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一轮复习 选择性必修三：生物技术与工程
杨焕明
杨焕明 1952年10月出生于浙江乐清，基因组学家，中国科学院院士、发展中国家科学院院士、印度国家科学院外籍院士、德国国家科学院外籍院士、美国国家科学院外籍院士，中国医学科学院教授，华大基因理事长、华大基因学院院长 、东南大学生命健康高等研究院名誉院长 。
杨焕明和他的团队为"国际人类基因组计划"、 "国际人类单体型图计划"、"国际千人基因组计划"、"国际癌症基因组计划"等国际合作的基因组计划，以及第一个亚洲人基因组、人类泛基因组学、古人类基因组、肠道Meta基因组的研究做出了重要贡献。作为联合创始人，创建了华大基因和中国科学院北京基因组研究所。
1978年杨焕明毕业于杭州大学;1982年获得南京铁道医学院硕士学位;1988年获得丹麦哥本哈根大学博士学位，之后在法国、美国从事博士后研究;1994年回到中国，进入中国医学科学院暨中国协和医科大学工作，回国后致力于参加人类基因组计划;1995年获得国家杰出青年科学基金资助;2002年被《科学美国人》评为年度科研领袖人物;2003年出任中国科学院北京基因组研究所所长;2006年当选为欧洲分子生物学组织成员;2007年当选中国科学院院士;2010年获得人类基因组组织越科学成就奖;2014年当选为美国国家科学院外籍院士;2017年获得全国创新争先奖 。
杨焕明一直从事基因组科学的研究 。
第9单元
生物技术与工程
第44讲 传统发酵技术的应用与发酵工程
一轮复习 选择性必修三：生物技术与工程
课标要求 核心素养要求
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。 4.活动：利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜。 5.活动：利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。 1.生命观念：结合发酵实例，说出发酵工程及相关技术的基本原理，通过以上事实建立结构与功能观；通过对微生物的分离和培养，建立物质与能量观。
2.科学思维：归纳与概括并比较果酒、果醋、泡菜的制作原理。
3.科学探究：针对某种发酵产品选取恰当的技术和方法，尝试提出初步的工程学构想，进行简单的设计和制作；分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数。
4.社会责任：关注食品安全，提高自身保健意识，倡导和践行健康的生活方式。
一轮复习 选择性必修1：稳态与调节
第44讲 传统发酵技术的应用与发酵工程
本讲目录
考点1 传统发酵技术的应用
考点2 发酵工程及其应用
考点聚焦
一.发酵与传统发酵技术
（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。
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
考点1
传统发酵技术的应用
1.发酵
2.传统发酵技术
有氧或无氧
固体
半固体
考点1
传统发酵技术的应用
(1)原理：蛋白质 。
脂肪 。
二.传统发酵食品的制作
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℃
考点1
传统发酵技术的应用
1.腐乳制作
（1）菌种：
乳酸菌（原核生物）
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
（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.泡菜的制作
（3）应用：
制作酸奶、泡菜
考点1
传统发酵技术的应用
① 实验原理
制作传统泡菜是利用植物体表天然的乳酸菌来进行发酵的。发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量百分比为0.4%~0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。
②材料用具
食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其他香辛料、泡菜坛或其他密闭性良好的罐子等。
（4）制作泡菜
考点1
传统发酵技术的应用
泡菜坛的选择：
1. 以火候老、釉质好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的为佳。
2. 将坛口向上压入水中，无渗水现象的为佳。
3. 用手击坛，听其声，钢音的质量则好，空响、砂响、音破的质次。
配制盐水
用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用；
原料处理、
蔬菜装坛
将新鲜蔬菜洗净，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；
加盐水
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖
封坛发酵
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；
③制作流程
成品
考点1
传统发酵技术的应用
④.实验分析与思考
A. 盐的作用：
B. 盐水浓度要适宜的目的：
C. 盐水煮沸的目的：
D. 盐水冷却后使用的目的：
E. 泡菜坛子使用之前要检查密封性的目的：
F. 用水密封泡菜坛的目的：
G. 以上说明泡菜制作需要什么条件？
调味，抑制其他微生物生长
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
为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动
给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件
给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件
