文档内容
考点 34 传统发酵技术的应用与发酵工程(精
讲+精练)
目 录
一、知识点精准记忆
二、典 型 例 题 剖 析
1、发酵与传统发酵技术
2、传统发酵食品的制作
3、发酵工程及其应用
三、易 混 易 错 辨 析
四、2022 高 考 真 题 感 悟
五、高 频 考 点 精 练
第一部分:知 识 点 精 准 记 忆
一、发酵与传统发酵技术
1.发酵的概念
发酵是人们利用微生物,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.传统发酵技术二、传统发酵食品的制作
1.腐乳制作
(1)原理:蛋白质―――→小分子的肽和氨基酸。脂肪―――→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)乳酸菌发酵制作泡菜的原理:C6H12O6――→2C3H6O3(乳酸)+能量。
(2)制作泡菜的方法步骤
(3)泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
发酵
乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
时期
发酵 少(有O2,乳酸菌活动 增加(硝酸盐还原菌的
少
初期 受抑制) 作用)
下降(硝酸盐还原菌受
发酵 最多(乳酸抑制其他菌
积累、增多、pH下降 抑制,部分亚硝酸盐
中期 活动)
被分解)
发酵 减少(乳酸继续积累, 继续增多,pH 继续下 下降至相对稳定(硝酸
后期 pH继续下降,抑制其 降 盐还原菌被完全抑制)活动)
变化
曲线
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
注意
氨形成的
3.果酒和果醋的制作
(1)原理和条件
项目 制作果酒 制作果醋
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型
有氧条件下,酵母菌通过有 O2、糖源充足时:
氧呼吸大量繁殖:C6H12O6+ C6H12O6+
6H2O+6O2――→6CO2+ 2O2――→2CH3COOH+2CO2+
发酵过程 12H2O+能量;无氧条件下, 2H2O+能量;
酵母菌通过无氧呼吸产生酒 O2充足、缺少糖源时:
精:C6H12O6――→2C2H5OH C2H5OH+O2――→CH3COOH+
+2CO2+能量 H2O+能量
对氧的
前期需氧,后期不需氧 一直需氧
需求
闻气味、品尝、酸性条件下 酸碱指示剂(pH试纸)、闻气
产物检测
的重铬酸钾(橙色→灰绿色) 味、品尝
(2)方法步骤三、发酵工程及其应用
1.发酵工程基本环节
2.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3.发酵工程的特点
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。
第二部分:典 型 例 题 剖 析
考向一、发酵与传统发酵技术
1.《齐民要术》记载了一种称为“动酒酢(“酢”同“醋”)法”的酿醋工艺:“大率酒一
斗,用水三斗,合瓮盛,置日中曝之。七日后当臭,衣(指菌膜)生,勿得怪也,但停置,
勿移动,挠搅之。数十日,醋成”。下列有关叙述错误的是( )A.该方法的原理是醋酸菌在缺少糖源时可将乙醇最终转化为乙酸
B.加水的目的是对酒进行稀释,避免酒精浓度过高杀死醋酸菌
C.“衣”位于变酸的酒表面,是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的
D.挠搅有利于酒精与醋酸菌充分接触,还可以增加溶液中的溶解氧
考向二、传统发酵食品的制作
2.在实验室中可利用酵母菌发酵的方式制作葡萄酒,下列说法正确的是( )
A.葡萄糖在酵母菌细胞的线粒体内被分解
B.制作葡萄酒时酵母菌先在有氧条件下大量增殖
C.制作过程中酵母菌始终处于碱性环境
D.酵母菌的发酵产物不会抑制自身的代谢活动
考向三、发酵工程及其应用
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
第三部分:易 混 易 错 辨 析
1.与传统发酵技术的应用与发酵工程有关的5大易失分点
