第九单元 第47课时 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用（学生用书Word）-【高考领航】2026年高考生物大一轮复习学案

第47课时　传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用 　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.阐明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。　3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他农牧业生产上有重要的应用价值。 　　　考点一　传统发酵技术的应用 1．发酵与传统发酵技术 (1)发酵 (2)传统发酵技术 2．腐乳制作 3．制作泡菜 (1)作用菌种：植物体表面天然的乳酸菌。 (2)原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。反应简式为______________________________________________________。 (3)方法步骤 　（选择性必修3 P6拓展）用盐过多时，制作的泡菜会“咸而不酸”，原因是____________________________________。 4．制作果酒和果醋 (1)制作果酒与制作果醋的比较 (2)制作果酒和果醋的步骤及目的 　（选择性必修3 P7探究·实践）制作果酒时，发酵瓶装入葡萄汁后留有1/3空间的目的是先让酵母菌进行____________快速繁殖，耗尽氧气后再进行____________；其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。 教材细节诊断 1．发酵的实质是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．乳酸菌是厌氧细菌，无氧呼吸产物是乳酸与CO2。(　　) 3．亚硝酸盐会危害人体健康，一定要禁止食用。(　　) 4．葡萄酒的自然发酵中，起主要作用的是突变型酵母菌。(　　) 5．只要O2充足醋酸发酵的产物是一样的。(　　) 6．制作果酒和果醋的连续过程中要保持温度恒定。(　　) 　试从材料的选择处理及发酵条件的控制等方面分析传统发酵的相关问题： (1)腐乳与豆腐相比，所含有机物的种类和能量有哪些变化？为什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2)制作泡菜时配制的盐水为什么要先煮沸，再冷却使用？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)制作葡萄酒的过程中，每隔12 h左右拧松瓶盖一次，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (4)醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，请说明其原因。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化 　亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。 2．果酒和果醋发酵改进装置及其分析 考向1　泡菜的制作 1．（2024·江苏卷）关于“利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜”的实验，下列叙述正确的是(　　) A．制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中 B．制作酸奶的牛奶须经过高压蒸汽灭菌后再接种乳酸菌 C．发酵装置需加满菜料或牛奶并封装，以抑制乳酸菌的无氧呼吸 D．控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质 2．（2025·山东临沂模拟）有关泡菜中亚硝酸盐含量的研究表明，亚硝酸盐的含量高低和亚硝酸盐含量峰值时间的早晚与食盐的浓度有关（如图），下列有关叙述错误的是(　　) A．食盐的浓度越高，亚硝酸盐生成越快，亚硝酸盐含量峰值出现得越早 B．取食泡菜时，夹取的时间不宜过长，防止空气进入 C．臭味的产生可能与取食过程中带入坛内的油脂类物质有关 D．所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌 考向2　果酒果醋的制作 3．（2024·湖北卷）制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是(　　) A．食用醋的酸味主要来源于乙酸 B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存 C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶 D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内 4．（2025·陕、晋、宁、青高考适应性演练）基于我国传统酸醋工艺，一种以果汁为原料进行液态发酵生产果醋的流程如图。下列叙述错误的是(　　) A．制取果汁时添加果胶酶可提高果汁产量，处理①加糖可增加碳源 B．醋酸发酵阶段通入充足的氧气有利于微生物将乙醇转化为乙酸 C．酒精发酵和醋酸发酵的微生物呼吸方式相同，最适生长温度不同 D．发酵生产结束后，处理②需根据果醋保存时间选择消毒或灭菌方法 　　　考点二　发酵工程及其应用 1．发酵工程的概念 (1)基本概念：发酵工程是指利用　　　　的特定功能，规模化生产　　　　　　　的综合性生物工程。 (2)主要内容：发酵工程一般包括　　　　　　　，　　　　　，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产物的　　　　　等方面。 2．发酵工程的基本环节 3．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 (2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别 4．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　　　　　　　。 ③生产　　　　　。 (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　　　　　　　　　　基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。 (3)在农牧业上的应用 生产微生物　　　　　　　　　　。 (4)在其他方面的应用 ①利用纤维废料发酵生产　　　　　　　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。 　