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第十单元 生物技术与工程
第1章 发酵工程
第2章 细胞工程
第3章 基因工程
第4章 生物技术的安全性和伦理问题
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。
考点一 传统发酵技术的应用
知识框架
1.发酵与传统发酵
2.腐乳的制作
3.泡菜的制作
4.果酒和果醋的制作
菌种及来源、原理、步骤、注意事项
2.腐乳的制作
(3)方法步骤
让豆腐长出毛霉
加盐腌制
加卤汤瓶
密封腌制
前期发酵
后期发酵
(4)腐乳与豆腐相比，所含有机物的种类和能量的变化？
腐乳中所含的有机物种类增加，能量减少。因为豆腐中的蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸等
3.泡菜制作
复习提示：
①食盐的作用，浓度过高、过低的影响？
②盐水煮沸、冷却原因？
③装至八成满原因？
④向水槽中注满水的原因？
⑤室内温度偏高、偏低的影响？
⑥发酵过程中创设无氧环境的措施有哪些？
⑦发酵过程中乳酸菌数量、乳酸含量、亚硝酸盐含量的变化如何？
⑧加入“陈泡菜水”的目的？
泡菜的制作步骤是怎样的呢？
配制盐水：用清水和食盐配制质量分数__________的盐水，并将盐水煮沸，______待用。
5%~20%
冷却
调味、抑制微生物生长
温馨提示：盐的浓度过高，乳酸发酵受到抑制，泡菜风味差，用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
杀灭水中的微生物并除去水中氧气
避免杀死乳酸菌等发酵所需微生物。
蔬菜加工：将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混匀，晾干。
蔬菜装坛：将晾干的蔬菜装入泡菜坛内，装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至_____满。
放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易还原成亚硝酸盐，不益人体健康。
八成
选择泡菜坛或其它密封性良好的罐子装菜料，目的是创造无氧环境，有利于乳酸的发酵。
a.防止发酵初期酵母菌等产生CO2造成发酵液溢出坛外，b.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。
加入盐水：将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没
过全部菜料，盖好坛盖。
封坛发酵：向坛盖边沿的水槽中注满水，并在发酵过
程中注意经常向水槽中补充水，根据室内______控制发酵时间。
温度
保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。
若温度偏高，则有害菌活动能力强；若温度偏低，则不利于乳酸菌发酵，导致发酵时间延长。
3.泡菜制作
复习提示：
①食盐的作用，浓度过高、过低的影响？
②盐水煮沸、冷却原因？
③装至八成满原因？
④向水槽中注满水的原因？
⑤室内温度偏高、偏低的影响？
⑥哪些因素对产生亚硝酸盐有影响？
⑦发酵过程中创设无氧环境的措施有哪些？
⑧发酵过程中乳酸菌数量、乳酸含量、亚硝酸盐含量的变化如何？
⑨加入“陈泡菜水”的目的？
a.选择密封性好的泡菜坛子
b.盐水煮沸，冷却后的盐水没过菜料
c.盖好坛盖，坛盖边缘注满水
3.泡菜制作
复习提示：
①食盐的作用，浓度过高、过低的影响？
②盐水煮沸、冷却原因？
③装至八成满原因？
④向水槽中注满水的原因？
⑤室内温度偏高、偏低的影响？
⑥发酵过程中创设无氧环境的措施有哪些？
⑦发酵过程中乳酸菌数量、乳酸含量、亚硝酸盐含量的变化如何？
⑧加入“陈泡菜水”的目的？
3.泡菜制作
复习提示：
①食盐的作用，浓度过高、过低的影响？
②盐水煮沸、冷却原因？
③装至八成满原因？
④向水槽中注满水的原因？
⑤室内温度偏高、偏低的影响？
⑥发酵过程中创设无氧环境的措施有哪些？
⑦发酵过程中乳酸菌数量、乳酸含量、亚硝酸盐含量的变化如何？
⑧加入“陈泡菜水”的目的？
增加乳酸菌的数量
温度不能过高、食盐含量不能过低、腌制时间不能过短
(4)注意事项：
发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量百分比为0.4%-0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。
3.泡菜制作
(4)注意事项：
4.果酒和果醋的制作
①果酒中除了酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等微生物，但一般不引起污染。因为在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大数其他微生物因无法适应这一环境而受到抑制；发酵产生的酒精更不利于杂菌生长。
②制作果醋时，菌种来自空气中的醋酸菌。还可以先将买好的醋打开暴露于空气中，一段时间后取表面形成的薄膜(实际上是醋酸菌)进行接种。
③在酿酒过程中，发酵液中会产生气泡（发酵产生CO2 ），发酵液的颜色逐渐加深（果皮花青素进入）。
(4)注意事项：
4.果酒和果醋的制作
⑤果醋发酵时原料来自果酒发酵产生的酒精，该过程中一般不出现气泡，（若糖为底物时有气泡产生）
⑥果醋发酵完成时，在液面上会出现一层白色的（醋酸）菌膜。
④随着醋酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌将不再发酵。
传统发酵 腐乳制作 泡菜制作 果酒制作 果醋制作
菌种 主要是毛霉 乳酸菌 酵母菌 醋酸菌
氧气条件 有氧 严格无氧 前期需氧，后期无氧 充足氧气
温度 - 室温 28℃左右(18~30℃) 30~35℃
时间 - - 10~12d 7~8d
气泡泡沫 - 无 有 一般无
白膜 豆腐上的白膜是毛霉的菌丝 若有，成分 为产膜酵母，说明受到污染 果酒发酸，会有白膜，成分为醋酸菌，说明发酵不成功或受到污染 正常，会出现一
层白色的（醋酸）菌膜
4种传统发酵产品制作的比较
下列关于传统发酵技术的说法，正确的是（　　）
A．制作腐乳过程中主要利用毛霉将蛋白质分解成肽 和氨基酸
B．制作泡菜过程中先将蔬菜装至八成满，然后迅速 倒入煮沸的盐水
C．当缺少糖源时醋酸菌进行无氧呼吸将乙醇转化为乙 醛，再将乙醛转化为醋酸
D．制作果酒过程中应先将去除枝梗的葡萄用清水冲 洗1～2次，然后晾干备用
A
(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，开盖放气需迅速，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
c
