傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)酵工程 【知識(shí)精講架構(gòu)+備課精研精梳】 高考生物大一輪單元復(fù)習(xí)課件與檢測(cè)（新教材新高考）

第十單元·生物技術(shù)與工程第33講傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)酵工程傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用12發(fā)酵工程及其應(yīng)用舉例說(shuō)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；

闡明發(fā)酵工程利用微生物進(jìn)行發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)特定的產(chǎn)物；舉例說(shuō)明發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用；利用乳酸菌發(fā)酵制作泡菜(活動(dòng))；利用酵母菌、醋酸菌分別制作果酒和果醋(活動(dòng))。理解發(fā)酵菌種的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。對(duì)果酒等的制作原理、流程、發(fā)酵條件等進(jìn)行比較與分類。構(gòu)建啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程模型。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置并完成果酒、果醋、泡菜、酸奶的制作，分析評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探究理想的工藝流程及發(fā)酵條件。關(guān)注食品安全，倡導(dǎo)健康的生活方式。生命觀念科學(xué)思維科學(xué)探究社會(huì)責(zé)任1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用(1)腐乳的制作僅是毛霉參與了豆腐的發(fā)酵(

)(2)泡菜壇的選擇、發(fā)酵過(guò)程中壇沿要注滿水都有利于泡菜的無(wú)氧發(fā)酵(

)(3)制作泡菜過(guò)程中,有機(jī)物的干重和種類將減少(

)(4)傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主(

)(5)酵母菌是嗜溫菌，所以果酒發(fā)酵所需的最適溫度高于果醋發(fā)酵溫度(

)(6)在果酒發(fā)酵后期松松瓶蓋的間隔時(shí)間可延長(zhǎng)(

)(7)在家庭中用新鮮葡萄制作果酒時(shí)，需給發(fā)酵裝置適時(shí)排氣(

)(8)在制作葡萄酒的過(guò)程中，應(yīng)先去除葡萄的枝梗，再進(jìn)行反復(fù)沖洗(

)(9)葡萄酒呈深紅色的原因是發(fā)酵過(guò)程中葡萄皮的色素進(jìn)入到發(fā)酵液中(

)×√×√×√√×√一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)

1.發(fā)酵的概念：是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過(guò)微生物的______轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過(guò)程。代謝2.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)固體半固體有氧或無(wú)氧3.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)實(shí)例——腐乳（1）菌種：起主要作用的微生物：________，其次還有酵母、曲霉等。毛霉是一種絲狀

，其繁殖方式為

，代謝類型是

型。（2）原理：經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵，豆腐中的__________被分解成____________和__________（3）特點(diǎn)：味道鮮美，易于____________，便于________。蛋白質(zhì)小分子的肽氨基酸消化吸收保存毛霉真菌孢子生殖異養(yǎng)需氧二、傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作1.泡菜的制作(1)菌種來(lái)源:附著在蔬菜上的乳酸菌,常見(jiàn)種類有

。

(2)制作原理：在______條件下，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸。反應(yīng)式：

乳酸鏈球菌和乳酸桿菌

無(wú)氧(3)制作過(guò)程

1.為什么泡菜壇只能裝八成滿？

提示泡菜壇裝得太滿時(shí)，會(huì)使鹽水不容易完全淹沒(méi)菜料，從而導(dǎo)致菜料變質(zhì)腐爛；同時(shí)發(fā)酵液可能會(huì)溢出壇外。泡菜壇留出一定空間，也方便拿取泡菜。選擇性必修3P6“探究·實(shí)踐”【思考】2.乳酸菌是厭氧菌，發(fā)酵時(shí)需控制嚴(yán)格的無(wú)氧環(huán)境。嘗試說(shuō)出泡菜制作過(guò)程中制造無(wú)氧環(huán)境的措施。