说明泡菜制作需要在无氧条件下进行（即厌氧条件）
考点1
传统发酵技术的应用
H.泡菜制作过程中，是否只有乳酸菌起作用？
I.为什么泡菜坛只能装八分满？
不是，还有一些酵母菌和大肠杆菌
防止由于产生CO2而导致发酵液溢出坛外；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。
考点1
传统发酵技术的应用
1.为什么泡菜坛内有时会长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？
酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。
泡菜的白膜——酵母菌
“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，这相当于接种乳酸菌，可减少腌制时间。
2.某同学在制作泡菜时，向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”的目的是什么？
3.某同学腌制的泡菜“咸而不酸”，请分析产生上述结果最可能的原因？
盐水浓度太高会抑制微生物的代谢。
考点1
传统发酵技术的应用
【思考-讨论】
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
注意
少 ( 有O2，乳酸菌活动受抑制 )
少
增加 ( 硝酸盐还原菌的作用 )
最多 ( 乳酸抑制其他菌活动 )
积累、增多、pH下降
下降 ( 硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解 )
减少 ( 乳酸继续积累，pH继续下降，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)
亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，不是硝化细菌氧化铵形成的
（4）泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化
考点1
传统发酵技术的应用
【情景探究】如图是泡菜在腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化规律，据图分析：
(1)从生物间的相互关系和条件变化分析，乳酸菌呈现这种变化规律的原因是什么？
(2)乳酸含量开始很低，中后期急剧增加的原因是什么？
(3)分析亚硝酸盐的含量变化的原因？
发酵初期：大肠杆菌、酵母菌、硝酸盐还原菌在该时期利用氧气，产生了无氧环境，乳酸菌开始活动；发酵中期：乳酸菌产生了大量乳酸，其他细菌活动受到抑制，乳酸菌活动增强；发酵后期：由于乳酸的积累，乳酸菌活动也受到抑制，乳酸菌数量下降。
初期有氧气，乳酸菌活动较弱，中后期氧气含量减少，乳酸菌大量繁殖，乳酸迅速积累。
发酵初期，乳酸菌和乳酸的量都比较少，而由于硝酸盐还原菌的活动，亚硝酸盐含量逐渐增加；后期由于硝酸盐还原菌受抑制，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降。
考点1
传统发酵技术的应用
考点1
传统发酵技术的应用
【关键操作】
（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℃
3.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
考点1
传统发酵技术的应用
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℃
4.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
考点1
传统发酵技术的应用
将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用;
用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖;
将温度控制在18-30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10-12d。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干;
除灰去污
避免葡萄破损，减少杂菌污染
①酵母菌可以进行有氧呼吸大量繁殖；
②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
不能反复冲洗。防止野生菌种减少，影响发酵
排出CO2气体，防止爆裂
防止杂菌污染
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒发酵
果酒制作步骤：
防止发酵液被污染
考点1
传统发酵技术的应用
打开瓶盖，盖上一层纱布，发酵温度为 ，时间为7-8d。
30-35℃
创造有氧环境，进行醋酸发酵。
果醋发酵
在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？醋酸菌从何而来？
随着醋酸发酵的进行，发酵液的pH、温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低。在我们的实验条件下，当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖。在工业上,后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。
考点1
传统发酵技术的应用
关闭
CO2
防止空气中微生物的污染
【拓展1】制作果酒和果醋改进装置及分析
考点1
传统发酵技术的应用
【拓展2】果酒制作与果醋制作的比较
果酒制作 果醋制作
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
生物学分类 单细胞，真核生物 单细胞，原核生物
代谢方式 异养兼性厌氧型 异养需氧型
菌种来源 附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 空气中
