2024屆高考生物一輪總復(fù)習(xí)選擇性必修3第十二單元發(fā)酵工程第1講傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)與發(fā)酵工程及應(yīng)用課件

整合大概念1．傳統(tǒng)發(fā)酵利用的菌種是人工保留的菌種。

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)2．泡菜的制作前期需要通入氧氣，后期應(yīng)嚴(yán)格保持無氧條件。

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)3．在制作果酒、果醋時，適當(dāng)加大接種量可以提高發(fā)酵速率、抑制雜菌生長繁殖。

(

)4．在發(fā)酵工程中，可通過誘變育種、基因工程育種獲得菌種。

(

)5．分離、提純酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白，可采用過濾、沉淀等方法。

(

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

(

)7．單細(xì)胞蛋白是從微生物細(xì)胞中提取出來的。

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)××√√√√×系統(tǒng)學(xué)習(xí)(一)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用(釋疑點)

基礎(chǔ)知識·全面掌握1．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，將原料通過微生物的______轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。(2)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)菌種來源原料中天然存在的微生物或前一次發(fā)酵保存下來的面團、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物類型_____發(fā)酵和_______發(fā)酵實質(zhì)___________條件下的物質(zhì)氧化分解結(jié)果生產(chǎn)人們需要的各種發(fā)酵產(chǎn)品應(yīng)用果酒、果醋、泡菜、醬油等的制作代謝固體半固體有氧或無氧肽和氨基酸異養(yǎng)需氧乳酸菌(3)腐乳的制作。②腐乳制作起主要作用的微生物——毛霉。(3)泡菜制作的實驗操作配制鹽水用清水和食鹽配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用原料裝壇將新鮮的蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內(nèi)；裝至半壇時，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿鹽水裝壇將______的鹽水緩緩倒入壇中，使其沒過全部菜料，蓋好壇蓋封壇發(fā)酵向壇蓋邊沿的水槽中注滿水，并在發(fā)酵過程中注意___________________，根據(jù)室內(nèi)溫度控制發(fā)酵時間5%～20%冷卻好經(jīng)常向水槽中補充水3.果酒和果醋的制作(1)制作原理醋酸菌注：①果酒發(fā)酵前期酵母菌需氧大量繁殖，后期無氧產(chǎn)生酒精；②醋酸菌為好氧菌，發(fā)酵過程始終需氧(2)制作過程①器具的清洗、消毒：發(fā)酵瓶、榨汁機等要用洗潔精清洗干凈，并用_____________________消毒，晾干備用。②材料的選擇和處理：選擇新鮮的葡萄，先用______沖洗1～2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干。③榨汁裝瓶：用榨汁機榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶，要留________的空間，蓋好瓶蓋。④酒精發(fā)酵：將溫度控制在________℃，在發(fā)酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一次，此后再擰緊瓶蓋。發(fā)酵時間為10～12d，可通過從發(fā)酵瓶口取樣來對發(fā)酵的情況進行監(jiān)測。⑤醋酸發(fā)酵：當(dāng)葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進行葡萄醋的發(fā)酵。溫度嚴(yán)格控制在_______℃，時間為7～8d。體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精清水大約1/318～3030～35———————■鏈教材資料·發(fā)展科學(xué)思維■————————1．(選擇性必修3P5正文拓展)饅頭和面包____

(填“是”或“不是”)傳統(tǒng)發(fā)酵食品，除此之外，常見的傳統(tǒng)發(fā)酵食品還有________________________等。2．(選擇性必修3P8正文挖掘)傳統(tǒng)發(fā)酵食品品質(zhì)不一，主要原因是_________________________________________________。3．(選擇性必修3P7“探究·實踐”思考)(1)在果酒制作中應(yīng)該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什么？提示：應(yīng)該先沖洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機會。(2)果酒制作時，發(fā)酵瓶裝入葡萄汁后留有約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(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出。是醬油、食醋、泡菜和豆豉菌種差異、雜菌情況不明和發(fā)酵過程的控制缺乏標(biāo)準(zhǔn)等

