第十單元·生物技術(shù)與工程第33講傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應用與發(fā)酵工程傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應用12發(fā)酵工程及其應用舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的；

闡明發(fā)酵工程利用微生物進行發(fā)酵來生產(chǎn)特定的產(chǎn)物；舉例說明發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用；利用乳酸菌發(fā)酵制作泡菜(活動)；利用酵母菌、醋酸菌分別制作果酒和果醋(活動)。理解發(fā)酵菌種的結(jié)構(gòu)與功能相適應。對果酒等的制作原理、流程、發(fā)酵條件等進行比較與分類。構(gòu)建啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程模型。設(shè)計實驗裝置并完成果酒、果醋、泡菜、酸奶的制作，分析評價實驗結(jié)果，探究理想的工藝流程及發(fā)酵條件。關(guān)注食品安全，倡導健康的生活方式。生命觀念科學思維科學探究社會責任1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應用(1)腐乳的制作僅是毛霉參與了豆腐的發(fā)酵(

)(2)泡菜壇的選擇、發(fā)酵過程中壇沿要注滿水都有利于泡菜的無氧發(fā)酵(

)(3)制作泡菜過程中,有機物的干重和種類將減少(

)(4)傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主(

)(5)酵母菌是嗜溫菌，所以果酒發(fā)酵所需的最適溫度高于果醋發(fā)酵溫度(

)(6)在果酒發(fā)酵后期松松瓶蓋的間隔時間可延長(

)(7)在家庭中用新鮮葡萄制作果酒時，需給發(fā)酵裝置適時排氣(

)(8)在制作葡萄酒的過程中，應先去除葡萄的枝梗，再進行反復沖洗(

)(9)葡萄酒呈深紅色的原因是發(fā)酵過程中葡萄皮的色素進入到發(fā)酵液中(

)×√×√×√√×√一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)

1.發(fā)酵的概念：是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的______轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。代謝2.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)固體半固體有氧或無氧3.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)實例——腐乳（1）菌種：起主要作用的微生物：________，其次還有酵母、曲霉等。毛霉是一種絲狀

，其繁殖方式為

，代謝類型是

型。（2）原理：經(jīng)過微生物的發(fā)酵，豆腐中的__________被分解成____________和__________（3）特點：味道鮮美，易于____________，便于________。蛋白質(zhì)小分子的肽氨基酸消化吸收保存毛霉真菌孢子生殖異養(yǎng)需氧二、傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作1.泡菜的制作(1)菌種來源:附著在蔬菜上的乳酸菌,常見種類有

。

(2)制作原理：在______條件下，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸。反應式：

乳酸鏈球菌和乳酸桿菌

無氧(3)制作過程

1.為什么泡菜壇只能裝八成滿？

提示泡菜壇裝得太滿時，會使鹽水不容易完全淹沒菜料，從而導致菜料變質(zhì)腐爛；同時發(fā)酵液可能會溢出壇外。泡菜壇留出一定空間，也方便拿取泡菜。選擇性必修3P6“探究·實踐”【思考】2.乳酸菌是厭氧菌，發(fā)酵時需控制嚴格的無氧環(huán)境。嘗試說出泡菜制作過程中制造無氧環(huán)境的措施。

提示

①選擇氣密性好的泡菜壇。②鹽水煮沸后冷卻待用。③裝壇時壓實，鹽水沒過全部菜料。④蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿水；發(fā)酵期間不宜開蓋，并注意在發(fā)酵過程中經(jīng)常向水槽中補充水。選擇性必修3P6“探究·實踐”(4)關(guān)鍵操作：材料要求蔬菜蔬菜應新鮮，若放置時間過長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽鹽水用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%～20%的鹽水。鹽的濃度過高，乳酸發(fā)酵受抑制，泡菜風味差；用量過低，雜菌易繁殖，導致泡菜變質(zhì)防止雜菌取樣每次取樣用具要洗凈，要迅速封口煮沸鹽水要煮沸后冷卻，煮沸的作用一是除去水中的氧，二是殺滅鹽水中的雜菌無氧環(huán)境菜壇泡菜壇要選擇火候好、無裂紋、無砂眼、壇沿深、蓋子吻合好的，目的是創(chuàng)造無氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛水封泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內(nèi)注滿水，以保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境，注意在發(fā)酵過程中經(jīng)常補水發(fā)酵溫度偏高溫度偏高則有害菌活動能力強，容易滋生雜菌偏低溫度偏低則不利于乳酸發(fā)酵，導致發(fā)酵時間延長發(fā)酵時期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期少(有O2，乳酸菌活動受抑制)少增加(硝酸鹽還原菌的作用)發(fā)酵中期___________________________積累、增多、pH下降下降(硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解)最多(乳酸抑制其他菌活動)(5)泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化

