2022年人教版生物高考總復習第一部分考點復習指導第十單元第2課傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用與發(fā)酵工程

第2課傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用與發(fā)酵工程

【課標要求】

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。

【素養(yǎng)目標】

1.運用結構與功能觀分析和解釋發(fā)酵工程相關技術的基本原理。（生命觀念）

2.運用歸納法比較果酒、果醋和泡菜的制作原理和過程。（科學思維）

3.針對人類生產(chǎn)和生活的需求，嘗試設計實驗解決現(xiàn)實生活問題。（科學探究）

4.關注食品安全，倡導健康的生活方式。（社會責任）

。.一=、生十知誦?多）自查/==o

-------主干?梳理與辨析-------

一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術

1.發(fā)酵的概念和種類：

（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(chǎn)物的過程。

⑵種類：有氧發(fā)酵和無氧發(fā)酵。

例如：醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵為有氧發(fā)酵；酒精發(fā)酵為無氧發(fā)酵。

2.傳統(tǒng)發(fā)酵技術：

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

概念

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

類型固體發(fā)酵和半固體發(fā)酵

實質有氧或無氧條件下的物質氧化分解

結果生產(chǎn)人們需要的各種發(fā)酵食品

應用制作果酒、果醋、泡菜、醬油等

思考辨析

1.發(fā)酵是利用微生物生產(chǎn)所需代謝產(chǎn)物的一種生產(chǎn)方式，通常說的乳酸菌發(fā)酵是厭氧發(fā)酵。

（V）

2.傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過程中，制作的發(fā)酵食品往往品質專一。（X）

提示：傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過程中，沒有接種菌種，利用的天然菌種，菌種差異、雜菌情況

不明和發(fā)酵過程的控制缺乏標準等，往往會造成發(fā)酵食品的品質不一。

3.家庭自釀米酒、米醋，屬于傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用。(J)

4.傳統(tǒng)發(fā)酵通常是家庭式或作坊式的。(J)

二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品

1.腐乳制作：

(1)原理：

蛋白質里四小分子的肽和氨基酸。

脂肪脂崢甘油和脂肪酸。

(2)腐乳制作過程中參與的微生物：

多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵，如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉。

備注：毛霉是一種絲狀真菌，其繁殖方式為泡子生殖，代謝類型是異養(yǎng)需氧型。

2.泡菜制作:

(1)菌種來源：附著在蔬菜上的乳酸菌。

(2)制作原理：在無氧條件下，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸。

(3)反應式：CM。一晚-2c3H6。3(乳酸)+能量。

(4)泡菜制作流程：

3.果酒制作：

(1)菌種來源：新鮮水果果皮表面附著的酵母菌。

⑵發(fā)酵原理：

①在有氧條件下：

C6Hl206+602-^-6CO2+6H2O+能量

②在無氧條件下：

C6Hl◎理-2&HQH+2cO2+能量

⑶發(fā)酵條件:

溫度一般控制在18?30℃

發(fā)酵時間10-12d

條件氧氣初期需氧，后期不需氧

pH酸性(pH為4.5?5.0)

4.果醋制作：

(1)菌種來源：空氣中的野生型醋酸菌或購買的醋酸菌菌種或從食醋中分離醋酸菌。

(2)發(fā)酵原理：

①氧氣、糖源都充足時：

CeHl206+20?--2CH3C00H+2C02+2H2O+能量

②缺少糖源時：

C2HsOH+O?一吼CH3COOH+H2O+能量

⑶發(fā)酵條件：

溫度30?35℃

發(fā)酵時間7-8d

條件氧氣始終需要氧

pH酸性(pH為5.4?6.0)

5.果酒、果醋制作流程:

,①榨汁機要清洗r凈.州峽r

實驗川iL消尿②發(fā)醉瓶要用溫水沖洗，再用體?余分

數(shù)為70%的酒精消#

、，(①先沖洗.后除去枝梗

挑選、沖洗筋的

②不能反”沖洗.防止洗去二生酵母菌

榨，t-a用榨汁機榨汁葡萄汁.裝入發(fā)酵瓶中.要留大約

1/3的空間

1

3“、①嚴格控制在18?30℃的溫度下發(fā)醉

M"iii發(fā)1內？?

'|②發(fā)再行要:i主意適1時書產(chǎn)(

I

①取樣檢測泄楂含M?:—件條件下.童格陵

取樣檢測知與酒精反應呈現(xiàn)灰綠色

I母菌數(shù)狀鏡檢

(①加人船酸菌桁溫度控制在30~351

‘'乂"1②適時迎人氧氣(無的空氣)

思考辨析

1.在葡萄酒的自然發(fā)酵中，需要人工添加酵母菌菌種。（X）

分析：在葡萄酒的自然發(fā)酵中，菌種來源于附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。

2.在家庭中用新鮮葡萄制作果酒時，需要給發(fā)酵裝置適時排氣。（J）

3.泡菜制作的菌種主要是醋酸菌。（義）

分析：泡菜制作的菌種主要是乳酸菌。

4.制作泡菜時，鹽水煮沸后可以立即使用。（X）

分析：制作泡菜時，鹽水煮沸后應先冷卻，防止殺死菌種。

5.泡菜壇的選擇、發(fā)酵過程中壇沿要注滿水都有利于泡菜的無氧發(fā)酵。（J）

三、發(fā)酵工程及其應用

1.發(fā)酵工程概念：利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術，規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)