发酵产物 酒精、二氧化碳 醋酸、水
发酵条件 温度 一般控制在18～30 ℃ 30～35 ℃
时间 10～12 d 7～8 d
氧气 初期需氧，后期不需氧 始终需要氧
考点1
传统发酵技术的应用
相关微生物 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物学分类
代谢类型
繁殖方式
适宜温度
主要用途
【注】酵母菌、醋酸菌、毛霉、乳酸菌的最适温度不同的直接原因是这三种微生物体内酶的最适温度不同，而根本原因是控制这三种酶合成的DNA不同。
真核生物
原核生物
真核生物
原核生物
异养兼性厌氧
异养需氧
异养需氧
异养厌氧
适宜条件下出芽生殖
二分裂
孢子生殖
二分裂
18 30°C
30 35°C
15 18°C
35 40°C
酿酒、发面
酿醋
制作腐乳
制作酸奶、泡菜
【传统发酵食品制作过程中所用菌种的比较】
考点1
传统发酵技术的应用
1.【考点速览·诊断】
(1)果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时。(2021·江苏卷)( )
(2)果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深。(2021·江苏卷，14D)( )
(3)酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖。(2021·辽宁卷，8B)( )
(4)酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同。(2021·辽宁卷，8C)( )
(5)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。(2021·山东卷，12C)( )
(6)利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵。
(2019·江苏卷，9A)( )
(7)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。
(2019·江苏卷，9C)( )
√
×
×
√
√
考点1
习题检测
×
×
2.(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
B
考点1
习题检测
3.(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：
考点1
习题检测
(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)　
考点1
习题检测
(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
考点1
习题检测
4.(2023·广东茂名调研)我国制作泡菜历史悠久。《中馈录》中记载：“泡盐菜法，定要覆水坛。此坛有一外沿如暖帽式，四周内可盛水；坛口覆一盖，浸于水中，……则所泡之菜不得坏矣。泡菜之水，用花椒和盐煮沸，加烧酒少许。……。如有霉花，加烧酒少许。坛沿外水须隔日一换，勿令其干。”下列说法错误的是 (　　)
A.“坛口覆一盖，浸于水中”有利于保持坛内的无氧环境
B.“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的之一是消毒杀菌
C.“霉花”主要由酵母菌增殖形成，酵母菌往往来自蔬菜
D.“坛沿外水须隔日一换，勿令其干”以保证坛内适宜湿度
D
考点1
习题检测
5.(2022·江苏百校联考，14)有关泡菜中亚硝酸盐含量的研究表明，亚硝酸盐的含量高低和亚硝酸盐含量峰值时间的早晚与食盐的浓度有关(见下图)，下列有关叙述不正确的是(　　)
A
A.食盐的浓度越高，亚硝酸盐生成快。
亚硝酸盐含量峰值出现的早
B.取食泡菜时，时间别太长，防止空气进入
C.臭味的产生可能与取食过程中带入坛内油脂类物质有关
D.所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌
考点1
习题检测
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。
1.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 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。
2.改善
考点2
发酵工程及其应用
单一
发酵工程主要包括 ， ，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的 等方面。
发酵工程是指利用 的特定功能，通过 ，规模化生产对人类有用的产品
微生物
现代工程技术
菌种的选育
扩大培养
分离、提纯
考点2
发酵工程及其应用
一.发酵工程的概念
1.基本概念：
2.主要内容：
【实质】
利用微生物进行产品生产(如次生代谢物和菌体本身)。
二.发酵工程的基本环节
选育菌种
①从 中筛选
②通过 获得
自然界
诱变育种或基因工程育种
　↓
目的： 。
　↓
在菌种确定后选择原料，反复试验确定____________
　↓
都必须严格灭菌
　↓
培养基配方
培养基和发酵设备
考点2
发酵工程及其应用
扩大培养
配制培养基
灭菌
增加菌种数量
无菌操作
　↓
发酵罐内发酵(发酵工程的
）
①了解发酵进程：随时检测培养液中的____________
等
②及时添加必需的营养组分
③严格控制 等发酵条件
微生物数量、
产物浓度
温度、pH和溶解氧
　↓
考点2
发酵工程及其应用
：
接种
中心环节
分离、提纯产物
①发酵产品是微生物细胞本身：在发酵结束之后，采用
等方法将菌体分离和干燥
②发酵产品是代谢物：根据产物的性质采取适当的提取、
措施来获得产品
过滤、沉淀
分离和纯化
　↓
考点2
发酵工程及其应用
获得产品
【情景探究】如图是大型发酵罐的结构示意图，请据图回答下列问题：
1．搅拌叶轮在发酵过程中有什么作用？
2．如何控制发酵罐中的发酵条件？
(1)使微生物得到充足的氧气；
(2)使微生物与培养基充分接触；
(3)有助于充分散热；
