2023年高考生物二輪復(fù)習(xí)　傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)酵工程

第一部分專題突破

專題七發(fā)酵工程

第2講傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)酵工程

【思維導(dǎo)圖】

傳

統(tǒng)

酵

發(fā)

術(shù)

技

應(yīng)

的

用

發(fā)

酵獲得

產(chǎn)品

f?生產(chǎn)微生物肥料

ι?農(nóng)牧業(yè)〈?生產(chǎn)微生物農(nóng)藥

I?生產(chǎn)微生物飼料

【考點梳理】

考點1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

L發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)

I(1)發(fā)酵: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(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。

I(2)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù):直接利用原材料中天然存在的微生物,或利

用前一次發(fā)酵保存下來的面團、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進行

發(fā)酵、制作食品的技術(shù)。

2.腐乳的制作

彳多種微生物參與了腐乳的制作,如酵母、曲霉、毛霉等,起

主要作用的是毛霉。

.毛霉等微生物能產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶。

①蛋白質(zhì)業(yè)肽和氨基酸;

②脂肪處"甘油和脂肪酸。

3.果酒和果醋的制作

項目果酒制作_________果醋制作_________

菌種酵母菌（真核）醋酸菌（原核）

氧氣、糖源充足時:糖分解為

制有氧條件下,大量繁殖：

CHO+6HO+6O≡■乙酸-

作612622

C6H12O6+2O2≡2CH3COOH+2

原6CO2+i2H2O+能量

理反應(yīng)無氧條件下,酒精發(fā)酵：.CO2+2H2O

缺少糖源時:乙醇一乙醛一乙

C6HI2O6≡2C2H5OH+2CO2?

.Z?P-≡L

+目匕l(fā)里C2H5OH+O2.CH3COOH+H2O

發(fā)

一般18?30C

酵溫度最適為30?35℃

最適為20℃左右________

條需要充足氧氣一

件空氣前期:需氧;后期:不需氧

時間________l(M2d___________7?8d___________

4.泡菜的制作

IA乳酸菌:原核生物,代謝類型為異養(yǎng)厭氧。包括乳酸鏈球菌

和乳酸桿菌。

IA原理:在無氧條件下,乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸。

IC6Hi2（）6鷺2C3H6θ3（乳酸）+能量

IA泡菜制作過程會產(chǎn)生亞硝酸鹽,一般在腌制10天后,亞硝酸

鹽的含量開始下降。

5.果酒、果醋、腐乳和泡菜制作的比較

發(fā)酵釀酒釀醋制作腐乳制作泡菜

菌種酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌

真核生物原核生物真核生物原核生物

生物分類

（真菌）（細(xì)菌）（真菌）（細(xì)菌）

代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧異養(yǎng)需氧異養(yǎng)需氧異養(yǎng)厭氧

前期需氧,后前期需氧,后

發(fā)酵條件一直需氧不需氧

期不需氧期密封II

最適溫度18oC-30°C30℃?35℃15oC-18°C常溫

考點2發(fā)酵工程

L發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)

彳選育菌種:從自然界中篩選出來或誘變育種、基因工程育

種獲得。

k擴大培養(yǎng):增加菌種數(shù)量,縮短生產(chǎn)周期。擴大培養(yǎng)的培養(yǎng)

基:一般為液體培養(yǎng)基。

2.發(fā)酵工程的應(yīng)用

I(1)應(yīng)用領(lǐng)域:食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)等。食品工業(yè)是

微生物最早開發(fā)和應(yīng)用的領(lǐng)域。

，(2)在食品工業(yè)的應(yīng)用

IA生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品:如醬油、各種酒類。

I＞生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑:如通過黑曲霉發(fā)酵制得的檸

檬酸,由谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產(chǎn)味精。

IA生產(chǎn)酶制劑:如α-淀粉酶、隹淀粉酶、果膠酶、氨基肽酶、

脂肪酶等。

(3)在醫(yī)藥工業(yè)的應(yīng)用

IA采用基因工程的方法,將植物或動物的基因轉(zhuǎn)移到微生物

中,獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物。或直接對菌種進行改

造,再通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。

IA主要生產(chǎn)的藥物:抗生素、氨基酸、激素和免疫調(diào)節(jié)劑等。

I(4)在農(nóng)牧業(yè)的應(yīng)用

IA生產(chǎn)微生物肥料:常見的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。■

IA生產(chǎn)微生物農(nóng)藥:微生物農(nóng)藥利用微生物或其代謝物來防

治病蟲害。

＞生產(chǎn)微生物飼料:微生物通過發(fā)酵能獲得大量的單細(xì)胞蛋

白(微生物菌體),用單細(xì)胞蛋白制成微生物飼料。

(5)在其他方面的應(yīng)用

IA解決資源短缺與環(huán)境污染問題:如利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)