發(fā)酵后期減少(乳酸繼續(xù)積累，pH繼續(xù)下降，抑制其活動)_____________________下降至相對穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)變化曲線

注意亞硝酸鹽是硝酸鹽還原菌促進硝酸鹽還原形成的，而不是硝化細菌氧化氨形成的繼續(xù)增多，pH繼續(xù)下降項目果酒制作果醋制作發(fā)酵菌種酵母菌醋酸菌生物學分類單細胞，真核生物單細胞，原核生物代謝方式異養(yǎng)

型異養(yǎng)

型菌種來源附著在葡萄皮上的野生型酵母菌空氣中發(fā)酵產(chǎn)物_______________醋酸、水發(fā)酵條件溫度一般控制在18～30℃__________時間10～12d7～8d氧氣初期______，后期_________始終需要氧2.果酒和果醋的制作(1)原理和條件兼性厭氧需氧酒精、二氧化碳30～35℃需氧不需氧發(fā)酵原理有氧條件下，酵母菌通過有氧呼吸大量繁殖：____________________________________________；無氧條件下，酵母菌通過無氧呼吸產(chǎn)生酒精：__________________________________O2、糖源充足時：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；O2充足、缺少

時：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量產(chǎn)物檢測聞氣味、品嘗、酸性條件下的重鉻酸鉀(橙色→灰綠色)酸堿指示劑(pH試紙)、聞氣味、品嘗C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量糖源(2)制作流程用體積分數(shù)為70%的酒精1/3在制作果酒的過程中，除了酵母菌，

是否還有其他微生物生長？它們會

對果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？

提示制作果酒的過程中，除酵母菌之外，還會有其他雜菌生長，它們會在酒精發(fā)酵中污染發(fā)酵液，而避免發(fā)酵液污染需要從發(fā)酵制作的過程全面考慮。例如，榨汁機、發(fā)酵瓶要清洗干凈，裝入葡萄汁后，封閉充氣口；每次排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋等。選擇性必修3P7“探究·實踐”【思考】關(guān)閉（3）果酒和果醋改進裝置及其分析裝置的使用：使用該裝置制作果酒時，應該關(guān)閉充氣口；制作果醋時，應將充氣口連接充氣泵，輸入空氣。CO2防止空氣中微生物的污染（4）制作果酒和果醋過程中產(chǎn)量低的原因①果酒制作中產(chǎn)生的酒精少：Ⅰ.發(fā)酵前期酵母菌有氧呼吸不足，酵母菌數(shù)量少。Ⅱ.發(fā)酵后期密封不嚴，酵母菌發(fā)酵受抑制。②果醋制作中產(chǎn)生醋酸少：發(fā)酵過程中供氧不足所致。（5）自然發(fā)酵狀態(tài)下不容易引起雜菌污染的原因①沖洗步驟可去除部分雜菌。②酸性、無氧的發(fā)酵環(huán)境可以抑制其他雜菌的生長。③酵母菌對酒精的耐受性高于其他雜菌。發(fā)酵過程中控制雜菌的措施方法圍繞傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，考查生命觀念D酵母菌是兼性厭氧菌，既可以進行有氧呼吸(徹底的氧化分解，釋放大量的能量，有利于酵母菌的繁殖)，又可以進行無氧呼吸(釋放少量能量，產(chǎn)生酒精)，A正確；自然發(fā)酵制作葡萄酒的菌種主要來自于葡萄皮表面的野生型酵母菌，B正確；制作的葡萄酒的顏色來自葡萄皮中的色素，C正確；隨著發(fā)酵的進行，酵母菌進行無氧呼吸，消耗糖，所以糖含量減少，D錯誤。1.(2021·山東卷，12)葡萄酒的制作離不開酵母菌。下列說法錯誤的是(

