2026届高三一轮复习生物：传统发酵技术的应用与发酵工程课件

分类 生物 病毒 细胞生物 原核生物 真核生物 组成成分 按照遗传类型 按照侵染的宿主细胞 DNA病毒 RNA病毒 动物病毒 微生物病毒 植物病毒 “三菌三体” 蓝细菌 支原体 放线菌 衣原体 立克次氏体 细菌 动物 真菌 植物 原生生物 核酸 蛋白质 病毒： 1. 不具有细胞结构（无细胞膜、细胞质、细胞核、细胞壁）； 2. 只含有一种核酸，不是DNA就是RNA 细胞结构生物： 1. 具有细胞膜、细胞质（细胞质基质+细胞器）、细胞核（拟核）； 2. 含有两种核酸DNA和RNA，但DNA是遗传物质 “杆”、“球”、“螺旋”、“弧” “色球蓝细菌”、“念珠蓝细菌”、“颤蓝细菌”、“发菜” 可能是最小的原核细胞结构生物，无细胞壁 低等植物 高等植物 逆转录型病毒 RNA自我复制型病毒 传统发酵技术的应用与发酵工程 第十单元 一轮总复习 第32讲 细胞学说及其建立过程 2 传统发酵技术的应用 1 发酵工程及其应用 2 考点 传统发酵技术的应用与发酵工程 腐乳制作 泡菜制作 果酒制作 菌种 生物类型 反应条件 发酵工程及其应用 发酵工程的基本环节 发酵工程的应用(4个) 传统发酵技术的应用 果醋制作 代谢类型 检测方法 发酵原理 混合菌种 单一菌种 实质：微生物在有氧或无氧条件下的细胞呼吸 发酵工程的特点(4个) 知识网络构建 传统发酵技术的应用 1 1 概念： 2 原理： 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。 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。 发酵的实质就是微生物在有氧或无氧条件下的细胞呼吸，是一个物质氧化分解的过程。 传统发酵技术的应用 考点1 6 好氧发酵 厌氧发酵 醋酸发酵 酒精发酵、乳酸发酵 氧气需求 3 类型： 传统发酵技术的应用 考点1 腐乳制作 泡菜制作 果酒制作 果醋制作 4 实例： 7 4 实例： 项目 菌种 生物 类型 代谢类型 反应条件 检测方法 果酒 果醋 泡菜 腐乳 —— 酵母菌 醋酸菌 乳酸菌 毛霉 （主要） 真核 原核 真核 原核 异养兼性厌氧型 异养需氧型 异养厌氧型 异养需氧型 酸性重铬酸钾 （橙色→灰绿色） 品尝、pH试纸检测 pH检测，亚硝酸盐检测 18~30 ℃，初期需氧，后期无氧 30~35℃，通入氧气 常温， 无氧条件 15～18℃,需氧 传统发酵技术的应用 考点1 5 发酵原理： 腐乳制作 泡菜制作 脂肪 小分子肽+氨基酸 蛋白质 甘油 + 脂肪酸 蛋白酶 脂肪酶 C6H12O6 2C3H6O3 （乳酸）+能量 酶 毛霉 乳酸菌 —— 密闭厌氧 传统发酵技术的应用 考点1 9 醋酸菌 酵母菌 5 发酵原理： 果酒制作 果醋制作 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量 酶 C6H12O6 +6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 酶 C6H12O6 +2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量 酶 C2H5OH +O2 CH3COOH（醋酸）+H2O+能量 酶 有氧条件下 无氧条件下 O2、糖源充足 O2、缺少糖源 大量繁殖 酒精发酵 糖制醋 酒变醋 ——前期需氧，后期不需氧 —— 一直需氧 传统发酵技术的应用 考点1 10 配制 盐水 蔬菜处理装坛 加盐水 封坛 发酵 用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用； 将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满； 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖； 向坛盖边缘的水槽中注满水，在发酵过程中注意向水槽中补充水；根据室内温度控制发酵时间； 不影响乳酸菌的生命活动 创造无氧环境 抑菌调味，盐含量过低会造成细菌污染。 杀菌、除氧 泡菜制作步骤 发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵初期 发酵中期 发酵后期 曲线模型 少（O2抑制乳酸菌活动） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用） 最多（乳酸抑制其他菌活动） 增多 达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解） 减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动） 继续增多， 最后保持稳定 下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制） 12 器具消毒 冲洗葡萄 榨汁装瓶 果酒检测 酒精发酵 打开瓶盖，盖上纱布 果醋检测 体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用。 全面防止杂菌污染 取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。 注意：要留有大约1/3的空间，盖好瓶盖。 将温度控制在18～30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。 果酒、果醋制作步骤 13 1.(2023·江苏泰州高三一模)米酒、酸奶、泡菜等都属于传统发酵制品，下列相关叙述正确的是( ) A.