重難盲點·講練疏通——————微點釋解(一)果酒和果醋的制作原理和過程—————1．比較果酒與果醋制作的過程項目果酒果醋菌種酵母菌醋酸菌溫度18～30℃30～35℃時間10～12d7～8d氧氣條件前期需氧，后期不需氧需氧排氣或充氣情況發(fā)酵旺盛期的CO2產(chǎn)量非常大，要及時排氣，防止發(fā)酵瓶爆裂適時通過充氣口充氣，保證充足的氧氣條件項目果酒果醋氣味或味道酒味酸味氣泡和泡沫有氣泡和泡沫無氣泡和泡沫發(fā)酵液顏色混濁混濁，液面形成白色菌膜檢測指標(biāo)嗅味和品嘗、用酸性重鉻酸鉀檢測酒精含量、測定pH、進行酵母菌的鏡檢等工作觀察菌膜的形成、嗅味和品嘗、測定pH、進行醋酸菌的鏡檢等工作2．果酒制作發(fā)酵裝置及各部件的作用[對點練習(xí)]1．圖甲是傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的裝置圖，圖乙是果酒和果醋制作過程中發(fā)生的物質(zhì)變化。下列有關(guān)敘述中，錯誤的是

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)A．甲裝置既可用于果醋的制作，也可用于果酒的制作B．使用甲裝置制作果醋時，要打開閥a，關(guān)閉閥bC．制作果酒和果醋的過程中，發(fā)酵液的pH都會降低D．過程③和④都需要氧氣的參與，但反應(yīng)場所不同解析：甲裝置中，閥a控制進氣，閥b控制排氣，該裝置既可用于果醋發(fā)酵，也可用于果酒的制作，A正確；醋酸菌是好氧菌，其進行乙酸發(fā)酵時也會產(chǎn)生二氧化碳，因此使用甲裝置制作果醋時，要打開閥a和閥b，B錯誤；制作果酒過程中產(chǎn)生的二氧化碳和制作果醋過程中產(chǎn)生的乙酸都會使發(fā)酵液的pH下降，C正確；過程③和④都需要氧氣的參與，但反應(yīng)場所不同，前者在線粒體中進行，后者在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進行，D正確。答案：B

2．據(jù)《齊民要術(shù)》記載，釀酒過程中，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”。意思是將酒曲浸到活化，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

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)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(chǎn)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(dǎo)致酒曲中的微生物死亡解析：釀酒前將米蒸熟，能夠殺死米中絕大部分的微生物；釀酒過程中酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)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(zhì)影響酒的品質(zhì)，C錯誤。答案：C

3．天津獨流老醋歷史悠久、獨具風(fēng)味，其生產(chǎn)工藝流程如圖。下列敘述錯誤的是

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)A．酒精發(fā)酵階段需要多次補充氧氣利于酵母菌的繁殖B．老醋生產(chǎn)工藝流程主要涉及酵母菌、醋酸菌兩種微生物C．糖化階段添加酶制劑可促進淀粉水解產(chǎn)生葡萄糖D．醋酸發(fā)酵階段需要通氣的主要原因是醋酸菌為好氧菌解析：酒精發(fā)酵需要無氧環(huán)境，因此不能補充氧氣，A錯誤；老醋生產(chǎn)工藝流程主要涉及的微生物是酵母菌、醋酸菌，B正確；糖化階段添加酶制劑可促進淀粉水解產(chǎn)生葡萄糖，C正確；醋酸發(fā)酵階段需要通氣的主要原因是醋酸菌對氧氣的含量特別敏感，當(dāng)進行深層發(fā)酵時，即使只是短時間中斷通入氧氣，也會引起醋酸菌死亡，D正確。答案：A

[歸納拓展]果酒、果醋制作時防止雜菌污染的措施(1)榨汁機、發(fā)酵瓶等器具要清洗干凈并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒。(2)清洗葡萄時要先沖洗再除去枝梗，以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機會。(3)裝入葡萄汁后要封閉發(fā)酵裝置的充氣口。(4)發(fā)酵瓶的排氣管用曲頸管而不用直管。若用簡易的發(fā)酵裝置，每隔一定時間排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全打開瓶蓋。

