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2024高考一轮复习
第29讲 传统发酵技术的应用、发酵工程及应用
微点练清【P265】
1．传统发酵利用的菌种是人工保留的菌种。 ( )
2．泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件。 ( )
3．在制作果酒、果醋时，适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。 ( )
4．在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。 ( )
5．分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法。 ( )
6．发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关。 ( )
7．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。 ( )
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一、传统发酵技术的应用
1
发酵与传统发酵技术
②原理：
（1）发酵：
①概念：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。
微生物
微生物的代谢
不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物。
③种类：
需氧发酵（ ）
厌氧发酵（ ）
醋酸发酵、谷氨酸发酵
酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵
课P4 P265
（2）传统发酵技术：
①概念：
直接利用原材料中天然存在的_______，或利用前一次发酵保存下的面团、卤汁等发酵物中的_______进行发酵、制作食品的技术。
②分类：
固体发酵:
半固体发酵:
泡菜、粮食白酒、腐乳等
豆豉、酱、酱油等
微生物
微生物
③实例：
腐乳的制作
a、原理：蛋白质　　　 　　　　　　　　　。
脂肪 　　　　　　 。
b、腐乳制作过程中参与的微生物：如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，毛霉是一种丝状真菌。
小分子的肽和氨基酸
甘油和脂肪酸
课P5 P265
2
尝试制作传统发酵食品
（1）所用菌种：
①泡菜：_______。
②果酒：_______。
③果醋：_______。
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
课P5 P266
(2)制作原理:
①泡菜：乳酸菌
在_____条件下，乳酸菌将葡萄糖分解为_____：
C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+能量。
②果酒：酵母菌
a.在_____条件下大量繁殖：C6H12O6+6O2 +6H2O 6CO2+12H2O+能量。
b.在_____条件下进行酒精发酵：C6H12O6 2CO2+2C2H5OH(酒精)+能量
③果醋：醋酸菌
a.糖源、氧气均充足：C6H12O6+O2 2CH3COOH(醋酸)+2H2O+2CO2+能量
b.糖源不足、氧气充足：C2H5OH+O2 H2O+CH3COOH(醋酸)+能量。
无氧
乳酸
有氧
无氧
课P5 P266
（3）发酵条件控制：
泡菜 果酒 果醋
条 件 控 制 O2 _____ 前期有氧，后 期无氧 _____
温度 室温 _______℃ _______℃
时间 腌制15天左右 10～12天 7～8天
其他条件 控制盐与水的比例
操作提示 泡菜坛的选择；腌 制条件的控制 材料的选择与处理；防止发酵液 被污染；控制好发酵条件；正确 使用发酵装置 无氧
有氧
18～30
30～35
课P6 P267
（4）实例：
①泡菜的制作：
课P6 P266
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；
配制盐水
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
向坛盖边缘的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水；
根据室内温度控制发酵时间；
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；
过高：乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；
过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
杀菌除氧
创造无氧环境
在泡菜发酵初期，酵母菌等较为活跃，发酵产物中有较多的CO2，防止发酵液溢出坛外；
防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；
同时留有一定空间，也更方便拿取泡菜。
思考：发酵初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，试分析原因？
泡菜的制作流程：
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；
课P6 P266
泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化
时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵前期
发酵中期
发酵后期
变化曲线
少（O2抑制乳酸菌活动）
少
增加（硝酸盐还原菌的作用）
最多（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，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，抑制乳酸菌活动）
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）
知识拓展
P268
（拓展应用P8,2）某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，在用5%的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见右栏曲线图，请你帮他分析问题。