提示

①選擇氣密性好的泡菜壇。②鹽水煮沸后冷卻待用。③裝壇時(shí)壓實(shí)，鹽水沒(méi)過(guò)全部菜料。④蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿水；發(fā)酵期間不宜開(kāi)蓋，并注意在發(fā)酵過(guò)程中經(jīng)常向水槽中補(bǔ)充水。選擇性必修3P6“探究·實(shí)踐”(4)關(guān)鍵操作：材料要求蔬菜蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽鹽水用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%～20%的鹽水。鹽的濃度過(guò)高，乳酸發(fā)酵受抑制，泡菜風(fēng)味差；用量過(guò)低，雜菌易繁殖，導(dǎo)致泡菜變質(zhì)防止雜菌取樣每次取樣用具要洗凈，要迅速封口煮沸鹽水要煮沸后冷卻，煮沸的作用一是除去水中的氧，二是殺滅鹽水中的雜菌無(wú)氧環(huán)境菜壇泡菜壇要選擇火候好、無(wú)裂紋、無(wú)砂眼、壇沿深、蓋子吻合好的，目的是創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛水封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(wú)氧環(huán)境，注意在發(fā)酵過(guò)程中經(jīng)常補(bǔ)水發(fā)酵溫度偏高溫度偏高則有害菌活動(dòng)能力強(qiáng)，容易滋生雜菌偏低溫度偏低則不利于乳酸發(fā)酵，導(dǎo)致發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期少(有O2，乳酸菌活動(dòng)受抑制)少增加(硝酸鹽還原菌的作用)發(fā)酵中期___________________________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)最多(乳酸抑制其他菌活動(dòng))(5)泡菜發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化

發(fā)酵后期減少(乳酸繼續(xù)積累，pH繼續(xù)下降，抑制其活動(dòng))_____________________下降至相對(duì)穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)變化曲線

注意亞硝酸鹽是硝酸鹽還原菌促進(jìn)硝酸鹽還原形成的，而不是硝化細(xì)菌氧化氨形成的繼續(xù)增多，pH繼續(xù)下降項(xiàng)目果酒制作果醋制作發(fā)酵菌種酵母菌醋酸菌生物學(xué)分類單細(xì)胞，真核生物單細(xì)胞，原核生物代謝方式異養(yǎng)

型異養(yǎng)

型菌種來(lái)源附著在葡萄皮上的野生型酵母菌空氣中發(fā)酵產(chǎn)物_______________醋酸、水發(fā)酵條件溫度一般控制在18～30℃__________時(shí)間10～12d7～8d氧氣初期______，后期_________始終需要氧2.果酒和果醋的制作(1)原理和條件兼性厭氧需氧酒精、二氧化碳30～35℃需氧不需氧發(fā)酵原理有氧條件下，酵母菌通過(guò)有氧呼吸大量繁殖：____________________________________________；無(wú)氧條件下，酵母菌通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精：__________________________________O2、糖源充足時(shí)：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；O2充足、缺少

時(shí)：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量產(chǎn)物檢測(cè)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C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量糖源(2)制作流程用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精1/3在制作果酒的過(guò)程中，除了酵母菌，

是否還有其他微生物生長(zhǎng)？它們會(huì)

