第1章 第3节 发酵工程为人类提供多样的生物产品（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（浙科版2019）

第三节　发酵工程为人类提供多样的生物产品 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 栏目索引 预习案 自主读教材 巩固案 总结与应用 探究案 互动探疑难 预习案 自主读教材 微生物 发酵 奶酒 蒸馏取酒 酱油 酸奶 自然接种 混菌 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 代谢产物 酶 产物 混菌 纯培养物 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 乙醇和二氧化碳 短臂 长臂 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 1/2 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 25 ℃ 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 植物乳杆菌 短乳杆菌 明串珠菌 乳酸 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 缩短腌制时间 发酵菌 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 温和 丰富 小 处理 大 高 微生物发酵产物 食品 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 × × √ √ √ 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 探究案 互动探疑难 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 巩固案 总结与应用 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 课时作业(3) 返回导航 生物学 选择性必修3 Z 第一章 发酵工程 谢谢观看！ 课程内容标准 核心素养对接 1．举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。 2．开展相关的教学活动：利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜；利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。 1．了解发酵与传统发酵技术，认同我国劳动人民的创造力。(社会责任) 2．设计果酒和果醋的制作流程，并探究果酒和果醋制作过程中发酵条件的控制。(科学探究) 一、某些食品、饮料及调味品是运用传统发酵技术生产的 1．1861年巴斯德用曲颈瓶试验证明了_______的存在，发现了_____的原理。 2．最早制成的发酵饮料大概要算在游牧社会出现的_____。利用酒精与水的沸点不同人们发展出了_________技术。 3．我国是_____生产最早的国家。北魏时期贾思勰在《齐民要术》一书中记载了利用黄衣(曲霉)制酱的方法和技艺，还记载了制造_____的方法。 4．人们在实践中，总结出了在_________和_____培养条件下，利用有益微生物来酿造自己喜爱的风味食品、饮料和调味品的技术。 5．发酵食品的不同风味由多种因素造成 (1)微生物种类不同(或环境条件不同)进行的代谢活动，所形成的___________不同 (2)所分泌的___种类不同，分解大分子有机物后形成的_____也就不同 (3)因为菌株遗传上的差异 (4)_____发酵 6．菌株是指来自一种微生物的每一个来源不同的________。 7．酱油的制作过程 二、活动：体验传统发酵——利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋 (一)原理 1．酵母菌在无氧条件下，通过厌氧呼吸，将葡萄糖氧化为______________。 2．酷酸杆菌在氧条件下，将乙醇化为醋酸。 (二)方法步骤 1．制备发酵装置及处理材料 (1)制备装置：在矿泉水瓶盖上戳一个小洞→将可弯折吸管的____插入小洞，并密封→再将吸管____插入水中阻止氧气进入。 (2)材料处理：葡萄洗净、晾干后，挤碎并连皮一同放入编号1、2的两个矿泉水瓶中。所放入的葡萄体积不要超过矿泉水瓶的______。 注意　矿泉水瓶中一定不要加水；千万不要用不能自动排气的玻璃瓶做发酵的容器，以免发酵产生的大量气体使瓶子炸裂，造成危险。 2．发酵 1号矿泉水瓶 2号矿泉水瓶 加干酵母(温水调匀) 不加干酵母 放在__________左右的环境中发酵，每天定时观察吸管长臂排出气泡的速度。