（1）据图分析，从亚硝酸盐含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？
（2）他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？
（3）加入“陈泡菜水”的目的是什么？
10天后食用比较好，
因为此时亚硝酸盐含量已经降到较低水平。
盐浓度高，杀死了乳酸菌等微生物。
“陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。
【随堂练习 P268】
4．我国制作泡菜的历史悠久。清末曾懿《中馈录》中记载：“泡
盐菜法，定要覆水坛。……。坛口上覆一盖，浸于水中，……。
泡菜之水，用花椒和盐煮沸，加烧酒少许。……如有霉花……”
下列相关叙述错误的是 (　 )
A．发酵初期出现的气泡可能来自菜上附着的酵母菌的细胞呼吸
B．“坛口上覆一盖，浸于水中”是为了创设坛内的无氧环境
C．“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”，其目的就是为了调味
D．“如有霉花”说明泡菜遭到污染
C
②果酒和果醋制作流程：
当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30-35℃，时间为7-8d。
先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵；
防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（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。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
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;
去除表面灰尘、污物
避免葡萄破损，
减少被杂菌污染的机会
防止野生菌种数量减少，影响发酵
排出气体
防止杂菌污染
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒发酵
果醋发酵
空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖
课P7 P267
果酒与果醋制作的过程的比较
项目 果酒 果醋
菌种 酵母菌 醋酸菌
温度 18～30 ℃ 30～35 ℃
时间 10～12 d 7～8 d
氧气条件 前期需氧，后期不需氧 需氧
排气或充气情况 发酵旺盛期的CO2产量非常大，要及时排气，防止发酵瓶爆裂 适时通过充气口充气，保证充足的氧气条件
气味或味道 酒味 酸味
气泡和泡沫 有气泡和泡沫 无气泡和泡沫
发酵液颜色 混浊 混浊，液面形成白色菌膜
检测指标 嗅味和品尝、用酸性重铬酸钾检测酒精含量、测定pH、进行酵母菌的镜检等工作 观察菌膜的形成、嗅味和品尝、测定pH、进行醋酸菌的镜检等工作
P267
果酒制作发酵装置及各部件的作用
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
排出CO2
打开
打开
便于取样检测
关闭
关闭
打开，并
接入气泵
关闭
CO2
防止空气中微生物的污染
P267
1.判断下列有关泡菜制作叙述的正误：
(1)发酵是利用微生物生产所需代谢产物的一种生产方式，通常说的乳酸
菌发酵是厌氧发酵。 ( )
(2)乳酸菌是严格厌氧菌，无氧呼吸产物是乳酸与CO2。 ( )
分析：乳酸菌无氧呼吸产物是乳酸，不产生CO2。
(3)乳酸菌与酵母菌在结构上的主要差异是前者没有核膜、核仁。( )
(4)腌制泡菜时的温度、食盐用量和发酵时间均会影响泡菜的品质。( )
√
×
√
√
(5)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵。 ( )
分析：泡菜发酵需要无氧环境，要选火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合
好的泡菜坛，发酵过程中需要在坛沿注满水，起到密封作用。
√
现学现用
(6)泡菜制作过程可以随时取出食用不同酸味的泡菜。 ( )
分析：泡菜发酵过程中亚硝酸盐的含量变化是先增加后减少，应等发酵到一定时间，
亚硝酸盐含量下降后食用，以防中毒。
×
(7)制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少。 ( )
分析：制作泡菜的过程中，乳酸菌进行无氧呼吸消耗有机物，有机物的干重减少，
种类增多。
(8)若制作的泡菜咸而不酸最可能的原因是大量的食盐抑制了乳酸菌的发
酵过程。 ( )
分析：如果泡菜盐水浓度过高，乳酸菌会通过渗透作用失水，抑制乳酸菌生长，制作的泡菜会“咸而不酸”。
×
√
2.判断下列有关果酒和果醋制作叙述的正误：
(1)在葡萄酒的自然发酵中，需要人工添加酵母菌种。 ( )
分析：在葡萄酒的自然发酵中，菌种来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。
(2)在果酒发酵后期，拧开瓶盖的间隔时间可延长。 ( )
分析：在果酒发酵后期，由于瓶中的营养物质减少，单位时间内产生的CO2的量减少，所以拧开瓶盖的间隔时间可以适当延长。
×
√
(3)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵所需的
最适温度。 ( )
分析：醋酸菌是嗜温菌，果醋发酵的最适温度高于果酒发酵所需的最适温度。
(4)红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的。 ( )
分析：红色素存在于液泡中，在发酵过程中，生物膜的通透性被破坏，红色素进入发酵
液导致葡萄酒变红。
×
√
1．(2022·天津)图甲是传统发酵技术的装置图，图乙是果酒和果醋制
作过程中发生的物质变化。下列有关叙述中，错误的是(　 )
A．甲装置既可用于果醋的制作，也可用于果酒的制作
B．使用甲装置制作果醋时，要打开阀a，关闭阀b
C．制作果酒和果醋的过程中，发酵液的pH都会降低
D．过程③和④都需要氧气的参与，但反应场所不同
【随堂练习 P267】
B
二、发酵工程及其应用
发酵工程是指利用 的特定功能，通过现代工程技术， 生产对人类有用的产品。它涉及 、 等方面。
发酵工程：
微生物
规模化
菌种的选育和培养
产物的分离和提纯
微生物纯培养技术的建立
密闭式发酵罐的设计成功
严格控制的环境条件
人们对发酵原理的认识
大规模生产发酵产品
课P22 P269
1
发酵工程基本环节
在青霉素生产过程中如果有杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶，将青霉素分解掉。