對(duì)果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？

提示制作果酒的過(guò)程中，除酵母菌之外，還會(huì)有其他雜菌生長(zhǎng)，它們會(huì)在酒精發(fā)酵中污染發(fā)酵液，而避免發(fā)酵液污染需要從發(fā)酵制作的過(guò)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(kāi)瓶蓋等。選擇性必修3P7“探究·實(shí)踐”【思考】關(guān)閉（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，輸入空氣。CO2防止空氣中微生物的污染（4）制作果酒和果醋過(guò)程中產(chǎn)量低的原因①果酒制作中產(chǎn)生的酒精少：Ⅰ.發(fā)酵前期酵母菌有氧呼吸不足，酵母菌數(shù)量少。Ⅱ.發(fā)酵后期密封不嚴(yán)，酵母菌發(fā)酵受抑制。②果醋制作中產(chǎn)生醋酸少：發(fā)酵過(guò)程中供氧不足所致。（5）自然發(fā)酵狀態(tài)下不容易引起雜菌污染的原因①?zèng)_洗步驟可去除部分雜菌。②酸性、無(wú)氧的發(fā)酵環(huán)境可以抑制其他雜菌的生長(zhǎng)。③酵母菌對(duì)酒精的耐受性高于其他雜菌。發(fā)酵過(guò)程中控制雜菌的措施方法圍繞傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，考查生命觀念D酵母菌是兼性厭氧菌，既可以進(jìn)行有氧呼吸(徹底的氧化分解，釋放大量的能量，有利于酵母菌的繁殖)，又可以進(jìn)行無(wú)氧呼吸(釋放少量能量，產(chǎn)生酒精)，A正確；自然發(fā)酵制作葡萄酒的菌種主要來(lái)自于葡萄皮表面的野生型酵母菌，B正確；制作的葡萄酒的顏色來(lái)自葡萄皮中的色素，C正確；隨著發(fā)酵的進(jìn)行，酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸，消耗糖，所以糖含量減少，D錯(cuò)誤。1.(2021·山東卷，12)葡萄酒的制作離不開(kāi)酵母菌。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)

A.無(wú)氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖

B.自然發(fā)酵制作葡萄酒時(shí)起主要作用的菌是野生型酵母菌

C.葡萄酒的顏色是葡萄皮中的色素進(jìn)入發(fā)酵液形成的

D.制作過(guò)程中隨著發(fā)酵的進(jìn)行發(fā)酵液中糖含量增加2.(2021·遼寧卷，8改編)利用菠蘿蜜制作果醋的大致流程為：先在滅菌的果肉勻漿中接種酵母菌，發(fā)酵6天后，再接入活化的醋酸菌，發(fā)酵5天。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)

A.乙醇既是乙酸發(fā)酵的底物，又可以抑制雜菌繁殖

B.酵母菌和醋酸菌均以有絲分裂的方式進(jìn)行增殖

C.酵母菌和醋酸菌發(fā)酵過(guò)程中控制通氣的情況不同

D.接入醋酸桿菌后，應(yīng)適當(dāng)升高發(fā)酵溫度B當(dāng)缺少糖源時(shí)，醋酸菌可將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜?，同時(shí)乙醇還可抑制雜菌繁殖，A正確；酵母菌一般以出芽的方式繁殖，醋酸菌以二分裂的方式進(jìn)行增殖，B錯(cuò)誤；酵母菌發(fā)酵過(guò)程中先通氣使其大量繁殖，再密閉發(fā)酵生產(chǎn)乙醇；醋酸菌為好氧菌，需持續(xù)通入無(wú)菌氧氣，C正確；酒精發(fā)酵的適宜溫度范圍是18～30℃，乙酸發(fā)酵的適宜溫度范圍為30～35℃，D正確。圍繞傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，考查科學(xué)思維D參與果酒制作的微生物是酵母菌，屬于真核生物，A錯(cuò)誤；參與果醋制作的醋酸菌是好氧菌，因此果醋發(fā)酵需要有氧條件，B錯(cuò)誤；不同的發(fā)酵過(guò)程需要的溫度不同，C錯(cuò)誤；果酒、果醋和泡菜發(fā)酵后形成的溶液都呈酸性，D正確。3.(2021·海南卷，17)關(guān)于果酒、果醋和泡菜這三種傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)物的制作，下列敘述正確的是(

)A.發(fā)酵所利用的微生物都屬于原核生物B.發(fā)酵過(guò)程都在無(wú)氧條件下進(jìn)行C.發(fā)酵過(guò)程都在同一溫度下進(jìn)行D.發(fā)酵后形成的溶液都呈酸性4.(2021·湖北卷，3)中國(guó)的許多傳統(tǒng)美食制作過(guò)程蘊(yùn)含了生物發(fā)酵技術(shù)。下列敘述正確的是(

)