约7～10天，待不再有气体产生时，停止发酵。 取上清液就是自制果酒 选取酒味浓的一瓶，用小刀在矿泉水瓶壁(液面之上)，戳一小洞放置在温暖的环境中发酵24h后打开瓶盖就会闻到果酒在有氧呼吸条件下发酵产生的果醋的味道 三、活动：体验传统发酵——利用乳酸菌发酵制作泡菜 (一)原理 1．发酵微生物：__________、________和________等发酵制成的。这些微生物一般为厌氧、兼性厌氧或微好氧菌。 2．发酵产物：不仅有____，还会有醇、酯等，因而使泡菜具有特殊的风味。 对于新配制的泡菜原料，如果加入一些陈泡菜汁，可以____________，这是因为陈泡菜汁中有较多的______。 (二)方法步骤 四、发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品 五、发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值 1．发酵工程的优点：具有生产条件____、原料____且价格低廉、废弃物对环境影响__且容易____的特点。 2．发酵工程的应用实例 (1)食品工业：其产品的品种多、数量__、产值__，应用历史悠久高居微生物工业榜首。 (2)医药工业：①绝大多数抗生素也是微生物发酵的产物，或由______________加工而成。②许多新药也是微生物发酵的产物或衍生物。 (3)酶制剂：除应用于____工业生产中，还广泛应用于洗涤剂生产、纺织、皮革、造纸工业中。 1．判正误 (1)酵母菌是进行出芽生殖或裂殖的真核、单细胞的一种真菌。( ) (2)发酵过程中，不同的菌种之间的种间关系可能竞争，或一种菌排斥其他若干种微生物的现象，没有互利关系。( ) (3)葡萄酒的自然发酵中，起主要作用的是野生型酵母菌。( ) (4)泡菜坛要选择密封性好的坛子。( ) (5)选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件。( ) 2．微思考 (1)在酿制葡萄醋时，为什么要在瓶壁上开洞？ 提示　醋酸菌是好氧细菌，在将糖或酒精变为醋酸时需要氧的参与，因此要适时向发酵液中提供氧气。 (2)在泡菜制作的发酵过程中，为什么要经常向泡菜坛的水槽中补充水？ 提示　为了保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。 (3)举例说明发酵工程在医药行业的应用。 提示　药物普伐他丁是胆固醇合成过程中一种酶的抑制剂，临床上能显著降低患者血液中胆固醇的浓度，且副作用小；环孢菌素A是由11个氨基酸组成的环肽，能阻断抗器官移植的T细胞的活力，但不抑制机体抗感染的B细胞，是一种高效、低毒的抗排异理想药物。 任务驱动一　果酒和果醋的制作 下图为酿制果酒和果醋的过程，请思考回答： (3)制作果酒时，哪些措施保证了无氧条件？ 提示　用凡士林密封吸管与小洞的连接处；吸管的长臂插入水中阻止氧气进入等等。 (1)制作果酒、果醋过程中利用的微生物分别是什么？其代谢类型分别是什么？ 提示　制作果酒：酵母菌，兼性厌氧型；制作果醋：醋酸菌，需氧型。 (2)以上微生物如何产生果酒、果醋？ 提示　酵母菌在无氧条件下，通过厌氧呼吸，将葡萄糖氧化为乙醇和二氧化碳；醋酸菌在有氧条件下，将乙醇氧化为醋酸。 (4)制作果酒时，放入瓶中的葡萄体积为什么不要超过矿泉水瓶体积的1/2? 提示　一是提供部分氧气促进酵母菌的需氧呼吸，进而促进酵母菌的大量繁殖，提供更多的菌种；二是发酵过程中会产生气泡，便于气体的排出。 (5)制作果醋时，为什么要给发酵好的果酒通入空气？ 提示　将空气通入果酒时，空气中的醋酸菌进入发酵液，在有氧条件下将乙醇氧化成醋酸，进而制作果醋。 制作果酒、果醋的注意事项 (1)果酒发酵过程中产生的部分CO2会溶于发酵液而使发酵液的pH下降。 (2)由于果酒发酵旺盛期CO2产生量大，因此需及时排气，以防止发酵瓶爆裂。 (3)在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物因无法适应这一环境而受到抑制。 (4)乙醇与酸性条件下的重铬酸钾反应形成灰绿色，可对乙醇进行检测；闻味(出现酸味)可判断是否产生醋酸。 (5)当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为醋酸。 (2022·湖北卷)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，不存在线粒体中，C错误，D正确。] [借题发挥] 1．(长句专练)在糖源充足和缺乏条件下，醋酸菌的发酵有何不同？ 提示　(1)当氧气充足、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。 (2)当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为醋酸。 2．(科学探究)为什么果酒搁置时间过久会有酸味？ 提示　醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为醋酸，所以果酒搁置时间过久，会因醋酸菌的代谢产生醋酸而有酸味。 1．(2021·山东高考)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。] 2．下图是制作果酒和果醋的流程，下列相关叙述中，错误的是(　　) 挑选葡萄→①→挤碎→酒精发酵→醋酸发酵 　　　　　　　　　 ↓　　　　↓ 　　　　　　　　 　 ②　　　　③ A．①为冲洗，目的是去掉葡萄表面的污物，但不能冲洗次数过多 B．②为果酒，酒精发酵过程中要严格控制氧气和温度 C．③为果醋，醋酸发酵过程中要间断通气 D．②的制作过程中既涉及有氧呼吸又涉及无氧呼吸 C　[①为冲洗，目的是去掉葡萄表面的污物，但不能冲洗次数过多，否则会冲洗掉葡萄表面的野生型酵母菌，A项正确；酒精发酵的产物是果酒，氧气和温度是影响果酒制作的两个重要因素，需要在发酵过程中严格控制，B项正确；③为果醋，果醋制作所用微生物是醋酸菌，醋酸菌是好氧菌，在发酵过程中如果中断氧气供应会抑制醋酸菌的代谢，甚至引起醋酸菌的死亡，所以应持续通入空气，C项错误；果酒制作既需要酵母菌的有氧呼吸以大量繁殖，又要通过无氧呼吸产生酒精，D项正确。] 任务驱动二　泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸含量的变化 下图为制作泡菜的过程，请据图思考回答问题： (3)在泡菜腌制过程中，泡菜坛中冒出气体说明什么？ 提示　蔬菜上存在酵母菌，气泡是酵母菌等微生物进行细胞呼吸产生CO2形成的。 (4)在腌制过程中，要随时将泡菜坛盖加满水的目的是什么？ 提示　乳酸发酵需在无氧条件下进行，加满水可以防止外界空气进入。 (1)制作泡菜时，盐水为什么浓度为6%? 提示　食盐用量过高，口味不佳，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；食盐用量过低，低于6%则会导致杂菌大量繁殖，泡菜腐败。 (2)制作泡菜时，为什么要使用冷开水？ 提示　冷开水是煮沸后冷却的水。煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭水中的微生物。冷却是为了防止水温度过高杀死蔬菜表面的乳酸菌。 1．泡菜腌制过程中乳酸菌、乳酸变化 乳酸菌 乳酸 发酵初期 少(有O2，乳酸菌活动受抑制) 少 发酵中期 最多(乳酸抑制其他菌活动) 增多 发酵后期 减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动) 继续增多 乳酸菌 乳酸 含量变 化曲线 2．泡菜制作的注意事项 (1)泡菜坛的选择：密封性好的泡菜坛。 (2)盐水按6%配制，盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。 (3)控制严格的厌氧条件 ①选择合理的发酵容器，如泡菜坛，这是一种既科学又简单的厌氧容器。 ②用冷开水配制盐水。 ③盐水没过全部菜料，基本装满泡菜坛。 ④泡菜坛用水封口不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境，故发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常补水。 (2021·浙江高考10T)用白萝卜制作泡菜的过程中，采用适当方法可缩短腌制时间。下列方法中错误的是(　　 ) A．将白萝卜切成小块 B．向容器中通入无菌空气 C．添加已经腌制过的泡菜汁 D．用沸水短时处理白萝卜块 B　[将白萝卜切成小块可以扩大白萝卜与腌料的接触面积，缩短腌制时间，A正确；泡菜制作所需菌种为乳酸菌，制作过程中应保持无氧环境，向容器中通入无菌空气不利于腌制，B错误；泡菜汁中含有一定量的发酵菌种，所以在腌制过程中，加入一些已经腌制过泡菜汁可缩短腌制时间，C正确；用沸水短时处理，可抑制某些微生物的繁殖，提高泡菜品质，也可缩短腌制时间，D正确。] [借题发挥] 1．(长句专练)泡菜制作的原理是什么？ 提示　在无氧条件下，乳酸菌经无氧呼吸将葡萄糖分解为乳酸。 2．(科学探究)乳酸菌制作酸奶时，鲜奶要装到占发酵瓶体积的多少？ 提示　乳酸菌是严格的厌氧型生物，在有氧存在时，无氧呼吸反而会受到抑制。因此家庭利用乳酸菌制作酸奶时，鲜奶在接种乳酸菌后要正好装满瓶子，然后在适宜温度条件下培养。 1．下列关于乳酸菌的说法错误的是(　　 ) A．乳酸菌广泛分布于人或动物肠道内 B．乳酸菌无氧呼吸产生乳酸和CO2 C．乳酸菌与醋酸菌的细胞结构相似 D．