63 选择性必修3 第九单元 第47讲 传统发酵技术的应用和发酵工程-【名师导航】2025年高考生物一轮总复习课件（人教版）

选择性必修3　生物技术与工程 第九单元　生物技术与工程 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 考点1　发酵与传统发酵技术的概念及泡菜的制作 一、发酵与传统发酵技术 1．发酵 是指人们利用_______，在适宜的条件下，将原料通过微生物的_____转化为人类所需要的产物的过程。 微生物 代谢 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2．传统发酵技术 天然存在 前一次发酵 半固体发酵 毛霉 氨基酸 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 二、泡菜的制作 1．菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。 2．原理：在_____条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成_____。 3．反应式：_____________________________。 无氧 乳酸 C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 4．制作流程 营造“无氧环境”的3项措施：选择的泡菜坛密封性要好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水。 煮沸 八成 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 (选择性必修3 P6“探究·实践”)制作传统泡菜时无须严格灭菌，但随着发酵的进行，乳酸菌逐渐成为优势菌种，其原因是________________________ __________________________________________________________________。 提示：泡菜坛内形成了缺氧、酸性的环境，不利于大多数微生物生长 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 1．腐乳的制作仅是毛霉参与了豆腐的发酵。 (　　) 提示：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等。 2．传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。 (　　) 3．制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的。 (　　) 4．制作泡菜时泡菜坛一般只装九成满。 (　　) 提示：泡菜发酵时泡菜坛一般只装八成满。 5．泡菜制作过程中，有机物的干重和种类将减少。 (　　) 提示：泡菜制作过程中，有机物的干重将减少，而有机物的种类将增加。 6．泡菜发酵过程中泡菜坛沿要注满水，有利于泡菜的无氧发酵。 (　　) × √ √ × × √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 某兴趣小组就“泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化”开展了研究，操作如下：1月4日下午选取1、2、3号三只相同的泡菜坛，在每个坛中加入洗净的新鲜莲花菜0.6 kg，再分别倒入等量煮沸并冷却的10%的盐水，将坛密封，置于同一环境中。封坛前进行第一次取样测定亚硝酸盐含量，后来定时测定，结果如图。 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 (1)实验中三只坛中产生的亚硝酸盐含量存在差异的原因是_______________ ____________________________________________________________________。 (2)为了让实验数据更好地表明泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化，对该实验所获得的3组数据应进行怎样的处理才更合理？____________________________ __________________________________________________________________。 提示：(1)各坛中微生物种类和数量可能存在差异　(2)先求平均值，再绘制一条曲线 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 4 3 题号 1 考向1　发酵与传统发酵技术的概念 1．下列关于发酵的叙述中，正确的是(　　) A．几千年前，人类就开始利用发酵技术，并且熟知发酵的本质 B．利用传统发酵技术制作的食品包括腐乳、酱油、醋、泡菜、果汁等 C．微生物的发酵都是在无氧的条件下进行的 D．不同的微生物发酵的条件一般是不同的 D　[几千年前，人类就开始利用发酵技术，但是不知发酵的本质，A错误；利用传统发酵技术制作的食品包括腐乳、酱油、醋、泡菜等，不包含果汁，B错误；乙酸发酵是在有氧条件下进行的，C错误；乙酸发酵是在有氧条件下进行的，泡菜制作是在无氧条件下进行的，所以不同的微生物发酵的条件一般是不同的，D正确。] √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 3 题号 1 4 2．(2023·山东淄博市一模)发酵技术是指人们利用微生物的发酵作用，运用一些技术手段控制发酵过程，从而进行大规模生产发酵产品的技术。下列说法错误的是(　　) A．制作泡菜时加盐过多会导致泡菜咸而不酸 B．可通过检测发酵前后发酵液pH的变化来鉴定果醋制作是否成功 C．可采用过滤、沉淀等方法分离提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白 D．传统发酵的发酵产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 D　[制作泡菜时加盐过多，会抑制乳酸菌的生命活动，导致乳酸含量低，A正确；制作果醋是利用醋酸菌发酵产生乙酸，可通过检测发酵前后发酵液pH的变化来鉴定果醋制作是否成功，B正确；分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，指的就是单细胞菌体，可采用过滤、沉淀等方法从培养液中分离，C正确；发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身，D错误。] √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 3 题号 4 1 考向2　泡菜的制作原理、流程等 3．(2023·山东等级考)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是(　　) A．