A.泡菜制作過(guò)程中，酵母菌將葡萄糖分解成乳酸

B.饅頭制作過(guò)程中，酵母菌進(jìn)行呼吸作用產(chǎn)生CO2

C.米酒制作過(guò)程中，將容器密封可以促進(jìn)酵母菌生長(zhǎng)

D.酸奶制作過(guò)程中，后期低溫處理可產(chǎn)生大量乳酸菌B在泡菜制作過(guò)程中，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸，A錯(cuò)誤；在饅頭制作過(guò)程中，酵母菌進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2，從而使饅頭變得松軟，B正確；在米酒制作過(guò)程中，將容器密封的目的是讓酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精，將容器密封不利于酵母菌生長(zhǎng)，C錯(cuò)誤；在酸奶制作過(guò)程中，后期低溫處理的目的是抑制微生物的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)保質(zhì)期，D錯(cuò)誤。圍繞傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，考查科學(xué)探究能力B將白蘿卜切成小塊可以擴(kuò)大白蘿卜與腌料的接觸面積，縮短腌制時(shí)間，A正確；泡菜制作所需菌種為乳酸菌，制作過(guò)程中應(yīng)保持無(wú)氧環(huán)境，向容器中通入無(wú)菌空氣不利于腌制，B錯(cuò)誤；泡菜汁中含有一定量的發(fā)酵菌種，所以在腌制過(guò)程中，加入一些已經(jīng)腌制過(guò)的泡菜汁可縮短腌制時(shí)間，C正確；用沸水短時(shí)處理，可抑制某些微生物的繁殖，提高泡菜品質(zhì)，也可縮短腌制時(shí)間，D正確。5．(2021·浙江卷)用白蘿卜制作泡菜的過(guò)程中，采用適當(dāng)方法可縮短腌制時(shí)間。下列方法中錯(cuò)誤的是(

)A．將白蘿卜切成小塊B．向容器中通入無(wú)菌空氣C．添加已經(jīng)腌制過(guò)的泡菜汁D．用沸水短時(shí)處理白蘿卜塊(1)大豆的主要營(yíng)養(yǎng)成分有蛋白質(zhì)，可為米曲霉的生長(zhǎng)提供氮源。淀粉屬于多糖，組成元素有C、H、O，可為米曲霉的生長(zhǎng)提供碳源。6.(2021·全國(guó)乙卷，37)工業(yè)上所說(shuō)的發(fā)酵是指微生物在有氧或無(wú)氧條件下通過(guò)分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過(guò)程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國(guó)具有悠久的歷史。某企業(yè)通過(guò)發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)米曲霉發(fā)酵過(guò)程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，大豆中的

可為米曲霉的生長(zhǎng)提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長(zhǎng)提供

。蛋白質(zhì)碳源(2)蛋白質(zhì)和脂肪的分解需要蛋白酶和脂肪酶。蛋白酶可以將蛋白質(zhì)水解為小分子的肽和氨基酸。依題意可知，米曲霉發(fā)酵過(guò)程中需要提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且需要通入空氣并攪拌，故米曲霉的代謝類型為異養(yǎng)好氧型。(2)米曲霉發(fā)酵過(guò)程的主要目的是使米曲霉充分生長(zhǎng)繁殖，大量分泌制作醬油過(guò)程所需的酶類，這些酶中的

、

能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸收、風(fēng)味獨(dú)特的成分，如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和

。米曲霉發(fā)酵過(guò)程需要提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于

(填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”)微生物。蛋白酶脂肪酶氨基酸異養(yǎng)好氧(3)乳酸菌為原核生物；酵母菌為兼性厭氧微生物，在無(wú)氧條件下可以通過(guò)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2。在發(fā)酵池發(fā)酵階段存在乳酸菌和酵母菌，它們產(chǎn)生的乳酸和酒精均會(huì)抑制雜菌生長(zhǎng)，同時(shí)，加入的食鹽也有抑制雜菌生長(zhǎng)的作用。(3)在發(fā)酵池發(fā)酵階段添加的乳酸菌屬于