(1)日常生活中要多吃新鲜蔬菜,不宜多吃腌制蔬菜的原因是在腌制过程中,蔬菜中的硝酸
盐会被微生物还原成亚硝酸盐,亚硝酸盐摄入过量或在特定条件下,会危害人体健康。
(2)制作的泡菜“咸而不酸”的原因:可能是食盐浓度过高、发酵温度过低导致泡菜未能正
常发酵。(3)葡萄酒呈现深红色的原因是在酒精发酵过程中,葡萄皮中的色素进入发酵液。
(4)果酒发酵时先通气后密封的目的是酵母菌是兼性厌氧菌,因此果酒发酵时先通气使酵母
菌大量繁殖,后密封使酵母菌进行酒精发酵。
(5)传统发酵技术得到的产品一般不进行分离、提纯,而发酵工程得到的产品须根据发酵产
品类型进行分离、提纯。
2.教材结论性语句
(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 P7)醋酸菌是好氧细菌,当O2、糖源都充足时能将糖分解成乙酸;当缺
少糖源时则将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸。
(3)(选择性必修3 P7)在制作果酒的过程中,避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面
考虑。例如,榨汁机、发酵瓶要清洗干净,装入葡萄汁后,封闭充气口;每次排气时只需
拧松瓶盖,不要完全揭开瓶盖等。
(4)(选择性必修3 P27)单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废料等为原料,
通过发酵获得的大量的微生物菌体。
第四部分:高 考 真 题 感 悟
1.(2022·湖南·高考真题)“清明时节雨纷纷,路上行人欲断魂。借问酒家何处有,牧
童遥指杏花村。”徜徉古诗意境,思考科学问题。下列观点错误的是( )
A.纷纷细雨能为杏树开花提供必需的水分
B.杏树开花体现了植物生长发育的季节周期性
C.花开花落与细胞生长和细胞凋亡相关联
D.“杏花村酒”的酿制,酵母菌只进行无氧呼吸
2.(2021·山东·高考真题)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
3.(2022·湖北·高考真题)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
4.(2021·江苏·高考真题)某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋,下列相关叙述正确的是( )
A.果酒发酵时,每日放气需迅速,避免空气回流入发酵容器
B.果酒发酵时,用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化,砖红色沉淀逐日增多
C.果醋发酵时,发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时
D.果醋发酵时,用重铬酸钾测定醋酸含量变化时,溶液灰绿色逐日加深
5.(2022·山东·高考真题)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
6.(2020·浙江·高考真题)下列关于微生物培养及利用的叙述,错误的是( )
A.利用尿素固体培养基可迅速杀死其他微生物,而保留利用尿素的微生物
B.配制培养基时应根据微生物的种类调整培养基的pH
C.酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵得到糯米酒
D.适宜浓度的酒精可使醋化醋杆菌活化
第五部分:高 频 考 点 精 练
一、单选题
1.下列关于泡菜、面包、果酒果醋等发酵食品的叙述,不正确的是( )
A.泡菜坛内的白色菌膜和变酸的果酒表面的菌膜所含菌种不同
B.制作面包和馒头都用到酵母菌,酵母菌产生的酒精与食品松软有关
C.若出现泡菜发臭、面包长霉、酸奶胀袋等情况,都不能再食用
D.若制作的泡菜咸而不酸,可能的原因是加入的食盐过多,抑制了乳酸菌发酵
2.《诗经》有云:“十月获稻,为此春酒,以介眉寿。”记录了古人用新鲜稻米酿酒,以
求延年益寿的习俗。米酒酿造主要包括蒸米、拌酒曲、发酵三步,酒曲中的微生物主要是
霉菌和酵母菌,霉菌主要起到糖化的作用(把米中的淀粉转化成葡萄糖)。下列说法错误
的是( )