①主要是为了防止菜料表面的醋酸菌被杀死 B．②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌 C．③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入 D．④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低 C　[①沸盐水冷却后再倒入坛中，是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响，A错误；②盐水需要浸没全部菜料，造成无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是为了排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量，腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增加后减少，D错误。] √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 4 3 题号 1 4．(2023·广东湛江统考二模)在《诗经》中有“中田有庐，疆场有瓜。是剥是菹，献之皇祖”的描述，据东汉许慎《说文解字》解释：“菹菜者，酸菜也”，由此可见，我国制作酸菜的历史颇为悠久。下列有关酸菜的制作，叙述错误的是(　　) A．酸菜坛中的乳酸菌数量会逐渐增加至最高峰 B．制作酸菜初期，酸菜坛中的氧气有利于乳酸菌的繁殖 C．制作酸菜利用了植物体表面的乳酸菌来进行发酵 D．酸菜坛中的亚硝酸盐会随着发酵时间的延长，先增加后减少 B　[随着乳酸菌发酵，酸菜坛中乳酸浓度越来越高，逐渐抑制乳酸菌数量，酸菜坛中的乳酸菌数量会逐渐增加至最高峰 ，A正确；乳酸菌是厌氧型生物，制作酸菜时需隔绝空气，酸菜坛中的氧气不利于乳酸菌的繁殖 ，B错误；制作酸菜利用了植物体表面的天然的乳酸菌来进行发酵，C正确；亚硝酸盐含量的变化规律是：发酵初期，由于硝酸盐还原菌的作用使亚硝酸盐增加；发酵中期，硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解含量下降；发酵后期，亚硝酸盐含量下降至相对稳定，酸菜坛中的亚硝酸盐会随着发酵时间的延长，先增加后减少 ，D正确。] √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 (教师用书独具) 　泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 考点2　果酒和果醋的制作 一、制作原理与发酵条件 新鲜水果的果皮表面 附着 C6H12O62C2H5OH(酒精) ＋ 2CO2＋能量 充足 缺乏 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 二、发酵装置及各部件的作用 增殖 防止空气中微 生物的污染 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 三、方法步骤 1．消毒 ↓ 2．选材 ↓ 3．榨汁 ↓ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 4．果酒发酵 ↓ 5．检测 ↓ 6．果醋发酵 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 (选择性必修3 P7“探究·实践”)在制作果酒的第4步，每隔12 h左右就要将瓶盖拧松一次，但又不打开，这样做的目的是__________________________ __________________________________________________________________。 提示：使二氧化碳排出，不打开瓶盖是防止氧气和有害杂菌进入 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 果酒、果醋制作时防止杂菌污染的4项措施：榨汁机要洗净并晾干，发酵瓶要清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒；清洗葡萄时要先冲洗后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会；装入葡萄汁后要封闭发酵装置的充气口；发酵瓶的排气管用曲颈管而不用直管。若用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖。 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 1．醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生乙酸。 (　　) 提示：醋酸菌在有氧条件下利用乙醇产生乙酸。 2．酵母菌为嗜温菌，果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度。 (　　) 提示：酵母菌为嗜温菌，果酒发酵所需的最适温度较果醋发酵低。 3．在果酒发酵后期拧松瓶盖的间隔时间可延长。 (　　) 4．在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气。 (　　) 5．制作果酒、果醋时，对发酵瓶、榨汁机等需用体积分数为70%的酒精消毒。 (　　) 6．葡萄酒呈深红色的原因是发酵过程中葡萄皮的色素进入发酵液中。 (　　) × × √ √ √ √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 马奶中含有的糖类主要为乳糖。某些微生物可将乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，酵母菌可利用这些单糖发酵产生酒精，从而制成马奶酒。科研人员研究野生型酵母菌和马奶酒酵母菌的发酵情况，结果分别如下图所示。 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 分析图中曲线，与野生型酵母菌相比，马奶酒酵母菌在利用葡萄糖、半乳糖或产生酒精等方面的不同点。 __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。(答出两点即可) 提示：马奶酒酵母菌优先利用的是半乳糖；发酵产生酒精速度快 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 4 3 题号 1 考向1　果酒和果醋的制作原理、流程等 1．(2023·山东潍坊二模)《礼记·月令》中记载：“仲冬之月，乃命大酋，秫稻必齐，曲蘖必时，湛炽(清洁煮沸)必洁，水泉必香，陶器必良，火齐必得。兼用六物，大酋兼之，毋有差贷。”这是一套比较完整的酿酒工艺流程，对于酿酒时节、原料选择等都有严格规定，更对我国酿酒技术的发展有着深远的影响。