(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在無(wú)氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)物是

。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質(zhì)量的重要因素，據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長(zhǎng)的物質(zhì)是

(答出1點(diǎn)即可)。原核生物酒精和CO2乳酸(酒精、食鹽)2發(fā)酵工程及其應(yīng)用(1)在發(fā)酵工程中，可通過(guò)誘變育種、基因工程育種獲得菌種(

)(2)發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是選育菌種(

)(3)在連續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中補(bǔ)充的同種培養(yǎng)液和空氣須先滅菌(

)(4)發(fā)酵工程中要對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌,發(fā)酵設(shè)備不用滅菌(

)(5)發(fā)酵罐中微生物的生長(zhǎng)繁殖、代謝物的形成速度都與攪拌速度有關(guān)(

)(6)微生物飼料主要是利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的微生物的菌體(

)(7)發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種(

)(8)發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物的代謝產(chǎn)物、酶及菌體本身(

)(9)谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，在酸性條件下積累較多的谷氨酰胺(

)√×√×√√√√×1.發(fā)酵工程的概念

利用微生物的___________，通過(guò)現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)模化生產(chǎn)對(duì)人類有用的產(chǎn)品。特定功能2.發(fā)酵工程的特點(diǎn)溫和豐富低廉專一污染小容易處理3.發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)pH適宜碳源氮源防止雜菌污染穩(wěn)定、溫和自然界基因工程產(chǎn)物濃度過(guò)濾沉淀蒸餾、萃取4．發(fā)酵工程中心環(huán)節(jié)發(fā)酵罐示意圖5.發(fā)酵過(guò)程的影響因素及控制

(1)溫度

Ⅰ.影響：微生物分解有機(jī)物釋放的能量，會(huì)引起發(fā)酵溫度升高；機(jī)械攪拌也會(huì)產(chǎn)生一部分熱量引起發(fā)酵溫度升高。此外，發(fā)酵罐壁散熱，水分蒸發(fā)會(huì)帶走部分熱量，使發(fā)酵溫度降低。Ⅱ.控制：發(fā)酵過(guò)程中可以通過(guò)溫度傳感器和控制裝置進(jìn)行檢測(cè)和由冷卻水進(jìn)、出口水流來(lái)調(diào)整。 (2)pH

Ⅰ.影響：pH發(fā)生變化的主要原因是培養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)成分的利用和代謝物的積累。例如，谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)：在中性和弱堿性條件下會(huì)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。Ⅱ.控制：可以通過(guò)pH計(jì)檢測(cè)，并由加料裝置添加酸和堿進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以在培養(yǎng)基中添加pH緩沖液等。(3)溶解氧Ⅰ.影響：好氧型微生物：溶解氧要充足；厭氧型微生物：嚴(yán)格的無(wú)氧環(huán)境。Ⅱ.控制：由發(fā)酵罐的通氣口來(lái)控制通氣量，攪拌葉輪的攪拌速度加以調(diào)節(jié)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)酵工程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度、酸堿度、通氣量、轉(zhuǎn)速的自動(dòng)記錄和自動(dòng)控制。6．?dāng)嚢枞~輪在發(fā)酵過(guò)程中的作用(1)通過(guò)葉輪的攪拌作用，使培養(yǎng)基在發(fā)酵罐內(nèi)得到充分的混合，盡可能使微生物在發(fā)酵罐里的每一處均能得到充足的氧氣和培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。(2)良好的攪拌有利于微生物發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的熱量傳遞給冷卻介質(zhì)。(3)攪拌能使發(fā)酵液充分混合，發(fā)酵罐的發(fā)酵液中的固型物質(zhì)保持懸浮狀態(tài)。7．與傳統(tǒng)的容器相比，發(fā)酵罐最明顯的優(yōu)勢(shì)發(fā)酵罐能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，最大限度地利用原料和設(shè)備，獲得高產(chǎn)量和高效率。(1)進(jìn)行嚴(yán)格滅菌，能使空氣按需要流通，從而提供良好的發(fā)酵環(huán)境。(2)實(shí)施攪拌、振蕩以促進(jìn)微生物生長(zhǎng)。(3)對(duì)溫度、壓力、空氣流量實(shí)行自動(dòng)控制。(4)通過(guò)各種生物傳感器測(cè)定發(fā)酵罐內(nèi)菌體濃度、營(yíng)養(yǎng)成分、產(chǎn)品濃度等，并用電腦隨時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)酵進(jìn)程。8.發(fā)酵工程的應(yīng)用(1)發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應(yīng)用產(chǎn)品類型產(chǎn)品相關(guān)微生物及其作用傳統(tǒng)的發(fā)酵成品醬油霉菌(如黑曲霉)將蛋白質(zhì)水解成肽和氨基酸酒類釀酒酵母利用谷物或水果發(fā)酵產(chǎn)生酒精食品添加劑檸檬酸黑曲霉發(fā)酵產(chǎn)生味精谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵產(chǎn)生谷氨酸酶制劑α-淀粉酶、β-淀粉酶、果膠酶、氨基肽酶、脂肪酶等絕大多數(shù)通過(guò)微生物的發(fā)酵產(chǎn)生(2)在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用①獲得具有