品。

2.發(fā)酵工程的特點：

（1）生產(chǎn)條件溫和。

（2）原料來源豐富且價格低廉。

（3）產(chǎn)物專一。

⑷廢棄物對環(huán)境的污染小、容易處理等。

3.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)：

（啾笆被珈「從自然界篩選

上吧J通過誘交1T種或基因工程育種獲得

（擴d培養(yǎng)上在發(fā)酵前需要對菌種進行擴大培養(yǎng)

（配制培養(yǎng)基｝—根據(jù)菌種.選擇原料制備培養(yǎng)基

I;

（滅菌『用培養(yǎng)基和發(fā)酵設備進行嚴格滅菌

（接種1將菌種接種到培養(yǎng)基上培養(yǎng)（無菌操作）

1「隨時檢測培養(yǎng)液中微生物數(shù)量和產(chǎn)物濃度

（發(fā)酵占及時添加必需的營養(yǎng)組分

L嚴格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件

分旅提「微生物細胞:采用過濾、沉淀等方法將

純產(chǎn)物菌體分離和干燥

匚代謝物:根據(jù)產(chǎn)物性質進彳j提取、分離和

蜒化

（獲得產(chǎn)品）

4.發(fā)酵工程的應用:

（1）在食品工業(yè)上的應用。

①生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品。

②生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑。

③生產(chǎn)酶制劑。

（2）在醫(yī)藥工業(yè)上的應用。

①獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物。

②直接對菌種進行改造，再通過發(fā)酵技術大量生產(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入適當?shù)奈⑸锛毎?，獲得的表達產(chǎn)

物作為疫苗使用。

（3）在農(nóng)牧業(yè)上的應用：生產(chǎn)微生物肥料、農(nóng)藥和飼料。

（4）在其他方面的應用。

①利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質。

②極端微生物的應用：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。

思考辨析

1.與傳統(tǒng)發(fā)酵技術相比，發(fā)酵工程具有生產(chǎn)條件溫和、原料來源豐富且價格低廉、產(chǎn)物專一

等優(yōu)點。（J）

2.可將新冠病毒的抗原基因轉入某種微生物體內，再通過發(fā)酵工程大量生產(chǎn)新冠病毒疫苗。

（V）

3.根據(jù)工程菌所需的營養(yǎng)精確地配制出合成培養(yǎng)基并進行嚴格的滅菌處理。（X）

分析：在菌種確定之后，要選擇原料制備培養(yǎng)基，培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過反復試驗才能確定。

4.用誘變育種、細胞工程、基因工程等方法選育出性狀優(yōu)良的工程菌并進行擴大培養(yǎng)。（J）

5.發(fā)酵過程中必須嚴格地監(jiān)測并控制發(fā)酵條件。（，）

------教材?挖掘與延伸------

1.探究延伸（選擇性必修3P6）：為什么泡菜壇只能裝八成滿？

提示：菜料裝至八成滿時，要注入鹽水，使鹽水沒過菜料，防止菜料變質腐爛；如果菜料裝

得太滿，鹽水就會太少，鹽水濃度不夠，不利于發(fā)酵催熟，還容易起白花等。

2.資料延伸（選擇性必修3P7）：制作葡萄酒時，要將溫度控制在18?30°C,制作葡萄醋時,

要將溫度控制在30?35°C,嘗試作出解釋。

提示：溫度影響酵母菌和醋酸菌的生長和發(fā)酵。釀酒酵母的最適生長溫度約為28°C。因此

需要將溫度控制在18?30℃o而醋酸菌的最適生長溫度為30?

35℃o

3.探究延伸（選擇性必修3P23）：

與傳統(tǒng)發(fā)酵技術相比，發(fā)酵工程中，怎樣對發(fā)酵條件進行調控以滿足微生物的生長需要？

提示：可通過向冷卻夾層通入冷水來調控溫度；在培養(yǎng)基中加入緩沖液調節(jié)pH；根據(jù)微生物

的代謝類型調節(jié)溶解氧，若微生物是需氧型的，可通過空氣入口通入空氣，并調整攪拌葉輪

轉速增加溶解氧。若微生物是厭氧型的，需封閉空氣入口，建立厭氧環(huán)境等。

。、高頻考點?通話恃造。

★考點1利用傳統(tǒng)發(fā)酵技術制作食品

------核心?歸納與整合-------

1.泡菜制作過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化分析：

發(fā)酵

乳酸菌乳酸亞硝酸鹽

時期

發(fā)酵少（有氧氣，乳酸菌的增加（硝酸鹽還原菌的

少

初期活動受到抑制）作用）

下降（硝酸鹽還原菌受

發(fā)酵最多（乳酸抑制其他菌

積累增多，pH下降抑制，部分亞硝酸鹽被

中期活動）

分解）

發(fā)酵減少（乳酸積累，pH下下降至相對穩(wěn)定（硝酸

繼續(xù)增多，pH繼續(xù)下降

后期降，抑制其活動）鹽還;原菌被完全抑制）

匚

曲線

模型

0發(fā)酵時間°發(fā)醉時間°發(fā)酵時間

2.果酒和果醋改進裝置及其分析：

------（充氣口）------p-fSS-?

