热点04 微生物发酵技术-2024年高考生物【热点·重点·难点】专练（上海专用）

热点04 微生物发酵技术 · 情境预测 在2023十月份召开的中国沼气学会学术年会上，农业科研院所提出专注于利用秸秆和畜禽粪便等农业废弃物进行协同厌氧发酵，实现资源循环利用。首先，致力于提升沼渣沼液的品质和产气效能。此外，还积极探索厌氧发酵的中间产物和最终产物的高值化应用，例如将中链脂肪酸用于养殖业作为饲料添加剂，同时产生的沼液也能回馈种植业，形成种养的良性循环。 对于厌氧发酵高效产气这一话题，深入研究了水解、产酸、产甲烷等环节，探索了一系列前沿技术。在水解环节，发现共熔溶剂能有效分离物质纤维素的成分，为后续高值利用提供基础。在产酸环节，重点关注酸氨的调控与转化。而在产甲烷环节，尝试通过添加不同载体来提升功能微生物的代谢和导电活性。农科院团队也在关注厌氧发酵工程的预警监控技术。借助先进的机器学习方法，挖掘和分析不同中间代谢物及过程监测数据，以实现长期稳定的发酵控制，确保高效产气。 最后，在高效合成平台化合物方面，研究了厌氧发酵中间产物合成中链脂肪酸的过程。借鉴国内外先进研究成果，已成功驯化出高效的微生物菌群，并实现了连续发酵的稳定效果。 · 考点预测 研究生物体内和环境中微生物群落的组成和功能。人体微生物组(特别是肠道微生物组)与健康和疾病的关系是一个热门话题。可能的考点包括微生物相关概念、研究方法以及与人类健康的关系。 发酵工程是利用微生物的生命活动来大量生产人们所需生物产品的工程技术。 结合基因工程和细胞工程等技术，现代发酵工程在医药、食品、化工、材料、农业、能源和环境等领域应用广泛，为解决药物规模化生产、能源短缺、环境污染等重大问题提供了全新的思路和途径。通过发酵工程技术生产的人源重组蛋白质药物（如重组人胰岛素、干扰素、白介素等）具有重要的治疗作用；利用非粮资源的木质纤维素作为原料发酵生产可再生能源燃料乙醇；利用微生物发酵法生产生物可降解塑料聚乳酸……随着合成生物学、基因组测序、大数据、人工智能等新兴技术的结合应用，发酵工程还将在人类的生产、生活中发挥更大的作用。 1．工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如图所示。 回答下列问题： （1）米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的 　 　可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供 　 　。 （2）米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的 　 　能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为 　 　。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于 　 　（填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”）微生物。 （3）在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于 　 　（填“真核生物”或“原核生物”）；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是 　 　。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是 　 　（答出1点即可）。 2．发酵能让食物改头换面，拥有全新的模样和味道。利用不同微生物的发酵作用制作食品历史悠久，遍布民间，称为传统发酵技术。利用传统发酵技术制作的果酒、果醋、腐乳、泡菜极大地丰富了人们的饮食。请回答下列问题： （1）在发酵过程中，微生物的参与是关键，人类已经发现了多种用于食品发酵的细菌和真菌。在上述几种饮品及食品加工过程中，利用真菌进行发酵的是 　 　。 （2）人类使用酿制葡萄酒的微生物主要是酵母菌，酵母菌繁殖的最适温度是 　 　。葡萄酒呈现深红色的原因是 　 　。将葡萄酒制作成果醋时，需要改变的环境条件是 　 　和 　 　。 （3）做酸菜鱼的“酸汤”是通过天然发酵而成的，参与该发酵过程的主要微生物是 　 　。出坛后的酸汤，若不及时食用，一段时间后会在其表面出现一层白膜，这是 　 　（填微生物名称）繁殖引起的，与进行酸汤发酵的主要微生物相比，该微生物在结构上的最主要区别是 　 　。 （4）腐乳是经微生物发酵后制成的食品，多种微生物参与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是 　 　，其产生的蛋白酶可以使腐中的蛋白质被分解为 　 　。 3．蛋白质谷氨酰胺酶（PG酶）能催化蛋白质发生脱酰胺反应，增大蛋白质的溶解性，提高食品工业中蛋白质的利用率。以谷氨酰胺