制作米酒时添加“酵头”的目的是接种酿酒酵母 B.米酒发酵液中冒出的“气泡”都来源于酵母菌无氧呼吸 C.酸奶和泡菜制作中均需要及时通氧，保证乳酸菌的有氧呼吸 D.为降低杂菌污染，发酵前需要对器具、原料等进行灭菌 A 习题巩固 2.(2021·浙江1月选考，10)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 3.如图表示果酒和果醋生产过程中的物质变化情况，下列相关叙述正确的是（ ） A.果酒发酵所需的最适温度高于果醋 B.过程①②在酵母菌细胞中发生的场所相同 C.过程⑤需要氧气而过程④不需要氧气 D.进行果酒、果醋发酵的微生物均为真核生物 B 习题巩固 习题巩固 4.下列关于传统发酵技术的叙述，正确的是（ ） A.传统发酵技术所用的菌种一般是接种的纯净的菌种 B.传统发酵技术是各种微生物在有氧条件下将大分子有机物分解成小分子有机物 C.传统发酵技术的目的是获得发酵产品或更多的微生物 D.果酒、果醋、泡菜等是传统发酵技术的产物 D 5.(2021·海南卷，17)关于果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵产物的制作，下列叙述正确的是(　　) A.发酵所利用的微生物都属于原核生物 B.发酵过程都在无氧条件下进行 C.发酵过程都在同一温度下进行 D.发酵后形成的溶液都呈酸性 D 6.(2023·海南八校联考)杨梅果实风味独特、酸甜适中，具有很高的营养和保健价值。如图是制作杨梅酒和杨梅醋的流程图。请回答下列问题： 习题巩固 (1)传统发酵中，发酵液虽然未经过严格的灭菌处理，但杂菌却不能正常生长繁殖，这是由于果酒发酵的______________条件抑制了杂菌的生长。常用来检测酒精的化学试剂是_________。 (2)果酒制作过程中，酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所是__________，该阶段应该将温度控制为________；温度适宜时果酒发酵时间较短，原因是_________________________________________________。 (3)杨梅醋的发酵过程中，除必需的营养物质外，还需要往发酵液中持续地通入_______________________。 缺氧、呈酸性 重铬酸钾 细胞质基质 18～30 ℃ 该温度下与果酒发酵相关的酶活性高，发酵速度快 无菌氧气(或无菌空气)　 习题巩固 (4)如图表示果酒发酵过程中，发酵液的糖度(葡萄糖的浓度)和酒精度 (酒精浓度)随时间变化的曲线。发酵前24 h，糖度变化很小，酒精度上升很慢，其原因是_________________________________________。 96 h后酒精度和糖度的变化都趋于平缓，其原因是____________________________________________________________。 此阶段酵母菌主要进行有氧呼吸，大量增殖　 营养物质的消耗、高浓度的 酒精会抑制酵母菌的代谢而影响发酵 习题巩固 7.(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。 习题巩固 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。 蛋白质 碳源 蛋白酶 脂肪酶 氨基酸 异养好氧 习题巩固 (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)。 原核生物 酒精和CO2 食盐 习题巩固 控制杂菌的方法 控制杂菌生长的方法 如果酒、果醋发酵液呈酸性，抑制杂菌生长 如泡菜、果酒无氧发酵时，抑制好氧菌繁殖 如果酒制作中，酒精浓度抑制杂菌生长 酒精 pH 如不同微生物发酵温度不同，调节温度可影响目的菌酶活 如泡菜制作，有抑菌调味作用 O2 温度 食盐 23 习题巩固 结构 作用 酒精发酵时状态 醋酸发酵时状态 充气口 排气口 出料口 通入空气 关闭 打开，并接入气泵 排出CO2 打开 打开 便于取样检测 关闭 关闭 防止空气中微生物的污染 填充棉花或者安装其他过滤装置 24 【情境推理·探究】 (1)甲、乙、丙的作用分别是____________________________________ ___________________ _。 通入空气(O2)、排气(CO2)、 取样(对发酵的情况进行及时的监测) 2)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当________________， 原因是___________________________________________________________ _。 (3)醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，甲都需要打开，其原因是__________________________________________________________________ _____________。 (4)果酒搁置时间过久会有酸味的原因是__________________________________ _____________________________ _。 不恰当 葡萄汁的量不能超过发 酵瓶体积的2/3，而且不能将排气口淹没 醋酸菌是好氧细菌，在生活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 醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转 化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸 1.