——————微點釋解(二)泡菜制作的原理和過程——————1．泡菜制作中的注意事項材料的選擇及用量①蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時間過長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽；②用清水和鹽配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～20%的鹽水，鹽水要煮沸后冷卻待用。煮沸有兩大作用，一是除去水中的氧氣，二是殺滅鹽水中的其他微生物無氧措施①泡菜壇要選擇火候好、無裂紋、無砂眼、壇沿深、蓋子吻合好的，目的是創(chuàng)造無氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛；②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)酵所需的無氧環(huán)境，并在發(fā)酵過程中注意經(jīng)常補水溫度控制發(fā)酵溫度以18～20℃為宜，若溫度偏高則有害菌活動能力強；若溫度偏低則不利于乳酸發(fā)酵，導(dǎo)致發(fā)酵時間延長注：每次取樣用具要洗凈，并迅速封口，防止雜菌污染。2．泡菜腌制過程中，乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽相對含量(或數(shù)量)的變化[對點練習(xí)]4．我國制作泡菜的歷史悠久。清末曾懿《中饋錄》中記載：“泡鹽菜法，定要覆水壇?！?。壇口上覆一蓋，浸于水中，……。泡菜之水，用花椒和鹽煮沸，加燒酒少許。……如有霉花……”下列相關(guān)敘述錯誤的是

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)A．發(fā)酵初期出現(xiàn)的氣泡可能來自菜上附著的酵母菌的細(xì)胞呼吸B．“壇口上覆一蓋，浸于水中”是為了創(chuàng)設(shè)壇內(nèi)的無氧環(huán)境C．“泡菜之水，用花椒和鹽煮沸”，其目的就是為了調(diào)味D．“如有霉花”說明泡菜遭到污染解析：在制作泡菜初期，泡菜壇水槽總是有氣泡冒出的主要原因是混入的其他微生物的呼吸作用釋放了CO2，A正確；“壇口上覆一蓋，浸於水中”是為了創(chuàng)設(shè)壇內(nèi)的無氧環(huán)境，在無氧條件下，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸，B正確；泡菜的制作過程中，食鹽不僅有調(diào)味的作用，還能抑制雜菌的生長，C錯誤；“如有霉花”說明泡菜遭到污染，可加適量燒酒抑制雜菌生長，D正確。答案：C

5．某研究小組以“測定泡菜腌制過程中亞硝酸鹽含量的變化”為課題開展了如下研究。①取3個泡菜壇，分別編號為A、B、C。②向3個泡菜壇內(nèi)分別加入調(diào)味料和0.6kg洗凈的新鮮大白菜。③向3個泡菜壇內(nèi)分別加入2L濃度依次為3%、5%、7%的食鹽水。④密封后置于相同的環(huán)境中發(fā)酵。⑤測定亞硝酸鹽的含量。在封壇前進行第一次測定，以后定期測定，并將測定的數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，如下圖所示。(1)制作泡菜的主要菌種是______________，其代謝類型是___________________。(2)該實驗的自變量是____________。實驗中食鹽水需煮沸并冷卻后才可使用，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)圖中濃度為3%的食鹽水的測定結(jié)果，說明_________________________________________________________________________________________________。(4)為了使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確，測定亞硝酸鹽含量時應(yīng)______________________________________。解析：

(1)制作泡菜時使用的主要菌種是乳酸菌，其代謝類型是異養(yǎng)厭氧型。(2)根據(jù)實驗過程可知，該實驗的自變量是食鹽水的濃度。實驗過程中，煮沸食鹽水是為了殺滅雜菌，冷卻之后使用是為了避免高溫殺死乳酸菌等發(fā)酵菌種。(3)圖中濃度為3%的食鹽水的測定結(jié)果說明食鹽水濃度過低會導(dǎo)致亞硝酸鹽含量過高。(4)為了使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確，測定亞硝酸鹽含量時應(yīng)多次測定后取平均值。答案：(1)乳酸菌異養(yǎng)厭氧型(2)食鹽水的濃度煮沸是為了殺滅雜菌，冷卻之后使用是為了避免高溫殺死乳酸菌等發(fā)酵菌種(3)食鹽水濃度過低會導(dǎo)致亞硝酸鹽含量過高(4)多次測定后取平均值系統(tǒng)學(xué)習(xí)(二)發(fā)酵工程及其應(yīng)用(固基點)