(2022·江苏·高考真题)在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述正确的是（ ）
A．泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气
B．制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料
C．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋
D．果酒发酵时温度宜控制在18-25℃，泡菜发酵时温度宜控制在30-35℃
B
考点二 发酵工程及其应用
知识框架
1.概念
2.基本环节
3.特点
4.应用
(1)在食品工业上的应用
(2)在医药工业上的应用
(3)在农牧业上的应用
(4)其他方面的应用
选育高产菌种
扩大培养
配制培养基
灭菌
接种
发酵罐内发酵
分离、提纯产物
获得产品
发酵产品的使用深入生活的方方面面。发酵工程可对细胞和细胞代谢产物进行工业化生产，传统发酵技术大大丰富了食物的品种，充分体现了劳动人民的智慧。下列关于发酵工程和传统发酵技术的说法，正确的是（ ）
A．与发酵工程相比，传统发酵技术中菌种来源于多种天然微生物，发酵过程经过严格灭菌，所以产品质量较高且品质稳定
B．家庭制泡菜和变酸的葡萄酒表面长的菌膜分别是由酵母菌和醋酸菌形成，它们都是需氧型的原核生物
C．发酵工程往往采用液体培养基进行发酵，发酵结束后会通过提取、分离和纯化的措施来获得单细胞蛋白产品
D．用发酵工程生产青霉素时，若发酵罐和培养基灭菌不彻底污染了杂菌，会因为某些杂菌分泌酶将青霉素分解掉而降低产量
D
下列关于发酵工程的叙述错误的是（ ）
A．培养基和发酵设备都必须经过严格灭菌，发酵过程适时补充灭菌的培养液和空气
B．发酵过程中的环境条件既影响微生物的生长繁殖，也影响微生物代谢产物的形成
C．发酵产品包括微生物菌体本身或代谢产物，可通过过滤、离心、蒸馏等方法纯化
D．通过酵母菌发酵，获得大量菌体，从菌体中提取单细胞蛋白作为动物饲料
D
(1)在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品
大豆蛋白质
小分子肽和氨基酸
酱油
霉菌产生蛋白酶
淋洗调制
谷物、水果
酒精 + CO2
酵母菌
无氧条件
各种酒类
4.应用
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
注意：
主发酵结束后的发酵液不适合饮用，要在低温、密闭环境下进行后发酵。
（2023·山东·高考真题）（双选）果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，共同点有（ ）
A．都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理
B．都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖
C．发酵前都需要对原料进行灭菌
D．发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期
AB
1 . 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。下列说法错误的是（ ）
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
B
②生产各种各样的食品添加剂
谷氨酸棒状杆菌
谷氨酸
味精
发酵
氧气
处理
淀粉
黑曲霉
葡萄糖
柠檬酸
柠檬酸合成酶
淀粉 酶
(1)在食品工业上的应用
4.应用
③生产酶制剂
少数由动植物生产，绝大多数通过发酵工程生产的。
用于食品的直接生产、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量等方面。
α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基酸肽酶和脂肪酶等。
(1)在食品工业上的应用
4.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。
②生产微生物农药
利用微生物或其代谢物来防治病虫害。(生物防治)
③生产微生物饲料
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微生物菌体，即单细胞蛋白。用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。
(3)在农牧业上的应用
4.应用
：微生物含有丰富的蛋白质，而且生长繁殖速度快。
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
②对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用
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
(4)在其他方面的应用
4.应用
3 . 废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是（　　）
A．该生产过程中，一定有气体生成
B．微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料
C．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
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
A
下列关于发酵工程的叙述错误的是（ ）
A．培养基和发酵设备都必须经过严格灭菌，发酵过程适时补充灭菌的培养液和空气
B．发酵过程中的环境条件既影响微生物的生长繁殖，也影响微生物代谢产物的形成
C．发酵产品包括微生物菌体本身或代谢产物，可通过过滤、离心、蒸馏等方法纯化
D．通过酵母菌发酵，获得大量菌体，从菌体中提取单细胞蛋白作为动物饲料
D
发酵工程与农业、食品工业、医药工业及其他工业生产有着密切的联系，下列正确的是（　　）
A．啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生积累主要在后发酵 阶段完成
B．用单细胞蛋白制成的微生物饲料，可通过发酵工程从微生 物细胞中提取
C．乙型肝炎疫苗可将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌， 再通过发酵生产
D．发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微 生物来进行发酵
C

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