發(fā)酵前期充氣口打開.排出酒精發(fā)酵

通入無菌空氣,讓酵母時產(chǎn)生的co?

菌增殖，后期關閉充氣

口,進行酒精發(fā)酵:在醋T長而彎曲―

酸發(fā)酵時連接充氣泵排氣口通過一

.進行充氣個長而彎曲的

膠管與瓶身連

—0n）—接，其目的是

用來取樣，及時監(jiān)測,防止空氣中微

發(fā)酵進行的情況生物的污染

裝置的使用：使用該裝置制作果酒時，應該關閉充氣口；制作果醋時，應將充氣口連接充氣

泵，通入無菌空氣。

3.果酒、果醋制作結果的評價標準：

(1)果酒制作的結果評價：

發(fā)酵后取樣，可通過嗅味和品嘗進行初步鑒定。此外，還可用顯微鏡觀察酵母菌，也可用酸

性重銘酸鉀與酒精反應呈現(xiàn)灰綠色來檢驗酒精。制作成功的葡萄酒應色澤鮮艷、爽口、柔和、

有濃郁的果香。

(2)果醋制作的結果評價：

可通過觀察菌膜的形成、嗅味和品嘗進行初步鑒定，再通過檢測和比較醋酸發(fā)酵前后發(fā)酵液

的pH(可用pH試紙)進一步鑒定。此外，還可通過在顯微鏡下觀察發(fā)酵液中是否有醋酸菌，

并統(tǒng)計其數(shù)量進一步鑒定。制作成功的果醋具有特殊的果香，酸味柔和，稍有甜味，不澀。

【高考警示鐘】制作葡萄酒和葡萄醋辨析

(1)制作葡萄酒，利用酵母菌，先通氧讓酵母菌繁殖，后斷氧，厭氧發(fā)酵產(chǎn)酒精，溫度控制在

18-30℃?

(2)制作葡萄醋利用醋酸菌，通氧，溫度控制在30?35

-------典題?剖析與精練-------

9典題示范==—

(2021?山東等級考)葡萄酒的制作離不開酵母菌。下列說法錯誤的是()

A.無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖

B.直然發(fā)醛！制作葡萄酒時起主要作用的菌是野生型酵母菌

C.葡萄酒的顏色②是葡萄皮中的色素進入發(fā)酵液形成的

D.制作過程中隨著發(fā)酵的進行發(fā)酵液中糖含量增加

【題眼破譯】提升信息轉化能力

信息轉化信息(對接問題)

信息①自然發(fā)酵的菌種來自附著在葡萄皮上的野生型酵母菌

信息②葡萄酒的顏色為紅色是因為紅葡萄皮的色素進入發(fā)酵液

【解析】選Do酵母菌進行有氧呼吸獲得能量大量繁殖，在無氧條件下發(fā)酵產(chǎn)生酒精，無氧

條件下酵母菌能進行無氧呼吸存活，但不能大量繁殖，A正確；自然發(fā)酵制作葡萄酒時起主

要作用的菌是葡萄皮上的野生型酵母菌，B正確；葡萄皮中的色素進入發(fā)酵液使葡萄酒呈現(xiàn)

顏色，C正確；制作過程中隨著發(fā)酵的進行發(fā)酵液中糖含量減少，D錯誤。

【變式延伸】提升長句應答能力

（1）工廠生產(chǎn)果酒，菌種主要來源是：直接在果汁中加入人工培養(yǎng)的酵母菌。

（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？如果有，如何避免這種影響？

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，不要完全揭開瓶蓋等。

9對點訓練工

1.（2022?荊門模擬）利用不同微生物發(fā)酵制作食品的歷史悠久，遍布民間，下列有關微生物發(fā)

酵的說法正確的是（）

A.釀造葡萄酒時,一定要全程完全隔絕空氣才能使葡萄汁變成葡萄酒

B.饅頭中的孔泡是酵母菌在面團中產(chǎn)生的C0,受熱膨脹形成的

C.利用乳酸菌制作泡菜需經(jīng)常擰松瓶蓋放氣

D.腐乳發(fā)酵后期密封處理有利于毛霉繁殖

【解析】選B。利用酵母菌發(fā)酵時應先在有氧環(huán)境下使其繁殖，再隔絕氧氣進行發(fā)酵,A錯誤；

發(fā)面時,加入的酵母菌在面團中進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精和二氧化碳,二氧化碳受熱膨脹形成孔