A.酿造米酒的过程中,酵母菌进行细胞呼吸的类型是有氧呼吸和无氧呼吸
B.蒸米后通常需要进行冷却,其目的是防止温度过高杀死酒曲中的微生物
C.米酒发酵初期,霉菌可以通过糖化作用,为酵母菌的呼吸作用提供底物
D.腐乳发酵过程中,也是利用了毛霉等微生物的糖化作用
3.使用如图的发酵罐进行啤酒的现代化工业发酵。下列相关叙述错误的是( )A.啤酒酵母在接入发酵罐前需要对其进行扩大培养
B.通过pH检测装置检测发酵液pH可监测发酵进程
C.发酵中期需使用叶轮搅拌发酵液以增加发酵液中的溶解氧
D.夏季高温时,可使用冷却水对罐体进行降温处理以免发酵失败
4.下列关于传统发酵技术及其应用的叙述,正确的是( )
A.果酒制作时,随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
B.缺少糖源和氧气时,醋酸菌可直接将乙醇转化为乙酸
C.臭豆腐的制作需要乳酸菌、芽孢杆菌等微生物的共同发酵
D.泡菜制作过程中泡菜坛内出现的白膜由乳酸菌大量繁殖形成
5.下列关于腐乳制作的叙述,正确的是( )
A.选择含水量超过70%的豆腐并利用蒸煮法灭菌
B.豆腐装瓶腌制时,底层和近瓶口处需加大用盐量
C.密封腌制过程中,毛霉不断增殖,并产生大量酶
D.后期发酵时间长短与盐用量、卤汤成分、酒精含量等有关
6.腐乳是我国独特的传统发酵食品,用豆腐发酵制作而成。下列说法错误的是(
)
A.酵母菌参与了豆腐发酵,其代谢类型与毛霉不同
B.制作过程中加入的盐、酒都有抑制微生物生长的作用
C.豆腐块分层整齐摆放在瓶中,随着层数加高而增加盐量
D.微生物产生的脂肪酶能将豆腐中的脂肪分解为甘油和氨基酸
7.影响腐乳品质的因素较多,关于这些因素,下列说法错误的是( )
A.豆腐的含水量应为70%左右,含水量过低,不易成形
B.盐浓度过高,会影响腐乳的口味,盐浓度过低,腐乳易腐败变质
C.酒精含量过高,对蛋白酶的抑制作用较大,使腐乳成熟期延长
D.温度过低,毛霉的菌丝生长缓慢,不能进入豆腐块的深层
8.如下图中甲、乙、丙依次表示果酒、果醋和泡菜三者的制作,①②③④表示相同之处,
下列对各相同之处的叙述不正确的是( )A.①表示两者的主要菌种都可以产生CO2
B.②可表示产品属于无氧发酵的产物
C.③表示两者的主要菌种属于无核膜的生物
D.④表示三者发酵过程中发酵液pH值均升高
9.《诗经》中有“中田有庐,疆场有瓜,是剥是范,献之皇祖”的诗句。“剥”和“范”
是腌渍加工的意思。许慎《说文解字》解释“范菜者,酸菜也”。下列关于酸菜制作的叙
述正确的是( )
A.为了降低杂菌污染的风险,发酵前需要对器具进行灭菌处理
B.保证泡菜坛内的无氧环境,腌制时应将泡菜坛装满
C.泡菜坛内液体表面可能出现一层由酵母菌繁殖形成的白膜
D.腌制过程中乳酸和亚硝酸盐的含量会先增加后减少再趋于稳定
10.下列关于果酒、果醋和泡菜制作的叙述,正确的是( )
A.三者发酵完成后溶液pH均呈酸性
B.将玻璃瓶用酒精消毒后,装满葡萄汁
C.制作果醋和泡菜的主要微生物是原核生物,呼吸类型相同
D.发酵过程中所有材料都需要进行严格的灭菌处理,以免杂菌污染
11.泡菜起源于中国,是我国的传统食品之一。贾思勰《齐民要术》中已有制作泡菜的专
述:“作盐水,令极咸,于盐水中洗菜。若先用淡水洗者,菹烂。洗菜盐水,澄取清者,
泻者瓮中,令没菜把即止,不复调和。”该表述说明食盐的用量非常关键。研究小组探究
泡菜制作过程中不同浓度的食盐对亚硝酸盐产生的影响,结果如图。下列相关叙述正确的
是( )A.腌制过程中,坛中出现溶液量增多现象的主要原因是细胞呼吸产生水
B.食盐的浓度越低,亚硝酸盐含量的峰值越高,这与杂菌繁殖数量有关
C.在泡菜发酵过程中,坛中无氧环境的创设仅依靠盐水浸没蔬菜就能实现
D.达到峰值后,亚硝酸盐含量下降的原因是亚硝酸盐被微生物转变成亚硝胺
12.某研究小组探究泡菜制作过程中不同浓度的食盐对亚硝酸盐产生的影响,结果如图。
相关叙述正确的是( )
A.如果加入“陈泡菜水”,三条曲线的亚硝酸盐含量峰值在时间上将延后
B.腌制过程中,坛中常出现溶液量增多主要原因是细胞呼吸产生水
C.食盐的浓度越低,亚硝酸盐含量的峰值越高,这与无法抑制杂菌繁殖有关
D.食盐的浓度越高,亚硝酸盐含量的峰值越低,制泡菜时要尽量多加食盐