在泡菜制作过程中，起主要作用的是乳酸菌 B　[乳酸菌广泛分布于人或动物肠道内，A项正确；乳酸菌是厌氧型细菌，无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2，B项错误；乳酸菌与醋酸菌都属于原核生物，结构相似，C项正确；泡菜制作利用了乳酸菌的无氧发酵过程，D项正确。] 2．关于泡菜制作的相关叙述，不正确的是(　　 ) A．清水和盐的质量比为4∶1 B．发酵时间长短受室内温度影响 C．泡菜坛应选择密封性好的 D．发酵过程中无需向水槽中补充水 D　[泡菜制作的过程是将新鲜蔬菜置于密闭的容器中，经过一段时间发酵而成的。制作过程中，按照清水和盐的质量比为4∶1的比例配制盐水；发酵时间长短受室内温度影响；泡菜坛应选择密封性好的，不合格的泡菜坛容易进空气引起蔬菜腐烂；在发酵过程中要注意经常补充水槽中的水，以形成无氧环境。故D不正确。] 任务驱动三　发酵工程的基本环节和影响因素 随着微生物生理学、生物化学研究的深入，整个微生物发酵工业得到了迅猛的发展。请根据发酵工程的基本环节和发酵罐的结构，思考回答下列问题。 发酵罐示意图 (1)选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件。选择发酵工业所使用的菌种时需要满足哪些条件？ 提示　①选择高产的菌种，使菌种的发酵产物中，需要的产物多，不需要的产物少；②培养基来源充足且廉价，被转化的效率高；③菌种发酵产物易于分离；④菌种对环境没有明显或潜在的危害；⑤菌种的遗传特性和生产能力稳定。 (2)为什么要对发酵过程进行控制？主要在哪些方面进行调控？ 提示　因为环境不同，同种微生物的代谢产物可能不同。pH、氧气、温度等。 (3)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？ 提示　不能。发酵过程中产生的气体和废弃培养液需经过相应的净化设备，达到国家排放要求后才能排放到外界环境中。因为有些气体和废弃培养液对人和生物有害或对环境造成污染。 发酵工程的影响因素及相应的调节和控制方法 (1)温度 影响因素：①微生物分解有机物释放的能量；②机械搅拌也会产生一部分热量。 调节和控制方法：用冷却水进行温度的调节。 (2)pH 影响因素：培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。 调节和控制方法：①在培养基中添加缓冲液，②在发酵过程中加酸或碱。 (3)溶解氧 影响因素：需氧型微生物要保证充足的溶解氧；厌氧型微生物，要保证严格的无氧环境。 调节和控制方法：利用发酵罐的通气口控制氧气的量。 下列关于发酵工程基本环节的叙述，正确的是(　　 ) A．需要根据确定的菌种选择合适的原料配制培养基，且一般需要反复试验 B．需要对培养基和发酵设备进行消毒，以防止因杂菌污染导致产量下降 C．选育出的菌种可以直接接种，也可以先进行扩大培养后再进行接种 D．计算机控制系统可以通过正反馈机制，使发酵罐内的发酵全过程处于最佳状态 A　[需要根据确定的菌种选择合适的原料配制培养基，且一般需要反复试验，A项正确；需要对培养基和发酵设备进行灭菌，以防止因杂菌污染导致产量下降，B项错误；选育出的菌种不能直接接种，要先进行扩大培养后再进行接种，C项错误；计算机控制系统可以通过负反馈机制，使发酵罐内的发酵全过程处于最佳状态，D项错误。] [借题发挥] 1．(长句专练)发酵的概念是什么？ 提示　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．(科学思维)我国古代勤劳的劳动人民发明了将人的粪、尿和植物的残枝落叶堆放在一起的堆肥法制作肥料。请描述一下与工厂生产的化学肥料相比，其有哪些优点与缺点。 提示　优点：传统的厌氧堆肥方法具有来源广泛，工艺简单、不必由外界提供能量，保护环境的特点。 缺点：有机物分解缓慢、发酵周期长、二次污染严重、占地面积大，肥效不高。 1．某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是(　　 ) A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理 B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大 C.正常发酵过程中，罐内的压力不会低于大气压 D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵 B　[果酒发酵的适宜温度为25 ℃左右，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A项正确；乙醇是酵母菌厌氧呼吸的产物，因此发酵过程中不需要通入空气，B项错误；酵母菌厌氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C项正确；葡萄酒发酵的原料是糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D项正确。] 