)

A.無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖

B.自然發(fā)酵制作葡萄酒時起主要作用的菌是野生型酵母菌

C.葡萄酒的顏色是葡萄皮中的色素進入發(fā)酵液形成的

D.制作過程中隨著發(fā)酵的進行發(fā)酵液中糖含量增加2.(2021·遼寧卷，8改編)利用菠蘿蜜制作果醋的大致流程為：先在滅菌的果肉勻漿中接種酵母菌，發(fā)酵6天后，再接入活化的醋酸菌，發(fā)酵5天。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)

A.乙醇既是乙酸發(fā)酵的底物，又可以抑制雜菌繁殖

B.酵母菌和醋酸菌均以有絲分裂的方式進行增殖

C.酵母菌和醋酸菌發(fā)酵過程中控制通氣的情況不同

D.接入醋酸桿菌后，應適當升高發(fā)酵溫度B當缺少糖源時，醋酸菌可將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜幔瑫r乙醇還可抑制雜菌繁殖，A正確；酵母菌一般以出芽的方式繁殖，醋酸菌以二分裂的方式進行增殖，B錯誤；酵母菌發(fā)酵過程中先通氣使其大量繁殖，再密閉發(fā)酵生產(chǎn)乙醇；醋酸菌為好氧菌，需持續(xù)通入無菌氧氣，C正確；酒精發(fā)酵的適宜溫度范圍是18～30℃，乙酸發(fā)酵的適宜溫度范圍為30～35℃，D正確。圍繞傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，考查科學思維D參與果酒制作的微生物是酵母菌，屬于真核生物，A錯誤；參與果醋制作的醋酸菌是好氧菌，因此果醋發(fā)酵需要有氧條件，B錯誤；不同的發(fā)酵過程需要的溫度不同，C錯誤；果酒、果醋和泡菜發(fā)酵后形成的溶液都呈酸性，D正確。3.(2021·海南卷，17)關(guān)于果酒、果醋和泡菜這三種傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)物的制作，下列敘述正確的是(

)A.發(fā)酵所利用的微生物都屬于原核生物B.發(fā)酵過程都在無氧條件下進行C.發(fā)酵過程都在同一溫度下進行D.發(fā)酵后形成的溶液都呈酸性4.(2021·湖北卷，3)中國的許多傳統(tǒng)美食制作過程蘊含了生物發(fā)酵技術(shù)。下列敘述正確的是(

)

A.泡菜制作過程中，酵母菌將葡萄糖分解成乳酸

B.饅頭制作過程中，酵母菌進行呼吸作用產(chǎn)生CO2

C.米酒制作過程中，將容器密封可以促進酵母菌生長

D.酸奶制作過程中，后期低溫處理可產(chǎn)生大量乳酸菌B在泡菜制作過程中，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸，A錯誤；在饅頭制作過程中，酵母菌進行細胞呼吸產(chǎn)生CO2，從而使饅頭變得松軟，B正確；在米酒制作過程中，將容器密封的目的是讓酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，將容器密封不利于酵母菌生長，C錯誤；在酸奶制作過程中，后期低溫處理的目的是抑制微生物的生長，延長保質(zhì)期，D錯誤。圍繞傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，考查科學探究能力B將白蘿卜切成小塊可以擴大白蘿卜與腌料的接觸面積，縮短腌制時間，A正確；泡菜制作所需菌種為乳酸菌，制作過程中應保持無氧環(huán)境，向容器中通入無菌空氣不利于腌制，B錯誤；泡菜汁中含有一定量的發(fā)酵菌種，所以在腌制過程中，加入一些已經(jīng)腌制過的泡菜汁可縮短腌制時間，C正確；用沸水短時處理，可抑制某些微生物的繁殖，提高泡菜品質(zhì)，也可縮短腌制時間，D正確。5．(2021·浙江卷)用白蘿卜制作泡菜的過程中，采用適當方法可縮短腌制時間。下列方法中錯誤的是(