如图为果酒和果醋制作的实验装置图。请据图思考回答下列问题： 发酵工程及其应用 2 在上述传统发酵食品：利用天然菌种，存在 、 ， 易造成发酵食品品质不一。 传统发酵食品制作过程中存在的问题 菌种差异 杂菌情况不明 发酵过程控制缺乏标准 工业大规模生产：先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵，从而缩短发酵时间，确保品质稳定。 改善 2 选育高产菌种 扩大培养 配制培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 1 基本环节： 发酵工程及其应用 考点2 28 2 选育高产菌种 扩大培养 配制培养基 灭菌 接种 1 基本环节： 从自然界选育 通过 或 获得 在发酵前需要对 进行扩大培养 根据菌种，选择原料制备培养基 对 和 进行严格灭菌 将菌种接种到培养基上培养 诱变育种 基因工程育种 菌种 培养基 发酵设备 发酵工程及其应用 考点2 29 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 1 基本环节： 严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件 随时检测培养液中 和 . 微生物数量 产物浓度 及时添加必需的 . 营养组分 微生物细胞：采用 等方法将菌体分离和干燥 代谢物：据 进行提取、分离和纯化 过滤、沉淀 产物的性质 产物专一 生产条件温和 原料来源丰富且价格低廉 废弃物对环境污染小且容易处理 2 发酵工程的特点： 产物 条件 原料 废弃物 发酵工程及其应用 考点2 30 发酵罐示意图 抽取样本进行检测 调节罐温 控制溶解氧 使微生物与发酵液混合均匀，加快O2的溶解以及散热 调节罐压 培养物或营养物质的加入口 观察孔 取样管 电动机 排气管 pH计 冷却水排出口 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮 生物传感器装置 空气入口 温度传感器和控制装置 冷却水进入口 阀门 放料管 31 包括 食品工业 医药工业 农牧业 其他方面 生产酶制剂 生产传统发酵食品 生产食品添加剂 采用基因工程的方法 直接对菌种进行改造 生产微生物肥料 生产微生物农药 生产微生物饲料 解决资源短缺与环境污染问题 将极端微生物应用于生产实践 单细胞蛋白 根瘤菌肥、固氮菌肥 苏云金杆菌等 3 发酵工程的应用： 发酵工程的应用 药物、疫苗 发酵工程及其应用 考点2 啤酒的工业化生产流程 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 消毒 终止 加啤酒花 冷却 接种 过滤 主发酵 后发酵 酵母菌繁殖，大部分糖分解和代谢物生成。 在低温、密闭的环境下储存一段时间，形成澄清、成熟的啤酒。 33 发酵工程生产药物的方法 基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合 发酵工程生产的药物 动植物的基因 微生物 直接改造微生物 转入 微生物 病原体的 抗原基因 转入 发酵 工程 药物 药物 疫苗 各种抗生素 多种氨基酸 多种激素 多种免疫调节剂 34 1.谷氨酸棒状杆菌发酵过程中会生成大量的谷氨酸,经加工后可制成味精。在其发酵过程中,发酵罐中碳氮比(碳元素与氮元素的比值)为4∶1时,菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少;当碳氮比为3∶1时,菌体繁殖受抑制,但谷氨酸的合成量大增。下列相关叙述正确的是( ) A.谷氨酸棒状杆菌只能通过诱变育种或基因工程育种获得 B.分离、提纯产物是发酵工程的中心环节,有利于获得更多的优质发酵产品 C.由题干信息可推知发酵过程中需调整发酵罐内营养成分的比例 D.在发酵罐内发酵无须严格控制溶解氧、温度、pH等条件 C 习题巩固 习题巩固 2.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 36 3.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、厌氧环境 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 A 习题巩固 4.(2023·江苏南京金陵中学高三调研)植物酵素是指以植物为主要原料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品。苹果酵素生物发酵的流程中，需将苹果去核、切块，加冰糖，并持续发酵90天。每隔15天测定总酸含量和乙醇含量，结果见下图。 下列叙述正确的是( ) A.冰糖为微生物发酵提供养分，加入前 可用紫外线照射杀灭其表面微生物 B.第一个月的隔天通气的目的是抑制厌 氧型和兼性厌氧型微生物的无氧呼吸 C.第二个月总酸量增加的主要原因可能 是乳酸菌等微生物呼吸产生了CO2 D.第三个月总酸量和乙醇量发生的变化可能与醋酸菌的发酵作用密切相关 A 习题巩固 1.(2022·山东，20改编)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法不正确的是（ ） A.