（选择性必修3 P27异想天开）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，通过发酵获得的大量的微生物　　　　。其不仅含有丰富的　　　　　　　，还含有糖类、　　　　和维生素等物质。 教材细节诊断 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．发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关。(　　) 4．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。(　　) 　某生产谷氨酸的发酵装置，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，由此可知，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 　我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，阅读教材“啤酒的工业化生产流程”，思考回答下列问题： (1)制麦过程需促使大麦种子萌发，发芽大麦合成大量淀粉酶直接促进糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵，为什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2)大麦发芽会消耗部分储存的有机物，影响产量，提高了生产成本，如何解决以上问题？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)与传统的手工发酵相比，在啤酒的工业化生产流程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 考向1　发酵工程及其应用 1．（2023·河北卷，改编）乳酸链球菌素(Nisin)是乳酸链球菌分泌的一种抗菌肽。研究者对Nisin发酵生产过程相关指标进行了检测，结果如图。下列叙述不正确的是(　　) A．适度提高乳酸链球菌接种量可缩短Nisin发酵生产周期 B．发酵的中后期适量补加蔗糖溶液可促进菌体生长 C．向发酵罐内适时适量添加碱溶液可提高Nisin产量 D．发酵结束后主要通过收获并破碎菌体以分离获得Nisin产品 2．（2024·山东卷）在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是(　　) A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品 考向2　啤酒工业化生产的流程 3．（2025·江苏泰州模拟）啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是(　　) A．在整个发酵过程中，要始终保持严格的无菌、无氧环境 B．用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目的是促进α­淀粉酶合成 C．在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种 D．包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋酸菌 角度1　考查传统发酵技术的应用 1．[链接选择性必修3 P6探究·实践（2023·山东卷）]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杆菌被杀死 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 2．[链接选择性必修3 P6正文（2024·河北卷，改编）]中国传统白酒多以泥窖为发酵基础，素有“千年老窖万年糟”“以窖养糟，以糟养泥”之说。多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物。下列叙述不正确的是(　　) A．传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的 B．窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系，使酿造过程不易污染杂菌 C．从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时，需在CO2或N2环境中进行 D．从谷物原料发酵形成的酒糟中，可分离出产淀粉酶的微生物 角度2　考查发酵工程及其应用 3．[链接选择性必修3 P17图1－7、P22～23图1－9（2024·江西卷）]井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种（JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长）发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是(　　) A.JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因 B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量 C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量 D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化 4．[链接选择性必修3 P22～23图1－9（2024·贵州卷）]酵母菌W是一种产果胶酶工程菌。为探究酵母菌W的果胶酶产量与甲醇浓度(Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ)的关系。将酵母菌W以相同的初始接种量接种到发酵罐，在适宜条件下培养，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．发酵罐中接种量越高，酵母菌W的K值越大 B．甲醇浓度为Ⅲ时，酵母菌W的果胶酶合成量最高 C．72 h前，三组实验中，甲醇浓度为Ⅱ时，产果胶酶速率最高 D．