)A．將白蘿卜切成小塊B．向容器中通入無菌空氣C．添加已經(jīng)腌制過的泡菜汁D．用沸水短時處理白蘿卜塊(1)大豆的主要營養(yǎng)成分有蛋白質(zhì)，可為米曲霉的生長提供氮源。淀粉屬于多糖，組成元素有C、H、O，可為米曲霉的生長提供碳源。6.(2021·全國乙卷，37)工業(yè)上所說的發(fā)酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業(yè)通過發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下?；卮鹣铝袉栴}：(1)米曲霉發(fā)酵過程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長提供營養(yǎng)物質(zhì)，大豆中的

可為米曲霉的生長提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供

。蛋白質(zhì)碳源(2)蛋白質(zhì)和脂肪的分解需要蛋白酶和脂肪酶。蛋白酶可以將蛋白質(zhì)水解為小分子的肽和氨基酸。依題意可知，米曲霉發(fā)酵過程中需要提供營養(yǎng)物質(zhì)，且需要通入空氣并攪拌，故米曲霉的代謝類型為異養(yǎng)好氧型。(2)米曲霉發(fā)酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖，大量分泌制作醬油過程所需的酶類，這些酶中的

、

能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸收、風味獨特的成分，如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和

。米曲霉發(fā)酵過程需要提供營養(yǎng)物質(zhì)、通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于

(填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”)微生物。蛋白酶脂肪酶氨基酸異養(yǎng)好氧(3)乳酸菌為原核生物；酵母菌為兼性厭氧微生物，在無氧條件下可以通過無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2。在發(fā)酵池發(fā)酵階段存在乳酸菌和酵母菌，它們產(chǎn)生的乳酸和酒精均會抑制雜菌生長，同時，加入的食鹽也有抑制雜菌生長的作用。(3)在發(fā)酵池發(fā)酵階段添加的乳酸菌屬于

(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)物是

。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質(zhì)量的重要因素，據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長的物質(zhì)是

(答出1點即可)。原核生物酒精和CO2乳酸(酒精、食鹽)2發(fā)酵工程及其應用(1)在發(fā)酵工程中，可通過誘變育種、基因工程育種獲得菌種(

)(2)發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是選育菌種(

)(3)在連續(xù)培養(yǎng)過程中補充的同種培養(yǎng)液和空氣須先滅菌(

)(4)發(fā)酵工程中要對培養(yǎng)基進行滅菌,發(fā)酵設(shè)備不用滅菌(

)(5)發(fā)酵罐中微生物的生長繁殖、代謝物的形成速度都與攪拌速度有關(guān)(

)(6)微生物飼料主要是利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的微生物的菌體(

)(7)發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種(

)(8)發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物的代謝產(chǎn)物、酶及菌體本身(

)(9)谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)時，在酸性條件下積累較多的谷氨酰胺(

)√×√×√√√√×1.發(fā)酵工程的概念

利用微生物的___________，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。特定功能2.發(fā)酵工程的特點溫和豐富低廉專一污染小容易處理3.發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)營養(yǎng)協(xié)調(diào)pH適宜碳源氮源防止雜菌污染穩(wěn)定、溫和自然界基因工程產(chǎn)物濃度過濾沉淀蒸餾、萃取4．發(fā)酵工程中心環(huán)節(jié)發(fā)酵罐示意圖5.發(fā)酵過程的影響因素及控制

(1)溫度

Ⅰ.影響：微生物分解有機物釋放的能量，會引起發(fā)酵溫度升高；機械攪拌也會產(chǎn)生一部分熱量引起發(fā)酵溫度升高。此外，發(fā)酵罐壁散熱，水分蒸發(fā)會帶走部分熱量，使發(fā)酵溫度降低。Ⅱ.控制：發(fā)酵過程中可以通過溫度傳感器和控制裝置進行檢測和由冷卻水進、出口水流來調(diào)整。 (2)pH