乙烯等能源物質(zhì)。

IA將極端微生物應(yīng)用于生產(chǎn)實踐:如嗜熱菌、嗜鹽菌可以用

來生產(chǎn)洗滌劑,嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量。

典型示范

（2022.深圳一模）豆豉是一種以大豆為原料的傳統(tǒng)發(fā)酵食品,在

我國有2000多年的制作和食用歷史。其中,廣東省陽江的豆豉以

其松化、醇香、鮮美的獨特風(fēng)味而享譽盛名,其制作工藝流程如

圖。

黑蒸制曲（接拌后期發(fā)酵出豆

—?

豆煮T種并培養(yǎng)）一鹽一（入壇密封）一壇一豉

回答下列問題：

（1）制曲的目的是讓黑豆上長滿曲霉等微生物。為了弄清微生

物的具體種類,需從曲料（制曲階段黑豆表面部分）中分離、純化

微生物,常用的接種方法有（答出兩種方

法即可）,純化所得的優(yōu)良菌種常用法進行長期

保存。

【答案】（1）稀釋涂布平板法、平板劃線法甘油管藏

【詳解】（1）微生物常用的接種方法有稀釋涂布平板法和平板

劃線法;長期保存優(yōu)良菌種用甘油管藏的方法。

（2022.深圳一模）豆豉是一種以大豆為原料的傳統(tǒng)發(fā)酵食品,在

我國有2000多年的制作和食用歷史。其中,廣東省陽江的豆豉以

其松化、醇香、鮮美的獨特風(fēng)味而享譽盛名,其制作工藝流程如

圖。

拌

蒸

出

制曲（接后期發(fā)酵豆

→

→

→

鹽

壇

煮

—?—>T豉

豆種并培養(yǎng)）（入壇密封）

回答下列問題：

（2）黑豆蒸熟或煮熟后更容易制曲,從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)角度分析,其

原因是o拌鹽階段需控制食鹽的用量,其原因

是（答出兩點即可）。

【答案】（2）高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散,肽

鍵暴露,容易被蛋白酶水解加鹽過多,會影響口味;加鹽太少,不

足以抑制雜菌污染

【詳解】（2）黑豆蒸熟或煮熟后,通過高溫使蛋白質(zhì)分子的空間

結(jié)構(gòu)變得伸展、松散,肽鍵暴露,容易被蛋白酶水解,所以更容易

制曲;加入鹽可以防止其他雜菌污染,同時調(diào)節(jié)口味,如果加鹽過

多,會影響口味,加鹽太少,不足以抑制雜菌污染。

（2022.深圳一模）豆豉是一種以大豆為原料的傳統(tǒng)發(fā)酵食品,在

我國有2000多年的制作和食用歷史。其中,廣東省陽江的豆豉以

其松化、醇香、鮮美的獨特風(fēng)味而享譽盛名,其制作工藝流程如

圖。

黑蒸制曲（接拌后期發(fā)酵出豆

、--4—?—?—>—?—?

豆煮種并培養(yǎng)）鹽（入壇密封）壇豉

回答下列問題：

（3）豆豉風(fēng)味的形成與腐乳類似,據(jù)此推測豆豉的鮮美口味主

要在階段形成。

【答案】（3）后期發(fā)酵

【詳解】（3）腐乳的鮮美口味主要是依賴于蛋白酶將蛋白質(zhì)分

解為小分子肽和氨基酸,脂肪酶將脂肪分解為甘油和脂肪酸,所以

豆豉的鮮美口味主要在后期發(fā)酵過程階段完成。

（2022.深圳一模）豆豉是一種以大豆為原料的傳統(tǒng)發(fā)酵食品,在

我國有2000多年的制作和食用歷史。其中,廣東省陽江的豆豉以

其松化、醇香、鮮美的獨特風(fēng)味而享譽盛名,其制作工藝流程如

圖。

■同一I熹種異以養(yǎng)）「闔「|（入后落封）「怯豉I.

I回答下列問題：

（4）小作坊制作的豆豉中,有時出現(xiàn)肉毒菌毒素,從而引起食物

中毒。為避免肉毒菌等有害雜菌的污染,現(xiàn)代工業(yè)化的豆豉生產(chǎn)

【答案】（4）對操作工具進行嚴(yán)格滅菌處理,定期檢查生產(chǎn)情況,

接種優(yōu)良菌種

［詳解】（4）現(xiàn)代工業(yè)化的豆豉生產(chǎn)通過在制曲階段對操作工

具進行嚴(yán)格滅菌處理,定期檢查生產(chǎn)情況,接種優(yōu)良菌種等措施避

免肉毒菌等有害雜菌的污染。

【重點歸納】本題考查的是豆豉的制作,豆豉的制作原理與腐

乳的制作相似,前期發(fā)酵是有氧條件下讓霉菌產(chǎn)生蛋白酶和脂肪

酶,后期發(fā)酵是密封條件下利用霉菌產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶將蛋白

質(zhì)和脂肪分解為容易被人體吸收的小分子物質(zhì)。

變式訓(xùn)練

I（2022?廣東省二模）魚露（又稱魚醬油）是一種在廣東、福建等

地常見的調(diào)味品,是以價廉的海捕小魚蝦為原料,用鹽（鹽的加入

比例約20%）腌漬、發(fā)酵、曝曬、提煉而成。魚露生產(chǎn)企業(yè)常通

過添加高產(chǎn)蛋白酶耐鹽菌株、豆粕,以及控制發(fā)酵條件等措施加

快生產(chǎn)速度和提升產(chǎn)品質(zhì)量。圖1為魚露發(fā)酵缸,圖2、3、4依次

為豆粕添加濃度、pH、溫度對高產(chǎn)蛋白酶耐鹽菌株蛋白酶活力

的影響。

(

一

q20f

E00leπd

r?-

υ80

C

、60

和b

40l

?a

20l-

≡0~

l1

25

Io2030

?mw豆粕添加濃度/(g?L-)

(

-

J

E

□

=

R

N

B

m

w

請回答下列問題:

⑴魚露的發(fā)酵過程中,加入的豆粕可為菌株的生長提供—

等營養(yǎng)物質(zhì),豆粕添加的最適濃度

是O高產(chǎn)蛋白酶耐鹽菌株的最適PH為O

【答案】（1）碳源、氮源、無機鹽、維生素15g∕L10

【詳解】（1）豆粕中含有蛋白質(zhì)、多糖等營養(yǎng)物質(zhì),故魚露的發(fā)

酵過程中,加入的豆粕可為菌株的生長提供碳源、氮源、無機鹽、

維生素等營養(yǎng)物質(zhì);據(jù)圖2、3可知,在豆粕添加濃度為15g/L、■

PH=Io時,蛋白酶的活力最高,故豆粕添加的最適濃度是15g∕L,高

產(chǎn)蛋白酶耐鹽菌株的最適PH為10。

（2）據(jù)圖1可知,發(fā)酵缸中的菌株屬于（選填“自養(yǎng)厭

氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”）微生物。發(fā)酵缸無須滅菌處理,原

因是O

【答案】⑵異養(yǎng)厭氧

高鹽、強堿和無（低）氧環(huán)境下,其他微生物不易生長

［詳解】（2）據(jù)圖1可知,發(fā)酵缸密封處理,且需要添加高產(chǎn)蛋白

酶耐鹽菌株、豆粕,故發(fā)酵缸中的菌株屬于異養(yǎng)厭氧型;由于高鹽、

強堿和無（低）氧環(huán)境下,其他微生物不易生長,故發(fā)酵缸無須滅菌

處理。

(3)生物胺是魚露、香腸、臘腸、咸肉、咸魚、干酪等腌漬制

品生產(chǎn)中產(chǎn)生的一類物質(zhì),對食用安全性有重要影響,其含量較高

時有一定的毒性?？蒲腥藛T擬采用水解圈的方法,從魚露發(fā)酵液

中篩選生物胺降解菌,其操作思路是:從距發(fā)酵缸上表面8?12Cm

處吸取1mL發(fā)酵液一一取IOOμL均勻涂布在含1

mg/mL生物胺、5g∕LNaCl的固體培養(yǎng)基上一→

挑取透明圈直徑較大的菌落分離純化T測定菌株的生物胺降解

活性。

【答案】（3）用無菌水稀釋魚露發(fā)酵液

30℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)至有透明圈出現(xiàn)

【詳解】（3）從魚露發(fā)酵液中篩選生物胺降解菌,其操作思路是:

從距發(fā)酵缸上表面8?12Cm處吸取1mL發(fā)酵液T用無菌水稀釋魚

露發(fā)酵液（避免雜菌污染,故用無菌水）→取IOOμL均勻涂布在含1

mg/mL生物胺、5g/LNaCl的固體培養(yǎng)基上一30℃（圖示30℃時

蛋白酶活力最強）恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)至有透明圈出現(xiàn)一挑取透明圈

直徑較大的菌落分離純化一測定菌株的生物胺降解活性。

真題回顧

1.（2021.海南卷）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)酵過程都在無氧條件下進行

C.發(fā)酵過程都在同-溫度下進行

D.發(fā)酵后形成的溶液都呈酸性

【答案】D

【詳解】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菌,因此果醋發(fā)酵需要有氧條

件,B錯誤;不同的發(fā)酵產(chǎn)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.（2020.全國ΠI卷）水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋

回答下列問題：

I（1）制作果汁時,可以使用果膠酶、纖維素酶等提高水果的出

汁率和澄清度。果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱,包括多聚半

乳糖醛酸酶、（答出2種即可）。纖維素酶可以

分解植物（填細(xì)胞膜或細(xì)胞壁）中的纖維素。

【答案】⑴果膠分解酶、果膠酯酶細(xì)胞壁

【詳解】（1）由分析可知,果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠

分解酶和果膠酯酶等。植物細(xì)胞壁由纖維素和果膠構(gòu)成,故可用

纖維素酶分解細(xì)胞壁。

2.（2020.全國ΠI卷）水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋

回答下列問題:

I（2）用果膠酶處理果泥時,為了提高出汁率,需要控制反應(yīng)的溫

度,原因是o

【答案】（2）溫度對果膠酶活性有影響,在最適溫度下酶活性最

高,出汁率最高

【詳解】（2）酶發(fā)揮催化作用需要適宜的溫度和PH條件,在最適

溫度下,果膠酶的活性最高,出汁率最高。

2.（2020.全國ΠI卷）水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋

回答下列問題：

I（3）現(xiàn)有甲乙丙三種不同來源的果膠酶,某同學(xué)擬在果泥用量、

溫度、PH等所有條件都相同的前提下比較這三種酶的活性。通

常,酶活性的高低可用來表示。

【答案】（3）在一定條件下,單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的

消耗量或者產(chǎn)物的增加量I

【詳解】（3）酶的活性是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力,酶活性

的高低可以用在一定條件下,單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的

消耗量或者產(chǎn)物的增加量來表示。

2.（2020.全國ΠI卷）水果可以用來加工制作果汁、果酒和果醋

回答下列問題:

I（4）獲得的果汁（如蘋果汁）可以用來制作果酒或者果醋,制作果

酒需要菌,這一過程中也需要。2，。2的作用是

o制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌屬于（填

好氧或厭氧）細(xì)菌。

【答案】（4）酵母促進有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖好氧I

【詳解】（4）由分析可知,果酒的制作離不開酵母菌,在初期通入

氧氣,可以促進酵母菌的有氧呼吸,使其大量繁殖;醋酸菌是一種

好氧細(xì)菌。

3.（2021.全國乙卷）工業(yè)上所說的發(fā)酵是指微生物在有氧或無

氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品

的過程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某

企業(yè)通過發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下。

米曲霉發(fā)酵發(fā)酵池發(fā)酵提