生產(chǎn)能力的微生物。②直接對(duì)

進(jìn)行改造，再通過(guò)發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。③利用基因工程，將病原體的

基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)奈⑸锛?xì)胞，獲得的表達(dá)產(chǎn)物可以作為疫苗使用。④利用發(fā)酵工程已生產(chǎn)青霉素等多種抗生素、多種氨基酸、________和____________等。某種藥物菌種某個(gè)或某幾個(gè)抗原激素免疫調(diào)節(jié)劑【思考】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(shí)，如何大量生產(chǎn)新冠病毒疫苗？提示可將新冠病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入某種微生物體內(nèi)，再通過(guò)發(fā)酵工程大量生產(chǎn)新冠病毒疫苗。(3)發(fā)酵工程在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用

應(yīng)用類型微生物及其作用生產(chǎn)微生物肥料根瘤菌制作根瘤菌肥;固氮菌制作固氮菌肥生產(chǎn)微生物農(nóng)藥蘇云金桿菌防治80多種蟲(chóng)害;白僵菌防治玉米螟、松毛蟲(chóng);放線菌產(chǎn)生井岡霉素防治水稻枯紋病生產(chǎn)微生物飼料用酵母菌、乳酸菌等生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白(4)發(fā)酵工程在其他方面的應(yīng)用①利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)

等能源物質(zhì)。②極端微生物的應(yīng)用：嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來(lái)生產(chǎn)

，嗜低溫菌有助于提高

的產(chǎn)量。酒精、乙烯洗滌劑熱敏性產(chǎn)品發(fā)酵工程正滲透到幾乎所有的工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，在助力解決糧食、________、健康和________等方面的重大問(wèn)題上，作出了越來(lái)越大的貢獻(xiàn)。環(huán)境能源9．啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程及發(fā)酵過(guò)程