96 h后，是酵母菌W用于工业生产中收集果胶酶的最佳时期 请完成限时规范训练（四十七） 第九单元　生物技术与工程 第47课时　传统发酵技术的应用、 发酵工程及其应用 考点一 知识精细梳理 微生物　微生物的代谢　不同代谢物　固体　 半固体　有氧或无氧　小分子的肽和氨基酸　 真菌　孢子生殖　异养需氧　C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量　5%～20%　条状　 蒜瓣、生姜及其他香辛料　八成　没过全部菜料　注满水　温度 细节拾遗　盐过多，抑制了乳酸菌发酵 酵母菌　醋酸菌　兼性厌氧　需氧　 C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量　 2CH3COOH(乙酸)＋2H2O＋2CO2＋能量　 C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量　 C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量　需氧　不需氧　洗洁精　酒精　枝梗　1/3 18～30　10～12　拧松　30～35　7～8 细节拾遗　有氧呼吸　酒精发酵 教材细节诊断 1．√　2.×　3.×　4.×　5.×　6.× 重难情境探究 创新情境进阶 (1)提示：腐乳中有机物的种类增加了，所含的能量却减少了。因为豆腐中的蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸。 (2)提示：煮沸的原因：一是为了杀死盐水中的杂菌，二是为了排出溶解的氧气；冷却是防止温度过高杀死发酵所需要的乳酸菌。 (3)提示：拧松瓶盖的目的是放出CO2，防止发酵瓶内因气压过大而爆裂。不能打开瓶盖，因为要避免杂菌污染发酵液。 (4)提示：醋酸菌是好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。 命题考向突破 1．D　制作泡菜是利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，所以为制造无氧环境，制作泡菜的菜料要完全淹没在煮沸后冷却的盐水中，A错误；制作酸奶时，将牛奶倒入灭菌后的奶瓶中，倒入的奶液量不要超过奶瓶容积的2/3，再将牛奶加热至90 ℃，保温5 min，或将牛奶置于80 ℃恒温水浴箱中15 min，如果采用市售未开封的鲜奶，可直接使用，不需要灭菌，B错误；制作泡菜时需装至八成满，制作酸奶时倒入的奶液量不要超过奶瓶容积的2/3，C错误；制作酸奶或泡菜时，应控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质，D正确。 2．A　从题图中可以看出，亚硝酸盐含量上升最快的曲线是食盐浓度为5%时，其峰值出现最早，当食盐浓度为7%时，亚硝酸盐含量上升相对较慢，A错误。 3．D　醋酸菌为原核生物，其不含有线粒体，D错误。 4．C　制取果汁时添加果胶酶可提高果汁产量，因为果胶酶能分解果胶，使不溶性的果胶变成可溶性的半乳糖醛酸，因而可以提高果汁产量，处理①中加糖可增加碳源，为酒精发酵提供充足的底物，A正确；醋酸菌是好氧菌，醋酸发酵阶段通入充足的氧气有利于微生物将乙醇转化为乙酸，B正确；酒精发酵和醋酸发酵的微生物呼吸方式不同，前者涉及的微生物是酵母菌，利用的是无氧呼吸，后者涉及的微生物主要是醋酸菌，利用的是有氧呼吸，C错误；发酵生产结束后，处理②需根据果醋保存时间选择适当的消毒或灭菌方法，D正确。 考点二 知识精细梳理 微生物　人类所需产品　菌种的选育　扩大培养 分离、提纯　诱变育种或基因工程育种 培养基和发酵设备　温度、pH和溶解氧　过滤、沉淀 提取、分离和纯化　淀粉酶　淀粉分解，形成糖浆　酒精和CO2　长　短　低　高　食品添加剂 酶制剂　某种药物　菌种　某个或某几个抗原　肥料、农药和饲料　酒精、乙烯　洗涤剂 热敏性产品 细节拾遗　菌体　蛋白质　脂质 教材细节诊断 1．√　2.√　3.√　4.× 重难情境探究 教材情境开发 环境条件不仅影响微生物的生长繁殖，而且也会影响微生物的代谢物的形成 创新情境进阶 (1)提示：酵母菌不能直接利用淀粉作碳源。 (2)提示：用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α­淀粉酶。 (3)提示：接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。 命题考向突破 1．D　如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥获得产品。如果产品是分泌到发酵液中的代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施从发酵液中获得产品。Nisin为乳酸链球菌的分泌产物，主要存在于发酵液，D错误。 2．D　如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品；如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，柠檬酸属于代谢物，D错误。 3．A　酵母菌是兼性厌氧微生物，在整个发酵过程中，要先通气使酵母菌大量繁殖，然后保持严格的无氧环境，使其无氧呼吸进行发酵，A错误。 真题感悟·考教衔接 1．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多后减少，D错误。 2．C　白酒的酿造主要依靠酿酒酵母，由于窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物，故传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的，A正确；窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系，且酿造过程产生的酒精也会抑制杂菌的生长与繁殖，使酿造过程不易污染杂菌，B正确；酵母菌是兼性厌氧菌，与无氧呼吸相比，细胞有氧呼吸产生的能量更多，更能满足酵母菌大量繁殖时的需求，因此，对分离的酿酒酵母扩大培养时需要在有氧的条件下进行，C错误；谷物中含有大量淀粉，用谷物原料发酵形成酒糟的过程中，有淀粉分解形成糖浆的过程，因此，从谷物原料发酵形成酒糟中，可分离出产淀粉酶的微生物，D正确。 3．D　据题可知，井冈霉素是氨基寡糖类物质，并非蛋白质，因而不是基因表达的直接产物，JGs体内没有编码井冈霉素的基因，基因是通过控制相关酶的合成来控制代谢过程，进而控制井冈霉素合成的，A错误；扩大培养可以增加菌种数量，一定时间内菌种数多，代谢产物也会更多，B错误；若发酵培养基中营养物质的浓度过高，会导致培养基的渗透压升高，菌体细胞失水，不利于JGs的生长和代谢，因此不一定会提高井冈霉素的产量，C错误；根据题意，JGs是一种放线菌，菌体呈丝状生长，故形成的菌落难以区分，因此稀释涂布平板法不宜用于监控发酵过程中活细胞数量的变化，D正确。 4．C　K值指一定的环境条件所能维持的种群最大数量，K值的大小受到环境因素的影响，接种量不影响K值的大小，只影响达到K值所需的时间，A错误；据图可知，甲醇浓度为Ⅱ时，果胶酶的合成量最高，B错误；曲线切线的斜率代表果胶酶产生速率，72 h前，三组实验中Ⅱ曲线切线的斜率最大，产果胶酶速率最高，C正确；甲醇浓度为Ⅱ时，96 h后，果胶酶产量下降，不是收集果胶酶的最佳时期，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $