新教材生物一輪復習課件：第10單元 生物技術與工程 第1講　傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用、發(fā)酵工程及其應用(共77張PPT)

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第1講傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用、發(fā)酵工程及其應用

新教材生物一輪復習

01

考點研析·重難突破

考點一傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用

1.發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術

（1）發(fā)酵的概念：是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉化為人類所需要的產物的過程。

代謝

（2）傳統(tǒng)發(fā)酵技術

2.傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作

（1）腐乳制作

①原理

蛋白質小分子的肽和氨基酸。

脂肪甘油和脂肪酸。

②菌種：酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。

（2）泡菜的制作

①乳酸菌發(fā)酵制作泡菜的原理：C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋能量。

小分子的肽和氨基酸

甘油和脂肪酸

毛霉

C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋能量

②制作泡菜的方法步驟

3.制作果酒和果醋

（1）制作原理與發(fā)酵條件

（2）方法步驟

1.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，通常是家庭式或作坊式的。（選擇性必修3P5正文）（√）

2.乳酸菌是在有氧條件下能將葡萄糖分解成乳酸的一類細菌的總稱。（選擇性必修3P5正文）（×）

3.酵母菌是厭氧微生物，在無氧條件下能進行酒精發(fā)酵。（選擇性必修3P6正文）（×）

4.膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，但如果人體攝入過量，會發(fā)生中毒，甚至死亡。（選擇性必修3P6探究·實踐）（√）

5.工業(yè)上大規(guī)模生產時，通常會先通過微生物培養(yǎng)技術獲得單一菌種，再將它們接種到物料中進行發(fā)酵。（選擇性必修3P8正文）（√）

√

×

×

√

√

1.（選擇性必修3P6探究·實踐）乳酸菌是厭氧菌，發(fā)酵時需控制嚴格的無氧環(huán)境。嘗試說出泡菜制作過程中制造無氧環(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裝壇時壓實，鹽水沒過全部菜料。④蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿水。⑤發(fā)酵期間不宜開蓋，并注意在發(fā)酵過程中經常向水槽中補充水。

2.（選擇性必修3P7探究·實踐）果酒制作時，發(fā)酵瓶裝入葡萄汁后留有1/3空間的目的是什么？

提示：先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡氧氣后再進行酒精發(fā)酵；其次，防止發(fā)酵過程中產生的CO2造成發(fā)酵液的溢出。

3.（選擇性必修3P7探究·實踐）在制作果酒的過程中，除了酵母菌，是否還有其他微生物生長？它們會對果酒發(fā)酵產生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？

提示：在制作果酒的過程中，除酵母菌之外，還會有其他雜菌生長，它們會在酒精發(fā)酵中污染發(fā)酵液，要避免發(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、發(fā)酵瓶要清洗干凈；裝入葡萄汁后，封閉充氣口；每次排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全打開瓶蓋等。

1.果酒和果醋發(fā)酵改進裝置及其分析

2.泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化

注意：亞硝酸鹽是硝酸鹽還原菌促進硝酸鹽還原形成的，而不是硝化細菌氧化氨形成的。

圍繞泡菜的制作，考查科學探究能力

1.老壇酸菜古稱菹，《周禮》中就有其名。北魏的《齊民要術》中更是詳細介紹了祖先用白菜（古稱菘）等原料腌制酸菜的多種方法。2022年3·15消費者權益日曝光的“土坑酸菜”由于制作過程中操作不規(guī)范導致其中含有的雜質較多，給食品安全留下隱患。下列說法正確的是（）

A.腌制酸菜主要是利用植物體表面天然的酵母菌在無氧環(huán)境中進行發(fā)酵

B.“土坑酸菜”發(fā)酵過程中可以添加一定量的抗生素抑制雜菌生長，防止其腐敗變質

C.腌制的酸菜“咸而不酸”的原因很可能是加入食鹽過多，抑制了菌種發(fā)酵

D.酸菜要盡快食用，以免腌制發(fā)酵時間過長導致亞硝酸鹽含量增加

解析：C制作酸菜所用微生物是乳酸菌，其代謝類型是異養(yǎng)厭氧型，在無氧條件下，分解葡萄糖產生乳酸，A錯誤；乳酸菌屬于細菌，抗生素能夠殺死乳酸菌或抑制其生長，B錯誤；“咸而不酸”的原因可能是加鹽過多，使乳酸菌生長的環(huán)境溶液濃度過高，乳酸菌失水，抑制了乳酸菌的發(fā)酵，C正確；發(fā)酵初期，由于硝酸鹽還原菌的作用使亞硝酸鹽增加；發(fā)酵中期，硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解含量下降；發(fā)酵后期，亞硝酸鹽含量下降至相對穩(wěn)定，D錯誤。

2.泡菜是我國的傳統(tǒng)食品之一，其制作過程中產生的亞硝酸鹽對人體健康有潛在危害。某興趣小組查閱資料得到如圖曲線。下列相關敘述錯誤的是（）

A.乳酸菌發(fā)酵的產物是乳酸和亞硝酸鹽

B.用水密封泡菜壇的目的是為了創(chuàng)造無氧環(huán)境

C.與第3天相比，第8天后的泡菜更適于食用

D.pH呈下降趨勢的原因是乳酸菌發(fā)酵產物的積累

解析：A乳酸菌發(fā)酵的產物是乳酸，亞硝酸鹽不是乳酸菌發(fā)酵的產物，A錯誤；乳酸菌是嚴格厭氧微生物，制作泡菜時用水密封泡菜壇，其目的是創(chuàng)造無氧的環(huán)境，B正確；從圖中曲線可看出第8天后亞硝酸鹽含量與之前相比含量降低，因此與第3天相比，第8天后的泡菜更適于食用，C正確；在此過程中乳酸菌進行了乳酸發(fā)酵，產生了乳酸，導致泡菜壇內pH下降，D正確。

結合果酒和果醋的制作過程，

考查科學探究能力

3.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。下列有關敘述錯誤的是（）

A.乙醇既是醋酸發(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行增殖

C.酵母菌和醋酸菌發(fā)酵過程中控制通氣的情況不同

D.接入醋酸菌后，應適當升高發(fā)酵溫度

解析：B當缺少糖源時，醋酸菌直接將乙醇轉化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜?，同時乙醇還可以抑制雜菌繁殖，A正確；酵母菌一般以出芽的方式增殖，醋酸菌以二分裂的方式進行增殖，B錯誤；酵母菌發(fā)酵過程中先通氣使其大量繁殖，再密閉發(fā)酵產生酒精；醋酸菌為好氧細菌，需持續(xù)通入無菌氧氣，C正確；酵母菌發(fā)酵適宜溫度是18～30℃，醋酸菌發(fā)酵適宜溫度為30～35℃，接入醋酸菌后，應適當升高發(fā)酵溫度，D正確。

4.如圖為某同學設計的釀制蘋果醋的基本流程圖和發(fā)酵裝置示意圖。下列相關分析正確的是（）

A.①過程要先切塊后清洗以減少雜菌的污染

B.②過程發(fā)酵所用的酵母菌無具膜結構的細胞器

C.②過程中為保證無氧環(huán)境，應將果汁裝滿發(fā)酵瓶

D.③過程需要將發(fā)酵裝置中的充氣口開關打開

解析：D①過程如果先切塊后清洗，則內部組織容易被雜菌污染，所以應先清洗后切塊，A錯誤；酵母菌是真核生物，含有具膜結構的細胞器，如線粒體、內質網等，B錯誤；②過程發(fā)酵瓶中留1/3的空間可防止發(fā)酵時發(fā)酵液溢出，C錯誤；③過程是醋酸菌發(fā)酵，醋酸菌是好氧細菌，需要將發(fā)酵裝置中的充氣口開關打開，D正確。

考點二發(fā)酵工程及其應用

1.發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)

2.啤酒的工業(yè)化生產流程

（1）啤酒發(fā)酵的工業(yè)化生產流程及操作目的

（2）“精釀”啤酒與“工業(yè)”啤酒的區(qū)別

3.發(fā)酵工程的應用

1.性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過雜交育種或基因工程育種獲得。（選擇性必修3P22圖1－9）（×）

2.發(fā)酵工程中一旦有雜菌污染，可能導致產量大大下降。因此培養(yǎng)基和發(fā)酵設備都必須經過嚴格的消毒。（選擇性必修3P23圖1－9）（×）

3.分離、提純產物是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。（選擇性必修3P23圖1－9）（×）

4.啤酒的發(fā)酵過程分為主發(fā)酵和后發(fā)酵兩個階段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成都在后發(fā)酵階段完成。（選擇性必修3P24思考·討論）（×）

×

×

×

×

1.（選擇性必修3P23思考·討論）在進行發(fā)酵生產時，排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等不能直接排放到外界環(huán)境中的原因是什么？

提示：發(fā)酵過程中產生的氣體和廢棄培養(yǎng)液需經過相應的凈化設備，達到國家排放要求后才能排放到外界環(huán)境中。因為有些氣體和廢棄培養(yǎng)液對人和生物有害或會對環(huán)境造成污染。

2.（選擇性必修3P28拓展應用）如何改造青霉素生產菌使其只產生青霉素，或者只產生頭孢霉素？

提示：可以對兩種酶的基因進行改造或敲除其中一種酶的基因，從而使青霉素生產菌只產生一種產物。

借助啤酒生產，考查學以致用能力

1.（2022·山東高考改編）啤酒的工業(yè)化生產中，大麥經發(fā)芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、發(fā)酵、消毒等工序后，最終過濾、調節(jié)、分裝。下列說法錯誤的是（）

A.用赤霉素處理大麥，可使大麥種子無須發(fā)芽就能產生α－淀粉酶

B.焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進行滅菌

C.糖漿經蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進行發(fā)酵

D.通過轉基因技術可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期

解析：B赤霉素能促進種子萌發(fā)，故用赤霉素處理大麥，可誘導α－淀粉酶相關基因的表達，促進α－淀粉酶的合成，使大麥種子無須發(fā)芽就能產生α－淀粉酶，A正確；焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并保持酶的活性，不是為了滅菌，B錯誤；糖漿經蒸煮、冷卻后再接種酵母菌進行發(fā)酵，防止高溫殺死菌種，C正確；雙乙酰是啤酒發(fā)酵過程中酵母菌自身代謝出的副產物，是啤酒成熟的限制性指標，過高會導致啤酒變質，通過轉基因技術可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期，D正確。

2.我國是世界啤酒生產和消費大國。啤酒是以大麥為主要原料經酵母菌發(fā)酵制成的，如圖是“精釀”啤酒生產流程示意圖。下列說法錯誤的是（）

A.大麥發(fā)芽釋放的淀粉酶可參與糖化過程

B.碾磨有利于淀粉酶與淀粉充分接觸，提升反應速率

C.蒸煮過程可以終止淀粉酶的進一步作用，并對糖漿滅菌

D.當發(fā)酵液中的糖分消耗完全后，酵母菌的發(fā)酵才會終止

解析：D糖化主要是將麥芽中的淀粉等有機物水解為小分子的過程，因此大麥發(fā)芽釋放的淀粉酶可參與糖化過程，A正確；碾磨過程有利于大麥中淀粉酶的釋放，從而使淀粉酶與淀粉充分接觸，促進淀粉分解，提升反應速率，B正確；蒸煮過程中淀粉酶的活性喪失，因此蒸煮過程可以終止淀粉酶的進一步作用，并對糖漿滅菌，C正確；在缺氧、酸性的發(fā)酵液中，酵母菌可以生長繁殖，但隨著無氧呼吸過程中酒精含量的增多，酵母菌的生長受到抑制，因此酵母菌發(fā)酵過程未必待糖分消耗完全后才會終止，D錯誤。

圍繞發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)，

考查實驗探究能力

3.發(fā)酵工程的內容包括菌種的選育、培養(yǎng)基的配制、滅菌、擴大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵以及產品的分離、提純等。下列關于發(fā)酵工程的說法錯誤的是（）

A.在菌種選育過程中，可以利用人工誘變和基因工程等手段

B.發(fā)酵工程具有生產條件溫和、產物專一、污染小的特點

C.在啤酒生產過程中，酵母菌的繁殖在主發(fā)酵階段完成，酒精的生成在后發(fā)酵階段完成

D.發(fā)酵工程的產品可以是微生物的代謝產物，也可以是微生物細胞本身

解析：C在菌種選育過程中，性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出，也可以通過誘變育種或基因工程育種獲得，A正確；發(fā)酵工程具有生產條件溫和、產物專一、污染小的特點，B正確；在啤酒的工業(yè)化生產過程中，酵母菌的繁殖和酒精的產生積累主要在主發(fā)酵階段完成，C錯誤；發(fā)酵工程指利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術，規(guī)?；a對人類有用的產品，產品主要包括微生物的代謝產物、酶及菌體本身，D正確。

4.如圖所示為發(fā)酵工程生產產品的流程圖，據(jù)圖回答：

（1）若能生產人生長激素的工程菌是通過①培育的，①應該是；若高產青霉素菌種是通過②培育的，②應該是。

解析：（1）發(fā)酵工程的菌種可以是自然選擇的目標菌種，或者是通過誘變育種或基因工程育種獲得的菌種。能生產人生長激素的工程菌是通過①基因工程育種獲得的；高產青霉素菌種是通過②誘變育種獲得的。

答案：（1）基因工程育種誘變育種

（2）培養(yǎng)基在使用之前要用進行滅菌。

解析：（2）培養(yǎng)基通常用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌。

答案：（2）高壓蒸汽滅菌法

（3）整個發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是，在該時期要隨時取樣檢測培養(yǎng)液中的等。同時，要嚴格控制等發(fā)酵條件，因為環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物的形成。