(1)啤酒發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)流程及操作目的(2)啤酒發(fā)酵的過(guò)程及內(nèi)容(3)“精釀”啤酒與“工業(yè)”啤酒的區(qū)別長(zhǎng)短低高1.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)得到的產(chǎn)品一般不進(jìn)行分離、提純，而發(fā)酵工程得到的產(chǎn)品須根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)品類型進(jìn)行分離、提純。2.發(fā)酵生產(chǎn)排出的氣體和廢棄物不能直接排放到外界環(huán)境中，以避免對(duì)環(huán)境造成污染。3.發(fā)酵過(guò)程的監(jiān)控和發(fā)酵條件的控制會(huì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。一方面要隨時(shí)檢測(cè)培養(yǎng)液中微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進(jìn)程；另一方面要及時(shí)添加必備的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)延長(zhǎng)菌體生長(zhǎng)穩(wěn)定期的時(shí)間，以便得到更多的發(fā)酵產(chǎn)品；同時(shí)要嚴(yán)格控制溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵條件，來(lái)保證產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。結(jié)合發(fā)酵工程及其應(yīng)用，考查科學(xué)思維B果酒發(fā)酵的適宜溫度為18～30℃，因此夏季生產(chǎn)果酒時(shí)，常需對(duì)罐體進(jìn)行降溫處理，A正確；乙醇是酵母菌無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物，因此發(fā)酵過(guò)程中不需要通入空氣，B錯(cuò)誤；無(wú)氧呼吸產(chǎn)生了二氧化碳，但是沒(méi)有消耗氧氣，因此發(fā)酵罐中的氣壓不會(huì)低于大氣壓，C正確；葡萄酒發(fā)酵的原料是糖類，因此可以通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程中殘余糖的濃度來(lái)決定何時(shí)終止發(fā)酵，D正確。1.(2018·江蘇卷，16)某高校采用如圖所示的發(fā)酵罐進(jìn)行葡萄酒主發(fā)酵過(guò)程的研究，下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.夏季生產(chǎn)果酒時(shí)，常需對(duì)罐體進(jìn)行降溫處理B.乙醇為揮發(fā)性物質(zhì)，故發(fā)酵過(guò)程中空氣的進(jìn)氣量不宜太大C.正常發(fā)酵過(guò)程中罐內(nèi)的壓力不會(huì)低于大氣壓D.可以通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程中殘余糖的濃度來(lái)決定何時(shí)終止發(fā)酵2．(2021·廣東卷)中國(guó)科學(xué)家運(yùn)用合成生物學(xué)方法構(gòu)建了一株嗜鹽單胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液，含較多蔗糖)為原料，在實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵生產(chǎn)PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整體利用價(jià)值。工藝流程如圖。(1)為提高菌株H對(duì)蔗糖的耐受能力和利用效率，可將蔗糖作為唯一碳源，并不斷提高其濃度，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)以獲得目標(biāo)菌株。在培養(yǎng)過(guò)程中定期取樣進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，評(píng)估菌株增殖狀況，可用稀釋涂布平板法。此外，還可以通過(guò)誘變育種、基因工程育種等方法選育優(yōu)良菌株?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)為提高菌株H對(duì)蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液體培養(yǎng)基中將蔗糖作為_(kāi)_________，并不斷提高其濃度，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)(指培養(yǎng)一段時(shí)間后，將部分培養(yǎng)物轉(zhuǎn)入新配的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng))以獲得目標(biāo)菌株。培養(yǎng)過(guò)程中定期取樣并用______________的方法進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，評(píng)估菌株增殖狀況。此外，選育優(yōu)良菌株的方法還有______________________等(答出兩種方法即可)。唯一碳源稀釋涂布平板誘變育種、基因工程育種(2)培養(yǎng)基中鹽濃度過(guò)高會(huì)使細(xì)胞失水導(dǎo)致細(xì)胞代謝紊亂，過(guò)高的pH會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞中蛋白質(zhì)變性失活，因此不耐鹽和酸堿耐受力低的雜菌在該培養(yǎng)基中均無(wú)法生長(zhǎng)繁殖，所以題述系統(tǒng)不需要滅菌。(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強(qiáng)等特性，研究人員設(shè)計(jì)了一種不需要滅菌的發(fā)酵系統(tǒng)，其培養(yǎng)基鹽濃度設(shè)為60g/L，pH為10，菌株H可正常持續(xù)發(fā)酵60d以上。該系統(tǒng)不需要滅菌的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。