備考2025屆高考生物一輪復習【講義】第11章課時1考點1傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用

第11章生物技術與工程課時1傳統(tǒng)發(fā)酵技術與發(fā)酵工程課標要求核心考點五年考情核心素養(yǎng)對接1.舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統(tǒng)發(fā)酵技術生產(chǎn)的；2.闡明發(fā)酵工程利用現(xiàn)代工程技術及微生物的特定功能，工業(yè)化生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品；3.舉例說明發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有重要的應用價值傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用2023：北京T13B、山東T12、浙江6月T12、全國乙T37（3）；2022：湖北T11、江蘇T16；2021：山東T12、遼寧T8、海南T17、湖北T3、江蘇T14、重慶T25；2020：江蘇T18、山東T12、浙江1月T29（一）；2019：江蘇T9、海南T30（2）1.生命觀念——結構與功能觀：發(fā)酵菌種的結構與功能的關系。2.科學思維——歸納與概括：比較制作果酒、果醋、泡菜的菌種在結構和生理特性上的異同并進行歸納。3.科學探究——設計實驗探究理想的發(fā)酵條件。4.社會責任——關注食品安全，關注有害微生物的控制，宣傳健康的生活方式發(fā)酵工程及其應用2023：江蘇T16、山東T20、遼寧T13；2022：浙江1月T29（一）、湖北T14、山東T14和T20、遼寧T18；2021：全國乙T37命題分析預測1.傳統(tǒng)發(fā)酵技術是高考的?？键c，考查內容主要有果酒、果醋、泡菜的制作，以及發(fā)酵工程的應用等相關知識，常聯(lián)系生產(chǎn)、生活背景考查考生的理解能力和動手操作能力。2.預計2025年高考仍可能會結合具體的生產(chǎn)、生活和科研背景考查這些知識點考點1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：指人們利用[1]微生物，在適宜的條件下，將原料通過[2]微生物的代謝轉化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。（2）傳統(tǒng)發(fā)酵技術（3）腐乳的制作①經(jīng)過微生物的發(fā)酵，豆腐中的蛋白質被分解成[6]小分子的肽和氨基酸，味道鮮美，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。②參與豆腐發(fā)酵的微生物有酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的微生物是[7]毛霉。2.傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作（1）制作泡菜①泡菜的制作流程②泡菜制作過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化情況分析項目時期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期少（有氧氣，乳酸菌活動受到抑制）少增加（硝酸鹽還原菌作用）發(fā)酵中期[12]最多（乳酸抑制其他菌活動）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）發(fā)酵后期減少（乳酸積累，pH下降，抑制乳酸菌的活動）[13]繼續(xù)增多，pH繼續(xù)下降，直至穩(wěn)定下降至相對穩(wěn)定（硝酸鹽還原菌被完全抑制）含量變化曲線（2）制作果酒和果醋①果酒、果醋制作的比較項目果酒制作果醋制作發(fā)酵菌種種類酵母菌醋酸菌結構特點有以核膜為界限的細胞核，有多種細胞器無以核膜為界限的細胞核，只有核糖體一種細胞器代謝類型異養(yǎng)[14]兼性厭氧型異養(yǎng)[15]需氧型發(fā)酵原理氧氣充足時，酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖；無氧條件下，酵母菌進行無氧呼吸，產(chǎn)生酒精氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將糖分解成乙酸（醋酸）；氧氣充足，缺少糖源時，[16]醋酸菌直接將乙醇轉化為乙醛，再將乙醛轉化為乙酸（醋酸）反應簡式C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量；C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量發(fā)酵條件溫度18～30℃30～35℃時間10～12天7～8天氧氣[17]前期需氧，后期無氧一直需要充足氧氣pH酸性酸性結果檢測酒精與酸性的重鉻酸鉀溶液反應呈現(xiàn)灰綠色反應液pH下降制作流程聯(lián)系醋酸發(fā)酵可以在酒精發(fā)酵的基礎上進行，酒精發(fā)酵為醋酸發(fā)酵提供原料②果酒、果醋制作成功的關鍵分析a.材料的選擇與處理。