Ⅰ.影響：pH發(fā)生變化的主要原因是培養(yǎng)液中營養(yǎng)成分的利用和代謝物的積累。例如，谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)：在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸；在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N--乙酰谷氨酰胺。Ⅱ.控制：可以通過pH計檢測，并由加料裝置添加酸和堿進行調(diào)節(jié)，也可以在培養(yǎng)基中添加pH緩沖液等。(3)溶解氧Ⅰ.影響：好氧型微生物：溶解氧要充足；厭氧型微生物：嚴格的無氧環(huán)境。Ⅱ.控制：由發(fā)酵罐的通氣口來控制通氣量，攪拌葉輪的攪拌速度加以調(diào)節(jié)。計算機應用的發(fā)酵工程中實現(xiàn)了對溫度、酸堿度、通氣量、轉(zhuǎn)速的自動記錄和自動控制。6．攪拌葉輪在發(fā)酵過程中的作用(1)通過葉輪的攪拌作用，使培養(yǎng)基在發(fā)酵罐內(nèi)得到充分的混合，盡可能使微生物在發(fā)酵罐里的每一處均能得到充足的氧氣和培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)。(2)良好的攪拌有利于微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的熱量傳遞給冷卻介質(zhì)。(3)攪拌能使發(fā)酵液充分混合，發(fā)酵罐的發(fā)酵液中的固型物質(zhì)保持懸浮狀態(tài)。7．與傳統(tǒng)的容器相比，發(fā)酵罐最明顯的優(yōu)勢發(fā)酵罐能實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，最大限度地利用原料和設(shè)備，獲得高產(chǎn)量和高效率。(1)進行嚴格滅菌，能使空氣按需要流通，從而提供良好的發(fā)酵環(huán)境。(2)實施攪拌、振蕩以促進微生物生長。(3)對溫度、壓力、空氣流量實行自動控制。(4)通過各種生物傳感器測定發(fā)酵罐內(nèi)菌體濃度、營養(yǎng)成分、產(chǎn)品濃度等，并用電腦隨時調(diào)節(jié)發(fā)酵進程。8.發(fā)酵工程的應用(1)發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應用產(chǎn)品類型產(chǎn)品相關(guān)微生物及其作用傳統(tǒng)的發(fā)酵成品醬油霉菌(如黑曲霉)將蛋白質(zhì)水解成肽和氨基酸酒類釀酒酵母利用谷物或水果發(fā)酵產(chǎn)生酒精食品添加劑檸檬酸黑曲霉發(fā)酵產(chǎn)生味精谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵產(chǎn)生谷氨酸酶制劑α-淀粉酶、β-淀粉酶、果膠酶、氨基肽酶、脂肪酶等絕大多數(shù)通過微生物的發(fā)酵產(chǎn)生(2)在醫(yī)藥工業(yè)上的應用①獲得具有

生產(chǎn)能力的微生物。②直接對

進行改造，再通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。③利用基因工程，將病原體的

基因轉(zhuǎn)入適當?shù)奈⑸锛毎@得的表達產(chǎn)物可以作為疫苗使用。④利用發(fā)酵工程已生產(chǎn)青霉素等多種抗生素、多種氨基酸、________和____________等。某種藥物菌種某個或某幾個抗原激素免疫調(diào)節(jié)劑【思考】引起全球新冠肺炎大流行的元兇是新冠病毒，利用發(fā)酵工程相關(guān)知識，如何大量生產(chǎn)新冠病毒疫苗？提示可將新冠病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入某種微生物體內(nèi)，再通過發(fā)酵工程大量生產(chǎn)新冠病毒疫苗。(3)發(fā)酵工程在農(nóng)牧業(yè)上的應用

應用類型微生物及其作用生產(chǎn)微生物肥料根瘤菌制作根瘤菌肥;固氮菌制作固氮菌肥生產(chǎn)微生物農(nóng)藥蘇云金桿菌防治80多種蟲害;白僵菌防治玉米螟、松毛蟲;放線菌產(chǎn)生井岡霉素防治水稻枯紋病生產(chǎn)微生物飼料用酵母菌、乳酸菌等生產(chǎn)單細胞蛋白(4)發(fā)酵工程在其他方面的應用①利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)

等能源物質(zhì)。②極端微生物的應用：嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產(chǎn)

，嗜低溫菌有助于提高

的產(chǎn)量。酒精、乙烯洗滌劑熱敏性產(chǎn)品發(fā)酵工程正滲透到幾乎所有的工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，在助力解決糧食、________、健康和________等方面的重大問題上，作出了越來越大的貢獻。環(huán)境能源9．啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程及發(fā)酵過程

(1)啤酒發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)流程及操作目的(2)啤酒發(fā)酵的過程及內(nèi)容(3)“精釀”啤酒與“工業(yè)”啤酒的區(qū)別長短低高1.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)得到的產(chǎn)品一般不進行分離、提純，而發(fā)酵工程得到的產(chǎn)品須根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)品類型進行分離、提純。2.發(fā)酵生產(chǎn)排出的氣體和廢棄物不能直接排放到外界環(huán)境中，以避免對環(huán)境造成污染。3.發(fā)酵過程的監(jiān)控和發(fā)酵條件的控制會直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。一方面要隨時檢測培養(yǎng)液中微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進程；另一方面要及時添加必備的營養(yǎng)物質(zhì)來延長菌體生長穩(wěn)定期的時間，以便得到更多的發(fā)酵產(chǎn)品；同時要嚴格控制溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵條件，來保證產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。結(jié)合發(fā)酵工程及其應用，考查科學思維B果酒發(fā)酵的適宜溫度為18～30℃，因此夏季生產(chǎn)果酒時，常需對罐體進行降溫處理，A正確；乙醇是酵母菌無氧呼吸的產(chǎn)物，因此發(fā)酵過程中不需要通入空氣，B錯誤；無氧呼吸產(chǎn)生了二氧化碳，但是沒有消耗氧氣，因此發(fā)酵罐中的氣壓不會低于大氣壓，C正確；葡萄酒發(fā)酵的原料是糖類，因此可以通過監(jiān)測發(fā)酵過程中殘余糖的濃度來決定何時終止發(fā)酵，D正確。1.(2018·江蘇卷，16)某高校采用如圖所示的發(fā)酵罐進行葡萄酒主發(fā)酵過程的研究，下列敘述錯誤的是(