解析：（3）發(fā)酵罐內發(fā)酵是整個發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)，在該時期要隨時取樣檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產物濃度等，以便隨時調整發(fā)酵罐中營養(yǎng)物質的加入速度。同時，要嚴格控制溶解氧、pH和溫度等發(fā)酵條件，從而保證所需產品的獲得，因為環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物代謝物的形成。

答案：（3）發(fā)酵罐內發(fā)酵微生物數(shù)量、產物濃度溶解氧、pH和溫度代謝物

（4）在發(fā)酵過程中要不斷攪拌的目的是①；②。

解析：（4）在發(fā)酵過程中通過攪拌不僅能增加溶氧量，還能使菌種與培養(yǎng)液充分接觸，提高原料的利用率，從而使發(fā)酵過程更好的進行。

答案：（4）增加溶氧量使菌種與培養(yǎng)液充分接觸，提高原料的利用率

（5）發(fā)酵產品分離、提純時要根據(jù)產品的類型不同選擇合適的方法。如果發(fā)酵產品是菌體本身，常常采用等方法分離、提純；如果發(fā)酵產品是微生物的代謝物，還要根據(jù)采取適當?shù)姆椒ǚ蛛x、提純。

解析：（5）發(fā)酵產品分離、提純時要根據(jù)產品的類型不同選擇合適的方法。如果要獲得菌體本身，常常采用過濾、沉淀等方法分離、提純；如果發(fā)酵產品是微生物的代謝物，還要根據(jù)產物的性質采取適當?shù)姆椒ǚ蛛x、提純。

答案：（5）過濾、沉淀產物的性質

02

真題體驗·感悟高考

從科學探究角度，考查傳統(tǒng)發(fā)酵技術

的應用

1.（2023·海南高考）關于果酒、果醋和泡菜這三種傳統(tǒng)發(fā)酵產物的制作，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)酵過程都在無氧條件下進行

C.發(fā)酵過程都在同一溫度下進行

D.發(fā)酵后形成的溶液都呈酸性

解析：D參與果酒制作的微生物是酵母菌，屬于真核生物，A錯誤；參與果醋制作的醋酸菌是好氧細菌，因此果醋發(fā)酵在有氧條件下進行，B錯誤；不同的發(fā)酵產物需要的溫度不同，C錯誤；果酒、果醋和泡菜發(fā)酵后形成的溶液都呈酸性，D正確。

2.（2023·湖北高考）中國的許多傳統(tǒng)美食制作過程蘊含了生物發(fā)酵技術。下列敘述正確的是（）

A.泡菜制作過程中，酵母菌將葡萄糖分解成乳酸

B.饅頭制作過程中，酵母菌進行呼吸作用產生CO2

C.米酒制作過程中，將容器密封可以促進酵母菌生長

D.酸奶制作過程中，后期低溫處理可產生大量乳酸菌

解析：B泡菜制作過程中，主要是乳酸菌將葡萄糖分解形成乳酸，A錯誤；做饅頭或面包時，經常要用到酵母菌，酵母菌可以分解面粉中的葡萄糖，產生CO2和酒精，CO2是氣體，遇熱膨脹而形成小孔，使得饅頭或面包松軟多孔，B正確；酵母菌在有氧條件下可以大量繁殖，在密封也就是無氧條件下產生酒精，C錯誤；酸奶制作過程中，后期低溫處理時大部分乳酸菌已死亡，不會大量繁殖，D錯誤。

3.（2023·江蘇高考）某同學選用新鮮成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相關敘述正確的是（）

A.果酒發(fā)酵時，每日放氣需迅速，避免空氣回流入發(fā)酵容器

B.果酒發(fā)酵時，用斐林試劑檢測葡萄汁中還原糖含量變化，磚紅色沉淀逐日增多

C.果醋發(fā)酵時，發(fā)酵液產生的氣泡量明顯少于果酒發(fā)酵時

D.果醋發(fā)酵時，用重鉻酸鉀測定醋酸含量變化時，溶液灰綠色逐日加深

解析：A酒精發(fā)酵是利用酵母菌的無氧呼吸，果酒發(fā)酵時，每日放氣需迅速，避免空氣回流入發(fā)酵容器，影響酒精發(fā)酵，A正確；果酒發(fā)酵時，發(fā)酵液中的葡萄糖不斷被消耗，因此用斐林試劑檢測葡萄汁中還原糖含量變化，磚紅色沉淀逐日減少，B錯誤；若以酒精為底物進行醋酸發(fā)酵，乙醇與氧氣發(fā)生反應產生乙酸和水，幾乎沒有氣泡產生，發(fā)酵液產生的氣泡量明顯少于果酒發(fā)酵時，若以葡萄糖為底物進行醋酸發(fā)酵，發(fā)酵液產生的氣泡量與果酒發(fā)酵時相當，C錯誤；重鉻酸鉀用于檢測酒精，不能用于測定醋酸含量，D錯誤。

