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第三十八讲：
传统发酵技术和发酵工程的应用
1.概述发酵工程及其基本环节；举例说明发酵工程在生产上有重要的应用价值。
2.理解发酵工程的过程并能够与实际相结合，发展学生的工程思维，提高系统分析能力。
3.学习发酵工程的环节与实例，感叹生物的神奇，科技的进步
考点要求 考题统计 考情分析
传统发酵技术的应用 2023，山东（2道）、浙江、江苏，选择 2022，湖北、湖南，选择 本专题知识难度较高，要求基础要扎实。考查学生对相关发酵工程的整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
发酵工程及其应用 2023，辽宁，选择 2022，辽宁、湖北、山东（2道），选择 2022，河北、北京、广东、全国1，2，填空 传统发酵技术的应用
发酵工程及其应用
传统发酵技术的应用
考点一
（1）发酵的概念
发酵是人们利用　　　，在适宜的条件下，将原料通过　　　　　　转化为人类所需要的产物的过程。
微生物
微生物的代谢
1.发酵与传统发酵技术
（2）传统发酵技术
固体
半固体
有氧或无氧　
一.传统发酵技术的应用【考点讲解】
（1）腐乳制作
①原理：蛋白质　　　 　　　　　　　　　。脂肪 　　　　　　。
②腐乳制作过程中参与的微生物：毛霉是一种丝状　　，其繁殖方式为
　　　　，代谢类型是　　　　型。
（2）泡菜的制作
①乳酸菌发酵制作泡菜的原理：_______________________________。
小分子的肽和氨基酸
甘油和脂肪酸
真菌
孢子生殖
异养需氧
2.传统发酵食品的制作
一.传统发酵技术的应用【考点讲解】
（2）泡菜的制作
②制作泡菜的方法步骤
5%～
20%
晾干
半坛
八
冷却好
全部菜料
向水槽中补充水
发酵时间
2.传统发酵食品的制作
一.传统发酵技术的应用【考点讲解】
2.传统发酵食品的制作
一.传统发酵技术的应用【考点讲解】
（2）泡菜的制作
③关键操作
发酵 时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵 初期 少(有O2，乳酸菌活动受抑制) 少 增加(硝酸盐还原菌的作用)
发酵 中期 ___________________________ 积累、增多、pH下降 下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)
发酵 后期 减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动) _____________________ 下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
最多(乳酸抑制其他菌活动)
继续增多，pH继续下降
（2）泡菜的制作 ④泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
2.传统发酵食品的制作
一.传统发酵技术的应用【考点讲解】
发酵 时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
变化 曲线
注意 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）泡菜的制作 ④泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
2.传统发酵食品的制作
一.传统发酵技术的应用【考点讲解】
A.在泡菜制作过程中营造“无氧环境”的3项措施是什么？
答案：　
a.选择的泡菜坛要密封性好。
b.加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料。
c.盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。
（2）泡菜的制作 ④泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
2.传统发酵食品的制作
一.传统发酵技术的应用【考点讲解】
②为什么泡菜坛只能装八成满？
答案　在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的CO2，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。
（2）泡菜的制作 ④泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
2.传统发酵食品的制作
一.传统发酵技术的应用【考点讲解】
③盐水要煮沸后冷却使用的目的是什么？
答案　煮沸的目的是除去水中的氧气，杀灭盐水中的其他杂菌。冷却的目的是保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。
④用盐过多时，制作的泡菜会“咸而不酸”，原因是什么？
答案　盐过多，抑制了乳酸菌发酵。
（2）泡菜的制作 ④泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
2.传统发酵食品的制作
一.传统发酵技术的应用【考点讲解】
1.制作原理与发酵条件
一.传统发酵技术的应用【考点讲解】
2.比较果酒与果醋制作的过程
一.传统发酵技术的应用【考点讲解】
果酒发酵制作的3个易错点
关闭
　　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，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。
CO3
防止空气中微生物的污染
①制作葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～30 ℃？制作葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35 ℃？
答案　温度是影响酵母菌和醋酸菌生长和发酵的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃。因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35 ℃，因此要将温度控制在30～35 ℃。
　　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
②在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？
答案　制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵中污染发酵液，而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。
　　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
③在家庭制作葡萄酒的过程中，不需要严格的消毒过程也能完成发酵，原因是什么？
答案　在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。
④醋酸菌醋酸发酵时，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。
答案　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。
　　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
(2023届汕头月考)如图甲是先进行酒精发酵再进行醋酸发酵的实验装置,在消毒后的锥形瓶中装入新鲜的葡萄汁后封闭通气口,进行自然发酵。图乙是发酵过程中发酵液pH变化曲线图,下列有关叙述不正确的是(　　)
A.与初期的酒精发酵相比,后期的醋酸发酵时溶液中的气泡会明显增多
B.发酵中期的发酵液,能使重铬酸钾在酸性条件下变为灰绿色,说明有酒精产生
C.发酵后期接种醋酸杆菌后,发酵温度需要适当升高并适当通气
D.图乙中能正确表示发酵过程中发酵液pH变化的曲线是②
甲
乙
答案:A
解析:醋酸发酵不产生气体,而酒精发酵产生二氧化碳,故与初期的酒精发酵相比,后期的醋酸发酵时溶液中的气泡会明显减少,A项错误。
发酵工程及其应用