泡,B正確;利用乳酸菌制作泡菜要在無氧的條件下,不能經(jīng)常擰松瓶蓋放氣,C錯誤;毛霉的新

陳代謝類型是異養(yǎng)需氧型，因此腐乳發(fā)酵后期密封處理不利于毛霉繁殖,D錯誤。

2.紅茶菌是一種傳統(tǒng)的活菌飲料，由酵母菌、醋酸菌和乳酸菌在液體培養(yǎng)基中（主要含蔗糖和

茶水）發(fā)酵產(chǎn)生。研究表明將上述三種菌按一定的配比，在總接種量為5樂初始pH為5.5、裝

液量為40%左右、溫度為30°C的條件下，發(fā)酵5天效果最好。下列有關敘述錯誤的是（）

A.紅茶菌的整個制作過程中發(fā)酵裝置要嚴格進行密封

B.隨著發(fā)酵的進行,菌液的pH下降會抑制菌種的生長

C.初期溫度和pH的控制有利于提高菌體內酶促反應速率

D.裝液量為40%左右可防止發(fā)酵過程中發(fā)酵液從發(fā)酵裝置中溢出

【解析】選A。酵母菌屬于兼性厭氧真菌,醋酸菌屬于嚴格的好氧細菌，乳酸菌屬于厭氧細菌,

活菌飲料由三種菌種共同發(fā)酵產(chǎn)生，因此發(fā)酵的整個過程不可能嚴格密封處理,A錯誤;隨著發(fā)

酵的進行,三個菌種分別產(chǎn)生酒精、醋酸和乳酸，使菌液的pH下降，抑制菌種生長,B正確;初

期溫度和pH控制使酶活性較高,有利于提高菌體內酶促反應速率,C正確；由于酵母菌發(fā)酵會

產(chǎn)生二氧化碳,因此裝液量不能裝滿，留有一定的空間可防止發(fā)酵過程中發(fā)酵液從發(fā)酵裝置中

溢出，D正確。

教師專用＜【易錯警示】

(1)酵母菌發(fā)酵會產(chǎn)生二氧化碳，為防止發(fā)酵過程中發(fā)酵液從發(fā)酵裝置中溢出，故裝液量不能

裝滿，留有一定的空間。

(2)發(fā)酵微生物的代謝類型不同：酵母菌屬于兼性厭氧真菌，醋酸菌屬于好氧細菌，乳酸菌屬

于厭氧細菌。

教師

專用【加固訓練?拔高】

1.泡菜(乳酸發(fā)酵過的蔬菜)是許多亞洲國家的傳統(tǒng)食品，在發(fā)酵液中通常發(fā)現(xiàn)的微生物包括

乳酸菌、酵母菌和絲狀真菌。如圖表示這3種不同微生物群中活細胞數(shù)和卷心菜乳酸發(fā)酵過

程中pH的變化。發(fā)酵液中的溶解氧隨時間下降，在第22天被完全耗盡。下列說法錯誤的是

)

1

r0

w98..O

a..OP1-5

oZ.O6.

M6.O5.0

O.O54.

5

d54..O

/..O4

魁3

..O0

z

魯.O

L3.5

S3.

0

382232

1014182846

發(fā)酵時間/d

A.pH從第1天到第3天的下降主要由乳酸菌產(chǎn)生的乳酸引起

B.酵母菌從第10天到第22天的生長與發(fā)酵液中的氧氣有關

C.酵母菌在第26天后開始產(chǎn)生酒精

D.一些絲狀真菌在低pH下表現(xiàn)出較高的耐受性

【解析】選C。從題圖可知，第1天到第3天pH下降主要由乳酸菌代謝產(chǎn)生乳酸引起，A正

確；酵母細胞在有氧條件下大量繁殖，從第10天到第22天，酵母菌大量繁殖，與發(fā)酵液中

的氧氣有關，B正確；第22天發(fā)酵液中的溶解氧耗盡，因此酵母細胞在第26天之前就已經(jīng)

開始無氧呼吸產(chǎn)生酒精，C錯誤；由題圖分析可知，低pH下，絲狀真菌活細胞數(shù)較多，表現(xiàn)

出較高的耐受性，D正確。

2.如圖是以鮮藍莓為原料天然發(fā)酵制作藍莓酒和藍莓醋的過程簡圖。下列敘述錯誤的是

()

