2025年高考生物一轮复习(新人教版)第10单元 第1课时 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用

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
淀粉酶
淀粉分解，形成糖浆 酒精和二氧化碳
(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
长
短
低
高
4.发酵工程的特点
温和
丰富
低廉
专一
污染小 容易处理
5.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 某种药物 生产能力的微生物。 ②直接对 菌种 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，获得的表达产物可以作为疫苗使用。
(3)在农牧业上的应用：生产微生物 肥料、农药和饲料 。 (4)其他方面的应用 ①利用纤维废料发酵生产 酒精、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 洗涤剂 ，嗜低温菌 有助于提高 热敏性产品 的产量。
教材隐性知识
源于选择性必修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 菌体 。其不仅含有丰富的 蛋白质 ，还含有糖类、 脂质 和维生素等物质。
(3)制作葡萄酒的过程中，每隔12 h左右拧松瓶盖，目的是什么？能否打 开瓶盖？为什么？ 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)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。 提示 醋酸菌是一种好氧细菌，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。
三
重温高考 真题演练
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
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
从第一个月乙醇含量上升可以推出， 隔天通气并没有抑制无氧呼吸，B错误； 乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不产生乙 醇和CO2，C错误； 第三个月是密封发酵，而醋酸菌是好 氧微生物，故这段时间醋酸菌发酵作用极低，总酸量和乙醇量发生的 变化与醋酸菌的发酵作用关系不大，D错误。
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
果醋发酵的温度(30～35 ℃)高于果 酒发酵的温度(18～30 ℃)，A错误； 过程①为细胞呼吸的第一阶段，发 生在细胞质基质中，过程②为无氧呼吸的第二阶段，也发生在细胞 质基质中，B正确； 过程④是醋酸菌在氧气充足、缺少糖源时，将酒精转化为乙醛，再 将乙醛变成乙酸，过程⑤是醋酸菌在氧气、糖源充足时，将葡萄糖 转变成乙酸，这两个过程都需要氧气，C错误；
关闭应Biblioteka 关闭充气口；制作果醋时，应将
充气口连接充气泵，
输入空气。
CO2
空气中微 生物的污染
拓展 提升科学思维
1.传统发酵技术利用不同的微生物制作不同的产品，而微生物对氧气的 需求各不相同，根据微生物在发酵过程中对氧气的要求，回答下列问题： (1)乳酸菌是厌氧细菌，发酵时需控制严格的无氧环境。尝试说出泡菜制 作过程中制造无氧环境的措施。 提示 ①选择气密性好的泡菜坛。②盐水煮沸后冷却待用。③装坛时压 实，盐水没过全部菜料。④盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水； 发酵期间不宜开盖，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水。 (2)传统米酒制作中常在米坛中挖出一定空间，这样做的目的是什么？ 提示 使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖，增加菌种数量。
利用酵母菌的无氧呼吸可制作米酒，制作米酒时添加“酵头”的目的 是接种酿酒酵母，A正确； 米酒发酵液中冒出的“气泡”既来源于酵母菌无氧呼吸，也来源于酵 母菌的有氧呼吸，B错误； 酸奶和泡菜的制作利用的微生物是乳酸菌，而乳酸菌是厌氧菌，因此 酸奶和泡菜制作中不需要通氧，要保证乳酸菌的无氧呼吸，C错误； 发酵前不能对原料进行灭菌，否则会杀死原料中的发酵菌种，D错误。
(2)传统发酵技术
固体
半固体
有氧或无氧
2.传统发酵食品的制作 (1)腐乳制作 ①原理：蛋白质―蛋―白――酶→ 小分子的肽和氨基酸 。 脂肪―脂―肪 ――酶→ 甘油和脂肪酸 。
②腐乳制作过程中参与的微生物：毛霉是一种丝状 真菌 ，其繁殖方式为 孢子生殖 ，代谢类型是 异养需氧 型。
(2)泡菜的制作 ①菌种的种类和来源 常见的有乳酸链球菌和 乳酸杆菌 。 菌种来源： 植物体表面天然的乳酸菌 。 ②乳酸菌发酵制作泡菜的原理： C6H12O6―酶 ―→2C3H6O3(乳酸)＋能量 。
过程 无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸 O2充足、缺少 糖源 时： 产生酒精：C__6H__12_O__6―__― 酶_→__2_C_2_H_5_O_H__ C2H5OH＋O2―酶 ―→CH3COOH
＋__2_C__O_2_＋__能__量__
＋H2O＋能量
对氧的需求 前期 需氧 ，后期_不__需__氧__
参与果酒发酵的微生物是酵母菌， 属于真核生物，而参与果醋发酵的 微生物是醋酸菌，属于原核生物， D错误。
归纳
总结
比较果酒与果醋制作的过程
归纳
总结
比较果酒与果醋制作的过程
考点二
发酵工程及其应用
归纳 夯实必备知识