下列说法正确的是(　　) A．“秫稻必齐”可为酿酒提供丰富的糖，随着发酵的进行糖含量会升高 B．为防止二次污染，应在“湛炽”后立即接种酿酒的酒曲 C．“陶器必良”可以确保酵母菌产生酒精的同时避免乙酸的产生 D．在适宜的温度下发酵，发酵液的温度并不会随发酵的进行而改变 √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 4 3 题号 1 C　[酿酒过程中，酵母菌进行无氧呼吸分解糖类产生酒精和二氧化碳，糖含量下降，A错误；在“湛炽”后立即接种酿酒的酒曲，会杀死酵母菌，应在冷却后加入酒曲，B错误；“陶器必良”是为了有良好的容器，从而控制好发酵过程的气体条件(无氧条件)，可以确保酵母菌产生酒精的同时避免乙酸的产生，C正确；在发酵的过程中，酵母菌进行呼吸作用，产生的热能会使发酵液的温度升高，D错误。] 2 3 题号 1 4 2．(2023·重庆高三模考)人类很早就能制作果酒，并用果酒进一步发酵生产果醋，用果酒发酵生产果醋时，果酒中的酒精含量对果醋的乙酸产率会产生一定的影响。某技术组配制发酵液研究了初始酒精浓度对乙酸含量的影响，结果如图，下列分析错误的是(　　) A．果酒发酵生产果醋过程中，酒精为醋酸菌提供碳源 B．用果酒发酵果醋需要接种醋酸菌，并将发酵温度升至30～35 ℃即可 C．据图可知较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长， 使产酸量下降 D．乙酸发酵过程中会释放少量能量 √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 3 题号 1 4 B　[微生物生长基本营养物质：氮源、碳源、水、无机盐等，果酒发酵生产果醋过程中，酒精为醋酸菌提供碳源，A正确；醋酸菌是好氧细菌，酒变醋的过程中除了接种醋酸菌、提高发酵温度外，还应通入氧气，B错误；据图可知，酒精浓度为6%时，乙酸含量最高，是发酵的最适浓度，酒精浓度为10%时乙酸含量最低，则较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长，使产酸量下降，C正确；乙酸发酵过程中会释放少量能量，大部分能量储存在乙酸中，D正确。] 2 3 题号 4 1 3．(2023·全国乙卷)某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失)，在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)。实验流程如图所示。 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 3 题号 4 1 回答下列问题。 (1)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是________________________。 (2)采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是______________________ __________________________________________________________________。(答出1点即可) 菌T能够分泌纤维素酶 为合成微生物细胞结构 提供原料(微生物细胞中的含氮物质，如核酸、蛋白质、磷脂等) 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 3 题号 4 1 (3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是________________。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是_________________。 发酵液中的乙醇可用__________________溶液检测。 (4)本实验收集的淋洗液中的________可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是__________ ________________________________________________________。 制造无氧环境 排出二氧化碳 酸性重铬酸钾 葡萄糖 节约粮食、 废物利用、清洁环保、不污染环境、生产成本低、原料来源广 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 3 题号 4 1 [解析]　(1)菌T能够分泌纤维素酶，纤维素酶能将纤维素最终分解为葡萄糖，因此在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解。(2)培养基中的氮源主要为合成微生物的细胞结构提供原料(微生物细胞中的含氮物质，如核酸、蛋白质、磷脂等)。(3)果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，将酵母菌接种到灭菌后的培养基中进行酒精发酵，酒精发酵需要在无氧的条件下进行，此时拧紧瓶盖的主要目的是制造无氧环境。酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，发酵过程中为密闭环境，所以需要根据发酵进程适时拧松瓶盖放出二氧化碳，酒精可用酸性重铬酸钾溶液来检测，该物质与酒精反应呈现灰绿色。(4)与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，利用纤维素为原料生产乙醇具有节约粮食、废物利用、清洁环保、不污染环境、生产成本低、原料来源广等优点。 2 4 3 题号 1 考向2　发酵条件的控制 4．(2023·山东济南实验中学二模)传统发酵过程中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述正确的是(　　) A．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋 B．泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需定期开盖放气 C．制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料 D．果酒与果醋发酵时温度宜控制在18～25 ℃，泡菜发酵时温度宜控制在30～35 ℃ √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 4 3 题号 1 C　[酵母菌和醋酸菌的最适生长温度不同，要制作果醋还需要升高温度，A错误；制作泡菜利用的是乳酸菌，乳酸菌是厌氧细菌，在制作过程中必须提供无氧环境，不需要开盖放气，B错误；制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，这样既能够在发酵初期给酵母菌提供氧气，又能防止发酵液溢出，而制作泡菜的盐水要淹没全部菜料，这是因为制作泡菜利用的是乳酸菌，乳酸菌是厌氧细菌，用盐水淹没全部菜料能够提供无氧环境，C正确；果酒和果醋制作所需的温度不同，其中果酒发酵时温度宜控制在18～30 ℃，果醋发酵时温度宜控制在30～35 ℃，泡菜的制作温度一般要低于30 ℃，D错误。] 