挑選藍毒里＞沖洗里＞藍蓋汁里＞藍莓醋^^產(chǎn)品鑒定

產(chǎn)品鑒定＜=藍莓酒1

A.去除藍莓枝梗應在沖洗后，目的是防止雜菌污染

B.過程③在氧氣、糖源充足條件下可直接發(fā)酵為藍莓醋

C.在過程④時，榨出的藍莓汁需經(jīng)過高壓蒸汽滅菌后才能密閉發(fā)酵

D.過程⑤中酒精可作為醋酸菌的碳源和能源

【解析】選C。沖洗后去除藍莓枝梗，目的是防止雜菌污染，A正確；過程③在氧氣、糖源充

足條件下可直接發(fā)酵為藍莓醋，B正確；過程④藍莓酒制作的菌種是來源于藍莓皮上的野生

型酵母菌，所以藍莓汁不需要經(jīng)過高壓蒸汽滅菌，C錯誤；過程⑤中酒精可作為醋酸菌的碳

源和能源，D正確。

★考點2發(fā)酵工程及其應用

------核心?歸納與整合------

1.啤酒發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)流程及操作目的：

「、_星聲__流__轉、；________：襄__日_百__而；

YV

延為》產(chǎn)生淀粉海分解淀粉

羸廚A加熱殺死胚,保留營養(yǎng)物質

唾JA將干燥麥芽碾磨成麥芽粉，便于糖化

A淀粉酶將淀粉分解.形成糖漿

A①產(chǎn)生風味組分②使醐失活③滅菌

庭JA酵母菌將糖轉化為酒精和CO?

A殺死啤酒中的微生物.延長保存期

豫ZA過濾、調節(jié)、分裝、出售

2.“精釀”啤酒與“工業(yè)”啤酒的區(qū)別:

「精釀”啤酒)；、類別；「工業(yè)”啤酒!

只使危芽、啤酒春芽、啤酒花Y酵母菌、

花、酵母菌和水寫珠、大米、玉米、淀粉等

不添加6(是否添加音品添加劑〕2添加

較高，口味濃郁＜=(麥芽,濃度)=＞較低,口味清淡

(發(fā)溫時間)

發(fā)酵時間長，可.e發(fā)酵時間短，通常

＜J=a

達2個月7天左右

產(chǎn)量低、價格高3(I=＞產(chǎn)量高、價格低

3.發(fā)酵罐示意圖分析:

(1)攪拌葉輪在發(fā)酵過程中的作用。

①通過葉輪的攪拌作用，使培養(yǎng)基在發(fā)酵罐內得到充分混合，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)基中的營養(yǎng)物質；

②良好的攪拌有利于微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的熱量傳遞給冷卻介質；

③攪拌能使發(fā)酵液充分混合，發(fā)酵罐的發(fā)酵液中的固型物質保持懸浮狀態(tài)。

(2)發(fā)酵罐中發(fā)酵條件的控制。

①溫度的控制：發(fā)酵過程中可以通過溫度傳感器和控制裝置進行監(jiān)測和由冷卻水進、出口水

流來調整；

②溶解氧的控制：通過通氣量和攪拌速度加以調節(jié)；

③pH的控制：可以通過pH計檢測，并由加料裝置添加酸和堿進行調節(jié)，也可以在培養(yǎng)基中

添加pH緩沖液等。

計算機應用的發(fā)酵工程中實現(xiàn)了對溫度、酸堿度、通氣量、轉速的自動記錄和自動控制。

(3)與傳統(tǒng)的容器相比，發(fā)酵罐最明顯的優(yōu)勢。

發(fā)酵罐能實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，最大限度地利用原料和設備，獲得高產(chǎn)量和高效率。

①進行嚴格滅菌，能使空氣按需要流通，從而提供良好的發(fā)酵環(huán)境；

②實施攪拌、振蕩以促進微生物生長；

③對溫度、壓力、空氣流量實行自動控制；

④通過各種生物傳感器測定發(fā)酵罐內菌體濃度、營養(yǎng)成分、產(chǎn)品濃度等，并用電腦隨時調節(jié)

發(fā)酵進程。

［高考警示鐘】發(fā)酵工程操作中的幾個注意事項

(1)發(fā)酵工程所用菌種一般使用保存于冷凍管或冰箱中的斜面菌種，正式使用前先轉接到新鮮

斜面培養(yǎng)基上活化后，再用于擴大培養(yǎng)。

(2)發(fā)酵過程監(jiān)控和發(fā)酵條件控制直接會影響產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量，嚴格控制溫度、pH、溶解氧

等發(fā)酵條件，來保證產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量。

(3)發(fā)酵產(chǎn)品的分離、提純要根據(jù)產(chǎn)品類型選擇不同方法，若發(fā)酵產(chǎn)品是菌體本身，可采用過

濾、沉淀等方法將菌體分離、干燥；若發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物，如次生代謝物，需要根據(jù)代謝物

的性質采用蒸儲、萃取、離子交換等方法獲得產(chǎn)品。

教師專用

(1)為了縮短發(fā)酵時間，確保品質穩(wěn)定，工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)時，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。

(2)發(fā)酵技術是從生活、生產(chǎn)實踐中產(chǎn)生的，人們在生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品時需要科學研究的指導和技

術的改進；科學理論和技術發(fā)展到一定程度，就可以進入工程應用階段等。

------典題?剖析與精練-------

9典題示范

(2022?黃岡模擬)啤酒生產(chǎn)需經(jīng)過制麥、糖化、發(fā)酵等主要環(huán)節(jié)。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。主要工藝流程如圖所示，請回答下列問題：

;酵母菌種：

i活％

..................：

；大麥一發(fā)芽卜破碎-糖化-煮沸?L接種一發(fā)酵+過濾一包裝

I___________________________________，

制麥糖化發(fā)酵

(1)大麥是啤酒發(fā)酵的重要碳源,針對制麥及糖化步驟,下列說法正確的有(填序

號)。

①大麥萌發(fā)時僅產(chǎn)生淀粉酶，幾乎不產(chǎn)生蛋白酶

②用赤霉素處理大麥,可誘導淀粉酶的合成

③酵母菌不能直接利用淀粉，需要淀粉酶等將淀粉轉化成醛生菌亙到用的糖J

④糖化采用的溫度越高,淀粉水解速度越快

（2）啤酒發(fā)酵時具有活力的酵母菌需達到一定的數(shù)量,故在菌種活化的過程中，需定時取樣,檢

測酵母菌的生長狀況。若某次樣品經(jīng)2次10倍稀釋后,經(jīng)臺盼藍染色b（體積不計），在25X16

型血細胞計數(shù)板上計數(shù)_______色細胞,5個中格中的細胞數(shù)為244個,該樣品中活酵母菌細

胞的密度為個細胞/mL。（注:每個小格長1mm,寬1mm,高0.1mm）

【題眼破譯】提升信息轉化能力

信息轉化信息（對接問題）

流程圖啤酒生產(chǎn)流程

信息a酵母菌細胞呼吸的底物為葡萄糖

信息b臺盼藍不能進入活細胞,染色后用血細胞計數(shù)板計數(shù)時應對無色細胞進行計數(shù)。

【解析】（1）①大麥萌發(fā)時會產(chǎn)生淀粉酶、蛋白酶等，①錯誤;②赤霉素處理大麥，可誘導淀粉

酶的合成,促進種子萌發(fā),②正確;③酵母菌細胞呼吸的底物為葡萄糖,不能直接利用淀粉,需

要淀粉酶等將淀粉轉化成酵母菌可利用的糖,③正確；④酶的催化需要適宜溫度,糖化采用的

溫度過高,淀粉水解速度會變慢,④錯誤。故選②③。

（2）細胞膜具有選擇透過性，臺盼藍不能進入活細胞,染色后用血細胞計數(shù)板計數(shù)時應對無色

細胞進行計數(shù),若某次樣品經(jīng)2次10倍稀釋后,在25X16型血細胞計數(shù)板上計數(shù),5個中格中

的細胞數(shù)為244個,則該樣品中活酵母菌細胞的密度2444-5X254-0.1X1O2X103=l.22X109

個/mL。

答案：（1）②③（2）無1.22X109

9對點訓練工

1.（2022?孝感模擬）發(fā)酵工程的第一個重要工作是從混雜的微生物群體中選擇優(yōu)良的單一純

種，獲得純種的方法不包括（）

A.根據(jù)微生物對碳源需要的差別，使用含不同碳源的培養(yǎng)基

B.根據(jù)微生物缺乏生長因子的種類,在培養(yǎng)基中增減不同的生長因子

C.利用高溫、高壓消滅不需要的雜菌

D.根據(jù)微生物對抗生素敏感性的差異,在培養(yǎng)基中加入不同的抗生素

【解析】選C。根據(jù)微生物對碳源需要的差別,使用含不同碳源的培養(yǎng)基,A正確;根據(jù)微生物

缺乏生長因子的種類，在培養(yǎng)基中增減不同的生長因子;B正確；高溫、高壓滅菌是沒有選擇性

的，不僅消滅雜菌，同時也消滅了所需要的優(yōu)良微生物,C錯誤;根據(jù)微生物對抗生素敏感性的

差異,在培養(yǎng)基中加入不同的抗生素,D正確。

2.青貯飼料是指將新鮮的青綠飼料切短裝入密封容器里,經(jīng)過微生物發(fā)酵作用，制成一種具有

特殊芳香氣味、營養(yǎng)豐富的多汁飼料,其原理是在厭氧的條件下,利用植物體上附著的乳酸菌

把飼料中的碳水化合物發(fā)酵為乳酸,乳酸積累到一定程度使飼料pH降低,能夠抑制有害菌的

繁衍，使飼料在酸性厭氧條件下能長期安全地貯藏。以下說法錯誤的是（）

A.適宜的含水量是保證乳酸菌正常繁衍的重要條件

B.創(chuàng)造厭氧環(huán)境是青貯能夠取得成功的重要保證

C.為了保證乳酸菌能夠正常繁衍,形成足夠量的乳酸,青綠飼料必須含有最低需要含糖量

D.乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生大量乳酸和芳香族化合物,具有酸香味，適口性好;缺點是不能維持青綠飼

料的營養(yǎng)特性

【解析】選D。乳酸菌正常繁衍需要適宜的含水量,A正確;乳酸菌為厭氧菌，需要創(chuàng)造嚴格的

厭氧環(huán)境,B正確;適宜的含糖量是青貯飼料調制成功的先決條件,C正確;乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生大

