通气的目的是抑制厌
氧型和兼性厌氧型微生物的无氧呼吸
C.第二个月总酸量增加的主要原因可能
是乳酸菌等微生物呼吸产生了CO2
D.第三个月总酸量和乙醇量发生的变化可能与醋酸菌的发酵作用密切相关
A
6.谷氨酸棒状杆菌发酵过程中会生成大量的谷氨酸,经加工后可制成味精。在其发酵过程中,发酵罐中碳氮比(碳元素与氮元素的比值)为4∶1时,菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少;当碳氮比为3∶1时,菌体繁殖受抑制,但谷氨酸的合成量大增。下列相关叙述正确的是( )
A.谷氨酸棒状杆菌只能通过诱变育种或基因工程育种获得
B.分离、提纯产物是发酵工程的中心环节,有利于获得更多的优质发酵产品
C.由题干信息可推知发酵过程中需调整发酵罐内营养成分的比例
D.在发酵罐内发酵无须严格控制溶解氧、温度、pH等条件
C
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_________________________________。
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)　
(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。
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·山东，20改编)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。下列说法不正确的是
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
B
重温高考 真题演练
2.(2021·山东，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
D
3.(2020·江苏，18)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是
A.选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁
B.将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁
C.酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气
D.酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵
B
4.(2022·江苏，16改编)在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述正确的有
A.泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气
B.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没
全部菜料
C.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
D.果酒与果醋发酵时温度宜控制在18～30 ℃，泡菜发酵时温度宜控制在
30～35 ℃
B
5.(2019·江苏，9)下列关于传统发酵技术应用的叙述，正确的是
A.利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵
B.家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵
C.果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反
D.毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵
B
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
C
5.(2023·江苏扬州高三模拟)生活中我们经常会接触到发酵食品，如果酒、果醋、泡菜等。下列关于传统发酵食品制作的叙述，正确的是
A.酿制果醋和制作果酒所利用的主要微生物的代谢类型不同
B.制作果醋时发酵液中的醋酸菌通过无丝分裂增殖，繁殖速度快
C.泡菜坛内的白色菌膜、变酸的果酒表面的菌膜所含菌种完全相同
D.制成的果醋和泡菜都需要经高压蒸汽灭菌，目的是延长产品保质期
A
10.在传统发酵技术中，果醋的制作往往在果酒制作基础上进行。下图甲是醋酸发酵装置，乙是培养液pH变化曲线图，下列叙述正确的是
A.发酵初期不通气，溶液中没有
气泡产生
B.中期可以闻到酒香，说明进行
了酒精发酵
C.后期接种醋酸菌，适当通气并
降低发酵温度
D.图乙中能正确表示pH变化的曲线是③
B
12.(2023·河北邯郸高三调研)下列关于发酵工程应用的说法，正确的是
A.食品添加剂由于可以增加食品营养，改善食品的色、香、味，还可以
延长保存期，使用时应尽量多添加
B.加酶洗衣粉使用时用沸水洗涤效果最好
C.在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物
食用后能提高免疫力
D.与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本高、见效快、无污染
的特点
C

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