13.利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸,发酵过程如下图所示。下列叙述错误的是(
)A.可通过酸解法或酶解法将玉米淀粉水解为葡萄糖
B.维生素B主要为谷氨酸棒状杆菌的生长提供能量
C.尿素可为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸提供氨源
D.谷氨酸棒状杆菌的代谢类型为异养需氧型
14.木聚糖酶可以将木聚糖(植物细胞壁的成分之一)降解为木糖,在酿造、饲料生产中
有广泛应用。木聚糖酶可以用黑曲霉发酵生产,如图是生产该酶的连续发酵装置。下列有
关叙述错误的是( )
A.发酵所用的黑曲霉可以在落叶丰富的环境中筛选
B.在发酵生产中,选育出的优良菌种可以直接接种
C.培养液和发酵装置在接种前需进行严格灭菌处理
D.通过改变通气量和搅拌速度可以调节培养液的溶氧量
15.下列关于菌种的选育和扩大培养的叙述,错误的是( )
A.用于发酵工程中的菌种都是多种菌种
B.生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉
C.具有优良性状的菌种可以通过诱变育种或基因工程育种而获得
D.工业发酵罐的体积很大,因此需要在发酵之前对菌种扩大培养
16.三华李中含有丰富的矿质元素和维生素,有机酸含量和种类丰富。某同学按照“三华李果实→清洗破碎→酶解→过滤→硫处理→成分调整→接种→主发酵→倒灌过滤→后发酵
→陈酿→澄清→配兑→灌装→杀菌→成品”的流程研究三华李果酒酿造工艺。下列叙述错
误的是( )
A.在酶解环节,需要向果浆中添加果胶酶和纤维素酶并控制酶解温度
B.在成分调整环节,按比例添加蔗糖可以提高果酒的酒精含量
C.主发酵时进行密闭,后发酵时需要通气,应保持前后温度在28℃左右
D.可通过研究发酵时间、接种量、初始糖度等因素优化三华李果酒的发酵工艺
17.土壤中的解磷细菌能分泌磷酸酶或有机酸,溶解并吸收利川磷酸钙,某企业从土壤中
分离纯化并发酵生产解磷细菌菌肥,发酵液中解磷细菌浓度达到2×108个/mL时发酵结束,
分装入库。投放市场前应抽检活菌浓度,下列叙述正确的是( )
A.从土壤中分离解磷细菌的培养基以磷酸钙为唯一的磷源
B.可挑取发酵液中单菌落进行进一步纯化培养
C.解磷菌菌肥发酵生产的中心环节是接种及分离提纯产物
D.抽检活菌浓度时,取0.1mL发酵液稀释104倍后用涂布平板法计数
18.用两次微生物发酵的方法,使Vc的生产步骤更加简单。下列有关利用两次微生物发
酵法进行工业化生产Vc的叙述,错误的是( )
A.可用稀释涂布平板法分离纯化生产所需的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆苗
B.生产过程中不能用显微镜直接计数法检测单位体积的培养液中的两种活菌数目
C.生产过程中需要对发酵设备和培养基进行严格的灭菌处理,以防止杂菌污染
D.只能用诱变方法培育更加高产的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌菌种
19.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.过程①利用大麦发芽产生的淀粉酶进行发酵,在焙烤时该酶失活
B.过程②碾磨有利于淀粉与淀粉酶充分接触,使淀粉分解,形成糖浆
C.发酵过程中要适时往外排气,后发酵时期可以延长排气时间间隔
D.过程③在菌种的选育上,可通过基因工程改造啤酒酵母,缩短生产周期
20.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
原材料转化为特定产品的过程。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的发酵
技术路线如图所示。下列叙述正确的是( )A.微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料
B.该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
C.该生产过程中所需酶存在于细胞质基质和线粒体,一定有气体生成
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