培養(yǎng)基中鹽濃度過(guò)高會(huì)使細(xì)胞失水導(dǎo)致細(xì)胞代謝紊亂，過(guò)高的pH會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞中蛋白質(zhì)變性失活，因此不耐鹽和酸堿耐受力低的雜菌在該培養(yǎng)基中均無(wú)法生長(zhǎng)繁殖(3)根據(jù)菌株H發(fā)酵系統(tǒng)是開(kāi)放式的系統(tǒng)及圖示信息中有空氣、攪拌器，可推知發(fā)酵需要氧氣，再依據(jù)發(fā)酵液中菌株H細(xì)胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達(dá)到預(yù)期并有少量乙醇產(chǎn)生，可知氧氣可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。(4)菌株H可以分解餐廚垃圾，而餐廚垃圾主要含蛋白質(zhì)、淀粉、油脂，由此可推知菌株H可分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。(3)研究人員在工廠進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，在適宜的營(yíng)養(yǎng)物濃度、溫度、pH條件下發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中菌株H細(xì)胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達(dá)到預(yù)期，并產(chǎn)生了少量乙醇等物質(zhì)，說(shuō)明發(fā)酵條件中______可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。(4)菌株H還能通過(guò)分解餐廚垃圾(主要含蛋白質(zhì)、淀粉、油脂等)來(lái)生產(chǎn)PHA，說(shuō)明其能分泌_________________________。氧氣蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶圍繞發(fā)酵工程及其應(yīng)用，考查社會(huì)責(zé)任3．(2021·全國(guó)乙卷)工業(yè)上所說(shuō)的發(fā)酵是指微生物在有氧或無(wú)氧條件下通過(guò)分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過(guò)程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國(guó)具有悠久的歷史。某企業(yè)通過(guò)發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下。(1)微生物培養(yǎng)基成分一般包括碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、水、生長(zhǎng)因子等。含有氮元素且能被微生物利用的物質(zhì)稱為氮源，大豆中的蛋白質(zhì)可為米曲霉的生長(zhǎng)提供氮源，含有碳元素且能被微生物所利用的物質(zhì)稱為碳源，小麥中的淀粉屬于多糖，含有C、H、O，可為米曲霉的生長(zhǎng)提供碳源。回答下列問(wèn)題：(1)米曲霉發(fā)酵過(guò)程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，大豆中的________可為米曲霉的生長(zhǎng)提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長(zhǎng)提供_______。蛋白質(zhì)碳源(2)蛋白酶可將大分子的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可將脂肪分解成甘油和脂肪酸。米曲霉發(fā)酵過(guò)程需提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，需要通入空氣并攪拌，故米曲霉的代謝類型為異養(yǎng)好氧型。(2)米曲霉發(fā)酵過(guò)程的主要目的是使米曲霉充分生長(zhǎng)繁殖，大量分泌制作醬油過(guò)程所需的酶類，這些酶中的________、________能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸收、風(fēng)味獨(dú)特的成分，如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和________。米曲霉發(fā)酵過(guò)程需要提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于___________(填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”)微生物。蛋白酶脂肪酶氨基酸異養(yǎng)好氧(3)乳酸菌屬于細(xì)菌，為原核生物。酵母菌為異養(yǎng)兼性厭氧型生物，在無(wú)氧條件下分解葡萄糖可生成乙醇和CO2。發(fā)酵過(guò)程中加入的食鹽可以抑制雜菌的生長(zhǎng)。(3)在發(fā)酵池發(fā)酵階段添加的乳酸菌屬于___________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在無(wú)氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)物是_____________。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質(zhì)量的重要因素，據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長(zhǎng)的物質(zhì)是________(答出1點(diǎn)即可)原核生物乙醇和CO2

食鹽（1）發(fā)酵工程的菌種可以是基因工程的獲得的菌種、自然選擇的目標(biāo)菌種或者是通過(guò)誘變選擇的菌種，能生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素的工程菌是通過(guò)①基因工程獲得的；高產(chǎn)青霉素菌種是通過(guò)②誘變培育的。4.(2022·福建廈門(mén)期中)下圖所示為發(fā)酵工程生產(chǎn)產(chǎn)品的流程圖，據(jù)圖回答：(1)若能生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素的工程菌是通過(guò)①培育的，①應(yīng)該是

；若高產(chǎn)青霉素菌種是通過(guò)