(4)有利于固体物质在发酵液中保持悬浮状态。
(1)温度的控制：可通过温度传感器和控制装置进行检测，可通过调节冷却水的进、出水口的水流来调整。(2)溶解氧的控制：通过通气量和搅拌速度调节。(3)pH的控制：可通过pH计检测，通过加酸或碱进行调节；也可通过pH缓冲液进行保持。
考点2
发酵工程及其应用
电动机
排气管
pH计
冷却水排出口
冷却夹层
发酵液
搅拌叶轮
生物传感器装置
空气入口
放料管
阀门
培养物或营养物质的加入口
观察孔
取样管
温度传感器和控制装置
冷却水进入口
1.啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
酒精和二氧化碳
淀粉分解，形成糖浆
淀粉酶
考点2
发酵工程及其应用
三.啤酒的工业化生产流程
38
发芽
焙烤
碾磨
糖化
蒸煮
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。
①产生风味
组分，
②使酶失活，③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
过滤
过滤、调节、分装啤酒进行出售。
01
1.啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
考点2
发酵工程及其应用
三.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
考点2
发酵工程及其应用
三.啤酒的工业化生产流程
发芽
焙烤
碾磨
糖化
蒸煮
发酵
主发酵
冷却
消毒
终止
后发酵
过滤
酵母菌繁殖，大部分糖分解和代谢物生成。
在低温、密闭的环境下储存一段时间，形成澄清、成熟的啤酒。
提醒：
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。
2.“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
高
长
低
短
考点2
发酵工程及其应用
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。
考点2
发酵工程及其应用
4.发酵工程的特点
容易处理
温和
丰富
低廉
专一
污染小
考点2
发酵工程及其应用
具体应用 成果
食品 传统的发酵产品 酱油（霉菌）、酒类（酵母）
医药
农牧业
食品添加剂
酶制剂
工程菌
改造菌种
柠檬酸（黑曲霉）、谷氨酸（谷氨酸棒状杆菌）
淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等
生长激素释放抑制激素
青霉素
疫苗
乙型肝炎疫苗
5.发酵工程应用
根瘤菌肥、固氮菌肥（根瘤菌和固氮菌）
多种农林虫害（苏云金杆菌）、玉米螟和
松毛虫（白僵菌）、水稻枯纹病（井冈霉素）
淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液通过发酵获得微生物菌体（单细胞蛋白）
农药
肥料
饲料
考点2
发酵工程及其应用
其他方面的应用
①利用纤维废料发酵生产　　 　　　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。
酒精、乙烯
洗涤剂
热敏性产品
　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
5.发酵工程应用
考点2
发酵工程及其应用
1.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。_____________________________________________________________________
______________________________________。
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2
习题检测
A
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(　　)
考点2
习题检测
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
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)　
考点2
习题检测
(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
考点2
习题检测
3.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( )
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
考点2
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4.(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
考点2
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◎本讲小结
1.(2022·湖北卷)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
★重温真题 经典再现
2.(2021·山东等级考试)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
★重温真题 经典再现
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。
★重温真题 经典再现
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
★重温真题 经典再现
(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
★重温真题 经典再现
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