4.（2023·山東高考）我國的釀酒技術歷史悠久，古人在實際生產中積累了很多經驗?！洱R民要術》記載：將蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲發(fā)，如魚眼湯，凈淘米八斗，炊作飯，舒令極冷”。意思是將酒曲浸泡活化，冒出魚眼大小的氣泡，把八斗米淘凈，蒸熟，攤開冷透。下列說法錯誤的是（）

A.“浸曲發(fā)”過程中酒曲中的微生物代謝加快

B.“魚眼湯”現(xiàn)象是微生物呼吸作用產生的CO2釋放形成的

C.“凈淘米”是為消除雜菌對釀酒過程的影響而采取的主要措施

D.“舒令極冷”的目的是防止蒸熟的米溫度過高導致酒曲中的微生物死亡

解析：C由題意可知，“浸曲發(fā)”是將酒曲浸泡活化，在活化的過程中酒曲中的微生物代謝加快，A正確；“魚眼湯”是指冒出魚眼大小的氣泡，氣泡是微生物進行呼吸作用產生的CO2釋放形成的，B正確；釀酒過程中酵母菌進行無氧呼吸產生的酒精會抑制其他微生物的生長，而“凈淘米”是防止一些雜質影響酒的品質，C錯誤；由題意可知，“舒令極冷”是將蒸熟的米攤開冷透，其目的是防止蒸熟的米溫度過高導致酒曲中的微生物死亡，D正確。

從科學思維角度，考查發(fā)酵工程及其應用

5.（2022·湖北高考）關于白酒、啤酒和果酒的生產，下列敘述錯誤的是（）

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.葡萄糖轉化為乙醇所需的酶既存在于細胞質基質，也存在于線粒體

D.生產白酒、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

解析：C生產白酒、啤酒、果酒的原材料不同，但發(fā)酵的主要菌種都是酵母菌，發(fā)酵初期需要提供一定的氧氣以促進酵母菌的有氧呼吸，從而促進其大量生長繁殖，A、B、D正確；葡萄糖轉化為乙醇的場所是細胞質基質，因此該反應所需的酶只存在于細胞質基質，C錯誤。

6.（2023·廣東高考）中國科學家運用合成生物學方法構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，在實驗室發(fā)酵生產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值。工藝流程如圖所示。

（1）為提高菌株H對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，并不斷提高其濃度，經多次傳代培養(yǎng)（指培養(yǎng)一段時間后，將部分培養(yǎng)物轉入新配的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)）以獲得目標菌株。培養(yǎng)過程中定期取樣并用的方法進行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況。此外，選育優(yōu)良菌株的方法還有等（答出兩種方法即可）。

回答下列問題：

解析：（1）為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，在液體培養(yǎng)基中，可將蔗糖作為碳源。培養(yǎng)過程中定期取樣并采用血細胞計數(shù)板計數(shù)法進行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況。除了上述方法選育能耐受高濃度蔗糖的菌株H外，還可通過誘變育種、基因工程育種來選育優(yōu)良菌株。

答案：（1）碳源血細胞計數(shù)板計數(shù)誘變育種、基因工程育種

（2）基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，研究人員設計了一種不需要滅菌的發(fā)酵系統(tǒng)，其培養(yǎng)基鹽濃度設為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（答出兩點即可）。

解析：（2）由題意可知，菌株H具有嗜鹽、酸堿耐受能力強的特性，在該系統(tǒng)中，培養(yǎng)基是高鹽濃度的堿性液體環(huán)境，其他雜菌會因鹽濃度過高或pH不適宜而死亡，故不用滅菌。

答案：（2）培養(yǎng)基是高鹽濃度的液體環(huán)境，雜菌會由于滲透失水而死亡；培養(yǎng)基的液體環(huán)境是堿性的，其他雜菌的酶變性失活，生長繁殖受抑制

（3）研究人員在工廠進行擴大培養(yǎng)，在適宜的營養(yǎng)物濃度、溫度、pH條件下發(fā)酵，結果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中菌株H細胞增殖和PHA產量均未達到預期，并產生了少量乙醇等物質，說明發(fā)酵條件中可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。

解析：（3）由于產物中產生了少量乙醇，說明發(fā)酵液缺氧導致菌株H進行了無氧呼吸，最終菌株H由于能量供應不足而使得其細胞增殖和PHA的產量均未達到預期，所以發(fā)酵條件中氧氣可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。