2．(2022·湖北卷)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 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；分析图示可知，该技术中有连续搅拌反应器的过程，该操作的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。] 知识网络构建 关键知识积累 1.菌株是指来自一种微生物的每一个来源不同的纯培养物。 2.传统发酵菌种中微生物的种类、代谢特点、种间关系都是造成不同发酵制品风味和营养物质差异的原因。 3.酵母菌在无氧条件下，通过厌氧呼吸，将葡萄糖氧化为乙醇和二氧化碳，醋酸杆菌在有氧条件下将乙醇氧化为醋酸。 知识网络构建 关键知识积累 4.现代发酵工业大多是采用好氧、液体、深层、分批及单一纯种发酵的方式组合进行的。 5.抗生素是能抑制微生物生长或杀死微生物的化合物，它们直接来自某种生物，或是由某种生物产生后经过进一步加工而成。 [对应学生用书P24] 1．发酵工程的正确操作过程是(　　 ) ①大型发酵　②发酵培养基的配制　③灭菌　④代谢产物的分离　⑤菌种的活化　⑥扩大培养和接种 A．①③④⑤②⑥　　　 B．⑤②③⑥①④ C．②⑤③①⑥④ D．⑥⑤②④③① B　[发酵工程一般包括菌种的活化，扩大培养，发酵培养基的配制、灭菌，接种，大型发酵，代谢产物的分离、提纯等方面。] 2．发酵工程的一项关键措施是灭菌，关于灭菌的叙述正确的是(　　 ) A．培养基和发酵设备均需要严格灭菌 B．灭菌是杀死培养基中的一切细菌和真菌 C．通入无菌空气可以达到灭菌的目的 D．pH调到7左右菌效果最好 A　[灭菌就是杀灭微生物，以排除对生产、实验的干扰，关键是要对培养基和发酵设备灭菌，A项正确；培养基的灭菌是杀死培养基中的一切微生物，B项错误；为防止杂菌污染，通入的空气也要是无菌的，但不是通入无菌空气就可以达到灭菌，C项错误；灭菌效果与pH无直接关系，D项错误。] 3．下列有关传统发酵技术的叙述，正确的是(　　 ) A．在果酒的制作过程中，先去除葡萄枝梗，再冲洗去浮尘 B．在果酒发酵后改为果醋发酵，只需改变通气状况即可 C．制作酸奶过程中，应先通无菌空气培养，再密封发酵 D．直接在果汁中加入人工培养的酵母菌可以提高果酒品质 D　[在果酒的制作过程中，应先冲洗去浮尘，再去除葡萄的枝梗，以防止去除枝梗使葡萄受到污染，A项错误；在果酒发酵后改为果醋发酵，需要改变通气状况和温度等条件，B项错误；乳酸菌为严格的厌氧型生物，在制作酸奶过程中必须严格控制氧气，保证发酵过程中的无氧条件，C项错误；直接在果汁中加入人工培养的酵母菌，菌种纯度高，能更好地抑制其他微生物生长，可以提高果酒品质，D项正确。] 4．啤酒的工厂化生产主要包括以下流程：发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮→发酵→消毒→终止。下列有关糖浆蒸煮的叙述，错误的是(　　 ) A．蒸煮可以终止淀粉酶的进一步作用 B．蒸煮可以起到对糖浆灭菌的作用 C．蒸煮是通过高温使蛋白质变性的原理起作用的 D．蒸煮后应立即加入酵母菌进行乙醇发酵 D　[蒸煮后糖浆温度很高，应待其冷却后，再加入菌种进行发酵，否则高温会引起酵母菌死亡。] 5．(2021·全国乙卷)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下。 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，如将蛋白质分解为小分子的肽和__________。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)。 解析　(1)大豆中含有丰富的蛋白质，可为微生物的生长繁殖提供氮源。小麦中的淀粉可以为微生物的生长繁殖提供碳源。 (2)米曲霉在发酵过程中产生的蛋白酶能将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能将脂肪分解为甘油和脂肪酸，使发酵的产物具有独特的风味。米曲霉发酵时需要利用现有的有机物和需要氧气，说明其代谢类型是异养好氧型。 (3)乳酸菌没有核膜包被的细胞核，属于原核生物。酵母菌属于兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳。在发酵池中酵母菌产生的酒精能抑制杂菌的生长，乳酸菌产生的乳酸使发酵液呈酸性也能抑制杂菌的生长，同时往发酵池中添加的食盐也能抑制杂菌的生长。 答案　(1)蛋白质　碳源　(2)蛋白酶　脂肪酶　氨基酸　异养好氧　(3)原核生物　酒精和二氧化碳　酒精、乳酸、食盐(答一个即可) $$