考点3　发酵工程及其应用 一、发酵工程的基本环节 培养基和发酵设备 基因工程育种 过滤、沉淀 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 1．(选择性必修3 P22“图1-9”)利用发酵技术生产谷氨酸时，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，但在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，由此说明___________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 提示：环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 二、啤酒的工业化生产流程 1．啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的 大麦种子发芽，释放淀粉酶 淀粉分解，形成糖浆 酵母菌将糖转化为酒精和二氧化碳 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2．“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别 长 低 短 高 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2．(选择性必修3 P25“思考·讨论”)与传统的手工发酵相比，啤酒的工业化生产过程中，能使啤酒的产量和质量明显提高的工程手段有______________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 提示：菌种的选育、对原材料的处理、发酵工程的控制、产品的消毒等 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 三、发酵工程的应用 1．在食品工业上的应用 (1)生产传统的发酵产品。 (2)生产各种各样的食品添加剂。 (3)生产酶制剂。 2．在医药工业上的应用 (1)获得具有_________生产能力的微生物。 (2)直接对_____进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 (3)利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物就可以作为疫苗使用。 3．在农牧业上的应用：生产微生物_____、农药和饲料。 某种药物 菌种 肥料 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 4．在其他方面的应用 (1)利用纤维废料发酵生产_____、乙烯等能源物质。 (2)极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产_______，嗜低温菌有助于提高___________的产量。 酒精 洗涤剂 热敏性产品 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 1．在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。 (　　) 2．分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法。 (　　) 3．发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。 (　　) 4．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。 (　　) 5．谷氨酸发酵生产时，在酸性条件下积累较多的谷氨酸。 (　　) 提示：谷氨酸发酵生产时，在酸性条件下则易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。 6．利用发酵工程生产的微生物农药是生物防治的重要手段。 (　　) √ √ √ √ × √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 目前在经济作物栽培中使用的赤霉素(GA3)大多是来自赤霉菌(属于真菌)进行发酵工程的产品。为提高发酵过程中赤霉素的产量，研究人员采用分阶段变温调控的发酵工艺后，与恒温发酵相比，GA3的产量明显提高。发酵过程中菌丝干重、残糖浓度及GA3浓度的变化如图所示。 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 尝试分析发酵过程中残糖浓度下降的原因。 __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 提示：菌丝生长、各种代谢物(或赤霉素合成)所需的碳源及能量都主要由糖类提供 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 真题感悟 明确考向 考向1　微生物工业发酵的基本过程 1．(2023·河北衡水中学一调)图1为谷氨酸发酵装置示意图，所用培养基中有豆饼水解液、玉米浆等，图2为谷氨酸产生机理图。下列有关谷氨酸发酵的叙述，错误的是(　　) 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 A．4为充气口，发酵过程需不断通入无菌空气，说明谷氨酸发酵的菌体为异养需氧微生物 B．培养基中包含多种天然物质，化学成分不确定 C．谷氨酸的发酵生产中，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸 D．提高产物产量的关键是抑制菌体膜的通透性 D　[4为充气口，发酵过程需不断通入无菌空气，说明谷氨酸发酵的菌体需要在有氧条件下才能发酵，是异养需氧微生物，A正确；谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆等，该培养基中包含多种天然物质，化学成分不确定，B正确；谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要严格控制发酵液的pH，即在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，C正确；当谷氨酸过量时，会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，导致谷氨酸的合成量减少，若细胞膜的通透性好，有利于代谢产物分泌出来，避免了谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的抑制，从而提高产物产量，故不能抑制菌体膜的通透性，D错误。] √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2．