生产柠檬酸
生产啤酒
生产青霉素
生产味精
黑曲霉
啤酒酵母
黄青霉
谷氨酸
棒状杆菌
在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。
接种
选育菌种
制备培养基
扩大培养
灭菌
发酵罐内发酵
分离、提纯产物
获得产品
性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养
发酵工程中所用的菌种大多数是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。
这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要随时检测培养液中微生物的数量、产物的浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。
环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。
如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可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。
课P22 P269
2
发酵工程的应用
①生产条件温和；②原料来源丰富且价格低廉；
③产物专一；④废弃物对环境的污染小和容易处理；
在食品工业上的应用
在医药工业上的应用
在农牧业上的应用
其他方面上应用
发酵工程的应用
发酵工程的优点
课P24－27
（1）食品工业上的应用
食品工业是微生物最早开发和应用的领域
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
课P24
①生产传统的发酵产品
大豆蛋白质
黑曲霉
蛋白酶
小分子肽和氨基酸
淋洗
调制
酱油
谷物、水果
酒精+CO2
酵母菌
无氧条件
各种酒类
课P24
啤酒的工业化生产流程
发芽
1
2
焙烤
3
碾磨
4
糖化
大麦
水
糖化罐
大麦种子发芽，
释放淀粉酶。
加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。
将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。
淀粉水解
形成糖浆。
课P24
蒸煮
5
6
发酵
7
消毒
8
终止
产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。
酵母菌将糖转化为酒精和CO2
杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。
过滤、调节、分装啤酒进行出售。
糖浆
啤酒花
过滤
冷却
装瓶
装罐
储存罐
课P24
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。
课P24
【随堂练习 P270】
3．(2022·临沂二模)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
②生产各种各样的食品添加剂
添加剂类型 举例
酸度调节剂 L-苹果酸、柠檬酸、乳酸
增味剂 5-肌苷酸二钠、谷氨酸钠
着色剂 β-胡萝卜素、红曲黄色素
增稠剂 黄原胶、β-环状糊精、结冷胶
防腐剂 乳酸链球菌素、溶菌酶
增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保存期
作用
课P25
实例1——柠檬酸
柠檬酸是一种食品酸度调节剂；
可以通过黑曲霉的发酵制得；
实例2——味精
谷氨酸经过一系列处理就能制成味精；
由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸；
课P25
③生产酶制剂
a、常见酶制剂
b、酶制剂应用
α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶
少数由动植物生产；
绝大多数通过发酵工程生产；
食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等；
c、酶制剂来源
课P26
（2）在医药工业上的应用
动植物的基因
微生物
转入
直接改造微生物
病原体的抗原基因
转入
微生物
发酵
工程
药物
药物
疫苗
课P26
①生产抗生素
例如应用产黄青霉生产青霉素，用于治疗脑膜炎、骨髓炎、肺炎等。
②生产多种氨基酸
许多微生物都能产生氨基酸，发酵工程可生产许多具有治疗作用的氨基酸。例如精氨酸可以治疗高氨血症（尿素合成障碍导致血氨浓度升高）等疾病。
课P26
③生产激素
利用工程菌生产生长激素释放抑制激素，
用于肢端肥大症的治疗。
④生产免疫调节剂
例如，利用工程菌生产乙肝疫苗。
课P26
（3）在农牧业上的应用
①生产微生物肥料
利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。
利用微生物代谢物抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。
根瘤菌肥、固氮菌肥
微生物肥料的种类
课P26
②生产微生物农药
利用微生物或其代谢物来防治病虫害。
微生物农药作为 的重要手段。
生物防治
实例
微生物或代谢产物 防治病虫害种类
苏云金杆菌 80多种农林害虫
白僵菌 玉米螟、松毛虫
一种放线菌产生的抗生素 （井冈霉素） 水稻枯纹病
课P27
③生产微生物饲料
微生物含有丰富的蛋白质，且繁殖速度快
实例1——单细胞蛋白
许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的____________，即单细胞蛋白；单细胞蛋白应用——食品添加剂、微生物饲料；
实例2-乳酸菌
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，动物食用后还能提高免疫力。
微生物菌体
课P27
（4）在其他方面的应用
1.解决资源短缺和环境污染问题
利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质
利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
2.对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用
课P27
【小题加餐练156练】
B

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