21.如图是果酒、果醋的制作流程.请据图回答以下问题:
(1)接种初期,接种的菌种1的主要繁殖方式是________,酒精发酵过程对温度要求较醋酸
发酵过程要_______(填写高于、等于或低于)。
(2)同学在实验室制作果酒过程中,每隔12h左右将瓶盖拧松一次,此后再拧紧,这样做的
主要目的,一是放掉发酵产生的CO2,二是避免________;在酸性条件下,可用________
来检测果酒发酵是否成功。若要进一步检测所得果酒中活体酵母菌的密度时,一般采
________法,但此种方法最终计算得出的菌体数往往比实际数目低。
(3)若果汁中已含有菌种2,在酒精发酵旺盛时,菌种2能否将果汁中的糖发酵为醋酸?说
明原因________。
22.下列是对通过不同微生物发酵技术制作食品分析,请回答有关问题:
(1)豆腐发酵主要利用了微生物产生的____________,通过发酵,豆腐中营养物种类
__________。(答“增多”或“减少”),且更易于被人体消化和吸收。
(2)含水量为____________左右的豆腐适于制作腐乳。若需要你对其他同学制作的腐乳进行
评价,你会从_________________等方面评价腐乳的质量。(至少答2点)
(3)酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。分析酒精含量过高,使腐乳成
熟期延长的原因主要是_____________________。
(4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内,泡菜液逐渐变酸,这段时间内泡菜坛中乳酸菌
和其他杂菌的消长规律是_____________________,原因是:________________________。
(5)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有__________、_________和___________等。
23.发酵工程在医药上的应用非常广泛,其中青霉素的发现和产业化生产进一步推动了发
酵工程在医药领域的应用和发展。产黄青霉菌是一种广泛存在于自然界中的霉菌,是生产
青霉素的重要工业菌种。工业上生产青霉素的发酵工程流程如图所示。回答相关问题:(1)对产黄青霉菌进行分离纯化并计数采用了_______________法,其可以用来计数的原理
为_______________。在制备该培养基时,除了添加必要的营养成分外,还需要将pH调至
_______________性。
(2)接种之前的过程①、②都属于_______________。整个发酵过程的中心环节是
________________。
(3)过程③需要严格的灭菌,否则由于_______________,可能会导致青霉素产量下降。过
程④可采用_______________方法将菌体分离干燥。
24.相关资料表明,有机化工原料氯苯不易降解,会污染环境,某科研机构欲从土壤中分
离高效降解氯苯的微生物,并对其相关耐药性进行探究,回答下列问题:
(1)为了获得能降解氯苯的微生物,可在被氯苯污染的土壤中取样,并应选用以__________
为唯一碳源的培养液进行选择培养。制备培养基时常用的灭菌方法是__________。
(2)将获得的3种待选微生物甲、乙、丙分别接种在1L含20mg氯苯的相同培养液中培养
(其它营养物质充裕、条件适宜),观测从实验开始到微生物停止生长所用的时间,甲、乙、
丙分别为48小时、24小时、72小时,则应选择微生物__________作为菌种进行后续培养。
(3)若要测定培养液中选定菌种的菌体数,既可以在显微镜下用__________直接计数,也可
选用稀释涂布平板法统计活菌数目,一般前者得到的结果__________(填“>”、“<”、或
“=”)后者。
(4)科研人员利用上述筛选的微生物进行了其对青霉素、四环素耐药性的相关实验,实验步
骤如下:
步骤1:分别取__________加入三组无菌培养皿中,再加入经灭菌并冷却到50℃左右的培
养基,立即混匀,静置凝固成平板。
步骤2:向三组培养基中分别接种待检测的乳酸菌菌种。
步骤3:将接种后的三组培养基和一个未接种的培养基都置于适宜温度等条件下培养若干
天,观察比较培养基中菌落生长情况。