)A.夏季生產(chǎn)果酒時，常需對罐體進行降溫處理B.乙醇為揮發(fā)性物質(zhì)，故發(fā)酵過程中空氣的進氣量不宜太大C.正常發(fā)酵過程中罐內(nèi)的壓力不會低于大氣壓D.可以通過監(jiān)測發(fā)酵過程中殘余糖的濃度來決定何時終止發(fā)酵2．(2021·廣東卷)中國科學家運用合成生物學方法構(gòu)建了一株嗜鹽單胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液，含較多蔗糖)為原料，在實驗室發(fā)酵生產(chǎn)PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整體利用價值。工藝流程如圖。(1)為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，可將蔗糖作為唯一碳源，并不斷提高其濃度，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)以獲得目標菌株。在培養(yǎng)過程中定期取樣進行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況，可用稀釋涂布平板法。此外，還可以通過誘變育種、基因工程育種等方法選育優(yōu)良菌株。回答下列問題：(1)為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液體培養(yǎng)基中將蔗糖作為__________，并不斷提高其濃度，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)(指培養(yǎng)一段時間后，將部分培養(yǎng)物轉(zhuǎn)入新配的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng))以獲得目標菌株。培養(yǎng)過程中定期取樣并用______________的方法進行菌落計數(shù)，評估菌株增殖狀況。此外，選育優(yōu)良菌株的方法還有______________________等(答出兩種方法即可)。唯一碳源稀釋涂布平板誘變育種、基因工程育種(2)培養(yǎng)基中鹽濃度過高會使細胞失水導致細胞代謝紊亂，過高的pH會導致細胞中蛋白質(zhì)變性失活，因此不耐鹽和酸堿耐受力低的雜菌在該培養(yǎng)基中均無法生長繁殖，所以題述系統(tǒng)不需要滅菌。(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，研究人員設(shè)計了一種不需要滅菌的發(fā)酵系統(tǒng)，其培養(yǎng)基鹽濃度設(shè)為60g/L，pH為10，菌株H可正常持續(xù)發(fā)酵60d以上。該系統(tǒng)不需要滅菌的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。培養(yǎng)基中鹽濃度過高會使細胞失水導致細胞代謝紊亂，過高的pH會導致細胞中蛋白質(zhì)變性失活，因此不耐鹽和酸堿耐受力低的雜菌在該培養(yǎng)基中均無法生長繁殖(3)根據(jù)菌株H發(fā)酵系統(tǒng)是開放式的系統(tǒng)及圖示信息中有空氣、攪拌器，可推知發(fā)酵需要氧氣，再依據(jù)發(fā)酵液中菌株H細胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達到預期并有少量乙醇產(chǎn)生，可知氧氣可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。(4)菌株H可以分解餐廚垃圾，而餐廚垃圾主要含蛋白質(zhì)、淀粉、油脂，由此可推知菌株H可分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。(3)研究人員在工廠進行擴大培養(yǎng)，在適宜的營養(yǎng)物濃度、溫度、pH條件下發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中菌株H細胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達到預期，并產(chǎn)生了少量乙醇等物質(zhì)，說明發(fā)酵條件中______可能是高密度培養(yǎng)的限制因素。(4)菌株H還能通過分解餐廚垃圾(主要含蛋白質(zhì)、淀粉、油脂等)來生產(chǎn)PHA，說明其能分泌_________________________。氧氣蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶圍繞發(fā)酵工程及其應用，考查社會責任3．(2021·全國乙卷)工業(yè)上所說的發(fā)酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業(yè)通過發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下。(1)微生物培養(yǎng)基成分一般包括碳源、氮源、無機鹽、水、生長因子等。含有氮元素且能被微生物利用的物質(zhì)稱為氮源，大豆中的蛋白質(zhì)可為米曲霉的生長提供氮源，含有碳元素且能被微生物所利用的物質(zhì)稱為碳源，小麥中的淀粉屬于多糖，含有C、H、O，可為米曲霉的生長提供碳源?；卮鹣铝袉栴}：(1)米曲霉發(fā)酵過程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長提供營養(yǎng)物質(zhì)，大豆中的________可為米曲霉的生長提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供_______。蛋白質(zhì)碳源(2)蛋白酶可將大分子的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可將脂肪分解成甘油和脂肪酸。米曲霉發(fā)酵過程需提供營養(yǎng)物質(zhì)，需要通入空氣并攪拌，故米曲霉的代謝類型為異養(yǎng)好氧型。(2)米曲霉發(fā)酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖，大量分泌制作醬油過程所需的酶類，這些酶中的________、________能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸收、風味獨特的成分，如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和________。米曲霉發(fā)酵過程需要提供營養(yǎng)物質(zhì)、通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于___________(填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”)微生物。蛋白酶脂肪酶氨基酸異養(yǎng)好氧(3)乳酸菌屬于細菌，為原核生物。酵母菌為異養(yǎng)兼性厭氧型生物，在無氧條件下分解葡萄糖可生成乙醇和CO2。發(fā)酵過程中加入的食鹽可以抑制雜菌的生長。(3)在發(fā)酵池發(fā)酵階段添加的乳酸菌屬于___________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)物是_____________。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質(zhì)量的重要因素，據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長的物質(zhì)是________(答出1點即可)原核生物乙醇和CO2

食鹽（1）發(fā)酵工程的菌種可以是基因工程的獲得的菌種、自然選擇的目標菌種或者是通過誘變選擇的菌種，能生產(chǎn)人生長激素的工程菌是通過①基因工程獲得的；高產(chǎn)青霉素菌種是通過②誘變培育的。4.(2022·福建廈門期中)下圖所示為發(fā)酵工程生產(chǎn)產(chǎn)品的流程圖，據(jù)圖回答：(1)若能生產(chǎn)人生長激素的工程菌是通過①培育的，①應該是

；若高產(chǎn)青霉素菌種是通過