選擇新鮮的葡萄，榨汁前先沖洗，后去枝梗，以防雜菌污染。b.防止發(fā)酵液被污染。將發(fā)酵瓶、榨汁機等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分數(shù)為70％的酒精消毒，晾干備用；裝入葡萄汁后要封閉充氣口。c.將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時，要留約1/3的空間，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；防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的大量CO2造成發(fā)酵液溢出?；A自測1.在無氧條件下，乳酸菌能將葡萄糖分解為乳酸。（√）2.制作泡菜與制作果酒一樣，都需要氧氣。（×）3.紅葡萄酒中的紅色是葡萄皮中的色素進入發(fā)酵液形成的。（√）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，通常是家庭式或作坊式的。（√）5.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。（√）6.工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵食品時，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。（√）7.制作果酒的葡萄汁不宜超過發(fā)酵瓶體積的2/3，制作泡菜的鹽水要淹沒全部菜料[2022江蘇，T16B]。（√）8.泡菜制作過程中，酵母菌將葡萄糖分解成乳酸[2021湖北，T3A]。（×）9.果醋發(fā)酵時，用重鉻酸鉀測定醋酸含量變化，溶液灰綠色逐日加深[2021江蘇，T14D]。（×）情境應用1.某同學根據(jù)所學知識以新鮮白葡萄為原料制作葡萄酒。（1）為防止雜菌污染，他將葡萄反復沖洗干凈后榨汁進行發(fā)酵，結果他制作的葡萄酒酒精含量低于其他同學的，其原因可能是什么？提示反復沖洗葡萄導致果皮表面的野生酵母菌菌種流失，相同時間內產(chǎn)生的酒精少。（2）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(chǎn)生影響嗎？提示制作果酒的過程中，除酵母菌之外，還會有其他雜菌生長，它們會在酒精發(fā)酵過程中污染發(fā)酵液，影響發(fā)酵產(chǎn)物的純度。（3）若該同學所用的葡萄汁因滅菌不徹底而含有醋酸菌，在不改變發(fā)酵條件的情況下，他能否將“酒變醋”，為什么？提示不能。因為醋酸菌需要在有氧且溫度為30～35℃條件下才能將乙醇轉化為醋酸，而此時發(fā)酵瓶中的條件是無氧且溫度為18～30℃。2.如圖為果酒和果醋的發(fā)酵裝置，請分析裝置中a、b、c分別代表什么？作用又是什么？提示圖中a為充氣口：醋酸發(fā)酵時，用來充入氧氣（無菌空氣）。b為排氣口：在酒精發(fā)酵時排出的是酒精發(fā)酵產(chǎn)生的CO2，在醋酸發(fā)酵時排出的是剩余的空氣和醋酸菌代謝產(chǎn)生的CO2。c為出料口：便于取樣檢測，及時監(jiān)測發(fā)酵進行的情況。深度思考1.如何保證制作泡菜時的無氧環(huán)境，以利于乳酸菌的代謝和泡菜的制作？提示①選擇的泡菜壇密封性要好；②加入蔬菜后要注入煮沸后冷卻的鹽水，使鹽水沒過全部蔬菜；③蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿清水。2.為什么泡菜壇只能裝八成滿？提示在泡菜發(fā)酵初期，由蔬菜表面帶入的酵母菌等較為活躍，它們可進行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物中有較多的CO2，如果泡菜壇裝得太滿，發(fā)酵液可能會溢出。另外，泡菜壇裝得太滿，會使鹽水不太容易完全淹沒菜料，從而導致壇內菜料變質腐爛。泡菜壇留有一定的空間，也更方便拿取泡菜。3.醋酸菌進行醋酸發(fā)酵時，無論是利用糖源還是酒精，都需要打開通氣閥，請說明原因。提示醋酸菌是一種好氧細菌，在發(fā)酵過程中始終需要氧氣，如果缺乏氧氣則會引起醋酸菌的死亡。研透高考明確方向命題點1泡菜的制作過程分析1.[2023山東]以下是以泡菜壇為容器制作泡菜時的4個處理：①沸鹽水冷卻后再倒入壇中；②鹽水需要浸沒全部菜料；③蓋好壇蓋后，向壇蓋邊沿的水槽中注滿水；④檢測泡菜中亞硝酸鹽的含量。下列說法正確的是（C）A.①主要是為了防止菜料表面的醋酸桿菌被殺死B.②的主要目的是用鹽水殺死菜料表面的雜菌C.③是為了使氣體只能從泡菜壇排出而不能進入D.④可檢測到完整發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量逐漸降低解析制作泡菜時利用的是乳酸菌，而不是醋酸桿菌，①主要是為了防止菜料表面的乳酸菌死亡，A錯誤；鹽水浸沒菜料的目的是隔絕空氣，防止雜菌污染，B錯誤；蓋好壇蓋后，向壇蓋邊沿的水槽中注滿水可以阻止空氣進入壇中，但是發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體可以排出，C正確；泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量先升高后降低，D錯誤。2.某同學用質量分數(shù)為5％的食鹽水制作泡菜時，在不同時間測定了泡菜中亞硝酸鹽的含量，結果如圖所示。