答案：（3）氧氣

（4）菌株H還能通過分解餐廚垃圾（主要含蛋白質、淀粉、油脂等）來生產PHA，說明其能分泌。

解析：（4）餐廚垃圾主要含有蛋白質、淀粉、油脂等，菌株H能通過分解餐廚垃圾來生產PHA，說明其能分泌蛋白質酶、淀粉酶、脂肪酶，還有與PHA合成相關的酶。

答案：（4）蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和PHA合成相關的酶

03

課后作業(yè)·鞏固提升

一、選擇題

1.下列關于傳統(tǒng)發(fā)酵技術應用的敘述，正確的是（）

A.家庭制作果酒、果醋和泡菜通常都不是純種發(fā)酵

B.利用乳酸菌制作酸奶過程中，先通氣培養(yǎng)，后密封發(fā)酵

C.果醋制作過程中，發(fā)酵液表面形成的菌膜是酵母菌繁殖的產物

D.果醋制作過程中發(fā)酵液pH逐漸降低，果酒制作過程中情況相反

解析：A由于家庭制作果酒、果醋和泡菜都是利用材料中或空氣中的菌種進行的發(fā)酵過程，涉及的菌種均為主要菌種，其他雜菌在無氧、酸性的條件下無法正常生存，故家庭制作果酒、果醋和泡菜都沒有進行嚴格的滅菌，因此通常都不是純種發(fā)酵，A正確；乳酸菌是厭氧菌，因此利用乳酸菌制作酸奶過程中，全程密封發(fā)酵，B錯誤；果醋制作過程中，發(fā)酵液表面形成的菌膜是醋酸菌繁殖的產物，C錯誤；果酒和果醋制作過程中發(fā)酵液pH都逐漸降低，D錯誤。

2.中國酸菜歷史悠久，早在北魏的《齊民要術》中就記載了用白菜等原料腌制酸菜的多種方法。酸菜不僅口感好，而且對人體有益。下列說法正確的是（）

A.腌制前，所用到的接種工具、培養(yǎng)基以及培養(yǎng)材料均需滅菌處理

B.酸菜腌制并非時間越長，口味越好，營養(yǎng)價值越高

C.腌制過程中，酸菜壇中的水分增多主要是發(fā)酵過程中細胞代謝產生的水

D.真空包裝的酸菜“脹袋”是由乳酸菌大量繁殖導致的

解析：B腌制前，所用到的接種工具、培養(yǎng)基均需滅菌處理，而培養(yǎng)材料不需要滅菌，若進行滅菌，則會導致蔬菜上的乳酸菌被殺死，A錯誤；酸菜制作過程中會產生亞硝酸鹽，同時隨著腌制時間的變長，容易滋生雜菌，故并不是腌制時間越長，口味越好，營養(yǎng)價值越高，B正確；腌制過程中，由于外界溶液濃度較高，會使蔬菜細胞滲透失水，導致壇中水分增多，C錯誤；乳酸菌無氧呼吸不產生氣體，真空包裝的酸菜“脹袋”的原因可能是因為被雜菌污染，D錯誤。

3.下列有關發(fā)酵工程及其應用的敘述，錯誤的是（）

A.發(fā)酵工程的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過誘變育種或基因工程育種獲得

B.分離、提純產物可以獲得微生物細胞本身或其代謝產物，是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)

C.發(fā)酵罐培養(yǎng)的環(huán)境條件會影響微生物的生長繁殖，也會影響微生物代謝產物的形成

D.利用發(fā)酵工程大規(guī)模發(fā)酵可以生產利用微生物或其代謝物來防治病蟲害的微生物農藥

解析：B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基因工程育種獲得，A正確；發(fā)酵罐內發(fā)酵是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)，發(fā)酵罐培養(yǎng)的環(huán)境條件會影響微生物的生長繁殖，也會影響微生物代謝產物的形成，B錯誤，C正確；發(fā)酵工程應用于現(xiàn)代農牧業(yè)的很多方面，如生產微生物農藥，與傳統(tǒng)的化學農藥不同，微生物農藥是利用微生物或其代謝物來防治病蟲害的，D正確。

4.《本草綱目》中對酸奶的制作有詳細記載：“用乳半杓，鍋內炒過，入馀乳熬數(shù)十沸，常以杓縱橫攪之，乃傾出，罐盛待冷，掠取浮皮，以為酥，入舊酪少許，紙封放之，即成矣”。下列說法錯誤的是（）

A.“鍋內炒過，入馀乳熬數(shù)十沸”的目的是高溫殺菌和反復脫水

B.“常以杓縱橫攪之”的目的是提供足夠的氧氣以促進菌種的增殖

C.“入舊酪少許”相當于接種

D.“紙封放之”的目的是提供無氧環(huán)境將葡萄糖分解成乳酸

解析：B“鍋內炒過，入馀乳熬數(shù)十沸”是利用高溫達到殺菌的目的，同時還能起到反復脫水的作用，A正確；“常以杓縱橫攪之”的目的是使乳酸菌與營養(yǎng)物質充分接觸，并不是提供足夠的氧氣促進菌種的增殖，乳酸菌是厭氧菌，應保證提供無氧環(huán)境，B錯誤；“入舊酪少許”的意思是加入少量舊酪，而舊酪中含有乳酸菌菌種，故相當于接種，C正確；乳酸菌是厭氧菌，“紙封放之”的目的是提供無氧環(huán)境將葡萄糖分解成乳酸，D正確。

5.利用不同微生物發(fā)酵制作食品的歷史悠久，發(fā)酵工程廣泛應用于多個行業(yè)，下列有關微生物發(fā)酵的說法正確的是（）

A.制作腐乳時主要利用黑曲霉產生的蛋白酶使豆腐中的蛋白質分解成小分子的肽和氨基酸

B.制作果醋需要醋酸菌，它是一種嚴格厭氧的微生物，發(fā)酵底物是糖類或者酒精

C.在果酒和果醋的制作過程中，都會出現(xiàn)發(fā)酵液pH降低的現(xiàn)象

D.自制酸奶所用原料和器具都需嚴格滅菌，且發(fā)酵全過程都需在無菌環(huán)境

解析：C制作腐乳時主要利用毛霉產生的蛋白酶使豆腐中的蛋白質分解成小分子的肽和氨基酸，A錯誤；制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌是好氧細菌，發(fā)酵底物是糖類或者酒精，B錯誤；在果酒和果醋的制作過程中，酵母菌的無氧呼吸會產生二氧化碳，與發(fā)酵液反應會形成碳酸，使pH下降；醋酸菌發(fā)酵時能夠產生乙酸，也會使pH下降，故二者的制作過程中都會出現(xiàn)發(fā)酵液pH降低的現(xiàn)象，C正確；自制酸奶利用的是乳酸菌，乳酸菌是厭氧菌，發(fā)酵所用原料不需嚴格滅菌，但發(fā)酵全過程需要保證在無菌環(huán)境，D錯誤。

6.傳統(tǒng)釀造工藝生產米酒是利用酒曲

作為糖化發(fā)酵劑，由于酒曲質量不穩(wěn)定

造成了米酒產品品質差異大，質量穩(wěn)定

性差。為了優(yōu)化其發(fā)酵條件，科技工作

者以米曲霉及釀酒酵母為發(fā)酵菌株，采用兩步發(fā)酵法制備米酒，流程如圖所示。下列說法錯誤的是（）

A.大米蒸煮的目的是殺死雜菌并使淀粉糊化，有利于米曲中淀粉酶發(fā)揮作用

B.釀酒酵母擴大培養(yǎng)階段通入適量氧氣，可以促進酵母菌的繁殖

C.待熟米冷卻至18～30℃時即可加入第一次發(fā)酵產物并在該溫度下進行二次發(fā)酵

D.傳統(tǒng)釀造工藝和兩步發(fā)酵法生產米酒，糖類未耗盡時，酵母菌的發(fā)酵不會停止

解析：D大米蒸煮的目的是殺死雜菌并使淀粉糊化，有利于米曲中淀粉酶發(fā)揮作用，A正確；釀酒酵母擴大培養(yǎng)階段通入適量氧氣，可以促進酵母菌進行有氧呼吸從而大量繁殖，B正確；待熟米冷卻至18～30℃時即可加入第一次發(fā)酵產物并在該溫度下進行二次發(fā)酵，C正確；傳統(tǒng)釀造工藝和兩步發(fā)酵法生產米酒，糖類未耗盡時，酵母菌的發(fā)酵也會停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多，對發(fā)酵起抑制作用，從而導致酵母菌的發(fā)酵停止，D錯誤。