量乳酸和芳香族化合物,具有酸香味，適口性好,而且能維持青綠飼料的營養(yǎng)特性,D錯誤。

教師

專用【加固訓練?拔高】

1.高酒精度啤酒（酒精濃度27.5%vol）由于其高酒精度、高發(fā)酵度、低殘?zhí)堑忍攸c，受到越

來越多消費者的青睞，其釀造工藝如圖所示。下列敘述錯誤的是（）

r

T

y

國

彩

靠

送

用

A.生產(chǎn)啤酒用的發(fā)酵罐和大麥汁等原料都需要經(jīng)過滅菌消毒

B.多次分批補加葡萄糖可以減少發(fā)酵初期的高滲透壓對酵母細胞代謝的影響

C.主發(fā)酵過程中還原糖主要用于有氧呼吸，其產(chǎn)生的CO?會使pH下降

D.發(fā)酵過程中要適時往外排氣，后發(fā)酵時期可以延長排氣時間間隔

【解析】選Co生產(chǎn)啤酒用的發(fā)酵罐和大麥汁等原料都需要經(jīng)過滅菌消毒，防止原料自帶的

雜菌污染發(fā)酵液，A正確；多次分批補加葡萄糖可以減少發(fā)酵初期的高滲透壓對酵母細胞代

謝的影響，B正確；主發(fā)酵過程中還原糖主要用于無氧呼吸產(chǎn)生酒精，同時無氧呼吸產(chǎn)生的

C0?會使pH下降，C錯誤；發(fā)酵過程中要適時往外排氣，后發(fā)酵時期由于糖類物質不充足，產(chǎn)

生的氣體變少，可以延長排氣時間間隔，D正確。

2.下圖是制作泡菜及測定泡菜中亞硝酸鹽含量的實驗流程示意圖，請據(jù)圖回答問題。

稱取

食鹽

(1)制作泡菜宜選用新鮮的蔬菜，原因是o

(2)配制泡菜鹽水時，鹽水的質量百分比為,鹽水需煮沸并冷卻后才可使用,

原因是O

試說明鹽在泡菜制作過程中的作用o

(3)泡菜風味形成的關鍵在于的加入。

(4)泡菜發(fā)酵過程中應定期測定亞硝酸鹽的含量，原因是.

(5)泡菜的制作方法不當，很容易造成泡菜變質，試分析可能的原因：

【解析】根據(jù)下面的基礎知識解答本題。

新鮮蔬菜中亞

N蔬菜選擇)—

硝酸鹽含量低

市|p(鹽水質量百分比為5%~20%卜|

制菜

作所煮沸并冷卻:殺火雜苗，保

泡用護乳酸菌

菜鹽

的水火苗、析水、調味J

基

礎

知

T泡菜變質原因H雜菌污染聲弱百

答案：(1)新鮮的蔬菜中亞硝酸鹽的含量低，營養(yǎng)物質豐富

(2)5%~20%加熱煮沸殺滅雜菌，并除去水中的氧氣，冷卻之后使用保證乳酸菌等微生物的

生命活動不受影響有殺菌、析出蔬菜中過多的水以及調味的作用

(3)調味料

(4)發(fā)酵不同時期亞硝酸鹽的含量會發(fā)生變化，及時檢測以便把握食用泡菜的最佳時機

(5)泡菜壇密封不嚴或取菜工具不衛(wèi)生或鹽的比例過小等，都會引起雜菌滋生、泡菜變質

Q、高考一訓?命題時度/_Q

------考題體驗?悟透--------

角度一從科學思維角度，考查制作果酒、果醋

1.(2020?山東等級考)我國的釀酒技術歷史悠久，古人在實際生產(chǎn)中積累了很多經(jīng)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()

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CO?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

突破口：釀酒是利用酵母菌進行無氧呼吸，產(chǎn)生酒精的同時釋放二氧化碳即為“魚眼湯”,

同時，微生物無氧呼吸產(chǎn)生的酒精會抑制其他微生物的生長。

【解析】選C。本題主要考查酒精發(fā)酵。由題干信息可知，“浸曲發(fā)”是將酒曲浸到活化，在

酵母菌活化的過程中酵母菌細胞吸水代謝加快，A項正確；“魚眼湯”是冒出魚眼大小的氣泡,

氣泡是酵母菌進行呼吸作用產(chǎn)生的CO?釋放形成的，B項正確；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，“凈淘米”是防止一些雜質影響酒的品質，C項錯誤;

“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致使酒曲中的微生物

死亡，D項正確。

教師專用?