1.发酵工程的概念 (1)基本概念：发酵工程是指利用 微生物的特定功能，通过 现代工程技术， 规模化生产对人类有用的产品。 (2)主要内容：发酵工程主要包括 菌种的选育， 扩大培养 ，培养基的配 制、灭菌，接种，发酵，产品的 分离、提纯 等方面。
索
重温高考 真题演练
引
课时精练
考点一
传统发酵技术的应用
归纳 夯实必备知识
1.发酵与传统发酵技术 (1)发酵 ①概念：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原理：不同的微生物具有产生 不同代谢物 的能力，利用它们就可以生 产出人们所需要的多种产物。
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，然后保持严格的无菌、厌氧环境，使其无氧呼吸进行发 酵，A项错误。
5.(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。
2.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？ 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)制作泡菜时配制的盐水为什么要先煮沸，再冷却使用？ 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。
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赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大麦，可诱导α淀粉酶相关基因的表达，促进α-淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发 芽就能产生α-淀粉酶，A正确； 焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误； 糖浆经蒸煮(产生风味组分、终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌)、冷却 后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确； 转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期， 属于转基因技术在微生物领域的应用，D正确。
2.发酵工程的基本环节 ①从 自然界 中筛选
选育菌种 ②通过 诱变育种或基因工程育种 获得 ↓
扩大培养：增加菌种数量 ↓
配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试验确定__培__养__基__配__方__ ↓
灭菌： 培养基和发酵设备 都必须严格灭菌 ↓
接种 ：无菌操作
↓
发酵罐内发酵 (发酵工程的 中心环节
突破 强化关键能力
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
一直需氧
闻气味、品尝、酸性条件下的 酸碱指示剂(pH试纸)、
产物检测
重铬酸钾(橙色→灰绿色)
闻气味、品尝
②果酒和果 醋的制作步 骤及目的
洗洁精 酒精
枝梗
1/3
18～30 10～12
拧松
30～35 7～8
教材隐性知识
源于选择性必修3 P8“练习与应用·拓展应用3”： 果酒和果醋改进
装置及其分析
装置的使用：使用 该装置制作果酒时，
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
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 腌制过的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。
拓展 提升科学思维
1.观察分析教材第P24～25“啤酒的工业化生产流程”，思考回答：与传统 的手工发酵相比，在啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产 量和质量明显提高？ 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。 2.引起全球新冠肺炎大流行的元凶是新冠病毒，利用发酵工程相关知识， 如何大量生产新冠病毒疫苗？ 提示 可将新冠病毒的抗原基因转入某种微生物体内，再通过发酵工程 大量生产新冠病毒疫苗。
突破 强化关键能力
4.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
第1课时
传统发酵技术的应用、 发酵工程及其应用
课标要求
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、食品及其他工农业生产上有重要的应 用价值。
内
考点一 传统发酵技术的应用
容
考点二 发酵工程及其应用
①了解发酵进程：随时检测培养液中的_微__生__物__数__量__、_ 产物浓度 等
②及时添加必需的营养组分 ③严格控制 温度、pH和溶解氧 等发酵条件
↓
分离、提 纯产物
↓ 获得产品
①发酵产品是微生物细胞本身：在发酵结束之后，采用 过滤、沉淀 等方法将菌体分离和干燥
②发酵产品是代谢物：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
③制作泡菜 的方法步骤
5%～20% 条状
蒜瓣、生姜及其他香辛料 八成
没过全部菜料
温度
注满水
(3)果酒和果醋的制作 ①原理和条件
项目 发酵菌种 代谢类型
制作果酒 酵母菌 异养 兼性厌氧 型
制作果醋 醋酸菌
异养 需氧 型
发酵
有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸 O2、糖源充足时：C6H12O6＋ 大量繁殖：_C_6_H__12_O_6_＋__6_H_2_O_＋__6_O__2_ 2O2―酶 ―→2CH3COOH＋2CO2 _―_酶 ―__→__6_C_O__2＋__1_2_H__2O__＋__能__量___； ＋2H2O＋能量；