7.如圖表示利用白菜等蔬菜發(fā)酵制作泡菜過程中甲、乙兩種生物細胞數(shù)量和pH的變化情況。下列有關分析正確的是（）

A.甲進行需氧發(fā)酵產生的CO2是引起發(fā)酵液pH下降的主要原因

B.從第10天到第22天，乙細胞數(shù)量快速增加與發(fā)酵液中的溶解氧有關

C.發(fā)酵過程中，甲與乙之間的競爭強度越來越大

D.與甲相比，乙對酸性和含酒精的環(huán)境具有更強的耐受性

解析：B泡菜的制作離不開乳酸菌，在無氧條件下，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸。由圖可知，甲表示乳酸菌，乙表示酵母菌。乳酸菌（甲）是厭氧細菌，不進行需氧發(fā)酵，也不產生CO2，乳酸菌（甲）無氧發(fā)酵產生的乳酸是引起發(fā)酵液pH下降的主要原因，A錯誤；酵母菌（乙）在有氧條件下大量繁殖，第10天到第22天，酵母菌（乙）細胞數(shù)量快速增加，與發(fā)酵液中的溶解氧有關，B正確；據(jù)圖分析可知，發(fā)酵過程中，甲的數(shù)量先增加后趨于穩(wěn)定，乙的數(shù)量先增大后減小，因此甲與乙之間的競爭強度先增大后減小，C錯誤；圖中沒有顯示甲乙對酸性和含酒精的環(huán)境的適應情況，所以不能確定誰具有更強的耐受性，D錯誤。

8.（不定項）古往今來，酒一直是人們喜歡的發(fā)酵食品之一，下列敘述錯誤的是（）

A.果酒制作完成后，可以通過改變發(fā)酵條件繼續(xù)進行果醋發(fā)酵

B.工業(yè)化生產啤酒流程中的發(fā)酵過程分為先發(fā)酵和后發(fā)酵兩個階段

C.制作不同的發(fā)酵食品所利用的微生物也有可能是相同的

D.家庭釀造果酒時，發(fā)酵液裝滿后要擰緊瓶口，嚴禁漏氣，利于發(fā)酵

解析：BD果酒制作完成后，通入O2，調高溫度到30～35℃，醋酸菌能將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)橐宜?，A正確；啤酒發(fā)酵整個過程分為主發(fā)酵階段和后發(fā)酵兩個階段，B錯誤；制作不同的發(fā)酵食品所利用的微生物也有可能是相同的，如利用乳酸菌的發(fā)酵可以用來制作酸奶和泡菜等產品，C正確；葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時，要留約1/3空間，目的是先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡O2后再進行酒精發(fā)酵，在發(fā)酵過程中每隔一段時間要擰松瓶蓋，釋放CO2，D錯誤。

9.（不定項）在利用葡萄進行釀酒的過程中，統(tǒng)計發(fā)酵罐中細菌及酵母菌的數(shù)量，結果如圖所示。下列說法中正確的有（）

A.酒精是導致細菌數(shù)量降低的原因之一

B.可用血細胞計數(shù)板對酵母菌的數(shù)量進行間接計數(shù)

C.果酒與果醋發(fā)酵過程中利用的兩種微生物都屬于異養(yǎng)生物

D.夏季氣溫高，制酒容易被雜菌污染；秋季天氣涼爽，正是制醋的好時節(jié)

解析：AC酒精會對細菌產生毒害作用，是導致細菌數(shù)量降低的原因之一，A正確；可用血細胞計數(shù)板對酵母菌的數(shù)量進行直接計數(shù)，B錯誤；果酒發(fā)酵利用酵母菌無氧呼吸產生酒精，果醋發(fā)酵利用醋酸菌有氧呼吸產生醋酸，兩種微生物均為異養(yǎng)生物，C正確；夏季溫度較高，不利于酵母菌生長，而秋季溫度較低，醋酸菌生長的適宜溫度是30～35℃，所以秋季不利于制醋，D錯誤。

二、非選擇題

10.藍莓果實中富含花青素等營養(yǎng)成分，具有保護視力、防止腦神經老化、強心、抗癌、軟化血管、增強機體免疫等功能。如圖是獲取藍莓花青素、藍莓酒和藍莓醋的流程。

結合所學知識，回答下列問題：

（1）釀制藍莓酒時，一般要先通氣的目的是。通常不需要對藍莓進行嚴格的滅菌處理，因為在缺氧、呈酸性的發(fā)液酵中。

解析：（1）釀制藍莓酒時先通氣是為了讓酵母菌在有氧條件下大量繁殖；通常不需要對藍莓進行嚴格的滅菌處理，因為絕大多數(shù)微生物無法適應缺氧、呈酸性的環(huán)境，生長受抑制。

答案：（1）讓酵母菌在有氧條件下大量繁殖絕大多數(shù)微生物無法適應這一環(huán)境而生長受到抑制

（2）醋酸菌將乙醇變?yōu)橐宜岬沫h(huán)境條件是糖源（填“充足”或“缺少”）。釀制成功的藍莓酒如果暴露在空氣中會逐漸出現(xiàn)酸味，氣溫高的夏天更易如此，其原因是。

解析：（2）在糖源缺少的情況下，醋酸菌在有氧條件下可以將果酒發(fā)酵成果醋；醋酸菌是好氧