(1)概念: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)对发酵工程概念的理解
二.发酵工程及其应用【考点讲解】
1.发酵工程
二.发酵工程及其应用【考点讲解】
2.发酵工程基本
环节分析
(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
大麦种子发芽，释放淀粉酶
淀粉分解，形成糖浆
酵母菌将糖转化为酒精和二氧化碳
3.啤酒的工业化生产流程
二.发酵工程及其应用【考点讲解】
(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
长
短
低
高
3.啤酒的工业化生产流程
二.发酵工程及其应用【考点讲解】
温和
丰富
低廉
专一
污染小
容易处理
4.发酵工程的特点
二.发酵工程及其应用【考点讲解】
5.发酵工程的应用
二.发酵工程及其应用【考点讲解】
　　 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　　。其不仅含有丰富的　　　，还含有糖类、　　和维生素等物质。
菌体
蛋白质
脂质
①青霉素发酵是高耗氧过程，如何能够在发酵过程中给微生物持续高效地供氧呢？(提示：血红蛋白具有携带O2的能力。)
答案　可以用基因工程的方法，将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对氧的吸收和利用率。
　　 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　　。其不仅含有丰富的　　　，还含有糖类、　　和维生素等物质。
菌体
蛋白质
脂质
②在青霉素发酵过程中，总有头孢霉素产生。人们通过对青霉素生产菌代谢途径的研究发现，在青霉素与头孢霉素的合成过程中，它们有一个共同的前体，这个前体经过两种不同酶的作用分别合成两个产物。如何改造青霉素生产菌使其只生产青霉素，或者只生产头孢霉素呢？
答案　可以对两种酶的基因进行改造或敲除其中一种酶的基因，从而使青霉素生产菌只生产一种产物。
　　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　　。其不仅含有丰富的　　　，还含有糖类、　　和维生素等物质。
菌体
蛋白质
脂质
③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？
答案　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。
有关发酵工程的5点注意
2.我国是世界啤酒生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的,下图是“精酿”啤酒生产流程示意图。下列说法错误的是(　　)
A.大麦发芽释放的淀粉酶可参与糖化过程
B.碾磨有利于淀粉酶与淀粉充分接触,提升反应速率
C.蒸煮过程可以终止淀粉酶的进一步作用,并对糖浆灭菌
D.当发酵液中的糖分消耗完全后,酵母菌的发酵才会终止
答案:D
解析:在缺氧、酸性的发酵液中,酵母菌可以生长繁殖,但随着无氧呼吸过程中酒精含量的增多,酵母菌的生长受到抑制,因此酵母菌发酵过程可能在糖分消耗完全之前已终止,D项错误。
近三年（2021-2023）
真题：
勤学如春起之苗，不见其长日有多增
1（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
【答案】D
【详解】A、青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，A正确；
B、青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确；
C、选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确；
D、为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。
故选D。
2.（2022·湖北·统考高考真题）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
【答案】C
【分析】果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧型生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵。
【详解】A、在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气，让酵母菌大量繁殖，再进行酒精发酵，A正确；
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，如发酵初期酵母菌大量繁殖，B正确；
CD、酒精发酵利用的菌种是酵母菌，葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质，不存在线粒体中，C错误，D正确。
故选C。
3.（2023·山东·高考真题）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
【答案】C
【详解】A、盐水煮沸是为了杀灭杂菌，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；
B、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；
C、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；
D、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。
故选C。
4.（2023·辽宁·统考高考真题）利用某种微生物发酵生产DHA油脂，可获取DHA（一种不饱和脂肪酸）。下图为发酵过程中物质含量变化曲线。下列叙述错误的是（ ）
A．DHA油脂的产量与生物量呈正相关
B．温度和溶解氧的变化能影响DHA油脂的产量
C．葡萄糖代谢可为DHA油脂的合成提供能量
D．12～60h，DHA油脂的合成对氮源的需求比碳源高
【答案】D
【详解】A、由图可知，DHA油脂的产量随着发酵进程逐渐增加，生物量也随着发酵进程逐渐增加，它们的变化呈正相关，A正确；
B、由图可知，生物量与DHA油脂的产量呈正相关，温度和溶解氧影响微生物的生长繁殖，进而影响DHA油脂的产量，B正确；
C、发酵液中葡萄糖被微生物吸收用于呼吸作用产生能量，供其合成DHA油脂，C正确；
D、DHA油脂是一种不饱和脂肪酸，含C、H、O不含N，所以在12～60h，DHA油脂的合成对碳源的需求高，不需要氮源，D错误。
故选D。
5.（2023·江苏·统考高考真题）某醋厂和啤酒厂的工艺流程如图所示。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌；醋醅含有醋酸菌；糖化即淀粉水解过程。下列相关叙述正确的有（　　）
A．糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的是利于糖化和灭菌
B．发酵原理是利用真菌的无氧呼吸与细菌的有氧呼吸
C．醋酸发酵过程中经常翻动发酵物，可控制发酵温度和改善通气状况
D．啤酒酿造流程中适当增加溶解氧可缩短发酵时间
【答案】AD
【详解】A、糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的均有利于灭菌和糖化过程，A正确；
B、图中制酒用到了酒曲，酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌，霉菌属于真菌，其为需氧型，该过程霉菌产生的淀粉酶有利于将糯米中的淀粉分解，其中的乳酸菌进行的是无氧呼吸，酵母菌主要进行无氧呼吸过程完成酿酒的过程，醋酸发酵过程中主要利用了醋酸杆菌的有氧呼吸进行醋酸发酵，B错误；
C、醋酸发酵过程中利用了醋酸菌的有氧呼吸，在发酵过程中经常翻动发酵物，有利于散热，但不能控制发酵温度，C错误；
D、啤酒酿造流程中利用的原理是酵母菌的无氧呼吸产生酒精的过程，若适当增加溶解氧有利于酵母菌有氧呼吸产生更多的能量满足酵母菌自身增殖的需要，因而可缩短发酵时间，D正确。
故选AD。

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