用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶 B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌 C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵 D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期 B 重温高考 真题演练 2.(2021·山东，12)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 3.(2020·江苏，18)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是（ ） A.选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁 B.将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁 C.酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气 D.酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵 B 4.(2022·江苏，16改编)在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述正确的有（ ） A.泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气 B.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 C.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 D.果酒与果醋发酵时温度宜控制在18～30 ℃，泡菜发酵时温度宜控制 在30～35 ℃ B 5.(2019·江苏，9)下列关于传统发酵技术应用的叙述，正确的 是（ ） A.利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵 B.家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵 C.果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反 D.毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵 B 6.(2022·湖北卷，11)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 7.(2023·江苏扬州高三模拟)生活中我们经常会接触到发酵食品，如果酒、果醋、泡菜等。下列关于传统发酵食品制作的叙述，正确的 是（ ） A.酿制果醋和制作果酒所利用的主要微生物的代谢类型不同 B.制作果醋时发酵液中的醋酸菌通过无丝分裂增殖，繁殖速度快 C.泡菜坛内的白色菌膜、变酸的果酒表面的菌膜所含菌种完全相同 D.制成的果醋和泡菜都需要经高压蒸汽灭菌，目的是延长产品保质期 A 8.在传统发酵技术中，果醋的制作往往在果酒制作基础上进行。下图甲是醋酸发酵装置，乙是培养液pH变化曲线图，下列叙述正确的 是（ ） A.发酵初期不通气，溶液中没有 气泡产生 B.中期可以闻到酒香，说明进行 了酒精发酵 C.后期接种醋酸菌，适当通气并 降低发酵温度 D.图乙中能正确表示pH变化的曲线是③ B 9.(2023·河北邯郸高三调研)下列关于发酵工程应用的说法，正确的 是（ ） A.食品添加剂由于可以增加食品营养，改善食品的色、香、味，还可以 延长保存期，使用时应尽量多添加 B.加酶洗衣粉使用时用沸水洗涤效果最好 C.在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物 食用后能提高免疫力 D.与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本高、见效快、无污染 的特点 C 10.(2023·长春质检)啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程如下：①大麦种子发芽，释放淀粉酶；②加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活；③将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉；④淀粉分解，形成糖浆；⑤糖浆加入啤酒花，蒸煮；⑥加入酵母菌，发酵；⑥过滤，77 ℃保温30 min；⑧过滤、分装啤酒进行出售。回答下列问题： (1)大麦种子细胞中合成淀粉酶的场所是________。 (2)流程⑤蒸煮的目的是终止酶的进一步作用，并__________________。流程⑥在加入酵母菌前，需进行的操作为________，该操作的目的是_________________________________。 核糖体 对糖浆进行灭菌 冷却 避免杀死菌种(或保持酵母细胞的活性)　 (3)77 ℃保温30 min的操作类似于巴氏消毒法，该操作的目的既能杀死啤酒中的微生物，又能保证____________________________________________________。 (4)若要进一步研究淀粉酶的特性，需从发芽大麦种子中提取和分离淀粉酶，主要步骤是原料处理→________→纯化→纯度鉴定。 啤酒中的营养成分不被破坏(或啤酒中的营养成分不流失)　 粗分离 THANKS $