下列敘述正確的是（D）A.據(jù)圖分析泡菜食用的最佳時間是第3天，因為此時亞硝酸鹽含量比較低B.若改用質量分數(shù)為20％的食鹽水，得到的實驗結果與圖中結果相同C.實驗過程中乳酸菌的數(shù)量增長規(guī)律與亞硝酸鹽含量的變化完全一致D.若泡菜咸而不酸，可能是食鹽濃度過高，抑制了乳酸菌的繁殖解析泡菜食用的最佳時間是第13天，因為此時亞硝酸鹽含量低，泡菜經(jīng)過發(fā)酵產(chǎn)生了乳酸，第3天亞硝酸鹽含量雖低，但乳酸產(chǎn)生的量不夠，泡菜風味不佳，A錯誤；食鹽的含量、腌制方法、腌制時間等都會影響亞硝酸鹽含量的變化，B錯誤；實驗過程中乳酸菌數(shù)量先增加后減少，與亞硝酸鹽含量的變化不完全一致，C錯誤；泡菜咸而不酸，可能是食鹽濃度過高，抑制了乳酸菌的繁殖，D正確。命題點2果酒和果醋制作的原理和過程分析3.[2021遼寧]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，再接入活化的醋酸桿菌，發(fā)酵5天。下列有關敘述錯誤的是（B）A.乙醇既是醋酸發(fā)酵的底物，又可以抑制雜菌繁殖B.酵母菌和醋酸桿菌均以有絲分裂的方式進行增殖C.酵母菌和醋酸桿菌發(fā)酵過程中控制通氣的情況不同D.接入醋酸桿菌后，應適當升高發(fā)酵溫度解析據(jù)題意可知，利用菠蘿蜜制作果醋時，應首先利用酵母菌進行果酒發(fā)酵產(chǎn)生乙醇，再利用醋酸桿菌將乙醇轉化為醋酸，一定濃度的乙醇可抑制雜菌繁殖，A正確；醋酸桿菌屬于原核生物，以二分裂的方式進行增殖，B錯誤；利用酵母菌進行發(fā)酵時，應先通入空氣使其進行大量繁殖，再密封使其進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，而醋酸桿菌是好氧細菌，用其進行醋酸發(fā)酵時應一直通入空氣，C正確；酒精發(fā)酵時一般將溫度控制在18～30℃，而醋酸桿菌的最適生長溫度為30～35℃，D正確。4.[2023浙江6月]小曲白酒清香純正，以大米、大麥、小麥等為原料，以小曲為發(fā)酵劑釀造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厭氧型微生物酵母菌，還有乳酸菌、醋酸菌等細菌。釀酒的原理主要是酵母菌在無氧條件下利用葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精。傳統(tǒng)釀造工藝流程如圖所示。關于小曲白酒的釀造過程，下列敘述錯誤的是（D）A.糖化主要是利用霉菌將淀粉水解為葡萄糖B.發(fā)酵液樣品的蒸餾產(chǎn)物有無酒精，可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測C.若釀造過程中酒變酸，則發(fā)酵壇密封可能不嚴D.蒸熟并攤晾的原料加入糟醅，立即密封可高效進行酒精發(fā)酵解析糖化主要是利用霉菌產(chǎn)生的淀粉酶將淀粉水解為葡萄糖，A正確；可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測酒精，若存在酒精則溶液呈現(xiàn)灰綠色，B正確；若釀造過程中酒變酸，則可能是發(fā)酵壇密封不嚴，導致醋酸菌在有氧條件下將乙醇氧化為乙酸，C正確；蒸熟并攤晾的原料加入糟醅，不能馬上密封，需要先提供氧氣讓酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，再密封進行酒精發(fā)酵，D錯誤。命題點3果酒和果醋發(fā)酵過程中的條件控制5.蘋果醋是以蘋果為原料經(jīng)甲、乙兩個階段發(fā)酵而成的，下列說法錯誤的是（C）A.甲階段的發(fā)酵溫度低于乙階段的發(fā)酵溫度B.過程①②在酵母菌細胞的細胞質基質中進行，③在線粒體中進行C.根據(jù)醋酸菌的呼吸作用類型，乙過程需要在無氧條件下完成D.甲、乙兩階段完成后溶液pH均降低解析甲為果酒發(fā)酵，乙為果醋發(fā)酵，甲階段的發(fā)酵溫度（18～30℃）低于乙階段的發(fā)酵溫度（30～35℃），A正確；過程①②是無氧呼吸，在酵母菌細胞的細胞質基質中進行，③是有氧呼吸第二、三階段，在線粒體中進行，B正確；醋酸菌為需氧菌，故根據(jù)醋酸菌的呼吸作用類型，乙過程需要在有氧條件下完成，C錯誤；醋酸菌將葡萄糖或者乙醇分解成醋酸，使pH降低，酵母菌將葡萄糖氧化分解為CO2，CO2溶于發(fā)酵液會形成碳酸，使pH降低，D正確。命題變式[設問拓展型]（1）果酒發(fā)酵初期先通入適量空氣的目的是讓酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖，果酒發(fā)酵之后進行果醋發(fā)酵，需要改變的條件包括菌種改為醋酸菌，發(fā)酵溫度調整為30～35℃，通入空氣等。（2）在醋酸發(fā)酵階段，醋酸菌在氧氣和糖源都充足時，在其細胞的細胞質基質中將糖分解成醋酸。圖示發(fā)酵過程用到的兩種菌在結構上的本質區(qū)別是：酵母菌有由核膜包被的細胞核。6.[2023江蘇，多選]某醋廠和啤酒廠的工藝流程如圖所示。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌；醋醅含有醋酸菌；糖化即淀粉水解過程。下列相關敘述正確的有（ABD）A.糯米“蒸熟”與大米“蒸煮”的目的是利于糖化和滅菌B.發(fā)酵原理是利用真菌