主干知識·記準(zhǔn)理清1．發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)2．發(fā)酵工程的應(yīng)用(1)在食品工業(yè)上的應(yīng)用①生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品。②生產(chǎn)各種各樣的_____________。③生產(chǎn)_______。(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_____進行改造，再通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。③利用基因工程，將病原體的某個或某幾個抗原基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)奈⑸锛?xì)胞，獲得的表達產(chǎn)物可以作為疫苗使用。食品添加劑酶制劑某種藥物菌種(3)在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用：生產(chǎn)微生物______、農(nóng)藥和飼料。(4)其他方面的應(yīng)用①利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)______、乙烯等能源物質(zhì)。②極端微生物的應(yīng)用：嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產(chǎn)_______，嗜低溫菌有助于提高____________的產(chǎn)量。肥料酒精洗滌劑熱敏性產(chǎn)品———————■鏈教材資料·發(fā)展科學(xué)思維■———————(選擇性必修3P23“圖1--9”分析)某生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵裝置，在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸，但在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，由此可知__________________________________________________________________。為了縮短發(fā)酵時間，確保品質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)時，其主要做法是_________________________________________________________________。環(huán)境條件不僅影響微生物的生長繁殖，而且也會影響微生物代謝物的形成先通過微生物培養(yǎng)技術(shù)獲得單一菌種，再將它們接種到物料中進行發(fā)酵

題點考法·練全練通考法(一)考查發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)1．隨著人們對發(fā)酵原理的認(rèn)識，微生物純培養(yǎng)技術(shù)的建立，以及密閉式發(fā)酵罐的設(shè)計成功，發(fā)酵工程逐步形成。下列有關(guān)敘述錯誤的是

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)A．性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選，也可以通過誘變育種或基因工程育種獲得B．發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)最大的區(qū)別就是前者可以利用微生物來進行發(fā)酵C．在發(fā)酵過程中，環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長和繁殖，而且會影響微生物代謝物的形成D．發(fā)酵產(chǎn)品可以是微生物細(xì)胞本身，也可以是代謝物解析：發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)都是利用微生物進行發(fā)酵，區(qū)別在于發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種。答案：B

2．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，下列問題：(1)若能生產(chǎn)人生長激素的工程菌是通過①培育的，①應(yīng)該是____________；若高產(chǎn)青霉素菌種是通過②培育的，②應(yīng)該是________。(2)根據(jù)培養(yǎng)基的用途，可以將它們分為________培養(yǎng)基和________培養(yǎng)基。各種培養(yǎng)基的具體配方不同，但一般都含有_______________________等營養(yǎng)成分。培養(yǎng)基在使用之前要用____________進行滅菌。(3)整個過程的中心環(huán)節(jié)是____________，在該時期要隨時取樣檢測培養(yǎng)基中的_________________等。同時，要嚴(yán)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。(4)在發(fā)酵過程中要不斷攪拌的目的是①______________________________；②__________________________________________________________。(5)發(fā)酵產(chǎn)品分離、提純時要根據(jù)產(chǎn)品的類型不同選擇合適的方法。如果發(fā)酵產(chǎn)品是菌體本身，常常采用________等方法分離、提純；如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物的代謝物，可根據(jù)________采取適當(dāng)?shù)姆椒ǚ蛛x、提純。答案：(1)基因工程育種誘變育種(2)選擇鑒別碳源、氮源、水、無機鹽高壓蒸汽滅菌法(3)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度溶解氧、pH和溫度代謝物(4)①增加溶氧量②使菌種與培養(yǎng)液充分接觸，提高原料的利用率(5)過濾、沉淀產(chǎn)物的性質(zhì)考法(二)考查發(fā)酵工程的應(yīng)用3．(2022·山東高考，改編)啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)中，大麥經(jīng)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(diào)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(chǎn)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(jīng)蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進行發(fā)酵D．通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)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：選B焙烤是為了去除大麥種子中的水分，可以殺死大麥種子的胚，但是沒有進行滅菌，B錯誤。答案：B4．(2021·廣東高考)中國科學(xué)家運用合成生物學(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，在實驗室發(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值。工藝流程如圖?；卮鹣铝袉栴}：(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(jīng)多次傳代培養(yǎng)(指培養(yǎng)一段時間后，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____________________(答出兩種方法即可)等。(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，研究人員設(shè)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(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___________________________________________________________________(答出兩點即可)