【知識縱橫】發(fā)酵液的抑菌作用

(1)在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應

這一環(huán)境而受到抑制。

(2)在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酒精也能抑制雜菌的生長。

2.(2021?遼寧選擇考)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

突破口：酵母菌和醋酸菌的呼吸方式不同,酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精是無氧呼吸,醋酸菌利用酒精

產(chǎn)生乙酸需要通入氧氣;酵母菌適宜溫度是18~30℃,醋酸菌最適溫度為30~35

【解析】選B。當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?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(chǎn)生乙醇;醋酸菌為需氧菌，需持續(xù)通入

無菌氧氣,C正確;酵母菌繁殖的適宜溫度是18~30°C,醋酸菌繁殖的最適溫度為30~35℃,D

正確。

角度二從生命觀念角度，考查傳統(tǒng)發(fā)酵技術的綜合應用

2.（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

將某些原料物質轉化為特定產(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。

/、/一、乳酸菌一食鹽

〈豆\酵泮/醬油

小麥\\....fif二七一T

麥班|二三三I-

'■米曲霉發(fā)酵發(fā)酵池發(fā)酵提取醬油

回答下列問題：

（1）米曲霉發(fā)酵過程中，加入大豆、小麥和麥秋可以為米曲霉的生長提供營養(yǎng)物質，大豆中的

可為米曲霉的生長提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供O

⑵米曲霉發(fā)酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖，大量分泌制作醬油過程所需的酶

類,這些酶中的、能分別將發(fā)酵池中的蛋白質和脂肪分解成易于吸收、

風味獨特的成分，如將蛋白質分解為小分子的肽和。米曲霉發(fā)酵過程需要提

供營養(yǎng)物質、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。

（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

殖是保證醬油質量的重要因素，據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長的物質是

。（答出1點即可）

突破口：大豆含有豐富的蛋白質，含有氮元素，蛋白質、脂肪的分解需要蛋白酶、脂肪酶,

乳酸菌是原核生物。

教師專用?

【解題指南】解答本題的關鍵是結合腐乳制作的原理理解米曲霉發(fā)酵制作醬油

的原理，同時結合乳酸菌、酵母菌的代謝特點，理解發(fā)酵過程中抑制雜菌污染的原理。

【解析】本題主要考查傳統(tǒng)發(fā)酵技術及其應用。（1）米曲霉發(fā)酵過程中，大豆中的蛋白質含有

氮元素，可為米曲霉的生長提供氮源，小麥中的淀粉是糖類，可為米曲霉的生長提供碳源。

（2）米曲霉發(fā)酵過程中，蛋白酶和脂肪酶能分別將發(fā)酵池中的蛋白質和脂肪分解成易于吸收、

風味獨特的成分，比如蛋白酶將蛋白質分解為小分子的肽和氨基酸。因為發(fā)酵過程需要為米

曲霉提供營養(yǎng)物質，所以米曲霉屬于異養(yǎng)微生物；需要通入空氣，所以米曲霉屬于好氧微生

物。（3）乳酸菌屬于原核生物；酵母菌在無氧條件下將葡萄糖分解為酒精和二氧化碳；發(fā)酵過

程中抑制雜菌生長的物質可以是酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生的酒精、乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸或加入的食

士卜

JULo

答案：（1）蛋白質碳源

⑵蛋白酶脂肪酶氨基酸異養(yǎng)好氧

（3）原核生物酒精和二氧化碳酒精（或乳酸或食鹽）

角度三從科學探究角度，考查傳統(tǒng)發(fā)酵技術的應用

3.（2021?湖北選擇考）很久以前，勤勞的中國人就發(fā)明了制飴（麥芽糖）技術，這種技術在民

間沿用至今。麥芽糖制作的大致過程如圖所示。

糯米浸泡、

小麥浸泡,麥芽長至蒸熟冷卻至

備用

發(fā)芽一定長度60X：左右

大火熬

麥芽糖一55?60t保溫攪拌

至黏稠6小時左右均勻

下列敘述正確的是（）

A.麥芽含有淀粉酶，不含麥芽糖

B.麥芽糖由葡萄糖和果糖結合而成

C.55?60C保溫可抑制該過程中細菌的生長

D.麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度低

突破口：麥芽糖酶和淀粉酶的作用及影響因素。

【解析】選C。麥芽糖屬于植物細胞特有的二糖，在麥芽中存在麥芽糖，A錯誤；麥芽糖是由

2分子葡萄糖脫水縮合而成的，B錯誤；細菌的生長需要適宜溫度，據(jù)圖可知，該過程中需要

在55?60℃條件下保溫6小時左右，目的是抑制細菌的生長，避免雜菌污染，C正確；一般

而言，植物體內酶的最適溫度高于動物，故麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度高,

D錯誤。

角度四從科學思維角度，考查各種傳統(tǒng)發(fā)酵技術的原理及過程

4.（2021?湖北選擇考）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(chǎn)生CO?

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(chǎn)生大量乳酸桿菌

突破口：酵母菌和乳酸菌的作用。

【解析】選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(jīng)常要用到酵母菌，酵母菌可以分解面粉中的葡萄糖，產(chǎn)生CO?,CO,是氣體，遇熱膨

脹而形成小孔，使得饅頭或面包暄軟多孔，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(chǎn)生酒精，C錯誤；酸奶制作過程中，后期低溫處理不利于乳酸桿菌

生存，乳酸桿菌不會大量繁殖，D錯誤。

------金榜原創(chuàng)?預測-------

9命題?新情境三