(2023·广东校联考模拟预测)黑茶是一种后发酵茶，通常用采摘的鲜茶经过数道工序制成，富含多肽、氨基酸、维生素等营养物质。黑茶刚制成时有酒香气，滑润甘甜。黑茶制成后常用牛皮纸、绵纸等包装材料进行包装储存，保存时间越久的老茶，茶香味越浓厚。下列相关叙述正确的是(　　) A．发酵过程涉及多种酶催化，发酵后饮用有利于营养物质的吸收 B．黑茶发酵需要在开放装置中进行，有利于微生物的快速繁殖 C．黑茶的制作需利用包括酵母菌在内的多种细菌进行发酵 D．新茶发酵完成后要进行灭菌并密封，有利于茶的长期保存 A　[发酵过程涉及多种酶催化，大分子物质转化成了小分子物质，发酵后饮用有利于营养物质的吸收，A正确；黑茶发酵过程处于湿热少氧的环境，多种酶起作用，而不是微生物大量繁殖， B错误；黑茶发酵过程用到的酵母菌属于真菌，不属于细菌，C错误；黑茶保存要通风忌密闭，通风有助于茶品的自然氧化，同时可适当吸收空气中的水分(水分不能过高，否则容易产生霉变)，加速茶体的湿热氧化过程，也为微生物代谢提供水分和氧气，切忌密封，可用牛皮纸、绵纸等通透性较好的包装材料进行包装储存，D错误。] √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 考向2　发酵工程在生产上的应用 3．(2023·辽宁沈阳二模)制药产业是关系国计民生的重要产业，随着人民群众日益增长的健康需求，我国已成为全球药品消费增速最快的国家之一。发酵工程在现代生物制药中起了重要作用，下列相关叙述正确的是(　　) A．青霉素是世界上首次应用于临床的抗生素，随着厌氧发酵技术的发展，青霉素的生产实现了产业化 B．发酵结束后，可采用适当的提取、分离和纯化措施获得青霉素 C．接种是发酵工程的中心环节，所用的菌种大多是单一菌种 D．发酵过程中要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，营养成分一次性添加即可 B　[青霉菌的代谢类型是异养需氧型，A错误；青霉素是青霉菌的代谢物，发酵结束后，可采用适当的提取、分离和纯化措施获得青霉素，B正确；发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，C错误；发酵过程中要及时添加必需的营养成分，严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，营养成分并不是一次性添加，D错误。] √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 (教师用书独具) (2021·广东选择性考试)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 请回答下列问题： (1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为_______，并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用_______________________________的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有_________________________(答出两种方法即可)等。 (2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是_______________________________________________ _______________________________________________________________________ (答出两点即可)。 碳源 稀释涂布平板法(或血细胞计数法) 诱变育种、基因工程育种 培养基是高盐浓度的液体环境，杂菌会由于渗透失水而死亡；培养基的液体环境是碱性的，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 (3)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中________可能是高密度培养的限制因素。 (4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA，说明其能分泌____________________________________________。 氧气 蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和PHA合成相关的酶 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 [解析]　(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，在液体培养基中，可将蔗糖作为碳源。培养过程中可定期取样并采用稀释涂布平板法(或血细胞计数法)进行菌落计数，评估菌株增殖状况。除了通过题述方法选育能耐受高浓度蔗糖的菌株H外，还可通过诱变育种、基因工程育种来选育优良菌株。(2)由题意可知，菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强的特性，在该系统中，其他杂菌会因盐浓度过高或pH不适宜而死亡，故不用灭菌。(3)由于产物中产生了少量乙醇，说明发酵液缺氧导致菌株H进行了无氧呼吸，最终菌株H由于能量供应不足而使得其细胞增殖和PHA产量均未达到预期，所以发酵条件中氧气可能是高密度培养的限制因素。(4)餐厨垃圾主要含有蛋白质、淀粉、油脂等，菌株H能利用餐厨垃圾来生产PHA，说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，还有与PHA合成相关的酶。 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 1．核心概念 (1)(选择性必修3 P5)发酵：是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。 (2)(选择性必修3 P27)单细胞蛋白：是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体。 2．结论语句 (1)(选择性必修3 P6)酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵。 (2)(选择性必修3 P7)醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸；当缺少糖源时则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸。 (3)(选择性必修3 P22)发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产物的分离、提纯等方面。 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 真题感悟 明确考向 2 4 3 题号 1 5 1．(2023·浙江6月选考)小曲白酒清香纯正，以大米、大麦、小麦等为原料，以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是(　　) A．糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖 B．发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测 C．若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封不严 D．蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵 √ 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 D　[由于酿酒酵母不能直接利用淀粉发酵产生酒精(乙醇)，故糖化过程主要是利用霉菌分泌的淀粉酶将淀粉分解为葡萄糖，以供发酵利用，A正确；发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测，若存在酒精，则酒精与酸性重铬酸钾反应呈灰绿色，B正确；酿造过程中应在无氧条件下进行，若密封不严，会导致醋酸菌在有氧条件下发酵产生乙酸而使酒变酸，C正确；蒸熟并摊晾的原料需要冷却后才可加入糟醅，以免杀死菌种，且需要在有氧条件下培养一段时间，让酵母菌大量繁殖，此后再密封进行酒精发酵，D错误。] 2 4 3 题号 1 5 2 3 题号 1 5 4 2．(2022·湖北选择性考试)关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是 (　　) A．在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气 B．白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程 C．葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体 D．生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌 C　[在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气，让酵母菌大量繁殖，再进行酒精发酵，A正确；白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程，如发酵初期酵母菌大量繁殖，B正确；酒精发酵利用的菌种是酵母菌，葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质，不存在于线粒体中，C错误、D正确。] √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 3 题号 5 4 1 3．(2022·湖北选择性考试)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．该生产过程中，一定有气体生成 B．微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料 C．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质 D．沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理 √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 3 题号 5 4 1 A　[据图可知，该生产过程中有酿酒酵母的参与，酵母菌呼吸作用会产生二氧化碳，故该生产过程中，一定有气体生成，A正确；糖类是主要的能源物质，微生物生长所需的碳源主要来源于果糖生产废水，B错误；该技术中有连续搅拌反应器的过程，该操作可以增加微生物与营养物质的接触面积，此外也可增大溶解氧含量，故据此推测该生产工艺利用微生物的有氧发酵技术生产蛋白质，C错误；沼气生产利用的是厌氧微生物，在连续搅拌反应器中厌氧微生物会被抑制，因此沼气池废料无需灭菌，D错误。] 2 4 3 题号 5 1 4．(2022·山东等级考)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是(　　) A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖 B．可用深层通气液体发酵技术提高产量 C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中 D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌 D　[为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。] √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 2 3 题号 5 4 1 5．(2021·山东等级考)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是(　　) A．无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖 B．自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌 C．葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的 D．制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加 D　[酵母菌进行有氧呼吸获得能量大量繁殖，无氧条件下，发酵产生酒精，故无氧条件下酵母菌能进行无氧呼吸存活但不能大量繁殖，A正确；自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是葡萄皮上的野生型酵母菌，B正确；葡萄皮中的色素进入发酵液使葡萄酒呈现颜色，C正确；制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量减少，D错误。] √ 考点1 考点2 考点3 真题感悟 课时分层作业 第47讲　传统发酵技术的应用和发酵工程 $$